Устройство механической коробки передач - как устроена МКПП. Механическая коробка передач как устроена
Как устроена коробка передач: многообразие гениальных форм
Сейчас мы рассмотрим как устроена коробка передач и каких типов они бывают.
Мы знаем, что двигатель автомобиля делает основною работу по перемещению нашей машины в пространстве. Но кроме него есть не менее важные узлы и агрегаты, к этому движению причастные. Например коробка передач.
Как устроена коробка передач, многообразие конструкторских решений
В массовом производстве в настоящее время находятся следующие типы коробок:
- Механическая;
- Автоматическая;
- Роботизированная;
- Вариаторная
Надпомню, трансмиссия — это система агрегатов, которая передает крутящий момент от двигателя к колесам, туда обычно входят коробка передач, раздатка (на полноприводных), карданные валы, дифференциал. Если есть непонятные слова, то смотрите другие статьи, описывающие тот или иной механизм.
Механическая коробка передач
Это самая простая и надежная система. Механическая коробка передач начала устанавливаться на автомобили более века назад. В них реализован принцип ручной смены передач с выключением сцепления.
Конструкция системы это объединение двух валов на которых закреплено много-много шестерней разного диаметра где один вал связан с двигателем и крутит свою шестерню, которая связана парой с другой на выходном валу и передает усилие далее на дифференциал и соответственно колеса.
Это кончено упрощенное изложение, но дает представление что не все так страшно в автомобиле. Ах, да еще забыл, что при переключении происходит отключение двигателя от системы с помощью сцепления так как что бы вошла в зацепление новая пара шестеренок, то есть соответственно передача, шестерни должны приостановиться.
Механическая коробка передач на современных автомобилях бывает 5 и 6 ступенчатая, чем больше передач при равных условиях, тем экономичнее машина. Но такие системы отживаю свое, на смену им приходят более удобные – автоматические коробки. Хотя надо признать, механическая коробка никогда не уйдет с автомобильной сцены пока существуют автомобили с двигателем внутреннего сгорания.
Автоматическая коробка передач
Удобно и легко переключать передачи на автомате, но как устроена коробка передач такого типа? Такая коробка передач более дружелюбна для пользователя, а особенно для девушек, коробка передач, которая сама выбирает нужный режим работы.
Хотя, о чем я, такую коробку передач с удовольствием выбирают и матерые профессионалы-мужчины, в больших городах, в пробках, такая коробка просто необходима.
И так про строение этого автомата. Автоматическая трансмиссия состоит из гидротрансформатора и планетарного механизма. Гидротрансформатор является связующим звеном между двигателем и планетарным механизмом который и переключает передачи.
Если вкратце, то гидротрансформатор — это набор из нескольких видов лопастей между которыми переливается масло.
Насосный набор лопастей находится на одном валу с двигателем и передает давление масла на турбину, которая обращает давление в движение валов коробки передач. А между насосным и турбинными лопастями помещен статор — это лопасти, которые при повышении оборотов двигателя притормаживаются и делают работу гидротрансформатора более эффективной.
Но все равно коэффициент полезного действия гидротрансформатора намного меньше нежели в механической коробке передач. Что влечет за собой повышенный расход топлива на автомате в сравнении с механикой.
Зато двигатель находится в более щадящем режиме так как управление коробкой осуществляется с оглядкой на нагрузку двигателя. Само же управление работой коробки сведено к переключению между режимами вперед и назад, ну и некоторым набором специальных режимов:
- вперед — режим D, когда коробка сама переключает передачи от первой до последней;
- назад — режим R, просто движение задним ходом;
- пониженный режим L, когда переключение происходят вверх до определенной ступени, обычно до второй или третьей;
- зимний режим W , дает возможность трогаться с места со второй передачи что уменьшает пробуксовку ведущих колес;
- режим P (паркинг), блокирует ведущие колеса что бы автомобиль не скатывался на уклоне;
- ну и режим N, «нейтраль» — при котором двигатель работает, но машина не едет и колеса не заблокированы.
Это все хорошо, Вы скажете, а как же коробка сама переключает передачи? Ну тут все просто, ранее мы вспоминали планетарный механизм, он то как раз и делает всю работу.
Здесь так же присутствуют шестеренки, но размещаются они как планеты внутри большой шестерни. В зависимости от того какую передачу нужно сейчас включить механизм с помощью масла управляемый электроникой через специальные каналы подтормаживает одни шестеренки и отпускает другие.
На данный момент самое большое количество ступеней, которое встречаться в автоматической коробке передач это 9, но и они не дают такой экономии как механические коробки передач с электронным управлением.
Вариаторная коробка передач
Как устроена коробка передач с вариатором? Принцип работы вариатора можно представить следующим образом. Все видели как устроено переключение передач на велосипеде. Там переключение передач осуществляется путем перескакивания цепи на звездочки разных диаметров, тем самым меняя момент сила на колесо.
Такой же принцип и применен на коробке с вариатором, но только вместо звездочек там применяются раздвижные конусообразные шкивы, которые сдвигаются и раздвигаются на одной оси, то выдавливая специальную наборную цепь, то впуская на меньший диаметр соприкосновения со шкивами. Вместо цепи применяется и клиноременная передача.
Управление коробкой передач вариатор происходит при помощи электроники, которая получает информацию от множества датчиков, которые в свою очередь считывают обороты коленчатого вала, скорость вращения ведущих валов, ABS, и даже давление в шинах.
Управляющий компьютер анализирует всю информацию и дает команду как сдвинуть или раздвинуть шкивы, тем самым определяя оптимальное передаточное число.
Коробка с такой конструкцией по значению КПД и уровню экономии топлива приближена к механической коробке передач. А иногда даже и превышает показатели конкурента. А плавно меняющиеся угловые скорости между шкивами обеспечивают плавность, которая не в одной из перечисленных видов коробок не возможна.
Роботизированная коробка передач
Роботизированная коробка с двумя сцеплениями – верх совершенства. Как устроена коробка передач с такой перспективной системой?
Электроуправляемая механическая коробка передач с двумя сцеплениями являет собой обычную коробку передач только со значительными доработками. В её строении имеются два сцепления и два набора валов с шестернями четных и нечетных передач. То есть одновременно включены в коробке две передачи, но одно сцепление разомкнуто чтобы работала одна передача.
Если же есть необходимость включить следующую передачу размыкается первое сцепление, а второе, с уже давно включённой нужной передачей смыкается. Из-за этого скорость переключений просто поразительная и не ощущается в машине.
Такая коробка хоть и отличается от классической автоматической трансмиссии, но режим роботы селектора передач чисто автоматический.
Нужно отметить, что экономичность роботизированных коробок на высоте, и такая же как у механической коробки. Это и понятно, так как нет потерь на работу классического гидротрансформатора с его сниженным КПД.
В заключении хочется отметить что все выше перечисленные виды трансмиссии имеют место быть в современном автомобилестроении, так как у каждого типа авто свои задачи и особенности.
Если Вам было интересно подписывайтесь на обновление блога и рекомендуйте статью друзьям в соц.сетях, будет еще много интересного.
До встречи!
auto-ru.ru
Устройство механической коробки передач - как устроена МКПП
Устройство механической коробки передач
Большинство современных транспортных средств комплектуются следующими типами коробок переключения передач:
Каждый тип КПП имеет свою, отличную от других конструкцию, свои достоинства и недостатки, исходя из которых, автолюбитель во время покупки автомобиля может отдавать предпочтение тому или иному устройству. Устройство механической коробки передач (МКПП), которое будет детально рассмотрено в данной статье, отличается своей простотой, поэтому понять принцип ее действия достаточно легко.
Механизм
Перед тем как приступить к изучению устройства механической коробки передач (МКПП) и принципов ее работы, следует подробно описать данный механизм. Механическая коробка передач – это неотъемлемая часть любого транспортного средства, оборудованного двигателем внутреннего сгорания. Ее обязательное наличие обусловлено спецификой работы современных моторов, имеющих достаточно небольшой диапазон оборотов, в пределах которого достигаются максимальные значения мощности и крутящего момента. Помимо этого любой двигатель имеет критическую величину частоты оборотов, превышение которой неизменно приводит к преждевременному износу агрегата, вплоть до выхода его из строя. Перед передачей крутящего момента на вторичный вал и на колесный привод транспортного средства МКПП меняет направление данной векторной физической величины и преобразовывает ее. Переход на каждую новую ступень в МКПП осуществляется посредством механического передвижения рычага в ту или иную позицию.
Непосредственно механизм КПП находится в металлическом корпусе, внутрь которого заливаются смазочные материалы, обеспечивающие стабильную работу механизма. Рычаг переключения скоростей может располагаться как в самой коробке переключения передач, так и за ее пределами (в кузове автомобиля). В случае дистанционного процесса переключения передач применяется тяга привода управления (кулиса).
Составные части МКПП:
- первичный вал;
- промежуточный вал;
- вторичный вал;
- дополнительный вал;
- картер;
- синхронизаторы;
- устройство переключения передач, в комплектацию которого входят замки и блокировочные механизмы;
- рукоятка переключения передач.
Принцип действия
Подшипники, находящиеся в картере, способствуют вращению валов устройства. Каждый вал имеет в своем оснащении наборы шестерен, на которых в различном количестве расположены специальные зубья.
Функция синхронизаторов заключается в уравновешивании угловых скоростей шестерен, возникающих в процессе их вращения. Благодаря их работе передачи переключаются плавно без постороннего шума.
Блокировочные механизмы предотвращают возможность самопроизвольного выключения передач, в то время как замки препятствуют одновременному включению нескольких передач.
Количество ступеней и валов
Сегодня наибольшей популярностью пользуется пятиступенчатая КПП, однако, нередко можно встретить четырехступенчатые и шестиступенчатые механизмы.
В комплектацию МКПП могут входить два или три вала. Трехвальными механизмами оснащаются переднеприводные и заднеприводные транспортные средства (в т.ч. грузовые автомобили).
Двухвальными коробками чаще всего комплектуют переднеприводные легковые машины.
Основные различия КПП с разным количеством валов:
- Местонахождение валов. В двухвальной КПП валы располагаются параллельно друг другу;
- Процесс осуществления передачи. В КПП с тремя валами передача создается за счет работы одной пары шестерен, в трехвальной – за счет взаимодействия двух пар;
- Прямая передача. Двухвальная КПП не имеет прямой передачи.
В остальном устройство МКПП существенных отличий в конструкции и в принципе работы не имеет.
Принцип работы МКПП наглядно показан в следующем видеоматериале:
http://auto-wiki.ru
legkoe-delo.ru
Все о механической коробке передач
Богатство комплектаций современных автомобилей просто поражает. Все опции направлены на облегчение управления автомобилем, чтобы водитель совершал меньше действий и больше следил за дорогой, а за него все сделает умная электроника. Коробка-автомат заметно упрощает процесс управления авто. Но здесь речь пойдет о старой доброй механике.
Что это и как работает
Коробка передач – элемент трансмиссии автомашины, механическим образом передающий крутящий момент ведущим колесам автомобиля от коленчатого вала двигателя. Описанные передача и изменение происходят благодаря валам с закрепленными на них шестернями. Соответственно, кол-во зубьев у каждой шестерни разное.
Как устроена механическая коробка:
— картер (корпус) с поддоном;
— валы с шестернями;
— синхронизаторы;
— вилки включения;
— рычаг КПП.
Картер с поддоном представляет собой масляную ванну, в которой и вращаются валы. Масло в КПП заливается трансмиссионное. Валы с шестернями – это основные элементы КПП. Валы в простейшей коробке можно разделить на 4 типа: первичный, промежуточный, промежуточный вал задней передачи и вторичный (выходной). Синхронизаторы нужны для углового уравнивания скоростей шестерен. Проще говоря, шестерни в коробке вращаются с разной скоростью, во время включения какой-либо скорости шестерни должны зацепиться между собой зубьями, чтобы избежать удара шестерен зуб об зуб, и нужны синхронизаторы. Само название говорит, что они как бы синхронизируют вращение. Вилки включения при помощи рычага КПП, находящегося в салоне под рукой от водителя, двигают нужные для включения заданной водителем передачи шестерни.
Теперь о том, как же все-таки работает вся эта система валов и шестеренок. Первичный вал КПП входит в корзину сцепления, которая крепится к маховику двигателя. Иными словами, вал первичный вращается вместе с двигателем. На другом конце этого вала, то есть уже в коробке, есть выточка, в которую через подшипник вставляется вторичный (выходной) вал. Получается, что при вращении первичного вала вал вторичный сохраняет спокойствие (не вращается).
На обоих валах есть шестерни. Снизу или сбоку от этой пары валов, в зависимости от КПП, располагается промежуточный вал, на котором также есть шестерни. Таким образом, включая какую-либо передачу, водитель отправляет крутящий момент на колеса (ведущие) за счет одновременного зацепления какой-либо определенной шестеренки первичного и промежуточного валов, а также промежуточного и вторичного.
При задней передаче промежуточный вал располагается между двумя валами – промежуточным и вторичным. Другими словами, шестерня заднего хода зацепляется с шестернями других валов (промежуточного и выходного). За счет одного введенного элемента в виде шестерни вал вторичный вращается в другую сторону (двигатель-то машины ведь не заставишь крутиться так). Наверно, каждый слышал необычный звук автомобиля, едущего задом. Этот звук происходит именно из-за той самой промежуточной шестерни заднего хода – как-никак на 1 шумящий элемент больше.
В стандартной коробке первые 3 передачи являются понижающими – обороты на колесах меньше оборотов двигателя. 4 передача прямая – обороты колес равны оборотам двигателя. 5 и 6, соответственно, повышающие – обороты на колесах больше оборотов двигателя. 1 передача самая медленная, но при этом самая мощная – крутящий момент на колесах выше всего (естественно, не беря во внимание заднюю).
1 передача нужна для того чтобы тронуться с места и для преодоления подъемов. На 1 передаче можно и плавно тронуться (в пробках без этого никуда), и, как говорится, «со шлифом». С повышением передачи увеличивается скорость, но при этом понижается крутящий момент.
Не стоит думать, что с приходом эпохи автоматов все стали забывать о механике. К ней также придумываются всякие возможные доработки, чтобы облегчить поездки на механике до уровня автомата: автоматическое и полуавтоматическое выключение сцепления, коробки с делителем, пониженные передачи и т.д.
Механика – это отличная база для различных доработок и тюнинга. Механические КПП менее прихотливы, нежели их автоматические собратья. К примеру, лишний раз буксовать на автомате не рекомендуется – ремонт или покупка нового может встать хозяину авто в «копеечку».
К сожалению, качество покрытия дорог в РФ оставляет желать лучшего, иногда приходится ехать и по лесу, и по влажным почвам. Плюс ко всему Россия – страна, где преобладают суровые зимы, так что букса избежать сложно. Многие пользуются прицепами, а для автомата такие нагрузки нежелательны. В зимнее время года, когда тормоза малоэффективны, механика позволяет тормозить двигателем. Конечно, сейчас автоматы снабжаются и зимними, и спорт-режимами, все равно при помощи механики на любой дороге водитель сам выбирает оптимальный диапазон движения, буквально сливаясь с машиной, чувствуя ее.
Механика позволяет раскрутить двигатель до максимальных оборотов на каждой передаче – так обеспечивается увеличение скорости движения. Механику можно обслуживать самостоятельно, в своем гараже, как говорится, «на коленке». Конечно, у нее есть и свои минусы, к которым можно отнести постоянную работу левой ногой, нажим на сцепление, что не будет в радость пожилым людям и женщинам. При не очень аккуратном обращении можно привести двигатель и сцепление в неисправное состояние. В данном случае явное преимущество автомата, так как он сам выбирает наиболее щадящие режимы.
Post Views: 772
www.hunt-guns.com
Как устроены "механика" и "автомат"
Коробка передач
В транспортных средствах (велосипеды, автомобили всех марок и размеров, автобусы и т.п.) предназначена для изменения частоты и крутящего момента в более широких пределах, чем это может обеспечить двигатель транспортного средства. Здесь имеются в виду, как правило, двигатели внутреннего сгорания, которые имеют недостаточную приспособляемость.
Диапазон скоростей вращения двигателя внутреннего сгорания (ДВС) составляет обычно от 500 до нескольких тысяч оборотов в минуту (об/мин). Эта скорость чаще всего не совпадает со скоростями вращения колёс автомобиля (обычно от 0 до 1800 об/мин).
Ещё одна особенность ДВС в том, что максимальные значения крутящего момента достигаются в сравнительно небольшом интервале, расположенном приблизительно посередине между максимальными и минимальными оборотами. Максимальная же мощность развивается на максимальных оборотах.
Возможно кого-то это удивит, но транспорт с паровыми или электрическими двигателями - трамваи и троллейбусы, например, характеризуется более высокой приспособляемостью и установленные на них двигатели обеспечивают изменение частоты вращения и крутящего момента в более широких пределах, чем двигатель внутреннего сгорания, а потому коробки передач на них не ставят.
Помимо этого, коробка передач предназначена для обеспечения движения транспортного средства задним ходом и длительного отключения двигателя от движителя при пуске двигателя и работе его на стоянках.
"Механика"
Этот тип коробки передач (КП) предназначен для ступенчатого изменения передаточного отношения, в котором выбор передачи осуществляется оператором или водителем вручную.
Если описывать принцип работы механической КПП традиционного типа кратко, то заключается он в том, что зубчатые шестерни в корпусе коробки передач могут поочерёдно зацепляться в различных комбинациях, образуя несколько передач с разным передаточным числом.
Передаточное число, в свою очередь, рассчитывается как отношение числа зубьев ведомой шестерни к числу зубьев ведущей шестерни, а также, как отношение длин окружностей в сечении (или радиусов окружностей в сечении) в точке зацепления, ведущего вала по отношению к ведомому в ремённой или фрикционной передаче.
Механическая коробка передач обычно работает в паре со сцеплением, которое служит для временного разобщения двигателя и трансмиссии. Разобщение необходимо для переключения передачи в МКП, так как, когда двигатель и валы КП не разобщены и двигатель работает, через коробку передач проходит большой крутящий момент, и переключать передачи невозможно.
Любая коробка передач традиционного типа представляет собой набор расположенных в едином корпусе и вращающихся вокруг параллельных осей валов с расположенными на них шестернями. Разбираем устройства механической КП на примере трёхвальной коробки передач. В таких механических КП присутствуют три вала:
- Первичный (ведущий) - через сцепление соединяется с маховиком двигателя.
- Вторичный (ведомый) - жёстко соединён с карданным валом, или непосредственно с главной передачей.
- Промежуточный - служит для передачи вращения от первичного вала к вторичному.
Между шестернями ведомого вала расположены муфты включения передач (или шлицевые муфты). В отличие от шестерней передач, они закреплены на своём валу и вращаются вместе с ним, но могут двигаться в продольном направлении (вперёд-назад).
На сторонах шестерён вторичного вала, обращённых к муфтам включения передач, имеются зубчатые венцы. Также, зубчатый венец имеет и задний торец ведущего вала. Ответные зубчатые венцы находятся на муфтах включения.
Когда водитель передвигает рычаг переключения передачи, через ползуны при помощи специального привода приводятся в движение вилки переключения передач. Эти вилки могут передвигать муфты включения в продольном направлении. Специальный блокирующий механизм (замок) при этом не допускает одновременное включение двух передач. Замок фиксирует два ползуна в нейтральном положении при движении третьего, исключая одновременное включение двух передач.
Когда муфта включения движется в направлении шестерни нужной передачи, их зубчатые венцы встречаются, и муфта включения, которая вращается вместе с валом, соединяется с шестернёй передачи, блокируя её. После этого они вращаются вместе и коробка передач начинает передавать вращение от двигателя на карданный вал и далее — на колёса.
Соответственно, когда ни одна муфта включения не блокирует ни одной шестерни, коробка передач находится на нейтральной передаче и двигатель с трансмиссией разобщены.
"Автомат"
С этой коробкой передач управляться отчасти проще: она обеспечивает автоматический выбор соответствующего текущим условиям движения передаточного числа. От механики отличается автоматическим переключением передач. Традиционные "автоматы" состоят из гидротрансформатора, планетарных редукторов, фрикционных и обгонных муфт, соединительных валов и барабанов.
Также иногда применяется тормозная лента, затормаживающая один из барабанов относительно корпуса коробки передач при включении той или иной передачи. Наиболее распространённый тип автоматической коробки отличается также иным принципом действия механической части, а именно использованием планетарных механизмов и гидромеханического привода вместо чисто механического.
Гидротрансформатор заменяет сцепление, необходимое для нормальной работы механической коробки передач. Как раз по этой причине, гораздо более верным будет говорить об "автоматической трансмиссии", а не об "автоматической коробке".
Единого мнения автомобилистов по поводу того, какая коробка передач лучше - нет. Кто-то хвалит и любит автомат, кому-то милее и роднее, а также удобнее, - механика. В любом случае, начинать вождение рекомендуют как раз на автомобилях с механической коробкой передач.
www.poetomu.ru
