Трансмиссия это коробка передач – Механическая коробка переключения передач — это… Что такое Механическая коробка переключения передач?

  • 29.08.2019

Содержание

Трансмиссия и коробка передач — в чем между ними разница?

Когда в тексте упоминается «5-ступенчатая трансмиссия» или «механическая трансмиссия», — несложно догадаться, что речь идет о коробке передач. Многие неравнодушные к автомобилям люди считают, что два этих термина обозначают один и тот же агрегат. И один можно без зазрения совести заменять другим — примерно как писать «гиппопотам» вместо «бегемота».

На суперкаре Nissan GT-R ради хорошей развесовки коробку передач отодвинули к задней оси, что усложнило конструкцию трансмиссии: часть крутящего момента, «добежавшего» до задней части автомобиля и «пробежавшего» по валам КПП, по второму карданному валу отправляется в обратный путь — к передним колесам.

На деле же разница есть — и ощутимая. Что такое коробка передач — объяснять вряд ли требуется. Трансмиссия же — это весь комплекс агрегатов и механизмов, с помощью которого сгенерированный двигателем крутящий момент добирается до ведущих колес. Таким образом, на большинстве привычных нам автомобилей трансмиссия начинается со сцепления (или гидротрансформатора автоматической коробки передач) и заканчивается ступицами ведущих колес. Хотя есть и автомобили, не имеющие трансмиссии вовсе, — точнее, электромобили с мотор-колесами, где на ступице закреплен статор, а ротор является составной частью колесного диска.

Знаменитые ныне гибриды Фердинанда Порше, построенные больше ста лет назад, обходились без трансмиссии благодаря передним мотор-колесам.

Одним словом, коробка передач — это всего лишь один из элементов трансмиссии. Поэтому говорить о «6-ступенчатой механической трансмиссии» все-таки не совсем корректно. Тем более что наличие механической КПП не исключает наличия в трансмиссии управляемых электроникой межосевых и межколесных муфт, которые, как правило, умеют перераспределять крутящий момент в автоматическом режиме.

Устройство коробки переключения передач: схема, принцип работы МКПП

Коробка переключения передач (сокр. КПП или коробка передач) предназначена для изменения крутящего момента, передаваемого от коленчатого вала двигателя к ведущим колесам, для движения автомобиля задним ходом и длительного разобщения двигателя от трансмиссии во время стоянки автомобиля и при движении его по инерции.
Устройство механической коробки передач (кликабельно).Механическая коробка передач — КПП, в которой выбор передач и их включение осуществляется вручную, механическим способом. Механическая коробка передач уже не является наиболее распространенным типом КПП из применяемых на автомобилях сегодня. Однако она все еще остается достаточно востребованной благодаря своей надежности, простоте конструкции и ремонтопригодности.

Содержание статьи:

Устройство механической коробки передач

Схема работы КПП: 1 — первичный вал; 2 — рычаг переключения; 3 — механизм переключения; 4 — вторичный вал; 5 — сливная пробка; 6 — промежуточный вал; 7 — картер.Конструктивно МКПП состоит из следующих элементов:

  • картера;
  • первичного, вторичного и промежуточного валов с шестернями;
  • дополнительного вала и шестерни заднего хода;
  • синхронизаторов;
  • механизма переключения передач с замковым и блокировочным устройствами;
  • рычага переключения.

Сцепление

Сцепление является неотъемлемым компонентом механической КПП, осуществляющим разъединение двигателя и коробки в момент переключения ступеней без последствий для агрегатов. Говоря упрощенно — сцепление отключает крутящий момент. В момент выжатой педали сцепления мотор и колеса автомобиля вращаются отдельно друг от друга.

Сцепление создано для аккуратного соединения мотора и колес. Состоит из двух дисков, один из которых соединен с двигателем, второй — с колесами. В момент отпускания педали сцепления диски прижимаются и начинаются вращаться вместе. Именно поэтому и важна плавность отпускания педали.

Шестерни и валы

В стандартных МКПП оси валов расположены параллельно, на них располагаются шестеренки.
Ведущий (первичный) вал присоединяется к маховику мотора через корзину сцепления, находящиеся на нем продольные выступы передвигают второй диск сцепления и передают через жестко закрепленную ведущую шестерню вращающий момент на промежуточный вал.

В хвостовике ведущего вала расположен подшипник, к которому примыкает конец вторичного. Отсутствие фиксированной связи делает возможным крутиться валам независимо друг от друга в разных направлениях и с разными скоростями.

На ведомом вале имеется целый набор различных шестерней как жестко закрепленных, так и свободно вращающихся.

Синхронизаторы

Угловые скорости первичного и вторичного валов уравниваются при содействии синхронизатора и становится возможным смена ступени. Синхронизаторы обеспечивают более щадящий режим эксплуатации КПП и пониженный шум.
Во время включения водителем передачи муфта подается в сторону нужной шестеренки. Во время перемещения усилие переходит на одно из блокировочных колец муфты. За счет разных скоростей между шестерней и муфтой конические поверхности зубьев взаимодействуют с помощью силы трения. Она поворачивает блокировочное кольцо на упор.

Зубья последнего устанавливаются против зубьев муфты, поэтому последующее смещение муфты становится невозможным. Муфта заходит без противодействия в зацепление с малым венцом на шестерне. Шестерня за счет такого соединения жестко блокируется с муфтой. Такой процесс осуществляется за доли секунды. Один синхронизатор обычно обеспечивает включение двух передач.

Виды механических КПП

По количеству ступеней (передач) механические коробки в основном подразделяются на:

  • 4-ступенчатую;
  • 5-ступенчатую;
  • 6-ступенчатую.

Наиболее распространенной механикой считается 5МТ, то есть пятиступенчатая коробка переключения передач.

По количеству валов МКПП подразделяются на:

  • двухвальные, устанавливаемые на легковые переднеприводные автомобили;
  • трехвальные, устанавливаемые на легковые заднеприводные, а также на грузовые автомобили.

Принцип работы МКПП

Суть функционирования МКПП состоит в создании соединений между первичным и вторичным валом путем варьирования шестерней с различным количеством зубьев, что адаптирует трансмиссию под постоянно меняющиеся обстоятельства передвижения транспортного средства.

Данный силовой агрегат обеспечивает необходимые режимы работы мотора путем изменения количества оборотов, изменяя передаваемое усилие на ведущие колеса. Соответственно, при уменьшении количества оборотов снижается передаваемое усилие, а при увеличении — увеличивается. Это необходимо при удержании требуемого режима работы мотора при начале движения, снижении скорости или разгоне.

Двухвальная коробка передач: устройство и принцип работы

В таких трансмиссиях вращающий момент передается от шестеренок первичного вала на шестеренки ведомого. Ведущий вал соединяется с мотором через маховик, а ведомый передает вращающий момент на передние колеса. Располагаются они параллельно.

Ведущая шестеренка главной передачи на вторичном валу крепко зафиксирована. Между шестеренками находятся муфты синхронизаторов.

Для уменьшения габаритов агрегата и для увеличения количества ступеней устанавливается до трех вторичных валов, на каждом из них стоит шестеренка главной передачи, которая постоянно взаимодействует с ведомой шестеренкой.

Главная передача и дифференциал трансформируют вращающий момент вторичного вала на ведущие колеса машины.

Трехвальная коробка передач: устройство и принцип работы

Подшипники, расположенные в корпусе, обеспечивают вращение валов. На каждом валу имеется комплект шестеренок с различным числом зубьев.

Ведущий вал примыкает к двигателю посредством корзины сцепления, ведомый с карданным, промежуточный передает вращающий момент вторичному.

На первичном валу имеется ведущая шестеренка, которая раскручивает промежуточный с расположенным на нем крепко зафиксированным набором шестеренок. На ведомом валу имеется свой комплект шестеренок, перемещающихся по шлицам.

Между шестеренками вторичного вала находятся муфты синхронизаторы, которые выравнивают угловые скорости шестеренок с оборотами самого вала. Синхронизаторы крепко закреплены на валах и передвигаются в продольном направлении по шлицам. На современных МКПП такие муфты находятся на каждой ступени.

Преимущества и недостатки МКПП

Преимущества Недостатки
Стоимость и масса коробки ниже в сравнении с другими типами КПП Меньший уровень комфорта для водителя в сравнении с другими КПП
Высокие динамика разгона, топливная экономичность и КПД Утомляющий для водителя процесс переключения передач
Высокая надежность за счет простоты конструкции Необходимость периодической замены сцепления
Простое и недорогое обслуживание Более низкая плавность хода автомобиля в сравнении с другими типами КПП
Возможность более эффективного движения по бездорожью Возможность буксировки автомобиля

Как пользоваться механической коробкой

Использование автомобиля с механической КПП имеет некоторые особенности, которые нужно знать автолюбителю.

Во-первых, это последовательность действий при запуске машины:

  • выжать педаль сцепления до упора и передвинуть рычаг КПП в положение нейтральной передачи, если есть сомнения правильно ли выбрана скорость необходимо пошевелить рукоятку рычага в стороны, при нахождении рукоятки КПП в нейтральном положении рычаг свободно ходит вправо и влево;
  • при переводе автомобиля на нейтральную ступень необходимо зафиксировать транспорт во избегании неконтролируемого движения, для этого машина ставится на ручной тормоз или выжимается педаль тормоза;
  • при выжатом сцеплении и удерживании машины тормозом необходимо повернуть ключ зажигания, при этом должны загореться значки на панели приборов, как только потухнут почти все значки следует дальше повернуть ключ и после запуска двигателя отпустить ключ.

Во-вторых, схема переключения на МКПП. Она чаще всего находится на внешней части рукоятки рычага. При переключении передачи рекомендуется ориентироваться на тахометр. Переключаться на более высокую передачу можно раскрутив обороты двигателя до 1500–2000 об/мин в случае дизельного мотора и до 2000–2500 об/мин в случае бензинового.

В-третьих, процесс переключения передач. Он состоит из нескольких этапов:

  • отпустить педаль газа;
  • левой ногой выжать педаль сцепления до упора;
  • рукой передвинуть рычаг в необходимое положение;
  • аккуратно отпустить педаль сцепления и потихоньку нажать педаль акселератора.

В-четвертых, регулярная проверка уровня рабочей жидкости и замена ее согласно указаниям производителя продлят период эксплуатации механической КПП.

Заключение

В большинстве стран с более высоким доходом населения количество выпускаемых авто с МКПП уменьшено практически до 10-15%. Связано это в первую очередь с комфортом во время вождения — при использовании АКПП он несомненно выше. Механическая КПП имеет самый простой принцип работы. Из-за этого она дешевле и экономичнее. МКПП является отличным решением для любителей быстрой езды или езды по бездорожью. Если комфорт для вас не является первостепенным, то выбор в пользу МКПП очевиден.

Коробка переключения передач с двойным сцеплением — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Детальный вид коробки передач Volkswagen DSG-6 Схема работы коробки передач с двойным сцеплением

Трансмиссия с двумя сцеплениями (ТДС) представляет собой второе поколение роботизированных коробок передач. Данный вид роботизированных коробок передач в настоящее время является наиболее совершенным с точки зрения экономичности и скорости переключения.

Представляет собой две параллельных коробки передач, каждая со своим сцеплением. На первой нечётные передачи (1, 3, 5, 7), на второй — чётные (2, 4, 6, R). Предположим, автомобиль едет на первой передаче — на нечётной коробке включены 1-я передача и сцепление, на чётной — только 2-я передача. Когда нужно переключиться на 2-ю передачу, одно сцепление выключается, второе включается. Если блок управления видит, что разгон продолжается, на нечётной коробке включается 3-я передача. Когда настанет пора переключиться, снова потребуется выключить одно сцепление и включить другое. Такие роботы переключаются за 0,2 с и даже быстрее — но только на ту передачу, которая подготовлена заранее. Ошибки в предсказании (например, резкое ускорение из экономичного режима, а значит, срочный спуск на две-три передачи) приводят к задержке в разгоне. Разрыва тяги при этом не будет, коробка будет просто стоять на старой передаче.

Отсюда название преселективная коробка передач (с предварительным выбором). Несмотря на название, она не имеет ничего общего с преселективными механическими коробками (водитель указывает очередную передачу до того, как нажмёт сцепление, при этом взводятся пружины или переключаются пневмоклапаны, при нажатии сцепления они срабатывают).

Наиболее известные представители преселективной коробки передач (ПКП) разработаны VW group и Borg-Warner — DSG-6 (DQ250, мокрые сцепления) и LUK — DSG-7 (DQ200 — сухие[1] сцепления, DQ500 — мокрые[2]). Также известны коробки других производителей (например, Getrag) под другими названиями PDK, SST, DSG, PSG, EDC, S-tronic[3].

Небольшой объем коробки позволяет значительно сэкономить на масле. Так, например, в DSG-типы требуется не более двух литров масла типа DCTF, а для охлаждения плат мехатроника — литра жидкости с допуском G 004 000.

Преимущества и недостатки трансмиссии с двойным сцеплением[править | править код]

В принципе, трансмиссия с двойным сцеплением схожа по конструкции с обычной механической. Однако поскольку выжим и включение сцеплений и переключение передач осуществляет компьютер, с точки зрения водителя она ничем не отличается от любой другой автоматической трансмиссии.

Преимущества:

  • Скорость переключения передач в пределах 200 мс, что позволяет быстрее разгоняться. При этом коробка не испытывает ударных нагрузок, в отличие от однодисковых роботов гоночных конструкций — переключение муфт происходит тихо и медленно, пока автомобиль едет на другой половине коробки.
  • Высокий КПД, присущий любой трансмиссии со сцеплением.
  • Механическая часть простая и надёжная. Модели с сухим сцеплением вообще состоят из трёх модулей (механической части, блока сцеплений и мехатроника), и крайне редки ситуации, когда поломка одного модуля перекидывается на другой (например, одна жидкость протекает в другую[4] или включаются две передачи).
  • Упрощённая по сравнению с автоматом замена масла из-за более простой схемы трубопроводов: меньше гидроцилиндров, нет радиатора.
  • Робот экономнее даже ручной коробки. Причин несколько: 6 и даже 7 передач — это много по меркам недорогого автомобиля, блок управления может держать предельно низкие обороты и низшую передачу наготове, а при движении нужно поддерживать давление только в одном из сцеплений.

Недостатки:

  • По стоимости близка к автомату[5].
  • Из расходных материалов — дорогое редкое масло (особенно модели с масляным сцеплением, там масла больше 5 л[6]), а также блок сцеплений. Из-за этого DSG не даёт решающее преимущество перед автоматом по стоимости владения.
  • Конструкция довольно молодая, слабым местом остаются электрические или электрогидравлические исполнительные механизмы[7], и часто (на 2018) автодилеры ремонтируют её заменой крупных узлов[7], а сторонних автосервисов, способных перебрать такую коробку, очень мало[8][7].
  • Не лучшее поведение на низких скоростях, присущее любой трансмиссии со сцеплением[9]. На минимальных скоростях робот ездит только с проскальзыванием сцепления, робота сложнее подталкивать по сантиметру, для быстрого старта надо заранее дать роботу команду приготовиться, водитель должен понимать, когда при полной остановке разомкнётся сцепление и сработает ли на подъёме противооткатная система. Производители смягчают этот вопрос очень короткой первой передачей[7].
  • Небольшая задержка перед резким ускорением при движении на средних скоростях[10], связанная с тем, что коробка держит наготове не ту передачу — например, 6-ю при движении на 7-й, в то время как для резкого ускорения нужна 5-я или 4-я. Потому в сложном трафике, готовясь к подобным манёврам, водители заранее включают режим S. Интересно этот вопрос решён в McLaren MP4-12C: водитель может, по принципу трёхпозиционной кнопки фотоаппарата, дать коробке команду подготовить верхнюю или нижнюю передачу.
  • Как и любой робот, требует автоматическую систему удержания на подъёме, а также множество датчиков, отвечающих за правильный выжим сцепления[11].
  • Автомат более устойчив к частичным отказам и позволяет выехать хотя бы на одной передаче[11].
  • Автомат более масштабируемый в дорогих спортивных и представительских авто[9]. Автоматы уже имеют 8 или 9 скоростей, роботам иметь столько передач невыгодно, а 10-скоростной легковой робот так разработать и не смогли[12].

Двухдисковый робот применяется широко:

  • На легковых автомобилях классов B…D (малый — семейный), кроссовер[13] — на одной и той же машине можно и прикоснуться к быстрой езде, и ездить экономно. Так, роботизированный Volkswagen Polo Sedan (B-класс, 1,4 л турбо, 122 л. с.) разгоняется до 100 км/ч за 9,9 с — великолепный показатель для малых авто (для таких двигателей обычно 11…13 с). Заявленный расход на ручной и роботе одинаков: 5,7 л/100 км в смешанном цикле. Конкуренты — автомат и вариатор, но характер их езды совершенно другой.
  • На спортивных автомобилях. 1200-сильный Bugatti Veyron оснащён 7-скоростным роботом и разгоняется до 100 км/ч за 2,5 секунды[9]. Конкуренты — роботы гоночных конструкций с одним сцеплением (Lamborghini Aventador) и автомат (Maserati GranTurismo), в том числе редкая схема «автомат со сцеплением» (спортивные комплектации Mercedes S-класса).

Двухдисковый робот встречается как экзотика:

  • На легковых автомобилях классов A (особо малый), E (бизнес-)[14]. В особо малых авто конкуренты — автомат и вариатор, в бизнес-классе — автомат.
  • На коммерческом транспорте. Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corporation первой оснастила грузовик двухдисковым роботом в 2011 году[15]. Впоследствии идею подхватили другие производители (John Deere — 2012, Volvo — 2014), но на 2019 такие грузовики очень редки: сложные конструкции не прибавляют грузовику рентабельности[11]. В грузовиках обычно много передач, и зачастую переключение между передачами мгновенное, а между рядами передач — нет. Конкуренты — ручная коробка, автомат и роботы более простых конструкций, частично унифицированные с ручными.
  • На гоночных автомобилях (Porsche 956). Конкурент — гоночные полуавтоматы (роботы, не умеющие стартовать и автоматически переключаться, что запрещено в гонках) с одним сцеплением, которые проще, легче и переключаются достаточно быстро (порядка 50 мс).

Двухдисковый робот неприменим:

  • На бюджетных автомобилях — из-за дороговизны в приобретении и эксплуатации. Там «правят бал» дешёвые ручные коробки (повсеместно), построенные из них роботы с одним сцеплением (Lada Vesta) и 4-скоростные автоматы (KIA Rio).
  • На внедорожниках и строительной технике[9] — в сложной грязи и на подъёмах предпочтительнее автомат. Гидротрансформатор позволяет устойчиво ездить сколь угодно медленно и в этом режиме умножает крутящий момент, становясь дополнительной понижающей передачей. Если же подобный режим — основной (как у дорожных катков, комбайнов), используется объёмный гидропривод.
  • На крупных бизнес- и представительских — они тяжёлые и скоростные, и потому требуют много передач. Таких роботов на 2019 не существует, а 8-скоростные автоматы — существуют. Быстрый разгон можно обеспечить большим двигателем, а экономия топлива — не приоритет. Автомат со сцеплением бывает и здесь (Aurus Senat).

У автоблогеров очень много мнений, и некоторые неверны.

Миф: на светофорах надо ставить селектор в N[16]
Реальность: Миф родом ещё из ручных коробок — «изнашиваешь выжимной подшипник». Также требование ставить N было в некоторых однодисковых роботах. В двухдисковом роботе один из подшипников всегда под нагрузкой, и соответственно эти подшипники очень прочны. В знаменитой коробке Volkswagen DSG подшипники действуют наоборот: под нагрузкой тот, что на сомкнутом сцеплении. Разработчики в конце концов остановились на таком алгоритме: долгое или уверенное нажатие тормоза полностью размыкает оба сцепления[7], и в переходе в N нет нужды. Коробка DSG сигнализирует об этом моменте тахометром, опуская обороты на 50…100.
Экономить топливо, спускаясь с горы в режиме N, на инжекторных двигателях также бессмысленно и опасно[16].
Частичный миф: робот не любит пробок. Вариант: в пробках надо ездить в «ручном» режиме[16]
Реальность: Действительно, при движении в пробке на 1-й передаче гидроавтомат никуда не переключается, а ручная и робот — трогается, расходуя время и сцепление. И тут есть два момента: во-первых, устойчивая скорость роботов специальной постройки порядка 7 км/ч, меньше, чем у ручных и роботов с «ручным» прошлым, и это помогает в пробках. Во-вторых, роботы любят очень рано переходить на минимальные обороты 2-й передачи, это удобно во дворах, но мешает в глухих пробках (настолько глухих, что даже до 10 км/ч не разгонишься), и стоит придерживать 1-ю передачу, перейдя в режим ± или S.
Некоторые сложности вождения связаны не с само́й коробкой, а с турбоямой — неуверенный водитель, боясь резкого ускорения и последующего ДТП, просто оставляет повышенную дистанцию.

Демультипликатор — Википедия

Демультиплика́тор (от де- — приставка, обозначающая отрицательное действие и multiplication (мультипликатор)) — механизм трансмиссии, предназначенный для повышения крутящего момента.

Середина приборной панели тягача КрАЗ-258, справа внизу — диаграмма управления раздаточной коробкой, правый рычаг которой управляет демультипликатором

В русском языке распространены синонимы: дели́тель (прямой перевод термина «демультипликатор»), дополнительная коробка передач, раздаточная коробка с пониженной передачей.

Коробка передач ZF 16S181 со вскрытым задним картером, 3, 6 — 8 — планетарный демультипликатор

Как правило, демультипликатор устанавливается на автомобилях, предназначенных для эксплуатации в тяжёлых условиях, когда обычного количества передач в КПП недостаточно. Например, водитель чувствует, что при необходимой скорости движения на 4-й передаче двигатель работает «внатяг», с перегрузкой, а на 3-й обороты велики, двигатель «перекручен»; переключив демультипликатор (делитель, дополнительную коробку передач) на пониженную передачу, получает промежуточное передаточное число в трансмиссии.

КАМАЗ[править | править код]

К примеру, на некоторых моделях автомобилей КАМАЗ между сцеплением и коробкой передач устанавливается делитель (дополнительная двухступенчатая коробка передач) с прямой и повышенной передачами. Когда автомобиль не загружен, движение происходит на повышенной передаче демультипликатора, при эксплуатации с большой нагрузкой (например, буксировка прицепа или полуприцепа, особенно в неблагоприятных дорожных условиях) водитель включает прямую передачу демультипликатора. Таким образом, вместо пяти передач автомобиль имеет в два раза больше. С включенной прямой передачей демультипликатора общее передаточное число КПП оказывается ниже. Например, передаточное число 5-й передачи с выключенным демультипликатором (5-я низшая) находится между передаточными числами 4-й и 5-й передач с демультипликатором (высших).

На рычаге переключения передач грузовых автомобилей с делителем находится переключатель («флажок»), соединённый гибким тросиком с газораспределителем. После того, как водитель произведёт переключение на рычаге, он нажимает на педаль сцепления и исполнительный пневмопривод переключает передачу в делителе. Некоторые КПП имеют два делителя — один на входе (собственно делитель, на жаргоне также называется «полпередачи»), второй на выходе (демультипликатор). Делитель используется на всех передачах, включая задний ход, для незначительного изменения передаточного числа, а демультипликатор переключает трансмиссию между низшими и высшими передачами, переключается он качанием рычага КПП до упора влево-вправо либо дополнительной клавишей сбоку рычага КПП.

Scania[править | править код]

Так устроены, например, коробки передач Scania GRS905 и ZF 16S151. Конструктивно это 4-ступенчатые МКПП (четыре передачи переднего хода и одна заднего), дополненные делителем и демультипликатором.[1] Трогание и движение на малых скоростях идут при включенном демультипликаторе (на нижнем ряду), понижающем частоту вращения выходного вала в 3,75 раза (для коробки GRS905), при этом на коробке 16S151 можно включить передачи 1-4 или задний ход (R), на коробке GRS905 — передачи 1-3, а также «ползучую» передачу (очень медленную, С) или R.[2] После разгона до определённой скорости водитель переходит на верхний ряд (демультипликатор выключается, кратковременным движением рычага из нейтрали до упора вправо или подъёмом боковой клавиши), передаточное число трансмиссии падает в 3,75 раза и передачи 1-4 становятся передачами 5-8 — 1-я передача основной КПП после выключения демультипликатора даёт эффект 5-й передачи, 2-я передача становится 6-й и так далее.

Передачи основной коробки на верхнем ряду переключаются теми же движениями рычага, что и на нижнем. С верхнего ряда на нижний переходят качком рычага из нейтрали влево либо опусканием боковой клавиши, но на скорости не более 20-50 км/ч, чтобы из-за резко возросшего передаточного числа не произошло поломок двигателя или КПП. Делитель, управляемый передней клавишей, можно использовать на любой передаче, включая задний ход.

Внедорожники[править | править код]

На автомобилях повышенной проходимости раздаточная коробка имеет две передачи — высшую (как правило, прямую) и низшую (понижающую), а также нейтральную. На автомобилях с отключаемым передним ведущим мостом включение пониженной передачи блокируется (невозможно включить при отключенном переднем мосту).

Урал[править | править код]

На автомобиле «Урал-377» (вариант полноприводного «Урала-375» с колёсной формулой 6×4 без ведущего переднего моста) раздаточная коробка, разумеется, отсутствовала, вместо неё стояла дополнительная КПП с прямой и понижающей передачей.

Иномарки[править | править код]

На некоторых легковых автомобилях с полным приводом (разработаны на основе машин с переднеприводной компоновкой), например, Toyota Sprinter Carib, автомобили фирмы Subaru с механической коробкой передач имеется дополнительная понижающая первая передача, включаемая только при подключенном заднем мосту.

Демультипликатор в составе механизма поворота гусеничной машины[править | править код]

Некоторые типы планетарных механизмов поворота гусеничных машин, конструкция которых включает в себя два двухскоростных дифференциальных редуктора, позволяют реализовать функцию демультипликатора посредством одновременного группового (парного) переключения обоих редукторов с одного режима работы на другой — с повышенной передачи на пониженную. При этом, как и в случае с демультипликатором, входящим в состав коробки передач, на выходе происходит увеличение крутящего момента с одновременным уменьшением частоты вращения. Подобная опция является лишь следствием возможностей подобных механизмов поворота обеспечивать два передаточных отношения для маневрирования и формально демультипликатором не является, хотя и может использовать наподобие него.

Вопреки широко распространённому мнению о наличии опции демультипликатора в механизмах поворота подавляющего большинства гусеничных машин, фактически таковая присутствовала лишь на относительно старой технике: британские танки Cavalier, Covenanter, Crusader; чешский танк LT vz.38; венгерский танк Turan; японский танк 三式中戦車 (Чи-Ну); советские танки ИС-1, ИС-2, ИС-3, Т-44, Т-54, Т-55, Т-62; советские боевые машины БМП-1, БМП-2; советский гусеничный тягач АТ-С. Также подобной опцией обладают некоторые малоиспользуемые на современных машинах двухпоточные механизмы поворота по типу такового на танке Пантера: сама Пантера, советский гусеничный тягач АТ-Л, советские боевые гусеничные машины МТ-ЛБ и МТ-ЛБу.

  1. ↑ Руководство по эксплуатации КПП ZF 16S151/181
  2. ↑ Коробка передач Скания GRS905 — схема КПП и принцип работы

Механическая коробка передач устройство как правильно переключать передачи

Все автомобили с двигателями внутреннего сгорания непременно оснащены коробками передач. Любой автолюбитель знает, сколько всего существует и каких разновидностей этого устройства, а также принимает факт, что самой распространенной на сегодняшний день является механическая коробка передач. Ее краткое обозначение – МКПП. Основное отличие, помимо конструкционных и показательных, заключается в том, что переключение передач полностью контролируется водителем. Разберемся подробнее, что собой представляет названная разновидность КП.

МКПП

Подробнее о том, что представляет собой «механика»

Как работает механическая КП? Что она из себя представляет? Давайте разберемся.
Механическая коробка передач выполняет простую и понятную функцию: смена передаточного отношения скорости вращения колесам от мотора. Важная составляющая часть её – передаточный механизм зубчатого (чаще всего) вида. Мы уже выяснили, что функционирует механическая КП путем манипуляций водителя, который самостоятельно решает, какое в настоящий момент значение передаточных чисел требуется для корректной работы всего авто.Отсюда и название – механическая, что предполагает полностью ручное управление.

Принцип работы МКПП

В общем и целом, КП – это ступенчатые редукторы закрытого типа. В себе они содержат зубчатые шестеренки, которые в зависимости от востребованности в данный момент могут быть сцеплены и могут изменять обороты и меж входным и выходным валами, а так же их частоту.

Как работает механическая КП

Как работает механическая КП

Важно! «Проще говоря, принцип действия механической коробки передач состоит в том, что на различных ступенях входного и выходного валов происходит переключение (вручную) и соединение различных комбинаций шестеренок». Следует рассмотреть ещё один важный вопрос: устройство МКПП.

Устройство механической коробки передач

Стоит понимать, что сама по себе любая коробка передач не сможет функционировать отдельно от других, не менее важных узлов автомобиля. Одним из них является сцепление. Данный узел осуществляет разъединение мотора и трансмиссии в требуемый момент времени. Это позволяет осуществлять переключение передач без последствий для автомобиля при сохранении оборотов двигателя.Наличие сцепление и необходимость его применения обусловлена тем, что МКПП пропускает через свои шестерни большой по значению крутящий момент.Так же важно знать, что любая коробка передач при условии классической конструкции имеет оси валов, на которые нанизаны зубчатые шестеренки. О них мы упоминали ранее. Корпус при этом обычно называют «картером». А самыми распространенными компоновками являются трех- и двухвальные.

устройство МКПП

устройство МКПП

В первых расположены:

  • ведущий вал;
  • промежуточный вал;
  • ведомый вал.

Ведущий вал обычно соединяется со сцеплением, а уже по нему осуществляются перемещения особого диска (его называют диском сцепления). Далее вращение уходит к промежуточному валу, который крепко соединен с шестеренкой первичного вала.При рассмотрении конструктивных особенностей МКПП следует брать во внимание особое расположение ведомого вала. Часто он соосен с ведущей осью, и соединены они посредством подшипника, что находится внутри ведущего вала. Такое устройство обеспечивает независимость их вращений. Блоки шестерней с ведомого вала не зафиксированы, а сами шестерни ограничены специальными муфтами. Они так же могут смещаться по оси.При включенной нейтральной передаче обеспечивается свободное вращение шестеренок. Тогда муфты приобретают разомкнутое положение. После того, как водителем выжато сцепление, а передача переключена, скажем, на первую, специальная вилка в КП переместит муфту таким образом, что она зацепится за требуемую пару шестеренок. Так осуществляется передача вращения и усилия, направленного от двигателя.

Устройство механической коробки передач

Устройство механической коробки передач

От ведомой оси происходит передача крутящих моментов и оборотов двигателя посредством карданного вала (в случае с задним приводом) на ведущие колеса. В момент зацепления синхронизатором ведущего и ведомого вала при условии, что шестерни не участвуют в процессе, достигается наивысший коэффициент полезного действия.Для осуществления движения назад механика оснащена «паразитной» шестеренкой, приводя в действие которую водитель может сменить путь вращения на обратный.Многие из коробок передач механического типа снабжены косозубыми шестернями. Это обусловлено их способностью справляться с большими усилиями и при этом создавать меньше механического шума.Что касается 2-вальной КП, там точно так же предусматривается соединение ведущего вала со сцеплением. Разницей между двуосной и трехосной является наличие блока шестерней на ведущем валу. Ну и, конечно же, отсутствие промежуточного вала.На ведомой оси находится жестко закрепленная шестерня главной передачи. Другие из шестерней оснащены синхронизационными муфтами.

Такое устройство и принцип работы очень похожи с трехосной версией МКПП.Стоит отметить, что двухвальные механические коробки передач обладают большим коэффициентом полезного действия, но из-за особенностей своей конструкции и связанного с этим ограничения на допустимо возможное повышение передаточного числа используются только в легковых автомобилях.Также важным элементом в конструкции механических коробок переключения передач являются синхронизаторы.

Подробнее о МКПП

Подробнее о МКПП

Ранее, когда первые образцы таких КП ими не оснащались, водителям приходилось осуществлять двойной выжим для равнения окружных скоростей шестерней. С появлением синхронизаторов эта необходимость исчезла.Следует отметить, что синхронизаторы не применяются для коробок передач с большим их числом (когда речь идет, скажем, о 18 ступенях), ведь с технической точки зрения комплектации такого формата просто невозможна. Так же для увеличения скорости переключения передач синхронизаторы не применяются при конструировании спорткаров.Синхронизаторы функционируют таким образом: когда управляющий переключает передачи, муфта смещается к нужной шестерне. Усилия поступают на блокировочное кольцо муфты, и при имеющейся силе трения поверхности зубьев начинают своё взаимодействие.Механическая коробка передач принцип работы имеет, как мы выяснили, доступный и ясный. Рассмотрим теперь вопросы, касающиеся переключение передач.

Переключение передач

Теперь, когда мы знаем, как работает коробка передач механического принципа управления, важно разобраться с самим процессом переключения. За этот процесс ответственным выступает специальный механизм.Автомобили с задним приводом оснащаются рычагом переключения именно на самой МКПП. Механизм же скрыт в корпусе, а рычаг позволяет производить управление. Этот вариант расположения характеризуется некоторыми преимуществами и недостатками. Среди достоинств:

  • доступность и простота с точки зрения конструкционных решений;
  • четкое переключение;
  • высокий срок службы.

К недостаткам относятся:

  • невозможность расположить мотор в задней части машины;
  • невозможность применения на автомобилях с передним приводом.

Если автомобили оснащены передним приводом, то рычаги предусмотрены на полу между сидением водителя и сидением пассажира, на панели руля или же на приборной панели.Конструктивные особенности в переключении передач автомобилей с передним приводом тоже обладают своими преимуществами и недостатками. Среди первых выделяются особенный комфорт в расположении и удобство переключения, отсутствие вибраций на рычаге, относительно высокая свобода с точки зрения дизайнерской и инженерной компоновки.

Переключение передач МКПП

Переключение передач МКПП

Недостатки, главным образом, представлены относительно небольшой долговечностью, вероятностью возникновения люфтов, а так же потребности регулировки тяги. К тому же, такой вариант в конструкции и расположении рычага обладает меньше четкостью, чем при расположении на корпусе МКПП.Любому, кто интересуется темой разнообразия коробок передач, следует ознакомиться с плюсами и минусами конкретно механической КП, ведь она – это своего рода «мать» всех последующих вариантов исполнения и функционала коробок переключения.

Плюсы и минусы механических коробок передач

Разумеется, идеальной коробки передач просто не существует. Но несравненными преимуществами именно механической являются:

    1. Относительная дешевизна конструкции по сравнению с аналогами.
    2. Небольшая масса и завидный КПД (коэффициент полезного действия).
    3. Отсутствие особых требований к охлаждению.
    4. Преимущество с точки зрения экономии и лучшая среди аналогов динамика разгона.
    5. Легкость и простота с точки зрения инженерии.
    6. Высокая надежность и высокий ресурс эксплуатации.
    7. Наличие возможности применять различные техники (что важно для асов и водителей со стажем) и стили вождения при некоторых условиях (например, во время гололедицы и при езде по бездорожью).
Устройство механической коробки передач

Устройство механической коробки передач

  1. Машину с МКПП можно завести посредством толчка и осуществить её буксировку максимально легко и удобно на большие расстояния при любой скорости.
  2. Наличие возможности рассоединения двигателя и трансмиссии.

Впечатляющий список. Поговорим о недостатках. Среди них:

  1. Потребность при переключении полного разобщения между силовым механизмом и трансмиссией, а это оказывает влияние на время осуществления переключения.
  2. Для достижения плавности переключения, придется долго набивать руку и копить опыт.
  3. Идеальной плавности добиться не получится вообще, так как число ступеней в современных авто с механической коробкой передач колеблется от 4 до 7.
  4. Относительно малый ресурс на узле сцепления
  5. Статистические данные, говорящие о том, что водители, предпочитающие механику, более подвержены утомлениям в пути.

В завершение статьи рассмотрим краткий курс езды на МКПП для не имеющих опыта водителей.

Механическая коробка для «чайников». 9 важных деталей

Плюсы и минусы МКПП

Плюсы и минусы МКПП

Новичку, приобретшему авто с механической коробкой, требуется ознакомиться с важными нюансами в обращении с коробкой и уяснить некоторые моменты.Начнем по порядку. Для чего нужны передачи? Для того, чтобы выбирать, какая именно и при каких условиях будет наилучшей для применения в требуемой вам ситуации (погодные условия, качество дорожного покрытия и т.п.)

Важно! Освоение расположения передач. Важным моментом является синхронное нажатие педали сцепления с одновременным переключением скоростей.

1. Запуск мотора. Схема: «нейтралка» — сцепление – запуск двигателя. И никак иначе.

2. Правильное применение сцепления. Выжимать – строго до конца и не больше 2 секунд. Бережем машину.

Удаление царапин на кузове автомобиля без покраски.

НЕ ТРАТЬТЕ ДЕНЬГИ НА ПЕРЕКРАСКУ!
Теперь Вы сами сможете всего за 5 секунд убрать любую царапину с кузова вашего автомобиля.

Читать далее >>

3. Похвальная координация и гладкие действия. Сцепление. Скорость (например, первая). Бросаем сцепление (медленно, конечно же), при этом так же медленно принимаемся за газ.

4. «Дауншифтинг». Проще говоря, при понижении скорости важно понижать и передачи, точно так же, как осуществлялось их повышение при разгоне.

5. Задний ход. Никогда и ни при каких обстоятельствах не рекомендуется включать заднюю передачу до момента, пока авто не остановится.

Важные детали МКПП

Важные детали МКПП

6. Паркуемся. Мотор заглушен, выжато сцепление, включена первая передача,  ручной тормоз в рабочем положении. Все просто.

Непонятно, трудно и нудно? Больше практики! Только при условии постоянного и непрерывного вождения описанные принципы и тонкости будут не просто сводом правил или законов, а чем-то естественным и понятным.

Заключение

Механической коробки передач устройство и принцип работы, как мы выяснили, довольно интересны, хоть вместе с тем и сложны для восприятия. Работает МКПП исключительно вкупе с двигателями внутреннего сгорания. Такой тип конструкции и принципов в управлении наделяет рассмотренный тип коробки передач определенными превосходствами перед своими аналогами, которые всё чаще начинают занимать лидирующие по продажам места на рынке. Однако не стоит забывать, что наиболее практичной, хоть и не совсем на первый неопытный взгляд простой в использовании, является именно МКПП.
Познакомьтесь с «механикой» поближе, и вы будете приятно удивлены!

Выводы про МКПП

Выводы про МКПП

Коробка быстрых скоростей | Журнал Популярная Механика

Если в парной гонке на ускорение друг против друга выйдут обычный автомобиль и гоночный с двигателями одинаковой мощности, победителем, несомненно, станет последний. Ключ к победе — кулачковая коробка передач.

Если в парной гонке на ускорение друг против друга выйдут обычный автомобиль и гоночный с двигателями одинаковой мощности, победителем, несомненно, станет последний. Ключ к победе — кулачковая коробка передач. Главное достоинство кулачковой коробки — в скорости переключения передач. Если разгоняться на обычном автомобиле, переключая передачи вверх максимально быстро, почти ударом, то смена каждой передачи займет около 0,6 с. Примерно столько уходит на высокоскоростное выключение/включение сцепления. Пилот гоночного автомобиля может сменить передачу втрое быстрее — и сделает это, не выжимая сцепления, и на каждом переключении будет выигрывать более 0,4 с! Это произойдет за счет того, что при каждом переключении у обычного автомобиля падают обороты двигателя и, соответственно, снижается интенсивность разгона. Чтобы выяснить, как устроена высокоскоростная гоночная коробка передач, мы отправились в Удельное, на подмосковную базу команды «Красные крылья», выступающей в ралли и кольцевых гонках.

Особенности гоночной механики

Денис Комаров, технический директор гоночной команды, готовит кулачковую коробку передач к фотосъемке. Он бережно протирает ветошью одну из шестеренок агрегата — огромное прямозубое колесо. Если бы такая шестерня лежала в мастерской сама по себе, можно было бы подумать, что она из коробки большого старого грузовика. Между тем она принадлежит компактному хетчбэку Citroёn С2.

Принцип действия топливного элемента Принцип действия топливного элемента Наличие оси с пазами — главное отличие секвентальной коробки от обычной, с поисковым механизмом переключения.

Большой диаметр колеса объясняется двумя факторами. Во‑первых, коробка раллийной машины передает от двигателя на колеса солидный крутящий момент. А во-вторых, колесо прямозубое. Достоинство привычных косозубых шестерен, которые применяются в коробках «гражданских» автомобилей, заключается в том, что за счет более длинного зуба и, соответственно, большей поверхности распределения нагрузок они могут передавать тот же крутящий момент при меньших размерах. Кроме того, они работают заметно тише. Но прямозубые колеса применяются в гоночных машинах не случайно: они не создают осевых нагрузок на валах и повышают КПД коробки.

Удивительно, но гоночная коробка передач не сложнее, а даже проще обычной гражданской. Здесь нет никаких синхронизаторов, а вместо большого количества мелких зубцов, которые входят в зацепление при включении передачи на обычной коробке, применяются крупные кулачки — торцевые выступы на шестерне и муфте (обычно их 5−7 штук на колесо). Чтобы передачи включались как можно скорее, кулачки входят в зацепление с большим зазором по ширине. Поэтому при включении передач на раллийной машине можно слышать характерное металлическое клацанье — это кулачки шестерни и муфты столкнулись друг с другом.

5 фатальных ошибок автоинженеров, унесшие тысячи жизней

Кулачковая коробка Кулачковая коробка По сути, кулачковая коробка устроена так же, как обычная серийная, — только вместо косозубых шестерен прямозубые, вместо зубчатых муфт кулачковые и никаких синхронизаторов.

Кулачковая коробка требует от пилота большой ловкости — особенно при переключении вниз: для синхронизации оборотов двигателя и трансмиссии необходимо филигранно работать педалью акселератора и прекрасно чувствовать автомобиль. При бережной езде пилот при переходе вниз пользуется сцеплением, в ходе гонки — особенно на машинах с секвентальной кулачковой коробкой — педаль сцепления ему практически не нужна. В том числе поэтому раллисты иначе, чем гражданские водители, выжимают педали. Правая нога у них обычно лежит на педали газа, а левая заведует сцеплением и тормозами. Четко работать акселератором очень важно, ведь без правильно выполненной перегазовки переход на понижающую передачу либо вообще не произойдет, либо будет сопровождаться жестким ударом. Именно поэтому пилоты раллийных машин ехидно улыбаются, когда я интересуюсь, насколько популярна кулачковая коробка среди любителей тюнинга. Конечно, находятся фанаты уличных гонок, которые заменяют серийные коробки кулачковыми. Такая замена улучшает динамику разгона, но требует от водителя постоянной концентрации внимания при переключении вниз, а также наполняет салон шумом от работы прямозубых шестерен. Кулачковая коробка воет примерно так же громко, как гражданская косозубая, когда в ее картере нет масла. Добавим сюда высокую стоимость кулачковых коробок (до €20 000 за агрегат) и невысокий срок службы — и придем к выводу, что установка кулачковой коробки на обычный автомобиль совершенно не оправданна. Конечно, срок службы автомобиля зависит и от субъективных факторов. В жестких гоночных условиях синхронизаторы долго не живут. Так что если за рулем гражданского автомобиля окажется маньяк, кулачковая коробка, вполне возможно, будет служить ему дольше привычной. Тем не менее со временем гоночный агрегат начнет издавать характерный стук, говорящий о том, что скруглившиеся кулачки не обеспечивают надежного зацепления. Такая коробка нуждается в замене износившихся пар. Денис рассказывает, что кулачковую коробку для проверки разбирают после каждой гонки, а некоторые пары в коробке приходится менять через каждые 2−3 этапа гонок. И это нормально!

Гоночное зацепление Гоночное зацепление

Вперед-назад: хорошо и плохо

Есть и еще одна причина, почему кулачковые коробки не подходят для обычных дорог. Хотя эти агрегаты нередко оборудуют обычным поисковым механизмом переключения, самые быстрые и популярные у гонщиков коробки — секвентальные. В раллийных машинах пилота сильно трясет, поэтому водить рычаг переключения вперед-назад куда удобнее, чем выбирать передачи, как в обычном автомобиле. К тому же такая кинематика рычага позволяет сэкономить несколько миллисекунд на каждом переключении.

Гоночное зацепление

Но ездить с секвентальной коробкой кулачкового типа по дорогам общего пользования — страшная мука. Дело в том, что когда мы попадаем в пробку или под прямым углом поворачиваем с главной дороги на второстепенную, то обычно перескакиваем сразу на несколько передач вниз. Например, с пятой на вторую. При секвентальной же коробке такой трюк не выйдет: придется с перегазовкой последовательно перейти на четвертую, третью и лишь затем — на вторую передачу. Денис показывает, почему так происходит на коробке «ситроена». Когда пилот раллийной машины толкает рычаг этой секвентальной коробки вперед или назад, на определенный угол поворачивается специальная ось с многочисленными кулачками. При этом один из кулачков возвращает вилку переключения передач в нейтральное положение, а другой давит на еще одну вилку, и она вводит в зацепление муфту с шестерней нужной передачи. Чтобы включить, скажем, пятую передачу, надо последовательно несколько раз повернуть ось, которая управляется вилками переключения.

Быстро и недолго Быстро и недолго Кулачки обеспечивают высочайшую скорость переключений, но из-за ударных нагрузок быстро скругляются и требуют замены. Некоторые пары (шестерня и муфта) меняют через каждые 2−3 этапа гонок

Утешение гражданского гонщика

Выходит, что кулачковая коробка абсолютно неприменима для гражданских автомобилей. Это не совсем так. Британские фирмы — главные производители кулачковых коробок — традиционно имеют много запросов среди любителей тюнинга, желающих приобрести их коробки, а в нашей стране на базе кулачковой коробки даже был разработан современный агрегат для «гражданского» использования, который почти лишен недостатков.

Произошло это так. Компания «Спортмобиль», которая занималась тюнингом и подготовкой для соревнований и без того быстрых автомобилей Mitsubishi Lancer Evolution, освоила установку на этих машинах кулачковой коробки фирмы Gemini. Эффективное использование такого устройства предполагает превосходные навыки водителя. Но поскольку применение кулачковой коробки кардинально изменяет динамические характеристики, инженеры и основатели компании Алексей Чернышев и Павел Рустанович решили адаптировать гоночную коробку для использования обычными водителями при каждодневной езде.


Коробки и правила

Быстро и недолго

На фотографии Subaru Impreza команды «Красные Крылья», которая участвует в Чемпионате Мира по ралли в зачете серийных автомобилей P-WRC. Несмотря на то, что с секвентальной коробкой на машине можно было бы показывать лучшее время, автомобиль оснащен кулачковой коробкой с обычным поисковым механизмом переключения. Согласно омологации, автомобиль группы N не может выступать в ралли с секвентальной коробкой.
Машины с секвентальной коробкой и традиционным рыгачом на центральном тоннеле — средний класс в иерархии гоночных аппаратов. Хотите переключать передачи еще быстрее? Пожалуйста! Оборудуйте руль подрулевыми переключателями, а поворот оси с пазами секвентальной коробки доверьте гидравлике. Такое решение применяется на большинстве гоночных машин WRC, участвующих в основном зачете. Такое же решение используется в «Формуле-1» и некоторых других гонках.
Как это обычно бывает, решения из мира автоспорта с течением времени появляются на серийных автомобилях. Сегодня многие легковые автомобили оборудованы секвентальными коробками с качающимся рычагом и подрулевыми переключателями. В комбинации с обычными некулачковыми коробками передач, такой механизм практически не повышает скорости переключений, но водители находят его более удобным по сравнению с традиционным поисковым.

Для решения этой задачи привлекли электронику. За основу взяли компьютер Motec, позволяющий программировать функции автомобиля. К нему написали собственное программное обеспечение, которое в совокупности с разработанным электронным блоком и стало основой его системы, получившей название SGSM (Sequental Gearshift Management). Сотрудники компании «Спортмобиль» смогли связать переключения передач в коробке с работой систем зажигания и впрыска. При переходе вниз мотор в автоматическом режиме совершал перегазовку. С одной стороны, это облегчало жизнь пилоту, а с другой — повышало срок службы кулачковой коробки за счет гарантированно более плавных переключений. Стоит заметить, что похожая система до этого применялась на гоночных мотоциклах — в них датчик движения рычага коробки был связан с блоком управления зажиганием. В момент переключения вниз угол опережения зажигания резко увеличивался, и обороты падали, что и требовалось для перехода на пониженную передачу. Но система «Спортмобиля», которая автоматизировала систему впрыска, стала следующим уровнем развития идеи.

Быстро и недолго

Применение кулачковой коробки наряду с тюнинговым 420-сильным двигателем сделало подготовленный в компании автомобиль самым динамичным Evolution в истории этого культового автомобиля. До 100 км/ч автомобиль разгонялся за 3,53 с! Узнав о таком достижении российских инженеров, в Москву приезжали журналисты известного английского журнала Autocar и остались в полном восторге. В итоге за рубежом сразу несколько компаний заинтересовались возможностью выпуска подобных коробок, а в Москве образовалась группа отчаянных парней, желающих приобрести Evolution с кулачковой коробкой.

Редакция благодарит команду «Красные крылья» за помощь в подготовке материала

Гидромеханическая коробкая передач: устройство и прицип работы

Гидромеханическая коробка передач (ГМП) — это трансмиссия высокой проходимости с автоматическим управлением. ГМП поддерживает необходимую скорость автомобиля в разных режимах движения, упрощая процесс вождения. Подобные коробки используют в легковых автомобилях, грузовиках, автобусах, в тяжёлой технике мощностью до 1000 л. с. Гидромеханические коробки передач производят компании ZF, Borg Warner, Aisin, Mercedes-Benz, Voith, Honda, Allison, Caterpillar, Komatsu, БелАЗ и др.

Устройство гидромеханической коробки передач

Роль АКПП с гидромеханическим управлением

Что будет, если двигатель соединить напрямую с колёсами: машина лениво начнёт движение и поедет с максимальной скоростью 20 км/ч. По законам физики сила, которую должны преодолеть колёса равна F=ma+Fтр , где m — масса автомобиля, Fтр — сила трения с поверхностью земли. Двигатель достигнет максимальной мощности при оборотах 5000 — 6000 об/мин, но в таком режиме работы ресурс агрегата быстро иссякнет.

Гидромеханическая коробка ZF9HP

Чтобы мгновенно стартовать после нажатия педали газа, и защитить двигатель от перегрузки, в машине установлена трансмиссия. Она также способна изменять крутящий момент, ускоряя или замедляя автомобиль. Этот узел трансмиссии называется коробка переключения передач — КПП.

По типу переключения скоростей различают механические и автоматические КПП:

  • механикой полностью управляет водитель, выжимая педаль сцепления и переводя рычаг для изменения скорости;
  • в автоматах работает гидромеханическая передача с минимальным участием водителя.

Гидромеханическое управление облегчает и упрощает работу водителя, снимая часть «обязанностей». Плавность и бесшумность АКПП повышает комфорт вождения при трогании и разгоне. Также ГМП защищает двигатель и коробку от динамических нагрузок, которые может создать водитель, постоянно «выжимая» газ.

Основные элементы гидромеханической коробки передач:

  • гидротрансформатор;
  • масляный насос;
  • коробка передач;
  • система управления.

Функции гидротрансформатора

Гидромеханическая коробка передач работает за счёт движения жидкости, которую качает масляный насос. Главный «потребитель» масла — гидротрансформатор (ГДТ). ГДТ преобразует и передаёт крутящий момент от коленчатого вала в трансмиссию через работу жидкости.

Функции гидротрансформатора

Конструктивно ГДТ представляет собой набор лопастных колёс, «запертых» в герметичной камере в форме бублика:

  • насосное колесо приварено к чаше корпуса и соединено с коленвалом;
  • турбина через ступицу насажена на вал трансмиссии, и механически не связана с насосным колесом;
  • реакторное колесо установлено между турбиной и насосом. Предназначено для усиления крутящего момента.

Гидромеханическая коробка передач начинает работать с запуском двигателя: включается масляный насос и насосное колесо. На лопасти колеса попадает жидкость и раскручивается вокруг оси ГДТ. Под действием центробежной силы масло отбрасывается на лопасти турбины, проходит через реактор и возвращается к насосному колесу. Под давлением потока лопатки турбины начинают вращаться, передавая крутящий момент по валу в коробку передач.

Чем выше обороты двигателя, тем быстрее вращаются колёса ГДТ, а крутящий момент снижается. Без реактора «бублик» работал бы только в режиме гидромуфты, передавая вращение без трансформирования. В момент, когда скорости насоса и турбины выравниваются, реактор начинает свободно вращаться, усиливая давление жидкости, попадающей на лопасти насоса.

Большая часть энергии двигателя уходит на перемещение и нагрев масла в ГДТ. В результате снижается общий КПД, и растёт расход топлива. Для устранения этого недостатка в «бублик» устанавливают муфту блокировки с фрикционной накладкой. При включении муфты двигатель и трансмиссия жёстко сцепляются, и передача момента происходит без потерь.

Муфта блокировки гидротрансформатора

Передаточное число гидротрансформатора достигает максимально 2,5 — 3, что не достаточно для устойчивой работы двигателя в разных режимах движения машины. Нет возможности включить задний ход, поскольку колёса ГДТ вращаются только в одном направлении. Для компенсации этих недостатков гидромеханическая коробка передач оснащена дополнительным узлом.

Конструкция гидромеханики

В ГМП применяют простые ступенчатые или планетарные механизмы с электронным управлением. Принцип работы гидромеханической коробки передач в обоих вариантах заключается в изменении скорости вращения выходного вала за счёт различных передаточных чисел зубчатых передач.

Как работает вальная кпп

Устройство гидромеханической коробки передач вального типа похоже на механическую КПП. Преобразование крутящего момента происходит ступенчато через включение и отключение зубчатых передач, расположенных на параллельных валах. Количество и размер шестерённых пар соответствует определённому передаточному числу.

Первичный, входной вал, получает крутящий момент от гидротрансформатора. Через пару постоянно сцепленных шестерней мощность передаётся на вторичный вал, а затем на колёса. Для получения прямой передачи, в конструкцию добавляют промежуточный вал, а первичный и вторичный валы располагают на одной оси.

Для расширения диапазона скоростей применяются многовальные конструкции с 4 и более валами. Работа коробки при этом усложняется, увеличиваются габариты и масса. Подобные ГМП встречаются на грузовиках-тягачах.

Гидромеханическая коробка MGPA

Зубчатыми передачами управляют фрикционные многодисковые муфты. Муфта становится тормозом, когда соединяется с корпусом ГМП. Для включения блокировки масляный насос подает гидравлическое давление на фрикционы. Благодаря фрикционам скорость переключается плавно, а использование гидропривода ускоряет торможение.

Гидромеханические коробки передач вального типа плохо справляются с растущей тягой от повышения грузоподъёмности транспорта, с ужесточением требований по топливной экономичности. Рост параметров значительно увеличивает массу и габариты конструкции. По этим причинам вальные КПП заменяют на планетарные передачи.

Как работает планетарная кпп

Инженеры предпочитают устанавливать в гидромеханическую КПП планетарный механизм вместо ступенчатой конструкции по следующим причинам:

  • компактные размеры;
  • плавная и быстра работа;
  • нет разрыва в передаче мощности при переключении передач;
  • большое количество передаточных чисел за счёт использования многорядных конструкций.

Гидромеханическая коробка с планетарным механизмом

Простая планетарная передача состоит из центральных шестерней: с внутренними зубьями — короны, с внешними зубьями — солнца. Между ними обкатываются зубчатые колёса сателлиты, оси которых закреплены на раме-водиле. В зависимости от конструкции водило соединено с выходным валом или коронной шестерней.

Устройство планетарной коробки определяет её принцип действия. Чтобы изменить крутящий момент гидротрансформатора, один из элементов планетарной передачи вращают, а другой элемент затормаживают. Третий элемент становится ведомым, а его скорость определяется числом зубьев всех шестерней.

 

Для получения прямой передачи водило и солнечную шестерню жёстко соединяют. Корона не может проворачиваться относительно закреплённой системы, поэтому механизм вращается как единый узел. Передаточное число в этом случае равно 1.

Чтобы получить задний ход, центральные шестерни вращают в одну сторону. Для этого останавливают сателлиты, блокируя водило.

В качестве тормозов планетарной коробки передач используют тормозные ленты или фрикционные диски. Блокировочные элементы работают в автоматическом режиме по сигналу электроники.

Электронная часть гидромеханической акпп

В гидромеханическом автомате отсутствует сцепление, поэтому каждая ступень коробки снабжена элементом переключения. Работу элементов контролирует электронный блок ЭБУ, связанный с блоком управления двигателем. Во время переключения передач автоматически регулируется частота вращения мотора, что помогает достичь оптимальных рабочих характеристик агрегата.

Электронная часть гидромеханической АКПП

Система электронного управления гидромеханической коробки передач разбита на подсистемы:

  • измерительную — для сбора параметров с датчиков давления, температуры и т.д.;
  • функциональную — для управления маслонасосом, регуляторами давления и т.д.;
  • управляющую — для выдачи сигнальных импульсов.

Для автоматизации управления помимо ЭБУ в систему входят электроклапаны, датчики, усилители, регуляторы, корректирующие элементы и т.д. Электроклапаны — соленоиды, расположены в гидроблоке, и по сигналу ЭБУ открывают канал гидроплиты для прохода жидкости к фрикционам, гидротрансформатору и другим узлам.

Электронная часть гидромеханической АКПП

В зависимости от положения селектора ЭБУ действует по программному алгоритму, заложенному в память:

  • при плавном разгоне дроссельная заслонка двигателя открывается медленно. Компьютер отслеживает степень открытия заслонки и посылает импульсы узлам гидромеханической коробки передач для увеличения скорости. При достижении первой передачи (20 км/ч), коробка переходит на вторую скорость. Такой режим движения называется «экономичным»;
  • при агрессивном разгоне ЭБУ работает в «спортивном» режиме. Каждая последующая передача включаются после того, как двигатель максимально раскрутится. Если водитель отпустит педаль газа, обороты упадут не сразу. В этом режиме мотор развивает максимальную мощность, увеличивается расход топлива и снижается ресурс АКПП.

«Умное» управление проводит самодиагностику для корректирования работы ГМП. Например, если масло в коробке грязное, то в системе падает давление. Для защиты узлов ЭБУ может блокировать переключение передач, перераспределять нагрузку между электроклапанами, запретить включение гидротрансформатора. Неисправности и сбои в коробке компьютер записывает в виде кодов.

Электронная часть АКПП

Компьютер умеет адаптироваться, выбирая подходящий режим под стиль вождения, динамику разгона и манеру торможения. Адаптация снижает износ коробки за счёт снижения числа переключений. При этом повышается комфорт водителя и безопасность движения.

Сильные и слабые стороны гидромеханики

Гидромеханическая коробка передач привлекает водителей простым управлением, плавностью переключения, низкой ценой по сравнению с вариаторами или DSG. И это ещё не все достоинства.

Сильные стороны Слабые стороны
 Высокая безопасность движения, поскольку водитель больше концентрируется на дороге.

 

Дорогой ремонт из-за сложной конструкции и количества электроники.
Лёгкая и быстрая обучаемость вождения для новичков. Высокий расход и стоимость оригинального масла .
Защита двигателя от перегрузок, за счёт автоматического переключения скоростей и адаптации к стилю вождения. При долгих и частых пробуксовках масло в коробке перегревается, поэтому нужно избегать движения по грязи.
КПД гидротрансформатора достигает 97% при включении муфты блокировки. Фрикционы истираются, загрязняя и перегревая трансмиссионную жидкость.
За счёт использования реактора момент на турбинном колесе ГДТ приумножает крутящий момент двигателя. Это повышает ресурс и проходимость автомобиля. В мороз гидромеханику нужно долго прогревать, чтобы масло пришло в рабочее состояние.
Гидромеханическая коробка передач

имеет возможность автоматизации каждого узла, что делает трансмиссию перспективной.

Автоматизация ГМП не позволяет водителю полностью «прочувствовать» управление автомобилем.

Гидромеханическая коробка передач будет работать безотказно долгие годы при регулярном техобслуживании и соблюдении условий эксплуатации.

Перспективы использования гидромеханической коробки передач

Гидромеханическая коробка  передач постоянно совершенствуется:

  • растёт число ступеней: ZF поставляет 9-ступенчатую ZF9НР для легковых автомобилей, Caterpillar устанавливает в спецтехнику 7-ступенчатые ГМП;
  • меняются кинематические схемы;
  • отрабатываются новые алгоритмы электронного управления;
  • снижается расход топлива и выбросов;
  • повышается скорость и плавность работы.

Большую перспективу имеет гидромеханическая коробка передач с планетарным механизмом. Трансмиссия подходит для маломощных и сверхмощных двигателей за счёт добавления новых планетарных рядов и варьирования передаточными числами. Новые технические решения повышают экономичность автомобиля. Добавление ступеней устраняет «провалы» в переключении скоростей, достигая максимальной плавности.

Производители выпускают ГМП разных типоразмеров для мощности двигателя от 50 до 1500 кВт. С ростом грузоподъёмности спецтехники увеличивается КПД и тяговые характеристики трансмиссии.

Развитие интеллектуальных автоматизированных систем управления и диагностики направлено на повышение эффективности автомобиля и обеспечения безопасности водителя. Гидромеханическая коробка передач приспособлена к автоматизации, что открывает большие возможности для расширения функциональности механизмов и систем.

Перспективы гидромеханической коробки передач

Заключение

Гидромеханическая трансмиссия в автомобилях используется с 1940-х годов, а переход на электронное управление начался в 1980-х. С тех пор АКПП стала более функциональной, плавной, надёжной. Удачная конструкция позволяет совершенствовать систему управления и повышать технические характеристики, а значит расширять сферу применения гидромеханических коробок передач.

admin

E-mail : admin@volonter61.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о