Коробка переключения передач: назначение и принцип работы

Содержание:

Характеристики механической трансмиссии

Правильное переключение передач дает ряд неоспоримых преимуществ: мощность и КПД автомобиля повышается, расход топлива снижается, а детали остаются в целости и сохранности. Умение подбирать правильную передачу для конкретной ситуации может заметно облегчить жизнь. Например, если вы едете в гору, ни в коем случае не стоит включать третью и, тем более, четвертую передачу. Скорее всего, автомобиль заглохнет где-нибудь на середине пути. А вот на первой или второй скорости вы без труда преодолеете подъем.

Уровень масла в трансмиссии

Многих водителей интересует уровень масла в МКПП – ведь именно оно отвечает за смазку деталей и их долговечность. Проверять этот показатель нужно каждые 10 тысяч километров. Сделать это можно либо в автомастерской, либо самостоятельно. Заехав на эстакаду или смотровую яму, необходимо осмотреть картер КПП. Для проверки уровня жидкости возьмите короткую палку или прут и посмотрите, достаточно ли масла в заливном отверстии. Если жидкость опустилась ниже его кромки, возьмите шприц для заливки и долейте трансмиссионное масло для нужной риски.

Коробки передач — виды

Коробка переключения передач для ваз 2109

К основным видам КПП можно отнести:

механическая коробка смены скоростей, переключение которых происходит при воздействии человека на рычаг КПП;
роботизированная, которая совмещает лучшие качества МКПП и АКПП;
автоматическая, способная менять передаточное число без участия человека;
бесступенчатая коробка, обеспечивающая максимальную планость разгона, но не способная передавать большие мощности.

Особенности механической КПП:

экономичность;
долговечность;
редко встречается проблема, что бы замерзла КПП;
самая первая коробка, которая устанавливалась на автомобили;
наиболее простые и ремонтопригодные схемы коробок передач, не зависимо от количества ступеней;
наименьший вес;
можно буксировать авто без поднятых приводных колес;
возможен запуск двигателя с толкача;
требует мастерства от владельца автомобиля;
двигатель приходится отсоединять от КПП в момент переключения передачи.

Особенности роботизированной КПП:

модели коробок передач не ограничены количеством ступеней;
нет необходимости выжимать сцепление;
скорость работы медленей. чем МКПП, но быстрее автомата;
производители делают ставку на успешное развитие роботов.

Особенности автоматической КПП:

удобство управления;
отсутствие рывков;
щадящий режим эксплуатации двигателя внутреннего сгорания;
нет увеличения нагрузки на водителя в случае увеличения количества передач.

Особенности бесступенчатой КПП:

плавное распределение нагрузки при разгоне;
ограничение по мощности двигателя;
дорогое масло для гидротрансформатора;
малая ремонтопригодность, что значительно увеличивает нагрузку на семейный бюджет в случае поломки.

Синхронизаторы заднего хода

Коробка переключения передач на lada priora

В большинстве современных легковых автомобилей с трехвальными и двухвальными МКП передача заднего хода так же оснащается синхронизатором (но это не касается отечественных легковых автомобилей, в которых передача заднего хода синхронизатора не имеет). Это облегчает включение задней передачи, но не избавляет водителя от строгого выполнения правила — включать передачу заднего хода только после полной остановки автомобиля. Для предотвращения этой ошибки МКП оснащается блокираторами, которые делают невозможной включение заднего хода при движении автомобиля вперед, либо рычаг КП оснащается специальным пружинным механизмом, который предотвращает случайный выбор передачи заднего хода. Обычно для включения заднего хода рычаг переключения КП нужно нажать вниз, а затем перевести в нужное положение. Либо сектор включения задней передачи снабжен тугой пружиной, чтобы водитель чувствовал повышенное сопротивление. Либо для включения заднего хода нужно нажать манетку, расположенную на рычаге переключения (это решение можно встретить и сегодня, повсеместно оно применялось на послевоенных грузовых автомобилях отечественного производства). Синхронизатор МКП один из самых нагруженных узлов этого механизма. При выходе коробки передач из строя специалисты по ремонту прежде всего сталкиваются с фактом разрушения синхронизаторов (особенно шестерен низших передач) и уже потом — с неисправностями уплотнений первичного и вторичного валов, разрушением подшипников и выкрашиванием зубьев шестерен.

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.

Обкатка коробки передач

Коробка передач автомобиля зил-130: схема переключения

После ремонта деталей и сборки коробки передач ее обкатывают на стенде для приработки деталей и для определения легкости переключения шестерен, отсутствия шума, стуков, нагрева и течи масла.

Порядок обкатки следующий:

Устанавливают коробку передач на стенд, сообщают ведущему валу 1200—1500 оборотов в минуту и переключают передачи, работая на каждой передаче 2—3 мин.
Заливают в картер коробки передач масло до нормального уровня и проверяют работу коробки на всех передачах с нагрузкой в течение 30—40 мин.
После устранения выявленных дефектов заменяют смазку и промывают картер керосином.

Первая коробка передач

Первая коробка была построена без применения шестерен. Карл Бенц в качестве КПП использовал два ременных редуктора с различным передаточным числом. Первая скорость использовалась для движения в городе или в местности с подъемами и спусками. Перекидывать шкив на второй ременной редуктор следовало при выезде за город или на ровную прямую автодорогу.

Первая коробка скоростей в которой применялись зубья на шестернях была разработана и установлена Вильгельмом Майбахом. Его КПП через цепь передавала движение на заднюю колесную пару. Карданная схема была изобретена значительно позже Луи Рено.

Трёхвальная МКПП

Главная ее особенность – число валов. В конструкции используется три вала. Это:

Ведущий (он же первичный).
Ведомый (иное название – вторичный).
Промежуточный.

На трёхвальной МКПП синхронизаторы расположены на валу и не вращаются. Но они могут перемещаться в осевом направлении благодаря шлицевому соединению. Чем еще особенный данный тип МКПП? Узел переключения скоростей находится на корпусе КПП. Он состоит из:

Рычага.
Нескольких штоков с вилками.

Дополнительно данный узел оснащается блокирующим устройством, которое защищает от включения нескольких скоростей сразу.

Управление вилкой КПП может осуществляться дистанционно. Такая конструкция используется, когда нет возможности установить рычаг напрямую в коробку. В этом случае конструкция предполагает наличие шарнирных тросов или кулисы. Данный вариант часто используется на автобусах и грузовиках.

Как работает трёхвальная МКПП:

Когда рычаг КПП находится в «нейтрали», вращательный момент не передается от ДВС на колеса. Когда водитель меняет положение рычага КПП, вилка двигает синхронизатор.
Муфта выравнивает обороты ведомого вала коробки и шестерни, а далее входит в зацепление.
Шестерня вторичного вала МКПП блокируется.
Трансмиссия передает вращательный момент на колеса с определенным передаточным числом.

Переключения осуществляются менее, чем за полсекунды. Каждая ступень работает в определенном диапазоне скорости движения авто.

https://youtube.com/watch?v=Bb7leiitIo4

Замена коробки автомат своими руками

Если вы все-таки решили производить замену самостоятельно, то старайтесь не допускать даже малейших ошибок, потому что любая из них может стать фатальной и привести к потере дорогостоящей детали. Вам обязательно понадобится помощник для замены. Было бы хорошо, чтобы он тоже разбирался в машинах и обладал определенными навыками и знаниями в этой области. Также необходимым условием является наличие всех нужных инструментов, иначе за замену коробки автомат и браться не стоит.

Синхронизаторы

Это важная составляющая любой механической трансмиссии. Служат синхронизаторы для сглаживания скорости вращения шестерни и вала. Переключение передач благодаря синхронизаторам происходит быстро и мягко. В устройство входит:

Блокировочное кольцо.
Ступица.
Шестерня, имеющая фрикционный конус.
Муфта включения.

Ступица – это главный элемент узла. Она имеет два шлица (наружные и внутренние). За счет них механизм соединяется с валом трансмиссии, двигаясь по нему в разную сторону. Благодаря наружному шлицу элемент соединяется с муфтой включения. Также устройство ступицы предполагает наличие трёх пазов. Каждый установлен под углом в 120 0 относительно друг друга. Данные пазы служат для установки «сухарей». Что это такое? Это подпружиненные элементы, фиксирующие муфту в положении «нейтраль». При такой установке муфты синхронизатор коробки не работает. Маховик свободно вращается, не передавая момент на коробку. Сама муфта соединяет шестерни с валом коробки. Деталь устанавливается на ступице. С внешней стороны она соединяется с вилкой КПП.

Для выравнивания угловых скоростей используется блокировочное кольцо. Сглаживание вращения происходит за счёт трения. Кольцо не дает муфте замкнуться, пока шестерня и вал не будут иметь равные обороты вращения. Внутренняя часть блокировочного кольца обладает конусной формой.

Как работает синхронизатор в МКПП:

Муфта при нерабочем состоянии находится в среднем положении. Шестерни на валах трансмиссии свободно вращаются.
При выборе водителем передачи, муфта двигается к шестерне посредством вилки. При этом муфта двигает блокировочное кольцо. Последнее прижимается к конусу шестерни.
Кольцо прокручивается и блокирует последующее движение муфты.
За счет трения, обороты вала и шестерни выравниваются.
Муфта зацепляет вал и шестерню КПП.
Передается крутящий момент от маховика ДВС.

Причина необходимости использования коробки передач

Тяговая характеристика двигателя имеет узкий диапазон, ограниченный 800 оборотами за минуту на низах и доходит до 8000 оборотов в максимуме. Изменение частоты вращения колес на автомобиле имеет больший разброс и составляет от 50 и до 2000 оборотов в минуту. Ни один двигатель не способен обеспечить столь широкую разницу скоростей, что и является основной причиной применения КПП.

При этом на невысоких оборотах мощность ДВС небольшая. Своего максимума она достигает при оборотах на 5-15 процентов меньше от красной части тахометра. Зависимость мощности и тяги от угловой скорости вращения формирует скоростную характеристику двигателя.

Основной задачей, решаемой применением КПП, является эффективное использование мощности двигателя как при троганье с места, когда скорость железного коня мала, так и при движении на максимальной скорости, когда вторичный вал вращается быстрее первичного. Для этого характеристика коробки скоростей в каждом положении выбирается с учетом всех факторов, влияющих на производительность ДВС.

Сборка и испытание коробки передач

При сборке четырехступенчатой коробки передач (автомобиль ГАЗ-51) необходимо:

опустить в картер коробки каретку с шестернями заднего хода 13 и вставить ее ось;
установить в блок шестерен роликовый цилиндрический подшипник 2, распорную втулку 1 и второй роликовый цилиндрический подшипник;
опустить блок шестерен в картер, пропустить ось 3 блока шестерен и закрепить ее стопорной пластинкой 12 вместе с осью заднего хода;
на ведущий вал 4 напрессовать шариковый подшипник и закрепить его стопорным кольцом;
вставить в гнездо картера упорное кольцо подшипника и установить ведущий вал;
надеть на ведущий вал крышку 5 подшипника с прокладкой и привернуть ее болтами к картеру;
установить в выточку ведущего вала роликовый цилиндрический подшипник 6 и вставить ведомый вал 8, на передний конец которого надеть упорное кольцо, а на задний — упорное кольцо, маслоотражатель, шариковый подшипник 11 и шестерню спидометра 10; при установке ведомого вала одновременно следует надевать на него каретки с шестернями первой и второй, третьей и четвертой передач;
установить прокладку и привернуть заднюю крышку 7 ведомого вала;
собрать механизм переключения передач (в обратной последовательности разборки), установить крышку с прокладкой на картер, вводя вилки в соответствующие каретки шестерен, и привернуть ее болтами к картеру.

При сборке пятиступенчатой коробки передач автомобиля ЗИС-150 надо:

установить в пазы промежуточного вала шпонки и напрессовать шестерни третьей и пятой передач, шестерню для коробки отбора мощности и шестерню постоянного зацепления с ведущим валом (шестерни первой, второй передач и заднего хода откованы с валом);
на передний конец промежуточного вала надеть упорную шайбу 3, роликовый цилиндрический подшипник, замочную шайбу 4, завернуть гайку 2 и отогнуть шайбу на гайку;
установить в картер наружное кольцо роликового подшипника;
опустить промежуточный вал в картер, на задний конец напрессовать шариковый подшипник с упорным кольцом, надеть замочную шайбу, завинтить гайку и отогнуть на нее шайбу;
приподнять промежуточный вал, установить его в гнезда картера и привернуть крышки с прокладками;
установить в блок шестерен заднего хода 17 два роликовых цилиндрических подшипника 16, вставить блок с левой стороны через люк 18 в картер большей шестерней вперед и пропустить ось, которую закрепить стопорной пластиной с болтом; привернуть крышку люка;
напрессовать на задний конец ведомого вала шариковый подшипник с упорным кольцом 14 и шестерню спидометра 15;
опустить в картер коробки шестерню первой передачи и заднего хода 13, второй и третьей передач 12 и пропустить через них ведомый вал; затем на вал надеть упорную шайбу, шестерню третьей передачи 11 (постоянного зацепления) венчиком назад, вставить в нее ролики (42 шт.), надеть упорную шайбу, шестерню пятой передачи 10 с бронзовой втулкой, зубчатую ступицу, муфту легкого включения 9, замочную шайбу 6, завернуть гайку 7 и отогнуть на нее шайбу. На переднюю шейку вала надеть упорное кольцо и роликовый цилиндрический подшипник;
напрессовать на ведущий вал шариковый подшипник с упорным кольцом, надеть замочную шайбу, завернуть гайку и отогнуть на нее шайбу;
вставить ведущий вал в гнездо картера, надеть крышку подшипника с прокладкой и привинтить ее болтами;
вставить ведомый вал в выточку ведущего вала и привинтить болтами заднюю крышку с прокладкой;
собрать механизм переключения передач, установить крышку с прокладкой на картер коробки, ввести вилки в каретки шестерен и привернуть крышку болтами.

Правильно переключаемся при обгонах

На трассе вы едите с устоявшейся скоростью. Перед вами фура, которую нужно обогнать. Если сильнее нажать «гашетку», то машина будет плавно ускоряться. Пока вы ее обгоните, на встречке может кто-то появиться. Вам придется притормаживать и возвращаться на свою полосу движение или встретиться лоб в лоб с другим участником. Потому что водители фур редко пропускают обгоняющие их автомобили, они считают себя царями на дороге. А некоторые наоборот начинают ускоряться, не давая вам завершить маневр.

Неисправности и ремонт

Ремонт КПП состоит из разборки узла, диагностики, починки или замены изношенных элементов. После восстановления работы механизма проводится обратная сборка узла и осуществляются испытания системы в работе. Можно обратиться в сервисный центр, но лучше выполнить руками своими ремонт раздаточной коробки.

Как проверить уровень масла

Уровень масла в коробке проверяют следующим образом. Отворачивают пробку картера. При проверке надо установить указатель картера в отверстие до упора. Масло из картера десятиступенчатой МКПП сливают через 3 отверстия. Из них 2 отверстия расположены в нижней части картера КПП, а третье — делителя. Из картера пятиступенчатой КПП слив происходит через 2 отверстия.

Замена масла

Чтобы поменять масло, нужно помыть картер КПП моторным маслом. Очистить магнитные пробки от частиц металла и заливать масло до верхней черты указателя. Уровень масла измеряют через 5 минут. При движении машины КПП должна работать без колебаний, скорости должны переключаться свободно и фиксироваться прочно. Сильный шум может указывать на износ подшипников валов, недостаточный уровень масла или плохое качество смазки в картере.

Смотрите » Грузовые автомобили КамАЗ Сельхозник на шасси 55102

Как снять коробку

Снятие коробки передач осуществляется следующим образом:

Надо снять карданную передачу. Для этого откручивают 4 гайки крепежа.
Снимают ПГУ.
Демонтируют крепления стартера.
Отсоединяют трубку, которая идет к понижающему редуктору.
Демонтируют рычаг переключения передач.
Ставят домкрат между маховиком и поддоном мотора, и через деревянную подставку демонтируют мотор.
Откручивают гайки задней траверсы и снимают ее.
Демонтируют распорную тягу.
Откручивают болты крепежа кронштейна системы выпуска.
Подсоединяют таль к болтам и натягивают его.
Отвинчивают гайки крепежа к боковым подушкам мотора.
Откручивают болты, которые фиксируют КПП к ДВС.
Поднимают таль, отодвигают КПП от мотора до выхода первичного вала трансмиссии.
Вытаскивают коробку передач.

Как отрегулировать

Теперь нужно отрегулировать КПП, выполнить дефектовку узлов и деталей. Если они вышли из строя, заменяют новыми. Шлицевые соединения не должны иметь дефектов и сколов. Подшипники шестерен следует заменить, предварительно осмотрев место их установки, нет ли износа или участков, продавленных роликами.

Подшипники вала заменяют, так как в результате поломки и попадания в масло металлической стружки места качения подшипников получили повреждения, которые могут вызвать поломку КПП. Осматривают шестерни, выявляют повреждения, износ зубьев шестерен. Конические обоймы синхронизатора не должны быть деформированы или изношены. Направляющие валы не должны болтаться. Не должно быть повреждений на шлицах.

Как правильно собрать

Сборка КПП осуществляется в обратном порядке. Промежуточный вал устанавливают в корпус коробки передач. Монтируют подшипники — передний роликовый и задний сферический. Закручивают опорную шайбу. Фиксируют ее гайкой и закрывают заднюю крышку крепления сферического подшипника. Устанавливают прокладки. Вал должен вращаться легко, не должно быть заедания детали при движении.

Как происходит процесс переключения передач

Неважно, какой привод в вашем автомобиле, передний или задний, за процесс переключения передач всегда отвечает специальный рычаг. Если посмотреть на МКПП в разрезе, можно заметить, что расположение рычага на переднем приводе значительно отличается от его же расположения на заднем приводе

Автомобили с задним приводом имеют более простую схему расположения рычага переключения КПП, что упрощает их ремонт и техническое обслуживание. Рычаг расположен прямо на корпусе КПП, механизм переключения спрятан внутри корпуса. Данное расположение имеет множество плюсов, но, к сожалению не лишено минусов.

Плюсы конструкции:

Очень простое решение, что существенно упрощает процесс ремонта своими руками;
Переключение передач происходит очень чётко;
Ввиду отсутствия «лишних» узлов, данная конструкция очень долговечна.

Минусы конструкции:

Невозможно установить данную систему на автомобили с передним приводом;
Если у автомобиля с задним приводом двигатель расположен сзади, то это так же делает невозможным применение данной конструкции (таких автомобилей очень мало).

В машинах с передним приводом рычаг переключения коробки передач может располагаться в следующих местах:

На полу, в промежутке между передними креслами;
Непосредственно на рулевой колонке;
Возле панели приборов.

Такая особенность приводит к тому, что многоступенчатая механическая коробка передач на автомобилях с передним приводом работает только дистанционно, с использованием кулис или тяг. Такая особенность конструкции также имеет свои плюсы и минусы:

Рычаг расположен более комфортно для водителя, так как его положение не зависит от того, где находится МКПП;
Вибрация, которая создаётся в КПП, не передаётся на рычаг переключения скоростей;
Открывает широкое поле деятельности для автомобильных дизайнеров, которые могут поместить рычаг КПП в любое удобное для них место.

Это интересно: Особенности подключения ГБО

Минусы данной конструкции заключаются в следующем:

Более сложная в техническом плане система требует больше внимания и является менее долговечной;
После длительной эксплуатации часто появляются люфты;
Нет такой чёткости переключения передач, как в варианте с КПП на заднеприводном автомобиле;
Периодически приходится регулировать тяги, что может потребовать квалифицированного вмешательства специалистов автосервиса.

Дополнительное назначение коробок передач

К дополнительному назначению коробок передач можно отнести торможение двигателем. Механическая коробка передач позволяет остановить автомобиль без участия тормозной системы. Достаточно использовать принцип коробки передач: ниже передача соответствует меньшей скорости. Поэтому переключая скорость вниз и перегазовывая двигатель можно добиться останова железного коня.

Помимо основного назначения коробок передач она способна помочь в сохранности машины. Встречаются противоугонные устройства, которые блокируют как рычаг, так и всю коробку передач. Погрузив авто на эвакуатор его угнать все же можно, но вот угон своим ходом будет значительно затруднен.

В роботизированных и автоматических наблюдается интересная характеристика коробок передач. При движении с горки, в случае выбора фиксированного передаточного числа, в случае если скорость достигнет критического значения механизм самостоятельно поменяет ступень. Сделано это в целях безопасности и продления срока службы коробки, что бы она не вышла из строя из-за невнимательности или незнания владельца машины.

При движении вверх, рассматриваемые модели коробок передач, позволяют автоматически понизить передачу, во избежание повреждения двигателя и КПП. Также данное свойство предотвращает ситуацию, когда двигатель может заглохнуть из-за нехватки мощности, в результате чрезмерного снижения оборотов.

Если замерзает коробка передач, то специально разработанные северные коробки с подогревом решат эту проблему. Особенно это актуально для автомата, так как загустевшее масло вызывает чрезмерный износ.

Управление делителем

КПП и делитель на КамАЗе предусматривают стандартный механический режим управление. Управление коробкой представляет собой механизм выбора передачи с тремя вилками, отвечающими за передаточные числа. Система управления делителем (сокращенно — МППД, механизм переключения передач делителя) предусматривает лишь одну вилку, смонтированную на собственном валу, выходящем из корпуса коробки и соединяемом с рычагом сзади. Для взаимодействия вилки с муфтой используется сухарь делителя, смонтированный в каретке синхронизатора.

МППД оснащен пневмомеханическим приводом, в котором скорости переключаются за счет усилия сжатого воздуха, получаемого от пневмосистемы автомобиля. Разборка позволяет выделить осмотреть основные компоненты и узлы:

Золотниковый краник управления делительным редуктором, смонтированный на опоре рычага переключения скоростей. Предусматривает две фиксированных позиции: прямая и понижающая передачи.
Редукционный клапан, отбирающий сжатый воздух из пневматической системы грузовика и стравливающий воздух в случае избыточного повышения давления. От данного клапана происходит подача воздуха на управляющий кран и клапан активации делителя, образуя два контура пневмосистемы управления делителем.
Клапан активации делительного редуктора, отвечающий за подачу сжатого воздуха на МППД при отключении сцепления, что позволяет включать и выключать понижающую передачу параллельно переключению скоростей основной КПП.
Непосредственно МППД, в его состав входит расположенный внутри цилиндра поршень, шток которого подключен к рычагу на валике вилки механизма. В случае поступления сжатого воздуха происходит смещение поршня в том или ином направлении, переключающее режим работы.
Воздухораспределительная трубка делителя, отвечающая за подачу сжатой воздушной массы в цилиндр МППД с определенной стороны поршня, что обеспечивает его смещение и включение нужной передачи делителя.

В чем причина неполадок?

Не все водители достаточно ответственно относятся к выполнению простейших сервисных процедур, без которых сложно говорить о стабильном функционировании МКПП. Мастера автосервиса неоднократно убеждались, что больше половины поломок и отказов происходят по вине самих владельцев. Так, некачественное или старое масло значительно ухудшает работу механической КПП, а иногда даже становится причиной ее полного разрушения.

С течением времени повышается вязкость жидкости, из-за чего вращение шестерен происходит с большим усилием, увеличивая скорость их износа. В нем накапливаются мелкие кусочки окалины, которые при попадании между соприкасающихся деталей способны стать причиной поломки одной из них. Если же из-за утечки уровень масла падает ниже критического, «сухое» функционирование вполне может закончиться поломкой шестерни либо вала.

Не менее важно наблюдать за износом узлов и деталей, вовремя производя замену тех, которые уже находятся в плохом состоянии. Иначе внезапное разрушение одной из них может спровоцировать полный и необратимый выход из строя всей КПП

Периодически проходя диагностику в специализированном сервисе, вы сможете своевременно обнаруживать и устранять мелкие проблемы, пока они не переросли в крупную аварию.