Призначення, принцип роботи і пристрій коробки передач. Пристрій механічної коробки передач

У більшості ДВС є один великий недолік. Це розбіжність швидкості обертання маховика з швидкістю обертання коліс. Найчастіше більшість силових агрегатів обертається з оборотами до 6000 обертати колеса на таких обертах просто неприпустимо. Для тих, хто знає пристрій автомобіля, коробка передач - механізм знайомий. Для тих, хто не знає, ця стаття прояснить ситуацію.




Крім цього, максимум крутного моменту в більшості агрегатів можливий лише в невеликому проміжку обертів. Це десь посередині мінімального числа обертів і максимального. Найбільшу потужність можна розвинути лише на максимальних обертах маховика. Приміром, мотор ВАЗ-2106 видає робочі показники в 800-5400 обертів. Але максимальний рівень крутного моменту з'являється на середніх обертах. Для того щоб двигун міг працювати в оптимальних режимах при різних умовах, застосовують системи трансмісії. В автомобілях в якості системи трансмісії застосовується МКПП. Давайте розглянемо призначення і пристрій коробки передач.

Як це працює?

Якщо коротко розповісти про принципи роботи, то тут кілька зубчастих шестерень в корпусі коробки можуть входити та виходити з зачеплення з волі водія. При цьому утворюються передачі з різними передаточними відношеннями.




Механічна коробка завжди використовується і працює разом з системою зчеплення. Це відключення ДВС і трансмісії. Відключати мотор потрібно в момент перемикання передач. Пристрій механічної коробки передач не передбачає можливості, коли в момент зміни передачі через систему трансмісії проходить великий крутний момент.

Вали та зубчасті колеса

Традиційні механічні КПП - це певний набір валів, які змонтовані в корпусі або ж картері. Ці вали за допомогою підшипників обертаються навколо своїх осей. Шестерні встановлені безпосередньо на валах. Пристрій коробки передач може бути різним, в залежності від кількості валів. Так, розрізняють двухвальной систему і трехвальную.

Трехвальние системи

Ці коробки перемикання передач застосовуються у складі трансмісій авто, оснащених заднім приводом. Тут можна виділити наявність пристроїв для синхронізації, а також спеціальні колеса, які жорстко на звичайних передачах. Ще тут є реверсивна шестерня для руху заднім ходом.




Пристрій коробки передач передбачає наявність спеціальних валів. Це первинний, вторинний вали, а також спеціальний вал між ними. Отже, головний, або первинний, вал через систему зчеплення працює безпосередньо з мотором. Ведений вал працює в парі з карданом. А ось проміжний призначений для того, щоб передати енергію обертання ведучого вала на ведений.

Особливості конструкції трансмісії

У більшості конструкцій коробок і первинний вал, і вторинний змонтовані один за одним. При цьому ведений має опору на базі підшипника, який, у свою чергу, змонтований у хвостовій частині ведучого вала. Пристрій механічної коробки передач не передбачає будь-якої жорсткої зв'язку між цими валами. Вони можуть вільно працювати поза залежно один від одного. Що стосується проміжного вала, то він розташовується в більшості конструкцій між ведучим і веденим. Всі ці вали оснащені блоком зубчастих коліс. Для того щоб знизити шуми і вібрації при роботі цієї системи, зубці на колесах зроблені косими. На провідному валу встановлено лише одне зубчасте колесо. Воно змонтоване жорстко. Воно відповідає за передачу крутного моменту проміжного валу. Вторинний, або ведений вал оснащений блоком шестерень, які можуть вільно обертатися, однак по поздовжній осі вони переміщатися не здатні. Для того щоб включити передачу, вони за допомогою блокувального пристрою можуть блокуватися. В цьому стані вони зможуть отримати енергію обертання від валу. Проти кожного колеса первинного і вторинного валів розташовуються шестерні, які жорстко змонтовані на проміжному валу. Вони знаходяться в зачепленні з іншими шестернями постійно. Ведучий вал оснащений лише одним зубчастим колесом, момент з первинного валу передається на проміжний завжди. Включення тієї чи іншої передачі йде завдяки підключенню певної шестерні, встановленої на веденому валу.

Як перемикаються передачі?

Пристрій коробки передач - це не тільки набір валів і зубчастих коліс. Це ще і спеціальні муфти. Вони не схожі на зубчасті колеса і мають іншу конструкцію. Вони міцно кріпляться кожна до свого валу і знаходяться в обертанні разом з ним. Вони можуть рухатися по поздовжній осі. З боку шестерень веденого вала, які направлені до муфтам, встановлені спеціальні вінці або виделки. Інші вінці розташовані безпосередньо на муфтах. Коли водій важіль рухає і хоче вибрати іншу передачу, то через спеціальний привід за допомогою повзунів спрацьовують вилки, які рухають муфти поздовжньо. Спеціальна замкова система не дозволяє при цьому включити кілька передач відразу. Це цілком можливо, якщо б важіль включав два повзуна. Замковий механізм фіксує повзуни в нейтральному позиції в той момент, коли рухається третій повзун. Так виключається робота двох передач водночас. Потім муфта направляється до потрібної шестерні. Вінці їх зустрічаються. Муфта все це обертається разом зі своїм валом. Вона з'єднується з шестірнею, тим самим блокуючи її. Потім вони починають обертатися разом, та КПП передає обертання на колісний привід.

Синхронізатори

Пристрій коробки передач включає в себе також спеціальні пристрої. При тому принцип роботи, який описаний вище, КПП буде працювати з шумами, вібраціями і ударами. Також водій повинен буде сам вгадувати, коли муфта і шестірня будуть працювати на одних і тих же оборотах. А інакше потрібна передача просто не включиться. Сучасні коробки не використовують звичайні та найпростіші муфти. У таких моделях застосовують так звані синхронізатори. Вони покликані зрівняти швидкість обертання зубчастого колеса і муфти. Також вони не дозволяють муфті блокувати колесо.

Пристрій і принцип роботи коробки передач двухвального типу

Тут є все ті ж, вже знайомі, ведений і ведучий вал, а ось проміжний відсутня. Ці коробки встановлюють на передньопривідні авто. Вали обертаються в паралельних осях, а змонтовані вони один за одним. Момент обертання віддається з одного з зубчастих коліс на фіксовану на веденому валу за допомогою синхронізатора відому шестірню. Тут відсутня можливість прямої передачі, а принцип роботи такий же, як і в трехвальной системі.

Переваги

Серед переваг можна виділити компактні розміри і високий коефіцієнт корисної дії. Це виходить завдяки меншій кількості зубчастих коліс. В якості недоліку можна виділити неможливість використання прямої передачі. І ще така коробка може застосовуватися лише з легковими авто в силу складнощів з великими передавальними числами.

Пристрій коробки передач ВАЗ

В автомобілях ВАЗ застосовуються п'ятиступінчасті механічні КПП. Найчастіше конструкція являє собою двухвальной систему. Ця система також забезпечена диференціалом. На первинному валу встановлені провідні зубчасті колеса з 1 по 4 передачі, а 5-я шестерная – знімна. Вони з'єднуються c веденими шестірнями. Конструкція системи перемикання складається з важеля, кульової опори, системи тяг механізму для підбору необхідної передачі. В цілому, більшість моделей оснащуються саме такою коробкою. Вона являє собою модернізовану версію 4-ступінчастою моделі, а деталі звідти максимально уніфіковані.

Від механіки до автомата

Коли пристрій і робота коробки передач більш-менш зрозумілі, можна розглянути роботу автоматичної коробки. Це набагато цікавіше. Багато новачків впевнені, що автомат - це безпосередньо коробка і гідротрансформатор. Гідротрансформатор - це окрема система. Складається він з двох машин з лопатями. Це відцентровий насос, а також турбіни. Між цих двох машин розташований реактор. Це спеціальне направляючий пристрій. Колесо насоса жорстко скріплена з колінвалом ДВС. Турбінне колесо знаходиться в жорсткому з'єднанні з валом КПП. Залежно від того, в якому режимі працює двигун, реактор може обертатися, так і бути блокованим обгінною муфтою. Пристрій автоматичної коробки передач трохи складніше. Енергія витрачається на перекачування масла. Тут з'їдаються пристойне її кількість. Крім того, багато корисної енергії з'їдається і роботою насоса, що створює тиск в масло-каналах. У цих коробка ККД нижче, ніж у механіці. Енергія обертання передається за допомогою масляних потоків. Вони відкидаються на турбіну насосом. Між насосом і турбіною є зазори, а лопаті мають спеціальну геометрію, яка покращує циркуляцію рідини. Оскільки тут немає жорсткого зв'язку з двигуном і КПП, то можна зупиняти мотор навіть з включеною передачею.

Планетарні передачі

Якщо обертати одні елементи, але при цьому фіксувати інші, тоді можна змінювати передавальні числа. Планетарні системи отримують обертання від валу гідротрансформатора. Пристрій автоматичної коробки передач відрізняється від стандартної "механіки" тим, що будь-яку передачу можна включити, і при цьому не буде розриву потоків потужності. Якщо одна передача вимикається, інша тут же включається. При цьому водій не відчуває ривків. Але це не про спортивні коробки.