Преимущества автомобилей с гидромеханическими передачами

Какие бывают трансмиссии?

На сегодняшний день существует большое количество различных видов трансмиссий, которые отличаются друг от друга эксплуатационными свойствами, надежностью и принципом функционирования. По основному принципу работы можно выделить следующие виды механизмов переключения скоростей в автомобиле:

1. Ручная коробка передач – наиболее простой вариант исполнения, который характеризуется простотой конструкции, надежностью и длительным сроком службы. Однако именно то, что данный тип коробки передач требует участия человека в процессе переключения скоростей, привело к образованию основных правил управления автомобиля: правильное взаимодействие со сцеплением, правильное включение скоростей во время движения. Пример: на машинах ВАЗ 2109, да и вообще, на всех ВАЗах до 2000 года выпуска, как правило, стоит ручная коробка передач (механика).
2. Автоматическая коробка передач – усовершенствованная система, которая не требует участия человека в переключении передач во время движения автомобиля. Это привело к тому, что на автомобилях с автоматической коробкой передач отсутствует педаль сцепления. Однако автоматическая трансмиссия очень дорога в обслуживании, требует постоянной диагностики, имеет меньшую степень надежности в сравнении с ручной КПП.
3. Смешанный тип коробки передач – позволяет переключать коробку передач самостоятельно без необходимости нажатия сцепления. Чаще всего, подобная трансмиссия автомобиля устанавливается на гоночные версии транспортного средства, или идет как дополнительная опция.

Рекомендуемая статья: Ford Focus 2-го поколения на вторичном рынке Как правило, вид установленной коробки передач зависит от стоимости автомобиля, его года выпуска и класса.

Техническое обслуживание

МКПП, при правильной эксплуатации, очень надёжный агрегат, требующий, как любые другие механические редукторы, единственного вида обслуживания — замены масла.

Для смазывания применяются трансмиссионные масла, имеющие, кроме высокой вязкости, специфические противозадирные и противоизносные свойства, температурную стабильность, прочность масляной плёнки на сжатие и низкий коэффициент поверхностного натяжения, не позволяющий жидкости стекать со смазанных поверхностей. Кроме того, трансмиссионное масло должно быть нейтральным по кислотности, предохраняя от эрозии детали редуктора, изготовленные из цветных металлов.

Марка трансмиссионного масла и интервал между заменами указаны в инструкции по эксплуатации автомобиля.

Коробка передач — дорогой агрегат, при её обслуживании пользуйтесь только рекомендованным маслом.

При работе трансмиссионное масло уменьшается в объеме только за счёт испарения, не выгорает и не улетает «в трубу» как моторное, но загрязняется продуктами трения и темнеет при старении.

Управление МКПП

Начинающего водителя этому должны научить ещё в автошколе.

Последовательность действий:

• Сесть в автомобиль, стоящий с заглушенным двигателем. Закрыть водительскую дверь, занять в кресле удобную позу, пристегнуться ремнём безопасности.
• Убедиться, что стояночный тормоз включен и рычаг управления коробкой передач в нейтральном положении.
• Запустить двигатель.

• Выжать педаль сцепления, включить нужную передачу (первую или «заднюю», вы выезжаете со стоянки).
• Слегка надавить на педаль «газа». Когда тахометр покажет около 1400 об/мин, плавно отпускать педаль сцепления, отключив стояночный тормоз. Автомобиль начнёт движение, но педаль сцепления нельзя резко «бросать», следует продолжать плавное её перемещение до полного контакта дисков механизма сцепления, регулируя скорость движения педалью газа.

Переключать передачи «вверх» следует не спеша, движения левой ноги, управляющей сцеплением, нарочито замедленные. Правая нога сбрасывает газ синхронно с выжимом сцепления левой, правая рука уверенно работает рычагом переключения и «втыкает» передачу, не дожидаясь снижения набранной машиной скорости.

С опытом алгоритм управления «механикой» переходит на уровень подсознания, и водитель интуитивно работает сцеплением и «ручкой», не глядя на органы управления.

Основные неисправности

Подавляющее большинство неисправностей, виноватой в которых считают МКПП, вызваны неполадками в работе сцепления. Самые распространённые:

• Передача заднего хода включается с «хрустом», другие передачи переключаются с трудом — нарушены регулировки привода, сцепление «ведёт».
• Монотонный шум или жужжание при выжимании педали сцепления — износ выжимного подшипника.

Неисправность силового агрегата в целом:

Отчётливый шум при движении накатом с включенной передачей и выжатым сцеплением — вышел из строя передний подшипник КПП в коленвале двигателя.

Неполадки в механической «коробке» чаще всего внесены владельцем машины или его предшественниками, иногда связаны с общим износом в результате длительной эксплуатации:

• Скрежет при переключении на пониженные передачи. Износ или выход из стоя синхронизаторов.
• Не включается задний ход — разрушена шестерня или деформирована вилка включения из-за попыток «врубить заднюю», не дожидаясь полной остановки машины.
• Затруднён выбор передачи. Изношено шаровое крепление рычага переключения.
• Неполное включение передач, невозможность включить или выключить одну из них, произвольное выключение передач при сбросе газа. Износ шариковых фиксаторов или направляющих штоков, деформация вилок механизма переключения. Редко — разрушение зубьев шестерён.

Назначение и устройство механической «коробки»

МКПП через трансмиссию передаёт крутящий момент, развиваемый двигателем, на ведущие колёса. Представляет собой многоступенчатый редуктор с изменяемым передаточным числом.

Картером (корпусом) сцепления объединена с двигателем в единый силовой агрегат, передний подшипник первичного вала коробки установлен в заднем торце коленчатого вала двигателя.

Механизм сцепления нормально включен и постоянно соединяет маховик коленчатого вала мотора с первичным валом коробки передач. Работает сцепление только во время переключения передач, разъединяя двигатель и КПП и обеспечивая их плавное обратное соединение.

В корпусе силового агрегата переднеприводных автомобилей размещён так же редуктор дифференциала, распределяющий крутящий момент между приводными валами трансмиссии и позволяющий колёсам вращаться с разными угловыми скоростями.

Механические КПП подразделяются:

— по числу передаточных чисел:

• четырёхступенчатые;
• пятиступенчатые, самые распространённые;
• шестиступенчатые.

— по кинематической схеме:

• двухвальные, в картере четырёх- или пятиступенчатой коробки установлены первичный и вторичный валы;
• трёхвальные, редуктор КПП состоит из первичного, промежуточного и вторичного валов.

По умолчанию, в числе ступеней КПП не учитываются нейтральная и задняя передачи, в число валов не входит вал шестерни заднего хода.

Зубчатые шестерни редукторов КПП по типу зацепления косозубые. Прямозубые шестерни не применяются из-за повышенного шума при работе.

Все валы механических коробок установлены в подшипниках качения, радиальных или упорных, смонтированных в соответствии с направлением продольной силы, возникающей в косозубом зацеплении. В трёхвальных конструкциях первичный и вторичный валы расположены соосно и, как правило, имеют общий игольчатый подшипник.

Шестерни вращаются и движутся на валах на подшипниках скольжения — запрессованных втулках из малофрикционных медных сплавов.

Для безударной работы установлены синхронизаторы, уравнивающие скорости вращения шестерён в момент переключения.

Ряды передаточных чисел механических КПП унифицированы основными мировыми производителями и выглядят так:

• Первая передача — передаточное число 3,67…3,63;
• Вторая — 2,10…1,95;
• Третья — 1,36…1,35;
• Четвёртая — 1,00…0,94;
• Пятая — 0,82…0,78, и т.д.
• Передача заднего хода — 3,53.

Передача, на которой частота вращения коленвала двигателя практически совпадает с числом оборотов вторичного вала коробки, называется прямой (как правило, четвёртая).

От неё в сторону уменьшения числа оборотов вторичного вала, при неизменных оборотах двигателя, идут пониженные передачи, в сторону увеличения числа оборотов — повышенные.

Механизм переключения передач

Во всех механических КПП используется рычажно-кулисные конструкции, в которых шестерни коробки при переключении передач перемещаются вилками, движущимся по параллельным штокам под усилием рычага. Из нейтрального положения рычаг водителем отклоняется вправо или влево (выбор передачи) и вперёд-назад (переключение).

Механизмы переключения по принципу работы разделяются на:

• Традиционные, или классические, позволяющие из «нейтрали» включать любую передачу.
• Секвентальные, допускающие только последовательное переключение.

Секвентальные механизмы применяются на мотоциклах, тракторах, и в агрегатах с числом передач более шести — грузовых автомобилях и тягачах.

Как выбирать скорость и обороты двигателя, на которых необходимо переключать передачи

В упрощённом виде, мощность двигателя есть произведение развиваемого им крутящего момента на число оборотов коленчатого вала.

При исправно работающем механизме сцепления, вся мощность воспринимается первичным валом механической КПП и через систему шестерён и трансмиссию уходит на ведущие колёса.

Управляемый вручную редуктор «механической коробки» трансформирует передаваемую мощность в соответствии с желаниями водителя, которые не всегда совпадают с возможностями мотора и реальными условиями движения.

Переключая передачи «вверх», не следует допускать в паузах чрезмерного снижения скорости машины.

При переменах передач «вниз» необходима выдержка времени между выключением сцепления и перемещением рычага переключения, чтобы детали коробки несколько замедлились в своём вращении.

Двигаясь на прямой и повышенных передачах, не нужно «выкручивать» мотор до предела, при необходимости рывка при обгоне или преодолении затяжного подъёма следует переключиться на ступень или даже две «ниже».

Экономичный режим движения

В тексте документации на любой автомобиль, можно найти «крутящий момент максимальный (такой-то), при частоте вращения (столько-то)». Эта частота вращения, т.е. число оборотов коленвала в минуту, и есть то значение, при котором двигатель обеспечит наибольшее тяговое усилие при минимальном расходе топлива.

Виды привода

По количеству задействованных ведущих колёс возможны разные системы передачи момента. Трансмиссия автомобиля состоит из механизмов, реализующих эти схемы.

Задний привод. Двигатель располагается впереди автомобиля или по центру кузова в пределах колёсной базы, или сзади над осью, или в заднем свесе. Коробка передач для организации лучшей развесовки может быть в блоке с двигателем или с главной передачей на задние колёса.

Передний привод. Используется в массовых автомобилях, хотя иногда его применяют и в более дорогих классах, а также в лёгких грузовиках. Разница может быть лишь в поперечном расположении силового агрегата или продольном. Первая схема более компактна и проще реализуется.

Подключаемый полный привод. Возможно много вариантов, но чаще всего используются два. На утилитарных внедорожниках водитель вручную подключает передний мост на тяжёлых участках при постоянном заднем. У кроссоверов используется электронная или вязкостная муфта, подключающая задний мост, постоянно в этом случае используется передний.

Постоянный полный привод. В машине всегда задействованы для создания тяги все колёса. Различные механические и электронные устройства могут изменять соотношение момента по осям или даже по колёсам.

Как работает трансмиссия автомобиля и что в неё входит?

Силовой агрегат автомобиля создает определенный крутящий момент, зависящий от его мощности. Для движения авто необходимо механически передать этот момент ведущей паре колес либо всем колесам сразу. Данную задачу решают несколько агрегатов и узлов, объединенных общим названием – трансмиссия. Она служит посредником, обеспечивающим комфортную езду в различных скоростных режимах и движение задним ходом.

Основные элементы и их назначение

Чтобы понять, что из себя представляет трансмиссия автомобиля и как она функционирует, нужно изучить входящие в нее элементы и разобраться, какие они выполняют функции. Состав трансмиссионных узлов и агрегатов выглядит следующим образом:

• узел сцепления;
• коробка передач (КПП);
• главная передача вкупе с дифференциалом;
• механический привод колес.

Здесь агрегаты перечислены в той последовательности, как они расположены в переднеприводном автомобиле начиная от двигателя. Причем первые 3 элемента помещены в единый корпус КПП. В заднеприводных авто коробку передач и редуктор привода задних колес связывает карданный вал, поскольку они разнесены в разные места.

Задача сцепления – мягко и плавно отсоединять коленвал силового агрегата от первичного вала, входящего в коробку передач. Цель – обеспечить движение с места и возможность переключения скоростей, при котором пары шестерен выходят из зацепления и переключаются на другие. Когда первичный вал вращается двигателем, это сделать практически невозможно.

передача, состоящая из двух шестерен с косыми зубьями, распределяет крутящий момент, полученный от КПП, на 2 полуоси, приводящие в движение колеса. Чтобы совершать поворот, во время которого одно колесо проходит больший путь, нежели второе, нужно правильно разделить усилие между полуосями. Этим занимается дифференциал, совмещённый с главной передачей и действующий в автоматическом режиме. Колесо, идущее по внешнему радиусу поворота, получает больший крутящий момент, а второе – меньший.

Принцип работы трансмиссии состоит в том, чтобы передать вращение колесам через механический привод. Таковым являются полуоси, связывающие с ними главную передачу и дифференциал.

В машинах с задним приводом это стальные прямые валы, оснащенные подшипниками. Привод на передние колеса осуществляется полуосями с 2 шарнирами (ШРУС), позволяющими вращать поворачивающиеся колеса.

О принципе работы кпп

Стандартная коробка передач состоит из таких узлов:

• первичный вал, идущий от двигателя;
• вторичный вал, выходящий из КПП и связанный с главной передачей;
• промежуточная ось с набором шестерен;
• дополнительный вал заднего хода.

Чтобы на выходе из КПП получить необходимое число оборотов, к шестерне первичного вала подводится шестеренка промежуточной оси. Одновременно с шестерней вторичного вала входит в зацепление вторая шестеренка промежуточной оси. Поскольку они отличаются размером и числом зубьев (передаточными числами), количество оборотов на выходе из коробки понижается либо повышается. Если нужно перейти в другой скоростной режим, пара шестерен промежуточной оси меняется на другую путем ручного или автоматического переключения.

Движение назад обеспечивается за счет включения между промежуточным и вторичным валом дополнительной шестеренки. Тогда последний начинает вращаться в обратную сторону.

Преимущества МКПП в различных дорожных условиях

В автомобиле с «механикой», водитель не чувствует себя отстранённым от непосредственного управления машиной.

По мере накопления опыта появляются и совершенствуются полезные навыки и приёмы:

• Торможение двигателем. Необходимо при движении на гололёде, при затяжных спусках с горы и в других ситуациях, когда нужно использовать длительное и плавное торможение без перегрева тормозов и потери контакта колёс с дорогой.
• Езда «в натяжку» с частично выжатым сцеплением. Полезно при перемещении по сложному рельефу и преодолении отдельных препятствий на скорости без ударных нагрузок в трансмиссии.
• Быстрые переключения «первая, задний ход, первая». Даёт возможность «раскачать» автомобиль и самостоятельно выехать из болота или сугроба, в котором застрял.
• Умение двигаться накатом, ездить на буксире и самому буксировать коллег по дорожному движению
• Экономия топлива. На любой передаче можно побрать самый экономичный режим движения.

Так же неоценимое достоинство МКПП — простое обслуживание, длительный срок службы, доступность ремонта и небольшая стоимость расходных материалов.

Назначение трансмиссии

Источником крутящего момента является, как правило, маховик двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Именно с него снимается вся необходимая для движения машины полезная мощность. Но для передачи её к ведущим колёсам потребуется создать схему, которая позволит изменять соотношение крутящего момента и скорости вращения. Произведение этих двух величин как раз и представляет собой мощность. Увеличивая одну из них при постоянной отдаче двигателем мощности, трансмиссия уменьшает вторую, что необходимо для обеспечения работы автомобиля в различных дорожных условиях и на разных скоростях. Причём этим соотношением должен оперативно управлять водитель или электронные системы машины. Практически это выражается в виде изменения передаточного числа трансмиссии. Таким образом, трансмиссия автомобиля это посредник между мотором и ведущими колёсами.

Помимо этого, силовая передача должна позволять выбирать момент, подаваемый на каждое колесо. В идеале – от нуля до максимума, хотя не все схемы на это способны. В простых случаях достаточно нагрузить крутящим моментом два ведущих колеса.