Механическая коробка передач

Механическая коробка передач

Подробное описание механической коробки передач. Какие бывают виды. Дадим полную расшифровку устройства, как оно работает.

Опубликовано: 26.Июл.2016 Рубрика: Трансмиссия Автор: Дмитрий Контент-менеджер

Коробка переключения передач – один из важнейших органов управления и движения автомобиля. Ее прототип был разработан в далеком 1886 году. А с 1940-х они стали устанавливаться в автомобили. Так что же делает трансмиссия, и для чего она нужна?

Варианты трансмиссии

На сегодня в автомобилях используются несколько видов трансмиссий: автоматическая, «робот», «вариатор» и МКПП (механическая коробка передач, иногда называется еще «ручная»). Первая имеет несколько видов и более сложна технологически, но о ней мы расскажем в другой раз. Ниже мы расскажем о том, какими бывают механические трансмиссии и их автоматические собраты.

Кстати, тут нужно упомянуть об одном интересном факте. В суперкарах и гоночных болидах устанавливается семиступенчатая коробка передач. Как говорят специалисты, именно такой подход позволяет выжать из автомобиля все. Также, они говорят, что огромное значение будет иметь то, каким приводом оснащена машина: передним или задним.

Устройство механической КПП

Механическая коробка передач переключает передаточные числа с помощью соединения шестеренок разного диаметра, надетых на главный и вспомогательный валы. Главный привод крутится коленвалом, а вспомогательный – вращает кардан. Принцип действия, по которому работают механические трансмиссии можно хорошо пронаблюдать на велосипедном переключателе. Если одновременно задействована малая шестерня на приводе и большая на вторичном валу, то на выходе мы получим большую тягу, а если наоборот – то скорость. Как видите, все предельно просто.

Если же вдаваться более глубоко и разбирать устройство механической коробки передач более детально, то можно выделить несколько основных элементов, которыми обладают механические трансмиссии:

• первичный вал;
• вторичный вал;
• сцепление;
• шестерни главной передачи (зачастую, четвертая скорость);
• шестерня заднего хода;
• шестерни остальных скоростей;
• штоки включения передач (их бывает три или четыре);
• муфты включения передач (еще их называют блокираторами шестеренок);
• блокиратор самопроизвольного включения передач.

Принцип работы КПП

Механическая трансмиссия работает по следующему принципу: рычаг переключения передач передвигает штоки, которые двигают муфты. Они в свою очередь блокируют определенные шестерни на первичном валу (те при включенной «нейтралке» находятся в свободном положении). Заблокированная шестерня передает вращение на вторичный вал. За счет того, что все шестерни разного диаметра, меняется передаточное число, которое заставляет вращаться колеса с большим усилием или быстрее. Чем больше усилие – тем меньше скорость и наоборот. Поэтому первую передачу в МКПП называют «тяговой» — она передает на привод большее усилие, хотя и не может обеспечить высокой скорости автомобилю.

Недалеко от предыдущей в плане устройства ушли и «робот» с «автоматом». А вот у вариаторной КПП все немного иначе. Тут для передачи вращения используется ремень, который накидывается на разного диаметра кольца, закрепленные на приводах. Плюсы этой коробки передач в удобстве (не нужно переключать передачи вручную) и экономичность (хотя ей и далеко до МКПП). Минус только один: ее использование бессмысленно на мощных моторах и тяжелом транспорте, ремень быстро износится, привод будет вращаться, а колеса – нет.

Как работает пятиступка

Схема работы устроена таким образом, что пятиступенчатая коробка передач имеет первичный вал, который вращается с помощью коленчатого вала двигателя. Шестерни, надетые на него, находятся в свободном положении. Вторичный же вал не вращается. В момент включения какой-либо передачи муфта подталкивается специальным штоком, который надевает ее на одну из шестеренок. В этот момент шестерня блокируется и начинает вращаться вместе с первичным валом. Такое вращение передается на шестерню вторичного вала, после чего тот также начинает вращаться. В итоге, усилие передается на привод колес, и машина начинает ехать.

По такому принципу работает механическая пятиступенчатая коробка передач. Вся ее прелесть заключается в том, что она позволяет значительно экономить топливо (по сравнению с АКПП), и опытный водитель сможет «выжать» из авто с этим типом коробки передач лучшую динамику разгона.

Чаще всего «механика» устанавливается в бюджетные автомобили в силу своей дешевизны и в спортивные машины – так пилоты смогут лучше контролировать движение своего автомобиля.

Но в этом случае используется не обычная пятиступенчатая коробка передач, а семи и даже восьмиступенчатая коробка передач. Хотя раньше довольно широко использовалась четырех ступенчатая коробка, но впоследствии от нее отказались.

Почему одновременно невозможно включить две передачи

Физически этого нельзя сделать, потому что рычаг переключения может находиться лишь в одном положении. Но данная проблема присутствовала, пока не изобрели блокиратор самопроизвольного включения скоростей. Блокиратор очень прост – это маленький шарик, который катается между штоками в специальной камере и при включении одного, он полностью блокирует ход другого. Как говорится, все гениальное просто, вот и такая важная штука, как блокиратор – тоже элементарная вещь.

Синхронизированная и несинхронизированная КПП

С самого начала механическая трансмиссия была устроена таким образом, что все шестерни в ней постоянно вращаются. В противном случае водитель автомобиля просто не мог бы переключать скорости. Под действием вращения привода зубья шестеренок в КПП не попадали бы друг на друга. Но даже такой подход не мог избавить их от бешеного износа и появления очень громких звуков при переключении, поскольку зубья терлись друг о друга в момент переключения, и металл издавал душераздирающие стоны.

В 1952 году Porsche решили применить другой подход: в момент переключения передач шестерни блокировались. А синхронизация зубьев производилась с помощью добавочной шестерни с коническими зубьями, которые помогали лучше их состыковывать. Именно тогда и появился пяти и шестиступенчатый тип коробки передач, поскольку данная инновация позволила увеличить количество ступеней в КПП, и конструкторы смогли отойти от привычных четырех скоростей.

Кстати, не отдаляясь от темы истории, поблагодарим того гения, который додумался рисовать расшифровку расположения передач на самой рукоятке их переключения. Этим он спас множество новичков от серьезных поломок в первую же их поездку.

Почему рычаг переключения бывает длинным и коротким, и почему иногда он выносится на руль?

Мы уверены, вы неоднократно видели, что помимо обычного длинного рычага используется и короткий. А задавались ли вы вопросом, почему сделано именно так? Все дело в том, какие колеса у автомобиля являются ведущими. Как правило, у автомобилей с задним приводом МКПП находится прямо под рычагом переключения и последний входит в нее напрямую. У машин же с передним приводом все немного иначе: коробка передач устанавливается не под салоном, поэтому к ней протянут удлинитель, который соединяет рычаг переключения и саму коробку.

В американских фильмах мы все неоднократно видели, что в старых пикапах переключение передач осуществляется одним из четырех рычагов на рулевой колонке. Он туда вынесен для удобства переключения, а КПП находится в моторном отсеке под капотом и к ней протянут удлинитель. Вот так все просто.

Кстати, про длину рычага МКПП нужно сказать, что она различается от того, какую силу нужно приложить для переключения передач. В автомобилях с коротким рычагом переключение происходит с меньшим усилием, поэтому не нужно использовать рычаг, чтобы облегчить переключение для водителя.

Почему МКПП ломаются?

Дадим пару советов для чайников:

• Скорости включаются «через силу». Скорее всего, изношены или муфты или синхронизаторы. Зубцы уже не конусовидной формы, что мешает им нормально входить в зацеп.
• Скорости включаются самостоятельно. Неисправен блокиратор. Шарик, который служит блокиратором, начинает свободно ходить в пазах, что позволяет передачам включаться самопроизвольно.
• «Выбивает» кулису. Проблема все в том же блокираторе.
• КПП шумит. Срочно нужно проверить детали на износ. Особенное внимание уделите зубцам шестеренок, но также стоит проверить и подшипники.
• Подтекает масло. Зачастую виноваты прокладки. Кроме того, нужно проверить все болты на крышке корпуса КПП, а при вкручивании обязательно мазать их блокиратором резьбы.

Заключение

Ну и напоследок помните, что КПП в машине требует постоянного ухода, будь она старым агрегатом с четырех ступенчатой МКПП или спорткаром с АКПП. Постоянно меняйте масло, проводите регулярные ТО и используйте блокиратор КПП (раздвижная штанга с замком посредине) – он спасет вас от угонов. Тогда ваша «Ласточка» будет ездить долго и хорошо!

Механическая коробка передач- Устройство и принцип работы

Транспортные средства, работающие от двигателей внутреннего сгорания, оснащены трансмиссией. Данный механизм передает мощность от силового агрегата на ходовую часть. Чаще всего в состав трансмиссии входит механическая коробка передач МКПП. Данный тип коробки пользуется наибольшей популярностью среди владельцев авто, благодаря надежности, долговечности и другим отличным техническим характеристикам. В процессе движения машины водитель самостоятельно выбирает режим работы трансмиссии, согласно ситуации на дороге.

Основное назначение МКПП

Коробка передач изменяет передаточное число трансмиссии, исходя из требуемого скоростного режима авто. Механическая коробка передач представлен в виде многоступенчатого закрытого редуктора. Ступени переключаются ручным способом. Устройство позволяет передвигаться транспортному средству вперед, задним ходом, включает нейтральный режим. В механической коробке, шестерни с косыми зубьями поочередно входят во взаимное зацепление, согласно выбранной передачи.

Интересно: При создании механических коробок используются шестерни с косым расположением зубьев. Во время эксплуатации коробка с косыми зубцами издает намного меньше шума. Зубья, изготовленные из легированных сталей по оригинальной схеме, выдерживают усилия, намного выше прямозубых аналогов. Для уменьшения износа в техпроцесс изготовления зубчатых колес входит операция по поверхностному упрочнению зубьев

Основное назначение МКПП:

• преобразовать
• распределить;
• довести до колес момент вращения мотора.

При этом коробка передач изменяет тяговые, скоростные характеристики, в соответствии с различными условиями движения автомобиля. С помощью механической коробки передач имеется возможность прерывать поток мощности от силового агрегата к ведущим колесам. При этом рычаг переключения скоростей переводится в нейтральное положение, двигатель работает в режиме холостого хода.

Принцип работы механических коробок передач- классификация по видам

«Механика» относится к коробкам ступенчатого типа. Принцип работы коробки передач – изменение крутящего момента по ступеням, шестерни на валах взаимодействуют попарно. Каждая ступень обладает своим передаточным числом. Номинальные обороты коленчатого вала двигателя передаются на ходовую часть с изменяемой частотой вращения.

Согласно числу ступеней, механические коробки передач разделяются по классам:

1. Четырехступенчатые МКПП.
2. Пяти- шестиступенчатые.

Читайте также. DQ250 роботизированная коробка передач- принцип действия и основные проблемы

Чаще всего современные транспортные средства оснащены пятиступенчатыми механическими коробками передач. Это является наиболее оптимальным вариантом исполнения.

Заднеприводные транспортные средства оборудуются трехвальными МКПП (три вала), переднеприводные – двухвальными соответственно.

Устройство механических коробок передач

Самый распространенный тип механических коробок – двухвальный. Устройство коробки передач 2х-вального строения. В ее конструкцию входят следующие элементы:

• ведущий вал с блоком шестерен (первичный);
• ведомый вал с шестернями (вторичный);
• вилки переключения;
• специальные муфты для синхронизации зацепления шестерен;картер коробки (корпус).

Первичный вал передает вращение от силового агрегата, благодаря сцеплению. Шестерни на ведущем валу жестко зафиксированы и вращаются одновременно с ним. Каждое зубчатое колесо вторичного вала вращается, благодаря зацеплению с соответствующей шестерней, расположенной на первичном валу.

В конструкцию механической коробки передач трехвального типа дополнительно включен вал промежуточный. Независимо от различий в конструкции, принцип работы 3х-вальной коробки почти не отличается от двухвального устройства.

Интересно: Механические двухвальные коробки передач обладают большим КПД, в сравнении с трехвальным аналогом. Здесь имеются ограничения по повышениям передаточных чисел. Поэтому двухвальные МКПП устанавливаются только в легковушках.

Механическая коробка передач схема переключения

Механизм сцепления трансмиссии

В процессе движения автомобиля фрикционные диски механизма сцепления плотно взаимно сопряжены, в это время обороты первичного вала коробки передач и мотора равны между собой. При выжимании педали сцепления, трансмиссия отсоединяется от силового агрегата, поток передаваемой мощности кратковременно прерывается. Одновременно появляется возможность переключения передач без значительного снижения оборотов двигателя. Шестерни ведущего и ведомого валов выходят из зацепления и образуют другие пары, передачи переключаются.

Процесс переключения передач

Вторичный вал соединяется с первичным посредством специального подшипника, размещенного во внутренней полости ведущего вала. Первичный и вторичный валы вращаются независимо друг от друга.

На вторичном валу размещены блоки шестерен свободного вращения. Между ними жестко стоят специальные муфты-синхронизаторы, которые могут ходить только по продольным шлицам ведомого вала вдоль центральной оси. На торцах муфт имеются зубчатые венцы, предназначенные для сопряжения с торцовыми зубьями ведомых шестерен.

1. При выключении сцепления рычаг перемещается на заданную ступень.
2. Вилка вводит муфту-синхронизатор в торцевое соединение с соответствующей шестеренчатой парой.
3. Зубчатое колесо неподвижно фиксируется на валу для передачи усилия вращения.

Интересно: Если муфты синхронизаторы непосредственно сопрягают валы (первичный со вторичным), минуя шестеренки, МКПП работает с максимальным коэффициентом полезного действия.

При работающем двигателе на холостом ходу (на нейтральной передаче) шестерни свободно вращаются, синхронизирующие муфты разомкнуты. Для движения задним ходом предусмотрена, так называемая, «паразитная» шестеренка. При ее использовании вторичный вал коробки передач вращается в обратном направлении.

Читайте также. A4CF1 Обзор коробки: Проблемы и советы по эксплуатации

Для переключения скоростей используется специальный привод, состоящий из:

• рычага для переключения передач;
• вилок;
• подвижных штоков.

Каждая вилка находится в проточенной кольцевой канавке синхронизирующей муфты.

Как работают муфты синхронизаторы

В схемы современных механических коробок передач включены синхронизаторы. Эти устройства необходимы для взаимного сглаживания скорости вращения шестеренок и обеспечения плавного перехода на другую скорость. Такие муфты не используются в трансмиссиях с увеличенным количеством передач – коробки с количеством уровней, доходящим до 18 шт., характерны для машин спецназначения. В спортивных моделях авто синхронизаторы также отсутствуют.

Порядок работы синхронизатора:

1. Подача муфты к соответствующей шестерне при включении передачи.
2. Направление потока мощности на блокировочное кольцо.
3. Взаимодействие поверхностей шестерни и муфты конической формы за счет сил трения.
4. Поворот кольца блокировки до упора.
5. Установка зубьев кольца в соответствии с муфтой (чтобы предотвратить взаимное перемещение).
6. Зацепление зубцов синхронизирующей муфты с зубчатым колесом (блокировка шестерни).

Описанный процесс происходит в течение долей секунды.

Плюсы и минусы механических коробок передач

Машины, оборудованные механическими коробками передач, пользуются заслуженной популярностью среди автовладельцев, т. к. обладают многочисленным достоинствам механики:

1. Сравнительно невысокая цена.
2. Малый вес.
3. Повышенный КПД.
4. МКПП не требует особых условий охлаждения коробки.
5. Простота управления.
6. Повышенная надежность.
7. Длительный срок эксплуатации.
8. Доступность сервисного обслуживания, ремонтных работ, запасных частей.
9. Обеспечение хорошей проходимости в условиях бездорожья, гололеда и пр.
10. Возможность запуска двигателя с буксира.
11. Отсутствие ограничений скорости и расстояний при буксировке авто.

В список некоторых недостатков вошли следующие пункты:

• сравнительно замедленная реакция на переключение скоростей;
• необходимость дополнительного обучения навыкам плавного воздействия на рычаг управления;
• ограниченное количество ступеней (от 4 до 7);
• быстро изнашиваются фрикционные диски сцепления (малый ресурс).

Одним из основных минусов механических коробок передач является более быстрая утомляемость водителей при управлении МКПП, по сравнению с коробкой автомат.

Читайте также. Виды коробок передач автомобиля: Особенности и отличия

Заключение

При эксплуатации автомобилей с механической коробкой передач необходимо:

1. Соблюдать правила эксплуатации.
2. Вовремя проходить техосмотр.
3. Проводить своевременное сервисное обслуживание машины.

В таком случае транспортное средство будет бесперебойно работать в течение всего эксплуатационного срока.

Коробки передач механического типа нуждается в постоянном контроле уровня трансмиссионного масла ATF, при этом нежелательны как занижение, так и превышение требуемого показателя. Недостаточное количество смазки приводит к быстрому разрушению и износу трущихся поверхностей рабочих узлов и деталей коробки. Избыток масла в трансмиссии может вызвать повышение давления в системе, течи.

Полная замена масла АТФ в рекомендованные сроки является основным профилактическим мероприятием с целью предотвращения поломок элементов коробки и транспортного средства в целом.

Совет: Неисправности и поломки коробки передач часто возникают вследствие агрессивного грубого воздействия на селектор переключения передач. При резком стремительном переходе на другую скорость механизмы переключения, валы, синхронизирующие муфты, шестерни и пр. быстро ломаются.

Водителям во время поездки нужно регулярно следить за работой каждого узла коробки передач. При возникновении непривычных симптомов МКПП рекомендуется определить причины возникновения неисправностей. Если поломку не удается исправить или нет возможности заменить изношенную деталь, необходимо обратиться к квалифицированным специалистам сервисного центра.

https://portal-mashin.ru/service/transmission/mehanicheskaya-korobka-peredach.html