Принцип работы робота кпп: 6 правил, о которых мало кто знает :: Autonews

Описание принципов работы роботизированной КПП DCT Хендай

Рассмотрим DCT автомобилей Hyundai: принцип работы, характерные особенности, плюсы и минусы.

Роботизированная трансмиссия — новшество из мира спортивных автокаров

Роботизированная КП (DCT Хендай) — преселиктивная коробка передач, попавшая на любительский рынок в модифицированном виде относительно недавно из автоспорта, оснащенная прямым включением и двумя сцеплениями, на которые возложены разные функции:

• Контроль над нечетными передачами.
• Контроль над четными передачами.

Сравнительно быстрый и, что немаловажно, плавный разгон, в процессе которого скорости переключаются в доли секунды — главные особенности роботизированной трансмиссии автомобиля Hyundai. Кроме этого, сочетание комфортного управления транспортным средством, которое дает автомат, с неоспоримым экономичным режимом и динамикой от МКП — так же отличительная характеристика роботизированной КП, относящиеся к достоинствам этой трансмиссии.

К преимуществам так же можно отнести следующее:

• дешевле автоматической КП;
• небольшая масса робота;
• некоторые модели Hyundai оснащены подрулевыми лепестками — альтернатива традиционному рычагу переключения скоростей, что позволяет быстро поставить необходимую передачу, а значит предать динамичности транспортному средству.

Корейские кроссоверы премиум класса — например, Hyundai Tucson (2016 года), при желании автолюбителя могут комплектоваться 7-ступенчатой роботизированной коробкой с двойным сцеплением и подрулевыми лепестками (несмотря на название, они расположены сразу за рулем). Данная система КПП идет исключительно с силовой установкой мощностью в 175 лошадиных сил.

Категорически противопоказаны пробуксовки, страдает плавность переключения скоростей, при даже кратковременной остановке необходимо переходить в нейтральное положение. Это очевидные недостатки роботизированной коробки. К ним же следует присовокупить дороговизну устройства, как при приобретении, так и в последующем обслуживании и ремонте.

Идеальной коробки передач не существует. Поэтому, выбирая, необходимо расставлять приоритеты. То есть, что предпочтительней: динамика, стоимость, экономичность или комфорт. Определившись, проще осуществить правильный выбор относительно трансмиссии.

Принцип работы роботизированной коробки передач

Все давно привыкли к автоматизированным коробкам переключения передач на автомобилях, ведь их аналоги ставились еще на Ford T, но многих до сих пор пугает словосочетание «роботизированная коробка». Попробуем разобраться в ее устройстве.

Автор: Никита Новиков, редактор

19 октября 2017

Фото: www.cardoen.be

Для знакомства с роботизированной КПП необходимо вспомнить основы устройства обычной механической коробки передач. Главной составляющей МКПП являются 2 вала — первичный, на который и передается крутящий момент силовой установки, и вторичный, с которого преобразованный момент перераспределяется на колеса. На оба вала насажены шестерни, попарно находящиеся в зацеплении. Шестерни первичного вала закреплены на нем жестко, а на вторичном они свободно вращаются. В нейтральном положении ручки КПП все вторичные шестерни прокручиваются на валу свободно и крутящий момент на ведущую ось не поступает. При переключении передач выжатым сцеплением отсоединяется от зацепа с двигателем первичный вал, а переводом рычага КПП на вторичном валу перемещаются синхронизаторы. При подведении муфта синхронизатора жестко блокирует на валу вторичную шестерню нужной передачи. После снятия ноги с педали сцепления крутящий момент с заданным коэффициентом передается на вторичный вал, а далее и на главную передачу и колеса.

Принцип действия роботизированных коробок передач совпадает с принципом работы «механики». Только действия по смыканию/размыканию сцепления и выборому передач в данном типе коробок выполняют актуаторы. В большинстве случаев это шаговый электромотор с редуктором и исполнительным механизмом. Управляет актуаторами электронный блок.

В автоматическом режиме команда на переключение передачи поступает от бортового компьютера, учитывающего скорость движения, обороты двигателя, данные ESP, ABS и других вспомогательных систем. А в ручном — от водитель при переключении селектора КПП или лепестков, расположеных под рулем.

Основная проблема роботизированных КПП — отсутствие обратной связи по сцеплению. Человек чувствует диски смыкаются и может контролировать скорость и плавность переключения. А электроника вынуждена перестраховываться: чтобы избежать рывков и сохранить сцепление, «робот» надолго разрывает поток мощности от двигателя к колесам во время переключения.

Фото: www.motor-talk.de

Инновацией в автомобилестроение стала появившаяся в начале 1980 годов трансмиссия с 2 сцеплениями DCT — dual clutch transmission. К их числу можно отнести 6-ступенчатую коробку DSG концерна Volkswagen. У немецкого варианта 2 вторичных вала с расположенными на них ведомыми шестернями и синхронизаторами — как у 6-ступенчатой МКПП, устанавливаемой на Golf. Фокус в том, что первичных валов тоже два и они вставлены додин в другой по принципу матрешки и соединены с двигателем через отдельное многодисковое сцепление. На внешнем первичном валу закреплены шестерни 2, 4 и 6 передач, на внутреннем — 1, 3, 5 и заднего хода. Электроника автоматически готовит следующую передачу и при необходимости моментально ее включает, одновременно с этим подготавливая следующую передачу на другом валу.

Смена передач происходит с минимальным по времени разрывом потока мощности и с невероятной скоростью. Серийная коробка Volkswagen Golf переключается за 8 мс, а для сравнения, на Ferrari Enzo — 150 мс!

Коробки с двойным сцеплением расходуют меньше топлива и быстрее меняют скорости по сравнению с традиционными механическими, при этом более комфортны, чем АКПП. К основным недостаткам можно отнести высокую цену. Другая проблема — неспособность передавать большой крутящий момент — решили с появлением DSG фирмы Ricardo на 1000-сильном купе Bugatti Veyron. Но пока на большинство суперкаров устанавливаются «роботы».

Сегодня коробки DCT разработаны компаниями BMW, Ford, Mitsubishi и FIAT. Данный тип признали даже конструкторы Porsche, которые применяют в своих моделях исключительно проверенные технологии. Эксперты считают, что в скором времени самыми распространенными трансмиссиями будут «роботы» DCT и вариаторы.

Принцип работы роботизированной коробки передач

Вместо традиционной механической коробки передач конструкторы всё чаще используют более современные и технологичные варианты. РКПП — это роботизированная коробка передач, которая выполняет аналогичные задачи, но имеет несколько иное устройство и принцип работы, чем у МКПП.

Для начала необходимо отметить, что автомобили с роботизированной коробкой оснащаются только двумя педалями. Вместо третьей педали используется целый арсенал датчиков, акуаторов и специальных сенсоров, контролируемых бортовым компьютером. Электронная система анализирует стиль вождения, нагрузку, скорость и характер дороги, на основе чего прогнозируются дальнейшие действия. Также проводится синхронизация работы отдельных деталей коробки и двигателя автомобиля, что позволяет быстро и вовремя переключать скорости.

Конструкция МКПП

Конструкция обычной МКПП

В основе конструкции традиционной механической коробки передач лежат два вала: ведущий и ведомый. Двигатель выполняет определённую работу и создаёт крутящий момент, который передаётся с помощью сцепления на ведущий (первичный) вал. Ведомый (вторичный) вал уже непосредственно связан с колёсной парой, благодаря чему автомобиль приходит в движение. Первичный и вторичный валы связаны с собой специальными шестернями. Коробка передач определяет, как именно они взаимодействуют между собой. В нейтральном положении шестерни на ведомом валу вращаются свободно, то есть крутящий момент не передаётся на колёса.

Когда необходимо привести автомобиль в движение, водитель зажимает сцепление и включает передачу. Рычаг коробки отсоединяет шестерни первичного вала от двигателя и смещает синхронизаторы вторичного вала, в результате чего блокируется шестерня нужной передачи на ведомом валу. После активации сцепления крутящий момент через систему взаимодействующих шестерёнок уже начинает передаваться от двигателя непосредственно на колёса с заданным коэффициентом.

РКПП имеет очень много общего с механической коробкой, и принцип работы роботизированной коробки передач во многом схож с «механикой». Но главное отличие, как было сказано выше, заключается в том, что некоторые функции, такие как активация сцепления, коробка-робот выполняет автоматически.

История и причины появления

Европейские автомобильные компании поставили перед собой задачу улучшить характеристики автомобиля и его управляемость. Так как современные условия вождения достаточно существенно отличаются от тех, которые были во времена появления МКПП, необходимо создавать новые конструкции. В первую очередь учитываются загруженные городские дороги, где поток автомобилей движется неравномерно. Постоянные старты и остановки, и сопутствующее переключение передач сильно утомляют и снижают внимание. Именно поэтому была придумана коробка-робот, которая представляет собой нечто среднее между «механикой» и «автоматом», совмещая лучшие качества той и другой коробки. Первопроходцами в этом были спортивные автомобили, а РКПП фактически «тестировались» на гоночных трассах.

Особенности РКПП

Схема работы РКПП

Принцип работы РКПП по сути ничем не отличается от принципа работы МКПП. Также она имеют аналогичную конструкцию, за исключением наличия в «роботе» специальных сервоприводов, которые называют акуаторами. Именно они позволяют автоматизировать многие процессы, в частности смыкание сцепления и непосредственный выбор конкретной передачи.

Акуатор представляет собой электрический мотор с исполнительным механизмом и редуктором. В некоторых моделях автомобилей применяются гидравлические акуаторы. Контролирует работу данных механизмов электроника.

• Поступает команда и сервопривод замыкает сцепление;

• Перемещаются синхронизаторы, выбирая нужную скорость;

• Сразу же в автоматическом режиме плавно размыкается сцепление;

• Крутящий момент с нужным коэффициентом начинает передаваться на колёса.

Иными словами больше нет никакой необходимости иметь педаль в салоне, так как электроника автоматизирует основные шаги.

Важным элементом является компьютер, так как он анализирует скорость движения, данные, полученные с различных датчиков и сенсоров, и прочее, на основе чего выбирает нужную передачу.

Марки автомобилей с РКПП и названиями коробок

Плюсы и минусы РКПП

Плюсы коробки-робота:

• Бюджетный вариант «автомата»;

• Сохранены многие достоинства «механики»;

• Требуют меньше усилий;

• Высокий процент передачи КПД в крутящем моменте.

Простая конструкция не требовательна в обслуживании, но при этом отличается неплохими эксплуатационными характеристиками.

Из минусов можно отметить то, что РКПП больше подходят для автомобилей с мощными двигателями — изначально данные коробки проектировались для гоночных болидов. Из-за нехватки мощности коробка работает в более широком диапазоне и чаще переключает скорости, что снижает ресурс трансмиссии.

Видео

РКПП посвящен следующий видеоматериал:

устройство и принцип работы. Советы по выбору.

 

Коробка робот похожа на механическую. Единственным отличием от механики является то, что в коробке робот передачи переключает некий исполнительный механизм (робот). Есть два типа исполнительных механизмов:

• • Гидравлический привод;
• • Электрический привод.

 

Классическая роботизированная коробка передач была сконструирована в 60-х годах 20 века. Основным ее недостатком является большое время переключения передач, что приводит к толчкам и провалам в динамике автомобиля. Для того чтобы сократить время переключения передач, была разработана коробка с двумя сцеплениями. Стоит отметить, что роботизированная коробка передач с двойным сцеплением является самой распространенной на рынке. Например, всем известная коробка DSG от Фольсксваген является роботизированной коробкой передач с двумя сцеплениями.

Такую коробку можно условно представить состоящей из двух коробок (см. рисунок). Каждая из них со своим сцеплением. Одна коробка передач отвечает за нечетные передачи, вторая – за четные. Коробки существует независимо от друг друга.

Давайте рассмотрим процесс переключения передач. Предположим, вы едете на первой передаче. В то время как вы едете на первой, датчики управления сообщают коробке, что происходит разгон автомобиля и заранее включается вторая передача. Т.е. в момент, когда необходимо включить вторую передачу, она уже включена заранее. И коробка просто выключает первую передачу.

Для наглядности давайте рассмотри процесс переключения передач на классической механике.

1. 1. Выжимаете сцепление;
2. 2. Выключаете передачу;
3. 3. Включаете передачу;
4. 4. Отпускаете сцепление.

 

В коробке робот необходимо выполнить всего два действия:

1. 1. Выключить сцепление 1
2. 2. Включить сцепление 2.

 

Получается, что в механической коробке передач необходимо выполнить на два действия больше, чем в роботизированной. Поэтому роботизированная коробка передач быстрее переключает передачи, что сказывается на динамике автомобиля, а также на расходе топлива.

Выводы: Современные роботизированные коробки передач имеют два сцепления. Каждое из которых, отвечает за свои передачи. Эти передачи включаются заблаговременно, а в момент непосредственного переключения управление коробкой просто включает или выключает требуемое сцепление.

На рынке существует два вида сцепления:

• • Сухого типа. Для автомобилей с малой мощностью. Недостаток коробок со сцеплением сухого типа – малый ресурс.

• • Мокрого типа. Для автомобилей повышенной мощности. Работают с использованием масла и рассчитаны на более продолжительный срок службы.

 

Коробка-робот по сравнению с автоматической коробкой передач имеет несколько преимуществ:

• • Низкий расход топлива;
• • Лучшая динамика автомобиля;
• • Стоимость.

 

К недостаткам можно отнести:

• • низкий ресурс
• • недостаток квалифицированного ремонта роботизированных коробок передач в СНГ.

 

Если вы спросите, с какой же коробкой нужно покупать автомобиль? Если рассматривайте покупку нового авто, то мы однозначно рекомендуем коробку робот. Однако если вы покупаете бэушный авто с пробегом более 200 тыс., то здесь лучше рассматривать вариант покупки либо механики, либо автоматической акпп.

 

 

 

Роботизированная коробка передач (робот) что это? Как работает: плюсы, минусы

 

 

Коробка робот: преимущества, недостатки

 

Еще совсем недавно рядовой автолюбитель не имел свободы выбора трансмиссии с покупкой автомобиля. Технологический прогресс последних лет подарил несколько интересных систем – это и вариатор, и роботизированная коробка. Техническая реализация коробки-робота велась еще в 20 лет назад, однако внедрение этой трансмиссии в массы произошло сравнительно недавно. Первую версию агрегата немецкие инженеры выпустили в 2002 году. С тех пор было придумано немалое количество его разных вариаций и модификаций.

 

Конструкция и принцип работы роботизированной коробки

В конструктивном плане коробка-робот идентична с обычной «механикой». Вся разница заключается в том, что подбор и переключение передач в ней это полностью автоматизированный процесс. Фактически это значит, что есть некий «мозг», который и отвечает за включение нужной скорости. Причем процесс смыкания/размыкания сцепления практически не заметен и не ощутим. Поэтому водители авто с роботом отмечают высокий уровень комфорта, простоту использования и динамичность.

 

 

Особенность робота заключается и в том, что эта коробка может совмещать как одно, так и сразу два сцепления. Внедрив в конструкцию дополнительный механизм разъединения трансмиссии от двигателя, инженеры попытались снизить негативный эффект провалов тяги. Двойное сцепление реализовано в коробках по типу DSG или Powershift. Такие коробки еще называют преселективными или «предварительно выбирающими». Они позволяют при включенной скорости выбрать следующую передачу без перерыва в работе КПП. На авто с такими коробками передача крутящего момента происходит без потерь, так как нет разрыва потока мощности.

 

Стоит ли приобретать автомобиль с преселективной коробкой?

 

Как и в случае с автоматической коробкой, функционирование робота невозможно без наличия электронной системы. Датчики следят за определенными рабочими характеристиками коробки, передают информацию блоку управления, где формируются команды исполнительным механизмам с учетом прописанных алгоритмов. Предусмотрен и ручной режим работы (как Типтроник на АКПП), благодаря которому водитель имеет возможность переключать передачи за счет органов управления – селектор или переключатели, расположенные под рулем.

 

Разновидности роботизированных коробок

Нередко робот является агрегатом, сконструированным на базе готового решения. Часто за основу узла инженеры берут гидромеханический автомат и внедряют фрикционное многодисковое сцепление. Также возможен вариант, когда классическая «механика» получает привод гидравлического или механического типа.

 

Коробка робот с электрическим приводом считается более простым и дешевым решением. Его основной недостаток – низкая скорость работы (0.3-0.5 с) с одновременным небольшим энергопотреблением. В такой коробке исполнительными механизмами выступают сервоприводы и механическая передача. В гидравлике задействованы специальные гидроцилиндры, которыми управляют электромагнитные клапаны.

 

Коробка с гидравликой работает шустрее, однако её функционирование подразумевает наличие в системе жидкости под давлением. Поддержка постоянного давления требует серьёзных энергетических затрат. Тем не менее, робот с гидравлическим приводом нашел свое применение на многих спортивных автомобилях, таких как Lamborghini Aventador, Ferrari 599GTO. Также его ставят на машины из среднего и премиум сегмента. Робот с электрическим приводом не составит труда обнаружить на недорогой современной машине. Рассмотрим детально распространенные модификации РКПП с двойным сцеплением.

 

DSG

Роботизированная коробка DSG считается наиболее «продвинутой» версией автомата. Её легко встретить на автомобилях концерна VAG. Пожалуй, это самая распространенная модификация РКПП с двойным сцеплением. То есть, это преселективная трансмиссия, переключающая передачи крайне быстро (буквально за доли секунд). Эффективность работы DSG значительно выше обычной АКПП. В ней первое сцепление отвечает за нечетные передачи, а второе за четные. В свою очередь коробки DSG принято делить на два вида – «мокрые» и «сухие». Первый вид – «мокрый» – появился первым и характеризуется наличием шести передач. Сцепление в такой DSG находится в масляной ванне, отсюда и название. Спустя время Volkswagen презентовали DSG-7. Это РКПП с «сухим» сцеплением. На практике считается более проблематичным вариантом.

 

Познакомиться подробнее с DSG (нажмите, чтобы прочитать статью)

 

Интересное видео на тему того, как работает роботизированная коробка ДСГ

 

Проблемы

 

Powershift

Роботизированная трансмиссия Powershift является разработкой компании Ford, поэтому и устанавливается на автомобили североамериканского концерна. Это преселективная КПП с двумя сцеплениями. В качестве исполнительных механизмов выступают сервоприводы, которыми управляет электронный блок, закрепленный на корпусе коробки. Если верить многочисленным отзывам, то Powershift более надежна конкурентной DSG. Однако это не делает её лидером рынка, так как получила те же недостатки, что и роботизированная КПП от Volkswagen.

 

Познакомиться подробнее с PowerShift (нажмите, чтобы прочитать статью)

 

S-tronic

Компания Audi входит в состав концерна VAG, но это не мешает ей разрабатывать собственные автомобильные трансмиссии. Так инженеры Audi создали преселективную коробку S-tronic, которая сильно напоминает DSG. Но есть некоторые существенные отличия. Сегодня S-tronic ставят преимущественно на автомобили с передним и полным приводом. В ней также два сцепления, что позволяет роботу работать беспрерывно в одном потоке и без потери мощности. Еще есть R-tronic – другая модификация РКПП от компании Audi. Отличается от S-tronic наличием гидропривода. Такая коробка переключает передачи примерно за 0.8 мс, а это серьёзный показатель динамичности.

 

Познакомиться с S-Tronic (нажмите, чтобы прочитать статью)

 

DCT M Drivelogic

Впервые роботом DCT M Drivelogic баварские инженеры оснастили BMW M3. Коробка может работать как в полностью автоматическом, так и в ручном режиме. В обоих случаях передачи переключаются с недостижимой механике и автомату скоростью. Водителю не нужно пользоваться селектором коробки передач. Достаточно переключить лепестковый элемент управления под рулем в нужное положение. Особенность DCT M заключается в наличии функции Drivelogic, которая позволяет водителю самостоятельно переключать передачи и переходить от спокойного стиля вождения к динамичному. Всего предусмотрено 11 программ – 5 для автоматического режима и 6 для ручного.

 

PDK

Роботизированная КПП от компании Porsche конструктивно является узлов, в корпусе которого помещены две механически коробки. Также конструкцией предусмотрено два сцепления, поэтому PDK относится к сегменту трансмиссий с двойным сцеплением. Функционирует робот за счет гидравлического привода и электронного блока управления. Всего предусмотрено семь передач, последняя с большим передаточным отношением снижает показатель расхода топлива. Пик динамики наблюдается с активной шестой скоростью. Коробка работает в двух режимах – автоматическом и ручном (полуавтоматическом). Сегодня PDK ставят на автомобили с мощными моторами – Porsche Panamera Turbo, Porsche 911 Turbo, Porsche Cayman.

 

Speedshift DCT

7-ступенчатая роботизированная КПП была разработана специально для мощных автомобилей концерна Mercedes Benz и подразделения AMG. Коробка отличается наличием четырех программ и функции старта Rage AMG Speedshift. Вместо привычного гидротрансформатора в Speedshift DCT задействована компактная муфта сцепления, работающая в масляной ванне – так называемое «мокрое» сцепление. От Других модификаций РКПП этот робот отличается небольшим весом – всего 80 кг. Сделать узел легким удалось за счет применение в его изготовлении его картера легкого магниевого сплава.

 

 

TCT

Компания Alfa Romeo недавно презентовала свою версию роботизированной коробки передач – Twin Clutch Transmission. В первую очередь её поставили на модель Giulietta, где она превосходно сочетается с бензиновым и дизельным мотором (разгон до «сотни» всего за 7.7 и 7.9 сек соответственно). Коробка TCT оснащена гидронасосом электрического типа, который обеспечивает работоспособность привода сцепления и механизма переключения передач. Проектировался узел при помощи специалистов компании LuK, имеющих огромный опыт в разработке и производстве автомобильных сцеплений. Некоторые конструктивные элементы TCT также выполнены из легких материалов, что делает коробку на 10 кг легче, чем классическая механика или вариатор.

 

Twin Clutch SST

Робот с двойным сцеплением Twin Clutch SST ставят на автомобили Mitsubishi, например, на Lancer Evolution и Outlander XL. Это спортивная коробка, в которой вместо гидротрансформатора исправно служат два механизма сцепления, помещенные в один корпус. Отличается тремя режимами работы, которые позволяют адаптироваться автомобилю под разные условия эксплуатации. Для городской езды подходит режим Normal Mode: переключение передач происходит плавнее и мягче, расход топлива минимальный. В режиме Sport Mode переход на высшие скорости происходит на высоких оборотах, что несколько увеличивает расход. Третий режим Super Sport Mode переключает скорости на максимально высоких оборотах. Его целесообразно использовать, когда требуется полностью реализовать динамический потенциал автомобиля.

 

Плюсы и минусы робота

 

Сегодня можно найти довольно большое число автовладельцев, положительно отзывающихся о роботизированной коробке. Особенно нравится автоматизированная трансмиссия начинающим водителям. Это и понятно, ведь для управления автомобилем достаточно нажимать педаль тормоза и газа, а электронная система самостоятельно включит нужную передачу. Отсюда вытекают главные преимущества КПП:

 

• высокий комфорт;
• удобство;
• простота использования;
• высокая скорость переключения передач;
• экономия топлива в городском цикле;
• конструктивная схожесть с механикой, что придает агрегату дополнительную надежность, если сравнивать с тем же вариатором;
• возможность переключения ступеней в ручном режиме.

 

Как показывает практика, расход бензина автомобилем коробкой-роботом при одинаковых условиях в городском цикле на 20% меньше, чем у транспортного средства с привычным автоматом. Однако такое устройство далеко неидеальное. Также в процессе эксплуатации авто можно ощутить некоторые недостатки узла:

 

1. высокая стоимость обслуживания и ремонта;
2. непродолжительные задержки в переключении передач;
3. дешевые модели не позволяют провести адаптацию под конкретный стиль вождения.

 

Специалисты прогнозируют, что по мере увеличения автомобилей с роботом, развитием технологий ремонта и обслуживания этой коробки со временем станет более доступным и дешевым ремонт агрегата. Тот самый электронно-гидравлический блок, или просто «мехатроник», является самой дорогостоящей деталью в DSG. Еще несколько лет назад в случае его даже не самой критичной поломки дилеры, не думая, ставили вердикт – замена устройства. Сейчас хватает специализированных сервисов, выполняющих простые и сложные ремонты «мехатроника».

 

Основные отличия от автоматической коробки

Автоматическая коробка не утратила актуальности ни с появлением вариатора, ни с появлением роботизированной трансмиссии. Это по-прежнему довольно надежный, а главное хорошо изученный агрегат. Сходство в том, что и автомат, и робот обеспечивают плавный переход с одной передачи на другую. На этом всё. Гораздо больше отличий. Главная разница между этими двумя коробками заключается в следующем:

 

1. В АКПП не предусмотрено жесткое сцепление с двигателем;
2. Робот ощутимей снижает нагрузку на мотор за счет максимально коротких переключений передач;
3. С автоматической КПП автомобиль уступает в плане динамики;
4. Новые РКПП еще недостаточно хорошо изучены, окончательно неизвестен ресурс этих агрегатов, чего нельзя сказать об АКПП.

 

Возможно, автомат даже накладней обслуживать, а вот что касается ремонта, то здесь и говорить нечего. Автоматическую коробку перебирают на каждом шагу, хватает и грамотных специалистов, способных в кратчайшие сроки восстановить агрегат после серьёзной поломки. В случае с РКПП ситуация ровно обратная.

 

Заключение

Мы выяснили, что такое коробка робот. Очевидно, что будущее за конструктивно и функционально совершенными автомобильными системами. Но процесс окончательного усовершенствования робота еще не начался. Перед покупкой автомобиля нужно четко уяснить для себя, каким требованиям он должен отвечать. Сказать точно, что лучше – робот или автомат – крайне сложно. И, наверное, никто не возьмется за это. Поэтому каждый автомобилист должен на основании всех плюсов и минусов определить для себя, какой тип трансмиссии удовлетворит все запросы и потребности.

Робот и автомат в чем разница

Начиная с конца 80-х годов прошлого века, инженеры стремятся максимально нивелировать разницу между автоматическими и механическими трансмиссиями.

Одним из результатов такой работы стало появление роботизированной «механики», которая на сегодняшний день присутствует в модельных линейках почти всех крупных автопроизводителей.

Какими же преимуществами и недостатками обладает такой «робот» в сравнении с классическим «автоматом»?

Недостатки и особенности робота

Начнем с конструктивных особенностей «робота», который по сути является механической коробкой передач, но без третьей педали. За выжим сцепления в такой КП отвечает электропривод (актуатор).

В отличие от автоматической коробки с гидротрансформатором, конструкция роботизированной «механики» значительно проще, поэтому и дешевле в производстве. Последнее преимущество сыграло главную роль в быстром появлении «роботов» на многих недорогих моделях.

Но как оказалось, производители немного поспешили с массовым запуском такой трансмиссии на рынок. Все дело в том, что большинство «роботов», особенно при активной езде, не обеспечивали плавного переключения передач, раздражая водителей рывками и задержками при смене ступеней, а также откатом при старте на подъеме. Кроме того, роботизированные КП не могли похвастаться высокой надежностью.

Роботизированная коробка передач с двойным сцеплением

Улучшить плавность «роботов» взялся концерн Volkswagen, внедрив на своих моделях в середине 2000-х годов преселективный «робот» с двумя сцеплениями (DSG). В таких трансмиссиях четные и нечетные передачи, расположены на отдельных валах, оснащенных индивидуальными сцеплениями.

Новый тип КП хоть и стал совсем недешевым в производстве, но избавился от медлительности первых «роботов» и даже смог обеспечить автомобилю динамику разгона лучше, чем у версий с обычной «механикой». В дальнейшем многие ведущие автопроизводители также начали переходить на подобные “автоматы”, заказывая их у ведущих производителей трансмиссий.

Впрочем, в некоторых случаях остались вопросы к надежности отдельных КП данного типа. Но в сравнении с прежним «роботом» плавность и скорость переключений выросла просто несравнимо.

В подтверждение этого превосходства отметим, что в настоящий момент большинство брендов уже отказались от применения  «роботов» на базе классических механических КП и в ближайшем будущем такая трансмиссия может уйти в историю.

Помимо «скорострельности», современные роботизированные КП превосходят классические «автоматы» и по экономичности. «Роботы» вполне способны помогать двигателю расходовать топливо на уровне версий с «механикой».

Классический автомат

Казалось бы, будущее «гидротрансформаторных автоматов» предрешено, тем не менее, «старая гвардия» не спешит сдавать свои позиции.

Во-первых, развитие таких трансмиссий также не стоит на месте. Хотя у многих автолюбителей «классическая» АКП ассоциируется с морально устаревшими четырехступенчатыми «автоматами», которые не спешат переключать скорости и не особо заботятся об экономии топлива.

На самом деле такие коробки передач встречаются сейчас только на бюджетных моделях, да и то довольно редко. Подавляющая часть «автоматов» сегодня имеют минимум шесть скоростей и предлагают функцию ручной смены передач.

Более такого, производители активно увеличивают количество ступеней в таких КП, чтобы добиться лучшей экономичности. На автомобилях стоимостью выше среднего все чаще появляются восьми- и даже девятидиапазонные трансмиссии, а некоторые бренды, например Ford, уже завлекают клиентов «автоматами» на 10 (!) ступеней.

Большинство «роботов» не могут справиться с большим крутящим моментом мощных двигателей. Конечно, можно привести пример нескольких суперкаров с роботизированными КП, включая 1000-сильный Bugatti Veyron, но это скорее исключения, подтверждающие правило, тем более, что владельцы спортивных авто не особо беспокоятся о длительности ресурса таких КП.

Также роботизированными трансмиссиями не оснащаются полноценные внедорожники, потому что на сроке службе «роботов» негативно сказываются продолжительные пробуксовки на бездорожье и рывки из-за изменения сцепных свойств при контакте четырех колес с дорогой. Все это по большому счету не очень полезно и для обычных АКП.

Автомат или робот

Разница между «классическим автоматом» и «роботизированной» механикой с каждым годом уменьшается. Если «роботы» сохранят темпы “самосовершенствования”, подтянув надежность и выносливость, то «гидротрансформаторам» придется серьезно потесниться.

Похожие записи

Роботизированная коробка передач

Основу роботизированной коробки передач составляет механическая коробка, но функции выключения сцепления и переключения передач автоматизированы. Работой коробки передач управляет электронный блок с заложенным алгоритмом управления.

Коробка-робот сочетает топливную экономичность и высокую надежность МКПП с комфортом автоматической коробки. Но при этом стоимость «робота» значительно ниже классической АКПП. Именно эти факторы поспособствовали тому, что большинство автопроизводителей в настоящее время оснащают свои транспортные средства роботизированными коробками. Они устанавливаются как на модели эконом, так и премиум класса.

Конструкция роботизированной коробки передач

В зависимости от компании-производителя конструкция роботизированных коробок может разниться. Однако следует выделить их общее устройство: механическая коробка передач с интегрированной системой управления сцеплением и передачами.

В автоматизированных КПП применяется сцепление фрикционного типа: это либо отдельный диск, либо пакет фрикционных дисков. Инновационным считается т.н. двойное сцепление, способное передавать крутящий момент без потери мощности.

Как указывалось выше, основу конструкции роботизированной коробки составляет МКПП. Производители, как правило, используют уже готовые технические решения. К примеру, на базе АКПП 7G-Tronic построена автоматизированная коробка передач Speedshift от Mercedes – в этом случае гидротрансформатор был заменен фрикционным многодисковым сцеплением. Базой для SMG от BMW служит 6-ступенчатая «механика», оснащенная электрогидравлическим приводом сцепления.

«Роботы» могут комплектоваться гидравлическим либо электрическим приводом сцепления и передач. В качестве исполнительных устройств в электрическом приводе используются сервомеханизмы (механическая передача и электродвигатель). Гидравлический привод приводится в действие посредством гидроцилиндров, которые находятся под управлением электромагнитных клапанов. Этот вид привода также называют электрогидравлическим. Некоторые конструкции роботизированных коробок передач с электрическим приводом (Durashift EST от компании Ford, Easytronic от компании Opel) оснащаются гидромеханическим блоком с электродвигателем для перемещения главного цилиндра привода сцепления.

Электрический привод характеризуется меньшим энергопотреблением и невысокой скоростью работы – временной промежуток переключения передач варьируется в пределах 0,3–0,5 секунды. В гидравлическом приводе постоянно поддерживается давление в системе, поэтому он требует больших затрат энергии. Вместе с тем, он отличается более высокой скоростью работы. Некоторые коробки-роботы с гидроприводом, которыми комплектуются спортивные авто, отличаются поразительной скоростью переключения передач, например, у Lamboghini Aventador этот показатель составляет 0,05 cек., а у Ferrari 599GTO – 0,06 cек.

Эти качества определяют область применение агрегатов. Таким образом, «роботы» с электрическим приводом устанавливаются на бюджетные транспортные средства, а с гидравлическим – на автомобили сегмента премиум.

Электрическим приводом оснащаются следующие коробки передач:

• SensoDrive от компании Citroen;
• 2-Tronic от компании Peugeot;
• Easytronic от компании Opel;
• MultiMode от компании Toyota;
• Dualogic от компании Fiat;
• Allshift от компании Mitsubishi;
• Durashift EST от компании Ford.

Гидравлический привод устанавливается на следующие роботизированные коробки передач:

• SMG от компании BMW;
• R-Tronic от компании Audi;
• Quickshift от компании Renault;
• ISR от компании Lamborghini;
• Selespeed от компании Alfa Romeo.

Электронная система осуществляет управление роботизированной коробкой передач. Она состоит из входных датчиков, исполнительных устройств и электронного блока управления. Задача входных датчиков заключается в отслеживании основных параметров коробки: положение селектора, положение вилок включения передач, частоту вращения на входе и выходе, температуру и давление трансмиссионного масла. Все параметры передаются в блок управления.

Учитывая входящие сигналы датчиков, электронный блок управления формирует команды для исполнительных устройств в соответствии с заложенной программой. Кроме того, электронный блок в процессе работы взаимодействует прочими электронными системами, среди которых система управления двигателем, система ABS (ESP). В коробках с гидравлическим приводом в систему управления также входит гидравлический блок управления (отвечает за управление гидроцилиндрами и давление в системе).

В зависимости от привода исполнительными механизмами выступают электромагнитные клапаны гидроцилиндров (гидравлический привод), электродвигатели (электрический привод).

Коробка передач с двойным сцеплением

Роботизированная коробка передач имеет достаточно весомый недостаток – относительно большой промежуток времени переключения передач. Данный недостаток влечет за собой провалы и рывки в процессе управлением машины, что в свою очередь приводит к снижению комфорта. Для решения данной проблемы была разработана коробка с двойным сцеплением, которая обеспечивает переключение без потери мощности.

При уже включенной передаче двойное сцепление позволяет выбрать следующую передачу и включить ее при первой потребности, при этом работа коробки передач не будет прервана. Отсюда исходит другое название – преселективная коробка передач (preselect – предварительный выбор).

Еще одним преимуществом «робота» с двойным сцеплением считается высокая скорость переключения. Причем, скорость зависит лишь от скорости переключения муфт (DCT M Drivelogic от BMW – 0,1 cек., DSG от Volkswagen – 0,2 cек.). Данный тип коробки передач отличается компактными размерами, что особенно важно для малолитражных автомобилей. Вместе с этим, отмечается повышенное энергопотребление, особенно это касается коробки с «мокрым» сцеплением. Высокая скорость переключения вместе с беспрерывной передачей крутящего момента обеспечивает хорошую разгонную динамику транспортного средства и значительную топливную экономичность.

Двойным сцеплением комплектуются многие роботизированные коробки передач:

• DSG от компании Volkswagen;
• Speedshift DCT от компании Mercedes;
• DCT M Drivelogic от компании BMW;
• PDK от компании Porsche;
• S-Tronic от компании Audi;
• Twin Clutch SST от компании Mitsubishi;
• Powershift от компаний Ford и Volvo;
• TCT от компании Alfa Romeo.

Даже спортивный автомобиль Ferrari 458 Italia укомплектована коробкой с двойным сцеплением Doppelkupplungsgetriebe. Вышеуказанные коробки передач имеют гидравлический привод сцепления и передач. В настоящий момент лишь одна коробка использует электропривод устройств – EDC (Efficient Dual Clutch) от компании Renault. Стоит отметить, что время переключения передач составляет всего 0,29 сек.

Лидерами по массовому применению коробок передач с двумя сцеплениями по праву считаются компании Audi и Volkswagen, которые устанавливают на свои автомобили коробки S-tronic и DSG с 2003 года. S-tronic, в отличие от коробки DSG, устанавливается продольно на оси полноприводных и заднеприводных автомобилей.

DCT M Drivelogic – это автоматизированная коробка передач с функцией Drivelogic. Данная функция предусматривает 11 программ переключения передач, из которых 6 предполагают выполнение в ручном режиме, а остальные 5 – это автоматизированные программы переключения передач. С помощью этой функции можно адаптировать смену передач под стиль вождения конкретного человека.

Принцип работы роботизированной коробки передач

У данного типа коробки передач предусмотрено два режима работы: автоматический и полуавтоматический. В первом случае электронный блок управления задействует определенный алгоритм управления коробкой, учитывая при этом сигналы входных датчиков. Команды блока управления выполняют исполнительные механизмы.

Полуавтоматический режим переключения передач аналогичен функции Типтроник на АКПП. Благодаря данному режиму обеспечивается возможность последовательно переключать передачи посредством селектора и/или подрулевых лепестков. По этой причине роботизированную трансмиссию также называют секвентальной КПП (sequensum – последовательность).

Гармонический редуктор | Розум Роботикс

Шестерня гармонической деформационной волны в сервоприводах RDrive

Серия RDrive оснащена интегрированными редукторами для гармоник, в которых используется технология деформационно-волновой передачи. Благодаря передаточному отношению 1: 100 и практически нулевому люфту эта технология улучшает характеристики наших серводвигателей. Это дает вам точное управление движением и высокий крутящий момент.

---

Зачем сервоприводу редуктор

При использовании в сочетании с серводвигателем коробка передач, также называемая редуктором или редуктором скорости, позволяет выполнять следующее:

1. Увеличение крутящего момента актуатора робота.
2. Снижение скорости серводвигателя.
3. Уравновешивание инерции двигателя и нагрузки.

Эффект возникает из-за того, что шестерни сервопривода создают передаточное число. Применение передаточного числа 1: 100 к двигателю, создающему крутящий момент 2 Н · м, приводит к выходному крутящему моменту 200 Н · м. Точно так же, если двигатель работает со скоростью 4000 об / мин, такое же соотношение снизит скорость до 40 об / мин.

Дисбаланс между двигателем и инерцией нагрузки отрицательно влияет на работу роботизированного сочленения и увеличивает эксплуатационные расходы.Согласование значений момента инерции, также достигаемое за счет передаточного числа редуктора, помогает избежать чрезмерного перерегулирования, оптимизировать энергопотребление и улучшить время стабилизации.

Серводвигатели

с редуктором имеют решающее значение для таких приложений, как промышленная робототехника и системы подбора и размещения, где требуется высокий крутящий момент при низкой скорости и высочайшая точность движения.

Гармоническая передача

Существует множество доступных технологий зубчатых передач, включая, помимо прочего: прямозубые, планетарные, червячные, гармонические и циклоидальные.В наших сервоприводах RDrive используются гармонические редукторы, основанные на волновой передаче, изобретенной в 1957 году К.В. Массером.

С тех пор технология претерпела следующие изменения:

1. Практически нулевой люфт | Повышенная производительность, повышенная точность позиционирования и длительный срок службы серводвигателей без обслуживания.
2. Высокое передаточное число | Обеспечивает высокий крутящий момент и низкую скорость на выходе для двигателей меньшего размера.Также возможно изменить соотношение без изменения конструкции или размера всего механизма.
3. Компактные размеры и малый вес | Позволяет уменьшить площадь, занимаемую роботизированным приводом, и, таким образом, сэкономить место в вашем приложении.

Когда мы интегрируем технологию волнового редуктора в наши серводвигатели, мы получили люфт менее 0,3 угл. Мин., Что позволило достичь высокой точности управления движением. Передаточное число редуктора 1: 100 позволяет нам умножить значение выходного крутящего момента на 100, при этом наши серводвигатели остаются компактными и легкими.

Редуктор деформационной волны: принцип работы

Видео дается только для справки

Серводвигатели с редуктором — сила интеграции

Хотя можно использовать редуктор и сервопривод, не собирая их в единое целое, их интеграция позволяет упростить проектирование и реализацию систем управления движением. В сервоприводе с редуктором RDrive привод и зубчатый механизм уже согласованы для совместной работы и не требуют отдельных процедур проектирования и интеграции, что снижает затраты на проектирование.

Общая длина нашего сервопривода с редуктором короче, чем у узла, в котором серводвигатель отсоединен от коробки передач. Кроме того, интегрированные узлы устраняют необходимость в дополнительных муфтах, сводя к минимуму риск выхода из строя подшипников из-за несоосности.

Объединив серводвигатель с зубчатым механизмом, мы улучшили управление питанием и его использование, что позволило создать лучший, более длинный и мощный сервопривод.

Принципы робототехники

Слово робот происходит от Чешское слово для принудительного труда или крепостного.Было введено драматурга Карела Чапека, чей вымышленный робот изобретения были созданы химическими и биологическими, методы, а не механические. В основном роботы состоит из:

• Механическая конструкция , например как колесная платформа, рука или другая конструкция, способен взаимодействовать с окружающей средой.

• Датчики для определения окружающей среде и дать устройству полезную обратную связь.

• Системы для обработки сенсорных ввод в контексте текущей ситуации и дать указание устройству выполнить ответные действия к ситуации.

Механическая конструкция

Конструкция робота состоит в основном из корпус робота, включающий руки и колеса.Некоторая сила например, для изготовления ручек и колес требуется электричество. повернуть по команде. Один из самых интересных аспектов робота в целом — это его поведение, которое требует форма интеллекта.

Двигатели

Разнообразные электродвигатели обеспечивают мощность для роботов, заставляя их двигаться с различными запрограммированные движения. Рейтинг КПД двигателя описывает, сколько электроэнергии потребляется превращается в механическую энергию.

Двигатели постоянного тока. Постоянный магнит постоянного тока для двигателей требуется только два провода, и используется расположение фиксированные и электромагниты (статор и ротор) и переключатели. Они образуют коммутатор для создания движения. через вращающееся магнитное поле.

Двигатели переменного тока. Эти двигатели циклически мощность на входных выводах, чтобы непрерывно перемещать поле.

Шаговые двигатели. Они похожи на бесщеточный двигатель постоянного или переменного тока. Они перемещают ротор на подачи питания на различные магниты в двигателе в последовательность (пошаговая). Шаговые двигатели предназначены для точный контроль и не только вращается по команде, но и может вращение с любым количеством шагов в секунду (до их максимальная скорость).

Серводвигатели. Сервоприводы простые DC двигатели с редуктором и системой управления с обратной связью. Они настраиваются, пока они не совпадут с сигналом. Сервоприводы используются в радиоуправляемых самолетах и ​​автомобилях.

Подробнее о двигателях

Механизмы

Шестерни и цепи . Шестерни и цепи — это механические детали, которые обеспечивают механизм для передачи вращательного движения из одного места в другое с возможно изменить его по ходу дела.Изменение скорости между двумя шестернями зависит от количества зубьев на каждая передача.

Шкивы и ремни. Шкивы и ремни, две другие простые машины используются в роботах, работают так же, как шестерни и цепи. Шкивы — это колеса с канавкой по краю, и Ремни — это резиновые петли, которые входят в эту канавку.

Коробки передач . Коробка передач работает по тем же принципам, что и шестерня и цепь, без цепи. Примеры коробки передач находятся на трансмиссии в автомобиле и подача бумаги принтера.

Датчики

Роботы работают по основному измерения, требующие различных типов датчиков.А чувство времени обычно встроено через перцептивное восприятие. аппаратное и программное обеспечение, которое быстро обновляется. Датчики взаимодействуют с внешней средой и преобразует энергию, связанную с тем, что есть измеряется (звук, свет, давление, температура и т. д.) в другую форму энергии. Общие датчики, используемые в робототехника включает датчики света, сенсорные датчики, датчики звука и датчик ускорения.

А звуковой датчик установлен в месте уха робот для обнаружения голоса объекта.An датчик ускорения установлен в кузове для обнаружить тряску. Датчик касания установлен в лоб робота для обнаружения касания

Блок питания

Как правило, питание осуществляется от два типа источников: батареи, которые используются только один раз а затем выбросили; и аккумуляторные батареи, которые работают за счет обратимой химической реакции и могут быть перезаряжался тысячу раз.Первое использование аккумулятор обеспечивает до 4 часов непрерывной работы работа в приложении.

Система управления

Есть две основные системы управления роботы: логическая схема и микроконтроллер.

Логическая схема

Цифровая логическая схема управляет механическая система.Цепь обычно подключается к механическая структура через мостовое реле . А управляющий сигнал создает магнитное поле в реле катушка, которая механически замыкает выключатель. транзисторы, для Например, хорошие кремниевые переключатели, доступные во многих технологии управления механическими системами.

Микроконтроллер

Микроконтроллеры умны электронные устройства, которые используются внутри роботов.Они выполнять функции, аналогичные тем, которые выполняет микропроцессор (CPU) внутри персонального компьютера. Микроконтроллеры медленнее и имеют меньше памяти, чем ЦП, но предназначены для решения реальных проблем управления. Одно из основных различий между процессорами и микроконтроллеры — это количество внешних компонентов необходимо было управлять ими. Микроконтроллеры могут работать без внешние части, и обычно требуется только внешний кристалл или генератор.

Есть три основных характеристики микроконтроллер на рассмотрение: скорость, размер и объем памяти. Скорость обозначается в тактовых циклах, и обычно измеряется в миллионах циклов в секунду (Мегагерцы, МГц). Размер указывает количество биты информации, которые микроконтроллер может обрабатывать в один шаг (например, 4-, 8-, 16- и 32-битные). Микроконтроллеры насчитывают большую часть своей памяти только для чтения (ПЗУ) в тысячах байтов (kB) и r andom access memory (ОЗУ) в одиночных байтах.

Подключение к математике

Конфигурация робота

ŠKODA AUTO создает интеллектуального робота-манипулятора на своем заводе в Врхлаби.

ŠKODA AUTO продолжает автоматизировать свои производственные процессы в Чешской Республике. В производстве коробок передач на заводе компонентов в Врхлаби новый интеллектуальный робот-манипулятор взял на себя сложную задачу по перемещению кованых деталей для персонала.

ŠKODA AUTO продолжает автоматизировать свои производственные процессы в Чешской Республике.При производстве коробок передач на заводе компонентов во Врхлаби новый интеллектуальный робот-манипулятор взял на себя сложную задачу перемещения кованых деталей для рабочих. ŠKODA AUTO разработала эту систему собственными силами, чтобы накопить опыт в области автоматизации производства.

Директор завода во Врхлаби, Иван Слимак, сказал: «На нашем современном производственном предприятии во Врхлаби мы устанавливаем стандарты оцифровки наших производственных методов. Теперь мы сделали следующий шаг с нашим новым умным роботом-манипулятором.Расширенные алгоритмы и возможности распознавания изображений делают наши процессы максимально эффективными, продолжая улучшать эргономику рабочего места для наших сотрудников. Мы внедрим принцип разумного обращения в другие области производства ».

В начале производственного процесса автономные роботы доставляют кованые заготовки для трансмиссионных валов в бункерах на линии обработки с ЧПУ. Они ориентируются на сенсорные технологии Интернета вещей (IoT). Новый интеллектуальный робот-манипулятор забирает заготовки из бункеров и помещает их на конвейер станка с ЧПУ.После обработки снимает детали трансмиссии и кладет их в транспортный бункер. Робот выдерживает общий вес 900 кг за смену на обоих этапах производства. Сотрудникам, которые раньше выполняли эту тяжелую работу, теперь поручены такие задачи, как смена инструмента и процессы измерения.

Технология, лежащая в основе этого нового процесса, основана на принципе распознавания цифровых изображений. 3D-камера сканирует положение случайно расположенных кованых деталей в бункере.Затем на основе изображения с камеры алгоритм определяет, какая из частей оптимальна для захвата захватом, и определяет необходимые движения. Робот позиционирует заготовку, готовую к обработке, затем снова поднимает ее и помещает в транспортный бункер. Как только он заполняется, робот меняет захват и подготавливает контейнер для сбора. Весь процесс очень эффективен и полностью автоматизирован.

Прошло всего одиннадцать месяцев от первого технико-экономического обоснования до развертывания системы в серийной эксплуатации.Несколько отделов работали вместе над разработкой и внедрением этого интеллектуального решения для погрузочно-разгрузочных работ. Это лишь один из многих проектов автоматизации на заводе во Врхлаби.

Другая автономная транспортная система доставляет обработанные детали из зоны механической обработки в другую часть предприятия для высокоточных измерений.
Заготовки для валов и зубчатых колес подаются на станки с ЧПУ автономным роботом, при этом заказ и извлечение деталей также происходит автоматически. Ежедневно робот перевозит около 50 000 заготовок.

На заводе в Врхлаби автопроизводитель ежедневно производит более 2300 единиц 7-ступенчатой ​​коробки передач с прямым переключением (DSG) DQ200, которая используется в многочисленных моделях ŠKODA, а также в других автомобилях Volkswagen Group. В 2019 году ŠKODA AUTO выпустила трехмиллионную коробку передач DQ200.

ИСТОЧНИК: ŠKODA

Direct Drive — Game Manual 0

Прямой привод означает питание механической части (чаще всего ведущего колеса) непосредственно от оси двигателя.Многие новые и неопытные команды будут использовать этот метод для питания своей трансмиссии, поскольку это самый простой способ сделать это. Однако у этого метода есть существенные недостатки.

Во-первых, прямой привод создает ненужную нагрузку на приводной двигатель. Это связано с тем, что ударные нагрузки могут разрушить редукторы, даже планетарные редукторы. Коробки передач способны выдерживать нагрузку вдоль оси вращения, например, при изменении направления вращения колеса. Это нормальная ситуация нагрузки. Однако при прямом приводе вал коробки передач может подвергаться другим ударным нагрузкам за пределами нормальной оси.Это происходит, когда колесо соприкасается с другим роботом или стеной поля, что, честно говоря, происходит чаще, чем вы думаете. Это может погнуть вал двигателя или необратимо повредить редуктор.

Во-вторых, прямой привод ограничивает передаточное число до любого передаточного числа мотор-редуктора. Одним из преимуществ всех трех других систем трансмиссии является возможность повышать или понижать передачу в зависимости от потребностей команды. Прямой привод не может этого сделать, и если ваша трансмиссия использует коробки передач 40: 1, нет способа уменьшить это передаточное число, например, до более быстрой коробки передач 20: 1.

В-третьих, валы двигателей не рассчитаны на большие нагрузки, направленные вниз. Это может привести к изгибу вала двигателя, поскольку при прямом приводе вал поддерживается только одной стороной — редуктором. Как правило, все инженеры придерживаются принципа поддержки вала с обеих сторон, что в данном случае невозможно. Это приводит к консольному перемещению вала, чего в целом следует избегать. Таким образом, у тяжелого робота валы двигателей могут легко изгибаться из-за отсутствия опоры. (Хотя обычно невозможно поддерживать вал двигателя на обоих концах, обычным практическим правилом является наличие двойной опоры на колесах или других валах, не относящихся к двигателю.)

Недостатки

• Подвержен ударным нагрузкам, разрушающим коробку передач

• Ограниченное передаточное отношение к самому двигателю

• Редуктор мотора изнашивается быстрее

• Может гнуть вал двигателя

11316, Оружие массового строительства

За пределами Поддерживаемый прямой привод ( Предпочтительная версия прямого привода )

Итан Доак

Внутри Поддерживаемый прямой привод ( Предпочтительная версия прямого привода )

11316, Оружие массового строительства

Неподдерживаемый прямой привод ( не рекомендуется )

Компоненты силового агрегата, рулевого управления и управления для сельскохозяйственной мобильной роботизированной платформы NMBU

Абстрактные

В первой части этой диссертации рассматривается конструкция трансмиссии и узла рулевого управления мобильного сельскохозяйственного робота NMBU, а во второй части обсуждаются аспекты, связанные с управлением этими системами.Часть I: Во-первых, требования к мощности рассчитываются на основе ожидаемого сценария \ textit {наихудшего случая}. Во-вторых, определяется принципиальная конструкция систем и выбираются детали. Для трансмиссии используется ступичный редуктор. Система состоит из четырех отдельных \ textit {колесных модулей}, каждый с одним бесщеточным двигателем постоянного тока, установленным над колесом модуля. Мощность передается на планетарный редуктор в колесе через зубчатый ремень. Для рулевого управления используются интегрированные бесщеточные серводвигатели с планетарными редукторами.Также обсуждается система распределения электроэнергии и предлагаются две конструкции: одна для будущего, а другая для немедленной реализации. Все запчасти подбираются исходя из наличия, качества и стоимости. В результате компоненты трансмиссии не идеально согласованы. Однако они позволяют проверить основной принцип. Предварительные испытания трансмиссии и рулевого управления в сборе показали обнадеживающие результаты. Часть II: Представлены различные компоненты, связанные с коммуникацией и управлением роботом, и принципиальная конструкция системы управления двигателем определяется с учетом взаимодействия между существующими и будущими системами.\ textit {ROS} (Роботизированная операционная система) выбрана для использования в качестве роботизированной структуры, а главный компьютер и различные контроллеры двигателей должны взаимодействовать с использованием протокола \ textit {CANopen}. Описан процесс настройки контроллеров гребных двигателей в соответствии с гребными двигателями, а также процесс настройки серводвигателей. Проблемы возникли при использовании пропульсивных двигателей, встроенных в \ textit {датчики Холла} для обратной связи в \ textit {режиме скорости с замкнутым контуром}, поскольку разрешение датчика в сборе оказалось слишком низким.Затем предлагаются альтернативные датчики обратной связи.

Робот-манипулятор с пятью шестью степенями свободы

Я начал проект манипулятора-робота, и мои первые шаги, потому что я очень хочу начать, — это разработка совместных приводов. Мой план — рука 5R, что означает, что он будет состоять из 5 поворотных шарниров, каждый из которых добавит руке одну степень свободы.

Я должен начать с теории | либо параметров DH, либо экспоненциальных произведений для решения прямой кинематики проблема, но я хочу начать с дизайна, поэтому естественное место для начала — это исполнительный механизм.Я хотел создать единый стык.

Приводы манипулятора робота медленнее и требуют большего крутящего момента по сравнению с размером машины, чем другие приложения, такие как двигатели электромобилей. Я смотрел много видео на Youtube и проводил исследования по различным конструкциям коробок передач. Есть несколько различных подходов к понижению передачи двигателя, но поскольку я хочу использовать шаговые двигатели, мне нужно более высокое передаточное число, чтобы увеличить эффективный удерживающий момент и разрешение.Типичное передаточное число с прямой передачей не дает мне необходимого уменьшения. Я изначально думал про дифференциальный привод, очень хотелось Skyentific , представляющий собой два шарнирных соединения, расположенных друг над другом: шарнирное соединение. Преимущества этого в том, что я могу переместите двигатели ближе к основанию, уменьшив крутящий момент, необходимый для перемещения рычага, но сложность, связанная с созданием дифференциала привод, особенно с 3D-печатной передачей, по-видимому, не нужен.Я обратился к другим методам.

Следующим очевидным выбором будет планетарный редуктор. Как правило, они предлагают множество вариантов и позволяют использовать несколько различных входных и выходных данных. баллы для высоких передач. Некоторое время я серьезно обдумывал это, но попытался распечатать коробку передач из thingiverse , но величина трения шестерен, обеспечивающая жесткие допуски и низкий люфт, к сожалению, была неприемлемой, поэтому я оставил поиск.

Большинство современных роботов используют тип редуктора, известный как редуктор деформационной волны, который основан на гибком шлице. внутри кругового шлица для создания высокого передаточного числа. Они тихие, компактные и предлагают невероятно большие редукции с очень небольшим люфтом, но они трудно изготовить на 3D-принтере, а именно гибкую шлицевую шпонку. Есть реализует напечатанные на 3D-принтере приводы волн деформации , но существуют и другие аналогичные методы, основанные на аналогичном принципе, которые предлагают меньшую сложность.

Эпициклоидные или циклоидные приводы — это еще одна форма коробки передач, в которой используется различие зубьев между внутренней и внешней секциями. Внутренняя шестерня — эпиоциклоида, это форма, которую вы получите, когда начнете рисовать точку на круге, катящемся по внешней стороне другого круга. Это действительно сбивающее с толку описание, но хорошее анимацию этого можно найти на сайте Wolfram.com .

На фото моя первая попытка создать циклоидальную коробку передач.Обычно циклоидальная шестерня (желтая) — это вращающаяся часть коробки передач, но в этом случае проницательный может заметить винты, которые проходят сквозь отверстия в шестерне. Они должны удерживать его на месте. Зачем мне это делать? Хороший вопрос! Меня вдохновил Пол Гулд на Hackaday. Основной принцип следующий (простите, если что-то не так, я всего лишь инженер-электрик :)). Кликлоидальная передача приводится в движение эксцентриковой осью, приводимой в движение двигателем. Это подталкивает циклоидальную шестерню на один шаг к внешним штифтам за каждый оборот внутренней оси, что Вот как циклоидальная коробка передач достигает такого высокого передаточного числа в таком небольшом форм-факторе.Теперь представьте, что вы ограничиваете это движение ровно настолько, чтобы он мог завершить свой полный ход, но вместо вращения шестерня вместо этого отводится назад, что, в свою очередь, натягивает штифты. Это движение оказывает давление на внешнюю оболочку коробки передач. Что это обозначает? Дело в том, что вокруг центра вращается внешняя оболочка, а не циклоидальная шестерня.

Почему это важно? Это означает, что я могу установить что-то на внешнюю часть коробки передач, а не на ее конец, что важно для сохранения ширины привода. до минимума.Минимизация размера привода важна, потому что он находится на плече, который, по сути, представляет собой гигантский рычаг момента на нижних суставах. Итак, имея это в виду, что я узнал в этой первой реализации?

90 мм — действительно большой диаметр для настольного манипулятора робота. Я искал размеры примерно размер моего кулака чуть меньше, чем обычная кофейная кружка. Эта штука размером с идеальную кружку для любителей кофеина рано утром.Вы знаете, кто вы (я полностью уверен).

Отверстия для шурупов не должны быть точно такого же размера, как шурупы, для которых они предназначены. Я потратил около пяти минут, пытаясь создать нить винт M3 x 50 мм через пластиковое отверстие, достаточное для этого. Я закончил тем, что выбил дыру (победа?).

Мне нужно измерить, прежде чем покупать слишком короткие винты. Опять же, я должен также измерить для печати достаточно большого пластика, чтобы винты не выходили на дно. до того, как голова доберется до пластика.Я все еще не совсем уверен, как это сделать, когда еще не знаю длину ниток в шаговом двигателе.

Пример использования

: чистая мощность и точность — IGM Robotic Systems AG

IGM совместно с Sumitomo Drive Technologies разработали один из величайших манипуляторов в мире, который установил новые стандарты точности и долговечности.

IGM Robotic Systems AG — единственный в мире производитель автоматизированного оборудования для сварки и резки с дуговыми лазерами и электронно-лучевой техникой.Более 2500 таких систем были успешно установлены по всему миру. Они используются в основном в автомобильной промышленности, производстве экскаваторов, железнодорожном строительстве, производстве котлов и судостроении.

Чтобы удовлетворить собственное стремление к технологическому лидерству, IGM начала искать новые решения для автоматизированного производства для тяжелых условий эксплуатации, чтобы открыть новые возможности для своих клиентов. Это привело к амбициозной цели IGM по созданию одного из крупнейших манипуляторов в мире.Манипуляторы этого типа используются на производственных линиях, когда очень большие и тяжелые объекты необходимо перемещать для последующей обработки в определенной рабочей зоне и точно позиционировать.

Рождение великана

Огромные размеры RWM3 / 10000AAA-Rci и манипулятора L-Arm впечатляют. При габаритной ширине 7,63 м, высоте 5,93 м и ширине 1,6 м он имеет массу 20 000 кг. Его вращающийся рычаг длиной 3,5 м может поворачиваться на 360 градусов. Результат — абсолютная точность даже для самых громоздких объектов.Подъемное устройство может перемещать этот рычаг на 2 м вверх по оси. Чтобы обеспечить возможность лечения со всех сторон, заготовка и ее монтажная пластина помещаются на вращающуюся пластину.

Огромные возможности этого манипулятора отражены в его технических характеристиках. Повторяемость рабочего положения по углу поворота составляет 0,02 градуса, причем при перемещении грузов до 10 000 кг.

Для инженеров IGM, которые уже являются мировыми лидерами в разработке больших манипуляторов, была одна важная точка внимания: передача крутящего момента для шестерен при перемещении и позиционировании объектов весом в несколько тонн.Зубчатая передача должна быть чрезвычайно устойчивой к огромным ударным силам, создаваемым резким движением тяжелых деталей.

Решение проблем с помощью инноваций

Обычные шестерни не выдерживают таких сил. Они быстро изнашиваются. По этой причине инженеры IGM выбрали шестерню с подшипником качения, которая по своей природе развивает только минимальный сдвиг.

В поисках решения своих сложных задач инженеры IGM опирались на свой прошлый опыт и снова выбрали Sumitomo Drive Technologies в качестве специалиста по коробкам передач.

Коробки передач

Sumitomo обладают некоторыми выдающимися характеристиками, благодаря которым манипулятор стал реальностью: во-первых, они являются экспертами в области трансмиссий с подшипниками качения, и поэтому передающие крутящий момент детали не подвергаются сдвиговым нагрузкам. Кроме того, эти редукторы имеют циклоидные диски (принцип цикло), что имеет решающее значение для резервов перегрузки до 500%, которые могут выдерживать большие ударные нагрузки.

Кроме того, шестерни смазываются на весь срок службы, что снижает общие затраты за счет минимальных требований к техническому обслуживанию.

Компактный дизайн

Sumitomo также предлагает двигатели, которые можно установить непосредственно на коробку передач. Совместное производство двигателей и редукторов позволяет им создавать очень короткие и компактные двигатели / редукторы. В качестве поворотного рычага инженеры IGM выбрали трансмиссию Sumitomo Cyclo Drive 6000 с двухступенчатым двигателем / коробкой передач, мощность которого достигает 6,67 кВт и передаточное число 731: 1.

Для планшайбы токарного станка очень важен низкий люфт. Поэтому команда проекта выбрала серию Fine Cyclo Precision Gear F3C-A с нулевым механическим люфтом.Sumitomo создала индивидуальную версию специально для требований IGM. Непосредственно подключенный двигатель мощностью 5,57 кВт передает свою мощность через шестерню Fine Cyclo с передаточным числом 476: 1 и обеспечивает точное позиционирование грузов.

Опыт вселяет уверенность

Помимо чисто технических аспектов, сотрудничество в реальной жизни очень важно не только для IGM. Sumitomo Drive Technologies всегда рядом со своими клиентами. Центры Sumitomo Cyclo расположены по всему миру, а комплексное обслуживание предлагается во всех европейских странах через обширную сеть местных дистрибьюторов.