Принцип работы МКПП
Начало движения машины, медленная езда по плохой дороге вызывает большое сопротивление. Автомобилю с механической коробкой передач в таком режиме требуется максимально большой крутящий момент.
КПП при этом выполняет функции понижающего редуктора и даже при больших оборотах транспортное средство двигается с относительно небольшой скоростью. После прекращения разгона водитель переключает режим, и частота вращения коленвала вновь возвращается в оптимальный диапазон.
Равномерное перемещение по плоскости требует меньших усилий, которые и обеспечиваются повышенными передачами.
Принцип работы механической коробки передач состоит в создании соединений между ведущим (входным) валом и ведомым (выходным) через сочетания шестеренок с разным количеством зубьев. Это позволяет подстраивать трансмиссию под изменяющиеся условия движения транспортного средства.
Для чайников, как принято называть неспециалистов, принцип работы механической коробки передач можно объяснить буквально в нескольких словах. Устройство обеспечивает нормальную работу двигателя за счет изменения числа оборотов, увеличивая или уменьшая усилие на ведущих колесах. Это позволяет удерживать наилучший режим работы силового агрегата при трогании с места, разгоне и снижении скорости.
Такой принцип работы МКПП сохраняется у всех машин: и с полным, и с задним, и с передним приводом. Устройство трансмиссии в каждом из случаев имеет свои особенности, но при этом основные элементы конструкции и их назначение сохраняются. Перемена передаточного числа происходит за счет введения в действие определенной комбинации из шестеренок с разным количеством зубьев.
Данные соотношения для каждого двигателя подбираются индивидуально в ходе расчетно-конструкторских работ и натурных испытаний. При этом учитывается множество факторов и, в первую очередь, параметры двигателя. Физический принцип работы МКПП при этом остается неизменным, водитель управляет изменением режима вручную путем переведения рычага из одного положения в другое.
Видео — механическая коробка передач, принцип работы:
Наглядное представление о принципе работы МКПП можно получить после просмотра видео ролика. Схематическое анимированное изображение как нельзя лучше демонстрирует взаимодействие деталей между собой. Такие материалы обеспечивают понимание происходящих процессов, особенно при переключении режимов работы.
Классика в лице МКПП
Есть категория автолюбителей, которые даже не хотят спорить относительно того, что лучше, когда им на выбор предлагаются автомат, вариатор, механика и роботизированная коробка передач. В их понимании существует лишь одна трансмиссия, и это только механика.
МКПП в разрезе
В основном такого мнения придерживаются автолюбители старой школы, у которых в своё время просто не было иных вариантов, кроме МКПП. Они учились ездить на механике, первую машину покупали с механической коробкой и до сих пор используют только такой тип КПП. По их утверждению, механика не имеет никаких проблем, она не ломается, является наиболее практичной, универсальной и долговечной.
Но согласиться с таким утверждением сложно. Всё обстоит не совсем так, как рассказывают бывалые автомобилисты. Существует ряд МКПП, где количество проблем и изъянов значительно превышает численность неисправностей в не самых надёжных автоматах. Если и выбирать механику, то строго от проверенного производителя, которая успешно себя зарекомендовала, давно выпускается и имеет множество положительных отзывов. Только так вы сможете гарантированно получить действительно такую МКПП, какой её считают и описывают.
Чтобы определить, какая коробка передач будет лучше, сравнивая такие трансмиссии как механика, автомат, робот и вариатор, стоит взглянуть на их сильные и слабые стороны, что мы и сделаем. Если говорить объективно и учитывать классическую, проверенную временем и длительной эксплуатацией МКПП, то преимущества здесь будут следующие:
- Ремонт механики считается самым дешёвым в сравнении со всеми конкурентами.
- Ресурс МКПП также выше. Поэтому при выборе машины на вторичном рынке, которой исполнилось более 5-7 лет, чтобы не рисковать, предпочтительнее брать авто именно на механике.
- При возникновении неисправностей авто на МКПП всё равно сможет двигаться дальше. Это будет сопровождаться шумом и скрежетом, зато у водителя появится возможность своим ходом добраться до гаража или автосервиса. Такой возможности у автомата нет.
- Если соблюдать правила эксплуатации, расход топлива на механике окажется минимальным. Хотя постепенно некоторые АКПП, и особенно вариаторы, активно приближаются и опережают механику по экономичности. Поэтому это преимущество постепенно перестаёт быть столь очевидным.
- МКПП предусматривает элементарное обслуживание. Никаких сложных манипуляций здесь проделывать не приходится. Основным условием качественной работы является своевременная замена трансмиссионного масла. Проводится она обычно раз в 50-60 тысяч километров.
- Механика обладает максимальным ресурсом. Есть множество примеров автомобилей, которые ездят более 20 лет без замены и серьёзного ремонта МКПП.
Помимо очевидных преимуществ, есть у механики и некоторые недостатки. Основным из них считается сомнительный уровень комфорта. Правая рука водителя всегда сконцентрирована на ручке МКПП, и времени для отдыха практически нет. Особенно сложно и утомительно ездить на механике в условиях плотного трафика, постоянных пробок и многочисленных светофоров.
Это становится настоящей проблемой для новичков. Слишком многом внимания приходится уделять переключению передач и одновременной работе коробки с педалью сцепления и газа. Со временем человек привыкает, но всё же, по сравнению с автоматом, механика очевидно уступает.
Если неправильно работать ручкой МКПП, есть риск сжечь сцепление, сломать трансмиссию и перегрузить двигатель. Автомат в этом компоненте лучше, поскольку он дозирует нагрузку и правильно выбирает передачи. Тем самым мотор чувствует себя намного лучше. Обучившись правильной работе с МКПП, такой минус вы сможете убрать из списка.
Подводя итоги, стоит отметить, что в плане комфорта и удобства вождения МКПП объективно уступает любому виду автомата. Но механика точно доставит меньше проблем, нежели хороший автомат.
Первичный вал
Опоры первичного вала: цилиндрический роликовый подшипник в картере сцепления (подвижная посадка) и радиальный шариковый подшипник (неподвижная посадка) в подшипниковом щите картера коробки передач.
Для снижения массы первичного вала в нем выполнено глубокое продольное сверление.
Первичный вал выполнен в виде блока шестерен 1-ой и 2-ой передач, шестерни заднего хода.
На первичном валу свободно на игольчатых подшипниках установлены шестерни-каретки 3-ей, 4-ой и 5-ой передач.
Ступицы синхронизаторов 3-ей/4-ой и 5ой передач жестко закреплены на шлицах первичного вала.
После включения какой-либо передачи соответствующая шестерня-каретка связана с первичным валом.
Шестерни-каретки удерживаются на первичном валу посредством стопорных колец.
I
Путь потока мощности
Крутящий момент двигателя вводится в коробку передач посредством первичного вала.
В соответствии с включенной передачей крутящий момент через ступицу синхронизатора для 5-ой/6-ой передач и соответствующую пару шестерен передается на вторичный вал и далее на ведомую шестерню главной передачи с дифференциалом.
Вопросы для самопроверки
Какие ответы правильные?
Зачастую только один.
Возможно, больше, чем один, и даже все! Дополните предложения.
1. Передаточные числа коробки передач и главной передачи в коробке передач 02T могут сильно варьироваться. Этим
A. достигается максимально возможный разброс передаточных чисел.
B. при любом использовании автомобиля достигается оптимальный компромисс между спортивным и экономичным стилем вождения.
C. достигается возможность применения этой коробки передач на разных платформах и при различных двигателях, используемых в концерне Фольксваген.
2. Картер коробки передач изготовлен из магниевого сплава. Этим
A. достигается значительное снижение массы.
B. достигается снижение уровня шума и вибраций.
C. достигается существенная экономия затрат на материалы.
3. Отличительной чертой коробки передач является модульный принцип ее конструкции. Назовите по меньшей мере три модуля/конструктивных группы.
4. Коробка передача оборудована тросовым приводом управления переключением передач. Этим
A. достигается малый износ привода.
B. достигается небольшая величина поперечных сил и изгибающих моментов в наружных и внутренних элементах переключения передач.
C. достигается уменьшение передаваемых вибраций и колебаний от силового агрегата.
30
5. Угольник на крышке служит для
A. фиксации валика переключения в определенном положении.
B. фиксации вилок включения в определенном положении.
C. упрощения регулировки привода управления.
6. В перечень специальных инструментов входит штифт T10027. Он служит для
A. фиксации рычага переключения в проходе 1-ой/2-ой передач.
B. блокировки валика переключения.
C. регулировки положения рычага переключения по отношению к картеру коробки передач.
7. Получение показаний о скорости автомобиля осуществляется посредством
A. механической передачи с валиком спидометра.
B. датчика на коробке передач и беспроводной связи с блоком управления в приборном щитке.
C. прямого съема величины частоты вращения датчиком Холла с последующей передачей сигнала блоку управления в приборном щитке.
8. Новым в устройстве опор валов является применение подшипникового щита.
A. Благодаря этому возможна быстрая и относительно простая замена отдельных подшипников.
B. При ремонте следует заменять подшипниковый щит в сборе.
C. Весь пакет шестерен и валов вместе с подшипниковым щитом подсобирают в качестве отдельного модуля.
Ответы
1. A, B.; 2. A.; 3. Рычаг выключения сцепления, валик переключения с крышкой, внутренний механизм переключения, подшипниковый щит первичного и вторичного валов 4. C.; 5. A., C.; 6. A., C.; 7. C.; 8. B., C.
| < Предыдущая | Следующая > |
|---|
Роботизированная коробка передач
Роботизированная КПП по принципу действия схожа с механической, но с небольшим усовершенствованием в виде актуаторов для переключения передач. Схожесть с АКПП проявляется только в том, что сцепление расположено в корпусе коробки (на МКПП находится на маховике).
В роботизированной КПП один ведущий вал имеет внутреннюю полость, за счет которой крепится второй вал. Оба вала имеют отдельное сцепление и определенный набор взаимодействующих, при необходимости. Управление сцеплением и синхронизаторами происходит за счет работы сервоприводов. Сервоприводы или актуаторы бывают нескольких типов: электрические или гидравлические.
Управление всем механизмом работы и взаимодействием с другими системами автомобиля берет на себя микропроцессорный блок управления (МБУ). К нему подключаются датчики двигателя, а сам МБУ подсоединен к бортовому компьютеру.
5/6-ступенчатая механическая коробка передач 02T
Особенности новой коробки передач Шкода Октавия
При проектировании и конструировании 3/6-ступенчатой механической коробки передач 02T семейства MQ200 удалось создать очень легкую двухвальную коробку передач. Картер изготовлен из магниевого сплава. Коробка передач может передавать крутящий момент до 200 Н*м; она может быть использована с различными двигателями классов от A00 до A.
Передаточные числа главной передачи и отдельных передач могут быть согласованы с различными параметрами применяемых двигателей.
Благодаря большому количеству комбинаций передаточных чисел главной передачи и отдельных передач возможно достижение оптимального компромисса между спортивным и экономическим исполнением коробки передач при всех условиях эксплуатации.
В механизме управления коробкой передач использован тросовой привод. Привод сцепления гидравлический.
При создании новой коробки передач преследовались следующие цели:
– легкое и точное переключение передач;
– высокий коэффициент полезного действия;
– небольшая масса;
– использование модульного принципа построение семейства;
– применение тросового привода в управлении коробкой передач.
Программа Указания по проведению контрольных,
самообучения не регулировочных и ремонтных работ приведены
является руководством в соответствующей технической литературе по по ремонту! ремонту.
Наружный механизм управления переключением
Во избежание передачи вибраций и колебаний от силового агрегата привод управления коробкой передач выполнен в виде тросовых тяг.
Для осуществления связи между рычагом переключения передач – управления коробкой передач (в салоне) и коробкой передач имеются два троса.
Оба троса передают ходы выбора и переключения рычага переключения на валик переключения.
Механизм (поворотный рычаг и рычаг хода переключения) преобразуют перемещение этих двух тросов в осевое и вращательное перемещение валика переключения.
На крышке имеется угольник. С его помощью при проведении сервисных работ можно зафиксировать валик переключения в определенном, заранее предусмотренном положении.
Благодаря этому существенно упрощается регулировка тросового привода (стр. 22).
Для этой новой коробки передач выбрана четырехпроходная схема переключения, при которой передача заднего хода лежит слева спереди.
Положение других передач традиционно.
Для предотвращения случайного включения передачи заднего хора использовано традиционное устройство блокировки .
НОВИНКА
При ремонте подшипниковый щит с двумя радиальными шарикоподшипниками заменяют в сборе
Примите во внимание указания в соответствующем “Руководстве по ремонту”
Первичный и вторичный валы имеют неподвижную посадку в радиальных шарикоподшипниках; сами шарикоподшипники запрессованы в подшипниковый щит.
Шарикоподшипники фиксируются в рабочем положении фигурной шайбой. Шайба закреплена сваркой в подшипниковом щите.
От попадания в радиальные шарикоподшипники продуктов износа, находящихся в трансмиссионном масле, подшипники защищены радиальными уплотнительными кольцами.
Подшипниковый щит посредством буртика запрессован в картер коробки передач и закреплен в нем шестью болтами.
Двухвальная механическая коробка передач: устройство и принцип работы
Разобравшись с тем, из чего состоит коробка передач с тремя валами, перейдем к двухвальным коробкам. Данный тип КПП имеет в своем устройстве два вала: первичный и вторичный. Первичный вал является ведущим, вторичный ведомым. На валах закреплены шестерни и синхронизаторы. Также в картере коробки находится главная передача и дифференциал.
Ведущий вал отвечает за соединение со сцеплением, также на валу находится блок шестерен в жестком зацеплении с валом. Ведомый вал расположен параллельно ведущему, при этом шестерни ведомого вала в постоянном зацеплении с шестернями ведущего вала, а также свободно вращаются на самом валу.
Также на ведомом валу жестко закрепляется ведущая шестерня главной передачи, а между самими шестернями ведомого вала расположены муфты синхронизаторов. Добавим, чтобы уменьшить размеры КПП, а также увеличить количество передач, в современных коробках нередко вместо одного ведомого вала может быть установлено 2 или даже 3 вала.
На каждом таком валу жестко закреплена шестерня главной передачи, при этом такая шестерня имеет жесткое зацепление с ведомой шестерней. Получается, конструкция фактически реализует 3 главных передачи.
Сама главная передача, а также дифференциал в устройстве КПП осуществляют передачу крутящего момента от вторичного вала на ведущие колеса. При этом дифференциал также может обеспечить такое вращение колес, когда ведущие колеса вращаются с разными угловыми скоростями.
Что касается механизма переключения передач, на двухвальных КПП он вынесен отдельно, то есть за пределы корпуса. Коробка связана с механизмом переключения тросами или специальными тягами. Чаще встречается соединение при помощи тросов.
Сам механизм переключения 2-х вальной коробки имеет рычаг, который соединяется тросами с рычагом выбора и рычагом включения передачи. Указанные рычаги соединяются с центральным штоком переключения передач, который также имеет вилки.
Если говорить о принципе работы двухвальной механической коробки передач, он похож на принцип трехвальной КПП. Отличия состоят в том, как работает механизм переключения передач. В двух словах, рычаг может осуществлять как продольные, так и поперечные движения относительно оси автомобиля. Во время поперечного движения происходит выбор передачи, так как усилие идет на трос выбора передач, который оказывает воздействие на рычаг выбора передач.
Далее рычаг движется продольно, а усилие идет уже на трос переключения передач. Соответствующий рычаг горизонтально перемещает шток с вилками, вилка на штоке смещает синхронизатор, что и приводит к блокировке шестерни ведомого вала.
Напоследок отметим, что также механические коробки разных типов имеют дополнительные блокировочные устройства, которые препятствуют включению одновременно двух передач или же непредвиденному выключению передачи.
Трёхвальная МКПП
Главная ее особенность – число валов. В конструкции используется три вала. Это:
- Ведущий (он же первичный).
- Ведомый (иное название – вторичный).
- Промежуточный.
На трёхвальной МКПП синхронизаторы расположены на валу и не вращаются. Но они могут перемещаться в осевом направлении благодаря шлицевому соединению. Чем еще особенный данный тип МКПП? Узел переключения скоростей находится на корпусе КПП. Он состоит из:
- Рычага.
- Нескольких штоков с вилками.
Дополнительно данный узел оснащается блокирующим устройством, которое защищает от включения нескольких скоростей сразу.
Управление вилкой КПП может осуществляться дистанционно. Такая конструкция используется, когда нет возможности установить рычаг напрямую в коробку. В этом случае конструкция предполагает наличие шарнирных тросов или кулисы. Данный вариант часто используется на автобусах и грузовиках.
Как работает трёхвальная МКПП:
- Когда рычаг КПП находится в «нейтрали», вращательный момент не передается от ДВС на колеса. Когда водитель меняет положение рычага КПП, вилка двигает синхронизатор.
- Муфта выравнивает обороты ведомого вала коробки и шестерни, а далее входит в зацепление.
- Шестерня вторичного вала МКПП блокируется.
- Трансмиссия передает вращательный момент на колеса с определенным передаточным числом.
Переключения осуществляются менее, чем за полсекунды. Каждая ступень работает в определенном диапазоне скорости движения авто.
Типтроник
Первопроходцами автомобильной промышленности в области Tiptronic стала компания Porshe. В 1990 производитель представил КПП схожую с механикой, но с возможностью электронного контроля. Интеллектуальная коробка предполагает как автоматическое переключение передач, так и ручное.
При автоматическом контроле оборотов, типтроник ведет себя как АКПП с системой DSP. Переход в ручной режим позволит самостоятельно понижать или повышать передачу. Тем не менее блок управления может самостоятельно перейти в автоматический режим при необходимости.
В современных системах предусмотрен режим «спорт», который позволяет значительно увеличить тягу и оценить мощность машины, оставляя частоту оборотов выше. Однако типтроник даже в ручном режиме оставляет задержку переключения передачи на уровне от 0,1 до 0,7 секунды.
Принцип работы механической коробки передач
Принцип работы механической КПП следующий: крутящий момент от двигателя через сцепление передается на первичный вал коробки передач, далее преобразуется при помощи пар взаимодействующих между собой шестерен и затем передается на колеса. Каждая пара шестерен (ступень) имеет определенное передаточное число, которое преобразует скорость вращения и крутящий момент коленвала двигателя. Причем если передача увеличивает крутящий момент, то скорость вращения уменьшается и наоборот. В первом случае передача будет называться понижающей, а во втором — повышающая.
Передаточное число определяется отношением количества зубьев у выходной и входной шестерен в паре. В свою очередь, количество зубьев напрямую зависит от размера самой шестерни: чем больше зубьев — тем больше диаметр шестерни. Например, у первой передачи самое большое передаточное число, и, следовательно, входная шестерня (на первичном валу) имеет минимальный размер, а выходная — максимальный. Переключение скоростей в механической КПП происходит только при нажатии на педаль сцепления, поскольку необходимо прервать поток мощности, передающийся от двигателя.
Движение автомобиля, оснащенного МКПП, всегда начинается с первой передачи. Исключение составляют тяжелые грузовики — там это можно делать со второй передачи. Для этого необходимо вручную перевести селектор рычага в соответствующее положение. Переход на повышенные передачи осуществляется последовательным переключением передач друг за другом. Сам момент переключения скорости зависит от показаний спидометра и тахометра, поскольку каждая передача рассчитана на работу в определенном диапазоне оборотов двигателя.
Устройство
Конструкция МКПП мало изменилась с тех пор, как были сделаны и запатентованы основные ее элементы. Механическая коробка переключения передач состоит из следующих деталей и узлов:
- картер;
- входной, выходной и промежуточный валы;
- синхронизаторы;
- ведущих и ведомых шестерней;
- механизма переключения передач.
Собранные в едином корпусе детали взаимодействуют между собой, обеспечивая передачу крутящего момента. Устройство механической коробки передач зависит от особенностей конструкции и количества валов — по данному признаку они делятся на двух- и трех вальные. Последняя компоновка называется соосной и в технической литературе ее принято называть классической.
Валы и блоки шестерней
В такой конструкции ведущий и ведомый валы размещены картере коробки один за другим. В хвостовике первичного вала установлен подшипник, на который опирается конец вторичного. Отсутствие жесткой связи позволяет им вращаться независимо друг от друга с разной частотой и в разном направлении. Ниже под ними располагается промежуточный вал, передача усилия происходит через блоки шестерней установленных на указанные детали.
С целью снижения шумности редуктора, шестерни в нем делаются косозубые
При изготовлении данных деталей используется жесткая система допусков, и большое внимание уделяется качеству обработки сопрягаемых поверхностей
На ведущем валу классической механической коробки жестко закреплено несколько шестерней разного диаметра и соответственно с разным количеством зубьев. В отдельных случаях узел делается цельным, что обеспечивает ему максимальную прочность.
Шестерни на вторичном валу могут устанавливаться двумя способами:
- подвижно на шлицах;
- фиксировано на ступицах.
Соединение с ведущим валом в первом варианте происходит за счет продольного перемещения ведомой шестерни по шлицам до вхождения в зацепление в ведущей. Такая схема отличается простотой и надежностью и получила достаточно широкое распространение.
В другой конструкции продольное перемещение деталей исключается и соединение происходит при помощи скользящей муфты.
Видео — как происходит передача крутящего момента в МКПП:
Угловые скорости ведущего вала и ведомого уравниваются при помощи специального устройства, который называется синхронизатором. В коробках передач спортивных автомобилей или машин специального назначения вместо данных узлов могут использоваться кулачковые муфты.
Механизмы управления
За всю историю развития автотранспорта было разработано множество оригинальных конструкций. Наибольшее распространение получила компоновка, используемая в современных агрегатах.
Управление механической коробкой передач осуществляется специальной конструкцией, состоящей из следующих элементов:
- рычага;
- приводов;
- ползунов;
- вилки;
- замка;
- муфты переключения передач.
Изменения режимов работы агрегата производится водителем путем перемещения рычага из одного положения в другое. Через приводы задействуются ползуны. Защитой от одновременного включения является специальный блокирующий механизм – замок. В трехходовых коробках он делает невозможным перемещение двух ползунов при движении третьего.
Этот узел приводит в действие вилку переключения передач, которая вызывает смещение муфты. Данная деталь представляет собой толстостенное кольцо со шлицами на внутренней поверхности. Они находятся в постоянном зацеплении с зубчатым венцом ведомого вала, по которому муфта перемещается вдоль него. Аналогичные шлицы имеются и на боковой поверхности ведомой шестерни.
При переключении передач рычаг вначале переводится в нейтраль, из которой производится выбор нужного режима. За это время синхронизатор выравнивает угловые скорости, и шестерня блокируется муфтой. Крутящий момент с первичного вала передается на вторичный и далее через главный редуктор на ведущие колеса.
Синхронизатор обеспечивает безударное переключение, при этом время его срабатывания не превышает нескольких сотых долей секунды.
Видео — устройство сцепления и МКПП, наглядный рассказ от компании Тойота:
Мягкость работы механической коробки передачво многом зависит от общего состояния деталей и, в особенности, данного узла.
Синхронизатор представляет собой бронзовое кольцо с зубчатым венцом на внутренней стороне. При движении муфты она сначала прижимает деталь к конусной поверхности на боковине ведомой шестерни, возникшей при этом силы трения достаточно для выравнивания частоты вращения валов. После синхронизации происходит блокировка зубчатого колеса муфтой переключения.
Вторичный вал
Опоры вторичного вала имеют неподвижную и подвижную посадки.
Вторичный вал, как и первичный вал, имеет в качестве опор:
– цилиндрический роликовый подшипник в картере сцепления (подвижная посадка);
– радиальный шарикоподшипник (неподвижная посадка), который закреплен в подшипниковом щите картера коробки передач.
Для снижения массы вторичного вала в нем выполнено глубокое продольное сверление.
Шестерни 3-ей, 4-ой и 5-ой передач и ступица синхронизаторов 1-ой/2-ой жестко закреплены на шлицах вторичного вала.
Шестерни и ступица удерживаются на вторичном валу посредством стопорных колец.
На вторичном валу свободно на игольчатых подшипниках установлены шестерни-каретки 1-ой и 2-ой передач.
