Что находится между двигателем и коробкой передач

Принцип работы механической коробки передач [МКПП]

Принцип работы механической коробки передач на примере 2-х и 5-ти ступенчатой трансмиссии

У водителя автомобиля с механической коробкой, часто возникают вопросы:

  • Что происходит внутри коробки, когда двигается ручка переключения скоростей?
  • Когда путаешь передачи (скорости), то слышен ужасный скрежет, что это там так скрипит?
  • Что произойдет, если включить заднюю скорость, двигаясь на машине вперед?

В статье разберемся, как работает механическая коробка передач, параллельно ответив на все вопросы.

Для чего машине трансмиссия

Автомобилю коробка передач (трансмиссия) необходима из-за особенностей работы двигателя внутреннего сгорания . Во-первых, каждый двигатель имеет предельную допустимую частоту оборотов – максимальное значение оборотов в минуту, превысив которое он просто взорвется. Во-вторых, двигатели имеют узкий диапазон оборотов, при которых крутящий момент и мощность находятся на максимуме. Например, двигатель может выдавать максимальную мощность при 5500 оборотах в минуту. Коробка передач изменяет передаточное отношение между двигателем и ведущими колесами во время ускорения и замедления автомобиля. Переключая передачи, вы разгружаете работу двигателя, который не достигает предельно допустимой частоты оборотов.

Коробка связана с двигателем через муфту, поэтому входной вал коробки делает столько же оборотов, сколько и двигатель.

Пятиступенчатая МКПП применяет одно из пяти передаточных чисел к входному валу, чтобы произвести различное значение количества оборотов на выходном валу.

Сколько скоростей нужно МКПП для эффективной работы, читайте тут .

Основы конструкции трансмиссии на примере двухступенчатой МКПП

Чтобы понять основную идею стандартной КПП, на рисунке приведен пример двухступенчатой коробки в нейтральном положении.

Рассмотрим каждую часть, изображенную на рисунке, чтобы разобраться в том, как они взаимодействуют.

  • Вал (ось) зеленого цвета идет от мотора машины через сцепление. Зеленая зубчатая передача и зеленая ось соединены в единое целое. Сцепление представляет собой устройство, соединяющее/рассоединяющее двигатель с коробкой. Когда выжимается педаль сцепления, двигатель машины с коробкой рассоединяются, так, двигатель может продолжать работу, даже если автомобиль никуда не движется. Когда вы убираете ногу с педали сцепления, мотор и зеленая ось напрямую связываются друг с другом. Зеленая ось и зубчатая передача вращаются с тем же значением количества оборотов в минуту, что и двигатель.
  • Красная ось и зубчатые передачи называются промежуточным валом. Они также связаны между собой образуя единое целое, поэтому все зубчатые передачи промежуточного вала и сам промежуточный вал вращаются как единое целое. Зеленый и красный оси связаны между собой через зацепляющие шестерни, поэтому, если вращается зеленый, то вращается и вал красного цвета. Так, вал промежуточного звена получает питание непосредственно от двигателя автомобиля при включенном сцеплении.
  • Желтый вал – шлицевой (вторичный, ведомый) вал, который подключен непосредственно к ведущему валу через дифференциал и к ведущим колесам автомобиля. Если вращаются колеса, с ними вращается желтый вал.
  • Синие зубчатые передачи (или ведомые шестерни) вращаются на желтом валу на подшипниках, поэтому не зависимы от него. Если двигатель выключен, но автомобиль движется по инерции, желтый может крутиться внутри шестерен синего цвета, но сами синие шестерни и промежуточный вал останутся неподвижными.
  • Маховик (муфта включения передач) связан в единое целое с желтым валом вращаясь вместе с ним. Роль маховика в подключении к одной из синих зубчатых передач, чтобы передавать их инерцию колесам машины. Чтобы присоединиться к синей шестерне, зубчики маховика, называемые «собачьими зубами», входят в специальные отверстия по бокам шестерни.

Включим первую скорость

На рисунке ниже показано как маховик присоединяется к синей шестерне, расположенной справа, на первой скорости.

На иллюстрации ось зеленого цвета, подключенная к двигателю, вращает ось промежуточную, которая крутит шестерню синего цвета, расположенную справа. Эта шестерня через маховик передает свою энергию желтому валу вращая его. Тем временем, синяя шестерня, находящаяся слева, свободно вращается на подшипниках, никак не влияя на желтую ось.

Когда маховик находится между двумя синими шестернями (как показано на первом рисунке), трансмиссия пребывает в нейтральном положении, а обе шестерни свободно вращаются вокруг ведомой оси, при этом с разной скоростью.

Когда вы делаете ошибку при переключении скоростей и слышите ужасный скрежет, неприятный звук издают «собачьи зубы», которые напрасно пытаются найти отверстия, для присоединения к синей шестерне, так как она вращается быстрее, чем крутятся колеса машины и как следствие маховик не может захватить шестерню. В коробке, показанной выше, нет синхронизатора (о нем позже), поэтому при работе на такой коробке сцепление выжимается дважды. Двойное сцепление было распространено в старых автомобилях и все еще используется в некоторых гоночных авто, но в уже усовершенствованной форме. При двойном сцеплении выжимается педаль сцепления первый раз, чтобы отсоединить двигатель от коробки. Это уберет давление с собачьих зубцов, чтобы перевести маховик в нейтральное положение. Затем вы убираете ногу с педали сцепления и увеличиваете число оборотов двигателя до «правильной скорости». Понятие «правильная скорость» – это значение количества оборотов в минуту, при котором двигатель будет работать на следующей скорости. Идея состоит в том, чтобы скорость вращения синей шестеренки следующей передачи и маховика совпадали для облегчения вхождения собачьих зубцов в нужные отверстия (т.е. что бы не было того самого скрежета). Затем вы выжимаете педаль сцепления во второй раз попадая «собачьими зубами» в следующую передачу. При каждом переключении передач нужно выжать сцепление два раза, отсюда понятие «двойное сцепление». Малые линейные движения ручки переключения передач меняют скорость автомобиля. Ручка переключения движет стержень, который соединен с вилкой. Вилка двигает маховик по желтой оси, чтобы тот присоединил одну из двух передач.

Читайте также:  Неисправности клапанов на 402 двигателе

Конструкция классической 5 ступенчатой МКПП

В пятиступке механизм переключения скоростей немного сложнее. В ней стоят три вилки управляемые стержнями, которые, в свою очередь, управляются рычагом переключения скоростей. Если смотреть на смещение стержней сверху, то скорости идут в обратном порядке. Вот, что мы имеем в виду:

Передвигая рычаг влево-вправо, вы привлекаете к процессу разные вилки (соответственно и разные маховики). Двигая рычаг вперед-назад, вы передвигаете один и тот же маховик, но только присоединяете его к шестеренкам разных передач.

Задняя скорость включается маленькой промежуточной шестеренкой (на рисунке изображена фиолетовым цветом). Синяя шестеренка, изображенная на рисунке, постоянно движется в противоположном ко всем остальным синим шестеренкам, направлении. Вот ответ на вопрос — невозможно переключить трансмиссию автомобиля на заднюю скорость, когда автомобиль движется вперед.

Синхронизаторы для МКПП

Чтобы не использовать двойне сцепление, в МКПП ставят синхронизаторы. Цель синхронизатора заставить маховик вступить во фрикционный контакт с синей шестеренкой, до того, как собачьи зубцы присоединятся к шестеренке. Это позволяет маховику с синей шестерёнкой синхронизировать скорость вращения, до вовлечения в процесс собачьих зубцов.

Конус на синей шестеренке соответствует конусообразному углублению в маховике, так, трение между конусом шестерни и маховиком синхронизирует скорость вращения синей шестерни и маховика. Затем, внешняя часть маховика цепляется к нужной передаче собачьими зубцами.

Каждый производитель реализует синхронизацию своим способом, но мы описали главный принцип работы этого механизма.

Источник

МЕХАНИЧЕСКАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ (МКПП): ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ, УСТРОЙСТВО, ОБСЛУЖИВАНИЕ И ПОЛОМКИ

Добрый день, сегодня мы узнаем, для чего предназначена автомобильная механическая коробка передач, как она устроена, из каких деталей и узлов состоит, а также, какие наиболее частые неисправности с поломками происходят в таком типе трансмиссии. Кроме того, расскажем про основные особенности коробки передач механического типа, как функционируют в ней шестерни, которые обеспечивают крутящий момент трансмиссии и какими показателями передаточных чисел обладает данный узел того или иного транспортного средства. В заключении мы поговорим, как правильно необходимо управлять механической трансмиссией, почему так важно своевременно ее обслуживать и какие существуют способы устранения возникших неисправностей в коробке передач такого типа.

Для того, чтобы правильно управлять автомобильной механической коробкой передач, а уж тем более правильно ее обслуживать, необходимо знать и понимать, как устроен этот тип трансмиссии, из каких деталей и узлов состоит, а также для чего необходима эта система тому или иному транспортному средству. Данные вопросы мы и обсудим в нашем рассказе, чтобы получить исчерпывающее представление о коробке передач механического типа. Мы также наглядно рассмотрим, таблицу возможных неисправностей и способов устранения тех или иных поломок, которые могут возникать в механической коробке передач. Кроме того, рассмотрим часто задаваемый вопрос многими автовладельцами: «Как правильно нужно эксплуатировать и обслуживать механическую трансмиссию, чтобы она функционировала продолжительный период до капитального ремонта или замены?».

1. Понятие и устройство механической коробки передач

Коробка передач механического типа предназначена для изменения показателя крутящего момента, а также передачи его от мотора к колесам автомобиля. Механическая трансмиссия служит для разобщения двигателя иприводных колес, причем это происходит на неопределенный период времени. Схема функционирования, а также основные узлы механической коробки передач коренным образом отличаются от автоматической трансмиссии, о чем мы подробно и узнаем в нашем материале.

Механическая коробка передач состоит из следующих основных узлов и компонентов :

— Селектор переключения передач (рычаг переключения) и механизм смены скорости с блокировочным и замковым устройством: рычаг коробки располагается непосредственно в салоне автомобиля и служит для изменения передач в трансмиссии. Данный механизм управляется водителем транспортного средства при помощи селектора коробки. Отметим, что при этом замковый механизм не дает включаться одновременно нескольким передачам, а блокировочное устройство при этом осуществляет удержание передачи от самопроизвольного выключения.

Читайте также:  Опель вектра б схема смазки двигателя

— Синхронизаторы скоростей коробки: необходимы для того, чтобы при движении автомобиля переключение передач трансмиссии осуществлялось плавно, бесшумно и без рывков, путем уравнивания угловых скоростей вращающихся шестерен устройства.

— Основной, дополнительный вал, шестерни заднего хода, а также первичный, вторичный и промежуточный валы, включающие специальные шестерни: которые вращаются в специальных подшипниках, установленные в картере устройства, включающие наборы шестерен с разным количеством зубьев. Данные механизмы обеспечивают непосредственный процесс перехода крутящего момента с одной передачи на другую и направление созданной энергии на приводные колеса.

— Картер коробки передач: включает в свой состав главные детали и узлы трансмиссии. Устройство крепится к картеру сцепления и при этом имеет прямую сцепку с двигателем. Справочно заметим, что при функционировании коробки передач механического типа, шестерни испытывают колоссальные нагрузки, поэтому они постоянно должны находится в смазке. Исходя из чего, картер коробки передач всегда наполовину своего объема заполнен трансмиссионным маслом.

Схематично типовая механическая коробка передач состоит из следующих элементов, таких как: первичный вал (1); рычаг переключения передач (2); механизм переключения передач (3); вторичный вал (4); сливная пробка коробки (5); промежуточный вал (6) и картер устройства (7). Более наглядно типовую схему функционирования коробки передач механического типа можно увидеть на изображении ниже.

Типовая схема, которая отображена на изображении выше является упрощенной иллюстрацией, служащей для общего понятия и понимания функционирования основных узлов в механической коробке передач.

2. Как происходит изменение крутящего момента в механической коробке

Для того чтобы понимать, как происходит изменение крутящего момента, то есть увеличение или уменьшение числа оборотов на разных передачах в механической коробке передач, необходимо рассматривать этот вопрос на наглядном примере.

Передаточное отношение одной пары шестерен : обеспечивается двумя шестернями и сочленением определенного числа зубьев друг с другом. Функционирование происходит следующим образом: как правило, первая шестеренка имеет 20-25 зубьев, а вторая 40-50 зубьев. Таким образом, когда происходит два оборота 1-ой шестерни, 2-ая совершает только один оборот. В этом случае передаточное число устройства будет равно двум . Ниже на схеме наглядно показано, как происходит функционирование шестерен при таком передаточном отношении.

Передаточное отношение двух шестерен : происходит тогда, когда применяются четыре шестерни в устройстве, 1-ая имеет для примера 20 зубьев, 2-ая — 40 зубьев, 3-я шестерня обладает также, как и первая 20-ю зубьями, а 4-ая шестерня имеет 40 зубьев. Чтобы понять процесс работы шестерен при таком передаточном отношении, нужно использовать простую математику. Таким образом, первичный вал коробки передач и первая шестерня вращаются со скоростью равной, например, 1800 оборотов в минуту. Вторая шестерня при этом вращается в два раза медленней, то есть скорость ее будет равняться 900 оборотам в минуту, а так как 2-я и 3-я шестерни расположены на одном валу, то 3-я шестерня будет делать 800 оборотов в минуту. Что касается 4-ой шестерни, то она будет вращаться в два раз медленней 2-ой и 3-ей, ее скорость составить в этом случае 400 оборотов в минуту. Ниже на схеме наглядно показано, как происходит функционирование шестерен при таком передаточном отношении.

Таким образом, исходя из вышеописанного примера можно заключить, что от двигателя внутреннего сгорания на первичный вал коробки передач приходится 1800 оборотов в минуту, а выходит 400 оборотов в минуту. Что касается промежуточного вала трансмиссии, то он этот момент будет иметь 800 оборотам в минуту.

Отметим, что на выше приведенном примере передаточное число 1-ой пары шестерен будет равно 2 , а второй пары шестерен передаточное число будет также равняться 2-ум . Таким образом, передаточное число такой схемы будет выглядеть следующим образом: 2х2=4. Это говорит о том, что в 4 раза снижается количество оборотов на 2-ом валу коробки передач, в сравнении с первичным валом. Справочно заметим, что если мы уберем из зацепления 3-ю и 4-ю шестерни, то вторичный вал трансмиссии перестанет вращаться. Кроме того, в этом случае прекратиться передача крутящего момента на приводные колеса транспортного средства, что будет соответствовать нейтральной передачи в трансмиссии.

Функционирование задней передачи коробки передач осуществляется путем вращения вторичного вала трансмиссии в противоположную сторону, что обеспечивается дополнительным, то есть четвертым по счету валом с шестерней заднего хода. Заметим, что дополнительный вал нужен для того, чтобы получилось нечетное число пар шестерен в трансмиссии, тогда-то и происходит изменение направления крутящего момента в устройстве. При передачи крутящего момента для осуществления включения задней передачи в коробке передач участвуют следующие элементы трансмиссии : первичный вал (1); шестерня первичного вала (2); промежуточный вал (3); шестерня и вал передачи заднего ходя (4) и вторичный вал (5). Ниже на схеме наглядно показано, как происходит функционирование шестерен при таком передаточном отношении.

Читайте также:  Схема двигателя бмв 525 тдс

Справочно заметим, что типовые схемы, которые отображены на изображениях выше являются упрощенными иллюстрациями, служащими для общего понятия и понимания функционирования шестерен, а также передачи ими крутящего момента на приводные колеса автомобиле в механической коробке передач.

3. Передаточные числа в коробке передач механического типа

Дело в том, что в любом типе коробок передач имеется большой набор шестерен, поэтому при введении в зацепление их пары, мы получаем возможность изменять общее передаточное отношение всей трансмиссии. Наглядно передаточные числа коробок передач, на примере моделей автомобиля Lada (ВАЗ) отображены в таблице ниже.

В результате деления количества зубьев одной шестерни на делимое число зубьев второй и далее по цепочке, получаются передаточные числа механической коробки передач. В том случае, если передаточное число будет равняться единице, то это говорит о вращении второго вала с той же угловой скоростью, что и первого. Справочно заметим, что передачу, скорость которой уравнена, как правило, именуют прямой передачей и в большинстве случаев она является четвертой по списку.

Что касается первой и задней передач коробки, то они считаются самыми оптимальными и простыми для двигателя, так как силовой установке не трудно в этом случае крутить колеса, но при этом автомобиль движется с медленной скоростью. Когда машина движется в гору на скоростных передачах, таких как пятая или шестая передачи, то двигателю в этом случае не хватает тяги и ему приходится переключаться на более низкие, но при этом оптимальные для мотора скорости.

Справочно отметим, что любому автомобилю оснащенному механической трансмиссией, первая передача нужна для начала движения, чтобы силовая установка смогла сдвинуть с места не легкую машину. После трогания с места происходит небольшое увеличение скорости движения, а также обеспечивается определенный запас инерции, для того чтобы произвести переключение скорости на 2-ую передачу, то есть менее оптимальную для мотора, но при этом более быструю, чем вторая, а далее на 3-ю передачу, 4-ю и так далее.

Справочно заметим, что все ступени переключения передач с низу в вверх, то есть с 1-ой по 5-ую или 6-ую, в зависимости от общего количества скоростей в той или иной трансмиссии, необходимо проходить последовательно. Однако переключение передач в нисходящем порядке допускается осуществлять, обходя некоторые ступени, а иногда и несколько ступеней. В городском режиме движения транспортного средства нужно использовать 4-ую передачу, так как она наиболее оптимальна для скорости, а на трассе лучше применять 5-ую передачу, так как она самая экономичная.

4. Распространенные причины неисправностей в механической трансмиссии и способы устранения

Как правило, поломки или неисправности в механической коробке передач появляются из-за не правильной, а иногда и небрежной работы с селектором переключения скоростей.

В том случае, когда водитель систематически сильно «рвет» или «дергает» рычаг переключения, то есть быстрыми и резкими движения переводит его из одной передачи в другую, то это однозначно рано или поздно выльется в ремонт деталей трансмиссии. Ниже в таблице наглядно отражены возможные неисправности механической трансмиссии, их причины и способы их устранения.

Также заметим, что при небрежном обращении с селектором коробки передач, пусть даже, если трансмиссия будет и автоматической или с вариаторным типом действия, обязательно такие действия выведут из строя такие механизмы системы, как детали переключения скоростей или синхронизаторы.

Кроме того, валы с шестернями коробки передач смогут терпеть такие издевательства над собой до определенной степени. Если с автомобилем и его коробкой передач с нового состояния начинают издеваться над трансмиссией, то основные узлы и детали системы в лучшем случае, если смогут отработать хоть до 60 тысяч километров пробега.

В заключении отметим, что селектор переключения передач трансмиссии должен переводиться из скорости в скорость только плавными и спокойными движениями, иногда с не большими паузами в нейтральной позиции. Это все необходимо для того, чтобы успевали сработать синхронизаторы коробки, которые оберегают шестерни от чрезмерного износа, а также возможных поломок. При правильном управлении с рычагом, а также при регламентом обслуживании трансмиссии, особенно с периодической заменой трансмиссионного масла, коробка передач не напомнит о себе до окончания срока своей службы.

Источник