بسم الله الرحمن الرحیم
پروژه تعمیر ونصب و نگهداری ماشین های ابزار
گیربکس اتوماتیک AUTOMATIC GEARBOX
موضوع پروژه :
چند عکس از گیربکس های معمولی
چند عکس از گیربکس اتوماتیک
مقدمه
جعبه دنده های اتوماتیک جعبه دنده اتوماتیک مانند جعبه دنده های استاندارد برای تطبیق قدرت موتور اتومبیل با شرایط متغیربار و جاده طراحی شده است. جعبه دنده اتوماتیک پدال کلاج را حذف نموده و بجای داشتن کلاج های عادی ، در آن از کوپلینگ هیدرولیکی استفاده می شود. راننده پس از آنکه با حرکت دادن دسته دنده یا فشار یک دکمه حدود سرعت مورد نظر خود را انتخاب کرد، دنده اتوماتیک، متناسب با: گاز ، با موتور و سرعت اتومبیل ، بصورت خودکار به دنده های بالا و پائین تغییر وضعیت می یابد.
اساس ساختمان
سیستم کنترل دستی
سیستم کنترل دریچه گاز
سیستم کنترل گاورنر(برای تنظیم سوخت و دور موتور)
سیستم کنترل هیدرولیکی ( ترک کنورتور)
توضیح اساس ساختمان گیربکس اتوماتیک
غیر از پوسته گیربکس اتوماتیک ، سایر عناصر موجود در این جعبه دنده بشرح زیر می باشد: 1- یک کوپلینگ هیدرولیکی یا مبدل گشتاور برای انتقال قدرت موتور به محور انتقال. 2- چند محور و مجموعه دنده های سیاره ای برای تامین سرعت های جلو و عقب. 3- تعدادی ترمزنواری (به اصطلاح باند) و کلاچ دیسکی( یک صفحه ایی یا چند صفحه ای ). 4- سرووها و پیستونهای هیدرولیکی برای بحرکت در آوردن نوارها (باند ها) و کلاچ ها . 5- یک یا چند پمپ روغن برای تهیه فشار هیدرولیکی لازم.
6- سوپاپ های متعدد ( کنترل، بازدارنده ، تنظیم فشار ، متعادل کننده ، انتقال ، پائین برنده دنده و غیره ) که برای کنترل و جهت دادن به فشارهای هیدرولیکی جعبه دنده طراحی شده اند. 7- وسیله ای برای خنک کردن روغن . (ترک کنورتور) 8- سیستم کنترل دستی که راننده از آن برای انتخاب محدوده سرعت مثل زیاد ، کم و غیره از آن استفاده می کند.
کوپلینگ هیدرولیکی (ترک کنورتور) در کوپلینگ هیدرولیکی از یک روغن سبک وزن مخصوص برای انتقال قدرت موتور از یک قسمت جعبه دنده به قسمت دیگر آن استفاده می شود
از نقطه نظر تجسم، حلقه توخالی و چنبره ای شکل نشان داده شده است.
هر کدام از این دو قسمت را یک نیم چنبره (Torus) می نامیم. بطوری که ملاحظه خواهید کرد؛ در هر نیم چنبره تعدادی پره نصب شده است. همان طور که در شکل پیداست ؛ پره ها صاف بوده و در فواصل مساوی از یکدیگر نصب شده اند. یکی از این دو نیم چنبره به محور خروجی و دیگری به محور ورودی متصل شده است.
این دو نیم چنبره با فاصله کمی از هم روبروی یکدیگر قرار می گیرند و بطوریکه در شکل پیداست ؛فلایویل با چرخ طیار به نیم چنبره محرک متصل است. همچنین پوسته نازکی از بدنه فلایول ، نیم چنبره را نیز در خود احاطه می کند. این محفظه با روغن پر شده و بین آن و محور انتقال یک واشر آب بندی وجود دارد .
واحد های هیدرودینامیکی
یک کوپلینگ هیدرولیکی ساده
مبدل گشتاور با سه عنصر
همچنین بطوری که ملاحظه کردید؛ نیم چنبره متحرک با محور انتقال یا محور خروجی از طریق یک اتصال هزار خار در گیر است. انتهای محور خروجی بوسیله یک بوش راهنما به محور میل لنگ تکیه می کند. وقتی میل لنگ ، فلایویل را می چرخاند، نیمه محرک و محفظه روغن به گردش در می آیند. نیمه متحرک کاملا آزاد است چون بین این نیمه و نیمه محرک هیچ ارتباط مکانیکی وجود ندارد. طرز عمل کوپلینگ هیدرولیکی چنانچه در یک نیم چنبره که بحالت افقی قرار داد ، روغن ریخته و آن را بگردانیم ، پره ها موجب پاشیده شدن روغن به اطراف خواهند شد. این حرکت روغن یک حرکت دورانی بوده و روغن را با اطراف خواهد پاشید.
اکنون اگر نیم چنبره متحرک در روی نیم چنبره محرک گذاشته شود، روغنی که به بیرون می پاشید به پره های نیم چنبره متحرک برخورد خواهد نمود. در این حال ، روغن پاشیده شده ، پس از برخورد به پره ها در امتداد انحنای نیم چنبره متحرک به حرکت در خواهد آمد. از آنجائی که نیم چنبره محرک خود در حال گردش است، روغن مجددا به خارج پاشیده و این سیکل تکرار می شوند. به این حرکت روغن اصطاحاً « حرکت گردابی » (VORTEX) گفته می شود. عین این اعمال ، در حالتی که دو نیم چنبره در وضعیت قائم قرار دارند، نیز روی میدهد. وقتی سرعت نیم چنبره محرک زیاد شود، حرکت دورانی و گردابی روغنی شدیدتر شده و سرعت دورانی نیم چنبره متحرک نیز زیاد خواهد شد. پس از مدتی ، سرعت دورانی دو قسمت متحرک و محرک با هم برابر خواهد شد.
در این زمان ، جریان دورانی روغنی ثابت است ولی جریان گردابی عملا وجود نداشته و یا مقدار آن بسیار ناچیز است. علت حذف جریان گردابی این است که در حالتی که سرعت دوران هر دو قسمت با هم برابر است، هر نیمه سعی دارد که روغن را به نیمه دیگر پرتاب کند و همین پدیده موجب خنثی شدن جریان گردابی می شود.
دنده های سیاره ای برای بالا بردن سرعت محور خروجی و برای کاهش گشتاور می توان از مجموعه دنده های سیاره ای استفاده نمود . از این دنده همچنین میتوان برای کاهش سرعت خروجی و در نتیجه افزایش گشتاور نیز بهره گرفت. دنده های سیاره ای این مزیت را دارند که میتوانند حرکت را با گشتاور یکسان و یا با گشتاور معکوس منتقل سازند. در سیستم های گیربکس اتوماتیک از مزایای این دنده ها حداکثر استفاده بعمل می آید. دنده سیاره ای یک مجموعه جمع و جور است. دنده های این سیستم در تماس دائم بوده و کم صدا و قوی میباشند .
سیستم های خورشیدی در جعبه دنده های اتوماتیک
مجموعه دنده های خورشیدی ساده
اعضای یک سیستم دنده خورشیدی
یک دنده مرکزی (خورشیدی) که به یک شافت متصل شده است.
تعدادی چرخ دنده هرز گرد یا سیاره ای که روی پین هایی در داخل قفسه هرزگرد ها سوار شده اند.
قفسه که روی یک شافت محکم شده است.
یک چرخ دنده داخلی (رینگی )که آن نیز روی شافت خود می چرخد.
قطعات جدا شده مجموعه دنده های خورشیدی
انتقال قدرت در دنده های خورشیدی
برای اینکه هریک از این چرخ دنده ها در وضعیت انتقال قدرت قرار گیرد، لازم است که یک یا چند قطعه دیگر را نگه داشت. مثلاًچرخدنده داخلی(رینگی) را می توان بوسیله تسمه ای (باندی) که روی آن قرار می گیرد ترمز کرد ؛ یا ثابت نگه داشت. (شکل روبرو)
بست قفل کننده
طرز کار دنده های خورشیدی توسط پنج قانون اساسی بیان می گردد :
حالت خلاصی
کاهش دنده
اور درایو
حرکت مستقیم
دنده معکوس
حالت خلاص
زمانیکه هیچ کدام از اجزاءدستگاه خورشیدی ثابت نگه داشته نشوند و یا اینکه دو عضو به هم قفل نشود؛ دستگاه در حالت خلاص قرار دارد.
قانون کاهش دنده در دستگاه دنده خورشیدی دو راه برای کاهش دنده وجود دارد:
1- ثابت نگه داشتن دنده رینگی
2- ثابت نگه داشتن شافت دنده خورشیدی
یا به عبارت دیگر
افزایش کم گشتاور اگر دنده خورشیدی ثابت نگه داشته شود و دنده داخلی چرخانیده شود، دنده های سیاره ای بدور دنده خورشیدی حرکت خواهند کرد و این عمل موجب می گردد( مطابق شکل ) حامل سیاره ای با سرعتی کمتر از سرعت دوران دنده داخلی حرکت کرده و گشتاور افزایش یابد.
شکل : مجموعه دنده سیاره ای در حالت افزایش کم گشتاور
قانون اوردرایو
این وضعیت زمانی پیش می آید که قفسه ورودی قرار گیرد و یک عضو عکس العملی وجود داشته باشد. این وضعیت عکس وضعیت کاهش دنده می باشد.
مجموعه خورشیدی در حالت اوردرایو با ثابت بودن دنده خورشیدی که نشان می دهد قفسه و دنده رینگی می چرخند.
زمانی که قفسه ورودی باشد ؛ پینیون ها ( سیاره ای ها) آزاد هستند و دور محورشان اطراف دنده ای که ثابت شده می چرخند. در این حالت عضو خروجی با سرعت بیشتری خواهد چرخید.
مجموعه خورشیدی در حالت اوردرایو با ثابت بودن دنده رینگی که نشان می دهد قفسه و دنده خورشیدی می چرخند.
قانون حرکت مستقیم
هرگاه دو عضو از مجموعه دنده خورشیدی به هم قفل شوند ؛عمل تبدیل گشتاور متوقف می گردد. در این حالت تمام اجزای دستگاه خورشیدی به هم قفل شده و مانند یک کوپلینگ، قدرت را منتقل خواهد کرد.
به تعبیری می توان در این حالت گفت که دور ورودی و دور خروجی برابر و هم جهت خواهند بود. در جعبه دنده های اتوماتیک به منظور درگیر کردن دو عضو مجموعه خورشیدی در حرکت مستقیم از یک کلاچ دیسکی چند صفحه ای یا کلاچ هیدرولیکی استفاده می شود.
به عبارت دیگر ،وقتی هر کدام از دو قسمت مجموعه دنده بهم قفل شوند، عمل تبدیل گشتاور متوقف میگردد. تحت این شرایط ، مجموعه دنده بصورت یک واحد یکپارچه در آمده ( طبق شکل )گشتاور را بصورت ثابتی انتقال می دهد.
قانون دنده معکوس
در این حالت قفسه هرزگرد ها ثابت نگه داشته می شود. وقتی شافت بچرخد، دنده های هرزگرد نیز حول محور خود به گردش در می آیند و این حرکت موجب چرخیدن دنده رینگی، حول محور خود می شود. وقتی دنده خورشیدی دنده های هرزگرد را به گردش در آورد، جهت گردش هرز گردها عکس جهت گردش دنده خورشیدی خواهد بود. از آنجایی که دنده های هرزگرد، دنده رینگی را در جهت حرکت خود می چرخانند، نتیجه نهایی این خواهد بود که دنده رینگی را در جهت عکس شافت ورودی یعنی شافت دنده مرکزی بچرخاند.
ثابت نگهداشتن حامل سیاره ای و بحرکت در آوردن دنده خورشیدی ، هر یک از دنده های سیاره ای حول محور خود به گردش در می آیند. (طبق شکل) این عمل باعث می گردد ؛ که آنها دنده داخلی را در خلاف جهت دنده خورشیدی و با سرعت کمتری بگردش در آورند.
شکل 11- مجموعه دنده سیاره ای درحالت انتقال معکوس گشتاور (دنده عقب)
وضعیت راه اندازی موتور
اهرم تعویض دنده بایستی در وضعیت خلاص باشد.
مسیر قدرت از مبدل گشتاور خارج و توسط شافت توربین به مجموعه دنده های خورشیدی منتقل می گردد در حالیکه هیچ کدام از کلاچ ها و باند ها درگیر نیستند.
مجموعه خورشیدی و دنده های سیاره ای آن به طور آزادانه می چرخند و حرکت را به محور خروجی جعبه دنده منتقل نمی نمایند.
مسیر جریان روغن به واحد های اصطکاکی و سوپاپ تعوض دنده ها قطع می باشد .
وضعیت حرکت مستقیم(Drive)
ارتباط مبدل گشتاور و دنده یک جعبه دنده برقرار می شود.
با باز شدن دریچه گاز موتور، دور موتور افزایش می یابد و حرکت اتومبیل به جلو و به آرامی انجام می گیرد.
هنگامی که دور موتور زیاد می شود، درگیری دنده مستقیم انجام می گردد و بدین ترتیب که باند دنده یک آزاد شده و کلاچ دنده مستقیم درگیر می شود.
وضعیت دنده معکوس
با بکار بردن یک کلاچ دنده عقب، باعث می شود که مسیراصلی روغن را به پیستون کلاچ منتقل نماید؛که در نتیجه سبب معکوس شدن جهت چرخش دنده رینگی در مجموعه خورشیدی شده و دور خروجی عکس می گردد.
مزایای گیربکس اتوماتیک
این گیربکس خیلی کم حجم است .
از نسبت دور خیلی بهتر استفاده می شود .
کلاچ از مجموعه پدال ها حذف شده است .
احساس تغییر دور هنگام رانندگی حذف می شود .
و به طور کلی رانندگی آسان تر می شود .
معایب گیربکس اتوماتیک
این گیربکس نسبت به گیربکس های معمولی گران تر است.
در مسافت های طولانی می بایست ؛ که حتما ماشین را کنار زده و خاموش کرد تا روغن خنک شود .
منابع :
کتاب گیربکس اتوماتیک انتشارات علوی
مقاله ارجینال گیربکس اتوماتیک
سایت های اینترنتی
جزوه گیربکس اتوماتیک دانشگاه بابل
با تشکر فراوان از شما عزیزان و همچنین استاد گران مایه مهندس ایمانی