Як працює КПП

Last updated Лют 11, 2022

Як працює механічна коробка передач: детально і наочно.

Який автомобільний агрегат приходить на розум відразу після двигуна? Що вселяє жах і трепет учням автошкіл, але викликає задоволену посмішку на обличчях водіїв зі стажем? З яким механізмом багато з нас працюють по кілька годин на день, часом навіть не підозрюючи про принцип його внутрішнього устрою? Так, відповідь лежить на поверхні: це механічна коробка передач. Розповівши про основні проблеми, що виникають з автоматичними коробками передач, розібравшись з міфами і чутками про безступінчатих трансмісіях, ми вирішили: досить незаслужено обділяти увагою найголовнішу, просту і, незважаючи ні на що, популярну варіацію механізму, що перетворює мотор з котла для спалювання палива в серце автомобіля.

Наочний посібник
Спеціально для цього матеріалу компанія «PacPac» надала конструктор «FischerTechnik», схематично показує принцип роботи механічної коробки передач, і ми навіть змогли його зібрати. Звернемо особливу увагу на те, що він передає лише самі базові властивості, абсолютно не враховуючи ряд явищ, що відбуваються в реальному автомобільної КПП: в ньому немає ні муфт, ні вилок, ні синхронізаторів, а вибір передачі реалізується за допомогою переміщення власне первинного вала. Якби це була реальна металева «механіка», вона прожила б зовсім недовго, розлетівшись вже після кількох десятків перемикань. Проте, глянувши на цю маленьку безстрашну «коробочку передачек», хвацько підтикати їх без синхронізації в нерухомий вторинний вал, можна побачити і зрозуміти основне призначення агрегату: давати можливість змінювати передавальне відношення за допомогою шестерень різного розміру. А це вже щось.

Винаходячи велосипед
Починаючи розповідь про коробку передач, варто коротко розібратися – а навіщо взагалі вона потрібна? Адже всім відомо, що головне в машині – двигун, так невже не можна безпосередньо передати виконувану ним роботу на колеса, не вигадуючи складних схем з купою шестернею, третьої педаллю в салоні і важелем, який треба постійно перевертати? На жаль немає.

Для відповіді на це очевидне запитання найкраще подивитися на велосипед, точніше, його еволюцію. Найпростіший варіант являє собою дві зірочки, пов’язані ланцюговою передачею. Обертаючи одну – ведучу – зірочку за допомогою педалей, наїзник надає руху другу – провідну, пов’язану безпосередньо з колесом, таким чином обертаючи його. Велосипед рухається вперед, всі щасливі і задоволені. По крайней мере, були до певного моменту – до тих пір, поки велосипед служив для переміщення по відносно рівним і горизонтальних поверхнях. Раптово з’ясувавши, що часом на шляху зустрічаються підйоми, пухкі грунти та інші незручності, люди задумалися про вдосконалення конструкції. Результатом стало саме те, що можна назвати прообразом механічної коробки передач – набори зірочок спереду і ззаду, що дозволяють змінювати передавальне відношення.

Від велосипеда до автомобіля

До чого ставився весь цей докладний велолікбез? Якраз до того, навіщо потрібна коробка передач взагалі: адже характеристики джерела енергії, будь то велосипедист або двигун внутрішнього згоряння, постійні. Перший розвиває певну м’язову силу, обмежену фізичними можливостями, а для другого можливості виражаються кількістю розвиваються оборотів. Справа в тому, що в їх робочому діапазоні просто не можна підібрати таке передавальне відношення, яке дозволить і впевнено рушити з місця, і розігнатися до 150 і більше кілометрів на годину. Ситуація ускладнюється тим, що якщо у велосипедиста максимальний «крутний момент» доступний практично «з холостих обертів», то з ДВС ситуація інша: для його досягнення обороти повинні бути досить високими. Та й максимальна потужність, теж важлива для руху, з’являється у верхньому їх діапазоні.

Який з цього висновок? Доведеться вдаватися до того ж прийому, що і на велосипеді: змінювати передавальне відношення. Між чим і чим? Зараз розберемося.

А тепер – до самої коробці передач
Принципово від велосипедної трансмісії автомобільна коробка передач відрізняється типом приводу: якщо в першій використовується ланцюг, то друга має в своїй основі шестерінчастий механізм. В цілому ж суть у них одна: і там, і там шестерні (зірки) мають неоднакові розміри, забезпечуючи різний передавальне відношення. До речі, спочатку, в ранніх КПП вони були простими прямозубими, а пізніше стали косозубимі, так як в цьому випадку забезпечується більш тиха їхня робота.

У загальному вигляді механічна коробка передач являє собою набір паралельних валів, на яких «нанизані» шестерні. Їх завдання – передати крутний момент з маховика двигуна на колеса. У класичному випадку для цього використовується або два, або три вала. Розглянемо трехвальние варіант, від якого буде простіше перейти до двохвальн.

Отже, в трехвальние виконанні в КПП є первинний, вторинний і проміжний вали. Перші два при цьому розташовані на одній осі, будучи ніби продовженням одна одної, але незалежні і обертаються окремо, а третій фізично розташовується під ними. Первинний вал короткий: одним кінцем він через зчеплення з’єднаний з маховиком двигуна, тобто приймає з нього крутний момент, а на другому кінці розташована одна-єдина шестерня, передає цей момент далі, на проміжний вал. Він, як ми пам’ятаємо, знаходиться нижче провідного і являє собою вже довгий стрижень з шестернями на ньому. Їх кількість збігається з кількістю передач, плюс одна для з’єднання з первинним валом.

Закріплені шестерні на проміжному валу жорстко, часто вони виточуються з єдиної металевої заготовки. Їх можна назвати провідними (хоч і приводяться в рух вони через первинний вал). Постійно обертаючись, вони передають крутний момент на ведені шестерні вторинного валу (їх тут, до речі, вже рівно стільки ж, скільки передач). Цей третій вал схожий з проміжним, але головна відмінність в тому, що шестерні на ньому є рухомим елементом: вони не пов’язані з валом жорстко, а нанизані на нього і обертаються на підшипниках. Їх поздовжнє переміщення при цьому виключено, вони розташовані строго навпроти шестернею проміжного вала і обертаються разом з ними (хоча існує й інший варіант, коли шестерні можуть рухатися уздовж вала). Одним кінцем вторинний вал, як ми пам’ятаємо, звернений до первинного,

Отже, ми отримали конструкцію, де первинний вал при зімкнутому зчепленні обертає проміжний, а той – одночасно всі шестерні на вторинному валу. Однак сам вторинний вал як і раніше нерухомий. Що потрібно зробити? Включити передачу.

Включаємо передачу
Включення передачі означає з’єднання однієї з шестернею вторинного вала з ним самим, щоб вони почали обертатися разом. Здійснюється це так: між шестернями розташовуються спеціальні муфти, які можуть переміщатися уздовж вала, але обертаються разом з ним. Вони виконують роль «замків», за допомогою зубчастих вінців на своїх дотичних торцях жорстко з’єднують вал з шестернею, до якої примикає муфта. Вона приводиться в рух виделкою – такою собі «рогаткою», яка, в свою чергу, з’єднана з важелем КПП – тим самим, яким орудує водій. Привід КПП може бути різним: важільним (з використанням металевого вала), тросовим і навіть гідравлічним (такий використовують на вантажівках).

На відео: Коробка передач FischerTechnik – Перша передача

Тепер картинка більш-менш склалася: пересунувши муфту до однієї з шестернею вторинного вала і замкнувши їх, ми добиваємося обертання валу і, відповідно, передачі крутного моменту на колеса. Але тут є ще кілька «фішок», про які потрібно згадати.

Синхронізатори
Для початку уявімо собі перемикання передачі при русі автомобіля. Муфта, відходячи від шестерні, розблокує її і піде до сусідньої (або ж в справу вступить інша муфта, між іншими шестернями). Здавалося б, ніяких проблем тут немає … Однак все не так гладко: адже муфта (і, відповідно, вторинний вал) тепер має одну швидкість обертання, задану попередньої відомою шестернею, а шестерня наступної передачі – іншу. Якщо просто різко поєднати їх, відбудеться удар, який, хоч і моментально зрівняє швидкості, нічого доброго не принесе: по-перше, шестерні та їх зуби можуть банально пошкодитися, а по-друге, перемикати передачі таким чином – взагалі не найкраща справа. Як же бути? Відповідь проста: перед включенням передачі швидкості руху шестерні і муфти потрібно синхронізувати.

Для цих цілей використовуються деталі, іменовані – раптово – синхронізаторами. Принцип їх роботи простий настільки ж, наскільки і їх назва. Для синхронізації швидкостей двох обертових вузлів використовується найпростіше рішення: сила тертя. Перед тим, як увійти в зачеплення з шестірнею, муфта підходить до неї впритул.

Контактна частина шестерні має конічну форму, а на муфті розташований у відповідь конус, на якому встановлено бронзове кільце (або кілька кілець, так як ці деталі, як можна зрозуміти, піддаються основному зносу). Притискаючись до зубчастому колесу через цю «прокладку», муфта розганяє або гальмує його до своєї швидкості. Далі все йде вже як по маслу: оскільки тепер дві деталі нерухомі відносно один одного, муфта легко, плавно, без ривків і поштовхів входить в зачеплення з шестірнею за допомогою зубчастих вінців,

Пряма і підвищує передачі
Переходимо до наступного пункту. Уявімо собі, що, поступово розганяючись, ми досягли такої швидкості руху автомобіля, при якій двигун в змозі забезпечити те, про що ми говорили на самому початку, – безпосереднє обертання коліс без допомоги додаткових шестернею. Яке рішення цього завдання буде найбільш простим? Згадуючи, що первинний і вторинний вал в трехвальной КПП розташовуються на одній осі, ми приходимо до простого висновку: потрібно з’єднати їх безпосередньо.

Таким чином ми домагаємося бажаного результату: швидкість обертання маховика двигуна збігається зі швидкістю обертання вторинного валу, безпосередньо передає крутний момент на колеса. Ідеально! При цьому передавальне відношення, очевидно, становить 1: 1, тому така передача називається прямою.

Пряма передача є дуже зручною і вигідною: по-перше, мінімізуються втрати енергії на обертання проміжних зубчастих коліс, а по-друге, самі колеса набагато менше зношуються, так як на них не передається ніякого зусилля. Однак ми пам’ятаємо, що шестерні проміжного і вторинного валів завжди знаходяться в зачепленні, і воно нікуди не пропадає, так що вони продовжують обертатися, але вже «вхолосту», не передаючи крутний момент.

А що якщо піти ще далі і зробити передавальне число менше одиниці? Немає проблем: це практикується вже давно. На ділі це означає, що ведена шестерня буде менше провідною, а, отже, двигун при тій же швидкості, що і на прямій передачі, буде працювати на менших оборотах. Переваги? Знижуються споживання палива, шум і знос двигуна. Однак крутний момент в таких умовах буде далеко не найвищим, і для пересування потрібно підтримувати велику швидкість. Що підвищує передача (її ще називають овердрайв) служить в основному для підтримки цієї швидкості при постійному русі, а при обгоні вам, швидше за все, доведеться переключитися на знижену.

Пристрій коробки перемикання передач

Коробка перемикання передач (скор. КПП або коробка передач) призначена для зміни крутного моменту, що передається від колінчастого вала двигуна до ведучих коліс, для руху автомобіля заднім ходом і тривалого роз’єднання двигуна від трансмісії під час стоянки автомобіля і при русі його по інерції.

Пристрій механічної коробки передач (клікабельно). Механічна коробка передач – КПП, в якій вибір передач і їх включення здійснюється вручну, механічним способом. Механічна коробка передач вже не є найбільш поширеним типом КПП з застосовуваних на автомобілях сьогодні. Однак вона все ще залишається досить затребуваною завдяки своїй надійності, простоті конструкції і ремонтопридатності.

Пристрій механічної коробки передач

Схема роботи КПП: 1 – первинний вал; 2 – важіль перемикання; 3 – механізм перемикання; 4 – вторинний вал; 5 – зливна пробка; 6 – проміжний вал; 7 – картер. Конструктивно МКПП складається з наступних елементів:

картера;
первинного, вторинного і проміжного валів з шестернями;
додаткового вала і шестерні заднього ходу;
синхронізаторів;
механізму перемикання передач з замковим і блокувальним пристроями;
важеля перемикання.

зчеплення

Зчеплення є невід’ємним компонентом механічною КПП, що здійснює роз’єднання двигуна і коробки в момент перемикання ступенів без наслідків для агрегатів. Говорячи спрощено – зчеплення відключає крутний момент. У момент вичавленої педалі зчеплення мотор і колеса автомобіля обертаються окремо один від одного.

Зчеплення створено для акуратного з’єднання мотора і коліс. Складається з двох дисків, один з яких з’єднаний з двигуном, другий – з колесами. У момент відпускання педалі зчеплення диски притискаються і починаються обертатися разом. Саме тому і важлива плавність відпускання педалі.

Шестерні і вали

У стандартних МКПП осі валів розташовані паралельно, на них розташовуються шестерінки.
Ведучий (первинний) вал приєднується до маховика двигуна через корзину зчеплення, що знаходяться на ньому поздовжні виступи пересувають другий диск зчеплення і передають через жорстко закріплену провідну шестерню крутний момент на проміжний вал.

У хвостовику ведучого вала розташований підшипник, до якого примикає кінець вторинного. Відсутність фіксованого зв’язку уможливлює крутитися валів незалежно один від одного в різних напрямках і з різними швидкостями.

На відомому валу є цілий набір різних шестерень як жорстко закріплених, так і вільно обертаються.

синхронізатори

Кутові швидкості первинного і вторинного валів зрівнюються за сприяння синхронізатора і стає можливим зміна ступені. Синхронізатори забезпечують більш щадний режим експлуатації КПП і знижений шум.

Під час включення водієм передачі муфта подається в сторону потрібної шестерінки. Під час переміщення зусилля переходить на одне з блокувальних кілець муфти. За рахунок різних швидкостей між шестернею і муфтою конічні поверхні зубів взаємодіють за допомогою сили тертя. Вона повертає блокувальний кільце на упор.

Зуби останнього встановлюються проти зубів муфти, тому подальше зміщення муфти стає неможливим. Муфта заходить без протидії в зачеплення з малим вінцем на шестірні. Шестерня за рахунок такого з’єднання жорстко блокується з муфтою. Такий процес здійснюється за частки секунди. Один синхронизатор зазвичай забезпечує включення двох передач.

Види механічних КПП

За кількістю ступенів (передач) механічні коробки в основному поділяються на:

Найбільш поширеною механікою вважається 5МТ, тобто п’ятиступінчаста коробка перемикання передач.

За кількістю валів МКПП поділяються на:

двухвальні, що встановлюються на легкові передньопривідні автомобілі;
трехвальние, що встановлюються на легкові задньопривідні, а також на вантажні автомобілі.

Принцип роботи МКПП

Суть функціонування МКПП складається в створенні з’єднань між первинним і вторинним валом шляхом варіювання шестернею з різною кількістю зубів, що адаптує трансмісію під постійно мінливі обставини пересування транспортного засобу.

Даний силовий агрегат забезпечує необхідні режими роботи мотора шляхом зміни кількості оборотів, змінюючи передане зусилля на ведучі колеса. Відповідно, при зменшенні кількості оборотів знижується передане зусилля, а при збільшенні – збільшується. Це необхідно при утриманні необхідного режиму роботи мотора при початку руху, зниження швидкості або розгоні.

Двохвальна коробка передач: пристрій і принцип роботи

У таких трансмісіях крутний момент передається від шестерень первинного вала на шестерінки веденого. Ведучий вал з’єднується з мотором через маховик, а ведений передає крутний момент на передні колеса. Знаходяться вони паралельно.

Провідна шестерня головної передачі на вторинному валу міцно зафіксована. Між шестернями знаходяться муфти синхронізаторів.

Для зменшення габаритів агрегату і для збільшення кількості щаблів встановлюється до трьох вторинних валів, на кожному з них варто шестерня головної передачі, яка постійно взаємодіє з відомою шестернею.

Головна передача і диференціал трансформують крутний момент вторинного вала на провідні колеса машини.

Трехвальная коробка передач: пристрій і принцип роботи

Підшипники, розташовані в корпусі, забезпечують обертання валів. На кожному валу є комплект шестерень з різним числом зубів.

Ведучий вал примикає до двигуна за допомогою кошика зчеплення, ведений з карданним, проміжний передає крутний момент вторинного.

На первинному валу є провідна шестерня, яка розкручує проміжний з розташованим на ньому міцно зафіксованим набором шестерень. На відомому валу є свій комплект шестерень, що переміщаються по шліцах.

Між шестернями вторинного вала знаходяться муфти синхронізатори, які вирівнюють кутові швидкості шестерень з оборотами самого вала. Синхронізатори міцно закріплені на валах і пересуваються в поздовжньому напрямку по шліцах. На сучасних МКПП такі муфти знаходяться на кожному ступені.

Переваги та недоліки МКПП

переваги	недоліки
Вартість і маса коробки нижче в порівнянні з іншими типами КПП	Менший рівень комфорту для водія в порівнянні з іншими КПП
Високі динаміка розгону, паливна економічність і ККД	Втомлює для водія процес перемикання передач
Висока надійність за рахунок простоти конструкції	Необхідність періодичної заміни зчеплення
Просте і недороге обслуговування	Більш низька плавність ходу автомобіля в порівнянні з іншими типами КПП
Можливість більш ефективного руху по бездоріжжю	Можливість буксирування автомобіля

Як користуватися механічною коробкою

Використання автомобіля з механічною КПП має деякі особливості, які потрібно знати автолюбителю.

По-перше, це послідовність дій при запуску машини:

вичавити педаль зчеплення до упору і пересунути важіль КПП в положення нейтральної передачі, якщо є сумніви чи правильно обрана швидкість необхідно поворушити рукоятку важеля в сторони, при знаходженні рукоятки КПП в нейтральному положенні важіль вільно ходить вправо і вліво;
при перекладі автомобіля на нейтральну щабель необхідно зафіксувати транспорт у уникнення неконтрольованого руху, для цього машина ставиться на ручне гальмо або вичавлюється педаль гальма;
при вичавленому зчепленні та утриманні машини гальмом необхідно повернути ключ запалювання, при цьому повинні загорітися значки на панелі приладів, як тільки згаснуть майже всі значки слід далі повернути ключ і після запуску двигуна відпустити ключ.

По-друге, схема перемикання на МКПП. Вона найчастіше знаходиться на зовнішній частині рукоятки важеля. При перемиканні передачі рекомендується орієнтуватися на тахометр. Перемикатися на більш високу передачу можна розкрутивши обертів двигуна до 1500-2000 об / хв в разі дизельного мотора і до 2000-2500 об / хв в разі бензинового.

По-третє, процес перемикання передач. Він складається з декількох етапів:

відпустити педаль газу;
лівою ногою вичавити педаль зчеплення до упору;
рукою пересунути важіль в необхідне положення;
акуратно відпустити педаль зчеплення і потихеньку натиснути педаль акселератора.

По-четверте, регулярна перевірка рівня робочої рідини і заміна її згідно з вказівками виробника продовжать період експлуатації механічною КПП.

Пристрій і робота механічної коробки передач

КПП (коробками перемикання передач) називають механізми, від’єднують трансмісію від двигуна, що змінюють швидкість транспортного засобу. Виняток становить МКП (механічна коробка передач) у вигляді багатоступінчастого редуктора, яка лише змінює швидкість (двигун від’єднується зчепленням). Зазвичай це вузол в окремому корпусі, що містить механізм, що передає обрану водієм потужність. МКПП (механічна коробка перемикання передач) може має кілька ступенів, завжди перемикається вручну.

Призначення і пристрій МКПП

МКП на даний момент не найпоширеніші, хоча теж широко використовуються завдяки надійності, простоті конструкції, ремонтопридатності. Швидкість вибирає і перемикає водій вручну. Головне призначення МКПП – перетворення крутного моменту і його передача від мотора на колеса, змінюючи передавальне число.

Пристрій МКПП:

корпус, він же картер;
два, три або більше валів: ведучий, ведений (може бути два або більше), проміжний (якщо модель з трьома валами);
шестерні валів;
важіль перемикання швидкостей;
синхронізатор (2 блокувальних кільця, муфта, сухарі),
дротові кільця;
підшипники, сальники.

За кількістю валів МКП діляться на:

За кількістю ступенів бувають

Невід’ємна частина МКП зчеплення, від’єднують коробку від мотора, не пошкоджуючи в процесі перемикання агрегати. Говорячи спрощено, зчеплення вимикає крутний момент, перемикаючи двигун і колеса на холосту роботу.

Двохвальна коробка передач: пристрій і принцип роботи

МКПП з двома валами встановлюються в легкові авто з переднім приводом. Якась кількість шестерень обертаються, інші закріплені, шестерні ведучого і веденого валів зачеплені. На кожен вал обов’язково встановлений хоча б один синхронізатор.

Принципова схема пристрою двохвальною коробки передач

Для чайників принцип роботи можна пояснити як з’єднання шестерень з різною кількістю зубів, щоб пристосувати роботу двигуна (оберти) до мінливою швидкості автомобіля при розгоні або гальмуванні.

Первинний вал через маховик з’єднаний з коленвалом двигуна, передавальні числа передаються з нього на вторинний, потім на передні колеса через головну передачу і диференціал. Завдяки відсутності проміжного вала у такий КПП невеликі розміри.

Для з’єднання шестерень використовуються муфти синхронізаторів. При необхідності збільшити кількість щаблів в КП встановлюють 2 або 3 вторинних валу.

Перемикальний швидкості механізм розташовується окремо від трансмісії, зв’язується з нею тягами або тросами.

Пристрій механізму для перемикання швидкостей:

важіль вибору передачі, оснащений тросом для її включення;
шток, оснащений вилками;
рукоятка для перемикання швидкості;
блокуючий замок.

В процесі зміни швидкості важіль переміщається вертикально і горизонтально, переводячи зусилля на пристрій, що вибирає потрібну передачу.

Трехвальная коробка передач – пристрій і принцип роботи

Трехвальние коробки передач монтуються на автомашини з заднім приводом, будову та принцип роботи мало відрізняється від агрегату з двома валами, основна відмінність конструкції – присутність додаткового (проміжного) вала.

Пристрій 3-вальної, 5-ступінчастої коробки передач

1 – первинний вал; 2 – кришка підшипника; 3 – вимикач світла заднього ходу; 4 – манжета первинного вала; 5 – задній підшипник первинного валу; 6 – шестерня приводу проміжного валу; 7 – сапун; 8 – шестерня 3-й передачі; 9 – передній картер; 10 – шестерня 1-й передачі; 11 – шестерня заднього ходу; 12 – штоки перемикання передач; 13 – кулька-фіксатор; 14 – пружина; 15 – важіль перемикання; 16 – захисний ущільнювач; 17 – ковпак важеля; 18 – корпус важеля перемикання; 19 – задній картер; 20 – вторинний вал; 21 – манжети подовжувача заднього картера; 22 – сталебаббітовая втулка; 23 – шестерня приводу спідометра; 24 – привід спідометра; 25 – задній підшипник проміжного вала; 26 – шестерня 5-й передачі; 27 – болти кріплення осі проміжної шестерні заднього ходу; 28 – проміжна шестерня заднього ходу; 29 – проміжний вал;

З’єднаний зі зчепленням первинний вал через шестерну передачу передає крутний момент проміжного, все шестерні якого жорстко зафіксовані. Первинний і вторинний вали обертаються в одній осі, але незалежно один від одного. Шестерні первинного вала не зафіксовані, вторинний з проміжним зчеплені постійно. Між шестернями вторинного вала монтуються вирівнюють швидкість обертання синхронізатори.

Механізм перемикання (шток, важіль, вилки), монтується на корпус коробки. Встановлюється також пристрій, що запобігає одночасне включення двох швидкостей.

Існують типи механічних КПП з великою кількістю ступенів (від 4-х до 6-и), оснащені додатковими коробками передач, які називають редукторами. Вони бувають понижуючі (демультиплікаторами), що підвищують (мультиплікатори). Перші з двома, трьома швидкостями монтуються за КПП, до 3-х разів зменшує передавальне число. Другі монтуються перед КПП, в 2 рази збільшують кількість передач.

Принцип роботи КПП

Пристрій будь-якої коробки передач:
зчеплення (яке в автоматичній коробці називаються гидротрансформатором);
передавальний механізм з шестерень (планетарний ряд);
компоненти, переключають передачі;
система управління.

Принцип роботи механічної КПП більш-менш зрозумілий: водій вручну перемикає передачі, створюючи різні комбінації шестерень. Ведучий вал через зчеплення з’єднаний з коленвалом двигуна, з веденим валом з’єднання не фіксоване.

Потрібна пара шестерень вибирається за допомогою вилок керуючого механізму. Рукояткою пересуваються приводи, муфти, повзуни. Механізм вибору передачі встановлюється в трансмісії, на кермі або в кузові.

На короткому відео нижче показана вся суть механічної коробки передач

Синхронізатор, що зрівнює обертанням валів, дає можливість змінювати швидкість без шкоди агрегату. Щоб поміняти передачу, потрібно натиснути на зчеплення, від’єднують коробку від двигуна. Потім включаємо потрібну передачу (при старті – першу). Педаль відпускається після зміни швидкості.

Як працює синхронізатор:

при розташуванні важеля на нейтральній, двигун не взаємодіє з колесами, шестерні вільно крутяться;
після того, як водій включив передачу, куліса з’єднує важіль з коробкою, вилка рухає муфту до потрібної шестірні через троси;
одночасно сухарі рухають блокуючу кільце;
обертанням шестерні і вала створюється тертя, завдяки якому до упору провертається кільце;
муфта перестає рухатися через те, що кільце і шестерня розташувалися один проти одного;
швидкості вирівнюються, муфта може пройти через кільце, щоб з’єднатися з потрібною шестернею, передати крутний момент;
шестерня і вал блокуються, швидкість включається.

пристрій синхронізатора

1 – маточина; 2 – змінна муфта; 3 – блокувальний кільце; 4 – пружина; 5 – стопорне кільце; 6 – косозубая шестерня передачі; а) прямозубий додатковий вінець шестерні; б) внутрішня робоча поверхня ковзної муфти.

Іноді синхронизатор включає 2 шестерні одночасно. Щоб авто рухалося заднім ходом, монтується додатковий вал, оснащений проміжної шестернею.

Види механічних коробок передач

Крім кількості валів і ступенів КПП класифікуються залежно від наявності-відсутності синхронізаторів. Якщо їх немає, перемикання швидкостей вимагає певного часу, яке скорочується при регулюванні коробки і маніпуляцій з педалями газу і зчеплення. Такі МКПП більш надійні при високих навантаженнях, тому встановлюються на мотоциклах, спортивних авто, сільгосптехніки, важких вантажівках, в яких синхронізацію неможливо використовувати з технічних причин.

До механічних відносять і роботизовані коробки. Їх конструкція така ж, включаючи наявність диска зчеплення, але управління здійснюється електронікою, яка виконує функції педалі. Схема перемикань теж не відрізняється.

схеми перемикань

Є досить багато різних схем перемикання передач. Нижче деякі з них.

Плюси і мінуси механічних КПП

У всіх видів КПП є переваги і недоліки, ідеальних агрегатів не існує.

Плюси механічної конструкції:

порівняно низька вартість;
просте, зрозуміле пристрій;
невелика вага КПП в зборі;
високий ККД;
просте охолодження;
хороший розгін;
можливість завести транспортний засіб буксируванням, поштовхом;
економія палива;
висока надійність;
тривалий термін служби;
просте обслуговування.

Механіка дозволяє застосовувати різні техніки та стилі водіння, незамінна при ожеледі і на бездоріжжі.

До мінусів можна віднести:

порівняно тривалий час для зміни швидкості;
для плавного перемикання потрібен досвід;
ненадійність вузла зчеплення.

З даних статистики можна зробити висновок, що механіка більш втомлива для водія.

Основні несправності МКП, їх ознаки

Механічні коробки надійні, але час, невірний вибір рідини для трансмісії, використання не оригінальних деталей при ремонті, агресивна їзда, нерегулярне або непрофесійне техобслуговування, некоректна робота роблять своє.

Основні несправності МКП, їх ознаки:

наявність сторонніх шумів;
утруднення при включенні швидкостей;
мимовільне вимикання швидкостей;
витікання рідини з трансмісії;
неможливість включити одну або всі передачі.

Якщо сторонній шум чути на нейтрали, в першу чергу проводиться перевірка рівня рідини в трансмісії, ступінь зносу підшипників на первинному валу.

Якщо коробка шумить при виборі швидкості, це свідчить про те, що:

знос синхронізаторів занадто великий;
ослабли кріплення коробки;
надмірно зношені шестерні;
недостатньо вижато зчеплення.

Якщо швидкості включаються із зусиллям, існує ймовірність, що:

зносилися шестерні, синхронізатори;
несправне (зносилося) пристрій включення;
несправні тяги;
ослабли кріплення.

У разі самовільного вимкнення швидкостей:

ослабли кріплення коробки;
вийшли з ладу подушки мотора;
застрягли тяги, керуючі приводом;
надмірно зношені шестерні, вилки перемикання, підшипники валів.

Для самостійного проведення діагностики потрібно демонтувати і розібрати коробку. Найчастіше вона виходить з ладу через надмірне зносу деталей. Єдиний виняток – вихід з ладу приводу. Якщо знати, з чого він складається, можна візуально визначити і замінити несправну деталь.

Що б зняти і розібрати коробку потрібно:

підняти авто домкратом (підвісити);
від’єднати дроти, систему управління;
злити з КПП масло;
від’єднати карданний вал (при задньому приводі);
від’єднати піввісь, кілька деталей підвіски (при передньому приводі);
викрутити болти кріплення коробки, опорних подушок;
зняти КП;
розібрати;
перевірити стан шестерень, підшипників, шліцьових з’єднань, муфт.

Після заміни зношених деталей коробка встановлюється на місце, в трансмісію заливається масло.

Чи не кожен водій хоче і вміє робити цю роботу. Якщо немає досвіду або авто на гарантії, краще звернутися в сервіс. Там працюють кваліфіковані, досвідчені фахівці, які використовують для діагностики спеціальне обладнання, для ремонту оригінальні деталі.

Досвідчені водії не сумніваються у перевагах механіки, головним вважається економія палива. Щоб механічна коробка передач служила довше, швидкості потрібно перемикати плавно, взимку не залишати авто з включеною передачею, регулярно оглядати трансмісію на протікання масла, перевіряти його рівень, своєчасно доливати. При будь-поломки найкраще звертатися в спеціалізований сервіс. Це дозволить в повній мірі користуватися перевагами механіки, в тому числі можливістю вибирати стиль і швидкість водіння.

Принцип дії механічної коробки передач

Всі автомобілі з двигунами внутрішнього згоряння неодмінно оснащені коробками передач. Будь автолюбитель знає, скільки всього існує і яких різновидів цього пристрою, а також приймає факт, що найпоширенішою на сьогоднішній день є механічна коробка передач. Її коротке позначення – МКПП. Основна відмінність, крім конструкційних і показових, полягає в тому, що перемикання передач повністю контролюється водієм. Розберемося докладніше, що собою являє названа різновид КП.

Детальніше про те, що являє собою «механіка»

Як працює механічна КП? Що вона собою являє? Давайте розберемося.
Механічна коробка передач виконує просту і зрозумілу функцію: зміна передавального відношення швидкості обертання коліс від мотора. Важлива складова частина її – передавальний механізм зубчастого (найчастіше) виду. Ми вже з’ясували, що функціонує механічна КП шляхом маніпуляцій водія, який самостійно вирішує, яке в даний момент значення передавальних чисел потрібно для коректної роботи всього авто.Отсюда і назва – механічна, що передбачає повністю ручне управління.

Принцип роботи МКПП

У загальному і цілому, КП – це ступінчасті редуктори закритого типу. У себе вони містять зубчасті шестерні, які в залежності від затребуваності в даний момент можуть бути зчеплені і можуть змінювати обороти і між вхідним і вихідним валами, а так само їх частоту.

Як працює механічна КП

Важливо! «Простіше кажучи, принцип дії механічної коробки передач полягає в тому, що на різних ступенях вхідного і вихідного валів відбувається перемикання (вручну) і з’єднання різних комбінацій шестерень». Слід розглянути ще одне важливе питання: пристрій МКПП.

Пристрій механічної коробки передач

Варто розуміти, що сама по собі будь-яка коробка передач не зможе функціонувати окремо від інших, не менш важливих вузлів автомобіля. Одним з них є зчеплення. Даний вузол здійснює роз’єднання мотора і трансмісії в необхідний момент часу. Це дозволяє здійснювати перемикання передач без наслідків для автомобіля при збереженні оборотів двігателя.

Наявність зчеплення і необхідність його застосування обумовлена тим, що МКПП пропускає через свої шестерні великий за значенням крутний момент.Так ж важливо знати, що будь-яка коробка передач за умови класичної конструкції має осі валів, на які нанизані зубчасті шестерні. Про них ми згадували раніше. Корпус при цьому зазвичай називають «картером». А найпоширенішими компонуваннями є трьох- і двухвальні.

У перших розташовані:

провідний вал;
проміжний вал;
ведений вал.

Ведучий вал зазвичай з’єднується зі зчепленням, а вже по ньому здійснюються переміщення особливого диска (його називають диском зчеплення). Далі обертання йде до проміжного валу, який міцно з’єднаний з шестерінкою первинного вала.Прі розгляді конструктивних особливостей МКПП слід брати до уваги особливу прихильність веденого вала. Часто він Соос з провідною віссю, і з’єднані вони за допомогою підшипника, що знаходиться всередині провідного вала.

Такий пристрій забезпечує незалежність їх обертань. Блоки шестерень з веденого вала не зафіксовані, а самі шестерні обмежені спеціальними муфтами. Вони так само можуть зміщуватися по осі.Прі включеної нейтральній передачі забезпечується вільне обертання шестерень. Тоді муфти набувають розімкнуте положення. Після того, як водієм вижато зчеплення, а передача переключена, скажімо, на першу, спеціальна вилка в КП перемістить муфту таким чином, що вона зачепиться за необхідну пару шестерень. Так здійснюється передача обертання і зусилля, спрямованого від двигуна.

Пристрій механічної коробки передач

Від відомою осі відбувається передача крутних моментів і оборотів двигуна за допомогою карданного валу (у випадку з заднім приводом) на провідні колеса. У момент зачеплення синхронізатором ведучого і веденого вала за умови, що шестерні не беруть участі в процесі, досягається найвищий коефіцієнт корисної действія.Для здійснення руху назад механіка оснащена «паразитного» шестерінкою, приводячи в дію яку водій може змінити шлях обертання на обратний.

Багато з коробок передач механічного типу забезпечені косозубими шестернями. Це обумовлено їх здатністю справлятися з великими зусиллями і при цьому створювати менше механічного шума.Что стосується 2-вальної КП, там точно так само передбачається з’єднання ведучого вала зі зчепленням. Різницею між двуосного і тривісною є наявність блоку шестерень на ведучому валу. Ну і, звичайно ж, відсутність проміжного вала.На відомою осі знаходиться жорстко закріплена шестерня головної передачі. Інші з шестернею оснащені синхронізаційних муфтами.

Такий пристрій і принцип роботи дуже схожі з тривісною версією МКПП.Стоіт відзначити, що двухвальні механічні коробки передач володіють великим коефіцієнтом корисної дії, але через особливості своєї конструкції і пов’язаного з цим обмеження на допустимо можливе підвищення передавального числа використовуються тільки в легкових автомобілях. також важливим елементом в конструкції механічних коробок перемикання передач є синхронізатори.

Детальніше про МКПП

Раніше, коли перші зразки таких КП ними не оснащуються, водіям доводилося здійснювати подвійний вижим для рівняння окружних швидкостей шестерень. З появою синхронізаторів ця необхідність ісчезла.Следует відзначити, що синхронізатори не застосовуються для коробок передач з великим їх числом (коли мова йде, скажімо, про 18 ступенях), адже з технічної точки зору комплектації такого формату просто неможлива. Так само для збільшення швидкості перемикання передач синхронізатори не застосовуються при конструюванні спорткаров.

Сінхронізатори функціонують таким чином: коли керуючий перемикає передачі, муфта зміщується до потрібної шестірні. Зусилля надходять на блокувальний кільце муфти, і завдяки їхній силі тертя поверхні зубів починають своє взаімодействіе.Механіческая коробка передач принцип роботи має, як ми з’ясували, доступний і зрозумілий.

Переключення передач

Тепер, коли ми знаємо, як працює коробка передач механічного принципу управління, важливо розібратися з самим процесом перемикання. За цей процес відповідальним виступає спеціальний механізм.Автомобілі з заднім приводом оснащуються важелем перемикання саме на самій МКПП. Механізм же прихований в корпусі, а важіль дозволяє робити керування. Цей варіант розташування характеризується деякими перевагами і недоліками. Серед достоїнств:

доступність і простота з точки зору конструкційних рішень;
чітке перемикання;
високий термін служби.

До недоліків відносяться:

неможливість розташувати мотор в задній частині машини;
неможливість застосування на автомобілях з переднім приводом.

Якщо автомобілі оснащені переднім приводом, то важелі передбачені на підлозі між сидінням водія та сидінням пасажира, на панелі керма або ж на приладовій панелі.Конструктівние особливості в перемиканні передач автомобілів з переднім приводом теж мають свої переваги й недоліки. Серед перших виділяються особливий комфорт в розташуванні і зручність перемикання, відсутність вібрацій на важелі, відносно висока свобода з точки зору дизайнерського та інженерної компонування.

Перемикання передач МКПП

Недоліки, головним чином, представлені відносно невеликий довговічністю, ймовірністю виникнення люфтів, а так же потреби регулювання тяги. До того ж, такий варіант в конструкції і розташуванні важеля має менше чіткістю, ніж при розташуванні на корпусі МКПП.Любому, хто цікавиться темою різноманітності коробок передач, слід ознайомитися з плюсами і мінусами конкретно механічної КП, адже вона – це свого роду «мати» всіх наступних варіантів виконання і функціоналу коробок перемикання.

Плюси і мінуси механічних коробок передач

Зрозуміло, ідеальної коробки передач просто не існує. Але незрівнянними перевагами саме механічної є:

1. Відносна дешевизна конструкції в порівнянні з аналогами.
2. Невелика маса і завидний ККД (коефіцієнт корисної дії).
3. Відсутність особливих вимог до охолодження.
4. Перевага з точки зору економії і найкраща серед аналогів динаміка розгону.
5. Легкість і простота з точки зору інженерії.
6. Висока надійність і високий ресурс експлуатації.
7. Наявність можливості застосовувати різні техніки (що важливо для асів і водіїв зі стажем) і стилі водіння при деяких умовах (наприклад, під час ожеледиці і при їзді по бездоріжжю).

Пристрій механічної коробки передач

Машину з МКПП можна завести за допомогою поштовху і здійснити її буксирування максимально легко і зручно на великі відстані при будь-якій швидкості.
Наявність можливості роз’єднання двигуна і трансмісії.

Вражаючий список. Поговоримо про недоліки. Серед них:

Потреба при перемиканні повного роз’єднання між силовим механізмом і трансмісією, а це впливає на час здійснення перемикання.
Для досягнення плавності перемикання, доведеться довго набивати руку і збирати досвід.
Ідеальною плавності добитися не вийде взагалі, так як число ступенів в сучасних авто з механічною коробкою передач коливається від 4 до 7.
Щодо малий ресурс на вузлі зчеплення
Статистичні дані, які говорять про те, що водії, які віддають перевагу механіку, більш схильні до стомлення в дорозі.

Механічна коробка для «чайників». 9 важливих деталей

Плюси і мінуси МКПП

Новачкові, яка придбала авто з механічною коробкою, потрібно ознайомитися з важливими нюансами в поводженні з коробкою і усвідомити деякі моменти.Начнем по порядку. Для чого потрібні передачі? Для того, щоб вибирати, яка саме і за яких умов буде найкращою для застосування в необхідної вам ситуації (погодні умови, якість дорожнього покриття і т.п.)

Важливо! Освоєння розташування передач. Важливим моментом є синхронне натискання педалі зчеплення з одночасним перемиканням швидкостей.

1. Запуск мотора. Схема: «нейтралка» – зчеплення – запуск двигуна. І ніяк інакше.

2. Правильне застосування зчеплення. Вичавлювати – строго до кінця і не більше 2 секунд. Бережімо машину.

Не витрачайте ГРОШІ НА перефарбовування!
Тепер Ви самі зможете всього за 5 секунд прибрати будь-яку подряпину з кузова вашого автомобіля.

3. Похвальна координація і гладкі дії. Зчеплення. Швидкість (наприклад, перша). Кидаємо зчеплення (повільно, звичайно ж), при цьому так само повільно беремося за газ.

4. «Дауншифтінг». Простіше кажучи, при зниженні швидкості важливо знижувати і передачі, точно так же, як здійснювалося їх підвищення при розгоні.

5. Задній хід. Ніколи і ні за яких обставин не рекомендується включати задню передачу до моменту, поки авто не зупиниться.

Важливі деталі МКПП

6. Паркуемся. Мотор заглушений, вижато зчеплення, включена перша передача, ручне гальмо в робочому положенні. Все просто.

Незрозуміло, важко і нудно? Більше практики! Тільки за умови постійного і безперервного водіння описані принципи і тонкощі будуть не просто зведенням правил або законів, а чимось природним і зрозумілим.

висновок

Механічної коробки передач пристрій і принцип роботи, як ми з’ясували, досить цікаві, хоч разом з тим і складні для сприйняття. Працює МКПП виключно укупі з двигунами внутрішнього згоряння. Такий тип конструкції і принципів в управлінні наділяє розглянутий тип коробки передач певними перевагами перед своїми аналогами, які все частіше починають займати лідируючі з продажу місця на ринку. Однак не варто забувати, що найбільш практичною, хоч і не зовсім на перший недосвідчений погляд простий у використанні, є саме МКПП.