Механічні ступінчасті коробки передач

Коробка передач є головним агрегатом трансмісії, який допомагає змінювати крутний момент на ведучих колесах і частоту їх обертання у широкому діапазоні відповідно до сил зовнішнього опору і швидкості руху автомобіля. Крім цього, коробка передач забезпечує автомобілеві рух заднім ходом і дає змогу на тривалий час роз'єднувати двигун і ведучі колеса. На автомобілях з механічними трансмісіями найбільш поширені ступінчасті коробки передач з нерухомими у просторі осями валів. Основним параметром для класифікації коробок передач є кількість передач - кількість передаточних чисел для руху автомобіля переднім ходом. Крім того, їх розрізняють за кількістю валів з нерухомими осями коробки передач: двовальні і тривальні (останнім часом почали засто­совувати також чотиривальні конструкції).

Основними елементами механічних коробок передач є пари цилінд­ричних зубчастих коліс (шестерень). Передаточне число /між ними звичайно дорівнює відношенню кількості зубів веденого 2_л+1 і ведучого 2_п коліс:

і = z_n+1 / z_n

Двовальні коробки передач

Двовальні коробки передач найчастіше застосовують на легкових автомобілях з передніми ведучими колесами.

3.1.2. Тривальні коробки передач

Тривальні коробки передач принципово відрізняються від двовальних наявністю прямої передачі. Головною особливістю їх конструкції є спів-осність розташування первинного і вторинного валів. Це створює можли­вість безпосереднього з'єднання цих валів напряму. При цьому крутний момент не змінюється, а втрати потужності практично відсутні (при ввімк­ненні прямої передачі ККД коробки передач практично дсрізнює 100%).

Синхронізатори коробки передач призначені для полегшеного, безударного ввімкнення передач. їх робота грунтується на попередньому вирівнюванні кутових швидкостей деталей коробки до їх з'єднання. Найчастіше такими деталями на нижчих передачах є вал і вільно розташовані на ньому зубчасті колеса. На прямій передачі - це два вали, що з'єднуються.

До моменту увімкнення передачі (під час руху автомобіля на іншій -вищій або нижчій передачі) кутові швидкості вказаних деталей не однакові. Вирівнювання їх кутових швидкостей досягається за рахунок тертя між спеціально зробленими на них конусними поверхнями і відповідними робочими поверхнями вирівнюючого пристрою, який становить основу синхронізатора. Крім вирівнюючого, до конструкції синхронізатора належить змикаючий пристрій (муфта), блокуюючий і фіксуюючий (узгоджуючий) пристрої.

Розглянемо призначення кожного з вказаних елементів синхронізатора.

Вирівнюючий пристрій призначений для урізнсзажеччя кутових швидкостей деталей, що з'єднуються при вмиканні передачі, за рахунок роботи сил тертя.

Блокуючий пристрій усуває можливість '/зімкнення передачі (блокує дії водія) до того моменту, поки не будуть вирівнянікутові швидкості елементів коробки передач за допомогою вирівнюючого пристрою.

Вмикаючий пристрій (муфта) - безпосередньо з'єднує елементи коробки при вмиканні передачі;

Фіксуючий (ужгоджуючий) пристрій - утримує вмикаючий пристрій (муфту) у нейтральному положенні, а на печатку ввімкнення передачі узгоджує роботу вирівнюючого і вмикаючого пристроїв.

Синхронізатори найчастіше класифікуютьза конструкцією блокую­чих пристроїв. Найбільш розповсюджені синхронізатори з блокуючими кільцями і з блокуючими пальцями.

Додаткові коробки передач

Для поліпшення тягових властивостей сучасних автомобілів кількість передач в їх трансмісіях намагаються підвищити. Для цього, крім основної коробки передач, до трансмісії включають додаткові коробки з двома (рідко з трьома) передаточними числами. Такі додаткові передачі можуть бути понижуючими або підвищуючими. їх встановлюють перед основною коробкою передач або після неї і називають, відповідно, подільником (мультиплікатором) або додатковою коробкою передач (демульти­плікатором).

Подільник сучасного автомобіля зазвичай має дві передачі - пряму і підвищуючу, що допомагає подвоїти кількість передач основної коробки.

Керування подільником виконується на ходу автомобіля, дистанцій­но, за допомогою пневмомеханічної системи і перемикача, встановленого наважелі керування основною коробкою передач.

Додаткова коробка може бути встановлена після основної коробки передач. В цьому випадку її називають демультиплікатором. На автомобілях підвищеної прохідності з усіма ведучими колесами демультиплікатор одночасно виконує роль і роздавальної коробки передач, яка розподіляє крутний момент між переднім і заднім ведучими мостами у заданій пропорції.

Беручи до уваги те, що під час руху автомобіля по нерівностях дороги його колеса проходять різні відстані, у роздавальній коробці застосовують також міжосьовий диференціал, який дає змогу колесам ведучих мостів обертатися з різними кутовими швидкостями. У той же час застосування міжосьового диференціала погіршує прохідність автомобіля. Тому для збереження прохідності в роздавальних коробках передбачене блокування міжосьових диференціалів.

Значне збільшення крутного моменту в основній коробці передач не дає змоги застосовувати в демультиплікаторах синхронізатори. Тому керування ними можливе лише при нерухомому автомобілі.

Зчеплення призначене для можливості керування ступінчастою коробкою передач. Воно забезпечує тимчасове відокремлення коробки передач від двигуна і наступне поступове з'єднання їх після вмикання передачі. Крім того, зчеплення захищає трансмісію від динамічних перевантажень і забезпечує плавне рушання та розгін автомобіля з місця.

На сучасних автомобілях найчастіше застосовують сухі, фрикційні зчеплення. Поряд з цим, відомі конструкції гідравлічних і електромагніт­них зчеплень, які також використовують в автомобільних трансмісіях.

Фрикційні зчеплення

За кількістю ведених дисків механізми зчеплення поділяють на одно-дискові, дводискові і багатодискові. За конструкцією пристроїв, що забез­печують тертя між ведучими та веденими елементами, зчеплення поділяють на багатопружинні і однопружинні, а також відцентрові й електромагнітні.

За конструкцією привода керування зчеплення можуть біти з меха­нічним, гідравлічним, пневматичним, електричним або комбінованим приводом. Для полегшення керування зчепленням застосовують меха­нічні, пневматичні або вакуумні підсилювачі.

Гаситель крутильних коливань захищає трансмсмісію від динамічних навантажень, що викликані нерівномірністю крутного моменту і частоти обертання колінчастого вала двигуна.

БЕЗСТУПІНЧАСТІ ТРАНСМІСІЇ

Основним призначенням безступінчастих трансмісій є автоматична зміна передаточного числа за законом, що забезпечує найкращі тягові і динамічні якості транспортного засобу при заданій характеристиці двигуна. Крім того, безступінчасті передачі з автоматичним керуванням полегшують роботу водія.

За принципом дії безступінчасті передачі поділяють на механічні, гідравлічні й електричні.

Механічні безступінчасті коробки передач у свою чергу поділяють на фрикційні та імпульсні.

Гідравлічні передачі можуть бути гідродинамічними або гідро-об'ємними (гідростатичними). Гідрооб'ємні (гідростатичні) й електричні передачі використовують, в основному, на транспортних засобах спеці­ального призначення. На автомобілях вони практично не застосовуються.

Безступінчасті передачі на автомобілях можуть замінювати тільки фрикційне зчеплення і коробку передач. У цьому випадку безступінчасту передачу називають безступінчастою коробкою передач. Якщо ж безступінчаста передача (гідравлічна чи електрична) складає основну частину трансмісії, її звичайно називають безступінчастою трансмісією (найчастіше - автоматичною). Безступінчасті коробки передач у трансмісіях сучасних автомобілів використовують у вигляді гідродинамічного перетворювача крутного моменту, що називають гідротрансформатором, який з'єднано з механічною, ступінчастою коробкою передач, найчастіше планетарного типу, з автоматичним керуванням. Такий вузол звичайно називають гідромеханічною передачею (скорочено ГМП).

Гідротрансформатор, порівняно зі ступінчастою коробкою передач, має низку переваг:

- внутрішню автоматичність, тобто здатність автоматично, без участі водія, змінювати крутний момент відповідно до зміни оперу суху:

-зменшуєдинамічні навантаження і крутильні коливання трансмісії, збільшуючи у такий спосіб термін служби трансмісії і двигуна.

-значно зменшує можливість перевантаження і зупинки двигуна при різкому збільшенні опору руху;

-у порівнянні з фрикційним зчепленням (відсутнім у гідродинамічній трансмісії) має меншу масу.

Основним недоліком гідротрансформатора є значно менший, ніжу ступінчастій коробці передач, середній коефіцієнт корисної дії.

КАРДАННІ ПЕРЕДАЧІ

Крутний момент від силового блоку автомобіля, ілс об'єднує двигун, зчеплення і коробку передач, передається ведучим колесам асе мостам в умовах, коли взаємне розташування цих вузлів постійне змінюється.

Отже у конструкції пристрою для передачі крутного моменту необхідно забезпечити можливість зміни кута і відстані між агрегатами, що з'єднуються. Таку передачу називають карданною. Основними її елементами є карданний вал, карданні шарніри та шліцьове з'єднання.

Основою класифікації карданних передач є конструкція шарнірів. На сучасних автомобілях застосовують шарніри нерівних та рівних кутових швид­костей. Іноді їх ще називають асинхронними та синхронними. Шарніри не­рівних кутових швидкостей, у свою чергу, поді -ляються на пружні та жорсткі.

ГОЛОВНІ ПЕРЕДАЧІ

На сучасних автомобілях застосовують швидкісні двигуни великої питомої потужності. Але крутний момент цих двигунів у кілька разів менший того моменту, котрий необхідно прикладати до ведучих коліс для надійного подолання сил опору у найрізноманітніших дорожніх умовах. Головна передача призначена для постійного збільшення крутного моменту, що підводиться до ведучих коліс, з одночасним зменшенням їх частоти обертання у відповідності до швидкості руху автомобіля. Передаточне число головної передачі залежить, з одного боку, від потужності і частоти обертання двигуна, а з другого, - від маси і швидкості руху автомобіля, а також від його призначення. У вантажних автомобілів воно перебуває звичайно у межах 6,5-9,0; у легкових автомобілів - 3,5-5,5.

Залежно від кількості пар зубчастих коліс, що передають крутний момент, головні передачі поділяють на: одинарні, що мають одну пару коліс; подвійні, що складаються з двох пар коліс; двоступінчасті, де є три пари зубчастих коліс, дві з яких створюють можливість зміни загального передаточного числа.

Одинарні головні передачі поділяють на передачі з циліндричними і з конічними зубчастими колесами. Останні можуть бути з простим конічним зачепленням (рис. 3.40, а), з гіпоїдним зачепленням (рис, 3.40. б). Крім того, головні передачі можуть бути з черв'ячним зачепленням ірис. 3.40, в).

Подвійні головні передачі (рис. 3.41) складаються з пари конічних і пари циліндричних зубчастих коліс. їх поділяють на центральні (рис. 3.41, а) і рознесені (рис. 3.41, б). Ці останні часто складаються з двох частин: центральної одинарної конічної (гіпоїдної) передачі 2 і колісного редуктора 1, зв'язаного з центральною частиною за допомогою півосей. Застосування подвійних рознесених передач допомагає розвантажити центрапьну частину головної передачі і, крім того, збільшити на величину А дорожній просвіт (кліренс) Н, підвищуючи тим самим прохідність автомобіля.

У гіпоїдній головній передачі осі ведучого і веденого зубчастих коліс не перетинаються. Вісь ведучого колеса переважне розташована нижче осі веденого на величину е (рис. 3.40, б). Це дає змогу дещо знизити карданну передачу і центр маси автомобіля, підвищивши його стійкість.