Складові частини трансмісії
Розглянемо більш докладно елементи механічної трансмісії автомобіля з класичним компонуванням (якщо забули, що таке компонування, то вам варто повернутися до глави 3 «Складові частини автомобіля і компонувальні схеми»). Отже, трансмісія при такому розташуванні агрегатів має наступні елементи (рисунок 5.1):
- зчеплення;
- коробку передач;
- приводний вал з шарнірами;
- головну передачу разом з диференціалом.
Примітка
На зображенні все елементи показані схематично. З урахуванням того, що диференціал знаходиться всередині корпусу головної передачі, на малюнку 5.1 показана тільки головна передача.
Малюнок 5.1 Двигун і складові частини трансмісії.
Увага
Якщо автомобіль передньопривідний, то тяга від двигуна передається на передні колеса через два окремих - правий і лівий - приводні вали, які з головною передачею і маточинами коліс (про маточинах розказано в розділі «Ходова частина») з'єднані шарнірно, про що піде мова в розділі «Шарніри рівних кутових швидкостей». Такі ж вали і шарніри встановлені на автомобілі з незалежною підвіскою задніх ведучих коліс, але про це пізніше.
Варто зазначити, що у повнопривідних автомобілів - тих, у яких тяга від двигуна передається на всі колеса - в трансмісію включена ще й роздавальна коробка, про яку ми будемо говорити нижче.
призначення зчеплення
Зчеплення служить для тимчасового від'єднання силової передачі (тяги) від двигуна, а також для плавного їх з'єднання. Процедура відключення необхідно при зупинці і гальмуванні автомобіля і при перемиканні передач. Плавне з'єднання потрібно при рушанні автомобіля з місця і після включення передач.
Пристрій і робота зчеплення
Початковий і один з найважливіших елементів всієї механічної трансмісії - зчеплення. Це муфта, яка призначена для з'єднання і роз'єднання двох окремих валів. Зовнішній вигляд звичайного зчеплення представлений на малюнку 5.2.
Малюнок 5.2 Зчеплення.
Зчеплення є два диска (показані на малюнках 5.3 і 5.4): один з них - натискний (ведучий), другий - ведений. Натискний диск встановлений в кожусі на маховик, який, в свою чергу, кріпиться до колінчастого валу двигуна. Ведений диск встановлений на шліци вхідного вала коробки передач і має можливість переміщатися по шліцах вала коробки.
На спрощеній схемі (рисунок 5.3) видно, що один диск зчеплення з'єднаний через кожух і маховик з колінчастим валом, а другий встановлений на вхідному валу коробки передач. Також на даному малюнку (5.3) показано, що в кожух зчеплення встановлений притискної (ведучий) диск, який має можливість переміщатися, так як кріпиться до диафрагменной пружині. Пружина ця, якщо подивитися збоку, має вигляд усіченого конуса з прорізами по всьому колу (пружину чітко видно на малюнку 5.2). Прорізи утворюють пелюстки, при натисканні на які весь цей «усічений конус» буде вигинатися в зворотну сторону. Ось і виходить, що на кінці пелюсток тисне вижимний підшипник, пружина вигинається, а так як до її зовнішньої окружності приєднаний притискної диск зчеплення, то він переміщається і вивільняє ведений диск. У цей момент обидва диска обертаються окремо один від одного, колінчастий вал обертається незалежно від вала коробки передач, а значить, тяга на колеса не передається - зчеплення вимкнено. Відпускаємо плавно педалі зчеплення, вижимний підшипник відсувається від диафрагменной пружини, та займає своє початкове положення, притискної диск щільно притискає ведений диск до маховика, поєднуючи тим самим колінчастий вал з валом коробки передач - зчеплення включено.
Малюнок 5.3 Спрощена схема конструкції зчеплення.
цікаво
Якщо диски зчеплення виконують свою роботу при сухих поверхнях, що труться, таке зчеплення називається сухим. І навпаки, якщо робочий процес зчеплення відбувається в рідинної ванні, то зчеплення називається мокрим. Зчеплення може бути однодисковим, дводисковим і багатодисковим. В даному випадку визначення залежить від кількості ведених дисків в зчепленні.
Привід вимикання зчеплення може бути тросовим або гідравлічним (в легкових автомобілях) і пневматичним або гідропневматичним (у вантажівках).
Також зчеплення може бути механічним, напівавтоматичним і автоматичним.
Малюнок 5.4 Пристрій однодискового сухого зчеплення.
При плавному відпуску педалі зчеплення на початку руху, відбувається плавне включення зчеплення, тобто притискної диск поступово притискає до маховика ведений диск (ведений диск трохи пробуксовує); число оборотів колінчастого вала значно відрізняється від числа обертів коробки передач, але тяга вже починає передаватися, автомобіль починає рух, а ви продовжуєте відпускати педаль зчеплення. Ведений диск все щільніше притискається до маховика, обороти колінчастого валу і валу коробки передач зрівнюються. При повному відпуску педалі зчеплення муфта зчеплення як би об'єднує два вала і тяга від двигуна в повній мірі передається на коробку передач, а від неї - на колеса.
Корисно знати
Якщо тривалий час не відпускати педаль зчеплення, ведений диск почне як би вигоряти, так як його робоча поверхня - це спеціальні неметалеві фрикційні накладки, які мають властивість зношуватися. При вигорянні веденого диска зчеплення салон автомобіля наповнюється характерним, досить неприємним, запахом.
Привід вимикання зчеплення
Якщо привід механічний, то все гранично просто (на підтвердження цього малюнок 5.5): до педалі зчеплення кріпиться трос, другий кінець якого приєднаний до важеля. Важіль, в свою чергу, впливає на вижимний підшипник, а далі процес відбувається, як описано вище.
Малюнок 5.5 тросовий привід вимикання зчеплення.
Якщо привід гідравлічний, то все трохи складніше (але не настільки, як може здатися, при погляді на малюнок 5.6). Є невеликий циліндр з поршнем (називається «головний циліндр гідроприводу виключення зчеплення»), який через шток з'єднаний з педаллю зчеплення з одного боку і майже такий же циліндр з поршнем (його назва - «робочий циліндр гідроприводу виключення зчеплення»), сполученим через шток з виделкою виключення, яка має можливість впливати на вижимний підшипник.
Зараз більш поширена конструкція, в який вижимний підшипник і циліндр виключення зчеплення об'єднані в один модуль. З точки зору надійності - все добре, а ось щодо обслуговування системи все набагато сумніше, в порівнянні з класичною схемою гідроприводу, що описана вище.
Малюнок 5.6 Гідравлічний привід вимикання зчеплення.
Регулювання приводу вимикання зчеплення
Будь то гідравлічний або механічний привід вимикання зчеплення, конструкторами закладається можливість його регулювання, оскільки або після розбирання елементів трансмісії, або через надмірне зносу веденого диска зчеплення може знадобитися регулювання.
Корисно знати
Чим пізніше починає «хапати» зчеплення, тим більше зношений ведений диск зчеплення (якщо, звичайно, не проводилися будь-які разборочносборочние роботи коробки передач). Йдеться про те, що чим вище знаходиться педаль зчеплення (коли її повільно відпускають) при рушанні автомобіля з місця, тим більший знос має ведений диск зчеплення. Якщо ви вичавили педаль зчеплення, без проблем включили передачу, почали плавно відпускати педаль і майже відразу ж автомобіль почав рух, значить все в порядку.
Якщо передачі включаються нормально, але автомобіль не може толком заїхати на невелику піднесеність, обороти двигуна часом зашкалюють, а машина їде з невідповідною даними оборотам швидкістю і при цьому салон наповнюється їдким характерним запахом горілих фрикційних накладок, значить зчеплення «буксує», його пора замінити ( або необхідно відрегулювати привід вимикання зчеплення).
Якщо передачі, навпаки, включаються дуже туго, часом з ударом (якщо це не ГАЗ-53, звичайно), або не включаються зовсім, причина, знову ж таки, може критися в зчепленні. Воно просто повністю не вимикається, тобто, диски не роз'єднуються і колінчастий вал фактично повністю не від'єднується від вала коробки передач, в такому випадку говорять, що зчеплення «веде». В такому випадку, швидше за все, винен привід вимикання зчеплення, який необхідно якомога швидше відрегулювати, в іншому випадку може вийти з ладу коробка передач.
Коробка передач
Коробка передач (КП) - дуже простий механізм, який складається з корпусу (що складається, в свою чергу, з декількох частин) і валів з шестернями всередині оного. Тяга від двигуна з одного боку коробки передач підводиться, а з іншого боку вже збільшена тяга передається далі на головну передачу і колеса.
Коробка передач також служить для зміни тягового зусилля на колесах автомобіля і для отримання заднього ходу і постійного роз'єднання тяги двигуна від передачі на провідні колеса. Дане роз'єднання необхідно для того, щоб не утримувати педаль вимикання зчеплення постійно вичавленої.
Однією з функцій коробки передач є пристосованість. Суть її така: тягове зусилля на колесах, необхідне для подолання всіх опорів, що виникають при русі автомобіля, повинно змінюватися в залежності від умов роботи автомобіля.
Якщо автомобіль рухається по рівній дорозі з невеликою швидкістю, то тяга, необхідна для подолання опору повітря і втрат на обертання коліс і всіх механізмів, буде невеликою. Для отримання цього тягового зусилля потрібна тільки невелика частина тієї потужності, яку двигун може розвивати. Весь надлишок потужності двигуна накопичується, поки водієві не знадобиться розгін автомобіля з метою отримання більш високій швидкості його руху.
Але, коли автомобіль рухається по поганій дорозі або на підйомі, опір руху значно збільшується. Для подолання цих опорів тягове зусилля на провідних колесах необхідно відповідно збільшувати. Також, коли автомобіль рушає з місця, тягове зусилля на його колесах має бути особливо великим, так як при цьому потрібно крім опору всіх механізмів подолати ще й інерцію автомобіля, пов'язану з його масою.
Примітка
При певній потужності двигуна, його моменті і кількостях обертів колінчастого вала різні тягові зусилля на провідних колесах автомобіля можуть бути отримані шляхом зміни співвідношення кількості обертів колінчастого вала двигуна і ведучих коліс.
При зменшенні числа обертів коліс в порівнянні з числом обертів колінчастого вала тягове зусилля на колесах зростає, проте при цьому знижується швидкість руху автомобіля (згадаємо про приклад з велосипедом). При збільшенні числа обертів коліс тягове зусилля на них знижується, а швидкість автомобіля може бути підвищена.
Зміна співвідношення між кількостями оборотів колінчастого вала двигуна і ведучих коліс і зміна внаслідок цього тягового зусилля на колесах проводиться за допомогою зубчастих коліс (шестерень), з набору яких і складається коробка передач. Приклад зубчастої пари, яка складається з провідною і відомою шестерні, наведено на малюнку 5.7.
Малюнок 5.7 Набір шестерень (зубчаста пара)
При обертанні малої ведучої шестерні (рисунок 5.7) сцепленная з нею велика ведена шестерня буде обертатися повільніше в стільки разів, у скільки разів більше число її зубів. При цьому крутний момент на осі веденої шестерні в стільки ж разів зросте.
Ставлення числа зубів (або діаметрів) відомої шестерні до числа зубів ведучої називається передавальним числом (або передавальним відношенням). Чим більше передавальне число пари, то більша змінюються число обертів валів шестерень і крутний момент на них. На зміну передавальних чисел шляхом введення в зачеплення шестерень з різним числом зубів і заснована дія коробок передач.
Ще одна з важливих функцій коробки передач - забезпечення можливості автомобіля їхати заднім ходом. Ця функція заснована на включенні між провідною і відомою шестернями проміжної шестерні - так званої «паразитного шестерні».
Так, при передачі зусилля в коробці без включення паразитного (проміжної) шестерні провідний вал (малюнок 5.8) і ведений вал обертаються в одному напрямку. При включенні паразитного шестерні ведений вал починає обертатися у зворотний бік, автомобіль рухається назад.
цікаво
Передавальні числа ніколи не бувають цілими числами. Вірніше, при розрахунку передавальних чисел намагаються їх так підібрати, щоб вони не були цілими. Для наочності варто навести приклад: є дві шестерні, ми беремо маркер і ставимо дві мітки - одну навпроти іншої, на обох шестернях. Так ось, якщо передавальне число між цими шестернями дорівнюватиме, наприклад, трьом, то рівно через три оберти мітки, нанесені на шестерні, знову зустрінуться. Так кожні три оберти зуби будуть встановлюватися в початкове положення. Це призведе до того, що одна пара зубів буде навантажена більше за інших в три рази і, як результат, швидше зноситься або взагалі зламається. Саме тому при підборі передавальних чисел їх намагаються вдіяти не цілими.
Малюнок 5.8 Спрощена схема одноступінчастої коробки передач.
В даний час в легкових автомобіля застосовуються п'яти- і шестиступінчастою механічні коробки передач. Це говорить про те, що у коробки передач п'ять або шість передач переднього ходу і одна передача заднього ходу.
Конструктивно розрізняють дво- і трехвальние коробки передач.
Малюнок 5.9 косозубой шестерня