Механічна коробка: пристрій, експлуатація, несправності

Механічна коробка - це важливий компонент автомобіля, який відповідає за передачу потужності від двигуна до колес. Вона складається із зчеплення, системи передач та підшипників. Механічна коробка дозволяє вибрати оптимальну швидкість і забезпечує плавну передачу потужності на колеса. Авто.pro вирішив розібратися у пристрої механічної коробки передач, ключових особливостях її обслуговування та експлуатації, а також у несправностях, з якими може зіткнутися автолюбитель.

Влаштування механічної коробки передач

Механічна КП конструктивно складається з картера, валів із шестернями, механізму перемикання передач, синхронізаторів та важеля. Типи валів: первинний, вторинний, проміжний та додатковий (у тривальних КП). Зв'язок первинного валу з колінвалом мотора здійснюється через комплект зчеплення – пару дисків, маховик та вичавний підшипник.

Механічна коробка передач відноситься до т.зв. східчастим коробкам – крутний момент у ній змінюється сходами (передачам). Для зміни ступеня необхідна взаємодія пари шестерень. Завдяки такому взаємодії на щаблях змінюється передатне число, тобто. забезпечується зміна кутової швидкості та крутного числа.

Передавальне число - Це відношення числа зубів, що знаходяться на веденій шестірні, до зубів на шестерні ведучої. Якщо передатне число буде більше одиниці, передача є підвищуючою, а якщо менше – то знижувальною. У разі коробки передач чим більше передатне число, тим нижче ступінь.Якщо ступінь є вищим, то передатне число буде мінімально можливим для даного агрегату. Сьогодні найбільшого поширення мають такі коробки:

• П'ятиступінчасті (найпоширеніші);
• Шестиступінчасті;
• Семиступінчасті.

Існує і агрегати з меншим або великою кількістю ступенів, проте їх поширеність невелика. Інша річ – конструкції. Виділяють дво- та тривальні коробки передач. Двохвальними МКПП оснащують передньопривідний легковий транспорт, тим часом як тривальними – задньопривідний. До цього ми ще повернемося, а поки що пропонуємо в подробицях вивчити пристрій механічної коробки передач.

Основні елементи агрегату

Як уже було сказано, механічна коробка передач перетворює крутний момент. Цей момент передається до колес. У тому, щоб знімати момент з колінчастого валу і відразу подавати його до колес немає сенсу - швидкість обертання валу занадто велика. Для того, щоб автомобіль міг нормально рухатися як на низьких, так і на високих швидкостях, потрібен агрегат трансмісії, який візьме на себе завдання перетворення моменту, що крутить. У разі механічної коробки передач зміна моменту відбувається найпростішим способом – за допомогою взаємодії шестерень різних конфігурацій. До основних елементів такого агрегату відносять:

• Картер;
• Первинний та вторинний вал, у тандемі з якими працює і проміжний вал із шестернями;
• Додатковий вал із шестернею заднього ходу (часто його називають четвертим валом);
• Декілька синхронізаторів;
• Механізм перемикання швидкостей з блокувальним та замковим пристроями;
• Важіль перемикання швидкостей.

Розберемо кожен із елементів докладніше.Картер включає основні елементи трансмісії . Він має зв'язок із картером зчеплення, який, у свою чергу, закріплений на двигуні. Зважаючи на те, що зчеплені шестерні зазнають значних навантажень, їх необхідно змащувати – це запобігає сухому тертю і дозволяє відвести надлишки теплоти. Картер частково заповнений трансмісійною олією, Яке і виступає в ролі мастильного матеріалу. Вали механічної коробки фіксуються підшипниками, які встановлені в картері. Тут же знаходяться шестірні з різним числом зубів. У тандемі з ними працюють синхронізатори, які дозволяють плавно, швидко та без ризику виникнення ударів включати передачу. Це стає можливим завдяки зрівнюванню швидкостей обертових шестерень.

Вкрай важливим є механізм перемикання. Саме він змінює передачі, проте керування здійснюється водієм за допомогою важеля перемикання швидкостей, що знаходиться в салоні автомобіля. Замковий пристрій запобігає одночасному увімкненню відразу двох передач, тим часом як блокувальний пристрій не дає передачам вимикатися мимовільно.

Докладніше про тривальну коробку передач

Тепер повернемося до питання кількості валів, яке ми торкнулися в одному з розділів вище. МКПП бувають двох- і тривальними. Для початку розберемо тривальну "механіку", а потім повернемося до двовальної. До основних елементів агрегату віднесемо:

• Первинний (інакше званий провідним) вал;
• Проміжний вал;
• Вторинний (інакше званий веденим) вал із блоками шестерень із синхронізаторами;
• Картер, в якому розташовані зазначені елементи та механізм перемикання передач.

Провідний вал тривальної МКПП має шліци, що забезпечують з'єднання з веденим диском зчеплення. Крутний момент, що отримується від провідного валу, передається через відповідність шестірні, які зчіплюються з ним.

Проміжний вал завжди розташовується паралельно провідному валу. На ньому розташований блок шестерень, одна з яких має бути зчеплена з паралельно розташованою шестернею провідного валу. Що стосується веденого валу, то він знаходиться на одній осі у ведучому. Це можливо завдяки використанню торцевого підшипника на провідному валу, який також входить ведений вал . При цьому блок шестерень останнього не має жорсткого кріплення та може обертатися вільно. При цьому шестерні проміжного і веденого валу, як і шестерні ведучого, знаходяться в постійному зачепленні.

Читач, напевно, здогадався, що між шестернями веденого валу встановлюються синхронізатори, інакше звані муфтами синхронізаторів. Їхні роботи засновані на вирівнюванні кутових швидкостей шестерень за рахунок сил тертя. Синхронізатори закріплені на веденому валу, проте вони можуть рухатися вздовж валу завдяки шліцевому з'єднанню. У сучасних агрегатах синхронізатор оснащений кожною з передач.

У тривальній коробці передач механізм підключення знаходиться прямо в корпусі агрегату. Він є сукупністю важеля управління і т.зв. повзунів з виделками. У тандемі з цим механізмом працює пристрій блокування. Управляється всі механізми дистанційно, тобто. за допомогою маніпуляцій з важелем перемикання передач, який виведено в салон автомобіля.

Навіщо потрібний проміжний вал. Проміжний вал - що це таке

Трансмісія - це саме той пристрій, без якого рівномірний розгін і підтримка швидкості і необхідного моменту, що крутить, автомобіля були б неможливими. Крім того, без справної коробки передач машина просто не рушить з місця, а двигун, з'єднаний з провідною віссю безпосередньо, не «витягне» масу механізмів і банально заглухне. У статті ми розглянемо такий невід'ємний елемент КПП автомобіля, як її первинний вал. Крім того, ми оцінимо необхідність і роль даного елемента в конструкції коробки та з'ясуємо, чому так важливо знати параметри деталі при втручанні в механізм та його ремонт.

Принцип роботи

Щоб повною мірою оцінити і зрозуміти, за яким принципом працює первинний вал, встановлений на КПП автомобіля, варто з'ясувати, як відбувається взаємодія різних механічних елементів коробки один з одним, і яким чином агрегат виконує всі свої функції.

До речі, про останні. Офіційне визначення трансмісії свідчить, що цей пристрій, незалежно від виду транспорту, на якому воно застосовується, відіграє роль передавальної ланки між двигуном і віссю, що веде.

Іншими словами, за рахунок справного функціонування КПП відбувається передача потужності двигуна колесам у заданому передавальному відношенні. Ця величина регулюється заданим ступенем, який може перемикатися лише водієм виключно у ручному режимі.

Механічна коробка має кілька ступенів. Чим нижче ступінь, тим з більшою інтенсивністю двигун впливає на колеса і тим більше відчутний момент, що крутить, передає.Зрозуміло, при малих передачах мотору доводиться розкручуватися до солідних оборотів, та його ресурсу поступово перестає вистачати. З метою вирішення цієї проблеми водій перемикає швидкість на більш високу. Таким чином, передатне відношення змінюється, і двигун сильніше розкручує колеса.

Такі «чудеса» відбуваються завдяки конструктивним особливостям КПП автомобіля, які застосовуються вже досить давно та відомі переважній більшості конструкторів машин та механіків.

Основний функціональний вузол трансмісії автомобіля - це система валів, які взаємодіють один з одним і рухаються синхронно або з різними швидкостями, що задаються обертами двигуна та заданою передачею. Система складається з первинного та вторинного валів, кожен з яких має унікальну форму та розмір.

Первинний вал жорстко з'єднаний з маховиком двигуна, і його обороти залежать від того, наскільки водій інтенсивно натиснув на педаль акселератора. Вторинний вал, навпаки, з'єднується з провідними колесами та їх диференціалом. Первинний постійно взаємодіє із вторинним, проте дещо відрізняється від нього розмірами.

Так як і первинний, і вторинний вали мають на своєму корпусі набір шестерень різного діаметра, за рахунок перемикання передач вдається змінювати передавальне число.

Завдяки переміщенню первинного та вторинного валів у КПП автомобіля відносно один одного, обороти двигуна щодо коліс можна як збільшувати, так і зменшувати. Цим і обумовлюється принцип роботи механічної КПП та основний секрет її надійності та довговічності.

Конструктивні особливості

Механічна коробка - це, безумовно, складний пристрій, який має досить непростий принцип роботи. Проте ця стаття буде сконцентрована щодо такої складової сучасної трансмісії, як її первинний вал.

Це обумовлюється тим, що саме ця складова найчастіше піддається заміні, і знання її розмірів для свого автомобіля є запорукою успішного ремонту та продовження ресурсу коробки передач до кількох разів.

Отже, як же влаштований первинний вал, який застосовується на КПП машини, і в чому його особливості? Згадаймо, про що йшлося у першому розділі статті.

Первинний вал - це деталь, яка призначається для жорсткого з'єднання частини рухомого вузла коробки з двигуном і здійснення синхронної взаємодії з самим мотором.

Первинний має досить солідний розмір і виконаний монолітно зі сталі високої міцності. На одному кінці має маховик, з'єднаний із двигуном, а на іншому – набір шестерень, які входять до корпусу самої коробки.

Кожна шестерня наварюється на стрижень валу таким чином, щоб при нагріванні та обертанні з великою кількістю обертів за хвилину вал не розлетівся на частини, а власнику не довелося вкладатись у дорогий ремонт.

Первинний тип нагадує циліндр, що має східчасту форму. На кожному щаблі є набір ребер, які зумовлюють шестерний принцип роботи валу. Він постійно знаходиться в трансмісійному мастилі, тому його ресурс досить високий, а заміна потрібна лише при проведенні капітального та профілактичного ремонту коробки.

Підбираємо параметри

Відповідь на питання про те, як правильно і грамотно підібрати первинний вал для ремонту КПП свого автомобіля, важлива однаково і досвідченим автомобілістам, і тим, хто тільки-но починає кар'єру водія або автомеханіка.

Одним із найважливіших параметрів валу, які варто враховувати при придбанні відповідної комплектуючої, – це його розмір. Безумовно, не менш значущими параметрами при такому виборі є форма, кількість шестерень, і навіть матеріал виготовлення валу.

Однак навіть за відповідністю всіх інших даних, при розбіжності розміру вал КПП банально не підійде для ремонту трансмісії і не встановиться на належне місце необхідним чином. Для визначення параметрів зазвичай аналізують маркування, нанесене на корпус валу. Саме позначення, вигравірувані на металі, дозволять не помилитися при виборі та придбати комплектуючі, що повністю відповідають параметрам тим, що вказані заводом-виробником.

Основною функцією коробки перемикання передач є досягнення найбільш оптимального значення моменту, що крутить, а головними її елементами можна назвати первинний (ведучий), вторинний (відомий), а також проміжний вал КПП. Зацікавило? Тоді давайте розберемося у роботі цього вузла.

Коробка перемикання передач та правильна експлуатація

Існує кілька типів:

• механічна, в цьому випадку йдеться про ручне перемикання, при цьому конструктивно вона являє собою багатоступінчастий циліндричний редуктор;
• автоматизована, здатна (залежно від низки факторів) забезпечити вибір правильного передавального числа без безпосередньої участі водія;
• роботизована, яка є стандартною механічною КП, але вже з автоматизованими функціями перемикання зчеплення та самих передач;
• варіаторна, що дозволяє передавати зусилля двигуна до провідних колес безступінчасто.

Основними причинами виникнення поломок є, як правило, порушення правил експлуатації: це використання неякісних олій, і, звичайно, експлуатація авто з несправною. Крім того, негативно вплине на досить низьку якість комплектуючих, а також проведення некваліфікованих ремонтних робіт та технічного обслуговування. Тому перш ніж звертатися в той чи інший сервіс, переконайтеся, що в ньому працюють дійсно фахівці. А тепер розберемо влаштування КП.

Проміжний вал та інші комплектуючі КПП

Абсолютно кожна коробка перемикання передач є нічим іншим, як набором валів та шестерень, які укладені в корпус та взаємодіють один з одним. А зчеплення з маховиком з'єднаний провідний вал. Ведений же, своєю чергою, має жорстке з'єднання з карданом. Функцію ж передачі обертання від ведучого валу бере на себе проміжний вал . Перші два вали мають послідовне розташування, при цьому вторинний спирається на підшипник, встановлений у хвостовику первинного, однак ніякого жорсткого зв'язку немає, і вони працюють незалежно.

Що ж щодо проміжного валу, то він розташовується безпосередньо під ними. Крім того, не останню роль у забезпеченні перемикання передач відіграють шестерні та муфти. Під час переміщення важеля КПП наводяться в рух спеціальні вилки, що відповідають за перемикання передач.Вони ж у свою чергу переміщують муфти, при цьому спеціальний замок унеможливлює одночасного включення кількох передач.

Як дізнатися, коли зламався підшипник чи сальник проміжного валу?

Існує безліч причин, через які можуть виникнути проблеми з КПП, в основному про них свідчить характерний стукіт, причому, чим він більший, тим сильніша несправність . Це може бути і стирання зубів шестерень. Тоді необхідна комплексна заміна всіх шестерень, оскільки їх зуби деформуються поступово. Ще про проблему свідчать і такі зовнішні ознаки, як утруднене включення передач, і навіть їх мимовільне виключення.

Крім того, можливо вийшов з ладу підшипник проміжного валу, в цьому випадку з'явиться характерний шум під час роботи КПП, і знову-таки виявиться мимовільне неконтрольоване вимикання передач. У цьому випадку необхідно терміново замінити несправну деталь.

Про некоректну роботу проміжного валу свідчить і наступна ознака, при якій під час включення або всіх передач, або тільки 2-ї, 3-ї та 5-ї на карданний вал не передається необхідний крутний момент. У цьому випадку виникло ослаблення посадки шестерень проміжного валу. Виправити цю поломку можна двома способами: або за допомогою зварювання закріпити необхідну шестерню, або замінити весь проміжний вал цілком. А ось поява течі олії говорить про те, що термінової заміни потребує сальник проміжного валу.

Первинний вал обертається 2 на двох підшипниках. На ньому виконані шліци для встановлення веденого диска зчеплення. На задньому кінці нарізано шестерню постійного зачеплення.Вал обертається на двох кулькових підшипниках, з яких передній знаходиться в розточенні торця колінчастого валу двигуна, а задній - у передній стінці картера коробки передач.
Первинний вал виготовляється за одне ціле із шестернею.
Первинний вал 18 (див. рис. 107) коробки обертається на підшипниках, посаджених в корпусі.
Перший вал 13 встановлений на двох кулькових підшипниках.
Первинний вал виконаний заодно з шестернею. Передня частина валу шліцьована, що переходить в циліндричну шийку під передній шарикопідшипник. синхронізатора при перемиканні передач. Шестірня має внутрішній зубчастий вінець, призначений для забезпечення з'єднання з зубчастим вінцем каретки синхронізатора, та внутрішній циліндричний отвір, оброблений з високою точністю і призначений для встановлення переднього роликового підшипника вторинного валу.
Десятиступінчата коробка перемикання передач. Первинний вал 19 встановлений на двох кулькових підшипниках.
Первинний вал має внутрішню циліндричну порожнину для встановлення первинного валу коробки з переднім роликовим підшипником у зборі.
Первинний вал 5 встановлений у двох підшипниках: передній підшипник розміщений у маховику двигуна (на малюнку не показаний), а задній 4 у стінці корпусу редуктора.
Первинний вал обертається на двох підшипниках: один кульковий підшипник, розташований з боку зчеплення, інший - ковзання, виготовлений зі спеціального сплаву і запресований в отвір вторинного валу.
Кінематична схема приводу автогрейдер Д-598. Первинний вал 15 обертається на двох шарикопідшипниках, встановлених у корпусі коробки.
Первинний вал 39 (рис. 61) коробки встановлений на двох підшипниках: передній підшипник змонтований у гнізді колінчастого валу двигуна, задній 36 - передній стінці картера коробки передач. Останній закріплюється гайкою 37, навернутою на різьблення валу. Первинний вал у вигляді шліців з'єднується з веденим диском зчеплення.
Первинний вал 17 (рис. 61) виконаний у вигляді блоку провідних шестерень, які знаходяться в постійному зачепленні з шестернями ведомими всіх передач переднього ходу. Разом із вторинним валом виготовлено провідну шестерню головної передачі. До фланця коробки диференціала кріпиться ведена шестерня головної передачі.

Первинний вал 10 отримує обертання колінчастого валу двигуна через зчеплення. Поки жодна з шестерень первинного валу не перебуває у зачепленні з шестернями вторинного валу, обертання на вторинний вал не передається. Це відповідає нейтральному положенню шестерень у коробці передач.
Первинний вал/встановлений на двох кулькових підшипниках. На шлицах первинного валу знаходяться рухомі каретки 2 двовінцевої шестерні IV і V передач і провідної шестерні 6 III передачі, а також ведена шестерня 19 понижуючого редуктора.
Первинний вал коробки 14 передач встановлений на кульковому 13 і роликовому 5 підшипниках. Шестерні 6 першої передачі, 9 - другий і 10-третій виконані разом з первинним валом, а шестерня 12 четвертої передачі зі спіральним зубом закріплена на первинному валу на шпонці.
Первинний вал 5 із встановленим на ньому вичавним шарикопідшипником / муфти зчеплення переднім кінцем спирається на шарикопідшипник, встановлений в отворі колінчастого валу двигуна. На його шліцевому кінці встановлена: муфта зчеплення, якою колінчастий вал двигуна обертає первинний вал редуктора. На кінці валу, що знаходиться всередині картера, нарізані зубці шестерні, що постійно зчеплені з шестернею 19 великого діаметра.
Кінематичні схеми коробок тракторів. Первинний вал /, на кінці якого закріплена провідна шестерня конічна 12, з'єднаний з проміжним валом 4 за допомогою двох однакових пар конічних шестерень постійного зачеплення.
Фрикційна муфта коробки. Первинний вал 3 (рис. 208) обертається на кульковому та роликовому підшипниках.
Первинний вал / з'єднується лівим фланцем за допомогою валу карданного з фланцем комбінованого проміжного з'єднання, закріпленого на маховику двигуна. Таким чином, первинний вал обертається з тією самою частотою, що й колінчастий вал двигуна. Правий кінець первинного валу фланцем з'єднується з фланцем карданного валу, своєю чергою, з'єднаного з фланцем фрикційного зчеплення валу відбору потужності.
Первинний вал 12 встановлений на роликовому та кульковому підшипниках. Зовнішня поверхня валу шліцева. На передньому кінці валу вміщена зубчаста муфта 11, яка через сполучну муфту з'єднана з веденим валом УКМ.Усередині відсіку на шліцях валу встановлена ​​одна шестерня постійного зачеплення та дві рухомі каретки шестерень.
Первинний вал /, на кінці якого закріплена провідна конічна шестерня 12, з'єднаний з проміжним валом 4 за допомогою системи двох однакових пар конічних шестерень 2 постійного зачеплення. На схемі показано з'єднання конічних шестерень руху трактора вперед.
Первинний вал 12, що обертається від веденого валу УКМ, встановлений у роликовому та кульковому підшипниках. Зовнішнє кільце роликового підшипника встановлено в склянці /, яким центрується картер УКМ, що служить одночасно передньою кришкою 28 коробки передач. Задній кульковий підшипник фіксує положення валу 12, так як його зовнішнє кіль- - цо закріплено в проміжному склянці 13, що фіксується в розточенні стінки корпусу штифтом.
Натяжне влаштування по гусеничній стрічки. Первинний вал 73 редуктора з'єднаний із гідромотором приводу механізму ходу.
Пробовідбірник з корцям, що переміщаються.
Первинний вал при обертанні впливає на паузний механізм-лічильник. Після здійснення первинним валом заданого числа оборотів лічильник зчіпує вторинний вал з первинним, що обертається, і після того, як вторинний вал з кривошипом зробить один оборот, зв'язок між валами розривається. При обертанні кривошип упирається своїм пальцем з роликом у полицю важеля, відводить його убік і після того, як ролик зісковзне з полиці важеля, вся система пробовідбірника за допомогою пружини повертається у вихідне положення. Кривошип встановлюється у верхньому вертикальному положенні, вторинний вал зупиняється, а первинний продовжує обертатися, і паузний механізм починає відлік чергової паузи.
Первинний вал має з боку шестерні розточування, в яку на роликопідшипнику 2306 посаджений консольний кінець вихідного валу-шестірні.
Схема гідромуфти, що веде ство МТ-МР [з рівняння. Первинний вал гідромуфти приводиться в обертання двигуном М з числом обертів. Необхідно визначити втрати потужності N, які мають місце під час роботи цієї конструкції.
Первинний вал коробки зміни передач на двох кулькових підшипниках, з яких задній встановлений у передній стінці картера коробки та сприймає осьові та радіальні навантаження. Другий підшипник міститься в маховику двигуна.
Якщо первинний вал 17 з'єднаний з правою шестернею 34, він обертається у напрямку, що відповідає передньому ходу трактора. З'єднання первинного валу з шестернею 36 відповідає руху трактора заднім ходом при одній і тій же включеній передачі.
Гідромеханічні коробки передач. Шестерні первинного валу/виконані за одне ціле зі шліцьованими вінцями, на яких зібрані ведомі диски муфт.
Область допустимих режимів обробки. Лихачова первинного валу за паралельною схемою та вторинного валу за послідовною схемою.
Зупинка первинного валу необхідна для ненаголошеного включення передач, це оберігає зуби шестерень від поломок.
Коробка передач. Шестерня первинного валу постійно зчеплена із шестернею блоку на проміжному валу.
Шестерня первинного валу коробки зміни передач знаходиться в постійному зачепленні з шестернею проміжного валу, на якому на шліцах закріплені шестерні 1 і 2-ї передач. На вторинному валу знаходиться блок ведених шестерень; пересуваючи цей блок вздовж валу, можна отримати ту чи іншу швидкість обертання.
Від первинного валу коробки зміни передач обертання передається вторинному валу за допомогою включення в зачеплення зубчастих коліс першої чи другої передач. На вторинному валу коробки зміни передач закріплена зірочка, яка за допомогою втулково-роликового ланцюга передає обертання веденій зірочці бортової передачі вібракатка ведучого вальця. Від провідного вальця обертання передається вібровальцю за допомогою ланцюгових та клинопасової передач. Обертання валу вібратора вібровальця здійснюється від двигуна за допомогою клинопасової передачі.

На шліцах первинного валу / встановлені дві рухомі каретки: при переміщенні каретки 2 вліво включається п'ята або восьма передачі (залежно від положення шестерень у редукторі); при переміщенні цієї каретки праворуч включається четверта чи сьома передача. У середньому положенні каретка передає 4 обертання валу 17 знижених передач.
Передній підшипник первинного валу встановлений у маховику на бронзово-графітній втулці, що не вимагає мастила.
Шестерня 33 первинного валу через проміжну шестерню 4 повідомляється з шестернями 5, з'єднаними з валами маслонасосів НШ-16У та НШ-10Е.
Момент передається первинному валу Ркоробки передач.
За допомогою карданного валу первинний вал 1 коробки передач приводиться в обертання від валу турбінного колеса гідротрансформатора.

02.07.2013 - Влаштування автомобіля

являє собою набір шестерень, які входять у зачеплення в різних поєднаннях, утворюючи кілька передач або сходинок з різними передатними числами. Чим більше число передач, краще автомобіль «пристосовується» до різних умов руху.

• Найменша в порівнянні з іншими типами КПП вартість та маса;
• Високі ККД, паливна економічність та динаміка розгону;
• Простота та відпрацьованість конструкції, а отже – висока надійність;
• Чи не вимагають дорогих витратних матеріалів, прості в обслуговуванні;
• Завдяки жорсткому зв'язку двигуна з провідними колесами, водій може більш ефективно використовувати автомобіль при пересуванні в ожеледицю, по бруду та бездоріжжю;
• МКПП допускає повне роз'єднання двигуна і трансмісії, тому такий автомобіль легко пускається з штовхача і може буксируватися на будь-яку відстань з будь-якою швидкістю.

• Втомлююче водія перемикання передач, особливо у міському циклі та русі у пробках, необхідність навички для правильного вибору передачі та плавного перемикання передач без ривків;
• Ступінчаста зміна передавального відношення;
• Невеликий ресурс зчеплення.

Ступінчасті механічні коробки передач виконуються за двома схемами: тривальні та двовальні. Тривальна коробка передач встановлюється зазвичай на задньопривідні автомобілі. Двохвальна механічна коробка передач застосовується на передньопривідних та задньомоторних легкових автомобілях. Пристрій та принцип роботи цих коробок мають відмінності, тому вони розглянуті окремо.

Як випливає з назви, така коробка має три вали: ведучий, проміжний та ведений.

Провідний вал з'єднується зі зчепленням. На валу є шліци для веденого диска зчеплення. Далі момент, що крутить, передається через шестірню, що знаходиться на валу в жорсткому зачепленні, на проміжний вал.

Проміжний вал розташований паралельно провідному валу. На валу розташовується блок шестерень, що знаходиться з ним у жорсткому зачепленні.

Ведений вал розташований на одній осі з ведучим.Таке розташування здійснюється за рахунок підшипника на провідному валу, до якого входить ведений вал. Жорсткого зв'язку вони мають і обертаються незалежно друг від друга. Блок шестерень веденого валу немає закріплення з валом і вільно обертається у ньому. Між шестернями веденого валу розташовуються муфти синхронізаторів. Муфти мають жорстке зачеплення з веденим валом, але можуть рухатися ним у поздовжньому напрямку за рахунок шліцевого з'єднання. На торцях муфти мають зубчасті вінці, які можуть входити до з'єднання з відповідними зубчастими вінцями шестерень веденого валу. На сучасних коробках передач синхронізатори встановлюються всіх передачах (крім заднього ходу).

Шестерня ведучого валу, блок шестерень проміжного та веденого валу знаходяться у постійному зачепленні. При нейтральному положенні важеля перемикання момент, що крутить, від двигуна на ведений вал не передається, а його шестерні вільно обертаються. При переміщенні важеля КПП відповідна вилка переміщає муфту синхронізатора, який забезпечує вирівнювання (синхронізацію) кутових швидкостей шестерні веденого валу з кутовою швидкістю самого валу за рахунок сил тертя. Після цього, зубчастий вінець муфти заходить у зачеплення із зубчастим вінцем шестерні та забезпечується блокування шестерні на веденому валу. Ведомий вал передає крутний момент від двигуна на провідні колеса із заданим передавальним числом. При з'єднанні синхронізатором первинного та вторинного валів (минаючи шестірні) утворюється пряма передача. Передатне число прямої передачі дорівнює одиниці. На прямій передачі шестерні обертаються вхолосту і не зношуються, коробка працює з максимальним ККД.Рух заднім ходом забезпечується за рахунок проміжної шестерні заднього ходу, яка встановлюється на окремій осі. Шестерні тривальної коробки зазвичай (крім першої передачі і передачі заднього ходу) роблять косозубими. Такі шестерні мають підвищену міцність, довговічніші і безшумніші в роботі, ніж прямозубі.

Провідний вал, як і в тривальної коробки, забезпечує з'єднання зі зчепленням. На валу жорстко закріплений блок шестерень, а не одна шестерня, як у коробці тривальної. Проміжний вал відсутній. Паралельно провідному валу розташований ведений вал із блоком шестерень. Шестерні веденого валу знаходяться в постійному зачепленні з шестернями ведучого валу і вільно обертаються на валу. На веденому валу жорстко закріплено провідну шестерню головної передачі. Між шестернями веденого валу встановлено муфти синхронізаторів.

Принцип роботи аналогічний до тривальної коробки. Однак прямої передачі у двовальній коробці немає. Кожна передача, крім заднього ходу, створюється однією парою шестерень, а не двома, як у коробці тривальної. Це підвищує ККД двовальної коробки, але не дозволяє досягти великого передавального числа. Тому і застосовується вона лише у легкових автомобілях.

Як працює синхронізатор

Синхронізатор служить для безшумного перемикання передач шляхом вирівнювання кутових швидкостей елементів, що включаються. Він складається з маточини 1, муфти 2, двох блокувальних кілець 3, трьох сухарів 4, двох дротяних кілець 5. Ступиця встановлюється на шліцах вторинного валу і жорстко фіксується. На ступиці нарізані зовнішні зуби та пази під сухарі.Муфта розташована на зубцях маточини і в середньому положенні утримується сухарями, виступи яких входять у внутрішню кільцеву канавку муфти. Сухарі притискаються до муфти пружними кільцями (як варіант, замість кілець можуть використовуватися пружні кульки). Бронзові блокувальні кільця мають зовнішні зуби зі скосами та западини під сухарі; ширина западин трохи більша за ширину сухарів. Кільце може повернутися відносно маточини на величину різниці ширини паза кільця і ​​ширини сухаря. Для збільшення сил тертя на конічній поверхні кільця нарізане різьблення та виконані поздовжні канавки.

Працює синхронізатор у такий спосіб. При включенні передачі вилка перемикання переміщає муфту в напрямку шестерні передачі. При переміщенні муфти зусилля через сухарі передається на одне з блокувальних кілець, яке разом з муфтою переміщається щодо маточини у бік шестірні до зіткнення з її конічною поверхнею. Внаслідок різниці кутових швидкостей шестерні, що включається, і веденого валу на конічних поверхнях виникає сила тертя, яка повертає блокувальне кільце до упору його в сухарі. При цьому зубці блокувального кільця стануть навпроти зубів муфти і подальше переміщення муфти стає неможливим. Після вирівнювання кутових швидкостей шестірні та синхронізатора сила, що змістила блокувальне кільце, зникає; під дією зусилля водія воно повернеться до початкового положення, чому сприяють скоси на зубах муфти та кільця. Після цього муфта вільно проходить між зубцями блокувального кільця і ​​з'єднується з зубами малого вінця шестерні, що включається.При цьому гребені сухарів виходять із кільцевої проточки муфти, а сухарі утоплюються, долаючи пружну силу кільцевих пружин. Шестерня жорстко з'єднується з вторинним валом, включається передача. Весь процес займає час порядку мілісекунд. За допомогою одного синхронізатора можна вмикати дві передачі в коробці.

Механізм перемикання

Конструкція механізму перемикання залежить від конструкції автомобіля. У задньопривідних важелів розміщується безпосередньо на корпусі коробки передач. У цьому випадку весь механізм перемикання розташований усередині корпусу коробки і важіль впливає на нього. Плюси такої схеми – простота, більш точне перемикання передач, менший знос у процесі експлуатації. Недолік - такий привід непридатний для використання на більшій частині передньопривідних та всіх задньомоторних автомобілів. У цьому випадку застосовується інша схема механізму перемикання: важіль розташовується дистанційно (підлогово, на рульовій колонці або на панелі приладів) і пов'язаний з коробкою передач за допомогою тросів або тяг, що розташовані поза її корпусом, (званих зазвичай «кулісою»). Плюси такого рішення – зручне розташування важеля КПП, відсутність його вібрації та практично повна свобода у компонуванні автомобіля. Однак, дистанційний привід менш довговічний і з часом допускає розбовтування, що потребує його регулювання або заміни. Крім того, чіткість перемикання передач з таким механізмом перемикання гірше, ніж при безпосередньому розташуванні важеля на корпусі КПП.

Незважаючи на відмінності конструкції приводу включення передач, механізм включення в більшості коробок передач має однаковий пристрій.Він складається з рухомих штоків 1, розташованих у кришці коробки передач, і закріплених на кожному штоку виделок 2. Виделки своїми кінцями входять в пази муфт синхронізаторів, а вилка включення заднього ходу - кільцеву проточку шестерні заднього ходу Також в будь-якій коробці передач передбачені пристрої , що оберігають від неповного включення, самовимкнення передачі та одночасного включення двох передач.

При розташуванні важеля перемикання 3 безпосередньо на корпусі коробки передач його нижній кінець входить в пази головок рухомих штоків. увімкнення необхідної передачі.

Для утримання штока в нейтральному або включеному положенні в ньому виконані гнізда, до яких підтискається пружиною кулька фіксатора. включення заднього ходу має два гнізда: одне для фіксації штока нейтральному положенні, інше – у включеному положенні передачі заднього ходу.

Щоб виключити одночасне включення двох передач, в приводі є замковий пристрій. Один з варіантів його конструкції - три блокувальні сухарі.При переміщенні одного з крайніх штоків він видавлює зі свого гнізда сухар, який, переміщаючись, входить у гніздо середнього штока і одночасно зрушує два інші сухарі, блокуючи другий крайній шток. При переміщенні середнього штока, він притискає два крайні сухарі в гнізда крайніх штоків. Тим самим нерухомі штоки опиняються у замкненому положенні.

Якщо важіль коробки передач розташовується дистанційно, то, як згадувалося, він з'єднується з коробкою за допомогою тросів або тяг 1, які через шток вибору передач 2 впливають на механізм вибору передач 3. На кінці штока вибору передач кріпиться двоплечий важіль 4, який при переміщенні штока повертає триплечий важіль 5 механізму вибору передач. Триплечий важіль переміщує шток вибраної передачі із закріпленою на ньому вилкою. Одне плече триплечого важеля служить включення передач переднього ходу, інше включення заднього ходу, але в третє плече діє важіль штока вибору передач. Блокувальні скоби 6 призначені для запобігання одночасному включенню двох передач. Механізм включення передач складається зі штоків, виделок та кулькових фіксаторів.

Догляд та експлуатація

При експлуатації коробки необхідно стежити за рівнем масла в картері і доливати його в разі потреби. Повна заміна мастила проводиться у терміни, вказані в інструкції з експлуатації автомобіля. При грамотному поводженні з важелем перемикання передач і періодичної заміни масла в картері коробки вона не нагадує про себе практично до кінця терміну служби автомобіля. Зазвичай несправності та поломки в коробці з'являються в результаті грубої роботи з важелем перемикання.Якщо водій постійно «смикає» важіль, то колись обов'язково вийдуть з ладу механізм перемикання або синхронізатори, та й самі вали з шестернями. Передачі треба перемикати спокійним плавним рухом з невеликою паузою в нейтралі для того, щоб спрацювали синхронізатори.

Основні несправності коробки:

• Підтікання масла може бути наслідком пошкодження прокладок ущільнювачів, сальників і послаблення кріплення кришок картера;
• Шум при роботі коробки може виникнути через несправного синхронізатора, зносу підшипників, шестерень і шліцевих з'єднань;
• Утруднене включення передач може відбуватися через поломки деталей механізму перемикання, зносу синхронізаторів або шестерень;
• Самовиключення передач трапляється через несправність блокувального пристрою, а також при сильному зносі шестерень або синхронізаторів.