Как работает механическая коробка передач: подробно и наглядно

Учимся переключать передачи на механической КПП

Появление автоматических коробок передач не вызвало восторга у автомобилистов, поскольку на сегодняшний день они считаются неэкономичными. А приобрести автомобиль с действительно хорошей и надежной коробкой-автомат по карману далеко не всем. Поэтому большинству водителей приходится пользоваться механической коробкой передач, освоить которую не так уж и просто. Чтобы помочь в этом вопросе новичкам, которые только осваивают все азы вождения автомобиля с механической КПП, мы и подготовили данную статью.

Начало движения и коробка передач

Старт автомобиля возможен только при включении передачи и открытии подачи бензина. В целом эта задача выглядит достаточно просто, но когда садишься за руль автомобиля и тебе необходимо выехать на оживленную дорогу, можно и растеряться. Тем более, что в момент старта автомобиль может просто глохнуть, что приводит неопытных водителей в недоумение.Чтобы подобного не произошло, необходимо правильно балансировать нажатие педалей газа и сцепления. Для того чтобы мотор завелся и не заглох, в определенный момент они обе должны находится в нажатом состоянии.

Однако еще более важно правильно использовать механическую КПП. Если старт автомобиля начинается с ровной и сухой поверхности, рычаг коробки передач рекомендуется перевести на первую позицию. Поскольку она будет передавать на колеса достаточно интенсивный крутящий момент, автомобильный двигатель вряд ли заглохнет.

Еще один важный момент: включать передачу необходимо только после того, как педаль сцепления будет буквально вжата в пол автомобиля. При этом сам рычаг автоматической КПП передвигать нужно медленно. Во время его переключения вы будете ощущать естественное сопротивление, которое нельзя преодолевать резкими усилиями. Но если при этом вы услышали неприятный звук от работы рычага и резкое смещение точки сопротивления, переведите рычаг в нейтральное положение, после чего полностью отпустите педаль сцепления и попробуйте выполнить задачу еще раз.

Сигналом о том, что вы переключились на нужную передачу, будет пропавшее усилие и остановка движения самого рычага. В этот момент он натолкнется на ограничитель, расположенный в конце паза, который зафиксирует рычаг.

Но все эти рекомендации полезны для езды в сухое и теплое время года. Когда наступает зима и приходят холода, стартовать лучше со второй передачи, с чем также необходимо ознакомиться начинающим водителям. Начав движение со второй передачи, вы сможете избежать пробуксовки колес по скользкой и мокрой дороге. При таком старте также можно избежать заноса и зарывания автомобильных колес в рыхлый снег.

Выполняется такой старт аналогично вышеописанному, однако в нем есть небольшая особенность. Если балансировка между нажатием педали газа и сцепления будет резковатой, вы рискуете очень сильно нагрузить автомобильный двигатель. Поэтому балансировка между нажатиями двух педалей должна быть максимально тонкой.Выполняя старт на своем автомобиле, необходимо учитывать несколько простых рекомендаций, которые помогут избежать поломки и преждевременного износа механической КПП:

1. Нельзя резко передвигать рычаг КПП и пытаться переключиться с передачи на передачу, прикладывая к нему слишком много усилий.

2. Педаль сцепления необходимо отпускать максимально плавно.

3. Контролируйте интенсивность подачи топлива.

Использование механической коробки передач на ходу

Правильное переключение передач во время движения автомобиля позволяет обеспечить хорошую динамику работы всех автомобильных узлов, снизить расход топлива и предотвратить возможность поломок самой КПП. Если вы ранее интересовались вопросом о правильном использовании коробки передач, то наверняка сталкивались со следующей рекомендацией: каждое из положений рычага КПП соответствует определенной скорости, с которой движется автомобиль. Но эта рекомендация не имеет никакого отношения к реальности. Не стоит забывать, что каждый автомобиль имеет свою индивидуальную мощность, которая зависит и от силового агрегата, и от состояния основных рабочих узлов всего автомобильного организма. Более того, каждое авто имеет свои передаточные числа, которые подбираются индивидуально.

Лучшая рекомендация для неопытных водителей – это следить за показателями автомобильного тахометра. Если на его циферблате вы видите показатель в промежутке от 2500 до 3500 оборотов в минуту, значит, двигатель работает наиболее экономично, и необходимости переключаться на другую передачу нет. Если же работа двигателя стала очень интенсивной, то необходимо переключиться на следующую, более высокую передачу. При этом не стоит забывать о сцеплении, педаль которого необходимо полностью вжимать. Если же обороты двигателя падают, снова необходимо переключить передачу, но в этом случае необходимо будет перейти на низшую.

Если же вы осуществляете разгон, то переключать передачи необходимо последовательно, переходя от первой ко второй, от второй к третьей и так далее. В целом можно перепрыгивать через одну или две ступени коробки передач, однако в такой ситуации необходимо быть предельно осторожным со сцеплением. Если педаль не будет выжата до конца, существует вероятность повреждения валов механической КПП.

Следует отметить, что непосредственно во время движения механическая коробка передач дает водителю целый ряд преимуществ. В частности, благодаря ей можно заблаговременно подготовиться к сложным дорожным ситуациям. К примеру, согласно правилам дорожного движения, переключаться на пониженную ступень коробки передач необходимо в следующих случаях:

1. Когда вы подъезжаете к очень крутому подъему.

2. Когда необходимо двигаться по достаточно опасному спуску.

3. Во время выполнения обгона.

4. На очень крутых поворотах.

Коробка передач может спасти вас даже в том случае, когда невозможно использование тормозов. К примеру, если вам приходится ехать по скользкому участку дороги или же ехать под уклоном. В таких ситуациях рекомендуется начать торможение при помощи двигателя. Для этого просто отпустите педаль газа и переключайтесь с высшей передачи на низшую до тех пор, пока скорость не спадет до необходимого предела. При этом не стоит очень сильно повышать обороты двигателя и если это возможно, то все же использовать тормозную систему.

Для водителей с большим опытом переключения передач не представляет никакого труда, поскольку они ориентируются на звук работы двигателя. Однако, пересаживаясь за руль другого автомобиля, все равно приходится учиться всему заново и адаптироваться к особенностями его мотора. Для настоящего профессионала подсказкой для переключения передач является наблюдение за реакцией автомобиля при нажатии педали газа. Когда двигатель достигает определенного уровня работы, он просто переключается на следующую передачу, тем самым улучшая работу автомобиля в целом.

Рекомендуем: Что такое фаркоп — назначение, виды, электрика, производство

Существует определенное отличие в переключении передач на спортивных карах, на которых установлены высокооборотные двигатели. Для того чтобы освоить вождение такого автомобиля, необходимо посещать специальные курсы, обучающие вождению скоростных авто.

Секреты экономичности механической коробки передач

Даже зная, как переключать передачи на КПП, необходимо также освоить определенные правила, благодаря которым можно будет снизить расход топлива и уменьшить нагрузку на силовой агрегат. Заключаются эти секретные рекомендации в следующем:

1. Для снижения расхода топлива, набирая разгон, переключаться на ступенях коробки передач необходимо достаточно быстро. Как мы уже говорили, оптимальные точки переключения являются индивидуальными для каждой модели авто. Но в целом переход с первой ступени на вторую рекомендуется осуществлять в тот момент, когда автомобиль разгонится до 25 км/ч. На более высокие передачи можно переходить уже при разгоне до 50-60 км/ч.

2. Используйте основное правило использования механической КПП, которое гласит: если работа двигателя чрезмерно интенсивна, и автомобиль не нуждается в такой мощности для поддержания необходимой скорости, необходимо переходить на более высокую ступень.

3. Переход на более низкую передачу необходимо осуществлять в том случае, если без нажатия педали газа автомобиль начинает сбрасывать скорость. Нельзя выполнять медленную езду на высоких передачах, поскольку это способствует очень высокому расходу топлива.

4. Общие рекомендации по эксплуатации механической КПП.

Первое правило, которое поможет обеспечить исправную работу механической КПП, – это своевременное прохождение технического обслуживания автомобиля и всех его узлов. Но помимо этого, важно еще и правильно использовать коробку передач, что позволит увеличить срок ее службы в разы:

1. Для увеличения коэффициента полезного действия трансмиссии и предотвращения износа деталей, двигаться необходимо на прямой передаче, если она есть на вашем автомобиле. Благодаря этому вы сократите путь крутящего момента и снимете нагрузку с шестерен, которые будут меньше участвовать в передаче крутящего момента.

2. Нельзя оставлять выжатым сцепление, если при этом автомобиль уже разогнался до скорости в 20 км/ч. Особенно важно учитывать данную рекомендацию для автомобилей с задним приводом. Не менее важно знать о том, что нажатие педали сцепления необходимо осуществлять максимально быстро. Но вот отпускать эту педаль нужно плавно. Это позволит избежать пробуксовки и не будет вызывать преждевременного износа деталей.

3. Осуществлять остановку автомобиля исключительно через переключение ступеней коробки передач не рекомендуется. Для этого также необходимо использовать тормозную систему, параллельно с которой можно переходить с высших передач на более низкие.

4. Не оставляйте зимой свой автомобиль с включенной передачей.

5. Чтобы при езде по гололеду колеса не потеряли сцепление с дорогой, нельзя резко переключать передачи.

6. Уменьшить нагрузку на силовой агрегат во время переключения передач можно следующим образом: перед тем как переходить на более низкую передачу, немного сбрасывайте скорость при помощи тормозной системы.

7. Не забывайте чистить КПП и поддерживать необходимый уровень масла. Используйте только те смазочные материалы, которые рекомендует производитель вашего автомобиля.

Вместе с этим существует ряд действий, которые являются недопустимыми во время эксплуатации механической КПП. Речь идет о быстром и резком переключении с одной передачи на другую. Категорически запрещается осуществлять движение на автомобиле по скользкой дороге с выключенным сцеплением или же на нейтральной ступени коробки передач. Нельзя переключаться на заднюю передачу, если при этом авто движется вперед. Соблюдая все эти правила и обеспечивая механическую коробку передач необходимым и своевременным обслуживанием, вы избавитесь не только от возможных проблем в ее эксплуатации, но и максимально продлите срок ее службы.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Когда переключать передачи на механике

Давайте рассмотрим, когда нужно переключать передачу. Исходить мы будем из среднего скоростного диапазона (будет указываться примерная скорость и соответствующий номер передачи). Грамотным соотношением для 5-ступенчатой коробки передач считаются:

• 1 передача — 0-20 км/ч
• 2 передача — 20-40 км/ч
• 3 передача — 40-60 км/ч
• 4 передача — 60-80 км/ч
• 5 передача — 80-100 км/ч

Инструкция, когда переключать передачи автомобиля на механике

Все автомеханики мира не советуют включать 1 передачу и ездить на большой скорости. Если вы будете так делать, то в скором времени КПП начнет заметно шуметь, а после и вовсе выйдет из строя.

Заметьте, что все показатели являются усредненными, и при переключении необходимо ориентироваться также на другие факторы. К примеру, нужно учитывать состояние дорожного покрытия, также если автомобиль имеет груз, переключаться нужно будет немного раньше. Если же езде машины ничего не мешает, то вы вполне можете использовать вышеуказанную схему переключения.

Рекомендуем: Принцип работы вариатора: какие бывают виды, плюсы и минусы

При движении машины по гололёду, песку или щебенке необходимо осуществлять переключение передачи раньше или позже (все зависит от определенных условий). Например, если вы будете подниматься в гору, то переключение следует производить немного раньше. А если вы спускаетесь, то повысить передачу можно немного позже.

Другими словами, нам в любой момент может понадобиться разогнаться на нижней передаче, чтобы переключить на более высокую. Это делается для того, чтобы не допустить пробуксовки колес, не потерять сцепление с дорогой, снизить расход топлива, а также и по другим причинам.

Если обрисовать знания механической коробки в общем, то получается следующее:

• Первая передача нужна для старта — чтобы сдвинуть машину с места.
• Вторая требуется чтобы набрать разгон (иногда даже очень стремительный разгон) до 40-60 км/ч.
• Третья передача превосходно подходит для осуществления обгона на скоростях 55-80 км/ч.
• Четвертая передача дает возможность поддержания постоянной скорости.
• Пятая передача — это самая эргономичная по расходу топлива, она позволяет двигаться машине по трассе на скорости в районе 100 км/ч.

Когда выполнять переключение

Переключение должно осуществляться плавно, но одновременно быстро.

Многих справедливо интересует, когда именно нужно осуществлять переход с одной скорости на другую. Хотя машины и коробки есть разные, существует усредненные показатели. А именно:

• Первая скорость предназначена в основном для старта, и для активной езды не используется. Актуальная скорость здесь от 0 до 20 километров в час;
• Вторая скорость разгонная и служит для передвижения на малой скорости в диапазоне от 20 до 40 километров;
• На третью водитель должен переходить, когда требуется разогнаться с 40 до 60 километров в час;
• Четвертая подходит для скоростей от 60 до 80 километров в час;
• Пятая и шестая скорость для движения более 80 километров в час.

Эти цифры условные и средние, поскольку существует целый ряд других факторов, влияющих на езду.

Представленная схема актуальна для машин, которые не нагружены и движутся по дороге без сопротивления в виде песка, глубокого снега или крутого подъема. Если же такие сопротивления есть, тогда переходить на следующую передачу рекомендуется немного позже.

Автомобилисты и автоинструкторы разработали полезную памятку, которую рекомендуют запомнить новичку. Суть заключается в следующем:

Проточка тормозных барабанов: когда необходима и так ли выгодна

Рубрика: Ремонт своими руками

• Первую передачу всегда рекомендуется использовать исключительно для того, чтобы тронуться с места;
• После старта следует сразу же включать вторую скорость;
• Вторая передача служит в качестве разгонной скорости на МКПП;
• Третья является оптимальной при обгонах;
• Четвертая лучше всего проявляет себя при езде в городских условиях;
• Пятая и шестая служат для скоростных трасс, шоссе и автомагистралей.

Также при необходимости вы можете осуществлять переключение не по порядку, сбрасывая с высшей на низшую, чтобы затормозить двигателем.

В сети есть целый ряд наглядных видео о том, как на автомобиле с механикой следует правильно орудовать рычагом переключения скоростей. Детально рассматриваются как повышенные, так и пониженные передачи.

На каких оборотах нужно переключать передачи

Механическая КПП позволяет автомобилю при одних и тех же оборотах двигателя перемещаться с различной скоростью, то есть на одинаковой частоте вращения коленвала двигателя у машины есть возможность развивать различную скорость. На самой низкой передаче транспортное средство будет иметь максимальное тяговое усилие, а на самой высокой – скорость. Коробка передач позволяет использовать двигатель в том диапазоне оборотов, который наиболее выгоден с точки зрения экономичности и максимальной отдачи.

Правильное переключение передач при езде – это золотая середина в диапазоне оборотов, которая соответствует максимальному крутящему моменту и мощности. А первый показатель определяет интенсивность ускорения автомобиля. Инженерные расчеты и эксперименты показывают, что для восьмиклапанного бензинового двигателя с рабочим объемом 1,0-2,5 л переключение на повышенную передачу будет оптимально при оборотах 3-4 тыс. об/мин, когда крутящий момент близок к максимальному.

В инструкции по эксплуатации автомобилей это выражают через скорость, оговаривая ее максимальное значение для каждой передачи. К примеру, при двигателе объемом 1,2-2,0 л с 5-ступенчатой КПП при умеренной езде, скорость движения на 1й передаче не должна превышать 35 км/ч, на 2й – 50-60 км/ч, на 3й – 90 км/ч, а на 4й – 130 км/ч. При этом допустимо кратковременное превышение указанных значений на 10-15 км/ч на подъеме или при обгоне, загнав на несколько секунд стрелку тахометра в красную зону.

Переключение передач

Машина набирает скорость при помощи переключения с нижних скоростей в коробке передач на верхние.

Когда стрелка тахометра достигла отметки 2 000-3 000 об./мин. необходимо включить следующую передачу, если она показывает 1 000 об./мин — на более низкую. Опытные водители переключают передачи, ориентируясь на звук двигателя.

Скорости переключают последовательно. Примерный скоростной диапазон использования передач имеет следующие значения:

• первая передача – 0-20 км/ч;
• вторая – 20-40 км/ч;
• третья – 40-60 км/ч;
• четвертая – 60-80 км/ч;
• пятая – 80-110 км/ч;
• шестая – свыше 110 км/ч.

Каждый автолюбитель должен знать, как переключать скорости на МКПП. Неправильные действия водителя при смене передач могут привести к поломке мотора и дорогому ремонту.

Переключение скоростей на механике производится последовательно. Набрав необходимые обороты, следует выжать сцепление и переключить передачу с первой на вторую. Плавно отпустить сцепление. Аналогично осуществляется переход на очередную передачу.

Рекомендуем: Как правильно хранить шины

По началу это кажется сложным по сравнению с управлением автомобилем с автоматической коробкой передач.

Переключение скорости по звуку двигателя

Опытные автомобилисты довольно часто определяют, когда нужно переключить передачу, на слух — по звуку двигателя. Однако, для этого, нужно попросту привыкнуть к автомобилю. Самым большим профессионализмом считают переключение скоростей по ощущениям реакции транспортного средства — водитель способен оценить, как быстро машина ускоряется, когда он нажимает на газ и достигая нужных оборотов, меняет передачу, тем самым, улучшая динамику транспортного средства. Для этого, необходимо иметь огромный стаж и привычку к определенному автомобилю.

Как правильно переключать передачи на механике

Чтобы переключить передачу на механике, надо проделать следующие действия:

1. Полностью отпустить газ, и в это же время выжать сцепление до конца (эту операцию можно проделать достаточно быстро).
2. Далее, выжимая при этом сцепление, равномерно, но желательно быстро перевести ручку селектора в нейтральное положение.
3. Затем из нейтрали перевести ручку на необходимую передачу.
4. Также перед включением передачи можно немного добавить газа. Таким образом, обороты двигателя повысятся, и передача включится намного быстрее и проще. Эта особенность также позволяет компенсировать снижение скорости при переключении.
5. Когда передача уже будет включена, можно постепенно полностью отпустить педаль сцепления, быстро это делать не рекомендуется.
6. Осталось только добавить газа, и уже можно продолжать движение на установленной передаче.

У механической коробки есть интересная особенность, она заключается в том, что скорости можно переключать в любой последовательности, то есть не обязательно 1, 2, 3… Например, если вы на 3 передаче разогнались до 80 км/ч, то можно сразу переключить на пятую.

Если вы будете использовать вышеописанную особенность, то надо учитывать тот факт, что обороты заметно снизятся. По этой причине дальнейший разгон может быть уже не таким стремительным, как он был до этого. Также если вы будете снижать передачу, то при переключении через одну передачу обороты сильно возрастут.

Важные нюансы

В идеале машина должна ехать без рывков, переходя с одной скорости на другую. При покупке подержанного авто или новой машины все покупатели обязательно смотрят на такой нюанс комплектации как тип используемой КПП.

Объективно самой простой в плане управления машиной считается автоматическая коробка. Но важно понимать, что существует целый ряд разновидностей КПП, а не простое деление на механику и автомат. Недавно мы изучали с вами особенности секвентальных коробок, а также детальнее знакомились с вариатором. Советую еще раз перечитать и обновить собственный багаж знаний относительно автомобильных коробок переключения передач. В плане надежности и долговечности пока прочно первую позицию удерживает классическая механика.

При грамотном использовании машина может разогнаться достаточно быстро, выжимая максимум из установленного двигателя. Но когда мотор мощный, а водитель не умеет правильно переключаться, тогда никакие лошадиные силы вам не помогут.

Для всех МКПП действует один общий принцип. Заключается он в том, что сначала выжимается сцепление, далее переключается скорость, после чего педаль сцепления опускается.

Теория вождения автомобиля с механической коробкой передач

Освоить технику вождения автомобиля с «механикой» возможно при понимании принципов работы данного механизма, назначении рычага и педалей, и правил управления ими:

1. Педаль сцепления. Служит для разъединения крутящего момента, передающегося от двигателя к трансмиссии при переключении передачи и экстренном торможении. На механической КПП она выжимается исключительно до упора.
2. Нейтральная скорость. Данное положение коробки передач не позволяет передаваться крутящему моменту от двигателя к колесам. С нее водитель может включить любую передачу, включая заднюю.
3. Первая скорость. Предназначена для начала движения.
4. Передача заднего хода. Позволяет разгоняться быстрее, чем на первой скорости, но не предназначена для длительного использования, не являясь средством основного передвижения.
5. Педаль газа. Регулируя частоту оборотов коленчатого вала, позволяет водителю при любых режимах езды использовать максимальный крутящий момент двигателя.

Теоретическая часть знаний по управлению автомобилем с МКПП включает в себя знания последовательности действий для начала движения авто и правильного переключения скоростей при движении и торможении.

Ознакомление с местом водителя

Как известно, водительское место оснащено тремя педалями:

• левая — сцепление. Нажатие на нее дает возможность переключать скорости.
• лентральная — тормоз. Служит для торможения и остановки машины.
• лравая — газ. Необходима для разгона.

Со сцеплением работает левая нога, остальные две педали управляются правой.

Справа от сиденья расположен рычаг переключения передач. На его ручке, зачастую, обозначены цифры, соответствующие скоростям: арабские или аналогичные римские. Задний ход, как правило, обозначается буквой R.

Расположение переключаемых передач неодинаково на автомобилях разных марок. Перед началом движения следует ознакомиться со схемой переключения передач.

На панели приборов автомобиля находится тахометр. Начинающим водителям он поможет определить момент переключения передачи.

Советы профессионалов

Для избежания преждевременого выхода из строя механической КПП, быстрого износа сцепления и двигателя, следует не делать рычагом резких движений, выполнять правильную балансировку педалей и не допускать пробуксовок и резких ударов. Для того, что бы уменьшить расход горючего, нужно все время поддерживать обороты мотора в оптимальном диапазоне. С помощью механической коробки передач, возможно торможение двигателем, что защитит вас от попадания в опасную ситуацию. Если вы освоите правила переключения передач, то сможете абсолютно контролировать свое транспортное средство, добьетесь хорошей динамики, меньших расходов и полной безопасности.

Как работает механическая коробка передач: подробно и наглядно

Какой автомобильный агрегат приходит на ум сразу после двигателя? Что внушает ужас и трепет ученикам автошкол, но вызывает довольную улыбку на лицах водителей со стажем? С каким механизмом многие из нас работают по несколько часов в день, порой даже не подозревая о принципе его внутреннего устройства? Да, ответ лежит на поверхности: это механическая коробка передач. Рассказав об основных проблемах, возникающих с автоматическими коробками передач, разобравшись с мифами и слухами о бесступенчатых трансмиссиях, мы решили: хватит незаслуженно обделять вниманием самую главную, простую и, несмотря ни на что, популярную вариацию механизма, превращающего мотор из котла для сжигания топлива в сердце автомобиля.

Наглядное пособие

Специально для этого материала компания «PacPac» предоставила нам конструктор «FischerTechnik», схематично показывающий принцип работы механической коробки передач, и мы даже смогли его собрать. Обратим особое внимание на то, что он передает лишь самые базовые свойства, совершенно не учитывая ряд явлений, происходящих в реальной автомобильной КПП: в нем нет ни муфт, ни вилок, ни синхронизаторов, а выбор передачи реализуется посредством перемещения собственно первичного вала. Если бы это была реальная металлическая «механика», она прожила бы совсем недолго, разлетевшись уже после нескольких десятков переключений. Тем не менее, взглянув на эту маленькую бесстрашную «коробочку передачек», лихо подтыкающую их без синхронизации в неподвижный вторичный вал, можно увидеть и понять основное предназначение агрегата: давать возможность менять передаточное отношение при помощи шестерней различного размера. А это уже что-то.

Конструктор FischerTehnik, демонстрирующий принцип работы МКПП

Изобретая велосипед

Начиная повествование о коробке передач, стоит вкратце разобраться – а зачем вообще она нужна? Ведь всем известно, что главное в машине – двигатель, так неужели нельзя напрямую передать выполняемую им работу на колеса, не выдумывая сложных схем с кучей шестерней, третьей педалью в салоне и рычагом, который надо постоянно ворочать? К сожалению, нет.

Для ответа на этот очевидный вопрос лучше всего посмотреть на велосипед, точнее, его эволюцию. Простейший вариант представляет собой две звездочки, связанные цепной передачей. Вращая одну – ведущую – звездочку при помощи педалей, наездник приводит в движение вторую – ведомую, связанную непосредственно с колесом, таким образом вращая его. Велосипед движется вперед, все счастливы и довольны. По крайней мере, были до определенного момента – до тех пор, пока велосипед служил для перемещения по относительно ровным и горизонтальным поверхностям. Внезапно выяснив, что порой на пути встречаются подъемы, рыхлые грунты и прочие неудобства, люди задумались об усовершенствовании конструкции. Результатом стало как раз то, что можно назвать прообразом механической коробки передач – наборы звездочек спереди и сзади, позволяющие изменять передаточное отношение.

Передаточное отношение – частное, получаемое при делении скорости ведущей звезды на скорость ведомой, то есть количества их оборотов. Оно обратно передаточному числу, которое рассчитывается как отношение числа зубьев на ведомой звездочке к их числу на ведущей. Проще говоря, чем меньше ведущая звезда и больше ведомая, тем легче будет ее вращать и тем медленнее она будет двигаться. Снова вспоминаем старые велосипеды: спереди педалями приходилось вращать большую звезду, в то время как звездочка на задней втулке была маленькой. В результате, пытаясь в детстве тронуться на каком-нибудь «Урале», приходилось всем весом налегать на педали, чтобы провернуть заднее колесо. Ну а сейчас магазины изобилуют россыпью двухколесников, даже самые бюджетные из которых имеют по несколько звезд сзади и спереди. Благодаря этому можно, например, изменить набор: ведущая звездочка будет маленькой, а ведомая – большой. Тогда педали будут вращаться очень легко, но особо разогнаться не получится. Зато в горку можно будет ехать, а не тащить.

От велосипеда к автомобилю

К чему относился весь этот подробный велоликбез? Как раз к тому, зачем нужна коробка передач вообще: ведь характеристики источника энергии, будь то велосипедист или двигатель внутреннего сгорания, постоянны. Первый развивает определенную мышечную силу, ограниченную физическими возможностями, а для второго возможности выражаются количеством развиваемых оборотов. Дело в том, что в их рабочем диапазоне просто нельзя подобрать такое передаточное отношение, которое позволит и уверенно тронуться с места, и разогнаться до 150 и более километров в час. Ситуация усугубляется тем, что если у велосипедиста максимальный «крутящий момент» доступен практически «с холостых оборотов», то с ДВС ситуация иная: для его достижения обороты должны быть довольно высокими. Да и максимальная мощность, тоже немаловажная для движения, появляется в верхнем их диапазоне.

Какой из этого следует вывод? Придется прибегать к тому же приему, что и на велосипеде: изменять передаточное отношение. Между чем и чем? Сейчас разберемся.

А теперь – к самой коробке передач

Принципиально от велосипедной трансмиссии автомобильная коробка передач отличается типом привода: если в первой используется цепь, то вторая имеет в своей основе шестеренный механизм. В целом же суть у них одна: и там, и там шестерни (звезды) имеют неодинаковые размеры, обеспечивая разное передаточное отношение. Кстати, изначально, в ранних КПП они были простыми прямозубыми, а позже стали косозубыми, так как в этом случае обеспечивается более тихая их работа.

В общем виде механическая коробка передач представляет собой набор параллельных валов, на которых «нанизаны» шестерни. Их задача – передать крутящий момент с маховика двигателя на колеса. В классическом случае для этого используется либо два, либо три вала. Рассмотрим трехвальный вариант, от которого будет проще перейти к двухвальному.

Итак, в трехвальном исполнении в КПП есть первичный, вторичный и промежуточный валы. Первые два при этом расположены на одной оси, являясь будто продолжением друг друга, но независимы и вращаются отдельно, а третий физически располагается под ними. Первичный вал короткий: одним концом он через сцепление соединен с маховиком двигателя, то есть принимает с него крутящий момент, а на втором конце расположена одна-единственная шестерня, передающая этот момент дальше, на промежуточный вал. Он, как мы помним, находится ниже ведущего и представляет собой уже длинный стержень с шестернями на нем. Их количество совпадает с количеством передач, плюс одна для соединения с первичным валом.

Закреплены шестерни на промежуточном валу жестко, зачастую они вытачиваются из единой металлической заготовки. Их можно назвать ведущими (хоть и приводятся в движение они через первичный вал). Постоянно вращаясь, они передают крутящий момент на ведомые шестерни вторичного вала (их здесь, кстати, уже ровно столько же, сколько передач). Этот третий вал схож с промежуточным, но главное отличие в том, что шестерни на нем являются подвижным элементом: они не связаны с валом жестко, а нанизаны на него и вращаются на подшипниках. Их продольное перемещение при этом исключено, они расположены строго напротив шестерней промежуточного вала и вращаются вместе с ними (хотя существует и другой вариант, когда шестерни могут двигаться вдоль вала). Одним концом вторичный вал, как мы помним, обращен к первичному, а второй служит уже непосредственно для передачи крутящего момента на колеса – например, через кардан и редуктор заднего моста.

Итак, мы получили конструкцию, где первичный вал при сомкнутом сцеплении вращает промежуточный, а тот – одновременно все шестерни на вторичном валу. Однако сам вторичный вал по-прежнему неподвижен. Что нужно сделать? Включить передачу.

Включаем передачу

Включение передачи означает соединение одной из шестерней вторичного вала с ним самим, чтобы они начали вращаться вместе. Осуществляется это так: между шестернями располагаются специальные муфты, которые могут перемещаться вдоль вала, но вращаются вместе с ним. Они выполняют роль «замков», при помощи зубчатых венцов на своих соприкасающихся торцах жестко соединяющих вал с шестерней, к которой примыкает муфта. Она приводится в движение вилкой – этакой «рогаткой», которая, в свою очередь, соединена с рычагом КПП – тем самым, которым орудует водитель. Привод КПП может быть разным: рычажным (с использованием металлического вала), тросовым и даже гидравлическим (такой используют на грузовиках).

На видео: Коробка передач FischerTechnik — Первая передача

Теперь картинка более-менее сложилась: передвинув муфту к одной из шестерней вторичного вала и замкнув их, мы добиваемся вращения вала и, соответственно, передачи крутящего момента на колеса. Но тут есть еще несколько «фишек», о которых нужно упомянуть.

Синхронизаторы

Для начала представим себе переключение передачи при движении автомобиля. Муфта, отходя от шестерни, разблокирует ее и пойдет к соседней (либо же в дело вступит другая муфта, между другими шестернями). Казалось бы, никаких проблем тут нет… Однако все не так гладко: ведь муфта (и, соответственно, вторичный вал) теперь имеет одну скорость вращения, заданную предыдущей ведомой шестерней, а шестерня следующей передачи – другую. Если просто резко совместить их, произойдет удар, который, хоть и моментально уравняет скорости, ничего хорошего не принесет: во-первых, шестерни и их зубья могут банально повредиться, а во-вторых, переключать передачи таким образом – вообще не лучшая затея. Как же быть? Ответ прост: перед включением передачи скорости движения шестерни и муфты нужно синхронизировать.

Для этих целей используются детали, именуемые – внезапно – синхронизаторами. Принцип их работы прост настолько же, насколько и их название. Для синхронизации скоростей двух вращающихся узлов используется самое простое решение: сила трения. Перед тем, как войти в зацепление с шестерней, муфта подходит к ней вплотную. Контактная часть шестерни имеет коническую форму, а на муфте расположен ответный конус, на котором установлено бронзовое кольцо (или несколько колец, так как эти детали, как можно понять, подвергаются основному износу). Прижимаясь к зубчатому колесу через эту «прокладку», муфта разгоняет или тормозит его до своей скорости. Далее все идет уже как по маслу: поскольку теперь две детали неподвижны относительно друг друга, муфта легко, плавно, без рывков и толчков входит в зацепление с шестерней посредством зубчатых венцов, расположенных в зоне сопряжения, и они продолжают движение вместе.

Прямая и повышающая передачи

Переходим к следующему пункту. Представим себе, что, постепенно разгоняясь, мы достигли такой скорости движения автомобиля, при которой двигатель в состоянии обеспечить то, о чем мы говорили в самом начале, – непосредственное вращение колес без помощи дополнительных шестерней. Какое решение этой задачи будет наиболее простым? Вспоминая, что первичный и вторичный вал в трехвальной КПП располагаются на одной оси, мы приходим к простому выводу: нужно соединить их напрямую. Таким образом мы добиваемся желаемого результата: скорость вращения маховика двигателя совпадает со скоростью вращения вторичного вала, непосредственно передающего крутящий момент на колеса. Идеально! При этом передаточное отношение, очевидно, составляет 1:1, поэтому такая передача называется прямой.

На видео: Коробка передач FischerTechnik — Вторая передача

Прямая передача является весьма удобной и выгодной: во-первых, минимизируются потери энергии на вращение промежуточных зубчатых колес, а во-вторых, сами колеса гораздо меньше изнашиваются, так как на них не передается никакого усилия. Однако мы помним, что шестерни промежуточного и вторичного валов всегда находятся в зацеплении, и оно никуда не пропадает, так что они продолжают вращаться, но уже «вхолостую», не передавая крутящий момент.

А что если пойти еще дальше и сделать передаточное число меньше единицы? Нет проблем: это практикуется уже давно. На деле это означает, что ведомая шестерня будет меньше ведущей, а, следовательно, двигатель при той же скорости, что и на прямой передаче, будет работать на меньших оборотах. Преимущества? Снижаются потребление топлива, шум и износ двигателя. Однако крутящий момент в таких условиях будет далеко не самым высоким, и для передвижения нужно поддерживать большую скорость. Повышающая передача (ее еще называют овердрайв) служит в основном для поддержания этой скорости при постоянном движении, а при обгоне вам, скорее всего, придется переключиться на пониженную.

Задний ход

Ну вот, с тем, как ехать вперед, мы разобрались, а как же реализовать задний ход? Ведь вращение маховика не изменишь, а значит, и первичный вал будет всегда вращаться строго в одном направлении. На самом деле, здесь все еще проще.

На видео: коробка передач FischerTechnik, задняя передача

Имея ведущую и ведомую шестерни и необходимость изменить направление вращения последней, достаточно просто расположить между ними третью – промежуточную. Вопрос решен! Задний ход в автомобилях, как правило, выполнен именно так. Соответственно, ведущая и ведомая шестерни по-прежнему располагаются на своих местах, а вторичный вал при этом вращается в обратную сторону – противоположную первичному.

Двухвальные коробки передач

Как мы и обещали, от трехвальной КПП перейдем к двухвальной. На самом деле различий в их устройстве и работе – минимум. Главное заключается в том, что промежуточный вал отсутствует, а его роль в полном объеме берет на себя первичный. На нем располагаются неподвижные шестерни, и он же напрямую передает крутящий момент на вторичный вал.

Также из несоосного расположения вторичного вала относительно первичного проистекает второе отличие двухвальной КПП: отсутствие прямой передачи в силу банальной физической невозможности жестко соединить напрямую эти два вала. Это, конечно, не мешает подобрать передаточное отношение повышенных передач таким образом, чтобы оно стремилось к значению 1:1, но привод в любом случае будет осуществляться через шестерни со всеми сопутствующими этому потерями.

Из явных плюсов двухвальной коробки можно отметить ее компактность по сравнению с трехвальной, но из-за отсутствия промежуточного ряда шестерней сокращается вариативность подбора передаточных отношений. Таким образом, ее можно использовать там, где меньший вес и размеры играют большую роль, чем высокий крутящий момент и широкий диапазон передаточных чисел.

Вместо заключения

Разумеется, в этом материале мы оставили за бортом некоторые технические тонкости и нюансы. Точное устройство синхронизаторов с сухарями, пружинами, шариками и стопорными кольцами, особенности эксплуатации несинхронизированных КПП, различия и преимущества существующих типов привода муфт включения передач – все это было сознательно оставлено в стороне, чтобы не перегружать детальной информацией тех, кто только пытается разобраться в принципах работы «механики». Как раз для такой аудитории этот текст и написан – вряд ли человек, знакомый с внутренним устройством коробки передач, почерпнет из него что-то новое. А вот для новичков, желающих узнать, что же там, на другом конце салонного рычага МКПП, статья может быть полезна. Ведь знания дают не только теоретическую подкованность – теперь многим станет ясно и то, как правильно эксплуатировать свой автомобиль: почему не стоит включать передачи, не предназначенные для движения на выбранной скорости, почему не стоит торопиться в переключениях или изображать раллийного гонщика с «секвенталкой» при эксплуатации гражданского автомобиля в обычных городских условиях, почему все же нужно менять масло не только в двигателе, но и в коробке передач. И если кто-то задумается или сделает для себя новые выводы – значит, все это было написано не зря. А это, как известно, самое важное.

https://nivovod.ru/ekspluatatsiya-i-obsluzhivanie/mehanicheskaya-korobka-peredach-kak-pravilno-pereklyuchat/