Механическая коробка передач: виды, устройство, принцип работы

механика коробка передач

Механическая коробка передач выполняет функцию сменщика передаточного отношения скорости вращения колесам от мотора. Ведущие производители оснащают модели современных автомобилей автоматическими и роботизированными коробками. Но такие агрегаты не могут похвастаться простотой конструкции, следовательно, доверие водителей к этим разновидностям КПП не самое высокое.

Механика получила повсеместное распространение благодаря дешевизне обслуживания и ремонтопригодности. Часто водители самостоятельно устраняют неисправности МКПП любой сложности в гаражных условиях. Если выйдет из строя автомат, или, тем более, «робот», без помощи квалифицированных механиков вряд ли получится обойтись. В этой статье разберем, какова схема механической коробки передач и на чем основана работа агрегата.

Назначение МКПП

Еще несколько десятилетий назад каждое транспортное средство оснащалась механической коробкой передач. Сегодня автомобиль может быть наделен и другим агрегатом, но от этого его назначение не меняется. Всё дело в том, что силовой агрегат машины способен работать только в ограниченном и сравнительно небольшом диапазоне оборотов. В начале движения и с последующим развитием скорости транспортного средства увеличивается частота обращения колёс.

При небольшой скорости движения необходимы более высокие обороты двигателя, чтобы создать необходимое усилие и сдвинуть машину с места. С набранной скоростью машина не нуждается в высоких оборотах, следовательно, для поддержания динамики движения хватает небольшой мощности и низких оборотов. Но уже обратная ситуация, когда транспортное средство движется в гору или развивает скорость, преодолевая аэродинамическое сопротивление.

мкпп

С учетом всего вышесказанного, следует, что автомобиль нуждается в передаче вращения с двигателя на колёса с определенным передаточным числом, которое может меняться в зависимости от условий и режима движения машины. Выбрать одно определенное передаточное число можно, но с технической точки зрения нерационально. В этом убедился Карл Бенц еще в 1887 году. Возникла острая необходимость создания и разработки агрегата с переменным передаточным отношением. Так и появилась механическая коробка передач, исправно выполняющая свои обязанности на протяжении ста лет.

 

Виды механических КПП

Механические коробки передач различают по количеству валов – трехвальные и двухвальные, – а также по количеству ступеней – четырех, пяти и шестиступенчатые. Впрочем, производители не останавливаются на достигнутом прогрессе, регулярно появляются более совершенные в техническом плане механические передачи.

Первая механическая коробка конструктивно была предельно проста и примитивна: к ведущей оси подводились шкивы разных размеров, вся конструкция агрегировалась с силовым агрегатом при помощи ремня. С помощью специального рычага ремень перекидывали с одного шкива на другой. Спустя некоторое время механическую передачу модернизировали: вместо ремня и шкива коробку оснастили цепью и звёздочкой.

первая мкпп

Двухвальные и трехвальные коробки передач

Двухвальная коробка получила соответствующее название из-за компоновки: в её основе заложены два вала, они расположены параллельно. Такая разновидность устройства ставится в основном на легковые переднеприводные автомобили. С помощью ведущего вала возможно соединение коробки с другим важнейшим узлом трансмиссии – сцеплением. На параллельно расположенных валах крепятся блоки шестерней. Шестерни двух валов находятся в жестком закреплении.

Механическая коробка передач: виды, устройство, принцип работы

1 – шестерня пятой передачи первичного вала; 2 – шестерня первой передачи первичного вала; 3 – муфта синхронизатора включения первой, второй передачи и передачи заднего хода; 4 – шестерня второй передачи первичного вала; 5 – шестерня третьей передачи первичного вала; 6 – корпус КП; 7 — муфта синхронизатора включения третьей и четвёртой передачи; 8 – шестерня четвёртой передачи первичного вала; 9 – картер сцепления; 10 – первичный (ведущий) вал; 11 – шарнир привода передних колёс; 12 – ведомая шестерня главной передачи; 13 – ведущая шестерня главной передачи; 14 – шестерня четвёртой передачи вторичного вала; 15 – вторичный (ведомый) вал; 16 – шестерня третьей передачи вторичного вала; 17 – шестерня второй передачи вторичного вала; 18 — шестерня первой передачи вторичного вала; 19 – шестерня пятой передачи вторичного вала; 20 – муфта синхронизатора включения пятой передачи.

Трехвальной механической коробкой в основном оснащают грузовые и заднеприводные автомобили. Трехвальный агрегат необходим по той причине, что компоновка авто с передним и задним приводом сильно разнится. В конструкцию устройства входят те же самые элементы, что и в двухвальном агрегате, за одним исключением: в компоновку включен еще третий – промежуточный вал. Соединение коробки с коленчатым валом осуществимо благодаря выходному валу. Изначально усилие поступает на входной вал, далее поступает на промежуточный, и, в конечном итоге, на выходной вал – главная передача – колёса.

Трехвальная мкпп

1 – сальник первичного вала; 2 – задний опорный подшипник первичного вала; 3 – картер сцепления (фрагмент); 4 – кольцо установочное; 5 – передний подшипник вторичного вала; 6 – упорная шайба пружины синхронизатора четвёртой передачи; 8 – сапун; 9 – скользящая муфта синхронизатора; 10 – ступица синхронизатора; 11 – стопорное кольцо блокирующего кольца синхронизатора; 12 – блокирующее кольцо синхронизатора; 14 – ведомая шестерня третьей передачи; 15 – ведомая шестерня второй передачи; 16 – вторичный (ведомый) вал; 17 – ведомая шестерня первой передачи; 18 – втулка шестерни первой передачи; 19 – промежуточный подшипник вторичного вала; 20 – стопорная пластина; 21 – ведомая шестерня заднего хода; 22 – рычаг переключения передач; 23 – упорная подушка рычага переключения передач; 24 – упругая подушка рычага переключения передач; 25 – дистанционная втулка; 26 – запорная втулка; 27 – ведущая шестерня привода спидометра; 28 – сальник ведомого вала; 29 – фланец; 30 – гайка; 31 – уплотнитель центрирующего кольца; 32 – стопорное кольцо; 33 – центрирующее кольцо; 34 – задний подшипник ведомого вала; 35 – грязеотражатель; 36 – ведомая шестерня привода спидометра; 37 – задняя крышка КП; 38 – привод спидометра; 39 – вилка включения передачи заднего хода; 40 – ведущая шестерня заднего хода; 41 – промежуточная шестерня заднего хода; 42 – ось промежуточной шестерни заднего хода; 43 – задний подшипник промежуточного вала; 44 – ведущая шестерня первой передачи; 45 – муфта синхронизатора первой и второй передачи; 46 – корпус коробки передач; 47 – ведущая шестерня второй передачи; 48 – ведущая шестерня третьей передачи; 49 – пробка заливного и контрольного отверстия; 50 – крышка картера коробки передач; 51 – промежуточный вал; 52 – шестерня постоянного зацепления промежуточного вала; 53 – передний подшипник промежуточного вала; 54 – болт; 55 – зажимная шайба подшипника; 56 – шестерня постоянного зацепления ведущего вала; 57 – пружинная шайба; 58 – стопорное кольцо; 59 – передняя крышка коробки передач; 60 – первичный (ведущий) вал.

Одна из главных целей производителей – уменьшить габариты ключевых узлов машины, в это число входит и механическая коробка передач. Именно так зарождаются новые разновидности механических передач. Например, сегодня часто можно встретить авто, оснащенные трехвальными коробками с двумя выходными валами. Нагрузка на элементы в такой компоновке распределяется равномерно: на два выходных вала, в отличие от двухвального агрегата, где весь удар принимает на себя один единственный выходной элемент. Следовательно, можно говорить о большем ресурсе и долговечности такой МКПП.

Принцип работы и устройство

устройство коробки передач

Устройство механической коробки не вызовет каких-либо сложностей даже у начинающего автолюбителя. Стоит понимать, что все системы машины связаны между собой и не могут функционировать отдельно друг от друга. Механическая коробка в этом плане не является исключением. Все ключевые детали устройства помещены в корпус, который также именуют «картером».

Как говорилось выше, в любую механику входят оси валов, блоки шестерней, синхронизаторы, а также специальный рычаг управления, который выводят в салон автомобиля. Также каждая разновидность агрегата оснащена специальными блокираторами, предотвращающими одновременное включение двух передач.

Принцип работы коробки передач следующий:

  1. Водитель жмет педаль сцепления — прекращается передача момента от двигателя на коробку.
  2. После чего выбирается нужная передача, путем перемещения рычага управления в салоне машины и его установки в определенном положении.
  3. Происходит перемещение ползунов с вилками, передвигающих муфты-синхронизаторы продольно.
  4. Их движение ограничено блокираторами – включить одновременно две передачи такая конструкция не позволит.
  5. Муфта направляется к определенному блоку шестерней, после чего соединяется с их венцами.
  6. Соединяясь с шестерней, муфта блокирует её, после чего происходит их одновременное вращение.

Как видим, принцип работы КПП прост – передача крутящего момента с маховика мотора на колеса. Отличительная особенность современных механик – наличие косозубых шестерней. Однако передачи постоянно приобретаю новые схемы в силу определенных конструктивных задач. Тем не менее, косозубые изделия справляются с большими механическими усилиями, при этом не издают шума. С включением нейтральной передачи шестерней свободно вращаются, а все синхронизаторы размыкаются.

С нажатием на педаль сцепления, и перемещением механизма переключения в определенное положение, муфта перемещается вилкой в зацепление с торцом шестерни. Благодаря жесткой фиксации происходит обратная передача крутящего момента. Для обеспечения заднего хода машиной достаточно в коробку между шестерен ведомого вала (ведущей и ведомой) поместить третью – промежуточную. Так удается изменить направление вращения ведомой шестерни, что позволяет транспортному средству обзавестись задним ходом. При этом вторичный вал обретает обратное первичному валу вращательное движение.

Сцепление

Механическая коробка передач: виды, устройство, принцип работыМеханическую коробку передач невозможно представить без сцепления. Этот механизм создан с целью «мягкого» соединения двигателя с ведущими колесами. Конструктивно состоит из пары дисков: один соединим с силовой установкой машины, а второй с колесами. Выжимая педаль сцепления, водитель разводит диски сцепления, в результате чего между ними образуется небольшой промежуток. С отпусканием педали происходит обратное воссоединение ведущего и ведомого диска. Ведомый диск постоянно находится в прижатом состоянии к маховику – нажим обеспечивает нажимной диск.

Если в самом начале движения резко бросить педаль сцепления, двигатель может заглохнуть. Происходит это в силу того, что ведомый диск с большой силой прижимается к маховику, происходит затормаживание последнего, вплоть до того, что мотор останавливается. Педаль сцепления необходимо отпускать плавно, что часто вызывает трудности у начинающих водителей. Однако с опытом вождения происходит понимание принципа работы авто, коробки передач в частности. Водитель, набираясь опыта, начинает лучше «чувствовать» машину, становится проще плавно трогаться с места без рывков и потери мощности авто.

 

Шестерни, валы и синхронизаторы

Без валов в принципе невозможна работа механики. Не менее важными конструктивными деталями считаются шестерни. Благодаря большому количеству шестерней в коробке водитель может приводить в зацепление разные пары, то есть, имеет возможность изменять передаточное отношение. Подробней остановиться нужно и на синхронизаторах. За последние несколько десятилетий их роль в МКПП значительно выросла.

Если бы не эти механизмы, водителю пришлось бы постоянно делать двойной выжим для уравнения окружных скоростей вращения шестерней.

Некоторые спортивные автомобили с механикой лишены синхронизаторов для обеспечения максимально быстрого включения определенной скорости. Впрочем, это модернизированные коробки, встречающиеся не так часто. Автомобили массового производства в обязательном порядке оснащаются синхронизаторами. Они обеспечивают легкое переключение передач, при этом снижают уровень издаваемого коробкой механического шума.

Механическая коробка передач: виды, устройство, принцип работы

Прямая и повышающая передача

Первая скорость и задняя передача обладают самым большим передаточным отношением, например, в автомобилях ВАЗ 2105 и ВАЗ 2109 это отношение равняется 3.67 и 3.636 соответственно. Объясняется это тем, что двигателем внутреннего сгорания должно создаваться в начале движения большое усилие, иначе машина просто не сдвинется с места. Уже в движении водитель переключает коробку на четвертую или пятую скорость – они самые быстрые, экономичные, следовательно, обладают меньшим передаточным отношением. В модели ВАЗ 2105 на четвертой передаче такое число равняется 1 – прямая передача, при которой уравниваются показатели угловой скорости первичного и вторичного вала.

Если пойти дальше, и выставить передаточное число меньше единицы – повышающая передача, – ведомая шестерня зацепляется с ведущей меньшего размера. Двигатель, работая на той же скорости, которую обеспечивает прямая передача, станет экономичней, уменьшится уровень шума и износ деталей цилиндро-поршневой группы. Фактически силовая установка будет функционировать на меньших оборотах. Повышающая передача, или как её еще называют – овердрайв, – предназначена для поддержания уже набранной скорости движения автомобиля с меньшими затратами топлива и ресурса. Идеальным образом подходит во время езды по магистралям. Но, если возникнет необходимость совершения обгона впереди идущей машины, придется перейти на пониженную передачу.

Преимущества и недостатки МКПП

Идеальных узлов и механизмов не существует. Достоинства и некоторые недочеты свойственны и механической коробке. К основным плюсам такого изделия можно смело отнести следующее:

  1. Стоимость МКПП существенно ниже стоимости автоматического аналога или  DSG-коробки.
  2. Не нуждается в особых условиях охлаждения, обладает большим КПД в отличие от гидромеханического устройства.
  3. Конструктивная простота, хорошо изучена специалистами.
  4. Надежность, высокий эксплуатационный ресурс.
  5. Легко ремонтируется, не требует особенного обслуживания.
  6. Автомобиль с механикой легко заводится толканием.
  7. Обеспечивает машине динамичность, при этом не требует серьёзных топливных затрат, чего не скажешь об АКПП, авто с которыми потребляет топлива больше.
  8. Значительно меньшие габариты и вес.

Как видим, достоинств механики немало, список можно продолжать до бесконечности, но остановимся только на главных «козырях» агрегата. Важно отметить также и некоторые недостатки такой коробки, которые помогут водителю лучше сориентироваться при выборе машины с определенным типом КПП:

  1. Механические коробки конструктивно надежные, а вот сцепление часто выходит из строя преждевременно.
  2. Начинающим водителям требуется время для понимания, как работает коробка передач.
  3. При переходе с одной передачи на другую при малых оборотах происходит потеря мощности силовой установки.
  4. Во время длительных переездов водитель автомобиля с механикой быстро утомляется в силу постоянной необходимости перехода с повышенной на пониженную передачу и наоборот.

Однако преимуществ у механики существенно больше, чем недостатков. Автомобили с МКПП по-прежнему остаются востребованными и популярными. Но, если верить статистическим данным, автолюбители многих европейских стран постепенно переходят на машины с автоматической коробкой и вариатором. Доля продаж авто с механикой упала повсеместно на 10-15%.

А в этом видео вы узнаете 5 вещей, которые никогда нельзя делать с механической коробкой передач:

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

72 queries