Устройство и принцип работы механической коробки передач
Механическая коробка передач сегодня используется во многих автомобилях, в том числе отечественного производства. Она славится долговечностью, простым управлением и отличной способностью к ремонту. В «народе» она получила название «ручного» переключения передач. Рассмотрим устройство коробки передач автомобиля, поскольку эта тема для большинства водителей остается сложной. Кроме этого, приведем рекомендации по ее использованию, а также выделим основные плюсы и минусы данного агрегата.
МКПП — это?
Механическими КП оснащены большинство моделей машин отечественного автопрома. Чтобы правильно управлять машиной, необходимо изучить не только принцип работы МКПП, но и из каких деталей состоит система.
Схема функционирования и узлы кардинально отличаются от автоматической трансмиссии. Ее главная составляющая — передаточный механизм зубчатого вида. Ведущей функцией коробки является изменение передаточного числа для передачи вращающего момента на колеса.
АКПП в свое время была создана на основе механической. Сейчас МКПП по числу ступеней выделяют 4-х, 5-ти и 6-ти ступенчатые. Самыми востребованными остаются пятиступенчатые, в то время как четырехступенчатые встречаются лишь на очень старых автомобилях.
Помимо этого, механическая коробка подразделяется на типы по «количеству валов». Она может быть двухвальной или трехвальной. Первый вид ставят на переднеприводных «легковушках». Второй тип — практически на все виды авто, в том числе заднеприводные и грузовые.
Устройство коробки передач представляет собой конструкцию, состоящую из множества элементов. К ним относят корпусы, несколько видов валов, шестеренки, рычаг переключения и синхронизаторы. Каждая деталь играет определенную роль.
Кроме того, устройство МКПП включает в себя еще несколько важных элементов. Самым главным считается сцепление. При переключении скоростей оно выполняет разъединение коробки с двигателем. Когда педаль нажата, двигатель и колеса работают отдельно.
Сцепление представляет собой два диска. Первый соединяется с мотором, а второй с колесами. Когда водитель отпускает педаль, диски прижимаются, и начинается их одновременное вращение. Что касается шестерни и валов, то здесь все немного проще. Оси валов сами по себе параллельны, на них находятся шестерни. Предназначение шестеренок — изменять частоту оборотов между валами. Переключение на повышенную (пониженную) передачу происходит благодаря замене размеров шестеренок.
Переключать передачи во время езды без сцепления невозможно. Разные МКПП оснащены двумя или тремя валами. Рассмотрим каждый тип отдельно.
Признаки неисправностей
Зная устройство МКПП, водитель сможет диагностировать неполадки самостоятельно. Признаками неисправностей являются посторонние шумы, стуки и звуки. К ним также относят наличие масляных подтеков и трещины кузова.
Во время езды водитель может заметить, что коробка передач переключается трудно, с небольшими «провалами». Все это говорит о том, что водитель пренебрегает техобслуживанием, либо о том, что детали максимально изношены и требуют замены.
Рассмотрим самые популярные виды неисправностей «механики»:
Возникновение шума в момент, когда авто стоит на «нейтралке». Неприятные скрипы появляются, как правило, из-за низкого уровня жидкости или его отсутствия в КП. Также возможно залито некачественное трансмиссионное масло. Оставшийся скрежет после проверки уровня масла говорит о том, что произошел износ деталей.
Во время работы двигателя слышится сильный скрежет независимо от того, какая передача стоит. Проблема, скорее всего, заключается в том же — износе деталей. В этой ситуации нужно направить машину на технический осмотр. Иногда водителям «диагностируют» несоосность двигателя со сцеплением.
Уровень шума усиливается на какой-либо одной передаче. Если это не износ, значит, причина кроется в поломке зубьев синхронизатора.
При переключении передач чувствуются «торможение». Возможно, дело в поломке синхронизатора. Однако перед тем, как начать разбираться с этим, нужно осмотреть тросик привода, корзину, диск сцепления и рычаг.
Самой распространенной поломкой «механики» является подтекание масла. Эта проблема кроется в износе уплотнителей, неправильном прилегании поддона или засорении дыхательного клапана.
Минимизировать поломки механической КП можно. Во-первых, стоит почаще проводить техосмотр, и не игнорировать любые звуки и хрусты. Во-вторых, при обнаружении неполадок сразу переходить к устранению. Любые поломки опасны для жизни водителя.
Как пользоваться МКПП?
Знать устройство механических коробок передач должен каждый водитель, иначе он не научится правильно пользоваться ею. Новичкам бывает сложно разобраться в принципе работы КП. Приведем пошаговую инструкцию, помогающую научиться езде на «механике».
Старт
Когда новичок впервые садится за руль механики, ему нужно понимать, что его действия должны быть последовательными. Пристегнув ремень, водителю стоит настроить сиденье, заняв комфортное положение для нажимания педалей.
Рычаг переключают в нейтральный режим. С этого положения получится двигаться в любую сторону. Чтобы машина поехала, нужно надавить сцепление, включив скорость, отпустить его и одновременно нажать на газ. Делать этого следует плавно, иначе двигатель заглохнет. Если на улице мороз, эксперты советуют стартовать со второй передачи. Это поможет избежать пробуксовки.
Езда
Чтобы езда на автомобиле доставляла удовольствие, нужно понимать, как правильно управлять им.
Верное нажатие педалей обеспечивает плавную динамику коробки, продлевает ее срок службы, снижает затраты топлива. Главное — пристально следить за тахометром. Если он показывает 2,5-3,5 тыс км., то переключать скоростной режим не требуется. Если показатели выше, то следует сразу переключиться, снизив нагрузку на двигатель.
Во время разгона автомобиля водителю следует переключать скорости поэтапно, от первой до последней. Чтобы не допустить поломки валов коробки, необходимо выжимать сцепление до упора.
Механическая коробка может помочь водителю в случае, когда не работают тормоза. Он сможет затормозить двигателем. При этом не нужно повышать обороты. Когда скорость снизится, машина остановится.
Снижение скорости, торможение
Чтобы снизить скорость, водителю нужно переключиться на низкую передачу. Если скорость для заданной передачи будет слишком низкая, машина начнет дребезжать. Для снижения скорости советуем надавить на сцепление, отпустить педаль газа и сразу переключить скорость. После этого нужно отпустить сцепление и нажать на газ одновременно с этим.
Чтобы остановить транспорт, нужно нажать педаль тормоза. Как только авто будет ехать при скорости 15 км/час, он начнет слегка дребезжать. В это время следует надавить на сцепление, поставить рычаг на «нейтралку» и завершить все нажатием тормоза. Останавливаться разрешено на любой скорости. Главное, нажать сцепление, тормоз и переключиться на нейтральный режим. Для того чтобы улучшить навыки вождения на автомобиле с механической коробкой передач, рекомендуем воспользоваться услугами автоинструктора МКПП.
Как работает 2-хвальная КП
Двухвальная коробка считается одной из самых востребованных типов МКПП. Принцип работы коробки передач заключается в том, что на ведущий вал идет передача крутящего момента через муфту от мотора. Частично шестерни закреплены на валах, а частично свободно вращаются. Их количество зависит от типа конструкции.
Кроме того, валы оснащены синхронизаторами. Шестерни, расположенные около синхронизаторов, всегда вращаются. Остальные — зафиксированы. На ведомом валу зафиксирована шестерня главной передачи. Вместе с дифференциалом она перенаправляет крутящий момент от вторичного вала к колесам. Дифференциал, в свою очередь, осуществляет колесное вращение с разными угловыми скоростями.
Двухвальная коробка имеет механизм выбора передач, который находится в корпусе. Его составляющими являются штоки и вилки. Они выполняют работу по перемещению муфты синхронизатора. Принцип функционирования двухвальной коробки схож с трехвальной. Главной отличительной «чертой» является специфика работы механизма, отвечающего за переключение ступеней.
Как работает 3-хвальная КП
Принцип работы механической коробки передач (трехвальной) состоит в зубчатом взаимодействии шестеренок. Они «окутаны» жидкостью, находящейся в корпусе. Конструкция МКПП включает в себя разные элементы, среди которых, помимо картера, присутствуют валы, синхронизаторы и шестерни. Вращение валов обеспечивается подшипниками. При этом все валы оснащены шестеренками с зубьями.
Корзина сцепления позволяет ведущему валу примкнуть к двигателю. В это время промежуточный вал перенаправляет крутящий момент вторичному. На первичном валу находится шестерня, раскручивающая промежуточный вал с набором шестеренок. Ведомый вал обладает собственным набором, шестерни которого перемещаются по шлицам.
Муфты синхронизатора расположены между шестернями вторичного вала. Синхронизаторы находятся на них, они перемещаются по шлицам. Современные коробки имеют муфты на всех ступенях.
Переключение ступеней происходит с помощью устройства, расположенного на корпусе. Конструкция представляет собой рукоятку с ползунами с вилками. Механизм блокировки помогает предотвратить синхронный выбор. Вращающий момент не отдается на колеса на «нейтральной» ступени.
Как только рукоять управления меняет положение, то вилка смещает муфту синхронизатора. Зубчатая область синхронизатора вступает во взаимодействие с зубчатым ореолом шестерни. На вторичном валу создается блокировка. В этот момент происходит отдача вращающего момента на колеса с передаточным числом.
Автомобиль перемещается назад при задействовании определенной ступени. Промежуточная шестерня заднего хода помогает сменить направление. Несмотря на то, что трехвальные коробки достаточно тяжелые, они имеют одно важное преимущество. Они дают больший КПД по сравнению с двухвальными. Именно поэтому их устанавливают практически на любые грузовые авто и «легковушки».
Продлеваем срок службы механической коробки
Неправильное переключение передач, непонятные звуки при работе, а также самостоятельное выключение — эти симптомы сигнализируют о том, что агрегат постепенно выходит из строя. Мало кто знает, что можно продлить срок работы МКПП, если следовать некоторым советам. Приведем их ниже.
Работоспособность коробки зависит от качества залитого в нее трансмиссионного масла. Для каждого авто разрешено использовать разные жидкости. Как часто ее нужно менять, а также, какие марки масла подойдут машине написано в руководстве по эксплуатации.
Во время разгона следует переключаться с передачи на передачу как можно с меньшим диапазоном времени. Это необходимо для того, чтобы шестеренки смогли выровняться друг с другом по скорости. Если водителю нужно «спуститься» с верхней передачи на нижнюю, то на помощь придет перегазовка.
Автомобиль не должен перемещаться внатяг. Это сильно увеличивает нагрузки на двигатель и трансмиссию, что провоцирует преждевременный износ.
Если транспорт находится «на спуске», то движение разрешается начать со второй передачи, а потом переключиться на 4-ю и 5-ю.
Водителю нужно всегда ездить на покрышках, соответствующих сезону. Нельзя пренебрегать этим правилом. Кроме этого, стоит периодически проверять давление в шинах и при возможности регулировать его.
Не стоит забывать, что если автомобиль используется в роли буксирующего, то его срок службы снижается. Также нельзя допускать перегруза и забивать багажник предметами, превышающими допустимый вес.
При обнаружении масляных протечек, следует сразу обратиться в автомастерскую. Мастера проведут диагностику и заменят уплотнители. Правильно отрегулированное сцепление увеличивает срок службы механической коробки.
Плюсы и минусы
Устройство механической коробки передач автомобиля имеет свои плюсы и минусы. По сравнению с автоматической КП, она чем-то лучше, а в чем-то уступает ей. Перечислим главные преимущества:
Низкая себестоимость по сравнению с «автоматом». Дешевле «механики» обходятся лишь клиноременные коробки с регулятором. Их не ставят в машины, но часто используют для установки в скутерах.
В сравнении с гидромеханической трансмиссией, коробка обладает небольшой массой. К примеру, АКПП весит минимум 50 кг. Маленький вес снижает общую массу автомобиля. Это снижает расход топлива.
Механическая КП позволяет использовать ее мощность «на полную». Это гарантирует высокий КПД. Большая энергия передается на ведущие колеса, что улучшает динамику.
Для «механики» не нужно устанавливать системы охлаждения.
Простая конструкция, состоящая из валов с шестеренками. В коробке отсутствует какая-либо электроника.
Надежность. Коробка способна работать долго при условии правильного обслуживания и эксплуатации. Она спокойно «проедет» более 500 тысяч километров.
По сравнению с коробкой-автомат, механика имеет дешевое обслуживание. Во-первых, агрегат не требует частого ремонта. Во-вторых, если ремонт все-таки потребуется, он обойдется в несколько раз дешевле.
Автоматика проще для новичков, но электроника часто блокирует неверные действия водителя. Нельзя сказать того же самого о механике.
Автомобиль с механической коробкой способен проехать и по гололеду, и выбраться из грязи. Опытные водители могут самостоятельно выбирать режим, при котором им удобно ехать.
Авто с механикой можно легко завести «с толкача» в случае, если возникнут проблемы. Для машин с автоматикой придется вызывать эвакуатор. Это не только дорого, но и долго.
Как видите, преимуществ у механической коробки передач много. Однако существует и несколько минусов, которые не нравятся водителям. Самым большим недостатком является взаимодействие человека с машиной. Во время движения нужно постоянно дергать рычаг, следить за оборотами, вовремя нажимать педали. Это неудобно, особенно при езде в городе.
Мнения автомобилистов
Некоторые автолюбители считают, что менять масло в механической коробке бесполезно. Никакого эффекта это не даст. Но это не так. Если водитель будет проводить замену каждые 70-80 тыс км, то коробка станет работать плавно. Это обуславливается тем, что из коробки удаляются твердые металлические частицы, осевшие после трения деталей.
Многие автомобилисты согласны, что механическая коробка не так дорога в обслуживании. Но другие с этим мнением не согласны, поскольку считают, что дешевым ремонт будет только для стареньких Жигулей. Современные МКПП имеют более сложную конструкцию, а значит, требуют больших затрат на ремонт и обслуживание.
Говорят, что машины с «механикой» меньше потребляют топлива. Это так, но все равно, данный фактор больше зависит от манеры вождения человека. Эксплуатация в жестких условиях, наоборот, повышает потребление горючего.
Любители механических коробок уверены, что их еще можно модернизировать. Конечно, на фоне вариаторов и роботов, механика кажется просто неубиваемой. Автоматические агрегаты уже нельзя совершенствовать. Однако в реальности дело обстоит наоборот. У МКПП не так много путей развития, т.к. многие производители стараются оснащать свою продукцию «автоматикой». Соответственно над автоматическими коробками идет большая работа из года в год.
Механическая коробка передач
Механическая коробка передач (сокращенное название МКПП) пока остается самым распространенным устройством, изменяющим крутящий момент двигателя. Свое название коробка получила от механического (ручного) способа переключения передач.
Механическая коробка передач относится к ступенчатым коробкам, т.е. крутящий момент в ней изменяются ступенями. Ступенью (или передачей) называется пара взаимодействующих шестерен. Каждая из ступеней обеспечивает вращение с определенной угловой скоростью или, другими словами, имеет свое передаточное число.
Передаточным числом называется отношение числа зубьев ведомой шестерни к числу зубьев ведущей шестерни. Разные ступени коробки передач имеют разные передаточные числа. Низшая ступень имеет наибольшее передаточное число, высшая ступень – наименьшее.
В зависимости от числа ступеней различают четырехступенчатые, пятиступенчатые, шестиступенчатые коробки передач и выше. Наибольшее распространение на современных автомобилях получила пятиступенчатая коробка передач.
Из всего многообразия конструкций МКПП можно выделить коробки двух основных видов: трехвальные и двухвальные. Трехвальная коробка передач устанавливается, как правило, на заднеприводные автомобили. Двухвальная механическая коробка передач применяется на переднеприводных легковых автомобилях. Устройство и принцип работы данных коробок передач имеют существенные различия, поэтому они рассмотрены отдельно.
Устройство трехвальной механической коробка передач
Трехвальная коробка передач состоит из ведущего (первичного), промежуточного, ведомого (вторичного) валов, на которых размещены шестерни с синхронизаторами. В конструкцию коробки также входит механизм переключения передач. Все элементы размещены в картере (корпусе) коробки передач.
Ведущий вал обеспечивает соединение со сцеплением. На валу имеются шлицы для ведомого диска сцепления. Крутящий момент от ведущего вала передается через соответствующую шестерню, находящуюся с ним в жестком зацеплении.
Промежуточный вал расположен параллельно первичному валу. На валу располагается блок шестерен, находящийся с ним в жестком зацеплении.
Ведомый вал расположен на одной оси с ведущим. Технически это осуществляется за счет торцевого подшипника на ведущем валу, в который входит ведомый вал. Блок шестерен ведомого вала не имеет закрепления с валом и поэтому свободно вращается на нем. Блок шестерен промежуточного и ведомого вала, а также шестерня ведущего вала находятся в постоянном зацеплении.
Между шестернями ведомого вала располагаются синронизаторы (другое название — муфты синхронизаторов). Работа синхронизаторов основана на выравнивании (синхронизации) угловых скоростей шестерен ведомого вала с угловой скоростью самого вала за счет сил трения. Синхронизаторы имеют жесткое зацепление с ведомым валом и могут двигаться по нему в продольном направлении за счет шлицевого соединения. На современных коробках передач синхронизаторы устанавливаются на всех передачах.
Механизм переключения трехвальной коробки передач обычно располагается непосредственно на корпусе коробки. Конструктивно он состоит из рычага управления и ползунов с вилками. Для предотвращения одновременного включения двух передач механизм оснащен блокирующим устройством. Механизм переключения передач может также иметь дистанционное управление.
Картер коробки передач служит для размещения конструктивных частей и механизмов, а также для хранения масла. Картер изготавливается из алюминиевого или магниевого сплава.
Принцип работы трехвальной МКПП
При нейтральном положении рычага управления крутящий момент от двигателя на ведущие колеса не передается. При перемещении рычага управления, соответствующая вилка перемещает муфту синхронизатора. Муфта обеспечивает синхронизацию угловых скоростей соответствующей шестерни и ведомого вала. После этого, зубчаты венец муфты заходит в зацепление с зубчатым венцом шестерни и обеспечивается блокировка шестерни на ведомом валу. Коробка передач осуществляет передачу крутящего момента от двигателя на ведущие колеса с заданным передаточным числом.
Движение задним ходом обеспечивается соответствующей передачей коробки. Изменение направления вращения осуществляется за счет промежуточной шестерни заднего хода, устанавливаемой на отдельной оси.
Устройство двухвальной механической коробки передач
Двухвальная коробка передач состоит из ведущего (первичного) и ведомого (вторичного) валов с блоками шестерен и синхронизаторами. Помимо этого в картере коробки передач размещены главная передача и дифференциал.
Ведущий вал, также как и в трехвальной коробке, обеспечивает соединение со сцеплением. На валу жестко закреплен блок шестерен.
Параллельно ведущему валу расположен ведомый вал с блоком шестерен. Шестерни ведомого вала находятся в постоянном зацеплении с шестернями ведущего вала и свободно вращаются на валу. На ведомом валу жестко закреплена ведущая шестерня главной передачи. Между шестернями ведомого вала установлены муфты синхронизаторов.
С целью уменьшения линейных размеров, увеличения числа ступеней в ряде конструкций коробок передач вместо одного ведомого вала устанавливаются два и даже три ведомых вала. На каждом из валов жестко закреплена шестерня главной передачи, которая находится в зацеплении с одной ведомой шестерней — по сути три главных передачи.
Главная передача и дифференциал передают крутящий момент от вторичного вала коробки к ведущим колесам автомобиля. Дифференциал при необходимости обеспечивает вращение колес с разной угловой скоростью.
Механизм переключения передач двухвальной коробки, как правило, дистанционного действия, т.е. расположен отдельно от корпуса коробки. Связь между коробкой и механизмом может осуществляться с помощью тяг или тросов. Наиболее простым является тросовое соединение, поэтому оно чаще используется в механизмах переключения.
Механизм переключения передач двухвальной коробки состоит из рычага управления, соединенного тросами с рычагами выбора и включения передач. Рычаги в свою очередь соединены с центральным штоком переключения передач с вилками.
Под выбором передачи понимается поперечное движение рычага управления относительно оси автомобиля (движение к паре передач), под включением передачи – продольное движение рычага (движение к конкретной передаче).
Принцип работы двухвальной механической коробки передач
Принцип работы аналогичен трехвальной коробке. Основное отличие заключается в особенностях работы механизма переключения передач.
Движение рычага управления при включении конкретной передачи разделяется на поперечное и продольное. При поперечном движении рычага управления усилие передается на трос выбора передач. Тот, в свою очередь, воздействует на рычаг выбора передач. Рычаг осуществляет поворот центрального штока вокруг оси и, тем самым, обеспечивает выбор передач.
При дальнейшем продольном движении рычага усилие передается на трос переключения передач и далее на рычаг переключения передач. Рычаг производит горизонтальное перемещение штока с вилками. Соответствующая вилка на штоке перемещает муфту синхронизатора и осуществляет блокирование шестерни ведомого вала. Крутящий момент от двигателя передается на ведущие колеса.
Видео по теме
Источник https://avtoinstruktor199.ru/news/ustrojstvo-i-princzip-rabotyi-mexanicheskoj-korobki-peredach/
Источник http://systemsauto.ru/box/mkpp