Коробка передач
Коробка передач служит для изменения в широком диапазоне
крутящего момента, передаваемого от коленчатого
вала двигателя на ведущие колеса автомобиля при трогании
с места, движении на подъем, разгоне и движении
автомобиля задним ходом. А также она предназначена для
длительного разъединения двигателя и трансмиссии во время
стоянки автомобиля и при движении автомобиля на холостом
ходу по инерции.
На большинстве легковых и грузовых автомобилей устанавливают
механические ступенчатые коробки передач с
зубчатыми шестернями.
Двухвалъные коробки передач с числом передач 4...5
применяют для переднеприводных автомобилей малого
класса и заднеприводных — с задним расположением двигателя.
Высшая передача чаще повышающая. Как правило,
большинство передач синхронизировано.
Трехвалъные коробки передач используют для легковых
автомобилей, выполненных по классической схеме, грузовых
автомобилей малой и средней грузоподъемности и автобусов.
Количество передач (ступеней) переднего хода обычно
равно четырем или пяти, не считая передачи заднего хода.
В современных легковых автомобилях применяются коробки
с числом передач (ступеней) не менее четырех. В эксплуатации
пока находятся автомобили с трехступенчатыми
коробками передач старых моделей ГАЗ-20 «Победа», ГАЗ-21
«Волга».
В грузовых автомобилях малой грузоподъемности применяются
четырехступенчатые коробки (автомобили УАЗ).
В грузовых автомобилях средней грузоподъемности иногда
применяются четырехступенчатые коробки (..3-53), но
в большинстве случаев пяти- и шестиступенчатые коробки,
синхронизированные на высших передачах.
Многовальные коробки передач используют на автомобилях
большой грузоподъемности для увеличения числа
передач с целью улучшения тяговых и экономических
свойств двигателя. В основу их конструкции заложена четырех-,
пяти- и шестиступенчатая трехвальная коробка передач,
в общем картере с которой размещен повышающий
редуктор (делитель) или понижающий редуктор (демультипликатор),
а иногда и оба вместе. При применении многовальных
коробок число передач может быть от 8 до 24.
Чаще всего такие коробки передач используют для автомобилей-
тягачей, работающих с прицепным составом.
В большинстве случаев переключение ступенчатых коробок
передач осуществляет водитель. В последнее время
появляются конструкции ступенчатых коробок передач с автоматизированным
переключением на базе микропроцессорной
техники.
Бесступенчатые передачи фрикционного типа (вариаторы
с гибкой связью) получили некоторое распространение
на автомобилях малого класса, например «Фиат Уно».
Ведущими автомобильными фирмами мира («Форд»,
«Фольксваген» и др.) ведутся интенсивные разработки бесступенчатых
передач этого типа. Это позволяет ожидать в
ближайшие годы расширения применения коробок передач
такого типа.
Наиболее широкое применение из всех типов бесступенчатых
передач получили гидродинамические коробки передач
(гидротрансформаторы), которые применяются в сочетании
с автоматической управляемой ступенчатой коробкой
гидромеханической передачи. Дальнейшее совершенствование
этих передач приведет к более широкому применению
их на автомобилях различного назначения. На отечественных
автомобилях гидромеханические передачи устанавливаются
на легковых автомобилях высшего класса
ГАЗ-14, ЗИЛ-4104, автобусах ЛиАЗ-677, автомобилях-самосвалах
БелАЗ-548А и некоторых специальных автомобилях.
Электромеханические передачи применяются в основном
на автомобилях большой грузоподъемности, в частности —
на всех автомобилях БелАЗ грузоподъемностью 75 тонн и
выше.
Ступенчатые коробки передач
Переключение передач в них осуществляется передвижением
шестерен, которые входят поочередно в зацепление с
другими шестернями или блокировкой шестерен на валу с
помощью синхронизаторов. Если между ведущей и ведомой
шестерней поместить промежуточную шестерню и через нее
передавать крутящий момент, то ведомая шестерня изменит
направление движения на обратное. Синхронизаторы выравнивают
частоту вращения включаемых шестерен и блокируют
одну из них с ведомым валом. Управление передвижением
шестерен или синхронизаторов осуществляет водитель
при выключенном сцеплении.
В общем случае коробка передач состоит из:
• картера;
• ведущего вала с шестерней;
• ведомого вала;
• промежуточного вала;
• оси шестерни заднего хода;
• блока передвижных шестерен;
• механизма переключения передач.
Картер коробки передач отливают из чугуна, валы и шестерни
— из стали. Установка валов производится на роликовых
подшипниках. Картер имеет верхнюю и боковую
крышки. В нижней стенке картера имеется отверстие для
слива отработавшего масла, а в боковой — отверстие для
заполнения коробки свежим маслом.
Четырехступенчатая коробка передач ГАЗ. В постоянном
зацеплении находятся шестерни ведущего и промежуточного
валов, шестерни второй и третьей передач промежуточного
и ведомого валов. Передачи включают перемещением
шестерни первой передачи и синхронизатора, а задний
ход включается перемещением блока, состоящего из двух
шестерен, расположенных на отдельной оси.
Первая передача включается перемещением назад шестерни
первой передачи ведомого вала. Ее наружные зубья
входят в зацепление с шестерней первой передачи промежуточного
вала
Вторая передача включается перемещением шестерни
первой передачи вперед. Ее внутренние зубья входят в зацепление
с торцевым венцом шестерни постоянного зацепления
второй передачи, при этом жестко соединяясь с ведомым
Третья передача включается перемещением назад муфты
синхронизатора. Внутренние зубья муфты входят в зацепление
с торцовым венцом шестерни постоянного зацепления
третьей передачи, жестко соединяя ее с ведомым валом
Четвертая передача включается перемещением вперед
муфты синхронизатора, ее зубья входят в зацепление с венцом
ведущего вала, соединяя ведущий и ведомый валы.
Промежуточный вал в передаче крутящего момента не участвует
Задний ход включается перемещением блока шестерен
заднего хода на оси до ввода в зацепление их с шестернями
первой передачи промежуточного и ведомого валов,
Включение третьей и четвертой передач осуществляется
при перемещении синхронизатора. который устроен
следующим образом. На наружной поверхности ступицы,
имеющей зубья и пазы, установлена скользящая муфта,
связанная с вилкой переключения передач. В пазах ступицы
расположены ползуны, которые прижимаются пружинными
кольцами к зубьям скользящей муфты. Два кольца с
коническими поверхностями при включении передач соприкасаются
с соответствующими коническими поверхностями
шестерен ведущего вала и включаемой передачи. Вследствие
возникающего трения скорости вращения шестерни и муфты уравниваются. Затем происходит включение соответствующей
передачи зубчатой муфтой синхронизатора.
Перемещение шестерен при включении и выключении
передач в коробке производится с помощью механизма переключения, который состоит из:
• рычага;
• ползунов;
• вилок переключения;
• фиксаторов;
• замков;
• предохранителя включения заднего хода.
Для включения передачи перемещают верхний конец
рычага в определенное положение, при этом нижний конец
рычага через переводную головку перемещает ползун
с вилкой и шестерней до включения выбранной передачи.
Для удержания шестерен коробки передач во включенном
или нейтральном положении служат шариковые фиксаторы.
Чтобы переместить ползун при переключении передач, необходимо приложить усилие, достаточное для выталкивания
шарика из выемки фиксатора.
Чтобы не допустить одновременного включения двух
передач, применяют замок, который изготовлен в виде
шариков или стержней, размещенных в горизонтальном
канале между ползунами. Переместить один из ползунов
невозможно, пока часть шарика или конец стержня
не выйдет в выемку ползуна соседней передачи и не застопорит
его.
Для предотвращения включения заднего хода при движении
вперед применяют предохранитель, который размещен
в переводной головке. Его конструкция делает возможным
включение заднего хода только при значительном
усилии, приложенном к рычагу переключения или при
перемещении рычага с выполнением дополнительного движения.
В ряде моделей автомобилей используется дистанционный
механический привод переключения передач, который
состоит из системы рычагов и тяг, соединенных с
рычагом механизма переключения передач, расположенного
на крышке коробки передач.
В многовальных коробках передач заложено использование
повышающего редуктора (делителя) с целью улучшения
тяговой мощности автомобиля. Управление механизмом
переключения передач делителя осуществляется
пневматической системой. При включении переключателя
на рычаге переключения передач в верхнее или
нижнее положение трос перемещает золотник крана управления,
и сжатый воздух через редукционный клапан подводится
к воздухораспределителю, устанавливая его золотник
в одно из двух крайних положений. При нажатии
на педаль сцепления упор толкателя открывает клапан
включения делителя, через который воздух поступает в
ту или иную полость силового цилиндра, передвигает поршень
со штоком и вилку синхронизатора делителя.