Механика машина основы управления: преимущества МКПП и скоростной режим механической коробки

ᐉ Основы управления автомобилем

Движение автомобиля подчиняется не только определенным законам, но и прежде всего — воле водителя. Собственно говоря, законы движения автомобиля вступают в силу только после того или иного, правильного или неправильного, действия водителя. Водитель и конструктор должны учитывать и правильно применять законы движения автомобиля.

Органы управления автомобилем

Для управления движением автомобиля и работой его механизмов в распоряжение водителя даны:

• рычаги
• педали
• рукоятки
• кнопки

которые посредством тяг, рычажков, тросов, жидкостных, электрических или воздушных приводов связаны с соответствующими механизмами автомобиля.

В настоящее время, перед водителем может иметься только два органа управления: руль и педаль скорости. На некоторых автомобилях сейчас часть органов управления либо устранена и заменена автоматами, либо пользование ими не обязательно в обычных условиях движения. Однако типовое устройство автомобиля, в особенности устройство грузового автомобиля, такое, что для изменения данного качества движения автомобиля приходится приводить в действие несколько органов управления.

В конечном счете водитель должен изменять только три особенности движения автомобиля:

• скорость
• развиваемое усилие
• направление

В изменении скорости и развиваемого усилия участвуют:

• педаль подачи топлива (акселератор)
• кнопки управления воздушной заслонкой (кнопка «подсоса») и дроссельной заслонкой карбюратора (кнопка «постоянного газа»)
• педаль сцепления
• рычаг переключения коробки передач
• педаль тормоза
• а также для пуска и остановки двигателя — замок зажигания, кнопка или педаль стартера

В изменении направления движения участвуют:

• рулевое колесо
• педаль сцепления
• рычаг переключения коробки передач

Особую группу органов управления составляют приборы:

• контрольные
• освещения
• сигнализации

Но эти приборы вспомогательные, не связанные непосредственно с движением автомобиля.

Рис. В изменении скорости движения и крутящего момента участвуют три педали, рычаг и две кнопки — вверху. В изменении направления движения участвуют рулевое колесо, одна педаль и один рычаг — внизу.

Пуск двигателя

Если источник энергии — карбюраторный двигатель, то он может начать работать только после того, как включено зажигание. Для этого ключ в замке зажигания поворачивают. О включенном зажигании свидетельствует не только положение ключа в замке, но и показания некоторых приборов на щите перед водителем или движение стрелок указателя уровня бензина, амперметра, термометра и манометра давления масла, которые до этого были неподвижными.

Чтобы двигатель заработал, в нужно нажать на кнопку стартера (ножную, ручную или объединенную с ключом зажигания). Электродвигатель передает вращение шестерне стартера, входящей в этот момент в зацепление с зубчатым венцом маховика, и маховик, а вместе с ним и вал двигателя начнут вращаться. Когда после одного-двух (иногда нескольких) оборотов вала двигателя в цилиндрах произойдут вспышки рабочей смеси и рабочие ходы, кнопку стартера нужно отпустить. Теперь двигатель работает сам. Если двигатель холодный или продолжительное время бездействовал, приходится прогревать его на богатой рабочей смеси, пользуясь при этом кнопкой управления воздушной заслонкой. После того как двигатель прогреется и начнет устойчиво работать на малых (холостых) оборотах, кнопку вдвигают в гнездо до отказа. Кнопкой управления воздушной заслонкой иногда пользуются и во время движения автомобиля, когда хотят путем кратковременного обогащения рабочей смеси резко увеличить эффективность работы двигателя, однако это не рекомендуется, так как в результате возможен преждевременный износ двигателя и нарушение нормальной работы системы питания двигателя.

Кнопкой управления дроссельной заслонкой пользуются еще реже — только если водителю по тем или иным причинам нужно оставить рабочее место, но необходимо поддерживать сравнительно высокие числа оборотов вала двигателя (например, если неисправен стартер).

Набор скорости, переключение передач

Как известно, в системе силовой передачи имеется несколько ступеней, чаще всего пять у легковых автомобилей и больше у грузовых. После небольшого разгона автомобиль может двигаться по ровной дороге на высшей (обычно так называемой прямой) передаче с различными скоростями, от минимальной до наибольшей. Для регулирования скорости водителю достаточно изменять подачу топлива и тем самым мощность и число оборотов вала двигателя; это достигается большим или меньшим нажимом на педаль подачи топлива. Можно представить себе автомобиль с двигателем, развивающим такую большую мощность и такой большой крутящий момент, что необходимость в понижающих передачах отпадает. Примером такого автомобиля может служить германская конструкция Майбах 1928 года, имевшая двигатель с рабочим объемом около 9 л, мощностью около 150 л. с. и крутящим моментом около 100 кгм. На таком автомобиле число органов управления, участвующих в изменении скорости, сводится к двум-трем: педали подачи топлива и тормозу (с приводом от педали и от рычага). Но размеры и вес двигателя, а следовательно всего автомобиля, резко возрастают с увеличением рабочего объема двигателя, автомобиль становится чрезмерно тяжелым, дорогостоящим. Поэтому подавляющая часть советских автомобильных двигателей рассчитана для движения автомобиля без понижающих передач только по ровной дороге и после разгона, а для разгона, движения на крутой подъем, преодоления плохих дорог приходится передаваемое от двигателя к колесам усилие увеличивать с помощью понижающих передач, что сопровождается соответственным уменьшением числа оборотов колес и снижением скорости.

Эти операции производит водитель, пользуясь рычагом переключения коробки передач. Если в конструкции отсутствуют специальные устройства для уравнивания числа оборотов (синхронизаторы), переключение передач невозможно (во всяком случае — бесшумное и безударное) без предварительного или одновременного отсоединения коробки передач от двигателя с помощью сцепления и регулирования числа оборотов ведущих шестерен посредством педали подачи топлива. Поэтому-то при переключении передач водитель вынужден не только выводить из зацепления и вводить в зацепление те или иные шестерни коробки передач, но и пользоваться при этом педалями сцепления и подачи топлива. На первый взгляд все эти действия могут показаться постороннему весьма сложными, но автомобилисты настолько освоились с ними, да и в конструкции современного автомобиля все устроено так целесообразно, что переключение передач не представляет ничего сложного, по крайней мере на легковых автомобилях и небольших грузовых. Доказательством тому служит широкое распространение среди водителей метода езды накатом, при котором без особой, казалось бы, нужды систематически в процессе движения по ровной дороге то выключают, то включают передачу. Это делается для получения некоторой экономии в расходе топлива и для снижения шума при движении. Если бы переключение передач было слишком сложным, водители не стали бы к нему прибегать ради малосущественных факторов.

Следует подчеркнуть, что переключение передач и все, что с ним связано, служит главным образом для регулирования тягового усилия в широких пределах. Изменение скорости только сопутствует изменению усилия. Регулирование скорости осуществляется в основном (кроме случаев разгона и очень медленного движения) регулированием оборотов вала двигателя различной подачей топлива.

Число оборотов при наибольшем крутящем моменте двигателя примерно вдвое меньше числа оборотов, соответствующих наибольшей мощности. Это значит, что при полном открытии дроссельной заслонки карбюратора крутящий момент наибольший при сравнительно небольших мощности двигателя и скорости движения автомобиля, а при уменьшении или увеличении числа оборотов величина момента снизится.

Пропорционально моменту изменяется и тяговое усилие на ведущих колесах автомобиля. При езде с неполностью открытой дроссельной заслонкой всегда можно увеличить мощность, а следовательно момент двигателя, сильнее нажав на педаль, т. е. увеличив подачу топлива.

Рис. Наибольший крутящий момент двигатель развивает при сравнительно небольшом числе оборотов

До сих пор говорилось об увеличении скорости или о сохранении постоянной скорости. Но бывают обстоятельства, при которых скорость автомобиля должна быть снижена. Для этого водитель может использовать разные приемы.

Снижение скорости автомобиля

Первый прием — уже упомянутый накат, т.е. движение по инерции с выключенной передачей. Если дорога ровная, автомобиль постепенно замедляет ход, пока не остановится, причем вначале скорость мало отличается от той, что была перед накатом. Накатом пользуются, помимо уже упомянутого, перед заранее предусмотренной остановкой автомобиля, при приближении к перекрестку. Попутно отметим, что накат не рекомендуется применять на скользкой дороге, так как при этом устойчивость автомобиля может нарушиться, а также на крутых, в особенности, неполностью обозреваемых спусках, так как в этих условиях автомобиль развивает иногда скорость, большую, чем первоначальная, и движение становится небезопасным.

Второй прием — торможение двигателем, т.е. движение по инерции, но с включенной передачей и малой нагрузкой двигателя (без нажатия на педаль подачи топлива). Смысл торможения двигателем сводится к тому, что накопленная энергия теперь тратится на преодоление трения в механизмах силовой передачи и особенно двигателя. Это очень надежный прием замедления движения, в особенности важный на скользкой дороге и на спусках. Наибольший эффект торможения получается, если включить понижающую передачу и уменьшить подачу топлива. Здесь переключение передач на понижающую служит не для увеличения момента, а для увеличения числа оборотов вала двигателя и потерь на трение в нем. Преимуществом торможения двигателем является еще и то, что оно может продолжаться длительное время, не нагревая тормозов и не изнашивая тормозных накладок. Кроме того, при торможении двигателем (не считая случаев перехода на низшую передачу) водителю нужно только уменьшать подачу топлива.

Рис. Повороты рулевого колеса передаются передним колесам через вал, рулевой механизм и систему тяг

Третий прием замедления хода — торможение с помощью колесных тормозов, которые приводятся в действие от педали. Торможение применяется чаще всего для кратковременного и вместе с тем достаточно резкого замедления хода — при появлении опасности, для остановки автомобиля после замедления хода иными средствами и т. д. Когда водитель нажимает на педаль тормоза, неподвижные тормозные колодки прижимаются к вращающемуся тормозному барабану или диску. Между колодками и барабаном (или диском) возникает трение; колодки и барабан (или диск) от трения нагреваются. Накопленная движущимся автомобилем энергия расходуется уже не на дальнейшее движение, а в значительной мере на трение и образование тепла, и автомобиль замедляет ход.

Наконец, кроме перечисленных приемов, водитель может пользоваться рычагом ручного стояночного тормоза, привод от которого осуществляется на тормоза задних колес или на тормоз на валу силовой передачи.

Движение задним ходом

Для включения заднего хода водитель, после остановки автомобиля, с помощью рычага переключения коробки передач и педали сцепления вводит между шестернями промежуточного и вторичного валов коробки передач дополнительную шестерню и этим изменяет направление вращения ведомого вала. Тем самым изменяется и направление вращения колес.

Изменение направления движения

Изменения направления движения, т. е. поворота автомобиля, водитель достигает вращением рулевого колеса. Механизмы рулевого привода передают вращение штурвала левому и правому передним колесам, поворачивая их на некоторый угол и тем самым направляя автомобиль влево или вправо.

МКПП: основные правила вождения

Главная \ Статьи \ МКПП: основные правила вождения

Перед покупкой автомобиля необходимо проанализировать все критерии выбора: марку, тип и цвет кузова, оформление салона, технические характеристики. Есть большая разница между АКПП и МКПП, поэтому этот вопрос также обсуждается на старте. Автомобили с механикой стоят дешевле, но управлять ими сложнее – необходимо приобрести новые навыки и «набить руку» на управлении с МКПП.

Умение пользоваться механикой может пригодиться

Если вы планируете получить права в автомобильной школе по программе обучения на автомобилях с АКПП, то должны знать, что получите права, ограничивающие управление машиной с механической коробкой передач. Это значит, что в дальнейшем вождение автомобиля с механикой будет рассматриваться как нарушение.

В приобретении автомобиля с МКПП множество преимуществ. Кроме сравнительно невысокой цены выгодными признаны и эксплуатация, и обслуживание:

• Ремонт части деталей обойдется в меньшую сумму, и расход топлива не такой большой.
• Если случайно разрядится аккумулятор, можно попросить помощи на стороне и просто подзарядиться от другого автомобиля.
• Нередко машина с заглохшим мотором заводится «с толкача».

Для машин с коробкой-автоматом перечисленные варианты не подходят. Максимальный контроль над автомобилем можно почувствовать только при условии применения механики – АКПП такой возможности не дает.

Кроме того, жизненные обстоятельства складываются по-разному. Возможно, однажды наступит необходимость управлять и автомобилем с МКПП, а с ограничивающими правами это непозволительно. К тому же, с механики всегда можно пересесть на машину с автоматом, а наоборот – уже не выйдет.

Главные правила «механической» езды

Если вы ранее не управляли автомобилем с МКПП, то должны больше узнать о трех рабочих зонах, требующих особого внимания:

• Педали.
• Коробка передач.
• Тахометр.

В процессе вождения активно применяют все три педали: крайнюю левую – сцепление, центральную – тормоз, крайнюю правую – газ. С первого же момента в управлении принимают участие обе ноги. Новичкам, впервые севшим за руль или ранее водившим автомобиль с АКПП, первое время будет непривычно.

Переключение скоростей в МКПП происходит путем смещения шестеренок. Для облегчения пользования, особенно на первых порах, на видимую часть узла наносят схемы-подсказки, благодаря которым новичку удобнее выбирать передачу и переставлять рычаг в нужное положение.

Расположенный на панели тахометр помогает следить за количеством оборотов в минуту коленвала двигателя. Благодаря этому показателю легче определить точное время переключения на другую передачу.

Что нужно знать о механической коробке передач

Главное отличие МКПП – необходимость в постоянном контроле, так как переключение скоростей производится в самостоятельном ручном режиме. Транспортные средства с механикой оборудованы 4- или 5-скоростными коробками с дополнительной задней скоростью. У каждой скорости не только свое местоположение, но и разное назначение.

Краткая инструкция для новичков:

1. Нажимать на педаль сцепления следует каждый раз, начиная движение. Только после этого можно переключаться на другую скорость. Начинать ввод нужной передачи можно только после максимального нажатия на сцепление.
2. На нейтральной передаче выжимать педаль газа бесполезно – машина останется стоять на месте. В указанной позиции выбрать нужную скорость можно при включении задней.
3. Вторую передачу принято называть рабочей, так как она отвечает за неравномерное движение в «пробках», езду по неровной местности или по наклонной. Первую передачу применяют на старте, а затем увеличивают скорость и переключаются на вторую. На третью переходят, если скорость и обороты продолжают расти.
4. Сложнее всего научиться передвижению на задней передаче. При ее использовании быстрее происходит разгон, но использовать эту функцию часто не рекомендуется – резкие рывки считаются опасными.

Перед выездом на загородную автомагистраль советуем выучить расположение передач назубок и поупражняться на переключении скоростей. Лучше, если практические навыки будут отработаны заранее – во время движения опасно разглядывать символы на селекторе или наугад дергать рычаг. Для начала рекомендуется потренироваться в незаведенной машине, пока отработанные действия не будут доведены до автоматизма.

Порядок действий на старте – как тронуться с места

В первую очередь необходимо левой ногой максимально выжать педаль сцепления, затем правой нажать на педаль тормоза, и только потом повернуть ключ, чтобы завести двигатель. На выжатом сцеплении и уже на заработавшем моторе производится включение первой передачи (переводится из нейтрального положения). Если убрать ногу с педали сцепления, мотор заглохнет. Нужно постараться одну ногу переместить с педали тормоза на педаль газа и параллельно, очень аккуратно, отпустить педаль сцепления.

Для перехода на следующую передачу следите за стрелкой тахометра. Как только она поравняется с 3000 оборотами – можно действовать. Если совершить переключение раньше, автомобиль может заглохнуть.

Порядок действий при переходе:

1. убрать правую ногу с газа, в это время левой до конца выжать сцепление, одновременно переводя в нужное положение селектор;
2. отпустить сцепление и выжать педаль газа;
3. дальше, в процессе движения, управлять только правой ногой, пока не потребуется остановиться или переключить передачу;
4. когда сможете ориентироваться по звуку мотора, постоянно смотреть на тахометр не придется.

Если обороты низкие, а автомобиль не может разогнаться, нужно перевести селектор на скорость ниже. При высоких оборотах рекомендуем переключиться на следующую передачу, иначе двигатель ждет перегрузка.

Как совершить остановку и правильно припарковаться

Двигатель можно заглушить двумя способами:

• поочередно переключиться на меньшие передачи с последующим нажатием на педаль газа;
• выжать педаль сцепления и установить рычаг в нейтральное положение, после этого убрать ногу со сцепления и надавить на тормоз.
• Второй способ привлекательнее из-за бережного отношения к МКПП, но, используя его, не нужно забывать про педаль сцепления.

После успешно совершенной парковки необходимо поставить машину на «ручник», тем более если остановка произошла на наклонном полотне или обочине. Перевод на первую передачу дополнительно убережет от случайного скатывания, но перед началом движения рычаг нужно вернуть в нейтральную позицию – а затем уже выжимать сцепление.

Подстраховаться стоит и с помощью колес: рекомендуем вывернуть их в сторону так, чтобы при случайном выезде машина не попала сразу на проезжую часть.

Многие начинающие водители предпочитают машины с автоматической коробкой, по праву считая, что управлять ими легче. Но они забывают, что МКПП гораздо надежнее и обладает такими достоинствами, как экономия топлива, большая мощность, полный контроль над управлением. И если потратить некоторое время на приобретение навыков обращения с ней, вождение станет легким, приятным и безопасным.

Управление машиной 101 | Construction Equipment

Для тех читателей, которые еще не используют управление машинами или были слишком заняты, чтобы следить за развитием событий, я подумал, что может быть полезно сделать общий обзор того, что это такое и почему вам следует об этом думать.

В своей простейшей форме управление машиной представляет собой использование различных датчиков позиционирования и дисплея, чтобы предоставить оператору ссылку между положением ковша или отвала и заданным уклоном. Целевой уклон может быть как сложным, как 3D-модель проекта, так и простым, как вертикальное смещение от известного уровня. В зависимости от конфигурации системы управления машиной могут просто предоставить оператору простое визуальное руководство по положению ковша или отвала, или они могут автоматически перемещать отвал для профилирования, напрямую «общаясь» с гидравликой машины.

Датчик, который позиционирует машину относительно уклона, обычно представляет собой вращающийся лазер, тахеометр, звуковой трассировщик или усовершенствованный GPS. Большинство систем также используют датчики наклона, угла и вращения для измерения перемещений отвала или ковша относительно корпуса машины, обеспечивая оператору точность на уровне миллиметра. Дисплей оператора может быть таким же простым, как большая стрелка вверх/вниз на лазерном приемнике, или более продвинутым, как графический дисплей в кабине, показывающий различные виды положения отвала или ковша машины в реальном времени по сравнению с конструкцией.

Установка системы на вашу машину может быть очень быстрой и простой для более простых систем или немного сложнее для установок, которые подключаются к гидравлике машины. Чтобы помочь, многие производители машин предлагают машины, которые поставляются «предварительно подключенными» для установки систем управления машиной. Поговорите со своим дистрибьютором технологий и дилером машин, чтобы узнать больше о конкретных вариантах.

Существуют системы управления практически для любой имеющейся у вас техники: грейдеров, бульдозеров, экскаваторов, грунтовых и асфальтовых катков, скреперов, триммеров, фрез и асфальтоукладчиков. Причина быстрого расширения как приложений, так и отрасли связана с мощными преимуществами технологии, которые включают в себя:

• Повышение производительности и эффективности машины

• Снижение эксплуатационных расходов (топливо, техническое обслуживание, ремонт, лезвия, зубья, шины)

• Снижение затрат на геодезию — меньше разбивки

• Снижение затрат на материалы

• Повышение общей эффективности работы

• Высочайшая точность работы

• Уменьшение переделок

 По отдельности каждый из них может обеспечить значительные затраты и конкурентные преимущества, но в совокупности они представляют собой настолько убедительные доводы, что они полностью меняют то, как работает строительная отрасль.

Очевидно, управление машиной — это нечто большее, чем мой простой обзор. Но это не так сложно сделать. Тысячи таких компаний, как ваша, идут по тому же пути. Лучший способ начать работу — обратиться к местному дилеру технологий. Обычно их можно найти, зайдя на веб-сайт производителя технологии.

Для дилеров Trimble или SITECH перейдите на сайт www.trimble-productivity.com и щелкните SITECH Locator.

На сайте www.trimble-productivity.com можно прочитать множество историй о том, почему и как клиенты приняли решение о внедрении технологии, и каков их опыт.0034

Основы управления движением | Machine Design

Недавно я наткнулся на простую инфографику от Power Jack Motion, которая хорошо визуализирует разницу между двигателями переменного тока (ac) и постоянного тока (dc). Эта статья будет следовать и представлять информацию, содержащуюся в ней.

Что такое управление движением?

Управление движением — это подобласть автоматизации, охватывающая системы или подсистемы, связанные с движущимися частями машин контролируемым образом. Использование компьютера для управления приводом дает преимущества, но сегодня получение данных и обратной связи становится все более важным.

Некоторые компании уже видят преимущества добавления датчиков и обратной связи в производственную линию. Кроме того, эта дополнительная информация может позволить машинам взаимодействовать друг с другом и подключаться к Интернету, чтобы воспользоваться преимуществами промышленного Интернета вещей (IIoT).

Сегодня управление движением часто включает в себя смесь электронных и механических компонентов, разделенных на три части, которые считаются аналогами того, как работает человеческое тело.

Управление движением	Люди
Процессор или контроллер движения	Мозг
Привод	Мышцы и суставы
Датчики	Чувства

Чтобы уточнить это, инфографика добавила больше деталей.

Процессор или контроллер движения

Существует три типа контроллеров движения: автономные, на базе ПК и отдельные микроконтроллеры. Это становится все более и более важным фактором при настройке производственных линий. Чтобы предотвратить действующую инерцию и подготовить производственную линию к будущему, производственный мозг развивается.

Раньше программируемые логические контроллеры (ПЛК) были основным контроллером — надежным централизованным контроллером, который можно было поместить в защитный корпус и подключить к нему все необходимое. Однако по мере развития производственной линии количество кабелей, сложность и стоимость увеличивались. Сегодня ПЛК, который больше ориентирован на программное обеспечение, может лучше справляться с достижениями в области автоматизации. Программируемый контроллер автоматизации (PAC) делает именно это. Хотя это расширяет возможности ПЛК, разница в терминах спорна.

Существуют отдельные микроконтроллеры, которые позволяют производственной линии добавлять функции, не затрагивая устаревшее оборудование, или позволяют компаниям начать использовать преимущества IIoT с меньшими обязательствами. Для борьбы с устаревшим оборудованием некоторые старые ПЛК могут продолжать работать, пока добавляется новый процесс автоматизации.

Например, новая система контроля может принимать или отбраковывать детали на линии. Устаревшее оборудование может этого не увидеть. Устаревшее оборудование видит только часть, входящую в одну сторону и выходящую из другой. Он может быть слеп к новому оборудованию — пока он знает, что делать с выходными данными нового оборудования, он может продолжать работать, как раньше.

Усилители и приводы

Существует множество типов усилителей и приводов, и здесь есть что разобрать. Но с точки зрения расширенной автоматизации сервоприводы выглядят так, как будто они могут добавить больше ценности и возможностей линии по сравнению с шаговыми двигателями. Однако это может увеличить стоимость и сложность. Сервоприводы и сервоусилители преобразуют ток/напряжение малой мощности, подаваемое на обмотки серводвигателя, для создания крутящего момента. Различные усилители включают аналоговые сервоприводы, синусоидальные, трапециевидные, цифровые сервоприводы, однофазные (щеточные) сервоприводы, трехфазные (бесщеточные) сервоприводы и устройства управления двигателем электромобиля.

Основные характеристики двигателей переменного и постоянного тока
АС	DC
Низкое потребление мощности при запуске	Простая установка
Контролируемое ускорение	Регулирование скорости в широком диапазоне
Регулируемая рабочая скорость	Быстрый пуск, остановка, реверс и ускорение
Регулируемый пусковой ток	Высокий пусковой момент
Регулируемый предел крутящего момента	Линейная кривая скорость-момент

Синхронные двигатели переменного тока

Датчики обратной связи и механические компоненты

Датчики обратной связи определяют местоположение двигателя.