0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Промежуточный вал коробки передач Камаз

Промежуточный вал коробки передач Камаз

Промежуточный вал 11 имеет две опоры: цилиндрический роликовый подшипник, установленный в гнезде перед­него торца картера, и сферический роли­ковый подшипник, закрепленный в стакане 34.

Передний конец промежуточного вала имеет шлицы и предназначен для соедине­ния с промежуточным валом делителя (в десятиступенчатой коробке передач).

Роликовый подшипник расположен на шейке вала до упора через упорную шайбу в торец шестерни 9 и закрыт крышкой 10.

Шестерни первой передачи, заднего хода и второй передачи выполнены заодно с валом, шестерни 5 третьей передачи, 6 четвертой передачи и 9 привода промежу­точного вала напрессованы на вал и допол­нительно закреплены сегментными шпон­ками.

Все шестерни фиксируются на валу упорным кольцом, установленным в ка­навку вала между внутренним кольцом подшипника и торцом шестерни привода промежуточного вала.

Шестерни первой передачи и заднего хода прямозубые, остальные — косозубые.

На заднюю стенку промежуточного ва­ла установлен сферический подшипник.

Внутреннее кольцо подшипника напрессовано до упора в торец шестерни первой передачи и зафиксировано на валу упор­ной шайбой, привернутой к валу двумя болтами.

Наружное кольцо подшипника установлено в стакане 34.

Осевые усилия, возникающие при рабо­те коробки передач, воспринимаются сфе­рическим роликовым подшипником.

Блок 2 шестерен заднего хода установлен на оси в двух ролико­вых подшипниках. Ось зафиксирована в картере стопорной планкой. Блок имеет два прямозубых зубчатых венца.

Венец большего диаметра находится в постоянном зацеплении с венцом промежуточного ва­ла, а венец меньшего диаметра — с ше­стерней заднего хода вторичного вала.

Осевые перемещения блока шестерен огра­ничены двумя упорными шайбами. Шайбы от проворачивания зафиксированы штиф­тами.

Для обеспечения плавного выравни­вания окружных скоростей зубчатых колес и тем самым возможности безударного включения четвертой и пятой, второй и третьей передач установлены инерционные синхронизаторы с конусными фрикцион­ными кольцами.

Синхронизатор второй и третьей передач состоит (рис. 2) из каретки 5, двух фрикционных колец 2 к 4. восьми блокирующих пальцев 3 и четырех пальцев 1 фиксаторов.

На каретке проточена канавка, в кото­рую входят сухари вилки включения вто­рой и третьей передач. Каретка имеет внутреннее шлицованное отверстие, со­стоящее из трех зубчатых венцов, кото­рыми она соединяется со шлицованной частью вторичного вала.

Каретка постоян­но вращается вместе со вторичным валом. Крайние зубчатые венцы тоньше среднего и в комплексе с зубчатым венцом вторич­ного вала при включении второй или третьей передачи образуют «замок», пред­отвращающий самовыключение передач на ходу автомобиля. В каретке по окружно­сти параллельно оси выполнены восемь от­верстий под блокирующие пальцы и четыре отверстия под пальцы фиксаторов.

Отвер­стия под блокирующие пальцы имеют с обеих сторон фаски с углом, равным углу фасок блокирующих пальцев.

В нейтраль­ном положении блокирующие пальцы находятся в отверстиях кареток с зазором. На наружные концы блокирующих пальцев до упора в их торцы напрессованы фрик­ционные кольца.

На конической поверхности колец вы­полнены прямоугольные канавки для уда­ления продуктов изнашивания, а по окруж­ности нарезаны винтовые канавки для вы­давливания с конических поверхностей тре­ния масла при прижатии кольца к конусу включаемого зубчатого колеса, что увели­чивает силу трения между ними.

Пальцы 1 фиксаторов установлены в отверстиях каретки между фрикционными кольцами 2 и 4. В средней части пальцы имеют канавку, в которую входит шарик 7, поджатый пружиной 6.

В нейтральном положении под действием пружины 6 ша­рик прижимается к кольцу, входит в его канавку и предотвращает самопроизволь­ное перемещение каретки. Для вывода ка­ретки из среднего положения необходимо приложить усилие.

Работа синхронизатора заключается в следующем. При включении, например, третьей передачи (рис.2 б) каретка 5 синхронизатора под действием вилки пере­ключения передач стремится сдвинуться влево.

При начальном перемещении карет­ка движется вместе с пальцами фиксато­ров и фрикционными кольцами до каса­ния конусной поверхности кольца с кону­сом шестерни третьей передачи. Так как до этого движение осуществлялось на второй передаче, а каретка жестко соединена со вторичным валом, то окружная скорость каретки меньше окружной скорости ше­стерни третьей передачи вторичного вала, находящейся в постоянном зацеплении с шестерней третьей передачи промежу­точного вала.

При соприкосновении конуса фрикционного кольца с конусом шестерни третьей передачи последняя под действием сил трения увлекает за собой каретку, поворачивая ее относительно блокирую­щих пальцев 3.

Фаски отверстий каретки упираются в фаски блокирующих пальцев, и дальнейшее ее перемещение до полного выравнивания окружных скоростей пре­кращается.

Угол наклона фасок подобран так, что, пока действует момент трения, т. е. пока происходит синхронизация кольца 4 и ше­стерни 22 (см. рис 1), дальнейшее продвижение каретки по шлицам вторичного вала невозможно.

Когда окружные скоро­сти станут равными, исчезнет момент тре­ния, блокирующие пальцы 3 (рис. 2) займут нейтральное положение относи­тельно отверстий в каретке 5 и она под действием вилки переключения передач продвинется в осевом направлении. При этом шарики фиксаторов 7 утапливаются и каретка по большим диаметрам блоки­рующих пальцев 3 передвигается в сторону третьей передачи.

Зубчатый конец каретки бесшумно входит в зацепление с зубчатым венцом шестерни третьей передачи.

Вклю­чение второй передачи происходит анало­гично с той лишь разницей, что в этом слу­чае окружная скорость каретки будет боль­ше окружной скорости шестерни 4 (см. рис. 1) второй передачи и при со­прикосновении конусов каретка под дейст­вием момента трения будет тормозиться, проворачиваясь относительно блокирую­щих пальцев в обратном, чем при включе­нии третьей передачи, направлении.

Принцип действия синхронизатора чет­вертой и пятой передач ничем не отличает­ся от принципа действия синхронизатора второй и третьей передач, но конструктив­но он выполнен несколько иначе.

Устройство механической коробки передач

Потребность в наличии коробки передач (КПП) вызвана фактом: любой современный двигатель имеет относительно неширокий диапазон оборотов коленвала, в котором и крутящий момент, и мощность имеют свои максимальные значения при заданной величине расхода топлива. Помимо того, любой двигатель нельзя раскручивать беспредельно – для любого мотора существует некая «красная зона», то есть такая частота вращения коленвала, которую превышать просто недопустимо, иначе не избежать серьезных поломок.

Что это — коробка передач?

Коробкой передач принято называть механизм, главным предназначением которого является передача движения вращательного характера с коленвала двигателя на кардан или передние полуоси (в задне- или переднеприводных моделях соответственно), тем самым управляя этим автомобилем посредством изменения таких параметров, как скорость вращения и крутящий момент, а также направление движения (вперед или назад).

Естественно, никакая коробка не способна увеличить мощность мотора, но зато она способна изменять то, что есть, для наилучшего его согласования с реальными условиями эксплуатации, изменяя для этого передаточное число между своими входом и выходом так, чтобы обеспечивались наивыгоднейшие топливо-экономические и тягово-скоростные свойства. Кроме того, к «обязанностям» коробки передач относится реализация холостого режима работы мотора и способности автомашины передвигаться задним ходом.

Необходимость применения коробок передач обусловлена различием угловых скоростей коленвала и ведущих колес, которое не позволяет осуществлять привод ведущих колес непосредственно от коленвала. Так, коленвал современного двигателя имеет, как правило, угловую скорость в диапазоне между 500 и 9000 об/мин, а угловая скорость ведущих колес может находиться в диапазоне между 0 и 1800 об/мин.

Из этого следует, что совместить одно с другим по этому параметру, не применяя коробку передач, никак не получится. Наконец, современные ДВС имеют довольно узкий диапазон, в котором они обладают выгодными характеристиками по крутящему моменту – от 3000 до 7000 об/мин, «привязать» который к реальным условиям эксплуатации никак не получается, если пытаться обойтись без устройств типа КПП.

Как обойти эти проблемы?

Проще всего — изменяя такие параметры, как частота вращения ведомой шестерни и крутящий момент на ее валу при помощи специально подобранных шестерен. Теперь, начиная движение, выбор первой передачи будет означать, что мы выбрали пару шестерен с тем значением передаточного числа, которое соответствует включенной первой передаче. Поскольку обычно передаточные числа уменьшаются с ростом номера передачи, то в данном случае будем иметь наибольшее значение передаточного числа, наименьшую частоту вращения ведущих колес, но зато максимально возможное значение крутящего момента.

В течение дальнейшего разгона одна за другой включаются следующие передачи, благодаря чему повышается частота вращения колес, но падает крутящий момент. Даже это краткое описание показывает — коробка передач выполняет важные функции, без которых ни о какой езде не было бы никакого разговора. Итак, коробка передач, по существу, является многоступенчатым редуктором, с помощью которого обеспечивается возможность преобразования вращательного движения коленвала в поступательное движение автомобиля.

Передаточное число – что за зверь?

Этим понятием обозначается отношение скоростей вращения двух взаимодействующих шестерен. Иначе говоря, отношение между количествами зубьев у ведущей и у ведомой шестерен – это и есть передаточное число. Различные передачи, естественно, требуют разных передаточных чисел — максимальное передаточное число применяется на самой низкой передаче (1-й), а минимальное — на высшей. «Прямая» передача соответствует передаточному числу, равному 1. При подборе передаточных чисел их стремятся выбрать такими, чтоб они не были целыми.

Можно привести такой пример: имеем две связанные друг с другом шестерни, на каждой из которых ставим маркером по отметке – друг против друга. Если данная пара шестерен имеет передаточное число, равное, к примеру, двум, то это означает, что ровно через два оборота от начала вращения нанесенные на шестерни метки опять совпадут. И каждые два оборота эта картина будет повторяться – совпадать будет одна и та же пара зубьев, то есть именно эта пара нагружена больше других, и по этой причине гораздо быстрее сломается или износится. По этой причине подбор передаточных чисел – довольно ответственная операция, а их значения выбираются дробными.

Устройство механической коробки

Схема трёхвальной коробки передач заднего привода автомобиля

Устройство механической коробки передач трехвального исполнения (об отличиях двухвального исполнения упомянем далее) предусматривает размещение в картере коробки трех валов — первичного, вторичного и промежуточного. Первичный вал (или ведущий) благодаря механизму сцепления может сочленяться с маховиком и вращаться вместе с ним. Вторичный вал (или ведомый) имеет постоянное соединение с карданным валом. Вращение первичного вала с помощью вала промежуточного может передаваться вторичному.

Расположены первичный и вторичный валы последовательно, а опорой вторичного вала является подшипник, запрессованный в хвостовик первичного вала. Таким образом, жесткой связи между собой два этих вала не имеют, а их вращение происходит независимо. Промежуточный вал смонтирован параллельно названным валам.

На всех валах установлены шестерни. Первичный вал несет на себе ведущую шестерню, вращающую промежуточный вал. Последний несет на себе блок шестерен, жестко с ним соединенный и часто выполняемый с ним как единое целое. Вторичный вал несет на себе ведомые шестерни – эти шестерни имеют возможность перемещения по шлицам вдоль вала.

На последнем валу располагаются также муфты, включающие те или иные передачи. В зависимости от числа муфт коробки передач бывают двухходовые, трёхходовые и т.д. Современная четырёхходовая коробка, например, может иметь 6 или 7 прямых передач плюс задний ход.

В ручной коробке переход от одной передачи к другой осуществляет водитель с помощью специального рычага, находящегося внутри салона автомашины. Дабы избежать включения двух передач одновременно (чревато поломкой коробки), в ней установлен специальный замок, а во избежание самопроизвольного выключения передач имеется специальный блокирующий механизм.

Принципы функционирования

Допустим, скорость вращения коленвала составляет 1000 об/мин, и благодаря механизму сцепления соответствующий крутящий момент получает первичный вал коробки передач. Если теперь включить первую передачу, то жесткозакрепленная на этом валу шестерня войдет в зацепление с другой шестерней, которая крупнее по размеру и имеет в четыре раза, например, больше зубьев.

Следовательно, вал, на котором установлена вторая шестерня, будет вращаться со скоростью в четыре раза меньше скорости коленвала, то есть 250 об/мин. Скорость вращения уменьшилась в четыре раза согласно соотношению зубьев шестерен, а крутящий момент в такое же число раз увеличится на второй шестерне.

Применение различных передаточных чисел пар шестерен позволяет получать от двигателя и передавать далее на ведущие колеса автомобиля разные крутящие моменты. Иначе говоря, вращение коленвала двигателя в 1000 об/мин можно преобразовать, при выборе соответствующих передач, во вращение ведущих колес автомобиля со скоростью, например, в 333 или 250 об/мин и т.д.

Реализация возможности передвижения автомобиля задним ходом обеспечивается наличием в коробке передач соответствующего механизма, состоящего из дополнительного вала и установленной на нем шестерни заднего хода. Если выбрать задний ход, то между вторичным и промежуточным валами будет дополнительно включена эта шестерня, благодаря которой вторичный вал коробки передач будет вращаться в противоположную, по сравнению с обычным направлением, сторону за счет нечетного количества сцепленных друг с другом шестерен.

Классификации современных ручных коробок

По числу передач

Все коробки условно делятся на виды в зависимости от количества реализуемых ими ступеней передач. Различают 4-, 5-, 6-, и даже 7-ступенчатые коробки. Увеличение числа передач зиждется на необходимости передавать крутящий момент в наиболее эффективных пределах. Так, если двигатель имеет наибольшее значение крутящего момента на сравнительно невысоких оборотах, то разгонять его до более высоких оборотов нет смысла – развиваемая им мощность будет лишь падать при повышении частоты вращения. В таких ситуациях гораздо более эффективным решением будет применение соответствующей коробки;

По числу валов

Коробки передач бывают 3- и 2-вальными в зависимости от того, сколько валов они содержат. 3-вальными коробками (описаны выше) оборудуются автомашины как с передним, так и с задним приводом, а 2-вальными коробками оборудуются, в основном, переднеприводные легковые автомобили. 2-вальная коробка, как следует из названия, содержит в себе лишь два вала, хотя в целом их расположение и назначение аналогичны 3-вальной коробке. Отличия заключаются в расположении валов относительно друг друга – оно параллельное в 2-вальной коробке. Второе отличие состоит в схеме создания передач – в 3-вальной коробке одна передача реализуется двумя парами шестерен, а в 2-вальной – лишь одной парой. 2-вальные коробки не имеют прямой передачи, зато могут иметь не один, а сразу несколько ведомых валов.

Достоинства механических коробок:

  • стоимость и масса «механики» относительно ниже, чем те же параметры у других типов коробок;
  • КПД «механики» выше, нежели у коробок других типов;
  • благодаря своей высокой надежности, «механика» имеет большой срок службы;
  • механическая коробка предоставляет большой выбор стилей езды в различных условиях эксплуатации автомобиля, например, бездорожье, грязь, гололед;
  • машину с «механикой» при необходимости можно буксировать куда угодно, не опасаясь неприятных последствий со стороны коробки;
  • наличие именно ручной коробки обеспечивает возможность запуска автомобиля с «толкача» и допускает отсоединение трансмиссии от двигателя.

Недостатки механических коробок:

  • в условиях длительной езды по городу или в пробках значительно больше утомляет водителя;
    нуждается в наличии у водителя определенных навыков управления автомобилем типа плавного перехода между передачами;
  • сравнительно большое время смены передач, поскольку оно нуждается во временном отключении коробки от двигателя (выключении сцепления);
  • относительно небольшой ресурс механизма сцепления.

Новые разработки в мире КПП

Нынешнее разнообразие коробок передач – это не застывший металлосборник, а впитывающий в себя все новое — мир коробок передач. Тем не менее, обычные коробки, появившиеся одновременно с появлением автомобиля, имеют наименьшие темпы развития, а роботизированные – наивысшие, при этом последние перестают быть обычными модернизированными коробками, все далее уходя от них – сказывается полное управление электроникой и приводами, а их проектирование идет уже по своей особой технологии. То есть эти коробки, фактически, все больше удаляются от механики, их породившей.

Это видно и по результатам — лучшие коробки-роботы от Ferrari обеспечивают переключение передач за время не более 60 мс, а коробки передач типа DSG (Volkswagen) способны включать отдельные передачи за 8 мс! Благодаря этому Volkswagen Golf, например, оснащенный 7-ступенчатой коробкой этого типа, примерно на 20% экономичнее, нежели такой же автомобиль, но оборудованный традиционной «механикой».

В последние годы резко улучшились характеристики систем смазки – ныне выпускаемые коробки передач нередко оснащены системой смазки под давлением, а иногда – еще и совместного использования с двигателем. Такое решение дает возможность резко увеличить ресурс работы коробки передач относительно привычной всем системы смазки за счёт присутствующего в картере двигателя масла, а также обеспечить необходимое охлаждение коробки передач благодаря постоянной циркуляции масла. Сегодня существует уже довольно большое число механических коробок, но использующих для своей смазки масло ATF, то есть масло для коробок-автомат.

В заключение стоит сказать, что тенденцией нашего времени является и то, что устройство механической коробки передач все больше усложняется в погоне за динамикой, скоростью, экономичностью… Какой она будет в будущем, трудно сказать, наверное, никто и не скажет.

Промежуточный вал – как он работает в коробке передач?

Основной функцией коробки переключения передач является достижение наиболее оптимального значения крутящего момента, а главными ее элементами можно назвать первичный (ведущий), вторичный (ведомый), а также промежуточный вал КПП. Заинтересовало? Тогда давайте разберемся в работе этого узла.

Коробка переключения передач и правильная эксплуатация

Существует несколько типов коробок передач:

  • механическая, в этом случае речь идет о ручном переключении, при этом конструктивно она представляет собой цилиндрический многоступенчатый редуктор;
  • автоматизированная, способная (в зависимости от ряда факторов) обеспечить выбор правильного передаточного числа без непосредственного участия водителя;
  • роботизированная, которая представляет собой стандартную механическую КП, но уже с автоматизированными функциями переключения сцепления и самих передач;
  • вариаторная, позволяющая передавать усилие движка к ведущим колесам бесступенчато.

Основными причинами возникновения поломок являются, как правило, нарушения правил эксплуатации: это использование некачественных масел, и, конечно же, эксплуатация авто с неисправной системой сцепления. Кроме того, негативно отразится довольно низкое качество комплектующих, а также проведение неквалифицированных ремонтных работ и технического обслуживания. Поэтому прежде чем обращаться в тот либо иной сервис, убедитесь в том, что в нем работают действительно специалисты. А теперь разберем устройство КП.

Промежуточный вал и другие комплектующие КПП

Абсолютно каждая коробка переключения передач является ничем иным, как набором валов и шестерен, которые заключены в корпус и взаимодействуют друг с другом. А посредством сцепления с маховиком соединен ведущий вал. Ведомый же, в свою очередь, имеет жесткое соединение с карданном. Функцию же передачи вращения от ведущего к ведомому валу берет на себя промежуточный вал. Первые два вала имеют последовательное расположение, при этом вторичный опирается на подшипник, установленный в хвостовике первичного, однако, никакой жесткой связи нет, и они работают независимо.

Что же насчет промежуточного вала, так он располагается непосредственно под ними. Кроме того, не последнюю роль в обеспечении переключения передач играют шестерни и муфты. Во время перемещения рычага КПП приводятся в движение специальные вилки, отвечающие за переключение передач. Они же в свою очередь перемещают муфты, при этом специальный замок исключает возможность одновременного включения нескольких передач.

Как узнать, когда сломался подшипник или сальник промежуточного вала?

Существует множество причин, по которым могут возникнуть проблемы с КПП, в основном о них свидетельствует характерный стук, причем, чем он больше, тем сильнее неисправность. Это может быть и истирание зубьев шестерен. Тогда необходима комплексная замена абсолютно всех шестеренок, так как их зубья деформируются равномерно. Еще о данной проблеме свидетельствуют и такие внешние признаки, как затрудненное включение передач, а также их самопроизвольное выключение.

Кроме того, возможно вышел из строя подшипник промежуточного вала, в этом случае появится характерный шум во время работы КПП, и опять-таки проявится самопроизвольное неконтролируемое выключение передач. В этом случае необходимо в срочном порядке заменить неисправную деталь.

О некорректной работе промежуточного вала свидетельствует и следующий признак, при котором во время включения либо всех передач, либо только 2-й, 3-й и 5-й на карданный вал не передается необходимый крутящий момент. В этом случае возникло ослабление в посадке шестерен промежуточного вала. Исправить данную поломку можно двумя способами: или при помощи сварки закрепить необходимую шестерню, или же заменить весь промежуточный вал целиком. А вот появление течи масла говорит о том, что в срочной замене нуждается сальник промежуточного вала.

Назначение и устройство коробки передач автомобиля

Коробка передач служит для изменения тяговой силы на колесах автомобиля в зависимости от сопротивления движению и дает автомобилю возможность двигаться задним ходом. Коробка передач позволяет, кроме того, при выключении передач отсоединять ведущие колеса автомобиля от двигателя, обеспечивая тем самым возможность запуска двигателя и его работу на холостом ходу.

Коробка передач представляет собой механизм, состоящий из набора шестерен, которые могут вводиться в зацепление в различных сочетаниях.

Каждое сочетание зацепления шестерен коробки называется ступенью или передачей. Число ступеней (передач) в коробке передач зависит от конструкции автомобиля и обычно бывает от трех до пяти (не считая передачи заднего хода). В соответствии с этим коробки передач называются трехступенчатыми, четырехступенчатыми и пятиступенчатыми.

Рис. Коробка передач автомобилей ГАЗ-69 и ГАЗ-69А: 1 — сальник; 2 — задняя крышка картера; 3 — шарикоподшипник вторичного вала; 4 — картер коробки передач; 5 — маслоотражательное кольцо; 6 — вторичный вал; 7 — вилка переключения шестерни (каретки) первой передачи и заднего хода; 8 — шестерня (каретка) первой передачи и заднего хода; 9 — рычаг переключения передач; 10 — верхняя крышка картера; 11 — шестерня второй передачи; 12 — втулка шестерни второй передачи; 13 — зубчатый венец шестерни второй передачи; 14 — каретка второй и третьей передач; 15 — вилка каретки второй и третьей передач; 16 — зубчатая ступица; 17 — регулировочные прокладки; 18 — упорное кольцо; 19 — зубчатый венец шестерни третьей передачи; 20 — шестерня третьей передачи; 21 — роликоподшипник; 22 — шарикоподшипник первичного вала; 23 — первичный вал; 24 — передняя крышка картера; 25 — маслоотражательное кольцо; 26 — роликоподшипник промежуточного вала; 27, 29, 32 и — шестерни промежуточного вала; 28 — пробка сливного отверстия картера; 30 — ось промежуточного вала; 31 — промежуточный вал; 34 — промежуточная шестерня заднего хода

Зацепление различных пар шестерен осуществляется при помощи кареток (шестерен), передвигаемых вдоль валов коробки. В зависимости от числа подвижных кареток коробки разделяются на двухходовые (две каретки) и трехходовые (три каретки).

Принцип работы автомобильных коробок передач

Принцип работы автомобильных коробок передач независимо от их конструктивного оформления и числа передач одинаков. Рассмотрим их устройство и работу на примере трехступенчатой двухходовой коробки передач автомобилей ГАЗ-69А и ГАЗ-69.

Первичный (ведущий) вал 23 выполнен заодно с шестерней 20 третьей передачи и с зубчатым венцом 19. Первичный вал через сцепление соединяется с коленчатым валом двигателя.

Вторичный (ведомый) вал 6 является как бы продолжением первичного вала и расположен с ним на одной оси. Хвостовик вторичного вала сидит в роликоподшипнике 21, установленном в конце первичного вала. Вторичный вал вследствие этого может вращаться независимо от первичного.

На вторичном валу установлены две шестерни 8 и 11 и зубчатая ступица 16. Шестерня 8 (каретка) сидит на валу на шлицах и может перемещаться вдоль его оси. Шестерня 11 имеет зубчатый венец 13. Она посажена на вторичном валу на бронзовой втулке 12, поэтому свободно вращается на валу. На ступице установлена каретка 14 второй и третьей передач, которая перемещается по ступице.

Промежуточный вал 31 представляет- собой блок шестерен 27, 29, 32 и 33, свободно вращающийся на оси 30.

Промежуточная шестерня 34 заднего хода посажена на ось на бронзовой втулке и свободно вращается на оси.

Первичный и вторичный валы установлены в гнездах картера коробки на шарикоподшипниках 22 и 3. Ось 30 промежуточного вала закрепляется в гнездах картера неподвижно, промежуточный же вал 31 вращается на оси на роликоподшипниках 26. Ось промежуточной шестерни заднего хода неподвижно закреплена в специальных гнездах картера.

Шестерня 20 первичного вала с шестерней 27 промежуточного вала, а также шестерня 33 с промежуточной шестерней 34 заднего хода находятся в постоянном зацеплении. В постоянном зацеплении находятся также шестерня 29 промежуточного вала и шестерня 11 вторичного вала. Каретки 8 и 14 могут перемещаться по вторичному валу и вводиться в зацепление: каретка 14 своими внутренними зубьями с зубчатым венцом 19 шестерни 20 первичного вала или с зубчатым венцом 13 шестерни 11; каретка 8 с шестерней 32 или 34.

При положении кареток, изображенном на рисунке, крутящий момент от двигателя будет передаваться с первичного вала через шестерни 20 и 27 на блок шестерен промежуточного вала.

Однако на вторичный вал крутящий момент передаваться не будет, так как при изображенном положении кареток 8 и 14 вторичный вал разобщен как с первичным, так и с промежуточным валами. Такое положение кареток называется нейтральным. В нейтральное положение каретки ставятся при запуске двигателя и работе двигателя на холостом ходу (на месте или при движении автомобиля накатом).

Рис. Схема включения шестерен и передачи крутящего момента в трехступенчатой коробке передач автомобилей ГАЗ-69 и ГАЗ-69А: а — первая передача; б — вторая передача; в — третья передача; г — задний ход; I — положение рычага при включении первой передачи; II — положение рычага при включении второй передачи; III — положение рычага при включении третьей передачи; IV — положение рычага при включении заднего хода

Чтобы привести автомобиль в движение, надо передать крутящий момент вторичному валу. Для этого каретку 8 или 14 следует ввести в зацепление с одной из шестерен промежуточного вала, при котором обеспечивалось бы получение наибольшего передаточного отношения, а следовательно, и наибольшего крутящего момента на вторичном валу. Передвинем каретку 8 вправо и введем ее в зацепление с шестерней 32 промежуточного вала, как это показано на рис. а. Такое положение кареток соответствует первой передаче.

Чтобы включить вторую передачу, необходимо вывести каретку 8 из зацепления с шестерней 32, а затем, передвинув (по рис. б влево) каретку 14, ввести последнюю в зацепление с зубчатым венцом 13 шестерни 11, постоянно находящейся в зацеплении с шестерней 29 промежуточного вала.

Переходить со второй передачи на третью нужно в той же последовательности, что и с первой передачи на вторую. При этом каретка 14 выводится из зацепления с зубчатым венцом 13 шестерни 11 и вводится в зацепление с зубчатым венцом 19 шестерни 20 первичного вала (рис. в), первичный и вторичный валы начинают вращаться как одно целое.

Для движения задним ходом следует перевести обе каретки в нейтральное положение, а затем каретку 8 передвинуть влево и ввести в зацепление с промежуточной шестерней 34 заднего хода. При этом направление вращения вторичного, вала изменится на обратное.

Для легкого и безударного переключения передач необходимо, чтобы окружные скорости шестерен, вводимых в зацепление, были одинаковы. Окружная скорость шестерни зависит от числа оборотов вала, на котором она сидит, и от ее диаметра: чем больше диаметр шестерни и число оборотов вала, тем больше ее окружная скорость. Для облегчения безударного переключения передач и уменьшения износа зубьев шестерен в коробках передач, в частности в коробке передач автомобилей ГАЗ-69А и ГАЗ-69, предусмотрено специальное устройство — синхронизатор каретки включения второй и третьей передач.

Синхронизатор выравнивает окружные скорости вращения шестерен перед вводом их в зацепление. Устроен он следующим образом. На конце вторичного вала 1 установлена на шлицах и закреплена стопорным кольцом 14 зубчатая ступица 6 синхронизатора. На наружных зубьях ступицы установлена каретка 10 второй и третьей передач, охватываемая вилкой 8. В трех пазах ступицы установлены ползуны 11 блокирующего устройства, соединяемые при помощи шариков 9 фиксаторов с кареткой 10. По обеим сторонам ступицы расположены блокирующие бронзовые кольца 4. Каждое блокирующее кольцо имеет зубчатый венец и пазы 47 для ползунов; внутренняя поверхность кольца выполнена конусообразной.

Синхронизатор расположен между зубчатым венцом 13 шестерни 15 первичного вала и зубчатым венцом 3 шестерни 2 второй передачи. Основания зубчатых венцов шестерен 2 и 15 имеют конусные поверхности.

Рис. Устройство и схема работы синхронизатора коробки передач: а — положение деталей синхронизатора при Выравнивании окружных скоростей; б — положение деталей синхронизатора при включенной передаче; в — детали синхронизатора; 1 — вторичный вал коробки передач; 2 — шестерня второй передачи; 3 — зубчатый венец шестерни второй передачи; 4 — блокирующее кольцо; 5 — упорная шайба; 6 — зубчатая ступица; 7 — пружина; 8 — вилка каретки второй и третьей передач; 9 — шарик фиксатора; 10 — каретка второй и третьей передач; 11 — ползун; 12 — регулировочные прокладки; 13 — зубчатый венец шестерни первичного вала; 14 — стопорное кольцо зубчатой ступицы; 15 — шестерня первичного вала; 16 — первичный вал; 17 — паз для ползуна ступицы

При включении второй или третьей передачи каретка 10 синхронизатора при помощи переключающего устройства перемещается вместе с ползунами 11 по ступице 6. Ползуны, входящие в пазы 17 блокирующих колец 4, прижимают кольцо к конусной поверхности соответствующего зубчатого венца шестерни. Вследствие трения, возникающего между соприкасающимися конусными поверхностями, блокирующее кольцо немного сдвигается в сторону вращения зубчатого венца до упора пазов в боковые поверхности ползунов. При этом скошенная поверхность.торцов зубьев каретки 10, упираясь в скошенную поверхность торцов зубьев кольца 4, не дает зубьям войти в зацепление, вследствие чего обеспечивается сильное прижатие кольца 4 к конусной поверхности зубчатого венца. В результате сильного трения конусов скорости вращения валов уравниваются, каретка 10 сдвигается дальше, выжимая шарики 9 фиксаторов, и своими зубьями входит в промежутки зубьев венца 13, бесшумно включая соответствующую передачу.

Управление коробкой передач осуществляется при помощи рычага 6; качающегося в шаровой опоре крышки картера коробки передач.

В той же крышке в гнездах установлены, два ползуна 3 и 12, которые могут перемещаться вдоль своих осей, скользя при этом в гнездах крышки коробки. Каждый из этих ползунов соединен с вилкой: ползун 12 каретки первой передачи и заднего хода с вилкой 11, ползун 3 каретки второй и третьей передач с вилкой 10.

Концы вилок вмещаются в кольцевых проточках, имеющихся в каретках, и не мешают кареткам свободно вращаться вместе со вторичным валом. При продольном же перемещении вилок, каретки передвигаются вдоль вала и тем самым вводят в зацепление соответствующие шестерни. Посредством перемещения рычага, а следовательно, и вилок с каретками происходит переключение передач в коробке.

Для предотвращения произвольного выключения передач и одновременного включения нескольких передач в механизме переключения передач предусмотрены специальные устройства фиксаторы (стопоры) — для фиксирования рычага в определенном положении и замки, не позволяющие одновременно включать несколько передач.

В трехступенчатых коробках передач с двумя ползунами фиксатор одновременно выполняет и роль замка.

Рис. Механизм переключения передач коробки передач автомобилей ГАЗ-60 и ГАЗ-69А: 1 — пружина фиксатора; 2 — боковая крышка картера коробки передач; 3 — ползун вилки каретки второй и третьей передач; 4 — отжимная скоба; 5 — пружина отжимной скобы; 6 — рычаг переключения передач; 7 — пружина рычага переключения передач; 8 — колпак; 9 — шаровая опора; 10 — вилка каретки второй и третьей передач; 11 — вилка каретки первой передачи и заднего хода; 12 — ползун вилки каретки первой передачи и заднего хода; 13 — сухари фиксатора

Фиксатор состоит из двух полых сухарей 13, скользящих в специальном гнезде, сделанном в крышке коробки передач. Под действием пружины 1 сухари заскакивают в углубления, имеющиеся в соответствующих местах ползунов. Сухари надежно удерживают ползуны от самопроизвольного перемещения, а также предотвращают возможность одновременного перемещения, обоих ползунов.

Передвинуть оба ползуна сразу и включить, таким образом, одновременно две передачи нельзя по следующей причине. Как только один из ползунов передвинется настолько, что сухарь выйдет из углублений, оба сухаря окажутся придвинутыми друг к другу вплотную. Общая длина сдвинутых сухарей подобрана так, что второй сухарь уже не сможет выйти из углубления примыкающего к нему ползуна и тем самым надежно заперт ползун.

Чтобы не произошло случайное включение заднего хода, в крышке коробки передач, несколько ниже шаровой опоры, расположена отжимная скоба 4 с пружиной 5, нажимающей на конец рычага 6. Поэтому для включения заднего хода (и первой передачи) к рычагу нужно приложить повышенное усилие, чтобы отвести скобу в сторону.

В картер коробки передач заливается трансмиссионное масло до уровня отверстия контрольной пробки.

Механическая коробка передач

Механическая коробка передач (МКП) — механизм изменения крутящего момента, передаваемого с вала двигателя через механизмы трансмиссии на ведущие колеса автомобиля. От прочих типов отличается тем, что в МКП передачи переключаются вручную или полуавтоматически (при использовании сервоприводов сцепления или гидромуфты). Наиболее распространенный тип. Отличается долговечностью, простотой обслуживания и наибольшим КПД.

Содержание

Принцип действия и назначение

Необходимость применения обусловлена разницей частоты вращения вала двигателя и ведущих колес автомобиля, не позволяющей соединять ведущие колеса напрямую с коленвалом. Двигатели внутреннего сгорания имеют определенный диапазон частоты вращения коленвала — от 500, до 9000 об/мин, а частота вращения ведущих колес автомобиля колеблется от 0 до 1800 об/мин. Служит для повышения или понижения частоты вращения валов механизмов трансмиссии, а также для обеспечения оптимального крутящего момента ведущих колес. Наибольший крутящий момент ДВС выдают при средних и высоких оборотах — от 3000 до 7000 об/мин. Позволяет наилучшим образом использовать возможности двигателя, сообразуя их со скоростью передвижения автомобиля.
Изменение частоты вращения и крутящего момента в происходит посредством ступенчатого изменения передаточного отношения пар шестерен. При начале движения водитель включает первую передачу. При этом выбирается пара шестерен с наибольшим передаточным отношением — ведущие колеса крутятся с намного меньшей частотой, чем коленчатый вал двигателя, в то же время крутящий момент на первой передаче будет достаточно высоким, чтобы обеспечить трогание с места, движение в гору или в тяжелых дорожных условиях. При разгоне автомобиля водитель последовательно включает высшие ступени, повышая частоту вращения ведущих колес. На высокой скорости водитель включает прямую передачу, при которой частота вращения колес определяется передаточным отношением главной передачи ведущего моста. В некоторых автомобилях оснащается повышающей передачей, при которой частота вращения колес будет еще больше (но в любом случае ниже, чем частота вращения коленчатого вала ДВС) при понижении тягового усилия двигателя (в этом режиме движения используются силы инерции).
Помимо этого назначение состоит еще в возможности плавного понижения скорости движения — выбором низших передач, и в длительном разъединении работающего двигателя от механизмов трансмиссии при кратковременных стоянках автомобиля.

Устройство

МКП является частью трансмиссии автомобиля и работает в паре со сцеплением, которого в коробках передач другого типа (автоматических) может и не быть. В прошлом в легковых автомобилях высокого класса вместо сцепления использовалась гидромуфта, но в наши дни этот тип полуавтоматической трансмиссии не применяется из-за высоких потерь мощности двигателя и низкого КПД гидромуфты. В настоящий момент механические коробки передач без сцепления применяются только в металлообрабатывающих станках.
Сцепление необходимо для выравнивания частоты вращения пар шестерен. Без применения сцепления переключение передач МКП невозможно. Так же сцепление используется для плавного начала движения автомобиля и кратковременного отсоединения двигателя от механизмов трансмиссии при остановках.
Основные узлы МКП: картер, набор параллельных вращающихся валов, насаженные на валы шестерни, синхронизатор. На сегодняшний момент наибольшее распространение получили МКП двух типов — трехвальные (большинство заднеприводных автомобилей классической компоновки и, частично, переднеприводные автомобили) и двухвальные (значительная часть переднеприводных автомобилей).
В трехвальной коробке установлены три вала — первичный, промежуточный и вторичный. Передний вал через сцепление соединен с коленчатым валом (маховиком) двигателя. Вторичный — с карданным валом, передающим вращающий момент на главную передачу, либо с самой главной передачей (в заднеприводных автомобилях и в машинах с разнесенной трансмиссией). Промежуточный вал служит для передачи вращающего момента посредством шестерен с первичного на вторичный вал. Первичный и вторичный валы устанавливают в М соосно — передняя часть вторичного вала входит в паз в задней части первичного вала и вращается в нем на подшипнике. Механически первичный и вторичный валы связаны только шестернями промежуточного вала и вращаются независимо друг от друга.
На первичном валу жестко закреплена одна ведущая шестерня, которая входит в зацепление с шестерней промежуточного вала. На вторичном валу располагается свободно вращающийся блок шестерен. Каждая из шестерен вторичного вала находится на строго определенном участке вала, ее продольное (по валу) перемещение исключается. В то же время механизм переключения передач блокирует выбранную шестерню на вторичном валу, передавая ему вращающий момент от первичного вала через шестерню промежуточного — так происходит включение передачи.
На промежуточном валу жестко закреплен набор шестерен, которые всегда находятся в постоянном зацеплении. Шестерня первичного вала передает вращение первой (ведомой) шестерне промежуточного вала. Вместе с промежуточным валом вращаются и его шестерни, передавая вращение парам согласованных, постоянно находящихся в зацеплении шестерен вторичного вала. Таким образом при включенном сцеплении и работающем двигателе все шестерни первичного, промежуточного и вторичного вала находятся во вращении вне зависимости от выбранной передачи.
Для уменьшения износа и компенсации воздействующих на зубья шестерен сил все шестерни современных МКП выполнены косозубыми.

Муфта переключения

На вторичный вал со свободно вращающимися боками шестерен насажены муфты переключения передач. Поскольку муфты соединены с вторичным валом шлицами, их называют шлицевыми муфтами. В отличие от свободно вращающихся на подшипниках шестерен вторичного вала, муфты способны перемещаться в продольном направлении.
На боковых поверхностях шестерен вторичного вала и шлицевых муфт находятся зубчатые венцы. При перемещении по шлицам муфта входит зубчатым венцом в зацепление с зубчатым венцом шестерни, блокируя ее на валу. Вращение с промежуточного вала передается на ведомую шестерню вторичного вала, а с нее через зубчатый венец и шлицы муфты на вторичный вал.
Продольное перемещение шлицевых муфт по вторичному валу производится вилками переключения передач, которые через ползуны соединены с рычагом. Поскольку муфт две (в четырехступенчатой коробке, в шести- или восьмиступенчатой муфт больше), в предусмотрен механизм блокировки, предотвращающий возможность одновременного включения двух передач.
При соединении зубчатых венцов муфты и определенной выбором передачи шестерни вторичного вала крутящий момент передается через карданный вал и главную передачу на ведущие колеса. Автомобиль движется. Если ни одна муфта с шестерней вторичного вала не соединена, коробка передач стоит на «нейтрали», двигатель отключен от механизмов трансмиссии, автомобиль стоит на месте или движется только силами инерции.

Синхронизированные МКП

При переключении передач на ходу наибольшую нагрузку принимают на себя поверхности зубьев шестерен, находящихся в зацеплении, и боковые зубчатые венцы шлицевых муфт и шестерен вторичного вала. Это происходит из-за несовпадения частоты вращения зубчатых венцов относительно друг друга. В результате передачи включаются со скрежетом, венцы и зубья шестерен испытывают разрушительные ударные нагрузки. При большом несовпадении частоты вращения включение передачи вообще невозможно.
Для преодоления этого эффекта в тридцатые годы ХХ века были изобретены синхронизаторы — фрикционные конические муфты, располагающиеся по бокам шлицевых муфт. Приближаясь к зубьям венца шестерни вторичного вала, бронзовый конус синхронизатора, установленный в муфте, входит в конусный паз на шестерне, за короткое время за счет сил трения выравнивает скорость вращения муфты и шестерни. В этот момент синхронизатор блокирует перемещение муфты. Когда скорости вращения выравниваются, перемещение разблокируется, зубчатый венец муфты входит в зацепление с зубчатым венцом шестерни вторичного вала — переключение передачи происходит бесшумно и плавно. Синхронизаторы увеличивают время переключения передач, но это увеличение столь несущественно, что его трудно заметить. Вместе с тем синхронизированные МКП намного долговечней и комфортней в работе, чем не синхронизированные.
В недорогих массовых автомобилях применяются частично синхронизированные МКП, в которых синхронизаторы не устанавливаются в муфту включения заднего хода (пример — автомобили ВАЗ «классической» серии). В прошлом синхронизаторы устанавливались только в муфту включения высших передач (пример — автомобиль «Газ 21», в котором синхронизированы были только 2-я и 3-я передачи 3-ступенчатой МКП).

«Задний ход»

Для реализации возможности движения автомобиля задним ходом в двухвальные и трехвальные МКП устанавливают еще один промежуточный вал и пару шестерен промежуточного и вторичного вала, которая не находится в постоянном зацеплении. При этом шестерня заднего хода на вторичном валу единственная, которая жестко насажена на вал (через шлицевое соединение).
Включение передачи заднего хода происходит без применения муфты — поэтому эта передача, как правило, оказывается не синхронизированной (синхронизаторы заднего хода устанавливаются в двухвальные М). Перемещая рычаг переключения передач, водитель воздействует на соответствующий ползун, который перемещает вал заднего хода и вводит в зацепление с шестернями промежуточного вала и вторичного вала специальную шестерню. Образуется сочленение нечетного количества шестерен — трех. В результате вторичный вал начинает вращаться в обратную сторону.
Суммарное передаточное отношение шестерен заднего хода обычно больше, чем пары шестерен первой передачи, поэтому задний ход самый тихоходный, но и самый «тяговитый» режим движения автомобиля.

Прямая передача

В трехвальных коробках высшей передачей является прямая передача. Она названа прямой, потому что муфта переключения входит в зацепление с зубчатым венцом не вторичного вала, а с венцом шестерни первичного вала. В результате частота вращения вторичного вала совпадает с частотой вращения маховика двигателя (и, соответственно, коленчатого вала). Частота вращения ведущих колес при этом определяется передаточным соотношением конических шестерен главной передачи.
Движение на прямой передаче — наиболее оптимальный режим движения автомобиля с точки зрения эксплуатационных расходов и износа механизмов трансмиссии. В этом режиме двигатель потребляет меньше топлива, работает в оптимальном тепловом режиме, МКП подвержена наименьшему износу из-за отсутствии нагрузки на шестерни.
Прямой передачи нет в двухвальных М, в которых отсутствует промежуточный вал, а первичный и вторичный валы установлены параллельно. В отличие от трехвальной, здесь шестерни нагружены всегда. Но при этом КПД двухвальной коробки выше, чем трехвальной, поскольку нет потерь на силы трения в промежуточном валу.

Повышающая передача

Повышающая передача (овердрайв) — это пара шестерен промежуточного и вторичного вала, передаточное отношение которой меньше единицы. В результате использования повышающей передачи вторичный вал имеет большую частоту вращения, чем маховик двигателя. Повышающая передача — 5-я или (и) 6-я в большинстве современных легковых автомобилей — включается муфтой, как и все прочие передачи. Ее использование, как правило, не повышает максимальную скорость (она достигается на прямой передаче), но позволяет двигаться на большой скорости при средних оборотах двигателя — соответственно, при меньшем уровне акустического шума и вибраций. Таким образом, применение повышающей передачи больше маркетинговый ход, чем необходимость.

Промежуточный вал

Устройство коробки передач

Более-менее опытные водители знают, что назначением коробки передач служит обеспечение самого оптимального вращающего момента. Она состоит из трех основных составляющих – это первичный вал, или, как его называют – ведущий, вторичный вал (ведомый) и промежуточный. Первичный вал принимает вращающий момент от маховика двигателя, а вторичный, в свою очередь передает эту энергию на карданный вал автомобиля. Никакой жесткой связи между этими валами нет, и они работают независимо друг от друга. Роль связующего звена выполняет, как раз, промежуточный вал, отсюда и его название.

В целом же, коробка передач представляет собой совокупность шестерней и валов и управляется с помощью рычага переключение передач, находящегося в салоне автомобиля. Во время переключения специальные вилки включают в процесс соответствующие шестерни, а блокирующие замки исключают возможность включения сразу нескольких передач.

Неисправности коробки переключения передач и их причины

Коробка переключения передач может выйти из строя по многим причинам, но в основном – это неправильная эксплуатация. Использование трансмиссионного масла и комплектующих деталей низкого качества, приводят к износу многих частей механизма, и выводит из строя коробку целиком. Кроме того, причиной многих поломок может стать неквалифицированное проведение ремонтных работ, несвоевременное и неправильное техническое обслуживание агрегата и агрессивный стиль езды, предусматривающий неправильное или резкое переключение передач на разных скоростях движения автомобиля.

Все остальные причины сводятся к естественному износу деталей всего механизма. Это могут быть сальники, подшипники, шестерни или даже валы.

Среди неисправностей КПП можно отметить появление различных шумов, стуков и затрудненное включение передач. Они свидетельствуют о выходе из строя синхронизаторов, шестеренок, муфт и различных подшипников. Причем, если стуки и трудности при включении наблюдаются только у одной передачи, значит, проблема коснулась только нее. Чаще всего, проблема скоростей заключается в износе синхронизатора соответствующей скорости и устраняется его заменой.

Неисправности промежуточного вала

В процессе работы промежуточного вала может наблюдаться течь масла. Она говорит о том, что сальник находится в неудовлетворительном состоянии. Повреждения сальника промежуточного вала могут сказаться на состоянии всей коробки целиком, так как выход трансмиссионного масла отразится на всех узлах коробки.

Рис. Общий вид вторичного вала.

Другая неисправность может проявиться при включении всех передач или только определенного ряда, чаще всего, это вторая, третья и пятая. При включении этих передач не происходит требуемая передача крутящего момента на карданный вал автомобиля. Это говорит о появлении ослабления правильной посадки шестеренок промежуточного вала. При появлении такой проблемы можно пойти двумя способами решения. Первый заключается в замене промежуточного вала в целом. В этом случае, сразу подвергаются замене его подшипники и сальники. Второй же, подразумевает сварку ослабшей шестерни. Главным недостатком этого способа является то, что при выходе из строя данной шестерни, вал необходимо будет менять целиком, что весьма не экономично.

Видео — Промежуточный вал комбинированного редуктора

Особенности конструкции коробки передач ВАЗ-2123

Коробка передач – механическая, с ручным переключением, имеет пять передач переднего хода и одну – заднего, все передачи переднего хода синхронизированы

Корпусные детали коробки – картер сцепления, собственно картер коробки передач и задняя крышка – отлиты из алюминиевого сплава и стянуты между собой шпильками с гайками.

Соединения уплотнены картонными прокладками (при ремонте можно использовать герметик). Для улучшения теплоотвода поверхность картера коробки передач оребрена.

Снизу картер закрыт стальной штампованной крышкой с прокладкой (крепление – на шпильках).

Картер сцепления крепится болтами к блоку цилиндров двигателя.

Для обеспечения соосности коленчатого вала и первичного вала коробки передач картер центрирован на двух втулках (под них выполнены проточки в крепежных отверстиях блока и картера).

На задней крышке коробки передач установлена третья опора силового агрегата. Она крепится к поперечине, а последний – к полу кузова (на приварных болтах).

В картере коробки передач с левой стороны расположено заливное (контрольное) отверстие, в его нижней крышке – сливное.

Отверстия закрыты пробками с конусной резьбой. В сливной пробке находится магнит. Он задерживает частицы стали, попадающие в масло при износе деталей.

В верхнюю часть картера сцепления ввернут сапун. Он препятствует повышению давления в коробке передач при ее нагреве.

В случае неисправности сапуна (заклинивании колпачка) возможна сильная течь масла через уплотнения. В коробке передач три вала: первичный, вторичный и промежуточный.

Первичный вал опирается на два шариковых подшипника – в заднем торце коленчатого вала и в передней стенке картера коробки передач (последний воспринимает основную часть нагрузки).

В заднем торце первичного вала установлен игольчатый подшипник, являющийся передней опорой вторичного вала и обеспечивающий соосность валов.

Вторичный вал также опирается на шариковый подшипник в задней стенке картера коробки передач и роликовый подшипник в ее задней крышке.

Промежуточный вал вращается в двух подшипниках: передний – двухрядный шариковый, расположен в передней стенке картера коробки передач, задний – роликовый, расположен в его задней стенке.

Через блок шестерен заднего хода и V передачи промежуточный вал также опирается на роликовый подшипник в задней крышке коробки передач. На задней стенке картера коробки закреплена и ось промежуточной шестерни заднего хода.

Первичный вал имеет два зубчатых венца. Косозубый венец, расположенный ближе к передней стенке картера, находится в постоянном зацеплении с передней шестерней промежуточного вала (таким образом, эти валы всегда вращаются вместе).

Прямозубый венец первичного вала является венцом синхронизатора IV передачи (при ее включении крутящий момент передается непосредственно с первичного вала на вторичный, минуя промежуточный, поэтому эту передачу часто называют «прямой»).

Промежуточный вал представляет собой блок из четырех косозубых шестерен. При включении любой передачи, кроме IV, крутящий момент передается на вторичный вал через промежуточный.

Шестерни промежуточного вала расположены в следующем порядке (от его переднего конца): шестерня постоянного зацепления с первичным валом, шестерни III, II, I передач.

К заднему концу вала болтом крепится блок из двух шестерен: заднего хода (прямозубая) и V передачи (косозубая).

Он дополнительно опирается на роликовый подшипник в задней крышке коробки передач. На вторичном валу расположены ведомые шестерни III, II, I передач, заднего хода и V передачи (по порядку, считая от переднего конца вала) и синхронизаторы.

Ведомые шестерни передач переднего хода находятся в постоянном зацеплении с соответствующими шестернями промежуточного вала. Шестерни III и II передач вращаются на закаленных шейках вторичного вала, шестерни I и V передач – на втулках.

Ведомая шестерня заднего хода жестко закреплена на валу шпонкой. Заодно с косозубыми шестернями передач переднего хода выполнены венцы их синхронизаторов – прямозубые шестерни меньшего диаметра.

Они направлены в сторону соответствующего синхронизатора (III, I, V – вперед, II – назад). На заднем конце вторичного вала гайкой закреплен фланец эластичной муфты.

Раньше гайку фиксировали от отворачивания подложенной под нее стопорной шайбой – ее края отгибали на грани гайки.

Теперь на резьбу наносят анаэробный герметик, а шайбу не устанавливают.

Синхронизатор состоит из ступицы, жестко закрепленной на вторичном валу, скользящей муфты, стопорного кольца, блокирующего кольца и пружины с шайбой.

Ступицы синхронизаторов III–IV и I–II передач входят внутренними выступами в пазы на вторичном валу, а ступица синхронизатора V передачи удерживается той же шпонкой, что и ведомая шестерня заднего хода.

На наружной поверхности ступиц имеются шлицы, по которым перемещаются скользящие муфты. На муфтах есть выточки, в которые входят вилки штоков переключения передач.

Блокирующие кольца своими внутренними венцами соединены с венцами синхронизаторов соответствующих шестерен и поджаты пружинами в сторону скользящих муфт.

Пружины опираются на боковую поверхность ведомых шестерен через шайбы. Передача заднего хода не имеет синхронизатора.

Для ее включения нужно ввести промежуточную шестерню в зацепление с ведомой шестерней вторичного вала и с ведущей шестерней заднего хода в заднем блоке шестерен на промежуточном валу.

Привод управления коробкой передач состоит из трех штоков, соединенных с вилками.

Вилки включения передач переднего хода входят в выточки скользящих муфт синхронизаторов, а вилка включения заднего хода – в выточку на промежуточной шестерне.

Механизм выбора передач состоит из направляющей пластины с восемью прямоугольными вырезами в центре, верхней и нижней шайб, рычага переключения передач и его корпуса и блокировочной скобы заднего хода.

Эти детали стянуты тремя болтами, которыми механизм выбора передач крепится к задней крышке коробки.

«Нейтральное» положение рычага между III и IV передачами задается двумя парами подпружиненных направляющих планок, установленных в пазах направляющей пластины и воздействующих на нижний конец рычага.

Случайное включение заднего хода вместо V передачи невозможно благодаря отогнутому лепестку блокирующей скобы, в который упирается выступ на рычаге.

Чтобы включить передачу заднего хода, нужно нажать рычаг вниз – при этом его выступ опускается ниже лепестка скобы.

Детали коробки передач смазываются разбрызгиванием.

Первичный и вторичный валы уплотнены сальниками, а на вторичном валу позади ведомой шестерни V передачи расположена маслоотражательная шайба.

В коробку передач заливают трансмиссионное масло вязкостью от 75W80 до 85W90 и класса качества не ниже GL-4. Его уровень должен находиться у нижней кромки заливного отверстия (предварительно убедитесь в том, что автомобиль стоит горизонтально).

Диагностика неисправностей коробки передач

Шум в коробке передач. Шум уменьшается или исчезает, если выжать сцепление

В раздаточной коробке включена нейтральная передача

— Недостаточный уровень масла в картере коробки передач

Проверьте уровень, при необходимости долейте масло.

Проверьте, нет ли течи.

— Износ или повреждение подшипников, зубьев шестерен

Замените изношенные подшипники, шестерни

— Валы коробки передач смещаются в осевом направлении

Подтяните гайки, замените сломанные фиксирующие детали

Передачи включаются с трудом, посторонние шумы отсутствуют

— Слишком густое масло в коробке передач

Используйте масло в соответствии с климатическими условиями

— Износ или деформация рычага переключения передач

Выправьте или замените рычаг

Заедание сферического шарнира рычага переключения передач

Замените деформированные детали, заложите в шарнир смазку ЛСЦ-15, Литол-24 или ШРУС-4

— Туго ходят штоки вилок (заклинены блокировочные сухари, заусенцы на штоках, грязь в гнездах)

Очистите детали, изношенные и деформированные – замените

— Туго движется скользящая муфта на шлицах ступицы

Очистите шлицы от грязи, спилите заусенцы надфилем, детали со смятыми шлицами замените

— Деформированы вилки переключения передач

Передачи самопроизвольно выключаются

— Пружины фиксаторов потеряли упругость, изношены шарики и/или гнезда штоков

Замените изношенные детали

— Повреждение или износ блокирующих колец синхронизатора

— Повреждение или износ зубьев муфты или зубчатого венца синхронизатора

Замените муфту или шестерню

— Сломана пружина синхронизатора

Шум, треск, визг шестерен в момент включения передачи

Мало масла в картере коробки передач

Проверьте, нет ли течи.

Прочистите или замените сапун

— Износ или поломка зубьев шестерен и/или синхронизаторов

— Износ или деформация кольца синхронизатора включаемой передачи

— Осевой люфт валов коробки передач

Подтяните крепления подшипников, изношенные подшипники замените

Утечка масла

При необходимости прочистите или замените сапун коробки передач

— Сильный износ, забоины на поверхностях валов, по которым работают сальники

Небольшие повреждения зачистите мелкозернистой шкуркой и заполируйте.

Устанавливая новый сальник, можно немного недопрессовать его, не допуская перекоса (при необходимости подложив под него дистанционные прокладки толщиной до 1 мм), чтобы кромка сальника работала по неизношенной части вала.

При значительных повреждениях – замените валы и сальники

— Повышенное давление в коробке передач из-за засорения сапуна

Прочистите или замените сапун коробки передач

— Ослабли крепления крышек картера коробки передач, картера сцепления. Повреждение прокладок

Подтяните резьбовые соединения.

Замените прокладки (при их установке можно использовать герметик)

— Неплотно завернуты пробки

Подтяните пробки (можно поставить их на герметик)

Как установлен промежуточный вал коробки передач

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к коробкам переключения передач для использования в транспортных средствах,

Известна автоматическая коробка передач, входной вал которой соединен посредством муфты с двигателем внутреннего сгорания. На заднем конце входного вала, соосно ему, установлен с помощью роликоподшипника основной вал. Параллельно входному и основному валам расположен промежуточный вал. Этот промежуточный вал имеет шесть неподвижных зубчатых колес. Передняя шестерня промежуточного вала зацеплена с шестерней входного вала. Каждая из следующих четырех неподвижных шестерен промежуточного вала зацеплены с шестернями основного вала. Задняя неподвижная шестерня промежуточного вала зацепляется с шестерней, расположенной на основном валу (патент US 8051735, МПК F16H 3/08, опубл. 2009.08.06).

Известна коробка передач для транспортного средства, содержащая корпус, входной вал, основной вал, на котором установлены пять зубчатых колес, промежуточный вал, расположенный параллельно основному валу и на котором установлены пять зубчатых колес, которые находятся в зацеплении с зубчатыми колесами основного вала. Между входным валом и основным валом установлена разделенная шестерня, которая распределяет мощность от двигателя на промежуточной вал через первую пару колес, одно из которых расположено на входном валу а другое — на промежуточном валу, либо через вторую пару колес, одно из которых расположено на входном валу 3 а другое — на промежуточном валу. Разделительная шестерня находится в положении с низким расцеплением при соединении с промежуточным валом и в положении с высоким расцеплением при подключении к основному валу (патент ЕР 2441980, F16H 3/091, опубл. 2012.04.18).

Наиболее близкой к заявляемому техническому решению является коробка передач транспортного средства, содержащая первичный, вторичный и промежуточный валы, причем первичный и вторичный валы установлены соосно, а промежуточный вал расположен параллельно упомянутым валам, при этом первичный вал находится в постоянном зубчатом зацеплении с промежуточным валом, а шестерни промежуточного вала находятся в постоянном зацеплении с шестернями, свободно установленными на вторичном валу, муфты включения передач расположены между шестернями вторичного вала и жестко зацеплены с вторичным валом с возможностью движения по нему в продольном направлении, при этом муфты включения передач находятся в зацеплении с вилками переключения передач, взаимодействующими с валиками, связанными с рычагом переключения передач, модуль передачи постоянного зубчатого зацепления равен 3, а коэффициент перекрытия равен 3,5, модуль зубчатого зацепления 1-й передачи равен 3, а коэффициент перекрытия равен 1,7, модуль 3-й передачи равен 2,75, а коэффициент перекрытия равен 2,35 (патент № RU 143686, МПК В60К 17/08, опубл. 27.07.2014).

Недостатком известных технических решений является то, что они не позволяют передавать больший крутящий момент от двигателя на трансмиссию, что не позволяет их использовать на автомобилях большой грузоподъемности и автобусах большой вместимости.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является улучшение эксплуатационных характеристик коробки передач.

Технический результат заключается в передаче от двигателя на трансмиссию большего крутящего момента.

Технический результат по обоим вариантам достигается за счет того, что в коробке передач транспортного средства, содержащей первичный и вторичный валы, промежуточный вал, шестерни которого находятся в постоянном зацеплении с шестернями вторичного вала, муфты включения передач расположенные между шестернями вторичного вала с возможностью продольного перемещения, механизм управления выбором и переключением передач, промежуточный вал установлен соосно первичному валу, а вторичный вал установлен параллельно упомянутым валам, при этом соосно промежуточному валу установлен выходной вал, кроме того, на выходном конце вторичного вала и на выходном валу установлена, находящаяся в постоянном зацеплении пара шестерен.

По второму варианту дополнительно в передней части коробки передач на промежуточном валу установлен делитель передач.

По обоим вариантам вторичный вал выполнен из двух частей, соединенных шлицевым соединением и имеет дополнительную подшипниковую опору.

Отличительные признаки по обоим вариантам, заключающиеся в том, что промежуточный вал установлен соосно первичному валу, а вторичный вал установлен параллельно упомянутым валам, при этом соосно промежуточному валу установлен выходной вал, кроме того, на выходном конце вторичного вала и на выходном валу установлена, находящаяся в постоянном зацеплении пара шестерен, позволили передавать от двигателя на трансмиссию больший крутящий момент, не увеличивая при этом габаритов коробки передач.

Установка, по второму варианту, в передней части коробки передач на промежуточном валу делителя передач позволяет расширить диапазон передаточных отношений и уменьшить ступени между соседними передачами.

Выполнение вторичного вала из двух частей, соединенных шлицевым соединением с дополнительной подшипниковой опорой, позволило повысить жесткость и уменьшить прогиб вторичного вала при передаче крутящего момента.

Все вышеперечисленные признаки в заявленной совокупности позволили улучшить эксплуатационные характеристики коробки передач.

Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что заявляемое техническое решение имеет признаки, которые отсутствуют в аналогах, а их использование в заявляемой совокупности существенных признаков позволяет получить новый технический результат. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условиям патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень».

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами: фиг. 1 — коробка передач транспортного средства, в разрезе, вариант 1; фиг. 2 — коробка передач транспортного средства, в разрезе, вариант 2.

Коробка передач (КП) транспортного средства может выполняться с различным количеством передач (рассматриваемый вариант исполнения содержит шесть передач). По обоим вариантам КП содержит первичный вал 1, вторичный вал 2, промежуточный вал 3. Первичный вал 1 и промежуточный вал 3 установлены соосно и соединены между собой, а вторичный вал расположен параллельно валам 1 и 3. Вторичный вал 2 может состоять из двух частей, соединенных шлицевым соединением. В этом случае вторичный вал 2 имеет дополнительную подшипниковую опору.

Соосно промежуточному валу 3 установлен выходной вал 4.

Валы 1, 2, 3, и 4 установлены в подшипниковых опорах.

На промежуточном валу 3 установлены неподвижно шестерни, которые находятся в постоянном зацеплении с шестернями соответствующих передач, установленных на вторичном валу 2, на подшипниках. Переключение передач осуществляется посредством муфт 5, жестко закрепленных на вторичном валу 2 и расположенных между шестернями вторичного вала с возможностью продольного перемещения.

Муфты 5 находятся в зацеплении с вилками переключения передач, связанными с механизмом управления выбором и переключением передач (на чертеже не показано).

На выходном конце вторичного вала 2 и на выходном валу 4 установлена, находящаяся в постоянном зацеплении пара шестерен 6 и 7, выполняющих роль демультипликатора, посредством которой крутящий момент передается на трансмиссию.

Ведомая шестерня 8 шестой передачи вторичного вала 2 выполняется за одно целое с валом 2 или устанавливается на вал на шлицах, а ведущая шестерня 9 этой же передачи устанавливается на промежуточный вал 3 на подшипниках. Такое решение позволяет при выключенной шестой передаче поменять взаимодействие шестерен — ведомая шестерня 8 становится ведущей, а шестерня 9 — ведомой, что позволяет избежать раскрутки ведомой шестерни 8 шестой передачи до больших оборотов и, как следствие, повысить ресурс этого узла.

По второму варианту в передней части КП на промежуточном валу 3 установлен делитель передач 10.

Работает КП следующим образом.

Крутящий момент от двигателя передается на первичный вал 1 и далее на промежуточный вал 3, Посредством шестерен соответствующих передач, установленных на валу 3 крутящий момент передается на шестерни соответствующих передач вторичного вала 2. Через шестерню 6 крутящий момент передается на шестерню 7 выходного вала 4 и далее на трансмиссию транспортного средства. Наличие делителя (по второму варианту) позволяет подключать коробку отбора мощности для привода спецоборудования.

Заявляемое техническое решение позволяет улучшить эксплуатационные характеристики коробки передач транспортного средства.

Заявляемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости и возможно для реализации на стандартном технологическом оборудовании.

Переключение на понижающие передачи

Самый горячий сезон для водителей лесовозов на севере Швеции начинается, как только замерзнет земля. Морозы могут быть чрезвычайно сильными, до -30 °C, но на замерзших лесных дорогах намного легче маневрировать. Осень и весна являются настоящим испытанием для техники. Дожди и растаявшие снега делают маневрирование на 24-метровом лесовозе крайне сложным.

«Погодные условия представляют наибольшую трудность. Мы часто движемся по узким дорогам и сложным для маневрирования площадкам, а в лесу еще стоит вода», — рассказывает водитель Йонас Лундмарк, чей лесовоз только что закончили грузить.

Полностью груженный автомобиль весит 64 тонны, и понятно, что начать движение с такой нагрузкой в условиях густых лесов Швеции является непростой задачей. Йонас поднимается в кабину и включает самую низкую передачу в новой коробке передач I-Shift с понижающими передачами. Легкое нажатие педали акселератора — и автомобиль начинает медленно двигаться вперед.

«Новая коробка передач I-Shift обладает двумя понижающими передачами, которые просто неоценимы, когда нужно тронуться с места на бездорожье с тяжелым грузом», — объясняет Йонас.

Он является одним из водителей-испытателей, которые тестируют новую коробку передач в течение последних 18 месяцев.

«Мы проехали 250 000 км, и коробка передач отлично показала себя».

Передаточное соотношение на низшей из двух понижающих передач составляет 32:1, что в два раза меньше, чем в стандартной I-Shift. Автомобиль Йонаса также имеет две понижающие передачи заднего хода с соотношением 37:1 на низшей из них.

В некоторых ситуациях, при тяжелых дорожных условиях или на сложном рельефе, наличие подобных передач заднего хода оказывается чрезвычайно полезным. Они позволяют двигаться назад с тяжелой нагрузкой, что ранее было практически невозможно», — говорит Йонас.

Йонасу не раз доводилось ставить автомобиль под загрузку лесом на разбитой лесной дороге в середине уклона. Когда Йонас водил автомобиль со стандартной трансмиссией I-Shift, ему приходилось использовать функцию «Резкий старт», чтобы начать движение.

«На крутом склоне или неровной поверхности это был единственный вариант стронуть автомобиль с места. Для этого обороты двигателя необходимо было поднять до относительно высокого значения, после чего отдать команду на включение сцепления. Обычно это срабатывало, но ценой был износ силового привода, а кроме того повышалась опасность застревания из-за пробуксовки колес. В новой трансмиссии необходимо просто выбрать правильную начальную передачу и плавно тронуться. Благодаря этому износ силового привода сведен к минимуму», — объяснил Йонас.

Более 40 испытательных грузовых автомобилей использовались по всему миру для проверки новой коробки передач в самых сложных условиях — от лесов Швеции до высокогорья Анд в Южной Америке. Никлас Оберг — инженер, ответственный за испытания — очень благодарен за сотрудничество всем водителям-испытателям.

«Реальность ставит перед автомобилем намного более сложные вызовы, чем мы могли бы придумать на нашем полигоне. Поэтому отзывы реальных водителей, таких как Йонас, невероятно важны для нас. Они работают в реальных условиях каждый день и прекрасно понимают, что действительно может сделать их работу эффективнее.

инженер по тестированию, Volvo Trucks

Никлас Оберг является одним из примерно 100 сотрудников, участвующих в разработке новой коробки передач. По его словам, новая коробка передач базируется на довольно простых принципах. Установка редуктора между сцеплением и основным корпусом стандартной трансмиссии I-Shift позволяет добавить одну или две понижающие передачи и две дополнительные передачи заднего хода.

«Мы также доработали тормоз промежуточного вала, который тормозит данный вал при переключении передач, благодаря чему стало легче маневрировать с тяжелой нагрузкой на крутых склонах», — объясняет Никлас Оберг.

В новой коробке передач были усилены некоторые компоненты, такие как зубчатые колеса, муфты сцепления и синхронизаторы, что позволяет справляться с тяжелыми условиям работы. Тягачи, которые движутся с чрезвычайно высокой полной массой автопоезда, также будут оборудоваться усиленными карданными валами, способными выдерживать увеличенный крутящий момент.

«Нам потребовалось усилить карданные валы, чтобы сохранить требуемые стартовые возможности при увеличенной полной массе автопоезда и возросшего общего передаточного соотношения силового привода», — рассказал Никлас Оберг. «Таким образом, автомобиль с полной массой автопоезда, равной 65 тоннам, получит усиленный карданный вал, который сможет передавать 33 000 Н·м крутящего момента по сравнению со стандартными 28 000 Н·м».

Понижающие передачи обеспечивают настолько высокие тяговые возможности, что автомобиль может начать движение на ровной дороге при полной массе автопоезда, равной 325 тоннам, что является абсолютно уникальным достижением для автоматизированных коробок передач тяжелых грузовых автомобилей.

«Чем выше нагрузка и хуже состояние дорожного покрытия, тем больше преимуществ предоставляет система I-Shift с понижающими передачами. Водитель может перевозить тяжелые грузы и не беспокоиться о том, что может возникнуть ситуация, способная привести к дорогостоящему простою», — отмечает Петер Хардин, Product Manager FM & FMX, Volvo Trucks.

Product Manager, Volvo Trucks

Новая трансмиссия доступна в версиях с повышенной передачей и прямым приводом и предлагается для моделей Volvo FM, FMX, FH и FH16 с двигателями объемом 13 и 16 литров. Это значит, что новая коробка передач найдет применение в самых разнообразных транспортных сегментах.

Трансмиссия идеально подходит для различных задач, требующих точности, включая строительство и обслуживание, поскольку понижающие передачи дают возможность двигаться на чрезвычайно низкой скорости.

«С новой трансмиссией автомобиль может ехать со скоростью 0,5–2 км/ч. Возможность двигаться настолько медленно дает большие преимущества при указанном типе использования, так как позволяет точно маневрировать, что обеспечивает более высокие результаты. Коробка передач I-Shift с понижающими передачами также позволяет чрезвычайно медленно двигаться задним ходом, что очень удобно, когда требуется точное маневрирование», — говорит Петер Хардин.

Для небольших транспортных компаний, перевозящих грузы на сложных маршрутах, коробка передач I-Shift с понижающими передачами позволит повысить универсальность и рентабельность.

«Поскольку понижающие передачи позволяют начинать движение с тяжелым грузом и сложных условиях, теперь появилась возможность использовать такие передаточные соотношения заднего моста, которые уменьшат частоту вращения двигателя на крейсерской скорости и тем самым снизят расход топлива. «Это очень важно для транспортных компаний, которые занимаются подобными перевозками», — добавил Петер Хардин.

Йонас Лундмарк находится в кабине и управляет автомобилем. Наконец закончилась узкая лесная дорога, и скоро автомобиль выедет на проселочную дорогу, которая ведет на лесопилку, где автомобиль будет разгружен. Йонас владеет компанией вместе со своим отцом. И вместе с третьим водителем они проезжают около 4000 км в неделю.

«Как водители лесовозов мы часто оказываемся в непростых ситуациях, в которых приходится выкладываться по полной. Поэтому мы благодарны за любые решения, которые делают нашу работу проще. Новая коробка передач позволяет чувствовать себя в безопасности, так как вы знаете, что сможете уверенно начать движение.

Принципы работы: Система I-Shift с понижающими передачами

Высокое значение передаточного соотношения в I-Shift с понижающими передачами обеспечивается благодаря внедрению дополнительного комплекта понижающей зубчатой передачи в стандартную коробку передач I-Shift.

Дополнительный комплект понижающей передачи
Дополнительный комплект понижающей передачи размещается непосредственно за картером сцепления коробки передач и состоит из двух дополнительных шестерен, одна из которых установлена на входном валу, а вторая — на промежуточном валу. Дополнительный комплект понижающей зубчатой передачи позволяет КПП обеспечивать передаточное соотношение почти в два раз больше, чем в стандартной коробке передач I-Shift.

Усовершенствованная коробка передач
Чтобы разместить этот дополнительный комплект понижающей передачи, длина коробки передач была увеличена на 12 см по сравнению со стандартной трансмиссией I-Shift. Многие новые компоненты, такие как шестерни, муфты включения и синхронизаторы, изготовлены из материалов повышенной прочности.

Передаточное соотношение
Передаточное соотношение представляет собой разницу в скорости вращения входного и выходного валов коробки передач. При включенной высшей передаче передаточное соотношение для КПП с прямой высшей передачей будет равно 1:1, что означает, что валы вращаются с одинаковой скоростью. На низшей передаче I-Shift с понижающими передачами выходной вал будет вращаться в 32 раза медленнее двигателя, т. е. передаточное соотношение будет составлять 32:1.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector