Муфта переключения передач

Муфта переключения передач. Устройство ручной коробки передач

Синхронизатор КПП — механизм, предназначенный для выравнивания частоты вращения вала коробки передач и шестерни. Сегодня практически все механические и роботизированные коробки передач синхронизированы, т.е. оснащены этим устройством. Этот важный элемент в коробке передач позволяет сделать процесс переключения плавным и быстрым. Из статьи узнаем, что представляет собой синхронизатор, для чего он нужен и каков ресурс его эксплуатации; разберемся также в устройстве механизма и познакомимся с принципом его работы.

Общий вид синхронизатора

Синхронизатором оснащаются все передачи современных КПП легковых автомобилей, включая передачу заднего хода. Его назначение в следующем: обеспечение выравнивания частоты вращения вала и шестерни, что является обязательным условием для безударного включения передач.

Синхронизатор не только обеспечивает плавность переключения передач, но и способствует снижению уровня шума. Благодаря элементу снижается степень физического износа механических деталей коробки, что, в свою очередь, влияет на срок службы всей КПП.

Кроме того, синхронизатор упростил принцип переключения передач, сделав его более удобным для водителя. До появления этого механизма переключение скоростей происходило с помощью двойного выжима сцепления и перевода коробки передач в нейтральную передачу.

Конструкция синхронизатора

Устройство синхронизатора

Синхронизатор состоит из следующих элементов:

ступица с сухарями
муфта включения
блокировочные кольца
шестерня с фрикционным конусом

Основу узла составляет ступица, имеющая внутренние и наружные шлицы. С помощью первых она соединяется с валом коробки передач, перемещаясь по нему в разные стороны. С помощью наружных шлицев ступица соединяется с муфтой.

Ступица имеет три паза, расположенных под углом в 120 градусов относительно друг друга. В пазах находятся подпружиненные сухари, которые помогают фиксировать муфту в нейтральном положении, то есть в тот момент, когда синхронизатор не работает.

Муфта служит для обеспечения жесткого соединения вала коробки передач и шестерни. Она находится на ступице, а с внешней стороны соединяется с вилкой коробки передач. Блокировочное кольцо синхронизатора необходимо для синхронизации частоты вращения при помощи силы трения, оно препятствует замыканию муфты до того момента, пока вал и шестерня не будут иметь одинаковую скорость.

Внутренняя часть кольца имеет форму конуса. Чтобы увеличить поверхность соприкосновения и снизить усилие при переключении скоростей используются многоконусные синхронизаторы. Помимо одиночных применяются и двойные синхронизаторы.

Двойной синхронизатор помимо конического кольца, которое крепится к шестерне, включает в себя внутреннее и наружное кольца. Коническая поверхность шестерни здесь уже не используется, а синхронизация происходит за счет использования колец.

Принцип работы синхронизатора КПП

Схема работы синхронизатора

В выключенном состоянии муфта занимает среднее положение, а шестерни свободно вращаются на валу. При этом передачи крутящего момента не происходит. В процессе выбора передачи вилка передвигает муфту к шестерне, а муфта, в свою очередь, пододвигает блокировочное кольцо. Кольцо прижимается к конусу шестерни и проворачивается, делая дальнейшее продвижение муфты невозможным.

Под воздействием силы трения происходит синхронизация скоростей шестерни и вала. Муфта свободно перемещается далее и жестко соединяет шестерню и вал коробки передач. Начинается передача крутящего момента и движение автомобиля на выбранной скорости.

Несмотря на достаточно сложное устройство узла, алгоритм синхронизации длится всего несколько долей секунд.

Ресурс синхронизатора

При любых неисправностях, связанных с переключением скоростей, в первую очередь необходимо исключить проблемы со сцеплением и только потом проверять синхронизатор.

Самостоятельно выявить неисправность узла можно по следующим признакам:

Шум при работе коробки передач. Это может говорить об искривлении блокирующего кольца или о том, что конус изношен
Самопроизвольное выключение передач. Эту проблему можно связать с муфтой, либо с тем, что шестерня изжила свой ресурс
Затрудненное включение передачи. Это напрямую указывает на то, что синхронизатор пришел в негодность

Ремонт синхронизатора очень трудоемкий процесс. Лучше просто заменить изношенный механизм на новый.

Продлить срок службы синхронизатора и КПП в целом поможет соблюдение следующих правил:

Избегать агрессивного стиля вождения, резких стартов
Правильно выбирать скорость движения и нужную передачу
Своевременно проводить техническое обслуживание КПП

Своевременно проводить замену масла, предназначенного именно для данного вида КПП
Полностью выжимать сцепление перед переключением передач

Синхронизатор - устройство, входящее в состав коробки передач многих автомобилей (ВАЗ 2110 в том числе), и являющийся её деталью, позволяющее сделать процесс переключения скоростей плавным, а происходит это посредством выравнивания скоростей вращения шестерни и муфты сцепления, тем самым исключая удары в момент переключения и уберегая от быстрого износа зубцов шестерни коробки передач.

Синхронизатор состоит из ступицы, которая неподвижно закреплена на валу, перемещаемой относительно ступицы подвижной муфты, шестеренок, блокировочных колец и обоймы сухарей. Смотрите видео про принцип работы механической коробки передач:

Возможные неисправности:

При длительном, а самое главное очень частом использовании коробки передач (такое бывает при езде по трудным дорогам, когда часто приходится переключать скорость), даже если ею правильно пользоваться может появиться шум в момент переключения скоростей, явно указывающий на неисправность синхронизатора. Чаще всего эта поломка говорит об износе резьбы канонических поверхностей блокировочных колец, на исчезновение зазора между торцом и венцом шестерни или на отсутствие трения между конусами муфты.

Ремонт синхронизатора представляет собой полную разборку с последующей заменой всех поврежденных деталей.

Для ремонта вам может понадобиться отвертка с прочной ручкой и плоским лезвием и пассатижи с тонкими губами.

Ремонт синхронизатора КПП ВАЗ 2110:

1. Прежде чем приступить к разборке, необходимо предварительно с вторичного вала.

2. Очень важно в самом начале отметить местоположение муфты (3) относительно ступицы (1) при помощи маркера или мела. Затем аккуратно снять муфту со ступицы. Снимайте предельно осторожно, чтобы под воздействием пружин не разлетелись в стороны сухари (2) вместе с шариками. Все извлечённые детали тщательно промойте в керосине и разложите на чистой и не замусоренной поверхности.

3. Проведите внимательный и скрупулезный визуальный осмотр всех деталей: шлицов, ступицы, муфты (акцентируя свое внимание на торцах её зубьев) на наличие сколов и забоин. Кроме того так же внимательно осмотрите каждый сухарь, шарик и каждую пружину - их физическое состояние должно быть идеальным и на них не должно быть никаких видимых следов повреждений и грубых следов выработки, пружины не должны быть вытянутыми или слишком сжатыми. Не лишним будет проверить зазор между торцами кольца и венцом шестерни. При обнаружении дефектов на каких-либо деталях, замените их на новые, если же дефектов на столько много, что проще заменить синхронизатор целиком, то лучше всего сделать это.

4. После проделанных ремонтно-восстановительных мероприятий, перед заменой дефектных деталей, смажьте их моторным маслом. Установите муфту обратно на ступицу, ориентируясь по ранее установленной метке.

5. Если метки совпадут, то само собой получится, что проточки (их там три) на муфте совпадут с пазами ступицы.

6. Затем необходимо пружину фиксатора смазать литолом 24 и вставить её в отверстие паза ступицы.

7. В отверстие предварительно смазанного литолом сухаря положите шарик.

8. В паз ступицы вставьте, при помощи отвертки, сухарь с шариком, предварительно сжав пружину, при этом проточки (a) на сухаре должны оказаться снаружи, а сферическая (b) поверхность повёрнута к муфте.

9. При установке сухаря, постарайтесь, чтобы вставленный в него шарик попал в проточки на шлицах муфты, для этого протолкните его глубже.

10. При помощи отвертки направьте пружину в отверстие сухаря. Остальные фиксаторы должны быть установлены так же.

Видео про разборку и сборку устройства:

Профилактика:

Как правило, поломки и быстрый износ деталей синхронизатора связаны с грубой работой с рычагом переключений. Чтобы этого не допустить и продлить жизнь синхронизатора, переключение передачи скоростей необходимо делать плавно, без рывков.

Все современные механические коробки передач, а также роботизированные коробки передач являются синхронизированными. В таких коробках для того, чтобы включить передачу, производится выравнивание частоты вращения вала и шестерни. Синхронизацию обеспечивает одноименное устройство – синхронизатор. Помимо плавного переключения передач синхронизатор снижает износ механического соединения, шум при переключении и, тем самым, увеличивает срок службы коробки передач.

Синхронизаторами оборудуются все передачи коробки передач легкового автомобиля, в том числе передача заднего хода. Принцип действия синхронизатора основан на использовании сил трения при выравнивании скоростей. Чем выше разница в частотах вращения вала и шестерни, тем больше должна быть величина силы трения для их синхронизации. Выполнение данного условия достигается путем увеличения площади поверхности соприкосновения – установкой дополнительных фрикционных колец.

Состоит из следующих элементов: 1.Блокирующее кольцо 2.Ступица 3.Сухарь 4.Кольцевая пружина 5.Фрикционный конус шестерни 6.Шестерня 7.Блокирующее кольцо 8.Муфта синхронизатора 9.Сухарь

10.Шестерня

Конструктивной основой синхронизатора является ступица. Она имеет внутренние и наружные шлицы. С помощью внутренних шлицев ступица соединяется с вторичным валом коробки передач и имеет возможность осевого перемещения по нему в разные стороны. Наружные шлицы соединяют ступицу с муфтой включения.

По окружности ступицы под углом 120° выполнены три паза, в которые установлены подпружиненные сухари. В синхронизаторе сухари нажимают на блокирующее кольцо при включении передачи и способствуют блокировке муфты на этапе синхронизации.

Муфта включения (другое название – муфта синхронизатора) обеспечивает жесткое соединение вала и шестерни. Муфта насажена на ступицу и имеет внутренние шлицы. На шлицах выполнена кольцевая проточка, в которой размещаются выступы сухарей. Снаружи муфта синхронизатора соединяется с вилкой коробки передач.

Блокирующее кольцо обеспечивает синхронизацию и препятствует замыканию муфты до момента выравнивания скоростей вала и шестерни. С внутренней стороны блокирующее кольцо имеет коническую поверхность, которая взаимодействует с фрикционным конусом шестерни. Снаружи блокирующее кольцо имеет шлицы, с помощью которых производится блокировка муфты включения.

На торцевой поверхности блокирующего кольца со стороны ступицы выполнено три паза, в которые входят сухари ступицы. Пазы препятствуют прокручиванию кольца при соприкосновении с фрикционным конусом (в них упираются сухари). Размер пазов в 1,5 раза превышает размер сухарей. В некоторых конструкциях синхронизаторов, наоборот, на блокирующем кольце выполнены выступы, а пазы — в ступице.

Для увеличения поверхности соприкосновения, снижения усилия при переключении передач применяются многоконусные синхронизаторы: двухконусный, трехконусный. Например, в трехконусном синхронизаторе помимо блокирующего (наружного) кольца устанавливается еще внутреннее и промежуточное кольца. Для предотвращения проворачивания на кольцах выполнены выступы, которые фиксируются в пазах шестерни и блокирующего кольца.

Таким образом, в трехконусном синхронизаторе созданы три поверхности трения: между конусом шестерни и внутренним кольцом, между внутренним и промежуточным кольцом, между промежуточным и блокирующим кольцом. В зависимости от конструкции в одной коробке передач могут устанавливаться синхронизаторы с различным числом конусов.

Работа синхронизатора

Схема работы синхронизатора В нейтральном положении рычага коробки передач муфты синхронизаторов находятся в среднем положении, шестерни на ведомом валу вращаются свободно, поток мощности не передается.

При включении передачи вилка перемещает муфту синхронизатора из среднего положения в направлении шестерни. Вместе с муфтой сдвигаются сухари, которые воздействуют на блокирующее кольцо. Кольцо прижимается к конусу шестерни. На поверхности возникает сила трения, которая поворачивает кольцо до упора сухарей в пазах кольца (кольцо стопорится от проворачивания). В этом положении блокирующее кольцо препятствует дальнейшему продвижению муфты синхронизатора по оси вала, так как торцы шлицев блокирующего кольца располагаются напротив торцов шлицев муфты.

Далее под действием сил трения происходит синхронизация скоростей шестерни и ведомого вала. Когда скорости выравнены, под нажимом шлицев муфты блокирующее кольцо поворачивается в противоположную сторону, блокировка муфты снимается, шлицы муфты свободно проходят для зацепления с венцом шестерни. Происходит жесткое соединение вторичного вала коробки передач и шестерни.

Несмотря на множество операций, весь процесс синхронизации и включения передачи занимает доли секунды.

Вопрос от читателя:

«Здравствуйте, я начинающий водитель и мне очень важен ваш ответ. Недавно купил подержанную ВАЗ 2110. Через какое-то время передачи у нее начали плохо включаться (или вообще не включаться), был слышен хруст при переключении. Поехал на СТО там коробку разобрали и сказали — что нужно менять синхронизаторы! Без этого никак! Да еще, мастер посоветовал (если уж разобрали коробку передач), менять сразу и подшипники и даже один ведущий вал, но это может подождать. В общем вопрос такой – что такое эти синхронизаторы, и нужно ли менять все эти элементы которые он назвал, или можно ездить еще на них? Сколько они могут еще проходить? Спасибо вам Сергей, жду от вас совета, Максим »

Максим мне понятен ваш, вопрос, вообще коробка передач на наших ВАЗ один из надежных агрегатов всего автомобиля. Давайте все по полочкам …

Если у вас появились какие-то поломки, значит скорее всего пробег уже очень большой, либо уход за этой МКПП был не правильный, например не поменяли вовремя масло, или оно ушло. В общем если есть такое – что передачи не переключаются, значит тут работники СТО — правы, однако начнем с определения.

Синхронизаторы (применительно к трансмиссии) – это устройство, которое синхронизирует частоты вращения вала и шестерен. Таким образом, переключение становится быстрым и плавным, без лишних шумов и «хруста», также эти устройства снижают поломки, вызванные не правильными переключениями и износ деталей.

Если выразиться простым языком, становится понятно – что синхронизатор просто как бы выравнивает шестерню и вал в нужный момент, таким образом они заходят в зацепление и дальше уже продолжается нужное вращение. Раньше были трансмиссии и без них, однако включение передачи было делом не простым, сопровождалось хрустом, и не всегда можно было включить с первого раза. Нужно отметить что устанавливаются такие устройства не только на передние передачи, но и на заднюю тоже.

В современном мире, синхронизируемыми являются практически все механические трансмиссии, а также некоторые «роботы», ведь у них «ядро» практически одно и тоже с МКПП.

Устройство

Оно действительно не простое, но я постараюсь объяснить все предельно просто. Синхронизаторы устанавливаются на основные шестерни, именно они позволяют плавно включать передачи. Делаются они, как правило из нержавеющих металлов, таких как – латунь и его сплавы. К выбору материала нужно подходить внимательно, нужно брать с собой знающего человека. Посмотрите вот это видео.

Этот элемент состоит из нескольких частей.

1) Основное блокирующее кольцо

2) Корпус ступицы

3) Шестерня так называемого «сухаря»

4) Кольцевая пружина

5) Конус фрикционный шестерни

6) Основная шестерня передачи

7) Еще одно кольцо блокировки

8) Муфта самого синхронизатора

9) Еще один «сухарь»

10) Шестерня, еще одной передачи

Нужно отметить, что в коробке передач один синхронизатор обслуживает сразу две передачи, то есть работает на две шестерни, что и видно из схемы.

Основной рабочий элемент, это бесспорно ступица, как видно она имеет внутреннее и наружное зацепление, с помощью нижних «зубьев» она может соединяться с вторичным валом и перемещается вдоль него в разные стороны. А вот наружные «зубья» ступицы соединяют ее с муфтой включения.

По окружности у ступицы, под углами в 120 градусов, расположены три основных пара, в которые помещены подпружиненные сухари. Именно они нажимают на блокирующие кольца при включении передачи и способствуют короткой блокировке муфты нужной именно для синхронизации включения.

Муфта включения (именно она переводит шестерни), обеспечивает жесткое соединение валов и шестерен передач. Она «сидит» на ступице и соединяется с ней при помощи внутренних шлицов. На корпусе муфты есть проточка, именно через эту проточку и происходит ее перевод в нужную сторону, как вы наверное уже догадались — делается это при помощи рычага КПП, которой соединен со специальной вилкой, которая в свою очередь и ходит в этой «проточке».

Блокирующие кольца выполняют функцию синхронизации, именно ни препятствуют полной остановке муфты, а только производят выравнивание скоростей вала и шестерни. Корпус таких колец, имеет коническую поверхность, которая взаимодействует с конусом шестерни. Внешняя часть имеет шлицы, с их помощью производится блокировка муфты. На торце, кольца, выполнено три паза, в которые заходят «сухари». При помощи такой конструкции кольцо не прокручивает и не проскальзывает при соприкосновении с фрикционным конусом.

Для увеличения надежности, а также для более плавного переключения, применяются многоконусные синхронизаторы, например двух или трехконусные.

Варианты с тремя конусами являются наиболее сложными, но и более прочными, они применяются в основном в автоматических коробках – роботах, а также стоят в конструкции у некоторых иномарок.

Принцип работы

Работа происходит за доли секунд, но процесс действительно сложный, чтобы описать его несколькими словами.

Нейтральная передача – муфты находятся не в зацеплении и шестерни свободно вращаются.

Включение передачи – мы переводим рычаг в нужную нам «скорость», соответственно он «ведет» через вилку и «прорезь» муфту зацепления в нужное положение. Сухари начинают сдвигаться, которые затем действуют на блокирующие кольца, а оно в свою очередь идет на конус шестерни. Как вы понимаете, начинается трение между конусами, которое поворачивает кольцо до момента, пока оно практически не остановится. После этого шестерня одевается на вал, то есть происходит синхронизация.

Двигатель перестраивается к новым оборотам, а мы получаем — либо ускорение, либо тягу.

Может быть немного запутанно, тогда смотрим вот этот ролик.

Неисправности и методы их устранения

Основные неисправности МКПП, происходят из-за высокого износа или неправильной эксплуатации. Как правило, валы и шестерни являются достаточно прочными изделиями, поэтому их сломать крайне сложно, и они практически не страдают. Однако слабое звено именно синхронизаторы, потому как они имеют наибольшее количество мелких, легко «стираемых» элементов. Если масло в трансмиссии плохое, оно не может гарантированно смазывать все детали, поэтому появляется повышенный износ. Таким образом, первыми страдают кольца синхронизаторов. Проявляется это:

— Повышенным хрустом при переключении

— Сложно переключаются передачи, или вообще не включаются

— Самопроизвольное выключение передачи, например — при сбросе скорости, тут уже может быть повреждена сама муфта

В любом из этих случаев, накрылся синхронизатор, либо его кольца (что чаще всего бывает), либо нужно полностью проверять муфту на износ.

Ремонт сложный и требует достаточно высокой квалификации мастера, я бы не дозволил делать мою МКПП абы кому, потому как неправильные действия влеку за собой повторный ремонт, а это снятие коробки и т.д.

В вашем случае, мастер обрисовывает замену других трущихся элементов, например подшипников. Это справедливо, ведь у вас вышли из строя синхронизаторы, а это говорит о высоком износе всего механизма. Так что мой вам совет – если планируете ездить на этой машине долго, то меняйте все, как говорит вам мастер!

А на том у меня все, читайте наш АВТОБЛОГ.

О назначении КПП известно любому, кто хоть однажды сидел за рулем авто. Однако как ее устройство, так и принцип работы зачастую остаются для многих тайной. В общем-то, это может быть и правильно, во всяком случае, такой подход имеет право на существование, тем не менее, не занимаясь подробным изучением коробки, стоит коснуться такого ее элемента, как синхронизатор.

Для чего нужны синхронизаторы КПП

Принцип работы такой КПП достаточно прост – при изменении положения ручки переключения передач меняются шестеренки, находящиеся в зацеплении, а для каждой пары таких шестеренок характерно свое . Его изменение приводит к изменению величины передаваемого на колеса момента. Таким образом, работает любая МКПП, в том числе и на ВАЗ 2109.

Однако при этом возникает интересный момент – шестерни, которые должны войти в зацепление, имеют разные угловые скорости, а просто так совместить их достаточно сложно, при этом возрастает вероятность разрушения шестеренок и других элементов коробки.

Вот для решения такой проблемы и предназначен синхронизатор коробки передач. Водители со стажем помнят, что раньше, до того, как в конструкции КПП стали применяться синхронизаторы, при переключении скоростей приходилось использовать специальные приемы. Переключение с низшей на высшую передачу, проводилось при помощи двойного выжима. Сначала , КПП переводилась на нейтральную передачу, после чего сцепление отпускалось.

При переключении с высшей на низшую передачу использовался двойной выжим, да еще и с перегазовкой. При этом выжималось сцепление, КПП переводилась на нейтралку, сцепление отпускалось, слегка нажималась педаль газа, что приводило к выравниванию угловых скоростей шестеренок, а после этого опять отжималось сцепление, после чего включалась передача.

Как видно из приведенного описания действий водителя, такое переключение достаточно утомительно и занимает длительное время. Вот синхронизатор и позволил значительно упростить всю это процедуру.

Работа синхронизатора коробки передач

Что собой представляет подобное устройство, состав синхронизатора и принцип его работы поможет понять рисунок. Назначение и количество входящих в состав синхронизатора мелких деталей мы рассматривать не будем, достаточно того, что они показаны на рисунке, а вот как все работает, постараемся понять. Это просто интересно, на всех автомобилях используется одинаковый принцип, по которому происходит работа синхронизатора, в том числе и для ВАЗ 2109.

Таким образом, можно отметить, что устройство синхронизатора включает в себя:

ступицу 1;
муфту 2;
блокировочное кольцо 3;
сухари 4;
проволочные кольца 5.

В момент переключения передачи муфта 2 перемещается в сторону нужной шестерни. На конической части шестерни, из-за различающихся угловых скоростей шестерни и муфты, между ними появляется сила трения, благодаря которой проворачивается до упора блокировочное кольцо 3. Когда зубья блокировочного кольца и муфты окажутся напротив, движение муфты прекратится.

Происходит выравнивание скоростей, при этом сила трения, сместившая первоначально блокировочное кольцо, пропадает, и оно возвращается в исходное положение, а муфта 2 проходит через зубья блокировочного кольца и соединяется с венцом включаемой шестерни. Благодаря сухарям муфта жестко соединяется с валом, а значит, передача включена и синхронизатор отработал всю процедуру, обеспечив бесшумное включение передачи.

Синхронизатор КПП, уход, эксплуатация

Как порой бывает неприятно осознавать, что работа коробки нарушилась. Понимаешь это, когда переключение передач начинает происходить со скрежетом или проявляются другие ее дефекты. Чаще всего внешними признаками неисправности или сильного износа деталей синхронизатора, в том числе для ВАЗ 2109, могут быть:

шум при работе КПП;
затрудненное включение передач;
самовыключение передач.

Конечно, появление подобных дефектов может быть обусловлено и другими причинами, но чаще всего именно синхронизатор, отказ или износ его деталей, приводит к подобным явлениям. Это справедливо для любого автомобиля, и ВАЗ 2109 тоже.

В принципе, когда происходит правильный выбор скорости движения, используется нужная передача, своевременно проводится и применяется правильное масло, то КПП и синхронизатор служат долго, что справедливо и для ВАЗ 2109.

Такое устройство, как синхронизатор, позволяет осуществить переключение скоростей в КПП за короткое время без шума и скрежета, обеспечивает сохранность шестерен и продлевает срок эксплуатации МКПП.

Устройство автомобилей

Вследствие разности передаточных чисел все зубчатые колеса в коробке передач вращаются с разными угловыми скоростями, отличающимися от угловой скорости вторичного вала. При включении передач, когда вводятся в зацепление зубчатые колеса, вращающиеся с разными угловыми скоростями, могут иметь место удары зубьев колес друг о друга, что приводит к их изнашиванию и даже к поломке. Для исключения этого необходимо выровнять угловые скорости вращения вторичного вала и блокируемого с ним зубчатого колеса.

Вторичный вал вращается с частотой вращения, определяемой скоростью движения автомобиля, поскольку он жестко связан с ведущими колесами через карданную передачу и другие элементы трансмиссии. Значит, увеличивать или уменьшать скорость вращения можно только у зубчатых колес первичного или промежуточного вала, поскольку при выключенном сцеплении они не имеют жесткой связи с вращающимися элементами двигателя или с ведущими колесами. К тому же эти детали, с учетом вращающихся ведомых элементов сцепления не обладают значительной инерционностью, и, манипулируя педалями сцепления и подачи топлива, можно либо увеличить частоту их вращения, либо уменьшить, подогнав под частоту вращения вала.

При включении повышающих передач блокируемое зубчатое колесо имеет скорость вращения больше, чем вторичный вал, и поэтому его необходимо притормаживать. При переходе на пониженную передачу зубчатые колеса необходимо разгонять. Все это усложняет процесс переключения передач и увеличивает время переключения, что ухудшает разгонную характеристику автомобиля, создает дополнительные нагрузки на двигатель, да и отрицательно влияет на простоту и удобство управления автомобилем.

Для облегчения переключения передач и обеспечения безударного блокирования пар зубчатых колес используют синхронизаторы. Они применяются, как правило, на высших передачах, которые наиболее часто переключаются во время движения автомобиля. В коробках передач современных легковых автомобилей синхронизируются все передачи переднего хода.

В зависимости от принципа действия и назначения синхронизаторы могут быт одностороннего и двухстороннего действия, простые и инерционные, конусные и дисковые. Для включения одной передачи устанавливают односторонние синхронизаторы, для включения раздельно двух передач – двухсторонние. Простые синхронизаторы могут включать передачи при частичном выравнивании скоростей. Обычно такие синхронизаторы применяют на низших передачах. Инерционные синхронизаторы имеют блокировку, которая не позволяет ввести в зацепление включаемые зубчатые колеса до полного выравнивания их угловых скоростей.

В настоящее время в конструкциях автомобильных коробок передач применяются инерционные синхронизаторы. Принцип их работы основан на выравнивании угловых скоростей за счет сил трения, возникающих между блокируемыми элементами. С этой целью в синхронизаторах имеется конусное кольцо, которое взаимодействует с конусной поверхностью, выполненной на зубчатых колесах вторичного вала. При этом до полного выравнивания угловых скоростей включение передачи блокируется специальным устройством.

Конструкция любого синхронизатора, как правило, включает три элемента:

выравнивающий угловые скорости (конусные кольца, дисковые фрикционные поверхности, и т. п.);
блокирующий включение передачи пока скорости не выровняются (блокирующие пальцы, блокирующие окна, блокирующие зубчатые колеса);
включающий передачи (зубчатая муфта).

В зависимости от типа блокирующего устройства различают синхронизаторы с блокирующими пальцами, блокирующими зубчатыми кольцами и блокирующими окнами (рис. 1).

Синхронизатор с блокирующими пальцами (рис. 1, в) состоит из следующих деталей: муфты синхронизатора 1, двух конусных колец 2, трех блокирующих пальцев 12, трех фиксаторов 10. Такие синхронизаторы используют в коробках передач грузовых автомобилей.

Муфта синхронизатора стальная, установлена на шлицах вторичного вала коробки передач. Ступица муфты имеет два наружных зубчатых венца 11 для соединения ее с внутренними венцами зубчатых колес включаемых (блокируемых) передач, установленных на вторичном валу свободно.

В диске муфты выполнены три отверстия под блокирующие пальцы и три под фиксаторы. Внутренняя поверхность отверстий имеет специальную форму. Конусные кольца 2 изготовлены из латуни и связаны между собой с помощью трех блокирующих пальцев 12. Конусные кольца не имеют жесткой связи с муфтой. Они соединены с ней с помощью фиксаторов 10, поджимаемых пружинами в канавки пальцев.

На внутренней конусной поверхности колец выполнены канавки для разрыва масляной пленки и удаления масла с поверхности трения. Блокирующие пальцы изготовлены из стали, в средней части они имеют конические поверхности, являющиеся блокирующими. Отверстия в диске муфты, через которые проходят блокирующие пальцы, также имеют блокирующие поверхности в виде фасок с двух сторон отверстия. Фиксаторы предназначены для фиксации конусных колец в нейтральном положении. При этом блокирующие пальцы в отверстиях муфты расположены центрально (блокировочные поверхности их не соприкасаются).

Синхронизаторы с блокирующими зубчатыми кольцами (рис. 1, а) используются в коробках передач легковых автомобилей и на автомобилях марки «ГАЗ». Основными элементами такого синхронизатора являются: скользящая муфта синхронизатора 1, ступица 4, два блокирующих зубчатых кольца 2. Ступица жестко соединена с вторичным валом коробки передач, а муфта расположена на шлицах ступицы.

Синхронизатор с блокирующими окнами (рис. 1, б) состоит из цилиндрического корпуса 8, в который с двух сторон запрессованы бронзовые кольца 2. Внутри корпуса установлена муфта 1 синхронизатора, имеющая специальные выступы, которые входят в блокирующие окна 7 корпуса. Муфта 1 связана с обоймой 6 штифтами 9. Шариковые фиксаторы 10 удерживают муфту в среднем положении.

***

Работа всех синхронизаторов состоит из трех этапов (рис. 2):

перемещение муфты синхронизатора и конусных колец (или фрикционных дисков);
блокирование перемещения и синхронизация (выравнивание угловых скоростей);
включение передачи.

Рассмотрим работу на примере синхронизатора с блокирующими пальцами и блокирующими зубчатыми кольцами.

При воздействии на рычаг переключения передач муфта 3 синхронизатора перемещается, и, с помощью фиксаторов 5 перемещаются конусные кольца 2 (рис. 2, а, б). Как только одно из конусных колец 2 войдет в соприкосновение с конусной поверхностью зубчатых колес 1, произойдет смещение конусных колец в тангенциальном направлении (по касательной) относительно муфты. Это, в свою очередь, приведет к тому, что дальнейшее перемещение муфты станет невозможным из-за срабатывания блокирующего элемента (рис. 2, в, г).

Усилие, передаваемое водителем через рычаг и вилку, будет использоваться для лучшего соприкосновения конических поверхностей конусного кольца и зубчатого колеса. Когда скорости зубчатого колеса и синхронизатора выровняются, конусные кольца возвратятся в среднее положение, произойдет перемещение муфты 3 усилием со стороны водителя и зубчатый венец муфты синхронизатора соединится с зубчатым венцом зубчатого колеса 7 передачи. Произойдет включение передачи (рис. 2, д, е).

В синхронизаторе с блокирующими окнами блокировка перемещения и синхронизация осуществляются путем смещения в результате трения корпуса относительно муфты 1 (рис. 1, б). при этом выступы муфты синхронизатора упираются в края блокирующих окон корпуса. Продольное перемещение муфты в таком положении невозможно до момента выравнивания частоты вращения синхронизатора и зубчатого колеса включаемой передачи.

На некоторых коробках передач с большой массой деталей применяются дисковые синхронизаторы, у которых повышена поверхность трения фрикционного элемента, что позволяет ускорить выравнивание угловых скоростей и соответственно включение передач. Управление такими синхронизаторами требует значительных усилий для сжимания дисков, поэтому для создания этих усилий применяется энергия сжатого воздуха (пневматические усилители).

***

Коробки передач с делителями и демультипликаторами

Главная страница

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Муфта сцепления и коробка передач

Категория:

Трансмиссии автогрейдеров

Муфта сцепления и коробка передач

Муфта сцепления относится к управляемым муфтам. Она служит для плавного разъединения или соединения коленчатого вала двигателя с ходовой трансмиссией при переключении передач, трогании с места и торможении автогрейдера. На-легких и средних авто,- грейдерах применяются однодисковые сухие муфты сцепления, на тяжелых — двухдисковые сухие. Их конструкции в принципе подобны. На рис. 8.1 в качестве примера показана муфта сцепления постоянно-замкнутого типа тяжелого автогрейдера ДЗ-98. Она состоит: из трех ведущих дисков, из которых один (крайний справа) — нажимной, второй (крайний слева — упорный) и третий (средний) —промежуточные; двух ведомых дисков, расположенных между ведущими и оснащенных фрикционными накладками; комплекта пружин, сжимающих пакет дисков; выжимного механизма, включающего систему рычагов, выжимную муфту, вилку и крепежные устройства; ведомого вала с тормозком для затормаживания ведомого вала, а вместе с ним и первичного вала коробки передач при выключении муфты сцепления. Так как данная муфта сцепления постоянно- замкнутого типа, то вращение коленчатого вала передается через ведущие диски на ведомые, прижатые к ним пружинами, а от них через ступицу на шлицах которой сидят ведомые диски, на ведомый вал до тех пор, пока с помощью выжимного механизма не будет произведено выключение муфты сцепления, т. е. не будут разъединены ведущие и ведомые диски. А их можно разъединить, если с помощью выжимной вилки воздействовать на выжимную муфту, которая своим концевым упором перемещает концы трех рычагов, связанных с нажимным диском, отодвигая его от ведомого. При этом торец выжимной муфты входит в соприкосновение с торцом тормозка и затормаживается, а с ним останавливаются все ведомые части муфты сцепления, что облегчает включение зубчатых передач в коробке передач. При выключенном положении муфты сцепления ее пружины сжаты, но удерживаются в сжатом состоянии за счет того, что выжимная муфта сама удерживается выжимной вилкой. Стоит вилку освободить, как тут же срабатывают пружины и муфта сцепления включается. Но выжимная вилка освобождается тогда, когда машинист прекращает нажимать на педаль сцепления, и она под действием своей возвратной пружины возвращается в исходное положение. Кстати, педаль связана с муфтой сцепления целой системой рычагов и тяг. Для выключения муфты сцепления с их помощью требуется значительное усилие, поэтому работу машиниста облегчает усилитель гидравлического типа, используемый в приводах муфты сцепления автогрейдеров.

Рис. 8.1. Муфта сцепления: 1, 10, 14— ведущие диски; 2 — рычаг; 3 — выжимная муфта; 4 — тормо- зок; 5 — ведомый вал; 6 — вилка; 7—ползун; 8 — комплект пружин; 9 — фланец; 11 — ступица; 12, 13 — ведомые диски

Он устанавливается перед выжимной вилкой и включен в гидросистему автогрейдера (см. рис. 7.1). Схема такого гидроусилителя управления муфтой сцепления показана на рис. 8.2.

Гидроусилитель состоит из корпуса, штока (на который воздействует через систему рычагов и тяг педаль сцепления) с клапаном, поршня, воздействующего через ролик 5 на двуплечий рычаг, связанный тягой с выжимной вилкой муфты сцепления, и пружины, удерживающей шток на расстоянии от поршня.

Когда муфта. сцепления включена, т. е. на педаль сцепления не действует нога машиниста, подаваемая гидронасосом рабочая жидкость поступает (рис. 8.2, а) в полость А над поршнем и затем по каналам поршня в полость Б и на слив в гидробак. Когда же машинист нажимает на педаль сцепления (см. рис. 8.2,6), он тем самым приводит в движение шток, который, преодолевая сопротивление пружины, опускается и перекрывает отверстия в поршне. Давление от поступающей рабочей жидкости в полости А начинает возрастать, и поршень 4 начинает перемещаться вниз, поворачивая рычаг, ас ним перемещая через тягу выжимную вилку, что приводит к выключению муфты. При превышении давления в полости А свыше 3,8 МПа срабатывает перепускной клапан и рабочая жидкость направляется на слив.

Рис. 8.2. Схема работы гидроусилителя муфты сцепления: а при включенной муфте сцепления; б — при выключении муфты сцепления; корпус; 2 — шток; 3 — клапан; 4 — поршень; 5 — ролик; 6 — рычаг; тяга; 8 — вилка; 9 — пружина; 10 — от гидронасоса; I11— на слив

Коробки передач служат для изменения передаточного числа ходовых трансмиссий автогрейдеров с целью смены их скоростей передвижения. Кроме того, с помощью коробки передач меняется и направление движения автогрейдеров. Большие тяговые возможности создаются при малых скоростях передвижения (следовательно, при больших передаточных числах ходовой трансмиссии). Транспортные скорости передвижения образуются при малых передаточных числах.

В целом все механические коробки передач автогрейдеров подобны по конструкции, поэтому оказалось возможным даже унифицировать коробки средних и легких автогрейдеров. Конструкция такой унифицированной коробки показана на рис. 8.3. Она имеет три передачи вперед и одну заднего хода, а с учетом двух диапазонов (рабочего и транспортного) позволяет получить шесть передач вперед и две назад. Таким образом, при включении рабочего диапазона можно получить следующие передаточные числа: на I передаче — 5,7, на II — 5,4, на III — 2,39, задний ход — 2,56. При включении рабочего диапазона эти передаточные числа меняются соответственно на 1,48; 1,14; 0,62 и 1,44. Следовательно, транспортные скорости автогрейдеров превышают рабочие в несколько раз.

Кортэбка передач имеет первичный вал, с расположенными на нем свободно основными четырьмя зубчатыми колесами и двумя зубчатыми муфтами с каретками, для переключения передач, промежуточный вал с неподвижно сидящими на нем четырьмя зубчатыми колесами, выходной вал с двумя свободно сидящими зубчатыми колесами, и одной зубчатой муфтой с кареткой для переключения диапазонов и еще один дополнительный промежуточный вал с двумя зубчатыми колесами задней передачи.

К фланцу на первичном валу присоединяется карданный вал, идущий от муфты сцепления, а к фланцам выходного вала крепятся с одной стороны карданный вал, соединяющий с коробкой передач задний мост, с другой — стояночный тормоз.

Рис. 8.3. Унифицированная коробка передач: 1— первичный вал; 2, 3, 4, 23 — зубчатые колеса на промежуточном валу; 5 — корпус; 6, 9, 10, 14 — зубчатые колеса на ведущем валу; 7, 11, 19 — каретки; 8, 12, 21 — зубчатые муфты; 13 — крышка; 15 — промежуточный вал; 16, 22, 26 — фланцы; 17 — выходной вал; 18, 20 — зубчатые колеса на выходном валу; 24 — гидронасос; 25, 27 — зубчатые колеса привода гидронасоса

На переднем торце коробки установлена еще одна небольш ая зубчатая передача 27 — 25 с приводом от первичного вала 1 для вращения гидронасоса 24, используемого для принудительного смазывания через наружный трубопровод и каналы в корпусе коробки и в первичном вале подшипников качения, на которых сидят зубчатые колеса первичного вала. Этот же насос смазывает и подшипники промежуточного вала передачи заднего хода. Гидронасос питается маслом из поддона коробки по трубопроводу.

Включение передач производится передвижением с помощью вилок в обе стороны кареток зубчатых муфт первичного вала до ввода их в зацепление с зубчатым венцом соответствующего зубчатого колеса. Для перемещения же вилок служит специальный механизм переключения, закрепленный на корпусе коробки. В этот механизм входят валик, штоки с вилками, пружины„и рычаг, на который воздействует в кабине машинист. В механизме предусмотрено шариковое блокировочное устройство, предупреждающее одновременное включение двух вилок (при срабатывании одного штока с вилкой другой шток запирается шариком, западающим в его углубление). Подобно этому механизму выполнен и механизм переключения диапазонов.

Таким образом, вращение от коленчатого вала двигателя передается первичному валу коробки, а от него при перемещении одной из кареток муфт переключения передач — промежуточному валу, от которого при включении муфты диапазона скорости приводится во вращение выходной вал. Задний ход включается при перемещении влево каретки правой муфты на первичном валу. Тогда вращение от. первичного вала 1 передается через дополнительный вал на промежуточный, а от него — на выходной, также при включении муфты диапазона скоростей.

Гидромеханические коробки передач выполняются на основе использования части механических передач и деталей механической коробки. В них в основном изменяется конструкция и оборудование первичного вала и добавляется гидравлическое оборудование. Первичный вал как бы удлиняется вперед в сторону двигателя и на его конец с внешней стороны корпуса коробки устанавливается гидротрансформатор, входной вал которого соосен первичному валу коробки, но связан с ним только через рабочую жидкость, находящуюся в полости гидротрансформатора, которая при вращении от двигателя входного вала гидротрансформатора, приходит также во вращение (от насосного колеса гидротрансформатора), направляется специальными реакторами на турбинное его колесо, которое и вращает первичный вал коробки, так как связано с ним жестко. Включение механических передач в коробке осуществляется в этом случает фрикционными гидравлическими муфтами.

При наличии гидротрансформатора количество передач снижается. Например, при гидромеханической коробке для средних и легких автогрейдеров остается четыре передачи вперед и две назад, но тяговые возможности машин улучшаются.

Применение гидромеханических коробок передач вынуждает оснащать автогрейдеры специальной гидравлической системой управления коробкой, в которую входят, кроме гидротрансформатора и гидравлических фрикционных муфт, гидронасосы (откачивающий из картера и питающий гидротрансформатор), гидрораспределители, регуляторы давления, подпорный клапан, гидробак, масляный радиатор, фильтры и трубопроводы.

Главная → Справочник → Статьи → Форум