Коробка переключения передач (КПП) грузовых автомобилей

Механическая коробка перемены передач

Механическая коробка передач (МКПП) пока остается самым распространенным устройством преобразования скорости движения через ступенчатый редуктор, изменяющим крутящий момент двигателя внутреннего сгорания. Свое название коробка получила от механического способа переключения передач, а не автоматического.

МКПП относится к ступенчатым агрегатом, т.е. крутящий момент в ней изменяются ступенями. Ступенью (или передачей) называется пара взаимодействующих шестерен. Каждая из ступеней обеспечивает вращение с определенной угловой скоростью или, другими словами, имеет свое передаточное число.

Передаточным числом называется отношение числа зубьев ведомой шестерни к числу зубьев ведущей шестерни. Разные ступени имеют разные передаточные числа. Низшая ступень имеет наибольшее передаточное число, высшая ступень – наименьшее.
В зависимости от числа ступеней различают следующие конструкции:

• четырехступенчатая коробка передач;
• пятиступенчатая коробка передач;
• шестиступенчатая коробка передач;
• и выше.

Наибольшее распространение на современных автомобилях получила пятиступенчатая коробка передач.

Из всего многообразия конструкций МКПП можно выделить коробки двух основных видов:

• трехвальная коробка передач;
• двухвальная коробка передач.

Трехвальная коробка передач чаще всего устанавливается на заднеприводные автомобили. Двухвальная механическая КПП применяется на переднеприводных легковых автомобилях. Устройство и принцип работы данных коробок имеют существенные различия, поэтому они рассмотрены отдельно.

Устройство трехвальной механической коробки передач

Трехвальная КПП имеет следующее устройство:

• ведущий (первичный) вал;
• шестерня ведущего вала;
• промежуточный вал;
• блок шестерен промежуточного вала;
• ведомый (вторичный) вал;
• блок шестерен ведомого вала;
• муфты синхронизаторов;
• механизм переключения передач;
• картер (корпус) коробки передач.

1. ведущий вал
2. крышка подшипника
3. выключатель света заднего хода
4. манжета ведущего вала
5. задний подшипник ведущего вала
6. шестерня привода промежуточного вала
7. сапун
8. шестерня III передачи
9. передний картер
10. шестерня I передачи
11. шестерня заднего хода
12. штоки переключения передач
13. шарик-фиксатор
14. пружина
15. рычаг переключения
16. защитный уплотнитель
17. колпак рычага
18. корпус рычага переключения
19. задний картер
20. ведомый вал
21. манжеты удлинителя заднего картера
22. втулка
23. шестерня привода спидометра
24. привод спидометра
25. задний подшипник промежуточного вала
26. шестерня V передачи
27. болты крепления оси промежуточной шестерни заднего хода
28. промежуточная шестерня заднего хода
29. промежуточный вал
30. маслозаливная пробка

— Ведущий вал обеспечивает соединение со сцеплением. На валу имеются шлицы для ведомого диска сцепления. Крутящий момент от ведущего вала передается через соответствующую шестерню, находящуюся с ним в жестком зацеплении.
— Промежуточный вал расположен параллельно первичному валу. На валу располагается блок шестерен, находящийся с ним в жестком зацеплении.
— Ведомый вал расположен на одной оси с ведущим. Технически это осуществляется за счет торцевого подшипника на ведущем валу, в который входит ведомый вал.
— Блок шестерен ведомого вала не имеет закрепления с валом и поэтому свободно вращается на нем. Блок шестерен промежуточного и ведомого вала, а также шестерня ведущего вала находятся в постоянном зацеплении.

Между шестернями ведомого вала располагаются муфты синхронизаторов (обиходное название синхронизаторы). Работа синхронизаторов основана на выравнивании (синхронизации) угловых скоростей шестерен ведомого вала с угловой скоростью самого вала за счет сил трения. Муфты имеют жесткое зацепление с ведомым валом и могут двигаться по нему в продольном направлении за счет шлицевого соединения. На торцах муфты имеют зубчатые венцы, которые могут входить в соединение с соответствующими зубчатыми венцами шестерен ведомого вала. На современных коробках передач синхронизаторы устанавливаются на всех передачах.

— Механизм переключения трехвальной коробки обычно располагается непосредственно на корпусе коробки. Конструктивно он состоит из рычага управления и ползунов с вилками. Для предотвращения одновременного включения двух передач, механизм оснащен блокирующим устройством. Механизм переключения передач может также иметь дистанционное управление.
— Картер коробки передач служит для размещения конструктивных частей и механизмов, а также для хранения масла. Картер изготавливается из алюминиевого или магниевого сплава.

Принцип работы трехвальной механической коробки передач.

При нейтральном положении рычага управления крутящий момент от двигателя на ведущие колеса не передается. При перемещении рычага управления, соответствующая вилка перемещает муфту синхронизатора. Муфта обеспечивает синхронизацию угловых скоростей соответствующей шестерни и ведомого вала. После этого, зубчатый венец муфты заходит в зацепление с зубчатым венцом шестерни и обеспечивается блокировка шестерни на ведомом валу. Коробка передач осуществляет передачу крутящего момента от двигателя на ведущие колеса с заданным передаточным числом.

Движение задним ходом обеспечивается соответствующей передачей. Изменение направления вращения осуществляется за счет промежуточной шестерни заднего хода, устанавливаемой на отдельной оси.

Устройство двухвальной механической коробки передач

Двухвальная коробка передач имеет следующее устройство:

• ведущий (первичный) вал;
• блок шестерен ведущего вала;
• ведомый (вторичный) вал;
• блок шестерен ведомого вала;
• муфты синхронизаторов;
• главная передача;
• дифференциал;
• механизм переключения передач;
• картер коробки передач.

1. задняя крышка картера коробки передач
2. ведущая шестерня V передачи
3. шариковый подшипник ведущего вала
4. ведущая шестерня IV передачи
5. ведущий вал
6. ведущая шестерня III передачи
7. картер коробки передач
8. ведущая шестерня II передачи
9. шестерня заднего хода
10. промежуточная шестерня заднего хода
11. ведущая шестерня I передачи
12. роликовый подшипник ведущего вала
13. сальник ведущего вала
14. сапун
15. подшипник выключения сцепления
16. направляющая втулка муфты подшипника выключения сцепления
17. ведущая шестерня главной передачи
18. роликовый подшипник ведомого вала
19. маслосборник
20. ось сателлитов
21. ведущая шестерня привода спидометра
22. шестерня полуоси
23. коробка дифференциала
24. сателлит
25. картер сцепления
26. пробка для слива масла
27. ведомая шестерня главной передачи
28. регулировочное кольцо
29. роликовый конический подшипник дифференциала
30. сальник полуоси
31. ведомая шестерня I передачи
32. синхронизатор I и II передач
33. ведомая шестерня II передачи
34. ведомая шестерня III передачи
35. синхронизатор III и IV передач
36. ведомая шестерня IV передачи
37. шариковый подшипник ведомого вала
38. ведомая шестерня V передачи
39. синхронизатор V передачи
40. ведомый вал.

Ведущий вал, также как и в трехвальной коробке, обеспечивает соединение со сцеплением. На валу жестко закреплен блок шестерен. Параллельно ведущему валу расположен ведомый вал с блоком шестерен. Шестерни ведомого вала находятся в постоянном зацеплении с шестернями ведущего вала и свободно вращаются на валу. На ведомом валу жестко закреплена ведущая шестерня главной передачи. Между шестернями ведомого вала установлены муфты синхронизаторов.

С целью уменьшения линейных размеров, увеличения числа ступеней в ряде конструкций КПП вместо одного ведомого вала устанавливаются два и даже три ведомых вала. На каждом из валов жестко закреплена шестерня главной передачи, которая находится в зацеплении с одной ведомой шестерней — по сути три главных передачи. Главная передача и дифференциал передают крутящий момент от вторичного вала коробки к ведущим колесам автомобиля. Дифференциал при необходимости обеспечивает вращение колес с разной угловой скоростью.

Механизм переключения передач двухвальной коробки, как правило, дистанционного действия, т.е. расположен отдельно от корпуса коробки. Связь между коробкой и механизмом может осуществляться с помощью тяг или тросов. Наиболее простым является тросовое соединение, поэтому оно чаще используется в механизмах переключения.

Механизм переключения передач двухвальной коробки имеет следующее устройство:

• рычаг управления;
• трос выбора передач;
• рычаг выбора передач;
• трос включения передач;
• рычаг включения передач;
• центральный шток переключения передач с вилками;
• блокирующее устройство.

Под выбором передачи понимается поперечное движение рычага управления относительно оси автомобиля (движение к паре передач), под включением передачи – продольное движение рычага

Принцип работы двухвальной механической коробки передач

Принцип работы аналогичен трехвальной коробке. Основное отличие заключается в особенностях работы механизма переключения передач.

Движение рычага управления при включении конкретной передачи разделяется на поперечное и продольное. При поперечном движении рычага управления усилие передается на трос выбора передач. Тот, в свою очередь, воздействует на рычаг выбора передач. Рычаг осуществляет поворот центрального штока вокруг оси и, тем самым, обеспечивает выбор передач.

При дальнейшем продольном движении рычага усилие передается на трос переключения передач и далее на рычаг переключения передач. Рычаг производит горизонтальное перемещение штока с вилками. Соответствующая вилка на штоке перемещает муфту синхронизатора и осуществляет блокирование шестерни ведомого вала. Крутящий момент от двигателя передается на ведущие колеса.

Дата публикации: 27.04.2021 05:55

Пишите, звоните до 21: 00 по Москве:

©Проект-Технарь, 2010-2022
Все работы, чертежи и связанные с ними материалы принадлежат его автору и предоставляются только в ознакомительных целях.
ИНН550705958503

Коробка переключения передач (КПП) грузовых автомобилей

Коробка переключения передач предназначена для адаптации и передачи крутящего момента с вала автомобильного двигателя на колеса. Для разных режимов движения грузовику нужны соответствующие тяговые усилия, переданные на ведущие колеса. Именно КПП задает нужный диапазон усилий. Опытный водитель умеет так организовать движение, чтобы не только рационально задействовать мощность двигателя, но и экономно расходовать топливо.

Что такое КПП

Сама коробка представляет собой металлический корпус, в котором компактно размещена система валов и зубчатых передач, принимающих, корректирующих и передающих крутящий момент. Корпус съемный, для снятия и доступа к внутренним деталям откручивается несколько болтов.

Большинство деталей коробки передач подвижно, и практически все они – из металла. Чтобы эта сложная массивная система работала корректно (и относительно бесшумно!) необходима смазка.

Одной стороной КПП подсоединена к двигателю, другой – к коробке сцепления. У большинства грузовиков отечественного производства КПП механическая, спроектированная надежно и просто для обслуживания, относительно недорогая и эффективная. Однако операция переключения передач при управлении грузовиком остается одной из наиболее энергоёмких.

Внутреннее устройство и принцип работы КПП

В любой КПП есть несколько вращающихся валов, а на валах – косозубые шестерни с тем или иным количеством зубьев. Именно смена положений шестерён и валов определяет передачу крутящего момента. Когда коробка передач в действии, между собой соединена только одна пара шестерен (одна ступень), то есть, выбран один из скоростных режимов. Два скоростных режима одновременно выбрать нельзя – в КПП предусмотрена система блокировки. А процесс переключения передач заключается в размыкании одной пары шестерен (ведущей и ведомой) и замыкании другой пары.

Отношение количества зубьев ведомой шестерни к количеству зубьев ведущей шестерни называется передаточным числом.

• Чем у пары шестерен передаточное число больше, тем эта передача обеспечивает больше тяги и тем интенсивнее разгоняется грузовик.
• Чем передаточное число меньше, тем выше максимальная скорость на данной передаче и тем менее интенсивный разгон.

Очевидно, что для разных грузовиков подбирают специальные передаточные числа КПП, исходя из мощности двигателя и выдаваемого им крутящего момента, а также из целевого назначения транспортного средства. Конструкторы всегда стараются обеспечить водителю возможность сбалансировать динамику и расход горючего.

Чем меньше удельная мощность двигателя грузовика и чем разнообразнее физические условия на дорогах, при которых грузовик эксплуатируется, тем шире формируется диапазон передаточных чисел в коробке передач.

Два противоположных примера:

• если грузовик коммерческий и работает преимущественно в условиях города, диапазон передаточных чисел его коробки передач обычно лежит в пределах 5,0 – 8,0
• грузовые автомобили повышенной проходимости для бездорожья и скоростные крупнотоннажные тягачи оснащаются КПП с диапазоном передаточных чисел 10-20

У грузовиков в механических коробках бывает от 5 до 16 передач. С одной стороны, чем больше ступеней в КПП, тем эффективнее используется мощность двигателя и тем экономнее расходуется топливо. Соответственно, производительность автомобиля выше, а стоимость перевозок ниже.

Но есть и другая сторона медали. Чем больше ступеней в КПП, тем она сложнее, тяжелее, габаритнее и дороже.

Ремонт неисправностей КПП

Поскольку внутреннее устройство КПП грузовика достаточно сложно, со временем в ней что-то ломается. Наиболее частые неисправности:

• во время движения КПП издает шум
• передачи не переключаются, при попытках раздается металлический лязг
• с трудом происходит переход между передачами
• если автомобиль перегружен, включенная передача «слетает»
• рычаг КПП стопорится в одном положении и не переходит в нейтраль
• когда при работающем двигателе не включена ни одна передача, раздается шум. При нажатии на сцепление шум стихает
• протекание смазки

Известны причины этих типичных неисправностей:

• износ одиночных зубьев или сколы на шестернях
• поломка зубьев
• износ валов
• износ подшипников
• поломка сальников
• нехватка или негодность смазки

Очевидно, что в большинстве случаев проблемы решаются заменой соответствующих деталей. Другое дело, что для этого коробку передач нужно демонтировать, предварительно слив смазку.

Демонтаж в одиночку сложен, нужна как минимум помощь напарника, а в идеале – услуги специалистов.

Компания «ТрансМаркет» оперативно снабдит вас запчастями КПП, необходимыми для ремонта и обслуживания Вашего грузовика. Поможем с точным подбором деталей, доставкой и ремонтом.

Устройство и принцип работы механической коробки передач

Механическая коробка передач уже не является наиболее распространенным типом КПП из применяемых на автомобилях сегодня. Однако она все еще остается достаточно востребованной благодаря своей надежности, простоте конструкции и ремонтопригодности. МКПП получила свое название от “ручного” (или механического) способа переключения передач. Трансмиссия относится к ступенчатым коробкам, в которых крутящий момент изменяется ступенями (передачами). Механическая КПП считается самой надежной, но и самой сложной в управлении, особенно для начинающего водителя.

Принцип работы механической коробки передач

Принцип работы механической КПП следующий: крутящий момент от двигателя через сцепление передается на первичный вал коробки передач, далее преобразуется при помощи пар взаимодействующих между собой шестерен и затем передается на колеса. Каждая пара шестерен (ступень) имеет определенное передаточное число, которое преобразует скорость вращения и крутящий момент коленвала двигателя. Причем если передача увеличивает крутящий момент, то скорость вращения уменьшается и наоборот. В первом случае передача будет называться понижающей, а во втором – повышающая.

Передаточное число определяется отношением количества зубьев у выходной и входной шестерен в паре. В свою очередь, количество зубьев напрямую зависит от размера самой шестерни: чем больше зубьев – тем больше диаметр шестерни. Например, у первой передачи самое большое передаточное число, и, следовательно, входная шестерня (на первичном валу) имеет минимальный размер, а выходная – максимальный. Переключение скоростей в механической КПП происходит только при нажатии на педаль сцепления, поскольку необходимо прервать поток мощности, передающийся от двигателя.

Движение автомобиля, оснащенного МКПП, всегда начинается с первой передачи. Исключение составляют тяжелые грузовики – там это можно делать со второй передачи. Для этого необходимо вручную перевести селектор рычага в соответствующее положение. Переход на повышенные передачи осуществляется последовательным переключением передач друг за другом. Сам момент переключения скорости зависит от показаний спидометра и тахометра, поскольку каждая передача рассчитана на работу в определенном диапазоне оборотов двигателя.

Виды механических КПП

По количеству ступеней механическая коробка передач в основном подразделяется на:

• 4-х ступенчатую;
• 5-и ступенчатую;
• 6-и ступенчатую.

Наиболее распространенной механикой считается трансмиссия 5МТ, т.е. пятиступенчатая коробка передач.

В зависимости от количества валов различают следующие виды КПП:

• двухвальные механические трансмиссии, устанавливаемые на легковые переднеприводные автомобили;
• трехвальные МКПП, которые применяются в основном на заднеприводных автомобилях, а также на грузовых машинах.

Устройство механической коробки передач

Конструктивно механическая коробка передач состоит из следующих элементов:

• ведущий или первичный вал;
• ведомый или вторичный вал;
• промежуточный вал (для 3-х вальной МКПП);
• шестерни первичного и вторичного валов;
• механизм выбора передач;
• муфты синхронизаторов (синхронизаторы);
• картер;
• главная передача;
• дифференциал.

При этом устройство и принцип работы двухвальной и трехвальной трансмиссии отличаются друг от друга.

Двухвальная коробка передач: устройство и принцип работы

Этот тип коробки является наиболее распространенным. Крутящий момент от двигателя через муфту сцепления передается на первичный вал. В зависимости от конструкции конкретной коробки передач часть шестерней на первичном и вторичном валах жестко закреплены на них, а часть свободно вращаются. Также на каждом валу расположен минимум один синхронизатор. Шестерни первичного и вторичного валов находятся в постоянном зацеплении друг с другом. Понять, какие из них зафиксированы, а какие вращаются, очень просто: шестерни возле синхронизаторов всегда вращаются на валу.

Шестерня главной передачи жестко закреплена на ведомом валу. Крутящий момент от вторичного вала к колесам транспортного средства передают главная передача и дифференциал. Последний обеспечивает вращение колес с разной угловой скоростью.

Механизм выбора передач в двухвальной КПП расположен в корпусе коробки и состоит из вилок и штоков, перемещающих муфты синхронизаторов. Механизм оснащен защитой от одновременного включения двух передач.

Принцип работы двухвальной трансмиссии следующий:

1. В нейтральном положении рычага переключения передач крутящий момента от двигателя не передается на ведущие колеса, шестерни на валах свободно прокручиваются.
2. При перемещении рычага водитель перемещает муфту синхронизатора соответствующей вилкой через систему тросиков или тяг.
3. Муфта синхронизирует угловые скорости соответствующей шестерни и вала, на котором расположен синхронизатор.
4. Муфта синхронизатора входит в зацепление с шестерней и крутящий момент начинает передаваться с первичного вала на вторичныый.
5. Происходит передача крутящего момента от двигателя на ведущие колеса с заданным передаточным числом.

Для движения задним ходом используется дополнительный вал с промежуточной шестерней заднего хода.

Схемы передачи крутящего момента на каждой из передач:

Трехвальная КПП: устройство и принцип работы

Отличие трехвальной механики от двухвальной в том, что здесь используются три вида валов. Помимо ведомого и ведущего также применяется промежуточный вал.

Первичный вал, соединенный со сцеплением, передает крутящий момент на промежуточный. Передача происходит через соответствующую шестерню – таким образом, валы находятся в постоянном зацеплении.

Промежуточный вал расположен параллельно первичному, все шестерни на нем жестко зафиксированы.

На одной оси с первичным расположен вторичный вал. За это отвечает упорный подшипник на ведущем валу, в который входит вторичный вал. При этом шестерни ведомого вала могут свободно вращаться и не имеют жесткой фиксации с валом. Шестерни вторичного вала находятся в постоянном зацеплении с шестернями промежуточного вала. Следовательно, в нейтральном положении КПП крутящий момент от первичного вала передается на промежуточный и далее на шестерни вторичного вала. Но поскольку они свободно вращаются на валу, автомобиль не двигается.

Между шестернями вторичного вала находятся синхронизаторы, работа которых заключается в выравнивании угловых скоростей шестерен вторичного вала с угловой скоростью самого вала за счет сил трения.

Синхронизаторы жестко закреплены на вале и за счет шлицевого соединения могут двигаться по нему в осевом направлении.

В отличие от двухвальной КПП, механизм переключения в трехвальной трансмиссии располагается на корпусе коробки и состоит из рычага управления и штоков с вилками. Механизм также оснащен блокирующим устройством для предотвращения одновременного включения двух передач.

Он может также иметь и дистанционное управление. При этом дистанционный механизм переключения обеспечивает кулиса или шарнирные тросы.

Принцип включения передач в трехвальной КПП аналогичен принципу работы двухвальной трансмиссии.

Немного о синхронизаторе МКПП

Синхронизатор служит для безударного включения передач за счет выравнивания угловых скоростей вала и шестерни. Конструктивно синхронизатор состоит из муфты, двух блокировочных колец, трех сухарей и двух проволочных колец.

В процессе включения передачи вилка передвигает муфту к нужной шестерне, куда вначале перемещается блокировочное кольцо. Возникающая сила трения за счет разности угловых скоростей элементов поворачивает блокировочное кольцо до упора. Дальнейшее движение муфты синхронизатора и зацепление происходит только после выравнивания угловых скоростей. Более подробно почитать про синхронизатор можно в нашей статье Устройство и принцип работы синхронизатора КПП.

Преимущества и недостатки МКПП

Для наглядности положительные и отрицательные стороны механической коробки передач представим в виде сравнительной таблицы.

Заключение

Несомненно, эксплуатация механической коробки передач сопровождается множеством плюсов. Одна экономическая сторона использования коробки чего стоит! А вкупе с надежностью трансмиссии и более “драйверскими” ощущениями от вождения МКПП является отличным решением для любителей быстрой езды или езды по бездорожью. Если комфорт для вас не является первостепенным, то выбор в пользу МКПП очевиден.

Источник https://www.studiplom.ru/blog/auto/Mekhanicheskaya-korobka-peremeny-peredach

Источник https://www.tmufa.ru/info/korobka-pereklyucheniya-peredach-kpp-gruzovykh-avtomobiley_/

Источник https://techautoport.ru/transmissiya/korobka-peredach/mehanicheskaya-korobka-peredach.html