Emner:
- Solutstyr, bærer og ringgir
- Automatisk girkasse
- Transmisjoner for planetgirsystem
- Beregn første girutveksling
- Beregn andre girutveksling
- Beregn tredje girutveksling
Solutstyr, bærer og ringgir:
Et planetgirsystem består av minst ett sett med tannhjul, hver med et solhjul, en bærer og et ringgir. Grunnleggende kunnskap om driften av planetgirsystemet er derfor nødvendig (som å dreie solhjulet, bærer med satellittgir og ringgiret, se side automatisk girkasse).
Nedenfor er et bilde av et girsett der solhjulet er grønt, bæreren med satellittgirene er blå og ringgiret er rødt. Det er godt synlig at girsettet er delt i to. Regning gjøres med ligninger, så det spiller ingen rolle om alt er delt på to. Tross alt forblir proporsjonene de samme.
Videre på denne siden vil vi beregne med forholdene Z, D og R. Ved å følge linjene som forbinder ulike planetsystemer, kan det totale utvekslingsforholdet til det aktuelle giret bestemmes ved hjelp av forholdene til alle Z, D og R. .
Automatisk girkasse:
En konvensjonell automatgirkasse fungerer ved å veksle mellom de forskjellige planetgirsystemene, se kapittelet automatisk girkasse.
Nedenfor er en skjematisk fremstilling av fire sett med planetgirsystemer i en automatisk girkasse. Det er tre systemer for girene forover og ett for revers. Den røde linjen indikerer retningen til kreftene gjennom automatgiret; fra venstre (motorside med momentomformer) gjennom hele delen med planetsystemer (svarte linjer) til koblingen til propellakselen. Hvis du ser nøye på systemene i girkassen, vil du se at bildet ovenfor er avledet fra dem. Det brukes fire systemer i girkassen, hver med en Z, D og R (solgir, bærer og ringgir).
Planetgirsystemene er symmetriske over og under senterlinjen. Det er ingen annen måte, fordi interiøret roterer mens du kjører. For å få innsikt i hva som skjer når et gir settes i, er de drevne delene i planetsystemet på bildet nedenfor også uthevet i rødt:
På bildet ovenfor er gir 1 innkoblet. For å sette inn gir 1, må en clutch kobles inn. Denne lenken vises i blått. Med den lukkede koblingen og den ene drevne siden av planetsystemet må også en del rotere. I så fall er det dimensjonene til delene som bestemmer utvekslingsforholdet (tenk på et lite inngående tannhjul og et stort utgående gir; det store giret vil da rotere langsommere. Hvis det store tannhjulet hadde dobbelt så mange tenner som det lille giret, så forholdet vil være 1:2).
I prinsippet gjelder dette også for automatgiret; dimensjonene på ringgiret, solhjulene og satellittgirene er forskjellige i alle fire systemene. Nå kan du sannsynligvis forestille deg at når en annen clutch aktiveres (f.eks. systemet til venstre), har hastigheten på utgangsakselen endret seg.
Videre på denne siden forklarer bilder, forklaringer og beregninger hvordan planetgirsystemene i automatgiret gires under kjøring.
Transmisjoner for planetgirsystem:
Vi skal nå se på den øvre halvdelen av girkassen (fordi boksen er symmetrisk over og under, se bildet under). Fra dette bildet vil vi bestemme overføringene senere på siden. Over systemene står det hvilket nummer systemet er; fra 1 til 3 og system R (revers).
Hver galakse har sin egen Z, D og R. Dette vises ikke på bildet, men hvis du ser igjen på bildet øverst på denne siden vil du kjenne det igjen. Dette vil bli vurdert som kjent senere på denne siden.
Nederst til venstre på bildet ser du kobling "K4", denne koblingen sørger for at to sider av systemet kobles sammen samtidig; system 3 er koblet til system 1 og 2. Ingen andre tilkoblinger er stengt, så hele systemet er "blokkert". Motorhastigheten overføres 1 til 1 til hjulene på kjøretøyet, uten utvekslingsforhold; Vi kaller dette prisdirekte. Denne er i fjerde gir.
I biler med manuell girkasse er fjerdegiret ofte også direktedrevet. Også her overføres motorturtallet 1 til 1 til hjulene.
Forskjellen i hastighet på inngangsakselen (motor eller momentomformer) og utgående aksel (kjøretøy) kalles girforholdet.
Første gir er lagt inn.
Ved å sikre bæreren til system I (ved hjelp av kobling K1), kan en kraft overføres fra solhjulet til bæreren. Bæreren er koblet til kjøretøyet, så det er nå en direkte forbindelse mellom motoren og girkassen. Dimensjonene til delene bestemmer et girforhold (mer om dette senere).
Den røde linjen indikerer kraftprogresjonen. Den grønne linjen indikerer hvilke andre komponenter som kjører, fordi denne er direkte koblet til den røde linjen. Disse delene roterer, men fordi det ikke er noen clutch aktivert, skjer det ingenting med dem. De løper bare på tomgang. Den blå linjen viser hva som er fast når kobling K1 er spenningssatt. Ikke bare bæreren til system 1 er da fikset, men også bæreren til system 3 og solhjulet til system R er blokkert.
Som forklart aktiveres clutch K1 når du gir over i første gir. Når du skifter til andre gir, vil clutch K1 kobles ut og en annen clutch aktiveres. Dette kan sees i tabellen.
Ved skifting til andre gir vil clutch K2 aktiveres. Ringgiret til system 2 er så fikset. Fordi solhjulet til system 2 er fast og solhjulet er drevet, vil bæreren rotere. Denne bæreren vil i sin tur drive system 1. I system 1 er ikke ringgiret blokkert denne gangen, men drevet av et annet system. I så fall vil utgangshastigheten (kjøretøyets linje) derfor ha lavere hastighet enn da første gir ble skiftet.
Dette avklares videre på denne siden med bilder, forklaringer og beregninger.
Beregn første girutveksling:
I følge tabellen nedenfor er lenke K1 stengt. Ringgiret er derfor låst. Drivkraften fra motoren går gjennom solutstyret og via bæreren til kjøretøyet. Forholdene er også gitt, nemlig 1,00 for solgiret og 3,00 for ringgiret til system 1. Vi regner med dette.
Den grunnleggende formelen for beregning av girforholdene til planetgirsystemer er som følger:
ω står for omega og er vinkelhastighet mens du snur.
Fordi vi regner med system 1, setter vi en 1 etter alt. Vi endrer dette nummeret for følgende systemer. Spesielt ved flere systemer (hvor det ene systemet driver det andre), må det noteres på denne måten, for ellers blir det veldig forvirrende.
Nedenfor er diagrammet over det første giret. For klarhetens skyld er Z (solgir), D (bærer) og R (ringgir) tegnet i blått.
Vi fyller nå ut grunnformelen for det første systemet. Omegaene er ukjente og brukeren står stille. Så vi kan ikke fylle ut noe for dette. Z1 og D1 er kjent, så vi fyller dem inn. R1 er stasjonær, så vi krysser det ut. Vi legger ikke til noe i formelen.
Du ser nå at girforholdet til det første giret er 4.
I bilteknologi skjer dette aldri, det vil alltid være litt over eller under 4, for ellers berører girene alltid hverandre på de samme overflatene (ekstra slitasje). Men her er det lettere å regne som eksempel. Du kan nå også se at omegaene er kjent!
ωZ1 = 4
ωD1 = 1
Disse omegaene er vinkelhastighetene til aksene i systemet. Omegaene er egentlig ikke viktige i første gir, men når man skal beregne dobbeltdriftssystemer (som det vil bli tydelig i andre gir), er de viktige.
Beregn andre girutveksling:
Når du beregner utvekslingsforholdet til det andre giret, må det tas i betraktning at det første systemet er dobbeltdrevet; solgiret til system 1 drives av motoren og bæreren drives av system 2. Dette resulterer nå i en annen kjøretøyhastighet enn i situasjonen der ringgiret sto i ro (for eksempel med førstegir).
Ved beregning starter vi alltid med systemet som kun er drevet. I dette tilfellet er det system 2, fordi det kun drives av motoren via solhjulet.
Overføringen utført av det andre systemet er 5,1. Dette er ikke overføringen mellom motoren og hjulene, men mellom motoren og system 1. Nå skal vi beregne overføringsforholdet til system 1 med dataene fra system 2, fordi omegaene er nå kjent:
ωZ2 = 4,1
ωD2 = 0,8
Hvis du nå ser på diagrammet, vil du se at solhjulene til system 1 og 2 er koblet til hverandre. Bæreren til system 2 og ringgiret til system 1 er også forbundet med hverandre. Omegaene til de tilkoblede delene er de samme, så vi kan da si:
ωZ2 = ωZ1 = 4,1
ωD2 = ωR1 = 0,8
Det er veldig viktig at dette blir sett nøye på! Følg alltid linjene i diagrammet.
Vi legger nå inn disse omegaene i beregningen av system 1.
Vi kan nå bestemme det endelige endelige drivforholdet ved å dele input omega med output omega. Hvis vi ser på diagrammet ser vi at omegaen til solgirsystemet 2 er innkommende og omegaen til bæresystemet 1 er utgående.
Det totale utvekslingsforholdet til 2. gir er derfor 2,52.
Beregn tredje girutveksling:
Ved beregning av tredje gir må det tas hensyn til at alle tre systemene fungerer sammen. Start alltid med enkeltdrevsystemet. I dette tilfellet er det den tredje:
Solutstyret til system 3 er fast, så det deltar ikke. Skriv deretter inn resten av alle verdiene:
Med dette får vi:
Deretter går vi til system 2. Du legger inn omegaene kjent for system 3 i beregningen av system 2:
Nå går vi til system 1. Også her legges de kjente omegaene inn:
Til slutt får vi:
Det betyr at det totale utvekslingsforholdet til tredje gir er 1,38.
Beregn fjerde girforhold:
I fjerde gir er clutch K4 lukket. Dette betyr at solhjulene til systemene 1, 2 og 3 kobles til motoren samtidig. Hele systemet er nå blokkert. Alle omegaer er like.
Hvis alle omegaer er like, er ingen girforhold mulig. Motorturtallet overføres direkte til hjulene. Vi kaller dette prisdirekte.
