Трансмиссия (дополнительная) специальных агрегатов пожарных автоцистерн и насосно-рукавных автомобилей

Как пользоваться механической коробкой

Использование автомобиля с механической КПП имеет некоторые особенности, которые нужно знать автолюбителю.

Во-первых, это последовательность действий при запуске машины:

• выжать педаль сцепления до упора и передвинуть рычаг КПП в положение нейтральной передачи, если есть сомнения правильно ли выбрана скорость необходимо пошевелить рукоятку рычага в стороны, при нахождении рукоятки КПП в нейтральном положении рычаг свободно ходит вправо и влево;
• при переводе автомобиля на нейтральную ступень необходимо зафиксировать транспорт во избегании неконтролируемого движения, для этого машина ставится на ручной тормоз или выжимается педаль тормоза;
• при выжатом сцеплении и удерживании машины тормозом необходимо повернуть ключ зажигания, при этом должны загореться значки на панели приборов, как только потухнут почти все значки следует дальше повернуть ключ и после запуска двигателя отпустить ключ.

Во-вторых, схема переключения на МКПП. Она чаще всего находится на внешней части рукоятки рычага. При переключении передачи рекомендуется ориентироваться на тахометр. Переключаться на более высокую передачу можно раскрутив обороты двигателя до 1500–2000 об/мин в случае дизельного мотора и до 2000–2500 об/мин в случае бензинового.

В-третьих, процесс переключения передач. Он состоит из нескольких этапов:

• отпустить педаль газа;
• левой ногой выжать педаль сцепления до упора;
• рукой передвинуть рычаг в необходимое положение;
• аккуратно отпустить педаль сцепления и потихоньку нажать педаль акселератора.

В-четвертых, регулярная проверка уровня рабочей жидкости и замена ее согласно указаниям производителя продлят период эксплуатации механической КПП.

Гидромеханическая трансмиссия

Совмещает в себе механическую и гидравлическую передачи. Ее плюсом считается плавное переключение скоростей и момента вращения. Минус – использование только на переднем ходу. Гидромеханические трансмиссии делятся на две группы:

• гидродинамические;
• гидростатические.

Первые представлены гидромуфтами, которые чаще всего используются в системе охлаждения двигателя ПА на базе КамАЗ,  и гидротрансформаторами, используемыми в аэродромных пожарных автомобилях на базе МАЗ и БелАЗ.

Гидростатические передачи используют силу напора жидкости. В их основе – гидроцилиндры с поршнями или штоками. Основная сфера применения – механизмы подъема автолестниц, автоподъемников, лафетных стволов, выдвижных опор.

Система гидромеханической трансмиссии представлена аксиально-поршневыми насосами. Передача мощности происходит от КОМ к насосу, а далее при помощи гидросистем к гидромотору, исполнительному механизму подъема колен автолестниц.

Отбор мощности

В коробках передач отбор мощности предусматривается для привода дополнительного оборудования и осуществляется обычно от дополнительной прямозубой шестерни на промежуточном валу через левый или правый люки в картере коробки передач, к которым присоединяется коробка отбора мощности.

Для конструкций современных коробок передач характерно применение включения первой передачи и заднего хода зубчатыми муфтами (рис. а) вместо скользящих шестерен (у коробок передач легковых автомобилей часто первая передача, как и остальные передачи переднего хода, имеет синхронизатор (рис. б), а передача заднего хода выключается выводом из зацепления промежуточной шестерни, что обеспечивает снижение уровня шума).

В коробках передач грузовых автомобилей с дизелем часто применяют дополнительные коробки передач (делители или демультипликаторы — см. рис. а). В коробках передач легковых автомобилей используют комплекс мероприятий для снижения вибраций и шума и, как правило, применяют дополнительную повышающую передачу для улучшения топливной экономичности.

Удобство и легкость управления

Удобство, как и для любого органа управления, определяется обычно двумя факторами: удобным расположением рычага переключения передач (рукоятки контроллера), величиной его полного хода, который не должен превышать 100… 200 мм в двух взаимно-перпендикулярных направлениях. Однако при использовании раздаточных коробок и дополнительных коробок передач (делителей, демультипликаторов) применяют дополнительные органы управления. Часто автоматические коробки передач имеют дополнительные органы управления для изменения режимов переключения передач. Легкость определяется невысокими значениями усилия (не выше 100 Н), необходимого для перемещения рычага переключения передач.

ТО трансмиссий пожарных автомобилей

Первичная обкатка дополнительной трансмиссии проводится одновременно с обкаткой насосной установки. Режим зависит от типа ПА: стандартно это первые 20 часов после забора воды из открытого водоисточника и последующей ее подачи из двух стволов. Основной показатель для поверки – частота вращения вала. Во время обкатки следят за подтеканием масла и нагревом КОМ, наличием шумов и вибраций. После обкатки масло КПП, раздаточной коробки, насоса и редуктора сливают и заливают новое.

Ежедневное техобслуживание заключается в проверке подтекания масла из всех систем. Во время работы автомобиля следят за состоянием КОМ: отсутствие течи и сохранение температуры картеров узлов трансмиссии. Нагрев проверяют касанием руки.

Первое техобслуживание (ТО-1) выполняется по протоколу ежедневных проверок. Плюс к нему – диагностика люфта и зазоров, состояния креплений промежуточной опоры, проверка деформации карданного и промежуточного валов.

Второе ТО включает все мероприятия ТО-1 и плюс к ним:

• оценку герметичности всех узлов;
• замеры зазоров в зацеплении шестерен;
• замену подшипников шестерен КОМ и их регулировку через 100-200 часов работы;
• замену масла в коробке передач, КОМ, раздаточной коробке и редукторе.

Во время сезонного ТО меняют смазочные жидкости согласно инструкции к конкретному типу ПА.

Механическая трансмиссия

Основным узлом механической трансмиссии является передача. В зависимости от принципа работы передачи бывают:

• фрикционные;
• ременные;
• зубчатые;
• цепные.

Основа фрикционных систем – использование силы трения. Их сфера применения – приводы вакуумных пластинчатых насосов ПЦН. Ременная передача используется в ПА для электрогенераторов и дымососов. Из всех разновидностей этого типа чаще всего применяется клиноременная передача.

В комбинированных пожарных насосах распределение между осями происходит при помощи зубчатых механизмов. Передачи с внутренним зацеплением нашли свое применение в поворотных механизмах, вращающих автолестницы и подъемники. Червячный механизм, используемый для поворота колен автолестниц, передает энергию между перекрещивающимися валами. Также зубчатые механизмы нашли применение в приводе перепускного клапана пеносмесителя насоса ПЦНН-400/40.

Синхронизаторы

Это важная составляющая любой механической трансмиссии. Служат синхронизаторы для сглаживания скорости вращения шестерни и вала. Переключение передач благодаря синхронизаторам происходит быстро и мягко. В устройство входит:

• Блокировочное кольцо.
• Ступица.
• Шестерня, имеющая фрикционный конус.
• Муфта включения.

Ступица – это главный элемент узла. Она имеет два шлица (наружные и внутренние). За счет них механизм соединяется с валом трансмиссии, двигаясь по нему в разную сторону. Благодаря наружному шлицу элемент соединяется с муфтой включения. Также устройство ступицы предполагает наличие трёх пазов. Каждый установлен под углом в 120 0 относительно друг друга. Данные пазы служат для установки «сухарей». Что это такое? Это подпружиненные элементы, фиксирующие муфту в положении «нейтраль». При такой установке муфты синхронизатор коробки не работает. Маховик свободно вращается, не передавая момент на коробку. Сама муфта соединяет шестерни с валом коробки. Деталь устанавливается на ступице. С внешней стороны она соединяется с вилкой КПП.

Для выравнивания угловых скоростей используется блокировочное кольцо. Сглаживание вращения происходит за счёт трения. Кольцо не дает муфте замкнуться, пока шестерня и вал не будут иметь равные обороты вращения. Внутренняя часть блокировочного кольца обладает конусной формой.

Как работает синхронизатор в МКПП:

• Муфта при нерабочем состоянии находится в среднем положении. Шестерни на валах трансмиссии свободно вращаются.
• При выборе водителем передачи, муфта двигается к шестерне посредством вилки. При этом муфта двигает блокировочное кольцо. Последнее прижимается к конусу шестерни.
• Кольцо прокручивается и блокирует последующее движение муфты.
• За счет трения, обороты вала и шестерни выравниваются.
• Муфта зацепляет вал и шестерню КПП.
• Передается крутящий момент от маховика ДВС.

Как работает двухвальная МКПП, особенности конструкции

Во время работы ДВС, энергия вращения передается через узел сцепления на ведущий вал коробки. Одна часть шестерен на вторичном и первичном валу может свободно вращаться, а другая – устанавливаться на валу неподвижно. Это зависит от модели КПП. Также для сглаживания угловых скоростей и плавного включения передач на каждом валу есть синхронизатор.

Шестерни валов (вторичного и первичного) постоянно взаимодействуют между собой. Определить, какие из них вращаются, а какие жестко зафиксированы, можно следующим образом. Шестерни у муфт синхронизаторов вращаются на валу постоянно. А на главной передаче они неподвижны.

Для передачи момента от валов КПП на колеса, задействуется дифференциал и главная передача. Для чего служит дифференциал? Он предназначен для изменения угловой скорости вращения ведущих колес. Это актуально при прохождении поворотов и при любой другой смене траектории движения авто. Дифференциал обеспечивает лучшую устойчивость авто на дороге и равномерный износ шин протектора.

Узел выбора передач находится в корпусе трансмиссии. Он являет собой набор штоков и вилок, двигающий муфту синхронизаторов. Узел выбора передач имеет защиту от включения сразу двух скоростей.

Что происходит во время включения передачи

• Когда рычаг находится в положении «нейтраль», маховик не передает вращательный момент и крутится свободно от диска сцепления. При этом шестерни валов МКПП свободно прокручиваются.
• Если водитель включает передачу, в данный момент перемещается муфта синхронизатора через систему тяг или тросиков.
• Муфта выравнивает обороты вала и используемой шестерни.
• Муфта входит в зацепление с шестерней КПП.
• Вращательный момент передается от первичного на вторичный вал трансмиссии.
• Энергия вращения передается в полном объеме от ДВС на колеса с определённым передаточным числом. Каждая передача имеет свое число. Чем ступень КПП выше, тем оно меньше.

Для того, чтобы выполнить движение назад, применяется дополнительный вал. Он имеет промежуточную шестерню реверсивного движения. Синхронизаторы у данной передачи отсутствуют, поэтому включать ее необходимо только после полной остановки авто.

Коробка перемены передач

(Рис. 22-24)

Танк Т-V «Пантера» имеет семискоростную механическую коробку перемены передач с шестернями, находящимися в постоянном зацеплении. Передачи включаются при помощи кулачковых муфт, снабженных синхронизаторами. Включаются кулачковые муфты при помощи системы рычагов, приводимых в движение рычагом переключения передач. Все валы и шестерни коробки перемены передач находятся в закрытом картере. Смазываются детали коробки перемены передач маслом, подаваемым к трущимся поверхностям шестеренчатым масляным насосом, а также разбрызгиванием.

Пустотелый первый первичный вал 1 (рис. 22), через который проходит вал, приводящий в движение детали поворотного механизма, находится в постоянной связи со вторым первичным валом 2 через шестерни, из которых шестерни 3 и 6 соединены жестко с валами, а 4 и 5 свободно посажены на вторичный рал. На первом первичном валу, кроме жестко сидящей шестерни 3, свободно сидят шестерни: IV передачи 7, V передачи 8, VII передачи 9 и VI передачи 10. На втором первичном валу, кроме жестко сидящей шестерни 6, свободно посажены шестерни II 11 и I 12 передач и шестерня 13 заднего хода. Шестерня заднего хода имеет возможность перемещаться на валу в продольном направлении, так как посажена на шлицах.

На вторичном валу жестко посажены коническая шестерня 14 и шестерни: IV, I передач и заднего хода, V передачи 16, VII передачи 17, VI передачи 18 и III передачи 5, сидящей свободно. На вал 19 заднего хода на шлицах посажена шестерня 20, входящая в зацепление с шестерней 13 второго первичного вала, и свободно посажена шестерня 21, входящая в зацепление с шестерней 15 вторичного вала.

Коробка перемены передач

Рис. 22. Схема коробки перемены передач и механизма поворота танка	Рис. 23. Продольный разрез коробки перемены передач
нажмите на изображение, чтобы увеличить

Все валы коробки перемены передач покоятся на шариковых и роликовых подшипниках. Свободно, сидящие на валах шестерни также имеют шариковые подшипники. Передачи включаются при помощи кулачковых муфт. Муфты включения передач от второй и выше снабжены синхронизаторами. Кулачковая муфта (рис. 23) имеет обойму 1, на наружной поверхности обоймы имеется прорез, в который входят лапки рычага, перемещающего обойму. На внутренней поверхности обоймы имеются шлицы. Обойма надета на муфту 2, которая соединена с валом при помощи шлиц. На наружной поверхности муфты имеются шлицы, по которым при перемещениях вдоль оси вала скользит обойма, и стопорное устройство, состоящее из шарика 4 и пружины 5. Боковые поверхности муфты с обеих сторон имеют конуса 3.

При включении передачи обойма, перемещаясь вправо или влево, при помощи стопорного устройства ведет по шлицам вала и муфту, до тех пор пока конус муфты будет плотно прижат к конусу на шестерне; при этом возникающие на поверхности конусов силы трения тормозят шестерню и этим обеспечивают синхронность вращения ее с муфтой. При дальнейшем перемещении наружной обоймы шарик стопора, выходя из гнезда, позволит обойме переместиться еще настолько, что шлицы обоймы войдут в зацепление с зубцами, имеющимися на ступице шестерни, и тогда шестерня, будучи жестко соединена с валом, будет передавать крутящий момент от двигателя на вторичный вал.

Для предотвращения возможности включения одновременно двух передач в коробке перемены передач имеются специальные замки и фиксатор. Шестерни и подшипники коробки перемены передач смазываются в основном разбрызгивающимся маслом, заливаемым в картер коробки перемены передач. Часть шестерен смазывается маслом, подаваемым по трубкам от шестеренчатого маслонасоса. Одновременно со смазкой шестерен коробки перемены передач масло, заливаемое в картер, смазывает и шестерни механизма поворота танка «Пантера». Для заливки масла в картер в верхней крышке картера имеется горловина. Уровень масла проверяется щупом. Схема положений рычага при переключении передач показана на рис. 24.

Рис. 24. Схема положений рычага переключения коробки перемены передач.

Для включения передач заднего хода, а также VI и него хода, а также VI и VII передач необходимо поднять защелку, имеющуюся на рычаге переключения передач. Спидометр приводится во вращение при помощи червяка, посаженного на вторичный вал, при этом трос привода спидометра отводится от колонки, установленной в верхней крышке коробки перемены передач. Крутящий момент от коробки перемены передач к бортовым передачам передается через пару конических шестерен и планетарную систему механизма поворота танка.

Роботизированная трансмиссия

Роботизированная трансмиссия — еще один вариант трансмиссии, позволяющий переключать передачи в автоматическом режиме и позволяющий избавиться от педали сцепления в салоне авто.

В большинстве случаев роботизированная трансмиссия является однодисковой с одним сцеплением, в качестве альтернативы предлагается двухдисковая (преселективная) — с двумя параллельными механическими коробками и двумя сцеплениями. В качестве экзотического варианта создана и трехдисковая роботизированная коробка с тремя параллельными механическими коробками и тремя сцеплениями.

Роботизированная КПП основана на работе классической механической КПП, однако переключение передач производится не вручную, а благодаря сервоприводам, управляемым электроникой. Один сервопривод выключает и включает сцепление, второй физически перемещает шестеренки в коробке передач. Сервоприводы могут быть электрическими (более доступный вариант, встречающийся на автомобилях эконом-класса) или гидравлическими, обеспечивающими более плавное переключение передач и сближающими робот с классическим автоматом. Такой вариант встречается на более дорогих автомобилях.

Принцип работы роботизированной трансмиссии с одним сцеплением (однодисковой) следующий. Крутящий момент передается на ведущий вал, который передает его на ведомый, соединенный приводом с колесами. Силовой агрегат и ведущий вал разделены сцеплением, переключением которого занимается сервопривод под управлением электроники. При разрыве сцепления второй сервопривод перемещает синхронизаторы коробки передач таким же образом, как это делает водитель рычагом КПП на механике. Однако для такой системы характерны разрывы в мощности и потери в тяге в момент переключения.

Для решения этой проблемы была разработана преселективная роботизированная трансмиссия (DCT) с двумя дисками (валами) и двумя сцеплениями для четных и нечетных передач. Когда автомобиль едет на нечетной передаче, второе сцепление подготавливает переключение на четную передачу и т. д. Благодаря этому исчезают разрывы в тяге при переключении передач, которое осуществляется в рекордно быстрый период времени (время отзыва — до 0,2 секунды и даже меньше).

В целом роботизированная трансмиссия имеет свои плюсы по сравнению с автоматом — она дешевле, занимает меньше места в подкапотном пространстве, меньше весит, достаточно экономична (на уровне механической трансмиссии). Также большинство роботов позволяет переключать передачи и в ручном режиме.

Минусы робота следующие — простые однодисковые роботы с электрическими сервоприводами не обеспечивают плавность переключения передач. Роботы с двумя сцеплениями и с гидравлическими сервоприводами достаточно дороги, недостаточно надежны и имеют сложности при ремонте. В нередких случаев при поломке приходится менять коробку передач целиком.

Что такое трансмиссия автомобиля

Автомобильная трансмиссия — разновидность трансмиссии, обеспечивающая движение автомобилем и его управление водителем. В общих случаях в состав автомобильной трансмиссии входят:

• сцепление либо гидротрансформатор;
• коробка передач;
• главная передача;
• шарнир равных угловых скоростей.

Опционально в состав трансмиссии также могут входить раздаточная коробка и карданная передача.

Классификация автомобильных трансмиссий основана на различных принципах переключения передач и передачи крутящего момента к рабочему органу автомобиля, то есть колесам. Выделяют следующие виды автомобильных трансмиссий:

• механическая;
• автоматическая;
• роботизированная;
• трансмиссия типа вариатор.

Подробнее о том, что представляет собой «механика»

Как работает механическая КП? Что она из себя представляет? Давайте разберемся. Механическая коробка передач выполняет простую и понятную функцию: смена передаточного отношения скорости вращения колесам от мотора. Важная составляющая часть её – передаточный механизм зубчатого (чаще всего) вида. Мы уже выяснили, что функционирует механическая КП путем манипуляций водителя, который самостоятельно решает, какое в настоящий момент значение передаточных чисел требуется для корректной работы всего авто.Отсюда и название – механическая, что предполагает полностью ручное управление.

Виды дополнительных трансмиссий

Пожарные автомобили работают с четырьмя видами дополнительных трансмиссий:

• механическая;
• гидравлическая;
• электрическая;
• комбинированного типа.

Преимущество в большинстве случаях остается именно за механической разновидностью. Она включает в себя КОМ, карданные валы, опоры и систему управления.

Основными параметрами для дополнительного оборудования ПА являются передаточное число, коэффициент полезного действия и крутящий момент. Схема дополнительной трансмиссии зависит от размещения насосных агрегатов и специфики базового шасси. В основных ПА насосы ставятся посередине или сзади. Преимущество остается за срединным размещением, так как оно дает укороченные водопенные коммуникации, отсутствие необходимости использования управления сцеплением, менее длинные карданные валы,  низкое расположение цистерны для воды.

Разработано три типа размещения.

1 – мотор, 2 – сцепление, 3 – КОМ, 4 – карданный вал, 5 – опоры, 6 – насос, 7 – коробка перемены передач, 8 – раздаточная коробка, 9 – промежуточный вал.

К первому типу относятся рисунки «А» и «Б». Именно они используются при компоновке большинства ПА. Размещение насоса у них может быть как срединное, так и заднее. При срединном размещении крутящий момент на вал пожарного насоса последовательно передается от двигателя через сцепление, КПП, КОМ и карданную передачу. При заднем – система предусматривает две промежуточные опоры и один промежуточный вал.

Второй вариант, представленный схемой «В», используется на автоцистернах, разработанных на базе АМО-ЗИЛ. Энергия поступает от мотора к сцеплению, КПП и КОМ, размещенном на раздаточной коробке. Затем идет на карданный вал и вал насоса. Третья схема («Г») используется на пожарных машинах повышенной проходимости с колесной формулой 4×4.

Устройство механической коробки передач

• картера;
• первичного, вторичного и промежуточного валов с шестернями;
• дополнительного вала и шестерни заднего хода;
• синхронизаторов;
• механизма переключения передач с замковым и блокировочным устройствами;
• рычага переключения.

Сцепление

Сцепление является неотъемлемым компонентом механической КПП, осуществляющим разъединение двигателя и коробки в момент переключения ступеней без последствий для агрегатов. Говоря упрощенно — сцепление отключает крутящий момент. В момент выжатой педали сцепления мотор и колеса автомобиля вращаются отдельно друг от друга.

Сцепление создано для аккуратного соединения мотора и колес. Состоит из двух дисков, один из которых соединен с двигателем, второй — с колесами. В момент отпускания педали сцепления диски прижимаются и начинаются вращаться вместе. Именно поэтому и важна плавность отпускания педали.

Шестерни и валы

В стандартных МКПП оси валов расположены параллельно, на них располагаются шестеренки. Ведущий (первичный) вал присоединяется к маховику мотора через корзину сцепления, находящиеся на нем продольные выступы передвигают второй диск сцепления и передают через жестко закрепленную ведущую шестерню вращающий момент на промежуточный вал.

В хвостовике ведущего вала расположен подшипник, к которому примыкает конец вторичного. Отсутствие фиксированной связи делает возможным крутиться валам независимо друг от друга в разных направлениях и с разными скоростями.

На ведомом вале имеется целый набор различных шестерней как жестко закрепленных, так и свободно вращающихся.

Синхронизаторы

Угловые скорости первичного и вторичного валов уравниваются при содействии синхронизатора и становится возможным смена ступени. Синхронизаторы обеспечивают более щадящий режим эксплуатации КПП и пониженный шум.

Зубья последнего устанавливаются против зубьев муфты, поэтому последующее смещение муфты становится невозможным. Муфта заходит без противодействия в зацепление с малым венцом на шестерне. Шестерня за счет такого соединения жестко блокируется с муфтой. Такой процесс осуществляется за доли секунды. Один синхронизатор обычно обеспечивает включение двух передач.

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.

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.