14) Převodovka-účel a konstrukční uspořádání

14) Převodovka – účel a konstrukční provedení Převodovky slouží ke změně ( zpravidla zvětšování ) přenášeného točivého momentu a k jeho dlouhodobému přerušení i ke změně jeho smyslu ( zpětný chod ). Dosahuje se toho převody, tj. ústrojím, které umožňuje změnu převodového poměru. Převodovka umožňuje rozjezd vozidla, kdy jsou otáčky motoru nízké a točivý moment malý. Zvětšuje točivý moment také při jízdě do kopce, a to v poměru jednotlivých rychlostních stupňů. Spalovací motor má největší točivý moment při určitých otáčkách, které bývají obvykle asi 2/3 jeho maximálních otáček. Zvyšující se jízdní odpor vozidla ve stoupání vede ke snižování jeho rychlosti, čímž klesají i otáčky motoru a jeho točivý moment. Kdybychom neměli zařízení, kterým se točivý moment zvětší, snižovala by se v kopci rychlost vozidla, až by se zcela zastavilo. Bez převodovky by jízda vozidla se spalovacím motorem nebyla dobře možná. Při rozjezdu řadíme postupně z nejnižšího rychlostního stupně na nejvyšší, při jízdě v kopci je sled řazení opačný. Požadavky na převodovky : • Nízká hmotnost • Malé rozměry • Rozdělení rozsahu jednotlivých převodových stupňů tak, aby se optimálně využíval průběh točivého momentu motoru • Vysoká životnost a spolehlivost Základní pojmy Stálý záběr je převod, který trvale zvětšuje točivý moment. Přímý záběr znamená přímé spojení hnacího a hnaného hřídele v převodovce automobilu. Neutrál značí takové postavení příslušných prvků v převodovce motorového vozidla, při němž je přenos točivého momentu přerušen; označuje se N. Převodové stupně je označení pro jednotlivé převodové poměry převodného ústrojí motorového vozidla. Převodový poměr, charakterizující velikost převodu, je poměr otáček hnacího hřídele k otáčkám hnaného hřídele. Převodové stupně se označují arabskými číslicemi, zpětný chod se označuje Z nebo R. Převodovky podle druhů převodů Převodovky se dělí především podle druhu převodů : 1.Převodovky s ozubenými koly : a) Dvouhřídelová převodovka je převodovka s ozubenými koly, u níž je každý převod dopředných převodových stupňů tvořen vždy jen jedním hnacím a jedním hnaným kolem s vnějším čelním ozubením, která jsou uložena na příslušném hnacím a hnaném hřídeli a nemění svou vzájemnou polohu. Kola se zasouvají do vzájemného záběru, nebo jsou ve stálém záběru a aktivují se zvláštními spojkami ( nejčastěji ozubcovými nebo synchronizačními ). b) Tříhřídelová převodovka je převodovka s ozubenými koly, u níž je každý převod dopředných převodových stupňů vytvořen vždy dvěma dvojicemi kol s vnějším čelním ozubením, uložených na hnacím, hnaném a předlohovém hřídeli, které mění svou vzájemnou polohu. Hnací a hnaný hřídel jsou uspořádány za sebou, předlohový hřídel je s oběma rovnoběžný. Kola jsou zpravidla ve stálém záběru a aktivují se zvláštními spojkami. c) Planetová převodovka má převody vytvořeny ozubenými planetovými soukolími ( tj. zpravidla čelními koly s vnějším i vnitřním ozubením ). Planetové soukolí má tři části otočné kolem hlavní osy – centrální kolo, korunové kolo a unášeč satelitů. Když je korunové kolo pevné, začnou se po něm odvalovat satelity, čímž se zároveň otáčí unašeč, který přenáší otáčky dále na kloubový hřídel. Převody se aktivují zvláštními spojkami ( nejčastěji třecími- lamelovými nebo kapalinovými ) nebo pásovými, popř. elektromagnetickými brzdami. Řetězová převodovka je převodovka, u níž jsou převody vytvořeny řetězovými koly a řetězy. Převody se aktivují ozubcovými nebo synchronizačními spojkami. Řemenová převodovka je převodovka, u níž jsou převody vytvořeny řemenicemi a ( zpravidla ) klínovými řemeny. Převodový poměr se obvykle mění plynule, nejčastěji změnou aktivního průměru řemenic. Třecí převodovka je převodovka, u níž jsou převody převody vytvořeny třecími koly apod. Převodový poměr se mění obvykle plynule, vzájemným přestavováním třecích prvků. Hydrostatické převody jsou převodná ústrojí, v nichž je kapalina stlačována pístovými čerpadly, poháněnými motorem vozidla. Převodový poměr lze měnit plynule. Čerpadla i pístové motory bývají místně odděleny ( motory bývají umístěny např. přímo v kolech vozidla ). Hydrodynamický měnič ( kapalinový měnič momentu ). Čerpadlové kolo mění mechanickou energii motoru na pohybovou energii rychle proudícího většího množství kapaliny. Tato energie přichází na kolo turbíny. Turbína přenáší kroutící moment M , jenž se plynule mění podle zatížení. Lopatky statoru vracejí proud kapaliny zpět do čerpadla a tím se vyrovnává rozdíl momentu turbíny M , a čerpadla M podle rovnice M t - MČ = MS Kde MS je moment, který zachycuje stator uložený ve skříni na volnoběžce. Může se otáčet jen ve smyslu otáčení čerpadla. Má – li turbína přenést větší točivý moment než čerpadlo, přenáší rozdíl momentu stojící stator. Přitom jsou otáčky turbíny nt nižší než otáčky čerpadla nČ . Změní – li se moment turbíny, zvýší se její otáčky a proud kapaliny naráží na zadní stěny lopatek statoru, který se na volnoběžce začne otáčet stejným směrem jako čerpadlo. Tím se činnost statoru zruší a celý měnič pracuje jako kapalinová spojka. Hydrodynamický měnič se často používá v samočinných převodovkách. Elektrické převody jsou převodná ústrojí, jejichž funkce spočívá v tom, že vozidlo je poháněno elektromotoricky elektrickým proudem z generátoru poháněného motorem vozidla. Převodový poměr lze měnit plynule. Elektromotory bývají obvykle umístěny přímo v kolech nebo nápravách vozidla. Podle způsobu změny převodového poměru rozeznáváme : Stupňové ( třístupňové, čtyřstupňové, pětistupňové atd. ) převodovky se stupňovitými změnami převodového poměru. Stupňové jsou všechny převodovky s ozubenými koly a řetězové převodovky. Plynulé převodovky s plynulou změnou převodového poměru. Plynulé jsou všechny převodovky řemenové a třecí, hydrostatické převody, hydrodynamické měniče a elektrické převody. Podle druhu řazení rychlostních stupňů rozeznáváme : Převodovky s přímým řazením rychlostních stupňů jen silou řidiče. Převodovky s nepřímým řazením rychlostních stupňů řidičem prostřednictvím pomocného zařízení. Samočinné převodovky se samočinným řazením rychlostních stupňů ( samočinnou změnou převodového poměru ). Přídavné převody Přídavné převody jsou převodná ústrojí doplňující převodovku za určitým účelem. Mohou být vestavěny přímo v převodovce, nebo tvoří zvláštní přídavnou převodovku ( redukční, rozdělovací apod. ). Volba počtu rychlostních stupňů Nejčastěji se používají pětistupňové převodovky, u nichž je pátý stupeň převod dorychla. Dnes se takto odstupňované převodovce říká ekonomická. Umožňuje při střední a vysoké rychlosti a dále při jízdě z kopce jezdit úsporněji, při menších otáčkách s nižším zatížením motoru. Počet rychlostních stupňů a jejich odstupňování má být navrženo tak, aby bylo snadné řazení při jízdě a aby otáčky motoru neklesly pod otáčky, při nichž má motor maximální točivý moment. V opačném případě by totiž došlo k velké ztrátě rychlosti vozidla při řazení. Přehled o navržení rychlostních stupňů dává tzv. pilový diagram, který udává rychlost vozidla při jednotlivých rychlostních stupních v závislosti na otáčkách motoru. Ukazuje rozdělení rychlostních stupňů, umožňuje také odečtení největší a nejmenší rychlosti na jednotlivé rychlostní stupně a po odečtení řadících otáček společně s charakteristikou motoru dává možnost posoudit, zda je vhodná volba počtu rychlostních stupňů. Mechanické převodovky nákladních automobilů mají zpravidla pět až šest rychlostních stupňů. Univerzální a terénní automobily mají ještě navíc redukční převodovku. Tím se zvýší počet rychlostních stupňů na 16 i více. Umožňuje to lepší využití výkonu a točivého momentu motoru.