Трансмісія. Частина 1. Коробка передач.
Текст: Артем 'S1LvER' Терехов
З попередніх статей ми зрозуміли, що функція двигуна - виробництво корисної енергії, яка потрібна, щоб мотоцикл міг переміщатися (хто не Новомосковскл - ласкаво просимо в наш Залізний цех). Однак, будь-якого апарату з мотором, будь то мопеду, скутеру або мотоцикла, необхідно пристрій для передачі виробленої двигуном потужності на колесо. Цю функцію бере на себе механізм під назвою «трансмісія» або «силова передача». У нашій сьогоднішній статті мова піде в основному про мотоциклетної механічній коробці передач.
Є певний набір механізмів, які присутні в трансмісії будь-якого типу: передня передача, зчеплення, коробка передач і головна передача. У механічної трансмісії традиційної схеми передня передача передає потужність від коленвала через зчеплення до коробки передач. Зчеплення використовується для з'єднання і роз'єднання двигуна з коробкою передач, дозволяючи двигуну працювати, коли байк залишається нерухомим, а також рушати з місця. Коробка передач допускає вибір різних передавальних чисел для досягнення максимальних показників потужності і крутного моменту в межах діапазону частот обертання двигуна. Головна передача передає потужність від коробки передач до заднього колеса.
У найбільш простому вигляді робота одношвидкісний автоматичної трансмісії маленького скутера не представляє особливої складності, в той час як на великих дорожніх машинах застосовуються набагато витонченіші механізми. Все залежить від призначення конкретного апарату і очікуваних від нього характеристик. Від «півгривні» потрібно просто переміщати райдера на короткі дистанції, бути дешевим при покупці і простим в ремонті - такій машині не потрібна шестиступінчаста "механіка". А потрібна вона там, де необхідний великий діапазон швидкостей руху, який може здолати відстаней і різних навантажень.
Зубчаста передача, крутний момент і потужність
Давайте розберемося з ключовими поняттями в «трансмісійних питаннях».
Зубчаста передача - це дві поєднані шестерні, які обертаються з різними швидкостями. Передавальне відношення визначає відмінність в цій швидкості. Процес отримання меншої частоти обертання веденого (вихідного) валу по відношенню до ведучого (вхідному) валу називається зниженням (уповільненням) швидкості обертання. Зворотний процес носить назву підвищення швидкості обертання. Ці поняття справедливі стосовно не тільки зубчастих, але і ланцюгових і пасових передач.
Тепер про моменті. Крутний момент - це величина повороту, який забезпечує сила, прикладена щодо якоїсь осі (сила, зазвичай вимірюється в ньютонах, помножити на відстань, в метрах). Для того щоб байк поїхав, необхідно передати заднього колеса досить крутного моменту. Щоб наочно уявити собі, що це за звір, розглянемо простий приклад. Якщо для затягування гайок використовується гайковий ключ, то на гайку впливає крутний момент. Припустимо, довжина гайкового ключа 200 мм (0.2м), а зусилля руки, що додається до нього під прямим кутом - 100 Н. Тоді величина крутного моменту, прикладеного до гайки, складе
100 x 0,2 = 20 Нм.
Якщо застосувати це до роботи коробки передач, то можна помітити, що в результаті впливу зуба провідної шестерні на зуб відомої шестерні ведена шестерня повертається. Якщо діаметр шестерень однаковий, тобто число зубів один і той же, то обертатися вони теж будуть з однаковою швидкістю, а величина крутного моменту, що підводиться до валу першої шестерні, буде повністю передана валу другий шестерні.
Особливістю бензинових двигунів є те, що при низьких частотах обертання вони розвивають невеликий крутний момент. Тому роль підсилювача крутного моменту виконує трансмісія. У процесі зменшення швидкості обертання заднього колеса (потрібно забезпечити достатній крутний момент на колесі, але при цьому воно не повинно обертатися зі швидкістю 9000 об / хв, як двигун!) Беруть участь всі елементи трансмісії, за винятком зчеплення.
З обертовим моментом розібралися. Потужність ж - це фізична величина, яка дорівнює відношенню роботи, що виконується за певний проміжок часу, до цього проміжку часу. У фізиці потужність виражається у ватах, однак у мотовиробника дуже популярна інша величина - кінська сила.
Цікаво, що в багатьох державах «конячка» офіційно виведена з ужитку. Що не завадило їй стати досить популярним мірилом потужності в авто- і мотоіндустрії.
У більшості європейських країн кінська сила визначається як 75 кгс · м / с, тобто, як потужність, достатня для підняття вантажу масою в 75 кг на висоту 1 метр за 1 секунду. В такому випадку 1 к.с. становить приблизно 735,5 ват.
Що ж все вищенаписане означає по відношенню до мотоциклів?
Для райдера крутний момент є найважливішим фактором. Мотоцикл буде прискорюватися в темпі, відповідному його кривої крутного моменту (в даному випадку опустимо тертя і опір повітря). Пік крутного моменту - це точка, в якій розгін байка відбувається найшвидше (по обидві сторони від цієї точки розгін відбувається повільніше). Для конкретного значення крутного моменту на задньому колесі, розгін буде однаковим, незалежно від швидкості обертання двигуна. Пік максимальної потужності настає після піку крутного моменту - коли зменшення крутного моменту компенсується підвищенням обертів. Інтенсивність розгону на піку крутного моменту більше, ніж на піку потужності.
Колесо водяного млина видає величезний крутний момент. Тільки оборотів замало.
Тоді чому ж ми так багато говоримо про потужність? Уявіть собі велике колесо водяного млина. Очевидно, що це колесо генерує величезний крутний момент, однак швидкість його обертання дуже мала. Відповідно, його потужність (тобто можливість здійснювати багато роботи за короткий час) дуже низька. У загальному і цілому, водяне колесо є малопотужним «двигуном» саме через низьку частоти обертання. У випадку з мотоциклами, потужний двигун з величезним «поголів'ям конячок» - це такий двигун, який генерує великий крутний момент на високих оборотах.
Стоковий набір шестерень в коробці і пов'язані з ними передавальні відносини обрані виробником не просто так. Це компромісні співвідношення, які найбільше підійшли тест-пілотам в «усереднених» умовах випробувань. Як тільки байк виявляється в руках покупця, струнка картина руйнується. Тюнінг двигуна, умови експлуатації, далекі від уявлень наївних інженерів (наприклад, стантрайдинг), відмінності в конфігурації різних треків (якщо райдер любить покататися не тільки в цивільних умовах). Всі ці фактори рано чи пізно приведуть до того, що райдер задумається щодо заміни пари-трійки шестерень в трансмісії - щоб пристосувати мотоцикл саме під ті умови, в яких він найбільш часто використовується. І якщо провідну зірку, закріплену на колесі, замінити простіше простого на будь-якому мотоциклі (як правило, стантрайдер тільки цим і обмежуються в питаннях передавальних відносин), то зміна співвідношення на одній з передач в коробці вже потребують розбирання двигуна (якщо тільки коробка передач не касетного типу, але про це нижче).
Як ми вже неодноразово помічали, практично будь-яке рішення, прийняте при конструюванні мотоцикла - це компроміс. У випадку з вибором передавального відносини - компроміс між розгоном і максимальною швидкістю. Щоб зробити з байка «спринтера» (тобто отримати інтенсивний розгін в жертву максималці), необхідно встановити меншу провідну зірочку, або велику зірку на колесі. Бажаєте зворотного ефекту - робите зворотні дії, все досить просто.
Тепер давайте коротко розглянемо принцип роботи механічної коробки передач, яка використовується на більшості серійних мотоциклів.
Принцип роботи коробки передач
Коробка передач складається з безлічі пар шестерень. У кожної пари - свій передавальне відношення, а число таких пар відповідає числу передач, які «ховаються в коробці» байка. Одна шестерня знаходиться на ведучому валу (також його називають первинним валом), інша - на відомому валу (він же вторинний). Всі сучасні мотоциклетні коробки передач - постійного зачеплення, тобто всі пари знаходяться в постійному зачепленні, незалежно від того, включена дана передача чи ні.
Елементи коробки передач Suzuki GSX-R1000 K8
Коли райдер невимушено клацає лапкою перемикання передач - пара сполучених шестерень блокується на своїх валах, і через цю пару передається крутний момент. Решта шестерні НЕ зблоковані з валом і вільно обертаються на ньому.
Як працює секвентальная коробка передач
Деякі шестерні постійно зафіксовані на валу і обертаються разом з ним, а інші встановлені на втулках і можуть вільно обертатися на ньому. Для забезпечення приводу необхідна блокування такої вільної шестерні з валом; значить, потрібно забезпечити її зачеплення з іншого шестернею, розташованої поруч і знаходиться в постійному зачепленні з валом. Для цього важливо, щоб шестерня, яка перебуває в зачепленні з валом, зрушила до вільної шестірні і з'єдналася з нею за допомогою кулачків і відповідних їм отворів, залишаючись при цьому в постійному зачепленні з шестірнею зі своєї пари.
На своїх валах шестерні переміщаються під впливом механізму перемикання передач. При зміні передачі барабан селекторної механізму обертається і переміщує вилку перемикання передач, яка одним кінцем зафіксована в спрямовуючий пазу барабана, а іншим кінцем входить в паз пересувається шестерні, таким чином, здійснюється її переміщення.
Треба додати, що ми описали пристрій саме мотоциклетної коробки передач, яке має мало спільного з «нутрощами» механічної коробки на серійних автомобілях. Всі механічні коробки сучасних серійних мотоциклів називаються коробками перемикання передач секвентального типу (по-англійськи "sequence" означає «послідовність»). Назва повністю відповідає функціоналу: перемикання можна проводити строго послідовно, від першої до другої, від другої до третьої передачі і так далі. Найголовніше і очевидну перевагу такої коробки - висока швидкість перемикання. Різниця в швидкості перемикань настільки відчутна, що таку коробку дуже часто встановлюють в спорткари, підготовлені для гонок. А про недоліки ми всі прекрасно знаємо. Головна проблема мотоциклетної «механіки» - перемикання передач при повній зупинці. Це знову-таки пов'язано з самою конструкцією - намагаючись «через не можу» стусанами увіткнути потрібну передачу в статиці, можна погнути вилочки в коробці. Після чого обов'язково доведеться відвідати майстра, який вміє розкривати движки, якщо звичайно у вас не мотоцикл з ...
Коробкою передач касетного типу. Ця штучка теж секвентальная, але відміну від традиційної коробки полягає в тому, що весь механізм не строго закріплений в картері двигуна, а поміщений в касету, яка легко виймається без розбирання двигуна (досить тільки злити масло, і можна її діставати).
Думаю, не варто говорити про те, що касетна коробка ідеальна для спортивних мотоциклів. Адже в польових умовах непросто «розколоти» двигун для того, щоб поміняти пару зірочок в коробці для кращої відповідності передавальних відносин до конкретного треку. Зливаємо масло, витягуємо касету, міняємо шестерні, вставляємо назад - і все! Вся операція займає лічені хвилини, і можна відразу ж випробовувати нові настройки.
немає причин турбуватися, навіщо знати доскональний принцип роботи того чи іншого механізму? вся техніка зараз зроблена так, що самостійне обслуговування практично зводиться до нуля, всілякі панелі, обважування і тому подібні перепони і так не тільки на мотоциклах, тільки сервіс. Дуже симпатизує саме Ваше бажання розібратися, адже ви дівчина, так що не турбуйтеся на відміну від багатьох інших дівчат ви вже знаєте, що коробка передач - це не телевізор, інше з часом
Підтримую усіма вільними кінцівками вашу думку! Це дійсно правильне і вкрай рідко зустрічається у дівчат починання))
Правильно / неправильно - поняття відносне, як і все інше в цьому світі. Я згоден, що в більшості випадків поглиблені знання шестерень дівчатам нікчему, у вас і інших турбот вистачає
Але, якщо говорити про вас як Новомосковсктеля сайту мотокафе, то в цілому ми раді, що сайт впливає розбиратися в техніці і на дівчат теж, і навіть у чомусь сприяє цьому!
Якщо говорити про мене як Новомосковсктеля сайту мотокафе, то моя поява тут почалося з прохання розповісти про будову мотоцикла. Ви розповідаєте, а я всіма силами намагаюся зрозуміти Правда місцями не зростаю