Механическая коробка передач. Коробка передач без передач
Принцип работы синхронизатора КПП
Если бы в механической коробке передач автомобиля не было бы синхронизатора, то каждое переключение передач сопровождалось бы сильным шумом и чувствительным ударом. При этом водитель должен угадать скорость вращения шестеренок каждой передачи, чтобы они совпали. Именно в этот момент необходимо было бы переключать скорости в коробке передач без синхронизатора. Однако в наше время все механические коробки передач оснащены синхронизатором и это облегчает жизнь автомобилистам. В данной статье мы расскажем о принципах работы синхронизатора коробки переключения передач.
Основное назначение синхронизатора КПП
Синхронизатор коробки переключения передач необходим для того, чтобы с помощью синхронизации диапазонов вращения колес и двигателя минимизировать удары по шестеренкам КПП и продлить их срок эксплуатации. Иными словами синхронизатор уравнивает окружные скорости муфты сцепления и шестерни.
В современных механических коробках передач на легковых автомобилях синхронизатора обязательно присутствует. Однако, зачастую, он установлен только передачи переднего хода. Задняя передача работает без синхронизатора. Именно поэтому она не включается при переходе на нее на высоких оборотах двигателя.
Переключение передач в КПП без синхронизатора
На грузовых автомобилях и тракторах коробки передач имеют до 15-20 ступеней. В таких коробках передачах не применяются синхронизаторы. Профессиональные водители умеют переключать передачи довольно быстро, чтобы не создавать задержки в работе коробки передач. В целом считается, что механическая коробка передач без синхронизатора намного дольше эксплуатируются по сравнению с КПП с синхронизаторами.
В таблице ниже описан алгоритм переключения передач в КПП без синхронизатора.
| Шаг | Описание |
| 1. Ожидание момента сравнения значения окружных скоростей шестеренок разных ступеней | Нахождение этого момента важно, чтобы переключиться на другую передачу без рывков и стуков. |
| 2. Быстрый переход на нейтральную передачу | Очень быстро выжимается сцепление и производят переход на нейтральную передачу для последующего быстрого перехода на новую передачу. Такой метод называется «двойной выжим». |
| 3. Быстрый переход на более высокую передачу | Сразу же после перехода на нейтральную передачу, мы быстро выжимаем сцепление и переходим на более высокую передачу. При этом мы увеличиваем обороты двигателя нажатием на педаль акселератора. |
Принцип работы синхронизатора
Благодаря синхронизатору шестерни, которые участвуют в переходе с одной передачи на другую находятся в постоянном зацепленном состоянии между друг другом. От этого намного снижается шум от переключения передач, и коробка передач работает стабильнее. Это достигается за счет блокировки шестерней, которые получают крутящий момент от вала, на котором они находятся.
В конструкцию синхронизатора входят:
— ступица, крепящаяся на валу подвижной муфты;
— блокировочные кольца сухарей.
В современных роботизированных механических коробках передач, таких как немецкая DSG, синхронизатор управляется электроникой и сервоприводами. Благодаря этому на переключение передач тратится всего восемь миллисекунд.
[youtube url=»https://www.youtube.com/watch?v=CIxuNKXZFbM» width=»560″ height=»315″]
Поделись с друзьями:
motormania.ru
Механическая коробка передач, вождение с механической коробкой передач, полезные советы. Механическая коробка переключения передач. Вождение автомобиля с МКПП.
Современный автомобиль является сложным механизмом, а не просто средством для передвижения. Требования комфортности, экономичности и безопасности заставляют автопроизводителей все время искать новые технические решения. Именно поэтому автомобили из года в год изменяются и эволюционируют. Однако, несмотря на это, некоторые агрегаты в транспортных средствах остаются неизменными, хоть и подвергаются существенной модернизации.
Можно сказать, что наиболее традиционным агрегатом с тех пор, как выпустили первый автомобиль с мотором внутреннего сгорания, является коробка передач. Несмотря на значительные изменения в конструкции, коробка передач выполняет те же функции — передает крутящий момент от мотора на колеса в эффективном режиме работы двигателя. Однако, если ранее выпускали МКПП кулачкового типа, то сегодня машины, приближенные к спортивным, укомплектовываются секвентальной механической коробкой передач. От кулачковых они отличаются невозможностью при переключении перепрыгнуть через одну передачу. Помимо этого, в последнее время, огромную популярность приобрели МКПП с двойным сцеплением. Хоть и большинство заграничных изготовителей выпускает АКПП, в России и Украине наибольшую распространенность все же имеют коробки механического типа. Но, стоит сказать, что эксплуатация транспортного средства с МКПП требует определенных умений и навыков.
Машины с механической коробкой передач
Механическая коробка передач может быть выполнена в двухвальной или трехвальной концепции. Коробки первого типа преимущественно устанавливают на переднеприводные и заднемоторные автомобили, а вторые применяются на заднеприводных машинах. Схема КПП каждого типа имеет свои определенные отличия, поэтому их следует рассматривать по отдельности.
Схема трехвальной коробки передач предполагает наличие трех валов — ведущий, промежуточный и ведомый. В любых современных МКПП все три вала все время соприкасаются посредством шестерней. Ведомый вал во время включенной нейтральной передачи ничем не фиксируется и вращается свободно. В результате включения передачи, синхронизатор продольно перемещается до соединения с шестерней, чем обеспечивается жесткое сцепление ведомого вала и всей коробки передач с мотором. Это дает возможность начать передавать необходимый крутящий момент на колеса. Чтобы включить задний ход, используется отдельный вал с индивидуальной шестерней.
Обычно, трехвальная коробка передач имеет косозубые шестерни, что обеспечивает их износостойкость, безшумность и прочность.
В двухвальной КПП на ведущем валу, подключаемому к сцеплению, размещены относительно него неподвижные шестерни. Главное различие с предварительной конструкцией — нет промежуточного вала, так как параллельно ведущему валу сразу идет ведомый, также наделенный подвижными шестернями, которые постоянно соприкасаются с компонентами ведущего вала.
устройство коробки передач
МКПП устроена следующим образом:
- Внизу коробки расположена картера.
- Внутри первичный, промежуточный и вторичный валы с шестернями.
- Также в механической коробке передач расположен дополнительный вал и шестерня заднего хода.
- Сверху коробки находится механизм переключения передач с блокировочным и замковым устройствами.
- Синхронизаторы.
- В салоне расположен рычаг переключения передач.
Картер вместе с корпусом содержит все главные детали и узлы. Он наполовину заполненный трансмиссионным маслом, очень необходимым для смазывания внутреннего механизма, так как при работе шестерни, коробки передач подвержены немалым нагрузкам и должны постоянно смазываться, чтобы охлаждать детали и исключать трение.
В картере впрессованы подшипники, где вращаются валы. У валов коробки передач есть большие наборы шестерен с разнообразным числом зубьев.
Синхронизаторы нужны для плавного и бесшумного переключения передач, посредством уравнивания угловых скоростей шестерней.
Система переключения передач предназначена для замены передачи и управления ею из салона при помощи рычага. При этом, замковое устройство не позволяет одновременно включать две передачи, а блокировочное не дает передаче самопроизвольно выключиться.
Вождение автомобиля с механической коробкой передач
Управление МКПП производится с помощью рычага переключения и педалей управления.
Каждой передаче соответствует конкретное положение рычага. Их следует помнить наизусть, чтобы во время переключения не отвлекаться от управления транспортным средством. Данная коробка передач требует от автомобилиста самостоятельного выбора скоростного режима и диапазона работы каждой передачи. Стоит отметить, что при эксплуатации транспортного средства с МКПП, пониженные передачи имеют меньшую скорость, но большую мощность. Поэтому их наиболее эффективно применять при затрудненных режимах езды — трогание с места, движение с горки, под горку и так далее. Соответственно повышенные передачи применяются для езды на высокой скорости по ровной дороге. Своевременное переключение передач при езде дает возможность сделать движение комфортным и плавным без надрывной работы мотора на граничных оборотах.
скорости на механической коробке передач
- Первая передача — до 15 — 20 километров в час.
- Вторая — до 30 — 40.
- Третья — до 50 — 60.
- Четвертая — до 80.
- Пятая передача — более 80.
как правильно трогаться на механической коробке передач
- В первую очередь следует настроить положение сидения так, чтобы водитель мог без препятствий выжать педаль сцепления, расположенную слева, возле тормоза.
- Затем необходимо выставить рычаг механической коробки на нейтральную передачу, предварительно выжав сцепление. Это осуществляется перед запуском мотора. Стоит отметить, что переключение передач без выжатого сцепления недопустимо. Постоянно так делая, автовладелец подвергает МКПП выходу из строя.
- Далее заводим мотор, повернув на стертере ключ.
- Желательно прогреть мотор до рабочей температуры.
- Чтобы автомобиль начал движение, необходимо немного поднять ногу со сцепления и нажать на газ. Это нужно делать тогда, когда обороты мотора снижаются. Водитель должен научиться правильно балансировать педалями. Чтобы транспортное средство не «заглохло» при отпускании сцепления, двигателю должно хватать оборотов. Чтобы их прибавить, нажмите на педаль газа.
как ездить на механической коробке передач
- При переключении на третью передачу и выше, отпускайте сцепление немного быстрее, чем в начале движения или при переключении на вторую скорость.
- Чем выше скорость езды, тем длиннее будет тормозной путь.
- При включении четвертой передачи, транспортное средство необходимо разогнать минимум до 60 километров в час.
- При включении пятой передачи скорость транспортного средства должна составлять 90 километров в час.
как тормозить на механической коробке передач
Торможение мотором. Используется, когда необходимо сбросить обороты двигателя и остановиться в сложных погодных условиях ( в дождь или гололед ):
- Отпускаем газ.
- Медленно нажимаем тормоз.
- Перед полной остановкой, быстро выжимаем сцепление, в противном случае, мотор заглохнет.
- Включаем нейтральную передачу и отпускаем педали.
Торможение в сухих погодных условиях. Если автомобилисту необходимо резко затормозить во время движения по сухому асфальту:
- Полностью отпускаем газ.
- Нажимаем в пол педаль сцепления.
- Жмем на тормоз, пока транспортное средство не остановится.
Плавное торможение:
- Отпускаем газ.
- Ненадолго нажимаем на тормоз, не трогая педали сцепления. Делать это нужно очень плавно, мягко и осторожно.
- Когда скорость сброшена, выжимаем сцепление и включаем нужную передачу.
prosedan.ru
Механическая коробка передач — Энциклопедия журнала "За рулем"
Механическая коробка передач (МКП) - механизм изменения крутящего момента, передаваемого с вала двигателя через механизмы трансмиссии на ведущие колеса автомобиля. От прочих типов отличается тем, что в МКП передачи переключаются вручную или полуавтоматически (при использовании сервоприводов сцепления или гидромуфты). Наиболее распространенный тип. Отличается долговечностью, простотой обслуживания и наибольшим КПД.
Принцип действия и назначение
Необходимость применения обусловлена разницей частоты вращения вала двигателя и ведущих колес автомобиля, не позволяющей соединять ведущие колеса напрямую с коленвалом. Двигатели внутреннего сгорания имеют определенный диапазон частоты вращения коленвала - от 500, до 9000 об/мин, а частота вращения ведущих колес автомобиля колеблется от 0 до 1800 об/мин. Служит для повышения или понижения частоты вращения валов механизмов трансмиссии, а также для обеспечения оптимального крутящего момента ведущих колес. Наибольший крутящий момент ДВС выдают при средних и высоких оборотах - от 3000 до 7000 об/мин. Позволяет наилучшим образом использовать возможности двигателя, сообразуя их со скоростью передвижения автомобиля.Изменение частоты вращения и крутящего момента в происходит посредством ступенчатого изменения передаточного отношения пар шестерен. При начале движения водитель включает первую передачу. При этом выбирается пара шестерен с наибольшим передаточным отношением - ведущие колеса крутятся с намного меньшей частотой, чем коленчатый вал двигателя, в то же время крутящий момент на первой передаче будет достаточно высоким, чтобы обеспечить трогание с места, движение в гору или в тяжелых дорожных условиях. При разгоне автомобиля водитель последовательно включает высшие ступени, повышая частоту вращения ведущих колес. На высокой скорости водитель включает прямую передачу, при которой частота вращения колес определяется передаточным отношением главной передачи ведущего моста. В некоторых автомобилях оснащается повышающей передачей, при которой частота вращения колес будет еще больше (но в любом случае ниже, чем частота вращения коленчатого вала ДВС) при понижении тягового усилия двигателя (в этом режиме движения используются силы инерции).Помимо этого назначение состоит еще в возможности плавного понижения скорости движения - выбором низших передач, и в длительном разъединении работающего двигателя от механизмов трансмиссии при кратковременных стоянках автомобиля.
Устройство
МКП является частью трансмиссии автомобиля и работает в паре со сцеплением, которого в коробках передач другого типа (автоматических) может и не быть. В прошлом в легковых автомобилях высокого класса вместо сцепления использовалась гидромуфта, но в наши дни этот тип полуавтоматической трансмиссии не применяется из-за высоких потерь мощности двигателя и низкого КПД гидромуфты. В настоящий момент механические коробки передач без сцепления применяются только в металлообрабатывающих станках.Сцепление необходимо для выравнивания частоты вращения пар шестерен. Без применения сцепления переключение передач МКП невозможно. Так же сцепление используется для плавного начала движения автомобиля и кратковременного отсоединения двигателя от механизмов трансмиссии при остановках.Основные узлы МКП: картер, набор параллельных вращающихся валов, насаженные на валы шестерни, синхронизатор. На сегодняшний момент наибольшее распространение получили МКП двух типов - трехвальные (большинство заднеприводных автомобилей классической компоновки и, частично, переднеприводные автомобили) и двухвальные (значительная часть переднеприводных автомобилей).В трехвальной коробке установлены три вала - первичный, промежуточный и вторичный. Передний вал через сцепление соединен с коленчатым валом (маховиком) двигателя. Вторичный - с карданным валом, передающим вращающий момент на главную передачу, либо с самой главной передачей (в заднеприводных автомобилях и в машинах с разнесенной трансмиссией). Промежуточный вал служит для передачи вращающего момента посредством шестерен с первичного на вторичный вал. Первичный и вторичный валы устанавливают в М соосно - передняя часть вторичного вала входит в паз в задней части первичного вала и вращается в нем на подшипнике. Механически первичный и вторичный валы связаны только шестернями промежуточного вала и вращаются независимо друг от друга. На первичном валу жестко закреплена одна ведущая шестерня, которая входит в зацепление с шестерней промежуточного вала. На вторичном валу располагается свободно вращающийся блок шестерен. Каждая из шестерен вторичного вала находится на строго определенном участке вала, ее продольное (по валу) перемещение исключается. В то же время механизм переключения передач блокирует выбранную шестерню на вторичном валу, передавая ему вращающий момент от первичного вала через шестерню промежуточного - так происходит включение передачи.На промежуточном валу жестко закреплен набор шестерен, которые всегда находятся в постоянном зацеплении. Шестерня первичного вала передает вращение первой (ведомой) шестерне промежуточного вала. Вместе с промежуточным валом вращаются и его шестерни, передавая вращение парам согласованных, постоянно находящихся в зацеплении шестерен вторичного вала. Таким образом при включенном сцеплении и работающем двигателе все шестерни первичного, промежуточного и вторичного вала находятся во вращении вне зависимости от выбранной передачи.Для уменьшения износа и компенсации воздействующих на зубья шестерен сил все шестерни современных МКП выполнены косозубыми.
Муфта переключения
На вторичный вал со свободно вращающимися боками шестерен насажены муфты переключения передач. Поскольку муфты соединены с вторичным валом шлицами, их называют шлицевыми муфтами. В отличие от свободно вращающихся на подшипниках шестерен вторичного вала, муфты способны перемещаться в продольном направлении.На боковых поверхностях шестерен вторичного вала и шлицевых муфт находятся зубчатые венцы. При перемещении по шлицам муфта входит зубчатым венцом в зацепление с зубчатым венцом шестерни, блокируя ее на валу. Вращение с промежуточного вала передается на ведомую шестерню вторичного вала, а с нее через зубчатый венец и шлицы муфты на вторичный вал.Продольное перемещение шлицевых муфт по вторичному валу производится вилками переключения передач, которые через ползуны соединены с рычагом. Поскольку муфт две (в четырехступенчатой коробке, в шести- или восьмиступенчатой муфт больше), в предусмотрен механизм блокировки, предотвращающий возможность одновременного включения двух передач.При соединении зубчатых венцов муфты и определенной выбором передачи шестерни вторичного вала крутящий момент передается через карданный вал и главную передачу на ведущие колеса. Автомобиль движется. Если ни одна муфта с шестерней вторичного вала не соединена, коробка передач стоит на «нейтрали», двигатель отключен от механизмов трансмиссии, автомобиль стоит на месте или движется только силами инерции.
Синхронизированные МКП
При переключении передач на ходу наибольшую нагрузку принимают на себя поверхности зубьев шестерен, находящихся в зацеплении, и боковые зубчатые венцы шлицевых муфт и шестерен вторичного вала. Это происходит из-за несовпадения частоты вращения зубчатых венцов относительно друг друга. В результате передачи включаются со скрежетом, венцы и зубья шестерен испытывают разрушительные ударные нагрузки. При большом несовпадении частоты вращения включение передачи вообще невозможно.Для преодоления этого эффекта в тридцатые годы ХХ века были изобретены синхронизаторы - фрикционные конические муфты, располагающиеся по бокам шлицевых муфт. Приближаясь к зубьям венца шестерни вторичного вала, бронзовый конус синхронизатора, установленный в муфте, входит в конусный паз на шестерне, за короткое время за счет сил трения выравнивает скорость вращения муфты и шестерни. В этот момент синхронизатор блокирует перемещение муфты. Когда скорости вращения выравниваются, перемещение разблокируется, зубчатый венец муфты входит в зацепление с зубчатым венцом шестерни вторичного вала - переключение передачи происходит бесшумно и плавно. Синхронизаторы увеличивают время переключения передач, но это увеличение столь несущественно, что его трудно заметить. Вместе с тем синхронизированные МКП намного долговечней и комфортней в работе, чем не синхронизированные.В недорогих массовых автомобилях применяются частично синхронизированные МКП, в которых синхронизаторы не устанавливаются в муфту включения заднего хода (пример - автомобили ВАЗ «классической» серии). В прошлом синхронизаторы устанавливались только в муфту включения высших передач (пример - автомобиль «Газ 21», в котором синхронизированы были только 2-я и 3-я передачи 3-ступенчатой МКП).
«Задний ход»
Для реализации возможности движения автомобиля задним ходом в двухвальные и трехвальные МКП устанавливают еще один промежуточный вал и пару шестерен промежуточного и вторичного вала, которая не находится в постоянном зацеплении. При этом шестерня заднего хода на вторичном валу единственная, которая жестко насажена на вал (через шлицевое соединение).Включение передачи заднего хода происходит без применения муфты - поэтому эта передача, как правило, оказывается не синхронизированной (синхронизаторы заднего хода устанавливаются в двухвальные М). Перемещая рычаг переключения передач, водитель воздействует на соответствующий ползун, который перемещает вал заднего хода и вводит в зацепление с шестернями промежуточного вала и вторичного вала специальную шестерню. Образуется сочленение нечетного количества шестерен - трех. В результате вторичный вал начинает вращаться в обратную сторону.Суммарное передаточное отношение шестерен заднего хода обычно больше, чем пары шестерен первой передачи, поэтому задний ход самый тихоходный, но и самый «тяговитый» режим движения автомобиля.
Прямая передача
В трехвальных коробках высшей передачей является прямая передача. Она названа прямой, потому что муфта переключения входит в зацепление с зубчатым венцом не вторичного вала, а с венцом шестерни первичного вала. В результате частота вращения вторичного вала совпадает с частотой вращения маховика двигателя (и, соответственно, коленчатого вала). Частота вращения ведущих колес при этом определяется передаточным соотношением конических шестерен главной передачи.Движение на прямой передаче - наиболее оптимальный режим движения автомобиля с точки зрения эксплуатационных расходов и износа механизмов трансмиссии. В этом режиме двигатель потребляет меньше топлива, работает в оптимальном тепловом режиме, МКП подвержена наименьшему износу из-за отсутствии нагрузки на шестерни.Прямой передачи нет в двухвальных М, в которых отсутствует промежуточный вал, а первичный и вторичный валы установлены параллельно. В отличие от трехвальной, здесь шестерни нагружены всегда. Но при этом КПД двухвальной коробки выше, чем трехвальной, поскольку нет потерь на силы трения в промежуточном валу.
Повышающая передача
Повышающая передача (овердрайв) - это пара шестерен промежуточного и вторичного вала, передаточное отношение которой меньше единицы. В результате использования повышающей передачи вторичный вал имеет большую частоту вращения, чем маховик двигателя. Повышающая передача - 5-я или (и) 6-я в большинстве современных легковых автомобилей - включается муфтой, как и все прочие передачи. Ее использование, как правило, не повышает максимальную скорость (она достигается на прямой передаче), но позволяет двигаться на большой скорости при средних оборотах двигателя - соответственно, при меньшем уровне акустического шума и вибраций. Таким образом, применение повышающей передачи больше маркетинговый ход, чем необходимость.
wiki.zr.ru
