Механічна коробка передач пристрій передачі крутного моменту

На шляху переходу від екіпажів на кінній тязі до автомобіля з двигуном внутрішнього згоряння конструктори стикалися з безліччю проблем, які потребували вирішення. Однією з них стала необхідність поєднати діапазони обертів мотора і коліс. Інтервал робочих оборотів двигуна від 800 до приблизно 8000 об / хв. Частота обертання коліс до 1500 об / хв. Без введення проміжної ланки таке завдання не вирішити. В результаті роботи над вирішенням питання сумісності частоти обертання з'явилася механічна КПП (коробка передач). ВУкаіни її вперше застосував І.П. Кулібін на своїй «самокатную візку» в кінці XVIII в. Незважаючи на появу згодом більш зручних автоматичних КПП, механічна коробка передач використовується в автомобілях і понині.

Переваги та недоліки механічною КПП

Коробки передач поділяються види: ступінчасті і безступінчаті. Механічна відноситься до першого виду. У порівнянні з іншими стара добра «механіка» має низку переваг:

• простота конструкції;
• надійність;
• ремонтопридатність;
• найменша втрата потужності при передачі від двигуна до коліс;
• висока швидкість перемикання;
• невисока вартість виготовлення.

Завдяки цим якостям механічна КПП залишається до сих пір в строю. До недоліків можна віднести:

• необхідність володіння специфічним навиком управління (плавний вижим зчеплення);
• висока стомлюваність водія при великій кількості циклів зворушення-зупинка.

Механізм зчеплення обов'язково входить в пристрій всіх МКПП. Служить він для переривання потоку потужності від двигуна до коробки передач. Це необхідно зробити для того, щоб швидкості обертання шестерень можна було зрівняти при перемиканні.

У більшості автомобілів використовується сухе однодискове фрикційне зчеплення. Його складові частини:

• картер зчеплення;
• корзина зчеплення з диафрагменной пружиною (вона ж ведучий диск);
• ведений диск зчеплення;
• вижимний підшипник;
• вилка вимикання зчеплення;
• привід вимикання (гідравлічний або тросовий);
• педаль вимикання.

Принцип роботи зчеплення: в звичайному стані воно замкнуто, провідний і ведений диски щільно прилягають один до одного. Розмикає його водій, натискаючи відповідну педаль. Далі за допомогою гідравлічного або тросового приводу вплив передається на вилку вимикання зчеплення, яка через вижимний підшипник відсуває ведений диск від ведучого, і двигун з МКПП виявляються роз'єднаними.

пристрій МКПП

Величина крутного моменту, що передається від двигуна приводного валу, повинна відповідати умовам руху. Для її зміни і служить механічна коробка передач, всередині корпусу якої знаходяться вали з шестернями. Принцип роботи коробки передач простий: зміна величини переданого крутного моменту відбувається поступово за допомогою зміни пар шестерень, що знаходяться в зачепленні.

Механічна коробка передач складається з наступних частин:

• 
  картер КПП - корпус, в якому розташовані деталі;
• первинний вал - провідний, на який передається крутний момент від двигуна;
• вторинний вал - ведений;
• проміжний вал;
• шестерні;
• проміжна шестерня заднього ходу;
• синхронізатори;
• механізм перемикання.

Пристрій агрегатів для передньопривідних і задньопривідних машин різному. Це пов'язано з розташуванням двигуна. Мотор в передньопривідних автомобілях розташований поперек поздовжньої осі. Такий стан вимагає від КПП компактності. Досягається це використанням конструкції з двома валами. Задні- і повнопривідні автомобілі мають поздовжньо розташований силовий агрегат, що дозволяє використовувати в конструкції коробки три вала.

Шестерні, розташовані на валах механічною КПП, мають різний діаметр і число зубів. За рахунок цього змінюється передається крутний момент. Якщо діаметр і число зубів ведучої шестірні менше, ніж у відомою, то момент збільшується, якщо навпаки - то зменшується. Співвідношення кількості зубів веденої і ведучої шестерні називається передавальним числом. Чим воно більше, тим з меншою швидкістю обертається ведена шестерня. У трехвальние МКПП одна з передач має співвідношення 1: 1. У цьому випадку момент, що передається від двигуна, не змінюється. Як правило, таке передавальне число відповідає четвертій передачі.

Для отримання заднього ходу в зачеплення входять три шестерні. Непарна кількість шестерень змушує вторинний вал змінити напрямок обертання на протилежне.

Сучасні МКПП легкового автомобіля можуть мати від чотирьох до семи передач. У коробках вантажних автомобілів застосовуються додаткові пристрої: подільники та демультиплікаторами, які дозволяють домогтися кількості передач, що виражається двозначними числами.

Принцип дії

Для того, щоб водій міг включити необхідну передачу, необхідно тимчасово роз'єднати двигун і первинний вал МКПП. У коробках з механічним управлінням для цієї мети служить зчеплення. В автомобілях використовують дискові зчеплення, що використовують силу тертя між робочими поверхнями двох дисків - провідного і веденого.

Вичавлюючи педаль зчеплення, водій роз'єднує двигун і коробку, отримуючи можливість за допомогою керуючого важеля поміняти пари шестерень, що знаходяться в зачепленні. Але вали коробки, навіть і отсоединенной від двигуна за допомогою зчеплення, продовжують обертатися. Швидкість обертання при цьому у них різна. Тому зуби шестерень, що входять в зачеплення, що не поєднані між собою і з силою соударяются один про одного. Навантаження, що виникає при цьому, досить велика і скорочує термін служби деталей. Щоб знизити негативний ефект зіткнення, конструктори ввели в пристрій механічної КПП синхронізатори.

Синхронізатор є муфту з внутрішніми зубами і конусними зубчастими кільцями. Шестерні синхронізованою коробки передач мають конічні поверхні, відповідні поверхонь кілець. Принцип роботи: вирівнювання швидкостей обертання відбувається за рахунок сил тертя, що виникають між шестернями і кільцями муфти синхронізатора.

управління

Для перемикання передачі в механічною КПП водій повинен виконати наступну послідовність дій:

• вичавити педаль зчеплення;
• перевести важіль КПП в нейтральне положення;
• не опускаючи педалі перевести важіль в положення, відповідне обраної передачі;
• плавно відпустити педаль зчеплення.

Схема розташування передач для зручності наноситься на рукоятку важеля перемикання коробки. Кожна передача має свій номер, від одиниці і далі. Чим він більший, тим менше передавальне число. Починаючи з п'ятої передавальні числа менше одиниці. Такі передачі називають підвищують, так як відома шестерня в цьому випадку обертається швидше провідною. Їх використовують для руху з високою швидкістю, дозволяючи двигуну працювати з меншим навантаженням. Передача заднього ходу маркується латинською літерою R.

Досвідченому водієві схема перемикання не потрібна. Досить один раз її запам'ятати, і звірятися з нею вже немає необхідності. Набагато складніше навчитися перемикати передачі без ривків і пробуксовки зчеплення. Навик плавного перемикання передач вимагає тривалого тренування, і не всім дається відразу. Тому конструктори шукали і продовжують шукати способи спростити водієві процес управління класичної «механікою».

Пік розвитку - роботи

На допомогу в нелегкій справі вдосконалення конструкції механічної коробки передач прийшла електроніка. З її допомогою реалізували керування перемиканням передач без участі водія. Такі КПП називають роботизованими. Залишаючись конструктивно механічними, і маючи в своєму пристрої таку частину, як фрикційне зчеплення, процес вичавлюючи і перемикання вони беруть на себе.

Такий пристрій дозволяє зберегти відносну простоту самої коробки і наблизитися до комфорту управління автоматичних трансмісій. Але позбувшись ряду недоліків МКПП, нові агрегати придбали власні, властиві тільки їм.

Оскільки механізм зчеплення нікуди не подівся, виникла проблема: при рушанні на підйомі машина відкочується назад. Пов'язано це з тим, що при розмиканні веденого і ведучого дисків автомобіль ніщо не утримує - водій в цей момент переносить ногу з педалі гальма на акселератор. Вирішують виникло утруднення двома шляхами - вносячи корективи в алгоритм управління, змушуючи автомобіль скидати тиск в гальмівній системі з затримкою, або вводячи в конструкцію друге зчеплення. Тоді при перемиканні одне з них залишається замкнутим.

майбутнє МКПП

В результаті автовиробники продовжують використовувати механічну коробку передач в конструкції своїх машин. Завдяки поєднанню простоти і невисокої вартості їй практично немає альтернативи в сегменті доступних за ціною авто. Поважають її і любителі спортивної їзди за можливість швидкого перемикання, надійність і невибагливість. Незважаючи на поважний вік конструкції, принцип дії якої за довге існування практично не змінився, стара добра «механіка» залишається найпоширенішим варіантом трансмісії в автобудуванні.

Ще статті з рубрики Теорія