Из чего состоит коробка автомат: Автоматическая коробка передач, АКПП, коробка автомат – устройство, работа, управление — VPM

Содержание

Автоматическая коробка передач, АКПП, коробка автомат – устройство, работа, управление

Автоматическая коробка передач (сокращенное название АКПП, обиходное название – коробка-автомат) является самым распространенным устройством изменения крутящего момента, применяемым в автоматической трансмиссии автомобиля. Традиционно автоматической называют гидромеханическую коробку передач.

Автоматическая коробка передач состоит из гидротрансформатора, механической коробки передач и системы управления. На коробках-автоматах, устанавливаемых на переднеприводные легковые автомобили, в конструкцию включены главная передача и дифференциал.

Гидротрансформатор предназначен для передачи и изменения крутящего момента от двигателя к механической коробке передач, а также уменьшения вибраций. Конструкция гидротрансформатора включает насосное, турбинное и реакторное колеса, блокировочную муфту, муфту свободного хода. Гидротрансформатор помещен в собственный корпус.

Насосное колесо соединено с коленчатым валом двигателя. Турбинное колесо связано с механической коробкой передач. Между насосным и турбинным колесами располагается неподвижное реакторное колесо. Все колеса гидротрансформатора оснащены лопастями определенной формы, между которыми предусмотрены каналы для прохода рабочей жидкости.

Блокировочная муфта служит для блокировки гидротрансформатора в определенных режимах работы автомобиля. Муфта свободного хода (другое название — обгонная муфта) обеспечивает вращение жестко закрепленного реакторного колеса в противоположную сторону.

Все конструктивные элементы гидротрансформатора расположены в корпусе, который заполнен специальной рабочей жидкостью ATF (Automatic Transmissions Fluid).

Работа гидротрансформатора осуществляется по замкнутому циклу. От насосного колеса поток жидкости передается на турбинное колесо, далее на реакторное колесо. За счет конструкции лопастей реактора скорость потока усиливается. Поток направляется на насосное колесо и заставляет его вращаться быстрее, тем самым увеличивается величина крутящего момента.

Максимальную величину крутящего момента гидротрансформатор развивает на минимальной скорости.

С увеличением частоты вращения коленчатого вала двигателя, угловые скорости насосного и турбинного колес выравниваются, а поток жидкости меняет свое направление. При этом срабатывает муфта свободного хода и реакторное колесо начинает вращаться. Гидротрансформатор работает в режиме гидромуфты (передает только крутящий момент).

C дальнейшим ростом скорости происходит блокировка гидротрансформатора, при которой замыкается блокирующая муфта, и передача крутящего момента от двигателя к механической коробке передач происходит напрямую. Гидротрансформатор блокируется практически на всех передачах.

В современных автоматических коробках режим с проскальзывающей муфтой блокировки гидротрансформатора, который предшествует полной блокировке. Режим реализуется при определенных условиях (скорость, нагрузка) во время разгона автомобиля и позволяет снизить расход топлива, обеспечить комфорт при переключении передач.

Механическая коробка передач в составе АКПП служит для ступенчатого изменения крутящего момента, а также обеспечивает движение автомобиля задним ходом. На автоматических коробках, как правило, применяются планетарные редукторы, отличающиеся компактностью и возможностью соосной работы. Механическая коробка передач состоит из нескольких (обычно двух) планетарных редукторов, соединенных последовательно для совместной работы. Объединение планетарных редукторов позволяет обеспечить необходимое число ступеней работы. Современные автоматические коробки выполняются шестиступенчатыми, семиступенчатыми, восьмиступенчатыми (Audi, Bentley, BMW, Chrysler, Jaguar, Lexus) и даже девятиступенчатыми (Mercedes, Land Rover).

Планетарный редуктор в коробке передач состоит из нескольких последовательных планетарных передач, образующих планетарный ряд. Каждая планетарная передача включает солнечную шестерню, сателлиты, коронную шестерню и водило.

Изменение крутящего момента и передача вращения производится при условии блокировки одного или двух элементов планетарного ряда (солнечной шестерни, коронной шестерни, водила). Блокировка коронной шестерни планетарного ряда приводит к увеличению передаточного отношения. Неподвижная солнечная шестерня, наоборот, уменьшает передаточное отношение. Блокировка водило приводит к смене направления вращения.

Блокировку осуществляют соответствующие фрикционные муфты и тормоза (обходное название — фрикционы). Муфта блокирует элементы планетарного ряда между собой. Тормоз удерживает конкретные элементы редуктора за счет соединения с корпусом коробки. В различных конструкциях АКПП используются многодисковые или ленточные тормоза.

Муфты и тормоза замыкаются с помощью гидроцилиндров, которые управляются из распределительного модуля. В конструкции коробки может применяться обгонная муфта, которая удерживает водило от вращения в противоположную сторону.

Таким образом, механизмами переключения передач в автоматической коробке являются фрикционные муфты и тормоза. Работа АКПП заключается в выполнении определенного алгоритма включения и выключения муфт и тормозов.

На современных автоматических коробках передач применяется электронная система управления, которая включает входные датчики, электронный блок управления, распределительный модуль и рычаг селектора.

В системе используются следующие датчики: частоты вращения на входе коробки передач, частоты вращения на выходе коробки передач, температуры рабочей жидкости, положения рычага селектора, положения педали акселератора.

Электронный блок управления коробкой передач обрабатывает сигналы датчиков и формирует управляющие сигналы на исполнительные устройства распределительного модуля. В своей работе электронный блок реализует т.н. программу «нечеткой логики» (fuzzy logic), предусматривающую гибкий алгоритм определения точек перехода на высшую или низшую передачу. Блок управления коробкой передач взаимодействуют с системой управления двигателем.

Распределительный модуль (другое наименование — гидравлический блок) управляет потоками рабочей жидкости и обеспечивает срабатывание фрикционных муфт и тормозов. Он состоит из электромагнитных клапанов и золотников-распределителей с механическим приводом, соединенных каналами и помещенных в алюминиевый корпус.

Электромагнитные клапаны (не очень корректное обиходное название — соленоиды) используются для управления переключением передач (двухпозиционные клапаны) и регулирования давления жидкости (клапаны с широтно-импульсной модуляцией). Работой электромагнитных клапанов руководит электронный блок управления коробкой передач. Золотники-распределители обеспечивают выбор режимов работы и приводятся в действие от рычага селектора.

Циркуляцию рабочей жидкости в автоматической коробке передач осуществляет шестеренный насос с внутренним зацеплением шестерен или лопастной насос. Насос приводится в действие от ступицы гидротрансформатора. Насос составляет основу гидравлической системы коробки передач, в которую кроме него входит гидравлический блок, гидроцилиндры привода муфт и тормозов, трубопроводы.

Охлаждение рабочей жидкости в АКПП производит соответствующая система.

Рабочая жидкость может охлаждаться в охладителе (теплообменнике), включенном в систему охлаждения двигателя. Ряд конструкций коробок имеет отдельный радиатор рабочей жидкости.

Непосредственное управление АКПП осуществляется рычагом селектора. Выбор нужного режима работы коробки производится перемещением рычага в определенное положение:

Р – режим парковки;
R – режим заднего хода;
N – нейтральный режим;
D – движение вперед в режиме автоматического переключения передач;
S – спортивный режим.

На отдельных коробках реализуется т.н. режим «кик-даун» (kick-down), предполагающий резкое ускорение автомобиля путем переключения на пониженную передачу. Необходимость ускорения определяется с помощью датчика положения педали газа.

Некоторые модели автоматических коробок оборудуются функцией ручного переключения передач, т. н. функция Типтроник (Tiptronic).

Как устроена коробка-автомат с гидротрансформатором — ДРАЙВ

Acura
Alfa Romeo
Aston Martin
Audi
Bentley
BCC
BMW
Brilliance
Cadillac
Changan
Chery

Chevrolet
Chrysler
Citroen
Daewoo
Datsun
Dodge
Dongfeng
DS
Exeed
FAW
Ferrari
FIAT
Ford
Foton

GAC
Geely
Genesis
Great Wall
Haima
Haval
Hawtai
Honda
Hummer
Hyundai
Infiniti
Isuzu
JAC
Jaguar
Jeep
Kia
Lada
Lamborghini
Land Rover
Lexus
Lifan
Maserati
Mazda
Mercedes-Benz
MINI
Mitsubishi
Nissan
Omoda
Opel
Peugeot
Porsche
Ravon
Renault
Rolls-Royce
Saab
SEAT
Skoda
Smart
SsangYong
Subaru
Suzuki
Tesla
Toyota
Volkswagen
Volvo
Zotye
УАЗ

Виталий Кабышев, 000Z»>18 октября 2007.

Достоинство гидротрансформаторной трансмиссии заключается, конечно же, в удобстве управления тягой автомобиля. В упрёк таким трансмиссиям можно поставить медлительность, невысокий КПД и относительно небольшой ресурс. Хотя надо отдать им должное — современные коробки отличаются завидной «скорострельностью».

Не падайте в обморок, ничего сложного здесь нет. Сейчас всё растолкуем. Но сначала давайте определимся с терминологией. Дело в том, что многие по ошибке автоматической коробкой передач называют два агрегата, соединённых воедино: собственно саму коробку и гидротрансформатор.

Гидротрансформатор состоит из двух лопастных машин — центробежного насоса и центростремительной турбины. Между ними расположен направляющий аппарат — реактор. Насосное колесо жёстко связано с коленчатым валом двигателя, турбинное — с валом коробки передач. Реактор же, в зависимости от режима работы, может свободно вращаться, а может быть заблокирован при помощи обгонной муфты.

Полезная энергия в гидротрансформаторной трансмиссии расходуется на перелопачивание (и нагрев) масла гидротрансформатором. Также немало энергии «жрёт» насос, который создаёт рабочее давление в управляющих магистралях. Отсюда более низкий КПД. Именно по этой причине механические роботизированные коробки и вариаторы более предпочтительны.

Гидротрансформатор является идеальным демпфером крутильных колебаний и способен гасить сильные толчки, которые передаются от двигателя на трансмиссию и наоборот. Это, кстати, очень благоприятно сказывается на ресурсе двигателя, трансмиссии и ходовой части. Но хлопот гидротрансформатор тоже может принести массу. Например, он не позволяет завести автомобиль с «толкача».

Передача крутящего момента от двигателя к коробке передач осуществляется потоками рабочей жидкости (масла), которая отбрасывается лопатками насосного колеса на лопасти колеса турбинного. Между насосным колесом и турбиной обеспечены минимальные зазоры, а их лопастям придана специальная геометрия, которая формирует непрерывный круг циркуляции рабочей жидкости. Так что получается, что жёсткая связь между двигателем и трансмиссией отсутствует. Это обеспечивает работу двигателя и остановку автомобиля с включённой передачей, а также способствует плавности передачи тягового усилия.

Схема устройства гидротрансформатора

Масло в гидротрансформаторе двигается по такой вот замысловатой траектории. Чтобы увеличить скорость и повысить крутящий момент на турбинном колесе, реактор блокируется. Правда, при этом КПД передачи несколько снижается.

Надо сказать, что по описанной выше схеме работает гидромуфта, которая просто передаёт крутящий момент, не трансформируя его величину. Чтобы изменять момент, в конструкцию гидротрансформатора введён реактор. Это такое же колесо с лопатками, но оно, имея связь с картером (корпусом) коробки передач, не вращается (заметим, до определённого момента). Лопатки реактора расположены на пути, по которому масло возвращается из турбины в насос, и они имеют особый профиль. Когда реактор неподвижен (гидротрансформаторный режим), он увеличивает скорость потока рабочей жидкости, циркулирующей между колёсами. Чем выше скорость движения масла, тем выше его кинетическая энергия, тем она большее оказывает воздействие на турбинное колесо. Благодаря этому эффекту момент, развиваемый на валу турбинного колеса, удаётся значительно поднять.

Гидротрансформатор ZF и многодисковое сцепление Sachs, блокирующее насосное и турбинное колёса.

Представьте себе стандартную ситуацию — передача в коробке уже включена, а мы стоим на месте и жмём себе на педаль тормоза! Что происходит в этом случае? Турбинное колесо находится в неподвижном состоянии, а момент на нём в полтора-два раза выше (в зависимости от конструкции) того, что развивает двигатель на этих оборотах. Кстати, момент на выходном валу гидротрансформатора будет тем больше, чем будут выше обороты двигателя. Стоит отпустить педаль тормоза, и автомобиль тронется. Разгон будет продолжаться до тех пор, пока момент на колёсах не сравняется с моментом сопротивления движению машины.

Алюминиевый селектор управления автоматической трансмиссией BMW X5.

Когда турбинное колесо приближается по оборотам к скорости вращения насосного колеса, реакторное колесо освобождается и начинает вращаться вместе с двумя «напарниками». В этом случае говорят, что гидротрансформатор перешёл в режим гидромуфты. Так снижаются потери, и увеличивается КПД гидротрансформатора.

А поскольку в некоторых случаях надобность в преобразовании крутящего момента и скорости отпадает, в определённые моменты гидротрансформатор и вовсе может быть заблокирован при помощи фрикционного сцепления. Этот режим помогает довести КПД передачи практически до единицы, проскальзывание между лопаточными колёсами в этом случае исключено по определению.

Но представьте себе такую ситуацию. Вы едете по прямой с постоянной скоростью и вдруг начинаете подниматься в горку. Скорость автомобиля начнёт падать, а нагрузка на ведущие колёса увеличится. На это изменение тут же отреагирует гидротрансформатор. Как только станет уменьшаться частота вращения турбины, реакторное колесо начнёт автоматически затормаживаться, в результате скорость циркуляции рабочей жидкости возрастёт, что автоматически приведёт к увеличению крутящего момента, который будет передаваться на вал от турбинного колеса (читай на колёса). В некоторых случаях увеличившегося момента хватит для того, чтобы преодолеть подъём без перехода на низшую передачу.

Поскольку гидротрансформатор не может преобразовывать скорость вращения и передаваемый крутящий момент в широких пределах, к нему присоединяют многоступенчатую коробку передач, которая, вдобавок ко всему, способна обеспечить и реверсивное вращение (иными словами — задний ход). Те коробки, которые работают в паре с гидротрансформаторами, обычно включают в себя ряд планетарных передач и имеют много общего с привычными нам «ручными» коробками.

Когда передача работает в режиме повышения частоты, двигатель вращает водило. Выходной вал передачи при этом соединён с солнечной шестернёй, в это время кольцевая шестерня зафиксирована.Если кольцевую шестерню отпустить и в это время при помощи фрикциона её зафиксировать относительно водила, передача получится прямой.Передача получается понижающей в том случае, когда движок приводит в действие солнечную шестерню, и при этом водило зафиксировано. Мощность при этом снимается с кольцевой шестерни.

В механической коробке шестерни находятся в постоянном зацеплении, при этом ведомые — свободно вращаются на вторичном валу. Включая какую-либо передачу, мы механически блокируем соответствующую шестерню на ведомом валу. Работа автоматической коробки передач построена на таком же принципе. Но планетарные передачи (или редукторы) имеют некоторые интересные особенности. Они включают в себя несколько элементов: водило, сателлиты, солнечную и кольцевую шестерни.

Планетарная передача

Приводя во вращение одни элементы и фиксируя другие, такие редукторы позволяют менять передаточные отношения, то есть скорость вращения и передаваемое через планетарную передачу усилие. Приводятся планетарные передачи от выходного вала гидротрансформатора, а их соответствующие элементы фиксируются при помощи фрикционных лент или фрикционных пакетов (в механической коробке эту роль играют синхронизаторы и блокирующие муфты).

Планетарные передачи. Водило (1), сателлиты (2), шлицы солнечной шестерни (3).

Включается передача следующим образом. На фрикцион давит гидравлический толкатель, который в свою очередь приводится в действие давлением рабочей жидкости, той самой, что используется в гидротрансформаторе. Давление это создаётся специальным насосом, а распределяется оно между соответствующими фрикционами передач под неусыпным контролем электроники при помощи специальной системы электромагнитных клапанов — соленоидов в соответствии с алгоритмом работы коробки.

Пакеты фрикционов состоят из нескольких колец — неподвижных и подвижных. Они свободно вращаются друг относительно друга до тех пор, пока не возникнет необходимость включить передачу. Гидравлический толкатель зажмёт фрикционы тогда, когда в соответствующей магистрали будет создано рабочее давление. Подвижные элементы фрикциона, жёстко связанные, например, с водилом планетарной передачи, будут застопорены, водило остановится, передача включится.

Существенное отличие АКПП от обычных механических коробок заключается в том, что передачи в них переключаются практически без разрыва потока мощности. Одна выключилась, другая почти в тот же момент включилась. Сильные рывки при переключениях практически исключены, поскольку их гасит уже упомянутый выше гидротрансформатор. Хотя, надо отметить, современные коробки со спортивной настройкой не могут похвастать плавной работой. Толчки при их работе обусловлены более быстрой сменой передач: такой расклад позволяет отыграть некоторое количество времени при разгоне, но приводит к ускоренному износу фрикционов. На трансмиссии и ходовой части в целом это тоже сказывается не лучшим образом.

Автоматическая трансмиссия Audi Q7

В автоматических трансмиссиях первого поколения системы управления были целиком гидравлическими. В дальнейшем гидравлику оставили только в качестве исполнительной части системы управления, задавать же алгоритм работы стала электроника. Благодаря ей возможно реализовывать различные алгоритмы работы коробки — режим резкого ускорения, спортивный, экономичный, зимний…

Одна из последних разработок компании ZF — восьмиступенчатая гидромеханическая коробка передач. Как сообщают сами создатели, коробка позволяет экономить до 6% топлива по сравнению с аналогичными шестиступенчатым «автоматом» и 14% по сравнению с пятиступенчатым. Всё логично, большое количество передач позволяет увеличить время, при котором двигатель работает в наиболее «эффективном» режиме и удельный расход топлива минимален. Теряется время на лишние переключения? Совсем немного.

В спортивном режиме, например, тяга двигателя используется на все сто процентов. Включение каждой последующей передачи происходит при частотах коленчатого вала, близких к частотам, на которых развивается максимальный крутящий момент. При дальнейшем ускорении частота вращения коленчатого вала доводится до максимальных значений, при которых двигатель развивает максимальную мощность. И так далее. Автомобиль в этом случае развивает значительно большие ускорения по сравнению с теми, что осуществляются при работе «экономичной» или «нормальной» программ.

Управляющие клапаны гидравлического блока управления.

На большинстве современных автомобилей с автоматической трансмиссией те или иные алгоритмы управления активизируются в зависимости от манеры вождения. Электроника адаптирует работу тандема двигатель-трансмиссия самостоятельно. Компьютер, анализируя информацию от многочисленных датчиков, принимает решение о переключении передач в те или иные моменты, в зависимости от требуемого характера переключений. Если манера движения размеренная и плавная, контроллер делает соответствующие поправки, при которых двигатель не выводится на мощностные режимы работы, что положительно сказывается на расходе топлива. Как только водитель «занервничал» и начал чаще и резче нажимать на педаль газа, искусственный интеллект тут же понимает, что ускорения и разгоны нужно производить резвее, и силовой агрегат сразу же начнёт работать по «спортивной» программе. Если же водитель станет педалировать плавно, «умная» электроника переведёт коробку и двигатель в штатный режим работы.

Шестиступенчатая трансмиссия полноприводной Audi A8

Всё большее количество автомобилей оснащается коробками, в которых наряду с автоматическим предусмотрен и полуавтоматический режим управления. Здесь команды на переключение передач даёт водитель, а сами переключения обеспечивает система управления. Но это совсем не означает, что электроника позволит вам сильно разгуляться. Часто скорость перехода с одной передачи на другую в этом режиме увеличивают, но многие производители, заботясь о ресурсе силового агрегата, время переключений оставляют таким же, как в автоматическом режиме. Машиностроители называют эти системы по-разному — Autostick, Steptronic, Tiptronic.

Американцы любят устанавливать селектор автоматической трансмиссии на рулевую колонку. Европейцы и японцы ставят их на центральный тоннель.

Кстати, с недавних пор некоторые АКПП можно тюнинговать. А возможно это стало благодаря перепрограммированию блоков управления двигателем и коробки. В угоду скорости разгона в программе управления АКПП меняют моменты перехода с передачи на передачу и существенно сокращают время переключений.

На новом Mitsubishi Lancer управлять коробкой в ручном режиме можно и при помощи селектора, и посредством удобных магниевых подрулевых переключателей.

Электроника из года в год становится всё умнее. Компьютеры научили анализировать степень износа фрикционов и генерировать соответствующее давление, необходимое для включения каждой муфты. Регистрируя давление, можно прогнозировать степень износа фрикционных дисков, а следовательно, и коробки в целом. Блок управления постоянно контролирует исправность системы, записывая в свою память коды неисправностей тех элементов, в которых происходили сбои в процессе работы.

Четырёхступенчатая коробка и гидротрансформатор Hydra-Matic 2002 4T65-E (M76) концерна GM в составе силового агрегата устанавливаются на автомобиле поперечно.

В некоторых форс-мажорных случаях блок управления начинает работать по обходной программе. Обычно в аварийном режиме в коробке передач запрещаются все переключения, и включается какая-либо одна передача, как правило, — вторая или третья. Эксплуатировать, в этом случае автомобиль не рекомендуется (да и не получится), но доехать своим ходом до мастерской программа поможет.

Все типы коробок способны доставлять радость владельцам автомобилей своей службой при пробеге в 200 тысяч километров с лишним. Но есть одно «но» — безотказная работа возможна при правильной эксплуатации и регулярном квалифицированном ТО.

Режимы автоматической трансмиссии

«P» — parking. В этом режиме все передачи выключены, выходной вал КПП и «ветка» трансмиссии, связанная с ведущими колёсами, заторможены блокирующим механизмом коробки. При работающем двигателе ограничитель частоты вращения коленчатого вала срабатывает гораздо раньше, чем при разгоне. Такая «защита от дурака» не позволяет «перекручивать» мотор и без толку перелопачивать трансмиссионную жидкость.

«R» — reverse, по-русски — задний ход.

«N» — нейтраль. В этом режиме двигатель и ведущие колёса не связаны. Автомобиль может двигаться накатом, его можно также буксировать без вывешивания ведущей оси.

Режим «D» или «Drive» разрешает движение. В этом режиме смена передач осуществляется автоматически.

«S», «Sport», «PWR», «Power» или «Shift» — спортивный режим. Самый динамичный и самый расточительный. При разгонах двигатель «загоняется» в режим максимальной мощности. Скорость перехода с одной передачи на другую (в зависимости от конструкции и программы) может быть увеличена. Двигатель в этом случае всегда находится в тонусе, как правило, работая на оборотах, которые не ниже тех, на которых развивается максимальный крутящий момент. Забудьте об экономичности.

«Kick-down» — режим, в котором осуществляется переход на пониженную передачу для осуществления интенсивного ускорения, например, при обгоне. Резкий подхват происходит за счёт того что двигатель выводится в режим максимальной отдачи, и за счёт большего передаточного отношения понижающей передачи. Чтобы трансмиссия перешла в этот режим, по педали газа нужно хорошенько топнуть. В трансмиссиях более старшего поколения для срабатывания «кикдауна» нужно было обязательно нажать педаль газа, что называется, «в пол» до характерного щелчка.

При работе в режиме «Overdrive» или «O/D» повышающая передача будет включаться чаще, переводя двигатель на пониженные обороты. «Овердрайв» обеспечивает экономичное передвижение, но его активация может привести к существенной потере в динамике.

«Norm» реализует наиболее сбалансированный режим движения. Переключения на повышающие передачи, как правило, происходят по достижении средних оборотов и на оборотах несколько выше средних.

Если поставить селектор напротив «1» (L, Low), «2» или «3», ваша коробка не будет переходить выше выбранной передачи. Режимы востребованы в тяжёлых дорожных условиях, например, при движении по горным дорогам, при буксировке прицепа или другого автомобиля. В этом случае двигатель может работать в области средних и высоких нагрузок без перехода на повышающую передачу.

«W», «Winter», «Snow» — так называемый «зимний» режим работы АКПП. В целях предотвращения пробуксовки ведущих колёс трогание с места осуществляется со второй передачи. Дабы не спровоцировать лишние проскальзывания, переход с одной передачи на другую в этом случае тоже может осуществляться более мягко и при более низких оборотах. Разгон при этом может быть не слишком динамичным.

Наличие значков «+» и «-» определяет совсем не полюсность, а возможность ручного переключения передач. Разные производители «перемешивать» передачи позволяют по-разному: селектором управления АКПП, кнопками на руле или подрулевыми переключателями… В этом режиме электроника не позволит перейти на те передачи, которые, по её мнению, неуместны в данный момент. При работе со знаками «сложения» и «вычитания» скорость смены ступеней не будет выше той, что определена программой в режиме «Sport». Достоинство ручного режима — возможность действовать на опережение.

Комментарии

Лайкнуть

Твитнуть

Отправить

Полная версия сайта

Как изготавливается картонная коробка

Упаковщики любят говорить о своей продукции, но еще больше им нравится обсуждать материалы, используемые при изготовлении коробок, ленты, полиэтилена и стретч-пленки.

Как делают картонную коробку в Kite Packaging.

Картонные коробки, безусловно, являются одним из основных продуктов упаковочной промышленности. Но легко забыть, что картонные коробки, которые вы используете регулярно, когда-то были не таким уж скромным деревом.

Итак, каков процесс превращения деревьев в гофрированный картон? Что ж, ожидание закончилось! Kite Packaging попросила своих технологов рассказать нам, как именно происходит процесс очистки сырья и его обработки для изготовления картонных коробок, которые вы покупаете каждый день для своего бизнеса.

Почему бы и нет? Вы можете добавить эти факты в область общих знаний вашего мозга, зарезервированную для викторин в пабах и хвастовства.

Сначала основы

Картонная коробка в основном состоит из каннелюры (сделанной из переработанной бумаги), зажатой между двумя вкладышами. В настоящее время очень часто эти вкладыши также состоят из значительной части переработанного содержимого, полученного из старого картона или других источников подержанной бумаги.

Тем не менее, для коробок высшего качества по-прежнему используется первичный крафт. На самом деле, не имеет большого значения, перерабатывается бумага или нет, в конечном счете она всегда начиналась как первичная бумага, сделанная из переработанных деревьев.

Деревья

При производстве ящиков мы говорим о двух разных типах вкладышей, это материал, который лежит сверху и снизу гофрокартона и образует гофрокартон. Как правило, картонные коробки имеют внутренний вкладыш из тестовой бумаги и внешний слой из крафт-бумаги. Это связано с тем, что крафт-бумага имеет лучшее качество, чем тест, и имеет более гладкую поверхность, поэтому на ней можно легко печатать. Крафт также имеет то преимущество, что он более устойчив к проникновению воды, что является дополнительным преимуществом его использования для внешней поверхности.

Предстоящие мероприятия в Великобритании от The Manufacturer :

Саммит промышленных данных: масштабное понимание – 18 апреля, Лондон
Саммит по финансированию производства: новый взгляд на риск и вознаграждение — 16 мая, Оксфорд,
Саммит по инновациям в производстве: разрушь или будь разрушенным — 20 июня, Ливерпуль
Саммит «Женщины и разнообразие в производстве»: решение проблемы нехватки кадров в отрасли — 21 июня, Ливерпуль,
Саммит по производственной робототехнике: производительность, эффективность, рост — 11 июля, Бирмингем
Саммит лидеров производства: Ваш набор инструментов для цифрового производства — 14–15 ноября, Ливерпуль,
Smart Factory Expo: крупнейшая в Великобритании выставка цифрового производства — 14-15 ноября, Ливерпуль
The Manufacturer Top 100 2018: запуск отчета — 14 ноября, Ливерпуль
The Manufacturer MX Awards 2018: Гала-ужин и церемония награждения — 15 ноября, Ливерпуль

Чтобы получить эту гладкую поверхность, крафт-бумага должна быть изготовлена из хвойных пород деревьев, которые обычно имеют длинные волокна, таких как сосна, ель и пихта. Большая часть европейской бумаги производится с использованием деревьев из устойчивых лесов, принадлежащих SCA (Svenska Cellulosa Aktiebolaget — английский язык: Swedish Cellulose Company), которые сажают два дерева на каждое срубленное. Длинные волокна также лучше выдерживают растяжение, поэтому крафт-бумагу часто описывают как обладающую высокой устойчивостью к разрыву и разрыву.

Внешний вид крафт-бумаги может различаться в зависимости от типа дерева, из которого она получена, например, крафт-бумага из скандинавской ели, сосны и повислой березы имеет темно-коричневый цвет, однако российские варианты того же типа дерева имеют более разнообразный коричневый цвет с темные пятна. В Бразилии используются эвкалипт и ель, и производимая ими крафт-бумага имеет светло-коричневый цвет, в то время как китайские деревья имеют желтоватый оттенок из-за высокого содержания соломы в их крафт-бумаге.

Вкладыши из тестовой бумаги обычно изготавливаются из твердой древесины с короткими волокнами или из переработанной бумаги, поэтому они дешевле и обладают более абразивными свойствами. Лиственные породы включают дуб, платан, березу и каштан, и опять же, они поступают преимущественно из устойчивых лесов SCA.

Крафт-бумага и тест-бумага также используются для создания рифленой бумаги между вкладышами, которая в конечном итоге создает прочный картон.

Краткое руководство по картонным коробкам от Kite Packaging.

Производство целлюлозы

Для создания бумаги требуется длительный процесс, чтобы убедиться, что древесная щепа, из которой производится целлюлоза, чистая и подходит для использования. Для начала деревья рубят и распиливают, чтобы получить тонны бревен, которые проходят через машину для окорки и измельчения.

Эти чипсы затем подвергаются одному из двух процессов – механическому или химическому. Механическая варка целлюлозы включает измельчение, чтобы превратить древесину в отдельные волокна целлюлозы, прижимая окоренные бревна к вращающемуся камню для получения целлюлозы.

Камень опрыскивают водой для удаления волокон из целлюлозного камня, однако это приводит к небольшому удалению лигнина (неволокнистого компонента древесины), который связывает волокна вместе и снижает качество бумаги, однако механическое производство целлюлозы является дешевым и дает более высокую пропускная способность.

Химическое производство целлюлозы включает «варку» древесной щепы для измельчения сырья до отдельных волокон целлюлозы. Существует два типа химической варки, сульфитная и сульфатная, и оба приводят к лучшему отделению и уменьшению лигнина для производства бумаги более высокого качества.

Наиболее популярным из двух процессов является сульфатный, который включает использование щелочных растворов для переваривания древесины и добавление сульфата натрия для повышения прочности целлюлозы. Именно из этого процесса происходит крафт, поскольку это шведское слово означает «сила».

В обоих этих процессах крафт-бумага либо используется там и тогда, и, как упоминалось ранее, имеет темно-коричневый цвет, либо отбеливается в процессе варки целлюлозы для получения белой крафт-бумаги.

Однако в настоящее время большая часть бумажной продукции, производимой, в частности, для коробок, изготавливается из переработанных отходов. Они выпускаются в различных формах, включая:

Стружечные вкладыши изготавливаются из переработанного волокна и обычно не имеют размера и более низкого качества, они ограничиваются центральными вкладышами в плитах с двойными стенками и внутренними вкладышами.
Полухимический гофрокартон – Изготовлен из твердой древесины с включением до 35% отходов и других бумажных волокон
Отходный гофрированный материал – 100% материалы на основе отходов, химически армированные крахмалом

Гофрированный картон

волнистый кусок доски, зажатый между вкладышами и придающий коробке прочность и защиту от ударов и ударных повреждений. Для создания рифленого эффекта рулоны бумаги подаются в машину для производства гофрированных валиков. Этот процесс существует с 18 века и первоначально использовался для добавления оборок на рубашки и шляпы!

Совсем недавно была представлена R Flute; это альтернатива гофрированному картону B с такими же характеристиками, но уменьшенной толщиной, чтобы снизить затраты на цепочку поставок и сэкономить место для пользователей. R-канавка также называется M- или S-канавкой и включает в себя такие преимущества, как улучшение качества печати на 30 %, увеличение количества ящиков на поддоне на 30 % и сокращение выбросов углекислого газа примерно на 30 % благодаря экономии места в грузовике.

Конечно, эти гофры относятся только к одностенным коробкам. Когда вы видите коробку с надписью «BC Flute» или «AB Flute», это означает, что указана картонная коробка с двойными стенками, первая буква обозначает гофрирование верхнего слоя плата, а вторая буква — нижний слой.

Производство

Теперь, когда мы установили ключевые элементы, необходимые для создания гофрированного картона, все, что нужно сделать, это склеить их вместе! После того, как бумага прошла через гофроагрегат, в котором на бумагу распыляется горячий пар, чтобы ее можно было сжать, другой валик приклеивает одну сторону каннелюры.

Два вкладыша затем приклеиваются к доске с помощью машины; Затем картон разрезают с каждой стороны циркулярной пилой, чтобы придать доске прямые стороны. Затем гофроагрегат разрезает картон до девяти раз, в зависимости от размера коробки; это определяется руководством FEFCO.

Справочник FEFCO (Европейская федерация производителей гофрированного картона) представляет собой библию гофрокартона и описывает все стили, которые вы можете себе представить, с несколькими категориями, включая 01 категорию для коммерческих рулонов и листов, 02 для коробок с прорезями, использующих один кусок картона. клееный картон, 03 для коробок телескопического типа, состоящих из более чем одной детали (обычно конструкция дна и крышки), 04 для коробок папочного типа, похожих на почтовые ящики для книг, и 05, 06, 07, 08 и 09, которые состоят из более сложных стилей.

Справочник FEFCO представляет собой практически любой стиль коробки, который только можно пожелать; все, что вам нужно сделать, это размеры и, если нужно добавить дополнительные клапаны — конечно, наши технологи упаковки в Kite полностью знакомы с руководством и могут выбрать несколько стилей, которые, по их мнению, будут эффективно работать для вас.

После резки плит гофроагрегат разделяет плиты на слои и укладывает их в пачки, готовые к подаче в триммер. Работа триммера состоит в том, чтобы точно вырезать более «неудобные» аспекты дизайна доски, такие как ручки и клапаны; у него острые и резиновые лезвия, позволяющие проводить линии, которые необходимо прорезать, а не резать. Более старый процесс для этого, который до сих пор используется для небольших тиражей, заключается в использовании высекального пресса, когда рисунок наносится на большой «штамп» и вырезается из доски.

Затем на гибочном станке коробки сгибаются по намеченным линиям, а места, которые сойдутся вместе, наносятся стежками или клеем. Клей является наиболее распространенным клеем для коробок и гораздо более гигиеничен, что важно для таких отраслей, как пищевая промышленность. Сшивание также можно использовать в качестве скрепок для банок, но это более дорогостоящие варианты и в основном используются только для тяжелых коробок, которым требуется более жесткий клей. После того, как склеивание нанесено, другая машина складывает секции, чтобы скрепить их вместе, и плоские коробки складываются для отправки клиентам и дистрибьюторам, таким как мы!

Наконец, обрезки бумаги перерабатываются и используются для производства большего количества коробок и других бумажных изделий. Многие предприятия по производству гофрокартона теперь производят коробки максимально экологически безопасным способом, чтобы гарантировать, что их процессы являются углеродно-нейтральными.

Простой продукт, сложный процесс. Посмотрите инфографику ниже, в которой подробно описывается жизненный цикл коробки.

Жизнь картонной коробки от Kite Packaging.

Анатомия коробки | Справочный центр

Этот пост был первоначально опубликован в мае 2017 года и обновлен в декабре 2021 года для обеспечения точности.

Органы из ДВП

Как известно, человеческое тело состоит из множества важных компонентов, от мельчайших микроскопических клеток до самых больших органов. То же самое и с гофрированными коробками, только вместо клеток там крошечные волокна, а вместо органов внутреннее гофрирование. Все компоненты должны иметь прочную и надежную структуру. Давайте посмотрим на анатомию коробки.

Гофрокартон

Из чего в основном состоит коробка? Гофрокартон. Гофрокартон по сути является каркасом коробки. Состоящая из тысяч крошечных волокон, она создается на машине для гофрирования. Гофроагрегат — это большая машина, которая комбинирует два разных вида бумаги для создания листов гофрированного картона. Плоские облицовочные листы называются облицовочным картоном. Linerboard – это тонкая древесноволокнистая плита, из которой состоит внешний слой. Флейты представляют собой внутренние арки, прикрепленные между облицовочными плитами с помощью клея на основе крахмала. Они предназначены для сопротивления давлению и изгибу во всех направлениях.

: лайнерборд

: флейтинг

Вместе производит гофрированный картон

Гофрированный картон может поставляться с различным количеством канавок внутри облицовочного картона, обычно от одностенных до трехслойных.

Однослойная: Состоит из 1 облицовочного листа и 1 каннелюры

Однослойный: Содержит 2 облицовочных листа и 1 флейта.

Двойная стенка: Содержит 3 вкладыша и 2 канавки .

Тройная стенка: Содержит 4 вкладыша и 3 канавки .

Кроме того, внешний облицовочный картон может быть разных цветов, обычно коричневого (часто называемого крафт-бумагой) или белого (часто называемого пятнисто-белым или отбеленным).

Ящики из гофрированного картона

После изготовления гофрированного картона мы готовы загрузить его в машины для изготовления ящиков. Ниже представлены детали готового гофрокороба.

Соединение- Противоположный край коробки склеен, скреплен скобами, сшит проволокой или склеен лентой вместе с последней панелью, образуя коробку.
Панель – «Лицевая сторона» или «боковая сторона» коробки.
Прорези – Широкий разрез, включая удаление узкой полосы материала, сделанного из листа ДВП, обычно для формирования клапанов и обеспечения возможности складывания
Баллы – Оттиск или складка на гофрированном или твердом волокне, сделанные для позиционирования и облегчения сгибов.

Типы коробок

RSC – Стандартный контейнер с прорезями – Это наиболее распространенный из всех типов коробок. Все клапаны имеют одинаковую длину и составляют ½ ширины коробки, так что в сложенном виде они сходятся в центре коробки.

FOL – Полное перекрытие – Панели доходят до противоположной стороны и полностью перекрываются. Можно заказать коробку с клапанами ВОЛС сверху, снизу или и сверху и снизу.

Высечка – Коробка, выбитая из штампа стальной линейки, которая вставляется в высекальную машину.