демупликатор что это такое
Мультипликатор КП: что такое и как работает?
Владельцы грузовых автомобилей нередко сталкиваются с ситуацией, когда при передвижении под нагрузкой становится невозможным обеспечить оптимальную скорость движения без перегрузки мотора. С легковыми транспортными средствами подобная проблема встает не так остро. В таких случаях уместным считается наличие промежуточных передач, крутящий момент которых способен принимать среднее значение между каждыми соседними передачами. Понятное дело, что конструкторы не могли не обратить на эту проблему свое внимание и по сему создали особый механизм, причем сразу в двух вариантах. Первый демультипликатор помогает увеличить крутящий момент за счет снижения вдвое числа передач. И второй — делитель, который повышает количество повышающих передач.
Разница между мультипликатором и делителем
Не понимая принципиальных тонкостей делителя и мультипликатора многие автомобилисты считают оба устройства одинаковыми и нередко называют их делителями. Однако с технической точки зрения данное утверждение совершенно неверно. Делитель — это двухступенчатый редуктор перед коробкой, первая ступень которого позволяет передавать усилие напрямую от двигателя, а вторая уже непосредственно с повышением передаточного числа. Говоря проще, при активизации делителя и включении четвертой передачи автомобилист будет двигаться с большей скоростью, чем обычно, но при этом меньшей, чем на пятой. С демультипликатором все обстоит совершенно по-другому. Устройство устанавливается сзади коробки и нижняя ступень его позволяет понизить передаточное число каждой передачи. То есть при включении четвертой скорости водитель будет двигаться в транспортном средстве на промежуточной между третьей и четвертой передачами. Некоторые автомобили могут оснащаться одновременно демультипликатором и делителем. Это уместно на тех транспортных средствах, где чрезвычайно важна градация скоростей.
Как устроен демультипликатор?
Делитель представляет собой двухступенчатый редуктор планетарного типа, в котором есть небольшое количество зубчатых шестеренок. Устанавливается он перед основной коробкой. Минусом подобного конструкторского решения является то, что на входе КПП наблюдает определенный рост крутящего момента в результате чего требуется увеличение массы последней. Такую проблему можно было бы решить за счет установки устройства за КПП. Однако данное положение отведено под демультипликатор, который с технической точки зрения нельзя монтировать спереди. Сама по себе конструкция демультипликатора мало чем отличается от делителя. При этом его включение не приводит к увеличению нагрузки на базовую коробку. Диапазон степеней для него ограничен 4. При более высоких значениях наблюдается появление определенных трудностей.
Подробнее о принципе работы КПП с демультипликатором и делителем будет рассказано в этом видеоматериале:
ДЕМУЛЬТИПЛИКАТОР И ДЕЛИТЕЛЬ: ОСОБЕННОСТИ И ОТЛИЧИЯ
Демультипликатор продлевает срок службы КПП, из-за того, что равномерно повышает мощность, за счет уменьшения нагрузки. Проще говоря, делитель увеличивает количество передач в 2 раза, и тем самым увеличивает силу тяги транспортного средства. Включается он с помощью кнопки на рычаге, либо тумблера, таким образом, выбирается низший или высший ряд переключения передач.
Как я уже говорил выше, демультипликатор и делитель чуть различаются. Делитель имеет прямую и повышенную передачу, а демультипликатор как раз наоборот, прямую и понижающую. Демультипликатор и делитель могут устанавливаться вместе. Если коробка 4-х ступенчатая, то будет уже 16 передач, потому что, как делитель удваивает передачи, так демультипликатор. Прямая передача коробки переключения передач — это режим, при котором обороты двигателя передаются без увеличения или снижения, то есть крутящий момент передается с мотора на оси колес напрямую. Коэффициент полезного действия при этом очень высок, потому что крутящий момент не проходит через промежуточный вал.
Повышающая передача, как многие знают, используется для экономии топлива, также из-за низких оборотов двигателя, на повышенной передаче, снижается износ двигателя и уровень шума, исходящий от мотора. Карданный вал вращается быстрее, коленчатого вала двигателя, при включении повышающей передачи.
При пониженной передаче, двигатель выдает высокие обороты на малой скорости. Такая передача нужна для получения более высокого крутящего момента, в случаях, когда мотору тяжело. Например, при долгом крутом подъеме, или при езде по бездорожью. На пониженной передаче мотор не будет перегреваться, при работе в жестких условиях. [2]
Рисунок 1 – Коробка передач с демультипликатором (Механизм переключения)
1, 5 – рычаги; 2 – серьга; 3 – вал коробки; 4 – фиксатор; 6 – демпфер;
Весь механизм демультипликатора состоит из рычага вала, вала вилки и вилки. Для переключения между рядами, используется пневматический привод механизма переключения. В сам привод входят: блок клапанов, пневмоцилиндр и соединительные шланги. Сжатый воздух к блоку подводиться из пневмосистемы автомобиля. В случае включения передачи пониженной и заднего хода, сжатый воздух поступает в пневмоцилиндр, и тем самым происходит включение. При включении оставшихся передач, сжатый воздух, поступивший в пневмоцилиндр, включает в демультипликаторе прямую передачу.
Демультипликатор, как и все детали коробки переключения передач смазывается маслом, которое залито в картер. Используется система смазывания смешенного типа: под давлением, разбрызгиванием и масляным туманом. Демультипликатор смазывается под давлением масляного насоса. [3]
Для управления демультипликатором и делителем транспортного средства, в большинстве случаев применяют либо автоматические или полуавтоматические системы переключения, без всяческих дополнительных рычагов переключения. Если нужны передачи повышенной проходимости, то для управления демультипликатором пользуются рычагом дополнительным, и при этом необходима обязательная полная остановка автомобиля, чтобы избежать нежелательных, крупных неисправностей трансмиссии. [4]
На коробках с демультипликатором строго запрещается:
-переключать с высшего диапазона передач на низший при скорости более 30 км/ч;
-вести движение на нейтральном положении рычага переключения передач;
-включать передачу заднего хода в движении, при неполной остановке.
В демультипликаторе переключение передач происходит автоматически, то есть высшая передача включается, когда рычаг управления коробкой переключаем из положения четвертой передачи в пятую, низшая передача – при переключении с пятой передачи на четвертую.
При управлении коробки передач с делителем, для переключения необходимо перевести тумблер управления делителем в нужное положение, затем после небольшой выдержки сцепления (1 секунда) необходимо отпустить педаль сцепления, и тем самым передача включится автоматически.
Рисунок 2 – Схема переключения передач делителем
Подводя итоги всего написанного, можно сказать, что использование демультипликатора и делителя в коробках переключения передач, как грузовых, так и автомобилей внедорожного типа, просто необходимо. Имея опыт в эксплуатации грузового автомобиля, могу сказать, что при работе трансмиссии в обычном режиме, мотор бы при перевозке тяжелых грузов просто перегревался, собственно, как и коробка, и что привело бы к отказу этих агрегатов. И ремонт двигателя и коробки некогда не обойдется дешево, и времени на это уйдет тоже немало. Поэтому делитель и демультипликатор сэкономят не только топливо, но помогут долго прослужить двигателю и трансмиссии, естественно при правильной эксплуатации автомобиля.
Список литературы
1. Демультипликатор // ru.wikipedia.org URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Демультипликатор (дата обращения: 12.03.2017).
2. Устройство передач демультипликатора // auto.today URL: https://auto.today/bok/5777-ustroystvo-peredach-demultiplikatora.html (дата обращения: 12.03.2017).
3. Механизм переключения передач в коробках с демультипликатором // http://carspec.info URL: http://carspec.info/mnogovalnye-korobki-peredach (дата обращения: 12.03.2017).
4. Делитель, демультипликатор и бесступенчатые коробки передач // http://www.chopper-bike.ru URL: http://www.chopper-bike.ru/view_invited_paper.php?id=228 (дата обращения: 12.03.2017).
5. Особенности организации станций технического обслуживания// Шакалов И.П., Прохорова Е.В. В сборнике: Образование, наука, производство Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова. 2015. с. 1149-1151.
6. Применение аддитивных технологий в машиностроении и изготовление запасных частей для автомобилей// Матренин А.В., Прохорова Е.В. В сборнике: «Страна живет, пока работают заводы» Сборник научных трудов Международной научно-технической конференции. Ответственный редактор Овчинкин О.В. 2015. с. 215-217.
7. Быстросъемность основных узлов и агрегатов и ремонтопригодность транспортных средств// Прохорова Е.В., Севрюгина Н.С. Вестник Харьковского национального автомобильно-дорожного университета. 2012. № 57. с. 97-103.
Многовальные коробки передач
Для получения большого числа передач – от 8 до 24 – применяются многовальные коробки передач. Они представляют собой четырех-, пяти- или шестиступенчатые Трехвальные коробки передач со встроенными или совмещенными дополнительными коробками передач (редукторами). При этом дополнительная коробка передач может быть повышающей или понижающей. Повышающая коробка передач называется делителем или мультипликатором. Делитель устанавливается перед коробкой передач и увеличивает число передач в два раза. Обычно он имеет две передачи: прямую с передаточным числом uk = 1 и повышающую с передаточным числом uk 1. Демультипликатор увеличивает число передач в 2-3 раза и передаточные числа коробки передач, значительно расширяя их диапазон.
Многовальные коробки передач используются на автомобилях большой грузоподъемности, а также на автомобилях-тягачах, работающих с прицепами и полуприцепами.
Коробка КамАЗ с делителем
На рисунке 1 представлена конструкция коробки передач грузовых автомобилей КамАЗ. Коробка пятивальная, десятиступенчатая, синхронизированная, с делителем и с неавтоматическим дистанционным управлением.
Рисунок 1 – Коробка передач грузовых автомобилей КамАЗ
1 – ведущий вал; 2, 13 – шестерни; 3 – первичный вал; 4, 5, 6 – синхронизаторы; 7 – муфта; 8 – вторичный вал; 9, 11 – промежуточные валы; 10, 12 – картеры
Коробка передач состоит из двух частей – основной пятиступенчатой коробки передач и делителя. Делитель выполнен в отдельном картере 12 с картером сцепления и прикреплен к картеру 10 коробки передач. В картере 10 основной коробки передач размещены первичный 3, вторичный 8 и промежуточный 9 валы. Косозубые шестерни коробки передач находятся в постоянном зацеплении. Включение IV и V, а также II и III передач производится соответственно синхронизаторами 5 и 6. Включение первой передачи и заднего хода осуществляется зубчатой муфтой 7. Синхронизаторы имеют конструкцию, аналогичную синхронизаторам грузовых автомобилей ЗИЛ.
Делитель имеет ведущий 1 и промежуточный 11 валы, две шестерни 2 и 13 постоянного зацепления и зубчатую муфту с синхронизатором 4 для включения прямой и повышающей передач с передаточными числами соответственно uk = 1 и uk = 0,815. Промежуточный вал 11 делителя соединен шлицами с промежуточным валом 9 коробки передач. Шестерня 2 установлена свободно на ведущем валу и вращается относительно вала.
При включении прямой передачи ведущий вал 1 делителя и первичный вал 3 коробки передач жестко соединяются напрямую с помощью зубчатой муфты. При этом крутящий момент, передаваемый от двигателя к коробке передач, не изменяется по величине. При включении повышающей передачи шестерня 2 фиксируется синхронизатором на ведущем валу 1 делителя. В этом случае крутящий момент двигателя передается с шестерни 2 на шестерню 13 промежуточного вала и далее на промежуточный вал 9 коробки передач. При этом уменьшается передаваемый крутящий момент и увеличивается скорость движения. Это обеспечивает работу автомобиля при небольших нагрузках и высокой скоростью движения, что способствует экономии топлива.
Размещение делителя в отдельном картере позволяет использовать основную коробку передач и без делителя на самосвалах и других автомобилях, где это целесообразно. При установке делителя отдельные детали основной коробки передач заменяются (первичный вал и др.).
Механизм переключения передач в коробке с делителем
Механизм переключения передач основной коробки передач имеет дистанционный механический привод управления. В привод (рисунок 2) входят рычаг 1 переключения, передняя 2 и промежуточная 4 тяги, рычаг 3 передачи и шток с рычагом 5 механизма переключения передач, который находится в крышке 6 коробки передач.
Рисунок 2 – Приводы переключения коробки передач (а) и делителя (б) грузовых автомобилей КамАЗ
1, 3, 5 – рычаги; 2, 4 – тяги; 6 – крышка; 7 – переключатель; 8 – кран; 9 – воздухораспределитель; 10, 11 – клапаны; 12 – упор; 13 – пневмоцилиндр; В, Н – положения переключателя
Механизм переключения передач делителя имеет пневматический привод. Привод состоит из переключателя 7, находящегося на рычаге 1 коробки передач, редукционного клапана 10, пневмоцилиндра 13, воздухораспределителя 9, клапана 11 включения делителя, крана 8 и трубопроводов.
При установке переключателя в положение Н (низшая) или В (высшая) передача золотник крана 8 перемещается тросом. Сжатый воздух от редукционного клапана 10 поступает в соответствующую полость воздухораспределителя 9, устанавливая при этом его золотник в необходимое положение.
При выключении сцепления упор 12, установленный на толкателе рычага выключения сцепления, открывает клапан 11, и сжатый воздух проходит в воздухораспределитель 9 и далее в нужную полость пневмоцилиндра 13, перемещая его поршень и выключая передачи в делителе. Следовательно, переключатель можно включать заранее, однако переключение передач в делителе произойдет только при выключении сцепления. Такое полуавтоматической переключение передач делителя значительно облегчает его применение.
Коробка передач ЗИЛ с демультипликатором
Многовальная коробка передач (рисунок 3, а) грузовых автомобилей ЗИЛ состоит из основной коробки передач и демультипликатора. Она имеет восемь основных передач для движения вперед (передача VIII – прямая с uk = 1), дополнительную «ползущую» передачу (uk = 11,4) и передачу заднего хода.
Рисунок 3 – Коробка передач с демультипликатором грузовых автомобилей ЗИЛ
а – продольный разрез; б – механизм переключения; 1, 15, 28, 29, 35 – валы коробки; 2 – ползун; 3 – головка; 4, 33 – рычаги; 5 – блок клапанов; 6, 36 – фиксаторы; 7 – крышка; 8, 14 – вилки; 9 – пневмоцилиндр; 10- солнечная шестерня; 11 – сателлит; 12 – коронная шестерня; 13 – блокировочный диск; 16 – втулка шлицевая; 17, 25, 32 – синхронизаторы; 18, 30 – картеры; 19 – насос; 20, 23 – шестерни передач «ползущей» и заднего хода; 21 – муфта; 22 – промежуточная шестерня заднего хода; 24 – шестерня I и V передач; 26 – шестерня II и VI передач; 27 – шестерня III и VII передач; 31 – шестерня привода; 34 – серьга; 37 – демпфер
Такое число передач позволяет изменять крутящий момент двигателя в широком диапазоне и выбирать наиболее экономичный режим движения автомобиля.
В картере 30 основной коробки передач на подшипниках установлены первичный 1, вторичный 29 и промежуточный 28 валы.
Первичный вал выполнен вместе с косозубой шестерней, которая находится в постоянном зацеплении с шестерней 31 привода промежуточного вала. На вторичном валу шестерни всех передач установлены на роликовых подшипниках и свободно вращаются относительно вала.
Промежуточный вал изготовлен за одно целое с прямозубыми шестернями 20 «ползущей» передачи и 23 заднего хода. Косозубые шестерни остальных передач напрессованы на промежуточный вал.
Все шестерни коробки передач находятся в постоянном зацеплении.
Для включения передач I – VIII служат синхронизаторы 25 и 32, а для включения «ползущей» передачи и заднего хода – муфта 21. Они установлены на шлицах вторичного вала.
Конструкция синхронизаторов и их работа аналогичны синхронизаторам пятиступенчатой коробки передач грузовых автомобилей ЗИЛ. Однако эти синхронизаторы имеют шесть, а не три блокирующих пальца.
Механизм переключения передач в коробках с демультипликатором.
Механизм переключения коробки передач находится в отдельном корпусе, который прикреплен к крышке коробки передач. В механизм входят (рисунок 3, б) рычаг 33 переключения передач, рычаг 4 включения передач, серьга 34 и вал 35. Рычаг включения передач закреплен на валу 35, а рычаг 33 переключения передач связан с валом шарнирно. Пружинный демпфер 37 предназначен для фиксации его промежуточных ходов.
При перемещении рычага 33 вперед или назад серьга 34 вместе с валом 35 поворачиваются. При этом рычаг 4 включения своим нижним концом перемещает тот ползун механизма переключения передач, в пазу головки которого он находится.
На ползунах 2 закреплены вилки 8 переключения передач, с помощью которых перемещаются по шлицам вторичного вала каретки синхронизаторов 25, 32 и муфта 21.
В нейтральном положении рычага 33 рычаг 4 находится в среднем фиксированном положении, и его нижний конец входит в паз головки ползуна III и IV передач.
При перемещении рычага 33 вправо рычаг 4 включения перемещается влево, и его нижний конец последовательно входит в пазы головок ползунов I – IV передач, которые при включении прямой передачи (uk = 1) в демультипликаторе преобразуются соответственно в передачи V – VIII.
Механизм включения передач размещен в крышке 7 (см. рисунок 3, а) коробки и состоит из трех ползунов 2 с вилками, головок 3 ползунов, трех шариковых фиксаторов 6 с пружинами и замочного устройства, состоящего из двух пар шариков и штифта между ними. Фиксаторы исключают самопроизвольное выключение передач, а замочное устройство – одновременное включение двух и более передач.
Демультипликатор размещен в отдельном картере 18, прикрепленном сзади к картеру 30 коробки передач. Он представляет собой двухступенчатый планетарный редуктор и имеет две передачи: прямую (uk = 1) и понижающую (uk = 3,3).
Демультипликатор включает в себя вал 15 с сателлитами 11 и их осями, солнечную шестерню 10, коронную шестерню 12 со ступицей, блокировочный диск 13 и синхронизатор 17.
Вал демультипликатора установлен на шариковом подшипнике и через сателлиты связан с солнечной и коронной шестернями. Для включения передач демультипликатора на валу 15 размещен синхронизатор, конструкция и работа которого аналогичны синхронизаторам 25 и 32 коробки передач. Солнечная шестерня 10 установлена на шлицевом конце вторичного вала 29 коробки передач.
Механизм переключения передач демультипликатора состоит из вилки 14, вала вилки и рычага вала. Привод механизма переключения – пневматический. В привод входят блок клапанов 5, пневматический цилиндр 9 и соединительные шланги.
Блок клапанов имеет два клапана, которые работают последовательно. Сжатый воздух к блоку подводится из пневмосистемы автомобиля. При включении «ползущей», I – IV передач и заднего хода сжатый воздух поступает в пневмоцилиндр 9, включая низшую передачу демультипликатора. При включении V – VIII передач поступивший в пневмоцилиндр сжатый воздух включает в демультипликаторе прямую передачу.
Детали коробки передач и демультипликатора смазываются маслом, заливаемым в их картеры. Система смазывания – смешанного типа: под давлением, разбрызгиванием и масляным туманом. Масляный насос 19 под давлением подает масло к подшипникам коробки передач и демультипликатора. Остальные их детали смазываются разбрызгиванием масла и масляным туманом.
Что такое демультипликатор
Иными словами двигатель с демультипликатором будет иметь пониженную и прямую передачи, что позволяет обеспечить нормальное движение машины в самых различных условиях эксплуатации.
Разделение передаточного числа достигается путем получения дополнительного увеличенного момента силы, который способствует более равномерному повышению мощности и способствует продлению срока службы трансмиссии за счет снижения нагрузки.
Начали активно использоваться на различных автомобилях, предназначенные для движения по бездорожью. Их активно применяли для преодоления трудной местности еще 50 лет назад. Сегодня автомобили с пониженной передачей значительно усовершенствовались и имеют множество функциональных возможностей.
Что собой представляет и где используют демультипликатор?
Наиболее часто демультипликаторы устанавливаются на грузовых автомобилях, где требуется большая мощность при относительно низких оборотах. В то же время резкое переключение с одной передачи на другую, особенно если транспортное средство основательно загружено, становится причиной резкого перепада ударной нагрузки на шестерни в процессе движения и разбивания трансмиссии.
Поэтому с помощью пониженной передачи есть возможность существенно снизить эти самые нагрузки и получить весьма неплохой эффект оптимальной эксплуатации транспортного средства.
Демультипликатор может работать как на постоянной основе (большинство грузовых автомобилей), так и временно (в полно приводных легковых автомобилях эта функция отключается одновременно с выключением полного привода). В отдельных типах современных машин работает только с низшими передачами (обычно это первая и вторая), до момента, когда автомобиль может набрать определённую скорость.
В зависимости от производителя, модели, целевого назначения демультипликаторы могут быть:
В автомобилях имеющих повышенную проходимость и возможность переключения на полный привод, чтобы задействовать демультипликатор обычно может потребоваться изначально остановить автомобиль (если вы в движении, то вам придется съехать на обочину для включения демультипликатора), и только потом его задействовать.
Фактически является неотъемлемой частью КПП. Регулируется путем ручного, либо автоматического переключения передач. На рычаге (если переключение ручное) можно найти специальный флажок, сигнализирующий о том, что автомобиль задействован на пониженной передаче.
Таким нехитрым образом количество передач автомобиля фактически увеличивается вдвое, что дает возможность беспрепятственного преодоления даже сложных подъемов. Идеально подходят в случаях, когда к автомобилю дополнительно цепляется прицеп или буксир.
Примеры транспортных средств с демультипликатором
Наиболее активно использование демультипликаторов можно наблюдать на автомобилях типа КАМАЗ, УРАЛ, где этот механизм задействуют на постоянной основе. Такой подход дает возможность увеличить количество имеющихся передач в два раза, и при транспортировке многотонных грузов по неровной (в том числе и гористой местности), получить максимальную защиту трансмиссии транспортного средства и возможность плавного увеличения тяги автомобиля.
По сути, здесь каждая передача состоит из двух – высшей и низшей. Первая это обычная передача. Вторая – нечто среднее между имеющейся передачей и ближайшим соседом.
Следующий тип автомобилей, где активно используются демультипликаторы, являются внедорожники. Например, таких брендов как Subaru, Toyota, УАЗ. Здесь важной особенностью является возможность отключения пониженных передач (осуществляется с отключением дополнительного полного привода) при движении по ровной поверхности.
Это дает возможность экономить топливо, а также существенно увеличивать крейсерскую скорость транспортного средства. Из минусов – переключиться во время движения на полный привод в большинстве случаев невозможно. Особенно в автомобилях старых моделей.
Может также использоваться и в гусеничной сельскохозяйственной технике. Это дает возможность получить дополнительную «тягу», более плавно реагировать в процессе преодоления различного рода природных, либо штучных препятствий. Имеет несколько отличительный от колесных транспортных средств механизм, но конечный принцип действия отсеется тем же. При этом замедляться может как одна сторона шестерен приводящих в движение гусеницы, так и обе одновременно.