С-Петербург, улица Тосина 3
+7 (812) 917-84-85
+7 (921) 316-27-00
Главная » Разное » Механическая коробка передач как работает

Механическая коробка передач как работает


Что такое механическая коробка переключения передач?

Способствует оптимальному режиму работы двигателя система трансмиссии. Машина может поддерживать установку МКПП, АКПП, РКПП. Пользуется заслуженным спросом у водителей, которые имеют большой стаж вождения, машины с механическим типом трансмиссии. Данный вариант встречается на авто не только, которое работает на бензине, но и на дизеле.

Устройство механической коробки передач и ее назначение

Механическая коробка передач предполагает полностью ручное управление транспортом. Именно поэтому ее второе название – ручная КПП. Как работает МКПП? Она работает в паре со сцеплением, что позволяет при необходимости разъединять мотор от системы трансмиссии. В результате, нет необходимости в выключении оборотов силового агрегата, когда требуется переключение скоростей.

Виды механики:

Первый вид распространен среди отечественных автомобилей. Он имеет компактные размеры, по сравнению с 3-вальным вариантом, меньше весит. Трехвальные МКПП характеризует то, что они имеют широкий силовой диапазон. Благодаря этому, им комплектуются многие грузовики и кроссоверы. В состав 3-вальных версий входит: ведомый вал, промежуточный и ведущий вал. Промежуточный вал КПП обеспечивает передачу вращения от штатно зафиксированного первичного вала ко вторичному.

2 вальная КПП 3 вальная КПП

Схемы данной трансмиссии подробно отображают все механические связи в самой коробке между ее запчастями, помогают понять принцип действия, переключения передач.

Таким образом, на механической КПП переключение передач происходит под контролем водителя. Устройство механической коробки передач, а также принципы работы двух- и трехвальных видов имеют отличия.

Функционирование МКПП

Каков принцип работы данного устройства? Он заключается в том, что момент силы силового агрегата изменяется ступенями, благодаря воздействию шестерен. Следует отметить, что в состав коробки (помимо шестерен) входит картер, входной/выходной/промежуточный валы, синхронизаторы, включая механизм, который обеспечивает переключения передач. Их общее взаимодействие на автомобиле гарантирует эффективное осуществление передачи момента силы.

Синхронизатор установлен между ведомым и ведущим валом. Схема данного механизма позволяет увидеть, что он состоит из следующих элементов: ступица, муфта, сухари, блокировочное и проволочное кольцо. Рабочий материал, из которого состоит синхронизатор – сталь, либо латунь, реже встречаются модели авто, где синхронизатор выполнен из карбона. Он способен выдерживать высокие температуры, гарантирует снижение уровня шума.

Первичный и вторичный вал КПП эффективно справляются с большими нагрузками. На первичный вал коробки передач приходится момент силы коленвала мотора.

В картере МКПП находится смазка, которая снижает трение металлических составляющих, тем самым увеличивая срок работы системы трансмиссии.

Таким образом, изменения передаточного соотношения на МКПП осуществляется вручную, путем перемещения рычага. Синхронизаторы влияют на понижение уровня шума со стороны трансмиссии при эксплуатации автотранспорта.

Количество ступеней

Число ступеней, которое может включать ручная коробка, варьируется в основном от 4 до 6, однако встречаются и 7-ступенчатые авто. Каждая ступень скорости на МКПП обеспечивает нужное передаточное соотношение валов внутри самой коробки. Следует отметить, что именно версии на пять / шесть ступеней достаточно востребованы у автолюбителей. Первые шестиступенчатые МКПП появились в 1990-х гг.

Ступени переключаются посредством специального рычага. При этом возникающий момент силы передается на вторичный вал коробки передач, после на имеющийся колесный привод. Присутствует нейтральная передача. Когда она включена, обеспечивается свободное вращение шестерен. Вал вращается с частотой, идентичной с той, что крутятся ведущие колеса. На нейтральную позицию следует переключаться, когда происходит остановка. Как правило, нейтралка является средней позицией установленной КП.

Особенности эксплуатации автомобиля с МКПП

Следует отметить основные преимущества работы МКПП:

  • позволяет добиться максимальной скорости;
  • позволяет изменять передаточное отношение скорости вращения от силового агрегата на авто к установленным колесам;
  • осуществляется быстрый разгон;
  • обеспечивается максимально большой крутящий момент;
  • приемлемый расход горючего;
  • представляется возможным переключаться на режим заднего хода;
  • старт авто можно осуществлять с наката.

Чтобы ресурс данного варианта трансмиссии не истек преждевременно, устройство МКПП нужно своевременно обслуживать. В частности, следует своевременно менять масло, в которое постоянно попадает грязь и иные инородные частицы. Также, водитель должен придерживаться определенных правил эксплуатации транспортного средства. Например, нажимать педаль сцепления, когда машина на уклоне. Этого нельзя делать с механической коробкой передач. Из-за этого нанесется урон автомобильной системе.

Переключаться между передачами и оставлять ногу на выжатой педали сцепления также не рекомендуется. При сравнении с автоматом, ремонт механических КПП автомобилисту обойдутся дешевле. Запчасти МКПП хорошо распространены на автомобильном рынке, проблем с их поиском и покупкой у автомобилиста не возникнет.

Как это работает: механическая коробка передач

Просто и доступно «разбираем» механическую коробку передач и выясняем, почему она до сих пор на вооружении у производителей, а некоторые автолюбители в эпоху всевозможных вариаторов да автоматов даже и ухом не ведут в сторону последних? Механическая коробка переключения передач (МКПП) — в английском языке, на котором она именуется как Manual Gearbox (ручная коробка передач), принцип ее работы передается яснее, ведь и роботизированные, и автоматические коробки также состоят из механизмов, а значит, тоже могут считаться механическими. Основное различие заключается как раз в принципе переключения передач, который в механике осуществляется в прямом смысле руками.

Перед тем как приступить к инженерной «каше» из шестеренок, валов, муфт да синхронизаторов обратимся к основам. Итак, коробка переключения передач — механизм связывающий двигатель и ведущие колеса. Конечно, двигатель и колеса можно соединить напрямую, но идея эта, мягко говоря, не совсем удачная.

Во-первых, в реальных условиях приходится ездить не только передом, но и задом, а значит, нужно как-то управлять направлением вращения колес. Во-вторых, основными характеристиками двигателей внутреннего сгорания являются максимальная мощность и пиковый крутящий момент, которые вовсе не сидят и ждут, чтобы по нажатию педали газа отдаться первому водителю. Коробка передач как раз и является тем сачком, которым отлавливаются и необходимая мощность, и необходимая тяга двигателя. В-третьих, диапазон частоты вращения оборотов двигателя может колебаться от 500 до 9000 об/мин, а вот частота вращений ведущих колес — от 0 до 1800-2000 об/мин. Получается, из-за разницы в оборотах их напрямую и не соединишь вовсе. Вот для этого-то и нужна коробка переключения передач.

Первую так называемую «зубчатую» (с зацепляющимися шестеренками) коробку передач создал французский инженер Эмиль Левассор. В 1891 ее установили на автомобиль Panhard et Levassor. Но по-настоящему популярной коробку передач сделал другой француз, Луи Рено, который 24 декабря 1898 года на спор взобрался на своей модели Voiturette (на фото) вверх по крутой парижской улице на Монмартре, умело управляя не только колесами, но и коробкой передач. В тот же день он получил первые 12 заказов на автомобиль и коробка передач, что называется, пошла в серию.

Теперь рассмотрим, а что же скрывается за самим понятием «передача»? Мы уже выяснили, что в общем и целом речь идет о передаче крутящего момента двигателя на колеса. Но тогда возникает закономерный вопрос: а зачем этих самых передач делают не одну, а четыре, пять и даже шесть?

Все дело в несовершенстве самих двигателей внутреннего сгорания, которые за полтора века обзавелись уже и инжекторами, и системами изменения фаз газораспределения, и турбонагнетателями, но все равно по принципу троллейбуса работать не хотят. Другими словами, если передаваемое двигателем усилие на колеса было бы постоянным, то всегда приходилось бы чем-то жертвовать: или динамикой разгона, или максимальной скоростью. Эту дилемму как раз и решают многоступенчатые коробки, которые по сути представляют собой набор разных передаточных чисел. И вот тут-то мы и подошли к устройству механической коробки передач.

В принципе, ничего сложного в ее конструкции нет, а если использовать наглядное схематическое изображение, то все становится и вовсе проще паренной репы. Механика состоит из двух валов, на каждом из которых крепятся шестерни. Первый вал (ведущий) через сцепление соединяется с двигателем, а второй (ведомый) — с колесами.

В упрощенном варианте все выглядит примерно так: шестеренки ведущего вала постоянно крутятся вместе с ним, то есть закреплены к валу намертво. Шестерни же ведомого вала в обычном (нейтральном) состоянии прокручиваются относительно его оси, оставляя при этом сам вал недвижимым. Для того, чтобы вторичный вал начал крутиться и передавать крутящий момент на колеса, на него крепятся зацепляющие муфты, которые нередко называют синхронизаторами, поскольку помимо блокировки шестерни они также уравнивают крутящие моменты между шестеренкой и валом, делая переключение передачи плавным и безболезненным для механизмов.

Муфты крепятся к ведомому валу с помощью внутренних шлиц, которые позволяют им двигаться вдоль вала. Каждая муфта в свою очередь крепится на вилке, а последняя — на ползуне. Рычаг коробки передач, как известно, двигается влево/вправо, вперед/назад. Вот и получается, что поперечным перемещением мы выбираем нужную вилку ползуна, а продольным — перемещаем муфту и выбираем нужную передачу, то есть блокируем шестерню вторичного вала, которая и начинает его раскручивать.

В большинстве автомобилей с механикой применяются селекторные коробки передач, в которых рычаг переключения перемещается по Н-алгоритму, но сами передачи могут находится в разных местах — тут автопроизводители пока разошлись во мнениях. Центральное положение рычага фиксируется с помощью пружин и соответствует нейтральной передаче. К примеру, для того, чтобы выбрать первую передачу, необходимо предварительно выжать сцепление, перевести рычаг в крайнее левое положение, затем переместить его вперед. Зачастую в этой же плоскости (на этой же вилке) находится и вторая передача, для включения которой рычаг необходимо просто перевести в левое нижнее положение. Обычно схема переключения нарисована на набалдашнике рычага. Удобство Н-алгоритма переключения заключается в том, что водителю удобно перескакивать передачи. Он может, например, с четвертой перейти сразу на вторую или с третьей — на пятую.

Первую передачу можно сравнить со спринтером, а пятую — с марафонцем. Другими словами, первой передаче хватит силенок тронуть машину с места и очень быстро разогнать ее, но уже где-то на отметке в 35 км/ч стрелка тахометра упрется в красную зону, то есть мотор раскрутится до максимальных оборотов. С пятой передачей все в точности до наоборот: тронуться и быстро ускоряться на ней не получится, зато именно на ней можно достичь максимальной скорости. Тут инженерам главное правильно подобрать передаточные числа, которые определяются количеством зубьев на соединенных шестеренках первичного и вторичного вала. Например, если на ведущей шестеренке 20 зубьев, а на ведомой их 60, то вторичный вал будет крутиться в три раза медленней (60:20=3). Но в то же время крутящий момент в таком случае будет увеличен в три раза, а значит на столько же будет улучшена и тяговитость.

А если сделать все наоборот: на ведущей шестеренке количество зубьев увеличить до 60, а на ведомой уменьшить до 20? В таком случае вторичный вал, передающий крутящий момент на колеса, будет крутиться в три раза быстрее первичного вала, получающего через сцепление крутящий момент от двигателя, но и тяговитость окажется в три раза хуже.

Вот и получается, что если на первой передаче достигнуть ее предельной скорости получится буквально за несколько секунд, то на пятой этот процесс растянется на десятки секунд. Конечно, не стоит принимать приводимые примеры буквально, ведь время разгона зависит от пикового крутящего момента, который у разных моделей тоже разный.

В переднеприводных машинах применяются двухвальные коробки передач, но в заднеприводных могут устанавливаться и трехвальные, структура которых изображена на рисунке. Как видим, на самом деле «суповой набор» коробки передач гораздо сложнее, чем мы его представили в упрощенной иллюстрации, и помимо валов, шестеренок и муфт включает также разные подшипники, втулки и уплотнители. Набор «специй» у каждого производителя отличается, но принцип работы от этого не меняется.

Альтернативой механическим (ручным) коробкам передач являются автоматизированные, в которых непосредственным переключением передач заведует не человек, а специальные механизмы. Все они делятся на следующие виды:

  • гидротрансформаторные;
  • роботизированные;
  • вариаторные.

Существование и популярность автоматизированных коробок (например, в США автоматы выбирают около 90% автомобилистов) говорит о том, что у «механики» есть не только достоинства, но и недостатки. Примечательно, что и к первым и ко вторым относится сам процесс переключения. Ведь для того, чтобы сменить передачу, вначале необходимо выжать педаль сцепления, а затем нужно оторвать руку от руля и перевести рычаг к передаче. Для опытных водителей ничего сложного, но у начинающих могут возникать трудности. Да и в пробке постоянно переключаться с нейтральной передачи на первую и наоборот — тоже весьма сомнительное удовольствие.

Но у МКПП есть и ряд несомненных плюсов:

  • передачи переключаются исключительно по веленью и хотенью водителя. Механика позволяет сменить передачу в удобный и подходящий момент. При необходимости на ней можно «подержать» передачу или проехаться накатом, а еще с помощью механики можно эффективно тормозить двигателем в скользкий зимний период, вовремя переключая ступени коробки вниз. До недавнего времени исполнять такое автоматизированные трансмиссии не умели. Да и сейчас далеко не все они обучены подобным приемчикам;
  • застряв, к примеру, на снегу, на механике можно попробовать тронуться «в раскачку», быстро переключаясь между первой и задней передачами. На всякого рода автоматах провернуть то же самое хоть и возможно, но сложнее, поскольку подобное переключение забирает больше времени;
  • и наконец, МКПП проста в конструкции, обслуживании и ремонте, а также существенно дешевле своих автоматизированных аналогов. Если в представительских автомобилях о механике уже давно забыли, то в бюджетном сегменте разница в стоимости между машиной с автоматической и ручной коробкой является серьезным аргументом в пользу последней.

Как работает механическая коробка передач: подробно и наглядно

Какой автомобильный агрегат приходит на ум сразу после двигателя? Что внушает ужас и трепет ученикам автошкол, но вызывает довольную улыбку на лицах водителей со стажем? С каким механизмом многие из нас работают по несколько часов в день, порой даже не подозревая о принципе его внутреннего устройства? Да, ответ лежит на поверхности: это механическая коробка передач. Рассказав об основных проблемах, возникающих с автоматическими коробками передач, разобравшись с мифами и слухами о бесступенчатых трансмиссиях, мы решили: хватит незаслуженно обделять вниманием самую главную, простую и, несмотря ни на что, популярную вариацию механизма, превращающего мотор из котла для сжигания топлива в сердце автомобиля.

Наглядное пособие

Специально для этого материала компания «PacPac» предоставила нам конструктор «FischerTechnik», схематично показывающий принцип работы механической коробки передач, и мы даже смогли его собрать. Обратим особое внимание на то, что он передает лишь самые базовые свойства, совершенно не учитывая ряд явлений, происходящих в реальной автомобильной КПП: в нем нет ни муфт, ни вилок, ни синхронизаторов, а выбор передачи реализуется посредством перемещения собственно первичного вала. Если бы это была реальная металлическая «механика», она прожила бы совсем недолго, разлетевшись уже после нескольких десятков переключений. Тем не менее, взглянув на эту маленькую бесстрашную «коробочку передачек», лихо подтыкающую их без синхронизации в неподвижный вторичный вал, можно увидеть и понять основное предназначение агрегата: давать возможность менять передаточное отношение при помощи шестерней различного размера. А это уже что-то.

Конструктор FischerTehnik, демонстрирующий принцип работы МКПП

Начиная повествование о коробке передач, стоит вкратце разобраться – а зачем вообще она нужна? Ведь всем известно, что главное в машине – двигатель, так неужели нельзя напрямую передать выполняемую им работу на колеса, не выдумывая сложных схем с кучей шестерней, третьей педалью в салоне и рычагом, который надо постоянно ворочать? К сожалению, нет.

Для ответа на этот очевидный вопрос лучше всего посмотреть на велосипед, точнее, его эволюцию. Простейший вариант представляет собой две звездочки, связанные цепной передачей. Вращая одну – ведущую – звездочку при помощи педалей, наездник приводит в движение вторую – ведомую, связанную непосредственно с колесом, таким образом вращая его. Велосипед движется вперед, все счастливы и довольны. По крайней мере, были до определенного момента – до тех пор, пока велосипед служил для перемещения по относительно ровным и горизонтальным поверхностям. Внезапно выяснив, что порой на пути встречаются подъемы, рыхлые грунты и прочие неудобства, люди задумались об усовершенствовании конструкции. Результатом стало как раз то, что можно назвать прообразом механической коробки передач – наборы звездочек спереди и сзади, позволяющие изменять передаточное отношение.

Передаточное отношение – частное, получаемое при делении скорости ведущей звезды на скорость ведомой, то есть количества их оборотов. Оно обратно передаточному числу, которое рассчитывается как отношение числа зубьев на ведомой звездочке к их числу на ведущей. Проще говоря, чем меньше ведущая звезда и больше ведомая, тем легче будет ее вращать и тем медленнее она будет двигаться. Снова вспоминаем старые велосипеды: спереди педалями приходилось вращать большую звезду, в то время как звездочка на задней втулке была маленькой. В результате, пытаясь в детстве тронуться на каком-нибудь «Урале», приходилось всем весом налегать на педали, чтобы провернуть заднее колесо. Ну а сейчас магазины изобилуют россыпью двухколесников, даже самые бюджетные из которых имеют по несколько звезд сзади и спереди. Благодаря этому можно, например, изменить набор: ведущая звездочка будет маленькой, а ведомая – большой. Тогда педали будут вращаться очень легко, но особо разогнаться не получится. Зато в горку можно будет ехать, а не тащить.

От велосипеда к автомобилю

К чему относился весь этот подробный велоликбез? Как раз к тому, зачем нужна коробка передач вообще: ведь характеристики источника энергии, будь то велосипедист или двигатель внутреннего сгорания, постоянны. Первый развивает определенную мышечную силу, ограниченную физическими возможностями, а для второго возможности выражаются количеством развиваемых оборотов. Дело в том, что в их рабочем диапазоне просто нельзя подобрать такое передаточное отношение, которое позволит и уверенно тронуться с места, и разогнаться до 150 и более километров в час. Ситуация усугубляется тем, что если у велосипедиста максимальный «крутящий момент» доступен практически «с холостых оборотов», то с ДВС ситуация иная: для его достижения обороты должны быть довольно высокими. Да и максимальная мощность, тоже немаловажная для движения, появляется в верхнем их диапазоне.

Какой из этого следует вывод? Придется прибегать к тому же приему, что и на велосипеде: изменять передаточное отношение. Между чем и чем? Сейчас разберемся.

А теперь – к самой коробке передач

Принципиально от велосипедной трансмиссии автомобильная коробка передач отличается типом привода: если в первой используется цепь, то вторая имеет в своей основе шестеренный механизм. В целом же суть у них одна: и там, и там шестерни (звезды) имеют неодинаковые размеры, обеспечивая разное передаточное отношение. Кстати, изначально, в ранних КПП они были простыми прямозубыми, а позже стали косозубыми, так как в этом случае обеспечивается более тихая их работа.

В общем виде механическая коробка передач представляет собой набор параллельных валов, на которых «нанизаны» шестерни. Их задача – передать крутящий момент с маховика двигателя на колеса. В классическом случае для этого используется либо два, либо три вала. Рассмотрим трехвальный вариант, от которого будет проще перейти к двухвальному.

Итак, в трехвальном исполнении в КПП есть первичный, вторичный и промежуточный валы. Первые два при этом расположены на одной оси, являясь будто продолжением друг друга, но независимы и вращаются отдельно, а третий физически располагается под ними. Первичный вал короткий: одним концом он через сцепление соединен с маховиком двигателя, то есть принимает с него крутящий момент, а на втором конце расположена одна-единственная шестерня, передающая этот момент дальше, на промежуточный вал. Он, как мы помним, находится ниже ведущего и представляет собой уже длинный стержень с шестернями на нем. Их количество совпадает с количеством передач, плюс одна для соединения с первичным валом.

Закреплены шестерни на промежуточном валу жестко, зачастую они вытачиваются из единой металлической заготовки. Их можно назвать ведущими (хоть и приводятся в движение они через первичный вал). Постоянно вращаясь, они передают крутящий момент на ведомые шестерни вторичного вала (их здесь, кстати, уже ровно столько же, сколько передач). Этот третий вал схож с промежуточным, но главное отличие в том, что шестерни на нем являются подвижным элементом: они не связаны с валом жестко, а нанизаны на него и вращаются на подшипниках. Их продольное перемещение при этом исключено, они расположены строго напротив шестерней промежуточного вала и вращаются вместе с ними (хотя существует и другой вариант, когда шестерни могут двигаться вдоль вала). Одним концом вторичный вал, как мы помним, обращен к первичному, а второй служит уже непосредственно для передачи крутящего момента на колеса – например, через кардан и редуктор заднего моста.

Итак, мы получили конструкцию, где первичный вал при сомкнутом сцеплении вращает промежуточный, а тот – одновременно все шестерни на вторичном валу. Однако сам вторичный вал по-прежнему неподвижен. Что нужно сделать? Включить передачу.

Включаем передачу

Включение передачи означает соединение одной из шестерней вторичного вала с ним самим, чтобы они начали вращаться вместе. Осуществляется это так: между шестернями располагаются специальные муфты, которые могут перемещаться вдоль вала, но вращаются вместе с ним. Они выполняют роль «замков», при помощи зубчатых венцов на своих соприкасающихся торцах жестко соединяющих вал с шестерней, к которой примыкает муфта. Она приводится в движение вилкой – этакой «рогаткой», которая, в свою очередь, соединена с рычагом КПП – тем самым, которым орудует водитель. Привод КПП может быть разным: рычажным (с использованием металлического вала), тросовым и даже гидравлическим (такой используют на грузовиках).

Теперь картинка более-менее сложилась: передвинув муфту к одной из шестерней вторичного вала и замкнув их, мы добиваемся вращения вала и, соответственно, передачи крутящего момента на колеса. Но тут есть еще несколько «фишек», о которых нужно упомянуть.

Синхронизаторы

Для начала представим себе переключение передачи при движении автомобиля. Муфта, отходя от шестерни, разблокирует ее и пойдет к соседней (либо же в дело вступит другая муфта, между другими шестернями). Казалось бы, никаких проблем тут нет… Однако все не так гладко: ведь муфта (и, соответственно, вторичный вал) теперь имеет одну скорость вращения, заданную предыдущей ведомой шестерней, а шестерня следующей передачи – другую. Если просто резко совместить их, произойдет удар, который, хоть и моментально уравняет скорости, ничего хорошего не принесет: во-первых, шестерни и их зубья могут банально повредиться, а во-вторых, переключать передачи таким образом – вообще не лучшая затея. Как же быть? Ответ прост: перед включением передачи скорости движения шестерни и муфты нужно синхронизировать.

Для этих целей используются детали, именуемые – внезапно – синхронизаторами. Принцип их работы прост настолько же, насколько и их название. Для синхронизации скоростей двух вращающихся узлов используется самое простое решение: сила трения. Перед тем, как войти в зацепление с шестерней, муфта подходит к ней вплотную. Контактная часть шестерни имеет коническую форму, а на муфте расположен ответный конус, на котором установлено бронзовое кольцо (или несколько колец, так как эти детали, как можно понять, подвергаются основному износу). Прижимаясь к зубчатому колесу через эту «прокладку», муфта разгоняет или тормозит его до своей скорости. Далее все идет уже как по маслу: поскольку теперь две детали неподвижны относительно друг друга, муфта легко, плавно, без рывков и толчков входит в зацепление с шестерней посредством зубчатых венцов, расположенных в зоне сопряжения, и они продолжают движение вместе.

Переходим к следующему пункту. Представим себе, что, постепенно разгоняясь, мы достигли такой скорости движения автомобиля, при которой двигатель в состоянии обеспечить то, о чем мы говорили в самом начале, – непосредственное вращение колес без помощи дополнительных шестерней. Какое решение этой задачи будет наиболее простым? Вспоминая, что первичный и вторичный вал в трехвальной КПП располагаются на одной оси, мы приходим к простому выводу: нужно соединить их напрямую. Таким образом мы добиваемся желаемого результата: скорость вращения маховика двигателя совпадает со скоростью вращения вторичного вала, непосредственно передающего крутящий момент на колеса. Идеально! При этом передаточное отношение, очевидно, составляет 1:1, поэтому такая передача называется прямой.

Прямая передача является весьма удобной и выгодной: во-первых, минимизируются потери энергии на вращение промежуточных зубчатых колес, а во-вторых, сами колеса гораздо меньше изнашиваются, так как на них не передается никакого усилия. Однако мы помним, что шестерни промежуточного и вторичного валов всегда находятся в зацеплении, и оно никуда не пропадает, так что они продолжают вращаться, но уже «вхолостую», не передавая крутящий момент.

А что если пойти еще дальше и сделать передаточное число меньше единицы? Нет проблем: это практикуется уже давно. На деле это означает, что ведомая шестерня будет меньше ведущей, а, следовательно, двигатель при той же скорости, что и на прямой передаче, будет работать на меньших оборотах. Преимущества? Снижаются потребление топлива, шум и износ двигателя. Однако крутящий момент в таких условиях будет далеко не самым высоким, и для передвижения нужно поддерживать большую скорость. Повышающая передача (ее еще называют овердрайв) служит в основном для поддержания этой скорости при постоянном движении, а при обгоне вам, скорее всего, придется переключиться на пониженную.

Ну вот, с тем, как ехать вперед, мы разобрались, а как же реализовать задний ход? Ведь вращение маховика не изменишь, а значит, и первичный вал будет всегда вращаться строго в одном направлении. На самом деле, здесь все еще проще.

Имея ведущую и ведомую шестерни и необходимость изменить направление вращения последней, достаточно просто расположить между ними третью – промежуточную. Вопрос решен! Задний ход в автомобилях, как правило, выполнен именно так. Соответственно, ведущая и ведомая шестерни по-прежнему располагаются на своих местах, а вторичный вал при этом вращается в обратную сторону – противоположную первичному.

Как мы и обещали, от трехвальной КПП перейдем к двухвальной. На самом деле различий в их устройстве и работе – минимум. Главное заключается в том, что промежуточный вал отсутствует, а его роль в полном объеме берет на себя первичный. На нем располагаются неподвижные шестерни, и он же напрямую передает крутящий момент на вторичный вал.

Также из несоосного расположения вторичного вала относительно первичного проистекает второе отличие двухвальной КПП: отсутствие прямой передачи в силу банальной физической невозможности жестко соединить напрямую эти два вала. Это, конечно, не мешает подобрать передаточное отношение повышенных передач таким образом, чтобы оно стремилось к значению 1:1, но привод в любом случае будет осуществляться через шестерни со всеми сопутствующими этому потерями.

Из явных плюсов двухвальной коробки можно отметить ее компактность по сравнению с трехвальной, но из-за отсутствия промежуточного ряда шестерней сокращается вариативность подбора передаточных отношений. Таким образом, ее можно использовать там, где меньший вес и размеры играют большую роль, чем высокий крутящий момент и широкий диапазон передаточных чисел.

Вместо заключения

Разумеется, в этом материале мы оставили за бортом некоторые технические тонкости и нюансы. Точное устройство синхронизаторов с сухарями, пружинами, шариками и стопорными кольцами, особенности эксплуатации несинхронизированных КПП, различия и преимущества существующих типов привода муфт включения передач – все это было сознательно оставлено в стороне, чтобы не перегружать детальной информацией тех, кто только пытается разобраться в принципах работы «механики». Как раз для такой аудитории этот текст и написан – вряд ли человек, знакомый с внутренним устройством коробки передач, почерпнет из него что-то новое. А вот для новичков, желающих узнать, что же там, на другом конце салонного рычага МКПП, статья может быть полезна. Ведь знания дают не только теоретическую подкованность – теперь многим станет ясно и то, как правильно эксплуатировать свой автомобиль: почему не стоит включать передачи, не предназначенные для движения на выбранной скорости, почему не стоит торопиться в переключениях или изображать раллийного гонщика с «секвенталкой» при эксплуатации гражданского автомобиля в обычных городских условиях, почему все же нужно менять масло не только в двигателе, но и в коробке передач. И если кто-то задумается или сделает для себя новые выводы – значит, все это было написано не зря. А это, как известно, самое важное.

Источник

Игорь созерцатель
  • Активность: 51k
  • Пол: Мужчина
Игорь созерцатель

Смотрите также

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Новости