Показать меню

Коробка передач

При трогании автомобиля с места, разгоне и установившемся движении крутящий момент или сила тяги на ведущих колесах, с которой колесо «отталкивается» от дороги, разные.
Чтобы изменить силу тяги на колесах, применяют ступенчатые коробки передач. Коробка передач служит также для изменения скорости, направления движения автомобиля (вперед или назад) и разъединения двигателя и трансмиссии на длительное время.

В передаче из двух шестерен, в которой меньшая является ведущей 1, а большая — ведомой 2 (рис. 24, а), крутящий момент на ведомой шестерне будет большим во столько раз, во сколько раз число ее зубьев будет больше числа зубьев ведущей шестерни. При этом частота вращения (или скорость) ведомой шестерни будет соответственно меньше, чем ведущей. Отношение чисел зубьев ведомой и ведущей шестерен называется передаточным числом.

При передаточном числе, равном двум, за два оборота рукоятки шестерня 2 повернется на один оборот. При этом, нажимая на рукоятку с силой 5 кгс, можно поднять 10-килограммовый груз, прикрепленный на конце такой же рукоятки, сидящей на валу ведомой шестерни. Таким образом при передаче вращения с меньшей шестерни на большую уменьшается частота вращения и увеличивается вращающее усилие.

Если вращение от ведущей шестерни 1 (рис. 24, б) передается на ведомую через промежуточную шестерню 3, то ведомая шестерня будет вращаться в обратную сторону относительно ведущей.

На легковых автомобилях применяются коробки передач двух основных типов: механические и автоматические (гидромеханические). Механической коробкой передач управляет водитель, включая нужную передачу по своему выбору (в зависимости от режима движения автомобиля). В гидромеханической коробке передачи переключаются автоматически в зависимости от нагрузки на двигатель (частоты вращения коленчатого вала).

Принцип действия любой коробки передач основан на изменении частоты вращения ведомой шестерни при изменении числа зубьев ведущей шестерни. При уменьшении числа зубьев ведущей шестерни ведомая будет вращаться с меньшей частотой, при увеличении — с большей. Одновременно при уменьшении числа зубьев ведущей шестерни на ведомой шестерне повышается крутящий момент.

Обычно в коробках передач легковых автомобилей «работают» четыре или пять пар шестерен с разными передаточными числами. В зависимости от их числа коробка передач называется четырех-или пятиступенчатой. (Передача заднего хода в это число не входит, хотя в любой коробке передач присутствует обязательно.) Передаточное число от низшей (первой) передачи к высшей (четвертой или пятой) постепенно снижается. Передаточное число четвертой передачи во всех коробках, как правило, равно единице. Такая передача называется прямой.

Первая передача предназначена для трогания с места и движения автомобиля с самой низкой скоростью. При разгоне до 10... 15 км/ч можно перейти на вторую передачу, затем при скорости 30... 40 км/ч — на третью и, наконец, при скорости 60... 70 км/ч — на четвертую передачу. В Руководстве по эксплуатации конкретного автомобиля обязательно указана максимальная скорость движения на каждой передаче.

Переключать передачи «вверх» (от низшей к высшей) следует только последовательно. При замедлении и переключении передач «вниз» некоторые ступени можно пропускать, если позволяет скорость движения автомобиля. Например, после движения по прямой со скоростью 60 км/ч и замедления перед поворотом до 20 км/ч можно переключиться с четвертой на вторую передачу.

В последнее время все большее распространение получают пятиступенчатые коробки передач. Пятая передача в них — повышающая (передаточное отношение меньше единицы, например, 0,8, т. е. число зубьев ведомой шестерни незначительно меньше числа зубьев ведущей). Такая передача позволяет вести автомобиль с установившейся скоростью свыше 80 км/ч при пониженной частоте вращения коленчатого вала, например по ровному прямому шоссе, и двигатель расходует меньше топлива.

У коробок передач современных легковых автомобилей все пары шестерен находятся в постоянном зацеплении (рис. 25, а), а для долговечной и бесшумной работы зубья шестерен выполнены косозубыми. Синхронизатор Б позволяет при этом водителю бесшумно включать необходимую передачу.

Синхронизатор включает в себя ступицу 3, жестко посаженную на вторичный вал 9, на поверхности которой выполнены зубья. На зубьях ступицы помещена скользящая по ней зубчатая муфта 4. Устройство муфты позволяет при ее включении плавно уравнять частоту включаемой шестерни с частотой вращения ведомого вала. Кольцевая выточка на поверхности муфты служит для вилки, которая соединена с деталями механизма переключения передач. Шестерни 5, 6 и 7 свободно помещены на вторичном (ведомом) валу. Все они изготовлены как единое целое с венцами шестерен А, имеющими прямые зубья.

Для включения I передачи перемещают заднюю муфту 4 назад до соединения ее с зубчатым венцом А самой большой шестерни 7 на ведомом валу. При этом вращающее усилие от двигателя передается на вторичный вал через шестерни 2, 14, 11 и 7.

Для включения заднего хода используют промежуточную шестерню 16 (рис. 25, б). При движении задним ходом вращение от первичного вала на вторичный передается через шестерню 10 промежуточного вала и шестерню 16 на передвижную шестерню 8, которую перемещают до отказа назад по шлицам вала. При этом вторичный вал меняет направление вращения на обратное.

Механизм переключения передач размещен на крышке корпуса коробки передач. Этот механизм включает в себя рычаг переключения передач и ползуны с закрепленными на них вилками. Вилки служат для передвижения муфт синхронизаторов и шестерни 8 заднего хода.

Автоматические коробки передач (АКП) встречаются в основном на зарубежных (в особенности американских) автомобилях, а из отечественных — на некоторых автомобилях «Волга». Основное отличие автоматической коробки передач от механической — в передаче крутящего момента от двигателя к трансмиссии посредством давления потока жидкости в гидротрансформаторе (механизм сцепления отсутствует).

Гидротрансформатор (рис. 26) — одна из разновидностей гидродинамической передачи. Он состоит из насосного 5 (Н) и турбинного 4 (Т) колес и размещенного между ними реактора 3 (Р), заполненных жидкосью. Насосное колесо жестко связано с маховиком 8 и ведущим валом 1 и при работе двигателя создает мощный поток жидкости, который вращает турбинное колесо. С лопаток турбинного колеса жидкость попадает на лопатки реактора, в результате чего возникает реактивная сила, направленная в сторону вращения турбинного колеса. В зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя реактивная сила увеличивается или уменьшается, и в ступенчатом механизме (коробке передач), связанном с гидротрансформатором ведомым валом 7, осуществляется автоматическое переключение передач — соответственно, «вверх» или «вниз» (повышенное или пониженное).

Применение гидротрансформатора позволяет плавно трогаться с места и плавно разгоняться под нагрузкой, бесступенчато изменяя скорость движения автомобиля.

Автомобилем с автоматической коробкой передач управлять, безусловно, легче, чем автомобилем с механической коробкой. Однако такие автомобили, как правило, более дорогие, а ремонт АКП при поломке сложнее.

Для смазывания деталей механической коробки передач служит трансмиссионное масло, определенный объем которого заливается в картер коробки передач и главной передачи. Трансмиссионное масло снижает затраты энергии на преодоление трения, уменьшает износ деталей, предотвращает их перегрев и коррозию. На легковых автомобилях применяют трансмиссионные масла групп GL-4 и GL-5 (по международной классификации API).

Им соответствуют отечественные масла групп ТМ-4 и ТМ-5. Трансмиссионные масла подразделяются по классам вязкости: 75W, 85W, 90 и 140 (по классификации SAE в зависимости от сезона) или 9; 12; 18 и 34 (согласно отечественной классификации). Чем больше число, тем больше вязкость. Указанные цифры входят в обозначение марки масла. Импортному всесезонному маслу 85W-90 группы GL-5 соответствует всесезонное масло ТМ-5-18. Для некоторых автомобилей завод-изготовитель рекомендует применять в агрегатах трансмиссии моторное масло определенной вязкости.В гидротрансформаторах автоматических коробок передач применяется специальная жидкость. Помимо ее количества (уровня) и качества (соответствия данной модели АКП) водителю при эксплуатации необходимо следить также за ее температурой. Система охлаждения жидкости для АКП конструктивно объединена с системой охлаждения двигателя, поэтому автомобиль с АКП нельзя буксировать с неработающим двигателем дольше определенного времени: жидкость, не получая достаточного охлаждения, перегреется, и детали АКП могут выйти из строя.

ВОПРОС-ОТВЕТ