Трансмисия грузових автомобилей

На этом проблемы со сцеплением не заканчиваются. Так  как каждый раз, отпуская педаль сцепления, мы заставляем обе поверхности ведомого диска сильно тереться о железный маховик и не менее железный нажимной диск, то естественно боковые поверхности ведомого диска изнашиваются. Это нормальный процесс, предусмотренный конструкцией автомобиля, и ведомый диск является расходным материалом. Однако наступает в жизни, опять же не очень смешной момент, когда все уже давно уехали с того самого перекрестка с красным сигналом светофором (после включения зеленого), а вы все еще стоите на месте. Хотя и первая передача включена, и педаль сцепления наверху, и «газуете» вы так, что у проезжающих мимо водителей «сердце кровью обливается». Но износ накладок ведомого диска оказался настолько велик, что теперь он не зажимается между маховиком и нажимным диском с должным усилием, и пробуксовывая не передает крутящий момент от двигателя к трансмиссии. Описанное явление имеет и свое название - сцепление пробуксовывает. е, затем на третьей и так далее. Замена ведомого диска сцепления требуется после 80 тыс. км. пробега и более. 

Глава 3. Коробка переключения передач (КПП) автомобиля 
 

3.1 Назначение коробки  передач 
 

Коробка передач  служит для изменения в широком  диапазоне крутящего момента, передаваемого  от двигателя на ведущие колеса автомобиля при трогании с места и его разгоне. Помимо этого коробка передач обеспечивает автомобилю движение задним ходом и позволяет длительно разъединять двигатель и ведущие колеса, что необходимо при работе двигателя на холостом ходу во время движения или при стоянке автомобиля. 

На современных  автомобилях применяют преимущественно  механические ступенчатые коробки  передач с зубчатыми шестернями. Количество передач переднего хода обычно равно четырем или пяти, не считая передачи заднего хода. 

Переключение передач  в них осуществляется передвижением  шестерен, которые входят поочередно в зацепление с другими шестернями, или блокировкой шестерен на валу с помощью синхронизаторов. Синхронизаторы выравнивают частоту вращения включаемых шестерен и блокируют одну из них  с ведомым валом. Управление передвижением  шестерен или синхронизаторов осуществляет водитель при выключенном сцеплении. В зависимости от числа передач  переднего хода коробки передач  бывают трехступенчатыми, четырехступенчатыми  и т. д.  

Схема работы коробки  передач. Коробка передач состоит  из: 

1 - первичный вал; 1. картера 

2 - рычаг переключения  передач; 2. первичного,вторичного и  

3 - механизм переключения  передач; промежуточного вала  

4 - вторичный вал; 3. дополнительного вала и 

5 - сливная пробка; 4. синхронизаторов 

6 - промежуточный  вал; 5. мех. переключения передач  

7 - картер коробки  передач с замковым и блокировочным 
 

Коробка передач  состоит из: устройством. 

1. Рычага переключения. 6. рычаг переключения. 

Картер содержит в себе все основные узлы и детали коробки передач. Он крепится к картеру  сцепления, который, в свою очередь, закреплен на двигателе. Так как  при работе, шестерни коробки передач  испытывают большие нагрузки, то они  должны хорошо смазываться. Поэтому  картер наполовину своего объема залит  трансмиссионным маслом (в некоторых  моделях автомобилей применяется  моторное масло). 

Валы коробки передач  вращаются в подшипниках, установленных  в картере, и имеют наборы шестерен с различным числом зубьев. 

Синхронизаторы необходимы для плавного, бесшумного и безударного  включения передач, путем уравнивания  угловых скоростей вращающихся  шестерен. 

Механизм переключения передач служит для смены передач  в коробке и управляется водителем  с помощью рычага из салона автомобиля. При этом замковое устройство не позволяет  включаться одновременно двум передачам, а блокировочное устройство удерживает передачи от самопроизвольного выключения. 

3.2 Принцип действия  коробки передач 
 

Изменение величины крутящего момента (числа оборотов) на различных передачах. Пример. 

Передаточное отношение  одной пары шестерен 
 

Возьмем две шестерни, не поленимся и сосчитаем число  их зубьев. Первая шестеренка имеет 20 зубьев, а вторая 40. Значит при двух оборотах первой шестерни, вторая сделает только один оборот (передаточное число равно 2). 

Передаточное отношение  двух шестерен 
 

На рисунке у  первой шестерни («А») 20 зубьев, у второй («Б») 40, у третьей («В») снова 20, у  четвертой («Г») опять 40. А дальше очень  простая арифметика. Первичный вал коробки передач и шестерня «А» вращаются со скоростью, допустим 2ccc об/мин. Шестерня «Б» вращается в 2 раза медленнее, то есть она имеет 1ccc об/мин, а так как шестерни «Б» и «В» закреплены на одном валу, то и третья шестеренка делает 1ccc об/мин. Тогда шестерня «Г» будет вращаться еще в 2 раза медленнее - 500 об/мин. От двигателя на первичный вал коробки передач приходит - 2ccc об/мин, а выходит - 500 об/мин. На промежуточном валу коробки передач в это время - 1ccc об/мин. 

В данном примере  передаточное число первой пары шестерен равно двум, второй пары шестерен тоже - двум. Общее передаточное число  этой схемы 2х2=4. То есть в 4 раза уменьшается  число оборотов на вторичном валу коробки перемены передач, по сравнению  с первичным. Обратите внимание на то, что если мы выведем из зацепления шестерни «В» и «Г», то вторичный вал коробки вращаться не будет. При этом прекращается передача крутящего момента и на ведущие колеса автомобиля, что и соответствует нейтральной передаче в коробке. Задняя передача, то есть вращение вторичного вала коробки передач в другую сторону, обеспечивается дополнительным, четвертым валом с шестерней заднего хода. Дополнительный вал необходим для того, чтобы получилось нечетное число пар шестерен, тогда крутящий момент меняет свое направление. 

Схема передачи крутящего  момента при включении задней передачи 

1 - первичный вал;  

2 - шестерня первичного  вала;  

3 - промежуточный  вал; 

4 - шестерня и вал  передачи заднего хода;  

5 - вторичный вал 
 

Поскольку в коробке  передач реального автомобиля имеется  большой набор шестерен, то, вводя  в зацепление различные их пары, мы имеем возможность менять и  общее передаточное отношение коробки. 

Рассмотрим значение переключения передач на примере  спортивного велосипеда, так как  на современных велосипедах тоже есть передачи. Владельцы такого транспорта обратили внимание на то, что когда  сзади включена звездочка с большим  числом зубьев, то крутить педали легко, но скорость велосипеда получается небольшая. Если же переключиться на меньшую  звездочку (с меньшим числом зубьев), то скорость движения возрастает, но усилие на педалях увеличивается. Меняя  звездочки (переключая передачи) на велосипеде, вы находите оптимальный режим движения с учетом своих сил и дорожных условий. 

Тот же принцип используется и в автомобиле. В зависимости  от дорожных условий и с учетом возможностей двигателя, необходимо переключать  передачи в коробке передач. Первая передача и передача заднего хода - самые «сильные» и двигателю  не трудно крутить колеса, но машина в этом случае движется медленно. А, например, при движении в гору на «шустрых» пятой и четвертой  передачах двигателю не хватает  сил (как и велосипедисту), и приходится переключаться на более низкие, но «сильные» передачи. Первая передача необходима для начала движения автомобиля, для того чтобы двигатель смог сдвинуть с места тяжелое железное «чудовище». Далее, увеличив скорость движения и сделав некоторый запас  инерции, вы можете переключиться на вторую передачу, более «слабую», но более «быструю», затем на третью, четвертую и пятую передачи. Все  ступеньки переключения передач  вверх - с первой по пятую, следует  проходить последовательно. Переключение передач в нисходящем порядке  можно производить «прыгая через  ступеньку» и даже через несколько - две, три и так далее. Обычный  режим движения автомобиля - на четвертой  или пятой передачах, потому что  они самые скоростные и экономичные.  

Глава 4. Карданная  передача 
 

4.1 Описание и назначение 
 

Ведущие мосты автомобиля устанавливаются на раме или на кузове автомобиля с помощью упругих  элементов подвески и во время  движения мосты изменяют свое положение  относительно мест крепления. Чтобы  передать крутящий момент в таких  условиях от коробки передач к  ведущему мосту, применяют карданные передачи. Их используют и в приводе к передним управляемым и ведущим колесам. Карданная передача к ведущему мосту состоит из карданного вала, шарниров и промежуточной опоры. Карданные шарниры обеспечивают передачу крутящего момента между валами, оси которых пересекаются под изменяющимися углами. В трансмиссии автомобилей применяют жесткие карданные шарниры неравных и равных угловых скоростей.  

Карданный шарнир неравных угловых скоростей состоит из жестких деталей (рис. а): ведущей 1 и  ведомой 4 вилок, крестовины 2, на шипы которой  надеты игольчатые подшипники 3. Крутящий момент передается от вилки 1 к вилке 4 через крестовину 2. При такой  конструкции и равномерном вращении вилки ведущего вала угловая скорость ведомой вилки будет изменяться два раза за каждый оборот, увеличиваясь и уменьшаясь. Поэтому такой шарнир называют шарниром неравных угловых  скоростей.  

Жесткие карданные  шарниры. 
 

Чтобы устранить  неравномерность вращения ведомого вала в карданной передаче, применяют  обычно два шарнира неравных угловых  скоростей, располагаемых на концах карданного вала. Тогда неравномерность  вращения, возникающая в первом ведущем  шарнире, компенсируется неравномерностью вращения второго шарнира и ведомый вал передачи вращается равномерно с угловой скоростью ведущего вала. Такая карданная передача называется двойной. Одинарные передачи с одним жестким карданным шарниром практически не применяются. 

В приводе передних управляемых и ведущих колес  автомобилей повышенной проходимости применяют шарниры равных угловых  скоростей двух типов: шариковые  и кулачковые. 

4.2 Устройство карданной  передачи 
 

Карданная передача автомобилей ЗИЛ-130 состоит из промежуточного 1 и основного 6 карданных валов, соединенных  друг с другом. Промежуточный вал  опирается на промежуточную опору 3, состоящую из шарикоподшипника 11, заключенного в резиновое кольцо 10 с металлическим кронштейном 4. На переднем конце промежуточного вала приварена вилка карданного шарнира, а второй конец его выполнен в  виде шлицевой втулки 2, в которую  вставлен шлицевой конец вилки 9 карданного шарнира основного вала. Благодаря  скользящему шлицевому соединению промежуточного и основного карданных  валов их общая длина может  изменяться при вертикальных перемещениях ведущего моста на неровностях дороги.  

Карданная передача. 
 

Карданные шарниры  состоят из двух вилок 9, в проушины которых установлена крестовина 8 с шипами и игольчатыми подшипниками 5. Каждый подшипник состоит из стального  стакана с иголками, закрепленного  в проушине вилки крышкой, стопорной  пластиной и двумя болтами. Смазка игольчатых подшипников производится по каналам в крестовине от пресс-масленки 7. Вытекание смазки из подшипников  предотвращается торцовыми уплотнителями  и резиновыми самоподжимными сальниками в вилках. 

Карданные валы изготовляют  из тонкостенных стальных труб, на концах которых запрессованы и приварены  хвостовики вилок. После сборки карданные  валы балансируют для уменьшения вибраций, возникающих при работе карданной передачи. 

Глава 5. Главная передача 
 

5.1 Назначение и  типы главных передач 
 

Главная передача служит для увеличения крутящего момента  и изменения его направления  под прямым углом к продольной оси автомобиля. С этой целью главную  передачу выполняют из конических шестерен. В зависимости от числа шестерен главные передачи разделяют на одинарные конические, состоящие из одной пары шестерен, и двойные, состоящие из пары конических и пары цилиндрических шестерен. Одинарные конические, в свою очередь, подразделяют на простые и гипоидные передачи. 

Типы главной передачи: 

1 - ведущая коническая  шестерня,  

2 - ведомая коническая  шестерня, 

3 - ведущая цилиндрическая  шестерня,  

4 - ведомая цилиндрическая  шестерня. 
 

Одинарные конические простые передачи (рис. а) применяют  преимущественно на легковых автомобилях  и грузовых автомобилях малой  и средней грузоподъемности. В  этих передачах ведущая коническая шестерня 1 соединена с карданной  передачей, а ведомая 2 с коробкой дифференциала и через механизм дифференциала с полуосями. Для  большинства автомобилей одинарные  конические передачи имеют зубчатые колеса с гипоидным зацеплением (рис. 6). Гипоидные передачи по сравнению  с простыми обладают рядом преимуществ: они имеют ось ведущего колеса, расположенную ниже оси ведомого, что позволяет опустить ниже карданную передачу, понизить пол кузова легкового автомобиля. Вследствие этого снижается центр тяжести и повышается устойчивость автомобиля. Кроме того, гипоидная передача имеет утолщенную форму основания зубьев шестерен, что существенно повышает их нагрузочную способность и износостойкость. Но это обстоятельство обусловливает применение для смазки шестерен специального масла (гипоидного), рассчитанного для работы в условиях передачи больших усилий, возникающих в контакте между зубьями шестерен.