UVOD

Menjač ili menjački prenosnik je element sistema za prenos snage motornih vozila, kojim se vrši prilagođavanje paramatera snage motornih vozila (obrtnog momenta i ugaone brzine – broje obrtaja motora) u trenutnim uslovima kretanja vozila tj. uslovima puta.

Funkcionalni cilj menjača je: održavanje broja obrtaja motora ispod maksimalnog, održavanje broja obrtaja u opsegu gde je najveća snaga, bešuman rad pri uključivanju bilo kog stepena prenosa, lagano komandovanje.

Menjači se dele na menjače sa:

menjače sa nepokretnim osama vratila (manuelene, tj. ručne menjače) i one sa pokretnim osama vratila (obično su to automatski menjači).

poluautomatske menjače koji se izvode kao menjači sa nepokretnim osama vratila, ali u kombinaciji sa višelamelastom spojnicom (DSG menjač).

Menjači sa nepokretnim osama vratila se, u zavisnosti od koncepcije gradnje vozila, dele na:

menjače sa dva vratila koja imaju poprečno postavljen motor u odnosu na uzdužnu osu vozila i imaju pogon na prednjim točkovima.

menjače sa tri vratila ugrađenim na vozila koja imaju motor postavljen u osi vozila i mogu imati prednji i zadnji pogon, a ponekad i pogon na svim točkovima (4h4).

1

Manuelni menjač

Manuelni prenosnik, takođe poznat kao manuelni menjač ili standardni prenos, je tip prenosa koji se koristi u motornim vozilima. Obično vozač koristi kvačilo- običnu upravljačku pedalu ili polugu, za regulisanje prenosa iz obrtnog momenta motora sa unutrašnjim sagorevanjem do prenosa, i ručice menjača, bilo da se pokreće ručno (kao u kolima) ili nogom (kao što je slučaj sa motorom).Konvencionalni manuelni menjač je često bazna oprema u automobilu, sa opcijom za automatski prenos kao što je automatski menjač, polu-automatski menjač, ili stalno promenljivi prenos.Manuelni menjača često se sastoji od kvačila i pokretne opreme- ručice menjača. Kod većine automobila manuelni menjač omogućava vozaču da odabere bilo koji odnos brzine u svakom trenutku, ali neki, kao što su polumotorna vozila ili motocikli i neke vrste trkačkih automobila, omogućavaju vozaču da odabere sledeći veći ili sledeći niži stepen prenosa. Ovaj tip prenosa se ponekad naziva sekvencijalni manuelni menjač. Sekvencijalni prenosi se obično koriste u trkačkim automobilima i omogućavaju brzu promenu stepena.Manuelni menjač karakteriše prenos odnosa kojim se može izabrati zaključavanje izabranih parova stepena prenosa na izlazu vratila. Automatska prenos koje omogućavaju vozaču da ručno izabere trenutnu brzinu zove se poluautomatski. Savremeni automobili sa manuelnim menjačem obično koriste četiri do šest brzina za kretanje napred i jednu za unazad. Prenosnici za teške kamione i druge teške opreme obično imaju najmanje 9 brzina, takav prenos može da ponudi i širok spektar sredstava i prenosnih odnosa. Prenosni sistem teških vozila ima desetine zupčanika, ali mnogi su duplikati, uvedene kao nesrećne kombinacije zupčanika, ili uvedeni radi jednostavnijeg pomeranja.Teški kamioni često koriste nesinhronizovanu transmisiju. Vojni kamioni obično imaju sinhronizovanu transmisiju, koja omogućava neobučenim osobama da jednostavno rukuju u kriznim situacijama.

2

Izgled manuelnog menjača

U Sjedinjenim Američkim Državama, pravila bezbednosti saobraćaja se odnose na ne-sinhroni prenos u klasi većih komercijalnih vozila. U Evropi, za teške kamione sinhronizovani menjač se koristi kao standardi. Slično tome, većina modernih motorcikla sadrži nesinhronizovane prenos kako sinhronizovani uglavnom nisu potrebni ili poželjni.

Način funkcionisanja manuelnog menjača

Dvostepena transmisija

Konkretno objašnjenje kako manuelna transmisija funkcioniše ćemo prvo predstaviti na vrlo jednostavnom primeru dvostepene transmisije. Takav vid transmisije je prikazan i na slici ispod. Dakle, sa slike možemo zapaziti nekoliko celina ovog prostog sistema.

Dvobrzinski prenos u neutralnom položaju

3

Idemo sa leva na desno. Prvi na slici je zeleno obojeni zupčanik koji rotira oko svoje ose, koja je u ovom slučaju nastavak, odnosno izlazni kraj sa samog motora vozila. Znači, motor pravi određeni broj obrtaja koji se putem te zelene osovine prenosi na zeleni zupčanik i on, dakle, rotira istom brzinom i u istom smeru kao i motor. Dalje imamo crveni zupčanik koji se nastavlja na zeleni. Oni su uvek vezani i uvek zavise od same brzine okretanja motora. Ovim zupčanikom i vezom između izlaznog kraja iz motora i ulaza transmisije se omogućava pokretanje donje transmisione osovine koja, pored spomenutog crvenog zupčanika, sadrži još izvestan broj istih. Taj broj preostalih zupčanika je jednak broju stepena prenosa (“brzina”) automobila. Donja (crvena) osovina se okreće istom brzinom, ili u uvek istom odnosu sa brzinom okretanja motora. Vezu između crvenih i plavih zupčanika najlakše možemo objasniti primerom bicikla. U našem ovde predstavljenom slučaju imamo crveni zupčanik, koji predstavlja zupčanik kod pedale na biciklu i plavi zupčanik, koji je zupčanik na zadnjoj osovini bicikla. Okretanjem pedala mi u realnom vremenu utičemo na pokretanje prvog zupčanika, koji je lancem vezan za jedan od onih zupčanika na zadnjoj osovini. Na našem primeru, crveni zupčanik je onaj kojeg pokreće motor, dok su plavi vezani za osovinu koja predstavlja izlaz transmisionog sistema i vezana je za diferencijal, odnosno same pogonske točkove! Naravno, na slici se primećuje da su svi ovi zupčanici (po jedan crveni i plavi za svaki stepen prenosa) različite veličine i da, kada bi svi bili povezani (kao što je na slici i prikazano) uopšte ne bi bili sinhronizovani i to bi dovelo sigurno do pucanja osovine ili nekog od zupčanika. E sada – tačno je da su svi crveni i plavi zupčanici vezani, ali, za razliku od crvenih, plavi se slobodno okreću oko svoje ose, odnosno nisu vezani za osovinu na kojoj se nalaze, imaju male lagere koji im omogućavaju slobodno rotiranje! Dakle, u našem slučaju će oko svoje ose rotirati oba plava zupčanika, i to desni brže od levog. Kako sada vezati osovinu koja jedina na slici miruje i koja zapravo predstavlja izlaz i vezu transmisije sa točkovima? Ovde na scenu stupa ljubičasti deo, jedna posebna vrsta karike kružnog oblika, koja je specijalnom viljuškom vezana za samu ručicu menjača. Ova karika je, za razliku od plavih zupčanika, fiksirana za izlaznu osovinu! Pomeranjem ručice menjača unapred (ubacivanjem u prvu brzinu), mi zapravo pomeramo ovu kariku unazad. On se tada vezuje za plavi zupčanik (zupčanik prvog stepena prenosa) i to tako što određena ispupčenja sa strane, (odnosno karika) direktno vezan sa izlaznom osovinom, izvršavaju rotiranje. Tako se posredno vezuju zeleni, crveni i na kraju i odredjeni plavi zupčanik.

4

Dvobrzinski prenos u prvoj brzini

Na drugoj slici u ovom možemo videti dvostepenu transmisiju u prvom stepenu prenosa, dok je u gornjoj slici predstavljena ler pozicija. Ovo je zaista najjednostavniji prikaz manuelne transmisije i odmah u startu se nameće jedno pitanje: kako je moguće povezati kariku (ljubičasti deo na slici) sa plavim zupčanikom, ako smo ranije rekli da se plavi kreće u istom tempu kao i sam motor? Kako je moguće tako lako izvršiti prebacivanje stepena prenosa kada je sve to u pokretu?! Pa, i nije moguće. Ovde dolazi do vrlo bitne uloge kvačila. Kvačilo na poseban način odvaja rad motora i osovine koja vodi do transmisionog sistema (zelena osovina na slici). Time se na određeni trenutak zaustavlja rotiranje svih zupčanika unutar sistema, da bi se nesmetano povezali karika i zupčanik odredjenog stepena prenosa. Pustanjem pedale kvačila, ponovo se vezuju rad motora i transmisija, pa se tako rotiranje prenosi i na izlaznu osovinu transmisije putem odredjenog (plavog) zupčanika.

Petostepena transmisija

Princip je u suštini isti kao kod dvostepene transmisije, samo što sada imamo više stepena prenosa, što povlači više zupčanika, takođe imamo i posebne zupčanike za rikverc, kao i više viljuški vezanih za samu ručicu menjača. Na primeru sa dva stepena prenosa imali smo samo tri pozicije ručice menjača – LER (neutral), kada je pozicija ručice u sredini kao i sama pozicija karike (između plavog zupčanika prvog i drugog stepena prenosa); zatim PRVI stepen prenosa,

5

kada pomeranjem ručice unapred kariku pomeramo unazad, povezujući je tako sa predviđenim zupčanikom i DRUGI stepen prenosa, kada ručicu pomeramo unazad. To je, dakle, klasična linijska transmisija. Danas na serijskim automobilima imamo transmisiju N – tipa. Ona je takve, složenije koncepcije radi uspešnog uklapanja svih 4, 5 odnosno 6 stepeni prenosa.

Petostepeni manuelni menjač

Petostepena transmisija sadrži 5 plavih zupčanika + rikverc, što zahteva i 3 karike (po jedna između zupčanika prve i druge, treće i četvrte, pete brzine i rikverca) kao i 3 viljuške. Ovo možemo videti i na priloženoj slici koja nam slikovito prikazuje sistem petostepene transmisije. Pomeranjem ručice ulevo aktiviraćemo prvu kariku, kada biramo da li ćemo je staviti u položaj za prvi ili drugi stepen prenosa. Vraćanjem ručice u centralni položaj aktiviraćemo drugu kariku koja se odnosi na treći i četvrti stepen, dok pomeranjem ručice u krajnji desni položaj u akciju stavljamo poslednju, treću kariku kada biramo između najveće, pete brzine i rikverca. Postoji nekoliko modaliteta ovog N-šablona, gde rikverc može biti i uz prvu ili drugu “brzinu”. Dakle, sam princip funkcionisanja ovog sistema je čak i jednostavan. Složenost ovde predstavlja povezivanje, odnosno sinhronizacija između određenih zupčanika, odnosno generalno između motora i transmisionog sistema. Zato su i bitni spomenuti odnosi između brzine rotiranja motora i izlazne transmisije. I na samim slikama možemo videti razliku u veličini između pojedinih zupčanika – (plavi) zupčanik prvog stepena prenosa je izrazito veliki, dok je njegov (crveni) zupčanik-pokretač izrazito malog prečnika. To omogućava veliki jaz u odnosu između brzine rotiranja motora i transmisije i omogućava lakše pokretanje automobila iz mesta, ali ne obećava veliku brzinu. Samom tom logikom nalazimo da se dalje, kako se povećava broj stepena prenosa, (plavi) zupčanici koji se nalaze na izlazu transmisije smanjuju a pokretači (crveni) povećavaju. U ovom sistemu postoje brojni detalji o kojima se mora voditi računa pri konstrukciji, kao na primer specijalni sinhronizeri koji pomažu lakšem povezivanju karika u transmisiji sa

6

određenim zupčanikom uz pomoć frikcije između njih. Oni obezbeđuju minimalno vreme brzine promene stepena prnosa. Princip hoda unazad je vrlo jednostavan. Rikverc funkcioniše kao i svaki drugi normalan stepen prenosa – dakle, ima svoj (plavi) zupčanik koji rotira slobodno oko svoj ose i koji je povezan sa pokretačkim (crvenim) zupčanikom. Jedina razlika kod ovog sistema je prisustvo još jednog ekstra zupčanika, vrlo malih dimenzija, koji se nalazi između plavog i crvenog (na slici). Logikom, taj mali zupčanik menja smer kretanja osovine izlazne transmisije i tako obezbeđuje kretanje unazad. Odavde možemo uvideti da se automobil, sa ručicom u poziciji rikverca, mora obavezno nalaziti u stanju mirovanja! Ako se automobil kreće u leru, pritiskom na papučicu kvačila može se prebaciti u rikverc, ali nakon pustanja papučice doći će do ozbiljnog habanja (možda i eksplozije).

Zupčanik za rikverc

Sinhronizovani menjač

Većina modernih automobila je opremljena sinhronizovanim menjačem. Brzine menjača su uvek u mreži i rotiraju, ali zupčanici na jednom vratilu mogu slobodno da rotiraju ili budu zaključani na vratilu. Zaključavanje mehanizma zupčanika se sastoji od ogrlice (ili držača zupčaniaka) na osovini koja je u stanju da klizi u stranu, tako da su zubi (ili držači) oba na unutrašnjoj površini mosta: jedan je prikačen za brzinu, a jedan za vratilo. Kada prsteni premoste okovratnik, rotacija vratila određuje izlaznu brzinu prenosa. Ručica menjača manipuliše ogrlicama koristeći skup veza, uređen tako da jednoj ogrlici može biti dozvoljeno da se zaključa samo u jedan stepen prenosa u bilo kom trenutku, kada se "pomeranjem zupčanika," zaključa kragna od jednog izvađenog zupčanika koji je aktiviran pre

7

drugog. Jedna kragna često služi za dva zupčanika, klizanjem u jednom pravcu bira se jedna brzina prenosa a u drugom smeru druga brzina prenosa.

Tipičan manuelni menjač, u ovom slučaju "Ford toploader“, koristi se u automobilima sa spoljnim pomeračom

Kod sinhronizovanog menjača, pravilno poklapanje brzine zupčanika sa onom na vratila kada se ubaci u brzinu postiže se tako što ogrlica u početku primenjuje silu na kvačilo koje se sastoji iz mesinga u obliku kupe vezano za željenu brzinu i tako se postiže poklapanje brzine i zaključavanje ogrlice. Ogrlica je sprečena od premošćavanja zaključavanja zvona kada se brzine ne poklapaju pomoću sinhronizovanih prstenova (takođe se naziva bloker zvona). Sinhroni prsten malo rotira zbog trenja obrtnog momenta kupe kvačila. U ovom položaju je sprečeno angažovanje držača kvačila. Bronzani prsten kvačila postepeno dovodi do toga da se delovi okreću istom brzinom. Kada se okreću istom brzinom, nema više obrtnog momenta konusa kvačila, a držač kvačila može biti angažovan. U modernom menjaču, delovanje svih ovih komponenti je tako glatko i brzo da se jedva primećuje.Kupa modernog sistem je razvijena od strane Porsche-a i uvedena je 1952 god. u modelu Porsche 356, membrana sinchronizera nazivala se Porsche-ovom mnogo godina posle toga. U ranim 1950-im, samo dve-trećine promena brzina je bila sinhronizovana u većini automobila, zahtevajući samo jedan sinhronizam i jednostavnu vezu; uputstavo za vozača u automobilima je predlogalo da, ako je vozaču potreban prelazak sa drugog stepena na prvi, najbolje je da dođe do potpunog zastoja, izvrši se prebacivanje na prvi stepen i zatim se opet startuje. Uz nastavak razvoja mehaničkizama došlo je do razvoja potpuno sinhronizovanog

8

prenosa sa tri brzine, a zatim sa četiri brzine da bi sinhronizovan prenos sa pet brzina postao univerzalan 1980. Mnogi moderni manuelni menjači u automobilu, naročito u sportskim automobilima sada nude šest brzina.Hod unazad, međutim, obično nije sinhronizovan, jer postoji samo jedna brzina unazad u normalnom automobilskoj prenosu i promena brzine unazad dok se kreće nije potrebna. Međutim automobili koji imaju sinhronizaciju unazad su 1995-2000 "Ford Contour i Mercury Mystique, '00-'05 Chevrolet Cavalier, Mercedes 190 2.3-16, opremljen V6 Alfa Romeo GTV/Spider (916), određenim Chrysler , Jeep i GM proizvodi koji koriste novi NV3500 i NV3550, evropski Ford Sierra i Granada/Scorpio opremljen MT75 menjačem, Volvo 850, a skoro svi Lamborghini i BMW modeli.

Vratilo

Kao i drugi prenosi, manuelni menjač ima nekoliko vratila sa različitim sredstvima i druge komponente koje su im pridodate. Obično, auto sa pogonom na zadnjim točkovima ima menjač sa tri osovine: ulazno vratilo, osovinu i izlazno vratilo.U pogonu na zadnjim točkovima menjač, ulazna i izlazna osovina duž iste linije, mogu u stvari da se kombinuju na jednom vratilu u prenosu. Ovo posebno vratilo se zove glavno vratilo. Ulazni i izlazni kraj ovog kombinovanog vratila rotira nezavisno na različitim brzinama. Ponekad se termin glavno vratilo više odnosi samo na ulazno ili samo izlazno vratilo, nego na celu skupinu.

Vratilo

9

U nekim prenosima, moguće je da ulazne i izlazne komponente glavnog vratila budu zajedno zaključane da kreiraju 1:1 odnos zupčanika, izazivajući da protok energija zaobiđe osovinu. Glavno vratilo onda se ponaša kao jedano, solidno vratilo u situaciji koja se naziva direktnim pogonom.Jedan od mogućih dizajna sastoji se od ulaznog vratila menjača i ima samo jedan zupčanik, koji pokreće osovinu. Uz međuvratilo se montiraju zupčanici različitih veličina, koji rotirju kada se rotira ulazno vratilo. Ovi zupčanici odgovaraju prenosu napred i nazad. Svake od prednjih brzina na međuvratilu se trajno poklapaju sa odgovarajućom brzinom na izlaznom vratilu. Međutim, ovi pogonski zupčanici nisu kruto vezani za izlazno vratilo. Iako vratilo prolazi kroz njih, oni se okreću nezavisno od njega, što je omogućeno ležajevima u čvorištu. Obrnuto se obično sprovodi na različite načine.Većina automobila sa prednjim pogonm sadrže menjača sa poprečno montiranim motorom koji su različito dizajnirani. Za jedno, oni su sastavni bočni reduktor i diferencijal. Za drugo, oni obično imaju samo dva okna: ulazno i međuvratilo, ponekad nazivan ulaz i izlaz. Ulazno vratilo radi celom dužinom menjača, i ne postoji poseban ulaz zupčanika. Na kraju drugog (suprotnog/izlaznog) vratila je zupčanik koji se poklapa sa brzinom prstena na diferencijalu.Prenosi na prednjim i zadnjim točkovima rade na sličan način. Kada je menjač neutralan, a kvačilo je oslobođeno, učazno vratilo i disk kvačila sa međuvratilom može da nastavi da rotira po svojim inercijama. U ovom stanju, motor, ulazno vratilo i kvačilo, a i izlazno vratilo rotiraju nezavisno.

Držač kvačila

Među mnogim različitim tipovima kvačila, držač kvačila pruža neklizajući spoj dva rotirajuća člana kvačila. To uopšte nije pogodno za namerno klizanje, za razliku od nožnog upravljanja kvačilo kod korisnika automobila sa manuelnim menjačem.Menjač se ne bavi time da se otkače stvarni zubi zupčanika aktuelne brzine. Umesto toga, akcija menjača je da se zaključa i slobodno vrti zupčanik na vratilu koji prolazi kroz njegov centar. Vratila se potom okreću zajedno sa tom brzinom. Brzina izlaznog vratila u odnosu na međuvratilo određuje se odnosom između dve brzine: jedne trajno vezane za međuvratilo, i one brzine koja se poklapa, koja je sada zaključana za izlazno vratilo.

10

Držač kvačila. Prenosnik nalik zubima ("zupčanik", na desnoj strani slike) se angažuje i prenosi na ostale zupčanike.

Zaključavanje izlaznog vratila sa zupčanikom se postiže selektovanjem držača kvačila. Držač kvačila je mehanizam kliznog selektora koji je razdeljen sa izlaznim vratilom, što znači da glavni deo ima zube koji se uklapaju u slotove na osovini, što je primoralo da se vratila rotiraju sa njima. Viljuška ne rotira, tako da je vezana za okovratnik i uticače na selektor. Selektor je obično simetričan i on se nalazi između dva zupčanika i ima sinhronizovane zube sa svake strane, kako bi se zaključao sa brzinom ili vratilom.

Sinhronizovanje

Ako zubčanici, odnosno takozvani držači zuba, stupe u kontakt sa brzinom, ako se ne usaglase brzine, zubi neće uspeti da se angažuju i čuće se glasan zvuk mlevenja. Iz tog razloga, moderan držač na kvačilu automobila ima mehanizam sinhronisanja ili sinhronizaciju, koja se sastoji od konusa kvačila i blokiranja prstena. Pre nego što se zubi angažuju, konus kvačila se angažuje prvi i dovodi selektor i opremu na istu brzinu pomoću trenja. Štaviše, sve do sinhronizacije, zubčanik je sprečen kontakta, jer je dalje kretanje selektora sprečilo blokirajući prsten. Naravno, tačan dizajn sinhronizatora varira od proizvođača do proizvođača.

11

Najčešći dizajn sinhronizatora I način funkcionisanja

Sinhronizator mora da promeni obrtni moment celog ulaznog vratila i kvačila diska. Pored toga, može da se ošteti kroz izlaganje obrtnom momentu i snazi samog motora, što se dešava kada se pokušava izabrati brzina bez povlačenja kvačila u potpunosti. To izaziva dodatno trošenje prstenovi i čaure, što smanjuje njihov vek trajanja. Kada eksperimentiše, vozač pokušava da "usaglasi broj obrtaja" na sinhronizovanom prenosu i silu u brzini bez upotrebe kvačila. Uspeh u angažovanju brzina bez kvačila može da prevari vozača da je broj obrtaja na zupčaniku i menjaču zaista odgovarajući. Ipak, približno podudaranje sa kvačilom može da smanji opštu razliku između zupčanika i prenosa i smanjiti habanje sinhronizatora.

Rikverc

Prethodna diskusija obično važi samo za brzine kojima se kreće napred. Implementacija hoda unazad je obično drugačija i sprovodi se na sledeći način da bi se smanjili troškovi prenosa. Obrnut je takođe par zupčanika: jedan stepen prenosa na međuvratilu i jedan na izlaznom vratilu.

Drugim rečima, kada je izabran hod unazad, to je u stvari stvarna brzina zuba kojim se snabdeva, bez pomoći iz sinhronizacionog mehanizma. Iz tog razloga, izlazno vratilo ne sme da rotira kada je rikverc izabran i automobil mora biti zaustavljen. Da bi mogli izabrati rikverc bez brušenje, čak i ako se ulazno vratilo okreće inertno, možda postoji mehanizam da se zaustavi ulazno vratilo od upredenja.

12

Vozač donosi odluku da se vozilo zaustavi, i bira rikverc. Kad je izbor napravljen, neki mehanizam prenosa se zaustavljaju i započinju prenos u rikverc. Oba zupčanika su zaustavljena i onaj slobodni se može umetnuti između njih. Postoji jasan opis takvog mehanizma kod Honda 1996-1998 u servisnom upustvu.

Jasno je da dizajn prenosnika unazad predstavlja neke kompromise (manje robustan, nesinhronizovanog angažovanja i buke), koji su prihvatljivi zbog relativno male količine vožnje koja se odvija u obrnutom smeru. Menjač klasičnog Saab 900 je značajan primer menjača sa spiralno realizovanim prenosom unazad. Njegov čudan dizajn omogućava da deli obrnute zupce sa prvom brzinom, pa je izuzetno miran, ali rezultati je teško angažovanje i nepouzdan rad. Međutim, mnogi moderni prenosnici sada uključuju sinhronizator unazad.

Varijacije dizajna

Raznovrsnost brzina

Manuelni menjač u putničkim vozilima često su opremljeni sa 4, 5 ili više, a od nedavno i 6 prenosa u napred kod konvencionalnih manuelnih menjača sa ručicom menjača, i do 8 prenosa napred u polu-automatskom menjaču. Skoro svi imaju jedan hod unazad. Kod tri ili četiri brzine prenosa unapred, u većini slučajevima najvišeg stepena prenos je direktan (odnosno odnos 1:1). Za pet brzina prenosa, najveća brzina je obično „overdrive" stepen prenosa, uz odnos manji od 1:1. Stariji automobili su generalno opremljeni sa 3-brzine prenosa, ili 4-brzina prenosa za visoke performanse modela i 5-brzina prenosa kod najsavremenijih automobila, u 1970, menjač sa 5-brzina prenosa je počeo da se pojavljuje sa niskim cenama automobila masovno na tržištu, pa čak i u kompaktnim kombi vozilima. Danas, na masovnom tržištu automobilski manuelni menjači su u suštini svi sa 5-brzina, dok menjači sa 6-stepenim prenosom počinju da se pojavljuju u vozilima sa visokim performansama u ranim 1990-im, a nedavno je počeo da se nudi na nekim visoko efikasnim i konvencionalnim vozilima. Neki 7-stepeni manuelni menjači se nude na high-end performansnim automobilima, kao što su Bugatti Veyron 16,4, ili BMW M5. Nedavno se čak počelo nuditi i 8-brzina prenosa, kao kod automobila kao što su Lexus IS F.

13

Konfiguracija vratila i zupčanika

Na zadnji konvencionalni pogon prenosa, postoje tri osnovna vratila, ulazno, izlazno, i međuvratilo. Ulazno i izlazno zajedno se nazivaju glavnim vratilom, jer su sastavni deo u prenosu tako da izgledaju kao jedno vratilo, iako rotiraju potpuno nezavisno jedno od drugog. Dužina ulaznog vratila je mnogo manja od izlaznog vratila. Paralelno sa glavnim vratilom je međuvratilo. Postoji nekoliko osnovnih prenosa duž međuvratila, i odgovarajućih brzina duž izlaznog vratila, iako nisu fiksne i rotiraju nezavisno od izlaznog vratila. Postoji klizni držač ogrlice, ili držač kvačila, koji se nalazi između zupčanika na izlaznom vratilu, i angažuje opremu na vratilu, okovratnik klizi u prostoru između vratila i unutar prostora prenosnika, a ovako rotira i vratilo. Jedna ogrlica je obično montirana između dve brzine, i pokreće se u oba pravca tako da angažuje jedan ili drugi zupčanik, pa na četiri brzine bi bilo dve ogrlice. Prednji prenos je u osnovi isti, ali može biti i pojednostavljen. Postoje često dve osovine, ulazna i izlazna, ali u zavisnosti od smera rotacije motora, mogu biti potrebne tri. Umesto da se ulazno vratilo pokreće međuvratilo sa zučanikom, ulazno vratila preuzima posao međuvratila i izlazno vratilo se okreće paralelno sa njim.

Kvačilo

U svim vozilima koja koriste prenos (praktično u svim savremenim vozilima), postoji mehanizam spojnica koji se koristi da odvoje motor i menjač kada je to potrebno. Kvačilo obavlja tu funkciju kod manuelnog menjača. Bez toga, motor i gume bi u svakom trenutku bili neraskidivo povezani, i u bilo kom trenutku bilo bi teško zaustaviti vozilo jer bi se motor suprostavljao tome. Bez kvačila, promena brzine će biti veoma teška. U automobilu kvačilom se obično upravlja pedalom, na motociklu je to poluga na levoj strani upravljača.

Kada je pedala kvačila potpuno pritisnuta, kvačilo je potpuno isključeno i nema obrtnog momenta koji se prenosi sa motora na menjač (i samim tim nema pokretanja točkova). U ovom stanju moguće je izabrati zupčanik ili zaustaviti automobil bez zaustavljanja motora.

Kada je pedala kvačila u potpunosti oslobođena, kvačilo je potpuno angažovano, i praktično sav obrtni momenta motora se prenosi na točkove. U ovoj kombinaciji, kvačilo ne klizi, već se ponaša kao kruta spojnica, i snaga se prenosi na točkove.

14

Između ovih ekstrema angažovanja i povlačenja kvačilo klizi u različitom stepenu. Kada kvačilo klizi i dalje se prenosi obrtni momenat bez obzira na razlike u brzinama između radilice motora i izabranog prenosa. Pošto se ovaj obrtni moment prenosi putem trenja direktanim mehaničkim kontaktom, znatna snaga se rasipa u vidu toplote. Pravilnim primenjivanjem, klizanje omogućava vozilu da se pokrene sa mrtve tačke, a kada se već kreće, omogućava rotaciji motora da se postepeno prilagodi novo izabrani prenosnom odnosu.

Učenje efikasnog korišćenja kvačilo zahteva razvoj memorije mišića i nivoa koordinacije analogno učenju sviranja muzičkog instrumenta ili bavljenjem sporta

Delovi kvačila i način njegove aktivacije

Vrste menjača

Stepenasti menjač

U mnogim savremenim putničkim automobilima, zupčanici su odabrani od strane povezanih prenosa preko veze ili kablova koji su montirani na podu automobila. To se naziva ručicom menjača. Kretanjem poluge napred, nazad, levo i desno u specifičnim pozicijama bira se određeni prenos. Jednostavan raspored četiri brzina prenosa je prikazan ispod. N označava neutralani položaj u kojem nema prenosa i motor je odvojen od pogonskih točkova vozila. U stvarnosti, cela horizontalna linija predstavlja neutralan stav, iako je ručica menjača obično opremljena sa oprugama, tako da će se vratiti na N poziciji, ako ne pređe u drugi stepen prenosa. R označava obrnuto, odnosno položaj zupčanika sa kojim se vrši kretanje vozila unazad.

15

Ovaj raspored se zove obrazac smene. Zbog smene kvadranta, osnovni raspored se često naziva ''H'' obrazac. Obrazac smene je obično utisnut ili odštampan na ili blizu ručice menjača. Iako je raspored od prve do četvrte brzine skoro univerzalan, lokacija rikverca nije obrnuta. U zavisnosti od konkretnog dizajna prenosa, rikverc može da se nalazi u gornjem levom uglu obrazca smene, u donjem levom, u donjem desnom uglu, ili u gornjem desnom uglu. Obično postoji mehanizam koji dozvoljava samo izbor rikverca iz neutralnog položaja.

Trodimenzionalni prikaz četvorobrzinskog menjača

16

Ovo je najčešći obrazac sa pet brzina.

Ovaj raspored je prilično intuitivan, jer počinje u gornjem levom i radi sa leva na desno, odozgo na dole, sa rikvercom na kraju sekvence i prema zadnjem delu automobila.Ovo je drugi petostepeni obrazac brzina, koji se može naći u Saab-u, BMW-u, nekim modelima Audi-ja, Eagle, Volvo-a, Volkswagen-a, Škode, Opela, Hyundaia, većina Renault-a, neki dizel modela Ford-a, i još mnogo drugih:

Držač-izvoda prve brzine, je obrazac koji se koristi na mnogim trkačkim automobilima i na starijim vozilima sa tri brzine prenosa:

17

Ime potiče od pomeranja ručice gore pa preko puta i između da bi se izvršio prenos iz prve u drugu brzinu. Njegova upotreba je česta u trkačkim automobilima i sportskim automobilima, ali se poništava i šesta brzina. Pošto se prva brzina koristi samo za pokretanje vozila i samim tim se omogućava da druga i treća brzina budu poravnate napred i nazad jedna od druge, što olakšava njihovu promenu. Većina menjača ima primetno kašnjenje, kada se vrši prenos od prve do druge brzine.Ovaj obrazac zupčanika se može naći na nekim teškim vozilima u kojima je prvi stepen prenosa izuzetno niskog koeficijenta za upotrebu u ekstremnim uslovima sporijeg starta, i da će se slabo koristi u normalnoj vožnji.

Ovo je tipičan obrazac sa šest-brzina prenosa:

Šest brzina je maksimalno brzina koliko se obično sreće u jednom opsegu prenosa, međutim, mnogi kamioni i druga velika komercijalna vozila imaju ručne menjače sa 8, 16 ili čak 20 brzina, što je omogućeno zahvaljujući multi-opsegu menjača. U tom slučaju, rikverc se nalazi van "H", sa klinastom smenom , da bi se sprečilo da poluge zauzimaju previše prostora za vozača. Ovo je najčešći rasporeda za šestostepeni manuelni menjačem.

Menjač montiran na stubu

Neki automobili imaju ručicu menjača montiranu na stub volana na kolima. To je uobičajeno u nekim zemljama u prošlosti, ali više nije slučaj danas. Međutim, mnogi automatski menjači i dalje koriste ovo odredište za postavljanje menjača.Menjač montiran na stubu je mehanički sličan stepenastom menjaču, iako se promena dešava u vertikalnoj ravni, umesto jedne horizontalne. Glavna prednost

18

menjača montiranog na stubu je to da vozač može da se prebacujete između dva najčešće korišćena prenosa bez izpustanja volana, aktivirajući polugu koristeći kažiprst i srednji prst.Menjač montiran na stubu sa 3-brzine, zvani "tri na drvo" počeo je da se pojavljuje u Americi u kasnim 1930-im i postao je uobičajen tokom 1940-ih i '50-ih. Njegov izgled je prikazan ispod:

Prvi stepen prenosa kod 3-brzinskog menjača se često naziva "nizak", a treći je obično nazivan "visok". Kasnije, kod evropskih i japanskih modela su počeli da se koriste 4-stepeni menjači montirani na stubu i neki od ovih su našli svoj put na tržištu SAD-a. Izgled ovog menjača je prikazan na sledećoj slici:

Međutim, manualni tip ovog menjača nestao je u Severnoj Americi sredinom 1980-ih, poslednji model u kojem se pojavljuje u 1986 je Ford F-150. Ali u ostatku sveta, menjač montiran na stubu ostao je u proizvodnji, i bio je u stvari uobičajen u nekim mestima. Na primer, svi Toyota Crown i Nissan Cedri, taksiji u Hong Kongu su imali 4-stepeni menjač sve do 1999, kada je počeo da se nudi automatski. Od kraja 1980-ih i ranih 1990-ih, 5-stepeni menjač bio je napredak u nekim kombijima koji se prodaju u Aziji i Evropi, kao što su Toyota Hiace i Mitsubishi L400...

19

Menjač montiran na stubu

Menjač montiran u konzoli

Noviji mali automobili i MPV (porodični automobili), kao Suzuki MR Wagon, Fiat Multipla, Toyota Matrix, Pontiac Vibe, Chrysler RT i Honda Civic Si EP3 se mogu pojaviti sa ručnim ili automatski menjačem. Menjač se nalazi na instrument tabli vozila. Menjač montiran u konzoli je sličan stepenastom menjaču u većini savremenih automobila koji rade na horizontalnoj ravani i može biti montiran na prenos. Sve više malih automobila i kombija od proizvođača kao što su Suzuki, Honda i Volkswagen se karakterišu menjačima montiranim u konzoli i time oslobođaju prostor na podu automobila za druge funkcije kao što su pregrade, bez potrebe da se ručica montira na na stub volana. Takođe, osnovna lokacija ručice menjača je bolja u odnosu na lokaciju kod menjača montiranog na stubu.

Menjač montiran u konzoli

20

Sekvencijalni manuelni menjač

Neke transmisije ne dozvoljavaju vozaču da proizvoljno izabere bilo koji stepen prenosa. Umesto toga, vozač može izabrati samo stepen niži ili sledeći prenosni odnos. Sekvencijalna transmisija često sadrži manje sinhrono angažovanje mehanizma držača kvačila (umesto sinhronizacije držača kvačila zajedničkog na N-modelu automobilske transmisije), u tom slučaju kvačilo je potrebno samo kada se bira prvi stepen prenosa ili unazad od neutralnog položaja, a većina promena stepena prenosa može se izvršiti bez kvačila. Međutim, sekvencijalni menjač i sinhroni nisu sami po sebi povezani, mada se često javljaju zajedno, naprimer kod trkačkih automobila i motocikala.Sekvencijalni prenosi se uglavnom kontrolišu napred-nazad pomeranjem menjača, nožne pedale, ili skupa ručica montiranih iza volana. U nekim slučajevima, ovi delovi su mehanički povezani na prenos. U mnogim savremenim primerima, ovim kontrolama su priloženi senzori koji nalažu da se izvrši prenos, koji može da se uključi u automatskom režimu, gde računar kontroliše vreme smene, poput automatskog menjača.Motocikli obično koriste sekvencijalnu transmisiju, iako model smene je neznatno modifikovan iz bezbednosnih razloga. Kod motorcikla promena prenosa se obično izvršava aktiviranjem levom nogom pedale, po sledećem rasporedu: 6 5 ┘ 4 ┘ 3 ┘ 2 ┘ N 1Pedala ide jedan korak gore ili dole od centra, pre nego što dostigne svoje granice i mora biti dozvoljeno da se vrati u centralnu poziciju. Dakle, promena više prenosa u jednom pravcu je postignuta pumpanjem pedale više puta, bilo nagore ili nadole. Iako je neutralna pozicija navedena kao između prve i druge brzine za ovu vrstu prenosa, ona dovodi do toga da su prvi i drugi stepen prenosa samo "dalji" jedan od drugog nego bilo koje druge dve sekvencijalne brzine. Pošto ovo može dovesti do poteškoća u pronalaženju neutralane brzine za neiskusne vozače većina motocikala imaju neutralnu lampicu na instrument tabli kako bi pronašli neutralanu brzinu. Razlog zašto neutralna zapravo nema svoje mesto u nizu je da bi se brže izvršio pomak od prvog do drugog stepena, kada se krećemo.U zavisnosti od starosti motora, menjača, ili veštine, može se slučajno prebaciti u neutralanu brzinu, a noviji modeli motocikla su našli način da reše ovaj problem. Razlog za to što je neutralnea između prvog i drugog zupčanika umesto na dnu, je da kada se zaustavi, vozač može samo kliknuti dole i znaće da će završiti u prvom, a ne neutralan stepenu. Ovo omogućava da se brzo kreće vozač motorcikla i zastane u vanrednim situacijama. To može takođe da pomogne na strmom brežuljku na kome se zahteva visok obrtni moment.

21

Kod motocikla koji se koristi na trkama, obrazac prome brzine je često obrnut, to jest, vozač klikće dole za veću brzinu. Ovaj obrazac povećava kontrolu postavljanjem stopala vozača iznad ručice menjača, kada je vozaču to potrebno.

Sekvencijalni menjač kod motora

Polu-automatski menjač

Neke nove transmisija (Alfa Romeo Selespeed menjač i BMW sekvencijalni menjač, na primer) su spoj manuelnih menjača sa kompjuterizovani kontrolnim mehanizamom. Ova funkcija transmisije vrši nezavistan izbor brzine, ali nema pedalu kvačila. Umesto toga, računar kontroliše servo upravljač koji aktivira kvačilo kada je to potrebno. Ova transmisija se razlikuje od sekvencijalnih transmisija u tome što oni i dalje dozvoljavaju nesekvencijalnu smenu brzina.

Prednosti i nedostaci

Prednosti

Manualni menjači generalno omogućavaju bolju iskoristivost goriva od automatskih menjača, ali razlika se donekle izjedanačuje sa uvođenjem zaključavanja konvertora obrtnog momenta na automatskim menjačima. Povećana potrošnja goriva sa pravilno upravljanjem vozilom manuelnim menjačem u odnosu

22

na ekvivalentnu vožnju sa automatski menjačem može da varira od 5% do oko 15% u zavisnosti od uslova vožnje i stila vožnje. Manuelni menjači ne zahtevaju aktivno hlađenje i uglavnom su manje teži od ekvivalentnih automatskih. Pored toga, manuelni menjači zahtevaju manje održavanja i lakše su za popravku zbog činjenice da oni imaju manje pokretnih mehaničkih delova, i mnogo su jednostavniji od automatskih menjača. Kada iskusni vozač pravilno upravlja, manuelni menjač takođe ima tendenciju da traje duže od automatskih menjača.Manuelni menjači takođe nude uglavnom veći izbor prenosnih odnosa. Mnoga vozila nude 5-stepeni ili 6-stepeni prenosa, dok kod automatskog bi obično bilo 4-brzine. Što je veći izbor dozvoljenih brzina bolje se upotrebljava energija rada motora, što omogućavajući ekonomičniju potrošnju goriva i iskorišćene snage. To je uglavnom zbog raspoloživog prostora unutar manuelnog menjača u odnosu na automatski, jer automatski zahteva dodatne komponente za automatsku-aktivaciju, kao što je konvertor obrtnog momenta i pumpa. Automatskom menjaču se sada dodaje još brzina koko tehnologija sazreva. ZF trenutno čini 8-stepeni automatski menjač, koji se koristi na Rolls Royce Ghost i Bentley Mulsanne. Automatski menjač u Nissan 370Z ima 7 brzina.

Manuelni menjači su efikasnije od konvencionalnih. Vozač ima više direktne kontrole nad kolima sa manuelnim nego automatskim menjačem, koji mogu biti korišćeni od strane iskusnijih, obrazovanih vozača. Prilikom pokretanja napred, na primer, vozač može da kontroliše koliki obrtni moment koji se prenosi na pneumatike, što je korisno na klizavim površinama, kao što su led, sneg ili blato. To se može uraditi delovanjem na kvačilo, ili sa pokretanjem u drugom stepenu prenosa umesto u prvom. Motor u kombinaciji sa manuelnim menjačem često može biti pokrenut metodom startovanja pokretanjem vozila. Ovo je posebno korisno ako je starter neupotrebljiv ili mrtav, ili se baterija isprazni ispod potrebnog napona.Trenutno samo potpuno manuelni menjači omogućavaju vozaču da u potpunosti iskoriste snagu motora na niskim i srednjim brzinama motora. Ovo je posebno primetno na putevima sa usponom, gde automobili sa automatskim menjačem trebaju usporiti kako bi se omogućila smena u niži stepen prenosa, dok automobili sa manuelnim menjačem sa istom ili manjom snagom motora su još uvek u stanju da održe svoju brzinu.Za razliku od većine manuelnih menjača, većina automatskih menjača imaju slobodan hod točkova aktivacijom kvačilo. To znači da motor ne usporava automobil, kada vozač isključi gas.

23

Nedosataci

Glatkoća i pravilno vreme promene prenosa u potpunosti zavise od iskustva i veštine vozača. Ako neiskusan vozač izabere pogrešnu brzinu greškom to može dovesti do oštećenja motora i sistema prenosa.Pokušaj da se izabere rikverc, ako se vozilo kreće napred izaziva ozbiljna oštećenja opreme. Većina manuelnih menjača imaju zaključavanje rikverca.Izbor suviše niskog nivoa prenosa kada se auto kreće velikom brzinom može dovesti do oštećenja motora. Tu je krivo učenje korišćenja manuelnog menjača, vozač mora da razvije osećaj za pravilno angažovanje kvačila, posebno kada kreće napred na strmom putu ili kod parkiranja na nagibu.Neki automatski menjači mogu da menjaju brzine brže nego što se promena može realizovati manuelnim, zbog vremena potrebnog da prosečni vozač gura pedalu kvačila na podu i premešta ručicu menjača iz jedne pozicije u drugu. Ovo posebno važi kod prenosa sa dvostrukim kvačilom. Iako kod nekih automatskih menjača i polu-automatskih menjača promena prenosa može da se realizuje brže, mnogi vozači i dalje preferiraju običan manuelni menjačManuelni menjači malo više opterećuju vozača u teškim situacijama u saobraćaju, kada vozač mora često da aktivira pedalu kvačila. U poređenju sa automatskim menjačem koji zahteva kretanje noge sa papučice gasa na pedalu kočnice, i obrnuto. Manuelni menjač zahteva od vozača da ukloni ruku povremeno, s jedne strane volana, dok je vozilo u pokretu.

Transmisija kod kamiona

Vrlo teški kamioni često koriste manuelni menjač, zbog efikasnije sinhronizacije. Neki kamioni imaju transmisija koja izgleda i ponaša se kao obična auto transmisija - ovi prenosi se koriste na lakšim kamionima, i obično imaju do 6 brzina, i sinhronizaciju.Za kamione kojima je potrebno više zupčanika, standardni "N" obrazac može biti veoma komplikovan, tako da se dodatne kontrole koriste za izbor dodatnih brzina. "N" model se zadržao, a onda dodatnu kontrola bira između alternativnih brzina. Kod starijih vozila, kontrola je često odvojena poluga montirana na podu ili u novije vreme pneumatski prekidač postavljen na "N" polugu, dok je u novijim kamionima kontrola često električni prekidač postavljen na "N" polugu. Multi-

24

kontrolni menjači su ugrađeni u kamione mnogo veće snage, ali retko koriste sinhronizator.Postoji nekoliko uobičajenih alternativa za obrzac promene brzina. Uobičajene vrste su:

Opsežni prenos koji koristi "N" model kroz uski opseg brzina, zatim "opseg" kontrole pomera "N" obrazac između visokih i niskih opsege. Na primer, opseg sa 8 brzina prenosa je obrazac smene sa četiri brzine. Od prvog do četvrtog zupčanika se pristupa kada je izabran nizak opseg. Da bi pristupili od petog do osmog zupčanika, selektor opsega je premešten u visokom opsegu, a ručica menjača ponovo selektuje prenos preko prve do četvrte brzine. U srednjem opsegu, pozicija prvog stepena prenosa postaje peta, dok pozicija drugog stepena prenosa postaje šesta, i tako dalje.

Prenos sa razdelnikom koriste "N" model sa širokim spektrom zupčanika, a drugi selektor deli svaku sekvencijalnu poziciju na dva dela: prvi stepen prenosa u prvoj poziciji / nizak razdelnik, drugi stepen prenosa u prvoj poziciji / visok razdelnik, treći stepen prenosa na drugom mestu / nizak razdelnik, četvrti stepen prenosa je na drugom mestu / visok razdelnik, i tako dalje...

Opsežni prenos sa razdelnikom kombinuje prenos po opsegu i opremu za razdvajanje. Ovo omogućava još više prenosnih odnosa. Oba selektora opsega i deljitelja selektora doprinose tome.Iako postoji mnogo pozicija brzina, menjajući ih zupčanici obično slede uobičajeni obrazac. Prenosi današnjih kamiona su najčešće "opsežni sa razdelnikom". Najčešći je sa 13 brzina standardni ''N'' obrazac, model kod koga od gornjem levom na desno sledi sledi: rikverc, na dole na slobodan hod, desno i gore je 1 brzina, dole 2, preko pa gore do 3 brzine i dole do 4. Menjači teških kamiona gotovo su uvek ne-sinhronizovani. Sinhronizaacija je argument koji bi mogao da bude od koristi,a vozači pošto provode hiljade sati vožnje mogu uzeti vremena da nauče da efikasno koriste ne-sinhroni prenos. Teški kamioni obično imaju dizel motore. Dizel motori kamiona iz 1970-tih i od ranije uglavnom imaju uzak opseg moći, tako da je potrebno mnogo zupčanika. Počevši od 1968 Maxidyne, dizel motori kamiona sve više koriste turbo punjač i elektronske kontrole koje povećavaju moć motora, što znači sve manje i manje prenosnih odnosa. Prenos sa manje brzina je lakši i efikasniji zbog manje transmisija u seriji. Od 2005, često se koriste 9,10,13 ili 18-brzina prenosa, ali i automatizovani manuelni i polu-automatski menjači su sve češće na teškim vozilima, jer mogu da poboljšaju efikasnost i upravljivost i može poboljšati bezbednost omogućavajući vozaču da se koncentriše na uslove na putu.

25

Kontrolni sistemi

Uloga kontrolnih sistema je regulacija rada drugog sistema - objekta kontrole.Opšti zahtevi kontrolnog sistema su:

Tačno izvršavanje funkcija Brzi odgovor Stabilnost Odziv na željene ulazne veličine

Kategorije kontrolnih sistema su:

Kontrolni sistemi sa otvorenom petljom (feedforward) Kontrolni sistemi sa zatvorenom petljom – reakcijom (feedback)

Kontrolni sistemi sa otvorenom petljom

Nema poređenja izlazne veličine sa komandom na ulazu.Poremećaj utiče na izlaznu veličinu.

26

Kontrolni sistemi sa zatvorenom petljom

Tipovi kontrola:Proporcionalna - PProporcionalno integralna - PIProporcionalno integralna diferencijalna – PID

Odziv objekta kontrole

27

Proporcionalni regulator – P

Proporcionalni regulator, kao svaki drugi regulator, na ulazu dobija napon koji dolazi od komparatora i predstavlja regulacijsko odstupanje. Zadatak regulatora je da što brže to odstupanje svede na nulu. To je jedan od kriterijuma koji određuje da li se regulator može primeniti ili ne. Izlaz P regulatora reaguje, kako mu i ime kaže, proporcionalno ulaznoj veličini. Signal na izlazu moguće je dobiti samo ako postoji ulazni napon, stoga P regulator zahteva regulacijsko odstupanje na ulazu kako bi uopšte mogao generisati izlazni signal. Iz tog razloga se P regulator ne može primenjivati tamo gde sam regulisani sistem ima P delovanje zato što sistem traži postavni signal na ulazu kako bi zadržao regulisanu promenljivu. P regulator se tada može primenjivati samo sa vrlo velikim pojačanjima, ali i tada postoji regulacijsko odstupanje. Kada u regulacionom krugu postoji veliko pojačanje raste verovatnoća pojave oscilacija.

Glavna područja primene P regulatora su regulacioni krugovi pozicioniranja NC mašina, regulacija punjenja itd ... To su uvek regulacioni sistemi sa I delovanjem. Kada ulazna promenljiva sistema postaje nula, izlazna promenljiva se pamti. To se dešava zato što je regulacijsko odstupanje na ulazu regulatora jednako nuli.

Parametar P regulatora, faktor proporcionalnosti KP se dobija iz odziva na skokovit pobudu prema izrazu:

Kp = Uy /Uu za stacionarno stanje

Proporcionalno delovanje regulatora karakteriše se proporcionalnom vezom izlazne i ulazne veličine,a izražava se jednačinom :

u(t)=Kp* e(t)

28

Odskočni odziv regulatora oblika je odskočne funkcije :

Proporcionalni P regulator reaguje brzo,ali u mnogim slučajevima ne otklanja trajno odstupanje regulisane veličine. Regulisana veličina uvek ima neko zaostalo odstupanje. Pa se ovi regulatori upotrebljavaju tamo gde se ne zahteva velika tačnost. Prenosna funkcija regulatora dobija se primenom Laplasove transformacije na izraz za terenutnu vrednost izlaza.

Struktura P-regulatora

Set point

Scope

Poremecaj

10

P_Gain

1

s +2s+12

Objekat kontrole1

Sgnal greske

Postav na v rednost

Izlazna v rednost

Postoji uticaj P_Gaina na stabilnost i grešku.Prenosna karakteristika objekta i stabilnosti.Karakteristika senzora.

29

P regulator Matlab prikaz

Proporcionalno integralni – PI regulator

PI regulatori su kombinovani regulatori sa proporcionalnim i integralnim delovanjem i njihov odziv je zbir delovanja svakog ponaosob. Ovakav regulator sjedinjuje dobra svojstva proporcionalnog i integralnog regulatora: brzinu i tačnost.

Ovaj oblik delovanja regulatora pripada grupi složenih dinamičkih regulatora.

Gde je Ti vremenska konstantaKoeficijent prenosa Kp i konstanta Ti su podesivi parametri PI regulatora.Izlazna veličina PI regulatora sastoji se od dve komponente:

30

Proporcionalne : Kp* e(t)

Integralne : Prelazna karakteristika regulatora za odskočnu ulaznu funkciju data je na sledećoj slici.

Struktura PI regulatora

Set point

Scope

Poremecaj

In1Out1

PI regulator

1

s +2s+12

Objekat kontrole1

31

1Out1

10

P_Gain

1s

Integrator

5

I_Gain

1In1

Nema greške u stacionarnom stanju.Uticaj I_Gain i P_Gaina .

PI regulator Matlab prikaz

32

Proporcionalno integralno diferencijalni – PID regulator

U dinamičkom smislu ovi regulatori predstavljaju sistem od tri paralelno vezana dinamička bloka : proporcionalnog, integralnog i diferencijalnog delovanja. Regulator se podešava preko podešljivih konstanti Kp, Ti i Td.Proporcionalno-integralno-diferencijalno delovanje izražava se jednačinom :

Pri vrednosti konstante Td = 0, PID regulator prelazi u regulator PI delovanja. Prenosna funkcija regulatora je oblika :

Struktura PID regulatora

Set point

Scope

Poremecaj

In1Out1

PID regulator

1

s +2s+12

Objekat kontrole1

Signal greske

Postav na v rednost

Izlazni sgnal

33

1Out1

10

P_Gain

1s

Integrator

1

I_Gain

du/dt

Derivative

0

D_Gain

1In1

Uticaj D_Gain na stabilnost.Poboljšanje dinamičkog odziva.

PID regulator Matlab prikaz

34

On-Off regulator

Struktura ON OFF regulatora

Set point

ScopeRelay

Poremecaj

1

s +2s+12

Objekat kontrole1

Postav na v rednost

Poremecaj

Izlazna v rednost

35

Primena analognog PID regulatora

36

Literatura

http://en.wikipedia.org/wiki/Manual_gearbox

http://es.elfak.ni.ac.rs

http://prism2.mem.drexel.edu/~rares/

http://www.tehnickaue.edu.rs/srp/

http://www.alfisti.rs/forum/

37

Sadržaj

Uvod………………………………………………………………………………………………..….……………1Manuelni menjač………………………………………………………………................................2Način funkcionisanja manuelnog menjača……………………………………….………………..3

Dvostepena transmisija……………………………………………………….....................3 Petostepena transmisija………………………………………………………………..……….5

Sinhronizovani menjač………………………………………………………………………………………7Vratilo……………………………………………………………………………………………….……………...9Držač kvačila……………………………………………………………………………………………………10Sinhronizovanje……………………………………………………………………………………………….11Rikverc…………………………………………………………………………………………………………….12Varijacije dizajna……………………………………………………………………………………………..13

Raznovrsnost brzina…………………………………………………………...………………...13 Konfiguracija vratila i zupčanika…………………………………………………………….14

Kvačilo…………………………………………………………………………………………………………….14Vrste menjača………………………………………………………………………………………………….15

Stepenasti menjač………………………………………………………………………………….15 Menjač montiran na stubu…………………………………………………………………….18 Menjač montiran u konzoli…………………………………………………………………….20 Sekvencijalni manuelni menjač………………………………………………………………21 Polu-automatski menjač………………………………………………………………………..22

Prednosti i nedostaci……………………………………………………………………………………….22 Prednosti……………………………………………………………………………………………….22 Nedosataci…………………………………………………………………………………………….24

Transmisija kod kamiona…………………………………………………………………………………24Kontrolni sistemi……………………………………………………………………………………………..26Kontrolni sistemi sa otvorenom petljom………………………………………………………….26Kontrolni sistemi sa zatvorenom petljom………………………………………………………..27Odziv objekta kontrole…………………………………………………………………………………….27Proporcionalni regulator – P…………………………………………………………………………….28Proporcionalno integralni – PI regulator………………………………………………………….30Proporcionalno integralno diferencijalni – PID regulator………………………………….33On-Off regulator………………………………………………………………………………………………35Primena analognog PID regulatora………………………………………………………………….36

38