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.
Принцип работы МКПП
Начало движения машины, медленная езда по плохой дороге вызывает большое сопротивление. Автомобилю с механической коробкой передач в таком режиме требуется максимально большой крутящий момент.
КПП при этом выполняет функции понижающего редуктора и даже при больших оборотах транспортное средство двигается с относительно небольшой скоростью. После прекращения разгона водитель переключает режим, и частота вращения коленвала вновь возвращается в оптимальный диапазон.
Равномерное перемещение по плоскости требует меньших усилий, которые и обеспечиваются повышенными передачами.
Принцип работы механической коробки передач состоит в создании соединений между ведущим (входным) валом и ведомым (выходным) через сочетания шестеренок с разным количеством зубьев. Это позволяет подстраивать трансмиссию под изменяющиеся условия движения транспортного средства.
Для чайников, как принято называть неспециалистов, принцип работы механической коробки передач можно объяснить буквально в нескольких словах. Устройство обеспечивает нормальную работу двигателя за счет изменения числа оборотов, увеличивая или уменьшая усилие на ведущих колесах. Это позволяет удерживать наилучший режим работы силового агрегата при трогании с места, разгоне и снижении скорости.
Такой принцип работы МКПП сохраняется у всех машин: и с полным, и с задним, и с передним приводом. Устройство трансмиссии в каждом из случаев имеет свои особенности, но при этом основные элементы конструкции и их назначение сохраняются. Перемена передаточного числа происходит за счет введения в действие определенной комбинации из шестеренок с разным количеством зубьев.
Данные соотношения для каждого двигателя подбираются индивидуально в ходе расчетно-конструкторских работ и натурных испытаний. При этом учитывается множество факторов и, в первую очередь, параметры двигателя. Физический принцип работы МКПП при этом остается неизменным, водитель управляет изменением режима вручную путем переведения рычага из одного положения в другое.
Видео — механическая коробка передач, принцип работы:
Наглядное представление о принципе работы МКПП можно получить после просмотра видео ролика. Схематическое анимированное изображение как нельзя лучше демонстрирует взаимодействие деталей между собой. Такие материалы обеспечивают понимание происходящих процессов, особенно при переключении режимов работы.
Принцип работы КПП
Устройство любой коробки передач: сцепление (которое в автоматической коробке называются гидротрансформатором); передаточный механизм из шестерен (планетарный ряд); компоненты, переключающие передачи; система управления.
Принцип работы механической КПП более или менее понятен: водитель вручную переключает передачи, создавая различные комбинации шестерен. Ведущий вал через сцепление соединен с коленвалом двигателя, с ведомым валом соединение не фиксированное.
Нужная пара шестерен выбирается при помощи вилок управляющего механизма. Рукояткой передвигаются приводы, муфты, ползуны. Механизм выбора передачи устанавливается в трансмиссии, на руле или в кузове.
На коротком видео ниже показана вся суть механической коробки передач
Синхронизатор, уравнивающий вращением валов, дает возможность менять скорость без вреда агрегату. Чтобы поменять передачу, нужно нажать на сцепление, отсоединяющее коробку от двигателя. Затем включаем нужную передачу (при старте — первую). Педаль отпускается после изменения скорости.
Как работает синхронизатор:
- при расположении рычага на нейтральной, двигатель не взаимодействует с колесами, шестерни свободно крутятся;
- после того, как водитель включил передачу, кулиса соединяет рычаг с коробкой, вилка двигает муфту к нужной шестерне через тросики;
- одновременно сухари двигают блокирующее кольцо;
- вращением шестерни и вала создается трение, благодаря которому до упора проворачивается кольцо;
- муфта перестает двигаться из-за того, что кольцо и шестерня расположились друг против друга;
- скорости выравниваются, муфта может пройти через кольцо, чтобы соединиться с нужной шестерней, передать крутящий момент;
- шестерня и вал блокируются, скорость включается.
Устройство синхронизатора
1 — ступица; 2 — скользящая муфта; 3 — блокировочное кольцо; 4 — пружина; 5 — стопорное кольцо; 6 — косозубая шестерня передачи; а) прямозубый дополнительный венец шестерни; б) внутренняя рабочая поверхность скользящей муфты.
Иногда синхронизатор включает 2 шестерни одновременно. Чтобы авто двигалось задним ходом, монтируется дополнительный вал, оснащенный промежуточной шестерней.
Техническое обслуживание МКПП
ТО для МКПП заключается, как правило, в проверке уровня масла в ней. Необходимо следить, нет ли подтёков на картере, стыках и заливных и сливных пробках.
Автомобили, оборудованные бортовым компьютером, могут сигнализировать владельцу о проблемах с узлом МКПП. Каждых сигнал компьютера расшифровывается, после чего принимаются соответствующие меры. Расшифровка может быть в мануале к вашему авто или в специальной программе на ноутбуке, который можно подключить к бортовой системе автомобиля. В большинстве иномарок масло в коробке не меняется, если нет никаких неполадок. Необходимо только изредка проверять его уровень (если нет следов утечек).
МКПП – система достаточно простая и ремонтопригодная. Если вам нужен простой и надёжный автомобиль, то выбирайте машину, оборудованную МКПП.
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.
Переключение передач МКПП
Для эффективного управления автомобилем мало знать расшифровку МКПП, нужно понимать, как же переключаются передачи. Ведь от того, насколько хорошо вы изучите этот вопрос, будет зависеть и срок эксплуатации машины. Коробка передач – одна из самых часто выходящих из строя деталей. Переключение МКПП осуществляется с помощью рычага, который располагается по правую руку водителя в центре салона. Он находится либо на крыше коробки, либо соединяется с ней через специальный удлинитель. Второй тип рычага является наиболее предпочтительным, так как не передает вибрацию от двигателя и располагается в удобном для водителя положении.
Для того, чтобы эффективно и долго управлять автомобилем, необходимо понимать основные принципы переключения передач:
Включать передачу можно только после того, как педаль сцепления будет полностью выжата
Очень важно до конца нажимать на нее, в ином случае сцепление очень быстро износится и его будет необходимо заменить.
Переводить рычаг из одного положения в другое нужно плавно, без резких движений. В процессе вы почувствуете небольшое сопротивление, ведь в этот момент под капотом вашего автомобиля происходят сложные соединения разных деталей в редукторе
Если переключение с передачи на передачу будет идти с трудом, или в процессе вы услышите скрежет, то выжмите сцепление и включите нейтральную передачу – скорее всего вы либо недостаточно нажали на левую педаль, либо в вашей машине есть какие-то неполадки.
Зачем нужна МКПП?
Первая причина ясна – надо как-то подключить вращающийся вал двигателя к приводам колес, чтобы тронуться с места. Есть и вторая: силовой агрегат развивает рабочую мощность (иначе – максимальный крутящий момент) при достижении определенного числа оборотов коленчатого вала. Для большинства бензиновых двигателей этот порог составляет 3000 об/мин, для дизельных – 2000 об/мин.
Для чайников, то бишь, новичков, желающих разобраться в работе автомобильных узлов, предлагается такое пояснение:
- Во время работы на месте (холостой ход) количество оборотов коленвала составляет 800-900 об/мин. Чтобы начать движение, развиваемой мощности недостаточно и нужно поднять ее за счет нажатия на газ и повышения оборотов до 2-3 тыс. в минуту. В этот момент и нужно подключить привод колес, что выполняется с помощью коробки передач.
- Без МКПП разгон автомобиля выйдет плавным и невероятно долгим, а если попадется подъем, то машина не разгонится никогда. Причина та же – нехватка мощности. Для повышения динамики нужен преобразователь усилия, способный замедлить вращение, но увеличить крутящий момент.
- Для разворота и парковки машине нужен задний ход, его также обеспечивает механическая коробка передач.
Если между колесным приводом и коленчатым валом поставить зубчатую передачу с шестеренками разного размера, то колеса станут вращаться медленнее. Но при этом на каждом колесе возрастет усилие (на жаргоне – тяга) и разгон автомобиля ускорится. А плавное подключение вращающихся элементов обеспечит другой узел МКПП – сцепление.
Характеристики механической трансмиссии
Правильное переключение передач дает ряд неоспоримых преимуществ: мощность и КПД автомобиля повышается, расход топлива снижается, а детали остаются в целости и сохранности. Умение подбирать правильную передачу для конкретной ситуации может заметно облегчить жизнь. Например, если вы едете в гору, ни в коем случае не стоит включать третью и, тем более, четвертую передачу. Скорее всего, автомобиль заглохнет где-нибудь на середине пути. А вот на первой или второй скорости вы без труда преодолеете подъем.
Уровень масла в трансмиссии
Многих водителей интересует уровень масла в МКПП – ведь именно оно отвечает за смазку деталей и их долговечность. Проверять этот показатель нужно каждые 10 тысяч километров. Сделать это можно либо в автомастерской, либо самостоятельно. Заехав на эстакаду или смотровую яму, необходимо осмотреть картер КПП. Для проверки уровня жидкости возьмите короткую палку или прут и посмотрите, достаточно ли масла в заливном отверстии. Если жидкость опустилась ниже его кромки, возьмите шприц для заливки и долейте трансмиссионное масло для нужной риски.
Когда имеет смысл замена?
Стоимость ремонта родной или новой АКПП иногда значительно превышает стоимость МКПП. Когда старые коробки-автомат восстанавливать нецелесообразно, проще воткнуть механику. На автомобилях до 97 года поменять коробку проще простого – они с двигателем не связаны между собой. А вот после 97 года они начали комплектоваться одним электронным блоком управления или двумя, работающими в паре. Правда, это зависит от модели АКПП. Старые разработки без электронных блоков управления до сих пор спокойно ставятся на совершенно новые автомобили. При переходе на МКПП, на автомобилях со сложными электронными блоками управления возникает куча проблем. Компьютер начинает выдавать ошибки, двигатель глохнет и ведет себя странно. Некоторые такие сложности можно решить, а некоторые нет. Переход на МКПП в таком случае может сильно разочаровать владельца. Автомобиль будет вести себя странно, постоянно требуя внимания и каких-либо действий. Например, выхода из ошибок каждые 15 километров, поскольку «мозги» автомобиля «прошиты» под АКПП.
Если на автомобиль владельца запчасти не производятся уже лет 20 и найти их можно только с помощью сложного поиска в интернете, то тогда замена на МКПП вполне имеет смысл.
Ремонт коробки старого Порше может в десять и более раз превысить стоимость установки механики
Ремонт коробки старого Порше может в десять и более раз превысить стоимость установки механики. Некоторые профессионалы могут срастить двигатели и коробки совершенно разных производителей и поколений.
На автомобилях после 97 года, на которые поставить механику слишком уж сложно, можно поставить двигатель в сборе с МКПП. Продажа старого двигателя и запчастей от АКПП частично покроет расходы. Например, роторный двигатель от Мазда РХ-8 в хорошем состоянии обойдется в 400000 рублей, коробка в 60000. Вместо роторного двигателя можно без особых проблем поставить вышеуказанный турбированный двигатель от Тойота в сборе с МКПП и за 200000 получить надежный автомобиль со спортивным характером, который долго не будет знать проблем.
Что потребуется?
Замена коробки – процедура достаточно сложная. Для этого понадобится как минимум теплый бокс с ямой или подъемником. Сама АКПП весит немало и для её снятия понадобится кран или помощь нескольких человек. Сами процедуры по замене потребуют большого спектра инструментов: различных ключей, шестигранников, дрели, шуруповерта, отверток и так далее. Проведение процедуры требует опыта работы руками и четкого понимания, что и как должно работать.
Процесс замены АКПП на МКПП
Инструкций по смене вида коробки официальные производители не выпускают, информацию можно найти только в интернете, и далеко не всегда полную. Тем не менее опытные в работах с автомобилем автовладельцы, периодически выполняют данные операции самостоятельно, и, в большинстве случаев, им удается решить все сопутствующие проблемы.
Детали необходимые для свапа:
- Сама механическая коробка передач. И крепления к ней. На АКПП и МКПП они могут отличаться.
- Маховик и корзина сцепления. Эти детали подлежат балансировке, поэтому их лучше брать с одной машины. Диск сцепления лучше поменять на новый.
- Полуоси – отличаются у АКПП и МКПП.
- Кулиса. При ее установке обычно требуется расширить некоторые отверстия, лучше обработать их антикором.
- Педальный узел. Педаль сцепления потребует установки шланга, цилиндра и отверстий под него.
- Стартер переделывается или заменяется на новый из-за включенной блокировки. АКПП нельзя завести при включенной передаче. Обычно просто ставится перемычка.
Фонари заднего хода понадобится переделать, чтобы они работали с задней передачей МКПП.
Если АКПП идет уже со сложными электронными блоками управления, то в этот список может добавиться: перепрошивка, установка хитрушек и обманок, замена приборной панели и так далее. Иногда для того чтобы заставить машину работать правильно, необходимо будет ее серьезно переделать. В зависимости от случая, это может быть совсем просто или же не решаемо.
Автоматическая трансмиссия
Ещё лет 20 назад так называли только один тип коробок передач. Сейчас это целая группа, в которую входит по меньшей мере три вида механизмов. У всех автоматических коробок передач есть общий плюс — это комфорт передвижения. Процесс переключения возложен на бортовую электронику, тогда как вы можете следить за дорогой и получать максимум удовольствия от вождения. Другие преимущества и недостатки автоматических коробок передач мы рассмотрим более внимательно.
Гидромеханический «автомат»
Этот тип трансмиссии часто называют классической или планетарной коробкой передач. Последнее — от используемого механизма. Планетарная передача позволяет изменять крутящий момент, фиксируя определённые шестерни друг относительно друга. Результат будет зависеть от того, какая часть механизма подключена к вторичному валу.
Обязательный элемент автоматической коробки передач (АКПП), определяющий большинство плюсов и минусов — гидротрансформатор. Мотор автомобиля крутит насосное колесо, которое приводит в движение масло, а через него — турбинное колесо. Для повышения коэффициента полезного действия могут использоваться ещё два элемента — реакторное колесо и фрикционное сцепление. Первое повышает скорость циркуляции жидкости, а второе жёстко блокирует механизм, снижая потери при равномерном движении.
Теория кажется сложной, но современным водителям не обязательно разбираться во всех нюансах работы узла. Куда важнее плюсы автоматической коробки передач:
Удобство — переключение происходит без участия водителя. Хотя в некоторых автомобилях с АКПП это можно делать вручную. Для этого трансмиссию нужно перевести в режим Manual или Sport.
Надёжность по сравнению с другими видами автоматических коробок передач. «Гидромеханика» спокойно выдерживает до 200–250 тысяч километров пробега.
Выносливость — большинство автоматических трансмиссий устойчиво к пробуксовкам и резким разгонам.
Меньший риск перегрузить двигатель и другие узлы. Даже в коробках передач с ручным переключением есть защитный механизм, который допускает автоматическую смену ступени в экстренной ситуации.
Простота освоения — управляться с двумя педалями легче, чем с тремя. С другой стороны, если вы учитесь на «автомате», то для управления машиной с МКПП придётся сдавать дополнительный экзамен.
Конечно, у автоматической коробки передач есть свои минусы. Главный — более дорогое обслуживание, которое выражается в частой замене масла и высоких ценах запчастей. Кроме того, АКПП ограничивают динамику машины за счёт сложной конструкции. Некоторые водители жалуются и на отсутствие полного контроля — механизм может переключить передачу в неподходящий момент. Хотя для них созданы адаптивные «автоматы», которые приспосабливаются к определённому стилю езды.
Эксплуатация
Замена масла (вовремя) и «правильное» переключение передач – действия, способные продлить срок эксплуатации механической коробки передач. Для этого требуется осуществлять контроль уровня масла. Переключать передачи за счет плавных движений. Выдерживать паузу в нейтральном режиме, что необходимо для полноценного срабатывания синхронизаторов.
Неисправности МКПП приводят к следующему:
- износ прокладок и сальников – подтекание масла;
- излишний шум – повреждение шестерней и подшипников, а также проблемы с синхронизаторами;
- затрудненная смена передач – выход из строя механизма переключения, синхронизирующих муфт, шестерней;
- произвольное выключение передач – сильный износ и синхронизаторов и шестерней.
Двухвальная механическая коробка передач: устройство и принцип работы
Разобравшись с тем, из чего состоит коробка передач с тремя валами, перейдем к двухвальным коробкам. Данный тип КПП имеет в своем устройстве два вала: первичный и вторичный. Первичный вал является ведущим, вторичный ведомым. На валах закреплены шестерни и синхронизаторы. Также в картере коробки находится главная передача и дифференциал.
Ведущий вал отвечает за соединение со сцеплением, также на валу находится блок шестерен в жестком зацеплении с валом. Ведомый вал расположен параллельно ведущему, при этом шестерни ведомого вала в постоянном зацеплении с шестернями ведущего вала, а также свободно вращаются на самом валу.
Также на ведомом валу жестко закрепляется ведущая шестерня главной передачи, а между самими шестернями ведомого вала расположены муфты синхронизаторов. Добавим, чтобы уменьшить размеры КПП, а также увеличить количество передач, в современных коробках нередко вместо одного ведомого вала может быть установлено 2 или даже 3 вала.
На каждом таком валу жестко закреплена шестерня главной передачи, при этом такая шестерня имеет жесткое зацепление с ведомой шестерней. Получается, конструкция фактически реализует 3 главных передачи.
Сама главная передача, а также дифференциал в устройстве КПП осуществляют передачу крутящего момента от вторичного вала на ведущие колеса. При этом дифференциал также может обеспечить такое вращение колес, когда ведущие колеса вращаются с разными угловыми скоростями.
Что касается механизма переключения передач, на двухвальных КПП он вынесен отдельно, то есть за пределы корпуса. Коробка связана с механизмом переключения тросами или специальными тягами. Чаще встречается соединение при помощи тросов.
Сам механизм переключения 2-х вальной коробки имеет рычаг, который соединяется тросами с рычагом выбора и рычагом включения передачи. Указанные рычаги соединяются с центральным штоком переключения передач, который также имеет вилки.
Если говорить о принципе работы двухвальной механической коробки передач, он похож на принцип трехвальной КПП. Отличия состоят в том, как работает механизм переключения передач. В двух словах, рычаг может осуществлять как продольные, так и поперечные движения относительно оси автомобиля. Во время поперечного движения происходит выбор передачи, так как усилие идет на трос выбора передач, который оказывает воздействие на рычаг выбора передач.
Далее рычаг движется продольно, а усилие идет уже на трос переключения передач. Соответствующий рычаг горизонтально перемещает шток с вилками, вилка на штоке смещает синхронизатор, что и приводит к блокировке шестерни ведомого вала.
Напоследок отметим, что также механические коробки разных типов имеют дополнительные блокировочные устройства, которые препятствуют включению одновременно двух передач или же непредвиденному выключению передачи.
