Метка: Трансмиссия

Обкатка нового автомобиля (двигатель, трансмиссия, тормоза). Нужна или нет

Нужно ли обкатывать новый автомобиль (двигатель, коробку АКПП, тормоза и т.д.) Или это пережитки прошлого и можно сразу жарить?

Назначение и устройство коробки передач автомобиля

Коробка передач служит для изменения тяговой силы на колесах автомобиля в зависимости от сопротивления движению и дает автомобилю возможность двигаться задним ходом. Коробка передач позволяет, кроме того, при выключении передач отсоединять ведущие колеса автомобиля от двигателя, обеспечивая тем самым возможность запуска двигателя и его работу на холостом ходу.

Коробка передач представляет собой механизм, состоящий из набора шестерен, которые могут вводиться в зацепление в различных сочетаниях.

Каждое сочетание зацепления шестерен коробки называется ступенью или передачей. Число ступеней (передач) в коробке передач зависит от конструкции автомобиля и обычно бывает от трех до пяти (не считая передачи заднего хода). В соответствии с этим коробки передач называются трехступенчатыми, четырехступенчатыми и пятиступенчатыми.

Рис. Коробка передач автомобилей ГАЗ-69 и ГАЗ-69А: 1 — сальник; 2 — задняя крышка картера; 3 — шарикоподшипник вторичного вала; 4 — картер коробки передач; 5 — маслоотражательное кольцо; 6 — вторичный вал; 7 — вилка переключения шестерни (каретки) первой передачи и заднего хода; 8 — шестерня (каретка) первой передачи и заднего хода; 9 — рычаг переключения передач; 10 — верхняя крышка картера; 11 — шестерня второй передачи; 12 — втулка шестерни второй передачи; 13 — зубчатый венец шестерни второй передачи; 14 — каретка второй и третьей передач; 15 — вилка каретки второй и третьей передач; 16 — зубчатая ступица; 17 — регулировочные прокладки; 18 — упорное кольцо; 19 — зубчатый венец шестерни третьей передачи; 20 — шестерня третьей передачи; 21 — роликоподшипник; 22 — шарикоподшипник первичного вала; 23 — первичный вал; 24 — передняя крышка картера; 25 — маслоотражательное кольцо; 26 — роликоподшипник промежуточного вала; 27, 29, 32 и — шестерни промежуточного вала; 28 — пробка сливного отверстия картера; 30 — ось промежуточного вала; 31 — промежуточный вал; 34 — промежуточная шестерня заднего хода

Зацепление различных пар шестерен осуществляется при помощи кареток (шестерен), передвигаемых вдоль валов коробки. В зависимости от числа подвижных кареток коробки разделяются на двухходовые (две каретки) и трехходовые (три каретки).

Принцип работы автомобильных коробок передач

Принцип работы автомобильных коробок передач независимо от их конструктивного оформления и числа передач одинаков. Рассмотрим их устройство и работу на примере трехступенчатой двухходовой коробки передач автомобилей ГАЗ-69А и ГАЗ-69.

Первичный (ведущий) вал 23 выполнен заодно с шестерней 20 третьей передачи и с зубчатым венцом 19. Первичный вал через сцепление соединяется с коленчатым валом двигателя.

Вторичный (ведомый) вал 6 является как бы продолжением первичного вала и расположен с ним на одной оси. Хвостовик вторичного вала сидит в роликоподшипнике 21, установленном в конце первичного вала. Вторичный вал вследствие этого может вращаться независимо от первичного.

На вторичном валу установлены две шестерни 8 и 11 и зубчатая ступица 16. Шестерня 8 (каретка) сидит на валу на шлицах и может перемещаться вдоль его оси. Шестерня 11 имеет зубчатый венец 13. Она посажена на вторичном валу на бронзовой втулке 12, поэтому свободно вращается на валу. На ступице установлена каретка 14 второй и третьей передач, которая перемещается по ступице.

Промежуточный вал 31 представляет- собой блок шестерен 27, 29, 32 и 33, свободно вращающийся на оси 30.

Промежуточная шестерня 34 заднего хода посажена на ось на бронзовой втулке и свободно вращается на оси.

Первичный и вторичный валы установлены в гнездах картера коробки на шарикоподшипниках 22 и 3. Ось 30 промежуточного вала закрепляется в гнездах картера неподвижно, промежуточный же вал 31 вращается на оси на роликоподшипниках 26. Ось промежуточной шестерни заднего хода неподвижно закреплена в специальных гнездах картера.

Шестерня 20 первичного вала с шестерней 27 промежуточного вала, а также шестерня 33 с промежуточной шестерней 34 заднего хода находятся в постоянном зацеплении. В постоянном зацеплении находятся также шестерня 29 промежуточного вала и шестерня 11 вторичного вала. Каретки 8 и 14 могут перемещаться по вторичному валу и вводиться в зацепление: каретка 14 своими внутренними зубьями с зубчатым венцом 19 шестерни 20 первичного вала или с зубчатым венцом 13 шестерни 11; каретка 8 с шестерней 32 или 34.

При положении кареток, изображенном на рисунке, крутящий момент от двигателя будет передаваться с первичного вала через шестерни 20 и 27 на блок шестерен промежуточного вала.

Однако на вторичный вал крутящий момент передаваться не будет, так как при изображенном положении кареток 8 и 14 вторичный вал разобщен как с первичным, так и с промежуточным валами. Такое положение кареток называется нейтральным. В нейтральное положение каретки ставятся при запуске двигателя и работе двигателя на холостом ходу (на месте или при движении автомобиля накатом).

Рис. Схема включения шестерен и передачи крутящего момента в трехступенчатой коробке передач автомобилей ГАЗ-69 и ГАЗ-69А: а — первая передача; б — вторая передача; в — третья передача; г — задний ход; I — положение рычага при включении первой передачи; II — положение рычага при включении второй передачи; III — положение рычага при включении третьей передачи; IV — положение рычага при включении заднего хода

Чтобы привести автомобиль в движение, надо передать крутящий момент вторичному валу. Для этого каретку 8 или 14 следует ввести в зацепление с одной из шестерен промежуточного вала, при котором обеспечивалось бы получение наибольшего передаточного отношения, а следовательно, и наибольшего крутящего момента на вторичном валу. Передвинем каретку 8 вправо и введем ее в зацепление с шестерней 32 промежуточного вала, как это показано на рис. а. Такое положение кареток соответствует первой передаче.

Чтобы включить вторую передачу, необходимо вывести каретку 8 из зацепления с шестерней 32, а затем, передвинув (по рис. б влево) каретку 14, ввести последнюю в зацепление с зубчатым венцом 13 шестерни 11, постоянно находящейся в зацеплении с шестерней 29 промежуточного вала.

Переходить со второй передачи на третью нужно в той же последовательности, что и с первой передачи на вторую. При этом каретка 14 выводится из зацепления с зубчатым венцом 13 шестерни 11 и вводится в зацепление с зубчатым венцом 19 шестерни 20 первичного вала (рис. в), первичный и вторичный валы начинают вращаться как одно целое.

Для движения задним ходом следует перевести обе каретки в нейтральное положение, а затем каретку 8 передвинуть влево и ввести в зацепление с промежуточной шестерней 34 заднего хода. При этом направление вращения вторичного, вала изменится на обратное.

Для легкого и безударного переключения передач необходимо, чтобы окружные скорости шестерен, вводимых в зацепление, были одинаковы. Окружная скорость шестерни зависит от числа оборотов вала, на котором она сидит, и от ее диаметра: чем больше диаметр шестерни и число оборотов вала, тем больше ее окружная скорость. Для облегчения безударного переключения передач и уменьшения износа зубьев шестерен в коробках передач, в частности в коробке передач автомобилей ГАЗ-69А и ГАЗ-69, предусмотрено специальное устройство — синхронизатор каретки включения второй и третьей передач.

Синхронизатор выравнивает окружные скорости вращения шестерен перед вводом их в зацепление. Устроен он следующим образом. На конце вторичного вала 1 установлена на шлицах и закреплена стопорным кольцом 14 зубчатая ступица 6 синхронизатора. На наружных зубьях ступицы установлена каретка 10 второй и третьей передач, охватываемая вилкой 8. В трех пазах ступицы установлены ползуны 11 блокирующего устройства, соединяемые при помощи шариков 9 фиксаторов с кареткой 10. По обеим сторонам ступицы расположены блокирующие бронзовые кольца 4. Каждое блокирующее кольцо имеет зубчатый венец и пазы 47 для ползунов; внутренняя поверхность кольца выполнена конусообразной.

Синхронизатор расположен между зубчатым венцом 13 шестерни 15 первичного вала и зубчатым венцом 3 шестерни 2 второй передачи. Основания зубчатых венцов шестерен 2 и 15 имеют конусные поверхности.

Рис. Устройство и схема работы синхронизатора коробки передач: а — положение деталей синхронизатора при Выравнивании окружных скоростей; б — положение деталей синхронизатора при включенной передаче; в — детали синхронизатора; 1 — вторичный вал коробки передач; 2 — шестерня второй передачи; 3 — зубчатый венец шестерни второй передачи; 4 — блокирующее кольцо; 5 — упорная шайба; 6 — зубчатая ступица; 7 — пружина; 8 — вилка каретки второй и третьей передач; 9 — шарик фиксатора; 10 — каретка второй и третьей передач; 11 — ползун; 12 — регулировочные прокладки; 13 — зубчатый венец шестерни первичного вала; 14 — стопорное кольцо зубчатой ступицы; 15 — шестерня первичного вала; 16 — первичный вал; 17 — паз для ползуна ступицы

При включении второй или третьей передачи каретка 10 синхронизатора при помощи переключающего устройства перемещается вместе с ползунами 11 по ступице 6. Ползуны, входящие в пазы 17 блокирующих колец 4, прижимают кольцо к конусной поверхности соответствующего зубчатого венца шестерни. Вследствие трения, возникающего между соприкасающимися конусными поверхностями, блокирующее кольцо немного сдвигается в сторону вращения зубчатого венца до упора пазов в боковые поверхности ползунов. При этом скошенная поверхность.торцов зубьев каретки 10, упираясь в скошенную поверхность торцов зубьев кольца 4, не дает зубьям войти в зацепление, вследствие чего обеспечивается сильное прижатие кольца 4 к конусной поверхности зубчатого венца. В результате сильного трения конусов скорости вращения валов уравниваются, каретка 10 сдвигается дальше, выжимая шарики 9 фиксаторов, и своими зубьями входит в промежутки зубьев венца 13, бесшумно включая соответствующую передачу.

Управление коробкой передач осуществляется при помощи рычага 6; качающегося в шаровой опоре крышки картера коробки передач.

В той же крышке в гнездах установлены, два ползуна 3 и 12, которые могут перемещаться вдоль своих осей, скользя при этом в гнездах крышки коробки. Каждый из этих ползунов соединен с вилкой: ползун 12 каретки первой передачи и заднего хода с вилкой 11, ползун 3 каретки второй и третьей передач с вилкой 10.

Концы вилок вмещаются в кольцевых проточках, имеющихся в каретках, и не мешают кареткам свободно вращаться вместе со вторичным валом. При продольном же перемещении вилок, каретки передвигаются вдоль вала и тем самым вводят в зацепление соответствующие шестерни. Посредством перемещения рычага, а следовательно, и вилок с каретками происходит переключение передач в коробке.

Для предотвращения произвольного выключения передач и одновременного включения нескольких передач в механизме переключения передач предусмотрены специальные устройства фиксаторы (стопоры) — для фиксирования рычага в определенном положении и замки, не позволяющие одновременно включать несколько передач.

В трехступенчатых коробках передач с двумя ползунами фиксатор одновременно выполняет и роль замка.

Рис. Механизм переключения передач коробки передач автомобилей ГАЗ-60 и ГАЗ-69А: 1 — пружина фиксатора; 2 — боковая крышка картера коробки передач; 3 — ползун вилки каретки второй и третьей передач; 4 — отжимная скоба; 5 — пружина отжимной скобы; 6 — рычаг переключения передач; 7 — пружина рычага переключения передач; 8 — колпак; 9 — шаровая опора; 10 — вилка каретки второй и третьей передач; 11 — вилка каретки первой передачи и заднего хода; 12 — ползун вилки каретки первой передачи и заднего хода; 13 — сухари фиксатора

Фиксатор состоит из двух полых сухарей 13, скользящих в специальном гнезде, сделанном в крышке коробки передач. Под действием пружины 1 сухари заскакивают в углубления, имеющиеся в соответствующих местах ползунов. Сухари надежно удерживают ползуны от самопроизвольного перемещения, а также предотвращают возможность одновременного перемещения, обоих ползунов.

Передвинуть оба ползуна сразу и включить, таким образом, одновременно две передачи нельзя по следующей причине. Как только один из ползунов передвинется настолько, что сухарь выйдет из углублений, оба сухаря окажутся придвинутыми друг к другу вплотную. Общая длина сдвинутых сухарей подобрана так, что второй сухарь уже не сможет выйти из углубления примыкающего к нему ползуна и тем самым надежно заперт ползун.

Чтобы не произошло случайное включение заднего хода, в крышке коробки передач, несколько ниже шаровой опоры, расположена отжимная скоба 4 с пружиной 5, нажимающей на конец рычага 6. Поэтому для включения заднего хода (и первой передачи) к рычагу нужно приложить повышенное усилие, чтобы отвести скобу в сторону.

В картер коробки передач заливается трансмиссионное масло до уровня отверстия контрольной пробки.

Виды коробок передач автомобиля

Сегодня я постарался рассказать об основных типах коробок передач. Как работают и какие основные различия.

Электронная система управления сцеплением

Желание объединить преимущества автоматической коробки передач (удобное и простое управление) с преимуществами механической коробки передач привело к новым разработкам.

В начале 90-х г.г. была разработана новая система, сочетающая в себе механическую коробку передач с электронной системой управления сцеплением. При этом процессы сцепления, которые обычно выполняются водителем, реализует электронно-гидравлическая система управления. В этом случае педаль сцепления становится лишней.

Процессы переключения система фиксирует посредством двух микровыключателей, расположенных на рычаге переключения передач, и включает и выключает сцепление автоматически. При переключении передач выполняются те же самые функции, что и при механической коробке передач с традиционной системой сцепления, только без необходимости нажимать педаль сцепления. Отличаются всего лишь несколько функций и условий:

для пуска двигателя устанавливается сначала нейтральная передача, затем может выбираться любая другая передача;
при работающем двигателе и включенной передаче автомобиль ведет себя так же, как и автомобиль с автоматической коробкой передач;
трогание с места выполняется нажатием педали акселератора при включенной передаче;
управление рычагом переключения передач и педалью акселератора при переключении передачи выполняется так же, как и в традиционной коробке передач, то есть при отпускании педали акселератора;
сцепление выключается автоматически, если скорость движения меньше определенного предельного значения;
при выключенном зажигании сцепление включено;
ошибки системы индицируются сигнальной лампой.

Для выполнения описанных функций и условий электронная система управления сцеплением имеет конструкцию, представленную на рисунке.

Рисунок. Конструкция системы «Электронная система управления сцеплением» (ALPINA SHIFT-TRONIC, система LuK GS)

Несколько датчиков и входных сигналов передают информацию на электронный блок управления, который на стороне выходов при помощи дополнительного гидроблока управляет положениями сцепления в соответствии с полученными данными.

К входным сигналам в первую очередь относится сигнал частоты вращения двигателя, передаваемый блоком управления двигателя. Поскольку описываемая система относится к 12-цилиндровому автомобилю с двумя блоками управления двигателя, то в целях безопасности обрабатывается также сигнал частоты вращения второго блока управления. Сигналы частоты вращения являются td-сигналами и вместе с частотой вращения валов коробки передач используются для расчета пробуксовки сцепления. Сигналы частоты вращения могут измеряться на основании скважности импульсов.

Частота вращения валов коробки передач фиксируется индуктивным датчиком на зубчатом колесе постоянного зацепления промежуточного вала. Сигнал частоты вращения валов коробки передач проверяется при помощи осциллоскопа.

Измерение переменного напряжения может подтвердить только наличие сигнала.

Сигнал скорости также передается блоком управления через сигнал прямоугольной формы с частотной модуляцией и служит для расчета управления сцеплением. При неработающем двигателе сцепление открыто.

Положение сцепления, ход сцепления контролируется поворотным потенциометром, расположенным в гидроблоке сравнивается с рассчитанными значениями и при необходимости регулируется. Диагностика потенциометра может осуществляться путем измерения сопротивления, однако лучше при помощи тахогенератора и осциллоскопа.

Положения рычага переключения передач (спереди/сзади) или положения передач также определяются поворотным потенциометром и обрабатываются блоком управления для управления сцеплением, то есть при полностью включенной передаче сцепление закрыто. Намерение переключения передачи фиксируется двумя микровыключателями на рычаге переключения передач и инициирует открывание сцепления.

В описываемой системе информация о положении дроссельной заслонки поступает от блока управления электронной системы управления мощностью двигателя через сигнал с широтно-импульсной модуляцией частотой 100 Герц. Положение дроссельной заслонки, степень и скорость изменения положения вместе с другими сигналами определяют согласно выбору водителя частоту вращения при включении сцепления и допустимую при этом пробуксовку сцепления. Сигнал положения дроссельной заслонки с широтно-импульсной модуляцией может быть проверен путем измерения частоты на предмет присутствия, путем измерения скважности импульсов на предмет изменения или выведен на осциллоскоп.

Сигналы выключателя стоп-сигналов, ручного выключателя стояночного тормоза и выключателя сигналов холостого хода служат для безопасности системы и приводят к открыванию сцепления. В зависимости от упомянутых входных сигналов электронная система управления сцеплением приводит сначала в действие 3/3-ходовой электромагнитный клапан (клапан пропорционального регулирования), вследствие чего при максимальном токе (прибл. 2,5 А) накопленное давление воздействует на подъемный цилиндр (главный цилиндр привода сцепления I), который, в свою очередь, воздействует на главный цилиндр привода сцепления II.

Рисунок. Гидросхема (ALPINA SHIFT-TRONIC, система LuK GS)

С этого момента последующая работа системы для выключения сцепления соответствует традиционной гидравлической системе выключения сцепления.

В обесточенном состоянии клапан пропорционального регулирования снижает давление в главном цилиндре привода сцепления I и оттоку использованного минерального масла в ресивер, в результате чего сцепление закрывается. При 50 % максимального тока обратная магистраль к ресиверу, напорная магистраль от накопителя давления и магистраль к главному цилиндру привода сцепления I соединены, что обеспечивает дальнейшее управление давлением, а также открыванием и закрыванием сцепления с определенной степенью пробуксовки. Обратная связь с передачей информации о движениях главных цилиндров привода сцепления осуществляется через датчик положения, как было описано ранее в связи с входными сигналами.

Датчик давления, расположенный в гидроблоке, управляет насосом с электроприводом таким образом, что давление в накопителе удерживается в диапазоне от 75 до 90 бар.

При сбоях в системе блок управления переходит на управление в аварийном режиме, поддерживающем минимальный объем функций системы, и активизирует сигнальные лампы неисправностей. Система имеет функцию самодиагностики.

Трансмиссия Лада Гранта

Трансмиссия передает крутящий момент от двигателя к передним ведущим колесам автомобиля. В трансмиссию автомобиля Лада Гранта входят:

сцепление
коробка передач
приводы передних колес

Рис. Сцепление Лада Гранта: 1 — направляющая втулка выжимного подшипника; 2 — первичный вал коробки передач; 3 — поводок троса; 4 — вилка выключения сцепления; 5 — втулка оси вилки; 6 — нажимной диск в сборе (корзина); 7 — ведомый диск; 8 — маховик; 9 — педаль сцепления; 10 — механизм автоматической регулировки длинны троса; 11 — кронштейн; 12 — чехол; 13 — муфта выключения сцепления (выжимной подшипник); 15 — кронштейн установленный на картере коробки передач; 14 — нижний наконечник оболочки троса; А — расстояние смещения поводка, проверяемое при установке троса (27 мм)

Сцепление — однодисковое, сухое, постоянно замкнутое, с диафрагменной нажимной пружиной и гасителем крутильных колебаний на ведомом диске.

Привод сцепления тросовый, зазор между подшипником выключения сцепления и лепестками нажимной пружины отсутствует. Трос привода сцепления имеет механизм компенсации длины троса во время эксплуатации автомобиля при износе накладок ведомого диска.

На автомобиле установлена пятиступенчатая коробка передач, выполненная по двухвальной схеме с синхронизаторами на все передачи переднего хода и объединенная с дифференциалом и главной передачей.

Приводы передних колес состоят из наружного и внутреннего шарниров равных угловых скоростей и вала. Конструктивно вал привода левого колеса выполнен из прутка, вал правого колеса — из трубы.

Автоматическое сцепление

Компактное автоматическое сцепление (compact automatic clutch — САС) компании Valeo устраняет необходимость в педали сцепления. Автомобили, оборудованные системой САС, более удобны и комфортны для вождении, поскольку водитель освобожден от утомительной обязанности с усилием нажимать и отпускать педаль сцепления каждый раз, когда он меняет скорость. Однако рычаг механизма остается, оставляя за водителем возможность активного контроля над автомобилем.

Система САС от Valeo — навесная система, которая может бить установлена на обычных ручных трансмиссиях. Она состоит из привода сцепления, мощного центрального процессора и определенных датчиков, которые управляются сложной программой, оптимизированной для каждого типа транспортного средства.

Система САС использует привод электромеханического типа, который более компактен и имеет меньший вес и стоимость по сравнению с гидравлическими системами. Его внутренняя компенсационная пружина позволяет получить очень быстрое время реакции (время расцепления порядка 70-100 мс), кроме того, система характеризуется низким потреблением электроэнергии (20 Вт). Компанией Valeo Electronics были разработаны 16-битовый электронный блок управления и средства силовой электроники привода.

Компания Valeo разработала также высокоэффективные средства компьютерного моделирования, чтобы спроектировать функциональное программное обеспечение, которое может заставить автомобиль реагировать на сигналы управления в точном соответствии и с требованиями изготовителей транспортного средства.

Рис. Автоматизированная ручная коробки передач

САС компании Valeo разработана также с учетом обеспечения максимальной безопасности автомобиля. В системе предусмотрены режимы работы в условиях неисправности чтобы минимизировать последствия возможного отказа компонентов системы. Автоматизированная ручная коробка передач показана на рисунке.

Автоматическая трансмиссия Jatco

Jatco SFPO является первой электронно-управляемой автоматической трансмиссией (electronically controlled automatic transmission — ECAT), установленной на автомобили модельного ряда компании Rover. Новая ЕСАТ — часть нового поколения трансмиссий с отдельной системой диагностики. Она имеет адаптивное управление пятью скоростями и соответствует стандарту европейской бортовой диагностики (European on-board diagnostics — EOBD). Изменение передачи и блокировка конвертера передачи момента определяются углом поворота дроссельной заслонки и скоростью транспортного средства. Блокировка конвертера передачи момента доступна на третьей, четвертой и пятой передаче. Блокировка конвертера передачи момента передает максимальную мощность от двигателя на колеса транспортного средства без эффекта проскальзывания. Автоматический блок управления передачей (automatic transmission control unit — ATCU) расположен на полу в передней части пассажирского салона.

Как и во всех автомобилях с автоматической трансмиссией, в данной модели двигатель запускается только в положении «парковка» или «нейтраль». Иммобилайзер EWS-3 (Elektronische Wegfahrsperre) контролирует положение селектора передачи, передаваемое посредством ATCU на шину CAN-Bus. Выключатель ингибитора запуска также имеет жесткую связь от передачи к EWS-3. Запуск разрешается, когда EWS-3 получает сигнал замыкания выключателя зажигания или соответствующее CAN-сообщение, переданное от ATCU. Еще одна особенность системы передачи, повышающей ее безопасность, — «запрещение реверсирования». Когда скорость транспортного средства превышает 10 км/ч в направлении движения вперед, ATCU переключает соленоид, шток которого вытягивает масло из обратного сцепления, предотвращая таким образом включение обратного хода и последующее повреждение передачи.

Выключатель зажигании состоит из семи наборов контактов; ATCU контролирует эти выключатели, чтобы определить положение селектора диапазона передачи и выбрать лучший вариант переключения. Она же передает сигнал о выбранной передаче на CAN-Bus. Этот CAN-сигнал используется, чтобы высветить соответствующую часть дисплея PRND432 на приборной панели. Индикатор также сообщает водителю, какой режим был выбран:

D — передача соответствует нормальному режиму движения;
S — спортивный режим;
* — символ снежинки указывает режим зима/снег;
ЕР — означает, что ATCU вошел в отказоустойчивый режим. Ошибка(ки) сохраняется в долговременной памяти ATCU.

Соленоидальные приводы, которыми управляет ATCU, служат для автоматического изменения передачи. Используется девять соленоидов, которые управляют работой клапанов.

Блок соленоидальных клапанов расположен в системе передачи. Три соленоида используются для изменения передаточного отношения в передаче, они называются А, В и С. Используется определенная комбинация состояний соленоидов для выбора каждой передачи.

Давление жидкости в механизме трансмиссии должно регулироваться достаточно точно. Если давление станет слишком высоким, переключение передачи будет происходить с высокой скоростью, что создаст неудобства для пассажиров и может повредить трансмиссию. Если давление в трубопроводе станет слишком низким, время переключения передачи увеличится, что сократит ресурс работы различных сцеплений в механизме трансмиссии. Один соленоидный клапан контроля — он называемый дежурным соленоидом линейного давления (pressure line — PL) — регулирует давление масла в линии. Необходимое давление вычисляется ATCU по сигналам скорости вращения двигателя, скорости транспортного средства, вращающего момента двигателя и положения дроссельного клапана.

На автомобилях с электронным управлением можно изменять карты переключения. Карты переключения могут быть выбраны вручную через выбор варианта режима вождения:

движение по снегу;
спортивный режим:
режим нормального вождения, передачи 4,3,2.

Автоматическое вмешательство ATCU произойдет, если этого потребуют преобладающие условия движения. Адаптации карт переключения называются стратегиями; при повышении мощности транспортного средства ATCU будет по умолчанию переходить к нормальному режиму вождения. Система поддерживает и может автоматически инициировать следующие стратегии:

режим подъема/буксировки. Это адаптивный режим: ATCU автоматически входит в этот режим при обнаружении чрезмерных переходных процессов. ATCU определяет этот режим с помощью мониторинга крутящего момента, положения дроссельного клапана и скорости вращения двигателя. Буксировка с точки зрения требований к крутящему моменту оказывает на транспортное средство эффект, похожий на крутой подъем. Этот режим помогает предотвращать переключения передачи вверх и вниз и ответ на частые изменения положения педали газа, которые могут потребоваться по условиям вождения;
режим спуска. Эта стратегия уменьшает потребность в применении тормозов при вождении на спуске. Система распознает, что уменьшение угла поворота заслонки дроссельного клапана и увеличение скорости находится в линейной зависимости. При применении тормоза трансмиссия изменяет передачу в сторону понижения. В таком положении передача остается до воздействия на дроссельный клапан;
стратегия охлаждения. Блокировка конвертера передачи момента, как правило, не будет происходить на второй передаче, так как в условиях высокой нагрузки трансмиссия может выделять много тепла. Блокирование конвертера или изменение передачи может уменьшить количество выделяемого тепла. ATCU распознает, что была выбрана низкая передача и что такие показатели, как скорость двигателя, момент вращения двигателя и угол поворота дроссельного клапана имеют высокое значение — это приведет к выбору стратегии охлаждения;
стратегия холодного запуска/климата. Эта стратегия предусматривает более длительную, чем обычно, задержку переключения передач. Она также предохраняет от переходя к более высоким передачам до тех пор, пока масло не достигнет рабочей температуры. Стдетегия способствует прогреву силовой установки транспортного средства, она раньше достигает своей оптимальной рабочей температуры. В результате улучшаются показатели эмиссии транспортного средства, экономится топливо, повышается управляемость автомобиля.

Перечисленные стратегии автоматически выбираются ATCU на основе превалирующих условий движении. Водитель может выбрать различные карты переключения — спортивный режим вождения или режим снега/зимы — с помощью переключателя режима вождения на центральной консоли. Трансмиссия по умолчанию устанавливается в нормальный режим вождения при запуске транспортного средства. В спортивном режиме ATCU будет задерживаться на передачах дольше, чем обычно, улучшая характеристики ускорения транспортного средства, и будет более склонна переходить к понижающей передаче, чтобы обеспечить быструю реакцию транспортного средства. Если выбран режим снега/зимы, ATCU ограничивает количество проскальзывания колес путем переключения передачи таким образом, чтобы уменьшить нагрузку на двигатель. Этот способ разработан для использования в условиях ледяной или мокрой дороги.

Автоматической трансмиссия Tiptronic S от Porsche. Принцип работы

Разработанная компанией Porsche система Tiptronic S является полностью интеллектуальной мультипрограммной автоматической трансмиссией с дополнительным контролем при помощи кончиков пальцев. Двухфункциональная автоматическая коробка передач с пятью скоростями и с программами активного изменения передачи при вождении управляется системой Porsche Tiptronic. В качестве альтернативы и в дополнение к автоматическому режиму можно также переключать передачи вручную кончиками пальцев.

Система Tiptronic впервые появилась в 1990 г., ее технология была скопирована непосредственно с болида Формулы-1 Porsche Le Mans 962, который пришел к победе в 1994 г. в гонках «Ле-Манш 24 часа». В системе Tiptronic S использовался ручной контроль переключений передач, интегрированный в рулевое колесо. С двумя тумблерами в спицах руля Tiptronic S оставляет впечатляющие и уникальные ощущения от вождения.

В ручном режиме водитель может переключать передачи, передвигая один из двух тумблеров. Небольшое давление большого пальца — это все, что требуется, чтобы переключить передачи, движение пальцем вниз вызовет включение пониженной передачи.

Местоположение и конструкция тумблеров, а также отчетливо заметные точки приложения давления в комбинации с электронным управлением передачами исключают какие-либо ошибки при изменении передачи. На спидометре индицируется значение выбранной передачи.

Быстрые реакции трансмиссии, вызванные только толчком большого пальца, производят абсолютно неизгладимое впечатление от вождения, причем передача может дважды измениться так быстро, как будто это ручная коробка передач. А так как руки остаются на рулевом колесе, можно утверждать, что компания Porsche с ее системой Tiptronic S расширила границы первичной безопасности.

Система Tiptronic S «обучается» специфическому стилю вождения, контролируя восемь датчиков, размешенных по всему автомобилю, это датчики скорости изменения и положении дроссельного клапана, скорости автомобиля, числа оборотов и температуры двигателя, бокового ускорения. Программы зашиты, действующие по принципу «красной линии», предотвращают повреждения двигателя, обусловленные, попытками ошибочного включения передач.

Шаблоны стилей переключения передач варьируются от экономного — для плавного стиля вождения — до взрывного набора оборотов двигателя и мощности автомобиля до максимальных значений и соответствующих изменений в механизмах перед изменениями передачи; аналогично происходит управление понижением передачи от сравнительно высоких скоростей движения машины к более низким. Быстрые манипуляции педалью акселератора, как и жесткое ускорение, приводят в результате к резкой смене карт переключений, переходу к самому экстремальному варианту. Кроме того, система достаточно интеллектуальна, чтобы реагировать и на другие условия вождения, например, понизить передачу при торможении перед поворотами, что, очевидно, отражает стиль вождения с ручными коробками передач.

Эта «интеллектуальная программа изменения передачи» (intelligent shift program — ISP) в системе Tiptronic S обладает следующими свойствами в дополнение к пяти автоматическим электронным картам переключения передач:

программа разогрева, которая подавляет преждевременное повышение передач, чтобы обеспечить быстрый рост температуры к рабочей температуре двигателя для получения более чистой эмиссии;
активное переключение — когда педаль акселератора нажимается и быстро отпускается, при этом немедленно доступна «самая динамичная» карта изменения передач;
подавление обгоняющего повышения передачи в ответ на неожиданное открытие заслонки дроссельного клапана, то есть при отсутствии изменения промежуточных передач;
инициированное нажатием на тормоз включение понижающей передачи для более эффективного торможения двигателем;
удержание передачи на переходах, то сеть при отсутствии изменения передачи, пока трансмиссия находится в середине диапазона;
постепенный переход к высокой передаче от более низких передач, чтобы предотвратить немедленное включение самой высшей передачи, особенно после активного сброса передачи;
идентификация наклонных участков дороги, чтобы оставаться на более низких передачах максимально долго во время затяжного подъема или спуска;
переход на высокую передачу, вызванный проскальзыванием колес на скользких поверхностях (в дождь или снег), чтобы улучшить боковую устойчивость ведущих колес и, следовательно, повысить общую устойчивость автомобиля.

Понятие о гидродинамических передачах

Для получения плавного разгона и улучшения динамических качеств транспортных машин в трансмиссиях иногда применяются гидравлические агрегаты, например гидравлические муфты (рис. а). К фланцу ведущего вала 1 (например, коленчатого вала двигателя) прикреплен кожух 2, с которым жестко связано насосное колесо, а с ведомым валом 5 — турбинное колесо 3. Насос и турбина выполнены с радиальным расположением лопаток. Гидравлическая муфта заполняется на 85 …90 % полного объема специальной жидкостью (например, маловязким минеральным маслом).

Если при неподвижном ведомом вале ведущий вал с насосом начнет вращаться, то жидкость, заполняющая насос, также будет вращаться вместе с ним и одновременно под действием центробежной силы будет перетекать от внутреннего края лопаток к наружному, как показано стрелками на рисунок а. При перетекании жидкости от внутреннего края лопаток насоса к наружному абсолютная скорость движения жидкости увеличивается, возрастает и ее кинетическая энергия.

Попадая на лопатки турбины, жидкость движется от наружного края лопаток к внутреннему. Скорость движения жидкости уменьшается, часть ее кинетической энергии передается лопаткам турбины, вследствие чего при некотором числе оборотов насоса турбина начинает вращаться в направлении вращения насоса. Таким образом, вращающий момент от вала насоса будет передаваться к валу турбины. При малом числе оборотов произойдет значительное отставание вращения турбины от вращения насоса, или так называемое проскальзывание. По мере увеличения числа оборотов проскальзывание уменьшается, а КПД гидравлической муфты возрастает (до 0,97). В гидравлической муфте момент на турбине равен моменту на насосе.

Рис. Схемы гидродинамических агрегатов:
а — гидромуфта; б — гидротрансформатор; в — комплексная гидропередача; 1 — ведущий вал; 2 — кожух; 3 — турбинное колесо; 4 — насосное колесо; 5 — ведомый вал; 6 — реактор; 7 — муфта свободного хода; А, АI, АII — реакторы; Мн, Мт — вращающие моменты на насосе и турбине

Если между турбиной и насосом установить невращающееся лопаточное колесо (реактор) 6, то получится гидротрансформатор (рис. б), который характеризуется тем, что вращающий момент на турбине Мт может превышать вращающий момент на насосе Мн. Изменение момента на турбине от максимального значения до значения, равного моменту на насосе, происходит автоматически. Однако КПД гидротрансформатора ниже КПД гидромуфты.

Если реактор (один или несколько) установить на муфте 7 свободного хода, получится комплексная гидропередача (рис. в), которая может работать в режиме гидротрансформатора (когда реактор заклинен и не вращается) или гидромуфты (когда реактор расклинен и свободно вращается). Гидропередача позволяет получить положительные свойства на каждом режиме.

Назначение и состав трансмиссии. Основные требования к трансмиссии

Трансмиссия — это совокупность агрегатов и механизмов, связывающих коленчатый вал двигателя с ведущими колесами ТС. Трансмиссия ТС служит для передачи и распределения мощности двигателя на ведущие колеса при изменении подводимого к ним вращающего момента и угловой скорости по величине и направлению.

Чтобы установить, какими основными свойствами должна обладать трансмиссия и в каких пределах должны изменяться вращающий момент на ведущих колесах и частота их вращения, необходимо учитывать, с одной стороны, разнообразие условий движения ТС (диапазон изменения сопротивления движению и скорости движения), а с другой — возможности двигателя ТС по изменению вращающего момента и частоты вращения в рабочем режиме.

В реальных условиях сопротивление движению, а значит, и потребный вращающий момент на ведущих колесах могут изменяться в 10—18 раз. Еще в больших пределах (в 15 — 30 раз) может меняться скорость движения ТС.

Устанавливаемые на изучаемых ТС поршневые ДВС имеют гораздо меньшие диапазоны изменения вращающего момента и частоты вращения в рабочем режиме. Обычно частота вращения коленчатого вала двигателя изменяется не более чем в 2 раза, а вращающий момент двигателя — не более чем в 1,5 раза. Поэтому в трансмиссии необходим агрегат (например, коробка передач), с помощью которого можно изменять вращающий момент и частоту вращения ведущих колес в необходимых пределах.

Следует также иметь в виду, что при движении ТС с максимальной скоростью частота вращения его ведущих колес примерно в 6 — 9 раз меньше частоты вращения коленчатого вала двигателя, хотя при этом, как правило, передаточное отношение в коробке передач равно единице. Поэтому в трансмиссии необходим агрегат (например, главная передача), обеспечивающий постоянное передаточное отношение между двигателем и ведущими колесами. Передаточным отношением в механике, как известно, называется отношение частоты вращения ведущего звена к частоте вращения ведомого.

Кроме указанных трансмиссия ТС включает в себя и другие агрегаты и механизмы, назначение, устройство и принцип действия которых рассмотрены далее.

К трансмиссии ТС предъявляются следующие основные требования:

обеспечение высоких показателей тягово-динамических свойств ТС
высокий КПД
минимальные габаритные размеры и масса
высокая надежность в эксплуатации
простота и легкость управления
технологичность конструкции
малый объем обслуживания
ремонтопригодность

Выполнение этих требований достигается выбором наиболее рациональной схемы трансмиссии, правильным ее расчетом, применением более совершенных агрегатов, автоматизацией управления, качественной конструктивной отработкой узлов и деталей, современной технологией их изготовления и использованием соответствующих материалов. Следует также учитывать влияние на стоимость трансмиссии как принимаемых конструктивных решений, так и технологии изготовления, применяемых материалов, затрат на обслуживание и ремонт.

Перечисленные требования являются общими для всех агрегатов трансмиссии. Кроме основных к отдельным агрегатам трансмиссии могут предъявляться и специфические требования.

Схемы трансмиссий колесных и гусеничных машин

В зависимости от способа передачи, изменения и распределения вращающего момента трансмиссии могут быть механическими, гидромеханическими, гидрообъемными и электромеханическими со ступенчатым, бесступенчатым или автоматическим изменением вращающего момента.

На многих изучаемых транспортных машинах используются механические ступенчатые трансмиссии, состоящие только из механических агрегатов.

Рассмотрим механическую трансмиссию трехосной полноприводной колесной машины. От двигателя 1 вращающий момент подводится к сцеплению 2, затем к коробке передач 3 и через промежуточную карданную передачу 4 к раздаточной коробке 5, в которой происходит распределение вращающего момента через карданные передачи 6, 13 и 14 на главные передачи 9, 12 и 16 соответственно заднего, среднего и переднего мостов. Через дифференциалы 15, 11 и 8 и полуоси 17, 7 и 10 соответственно переднего, среднего и заднего мостов вращающий момент подводится к ведущем колесам. Так как передние колеса являются одновременно и управляемыми, для их привода применяются карданные шарниры 18 равных угловых скоростей.

Рис. Схема механической трансмиссии трехосной полноприводной колесной машины

Рис. Схема механической трансмиссии быстроходной гусеничной машины

На рисунке изображена схема механической трансмиссии быстроходной гусеничной машины с передним расположением ведущих колес 6. Она включает в себя главный фрикцион 3, главную передачу, размещенную в одном корпусе с коробкой передач 2, два механизма 1 поворота, две бортовые передачи 7 и карданные передачи 5. Трансмиссия расположена в передней части быстроходной гусеничной машины перед двигателем 4. Такое размещение агрегатов позволяет увеличить размеры грузового отделение (грузовой платформы).

Механические трансмиссии обладают рядом достоинств:

высоким КПД, простотой конструкции
относительно малыми габаритами и массой
надежностью в эксплуатации
ремонтопригодностью

Недостатками механических трансмиссий являются сложность и трудоемкость управления, значительный объем технического обслуживания, а также наличие повышенных динамических нагрузок на агрегаты и механизмы. Существующие коробки передач механических трансмиссий позволяют при постоянном вращающем моменте двигателя изменять вращающий момент, подводимый к ведущим колесам, не плавно, а ступенчато, что приводит к неполному использованию мощности двигателя, снижает среднюю скорость движения ТС и ухудшает его проходимость.

Ступенчатость изменения вращающего момента — основной недостаток механических трансмиссий. Для обеспечения лучшей приспособляемости ТС к движению в различных условиях желательно иметь в коробке передач возможно большее число ступеней. Однако значительное число ступеней усложняет устройство коробки передач и управление ТС.

Несмотря на ряд недостатков, механические ступенчатые трансмиссии получили широкое распространение на изучаемых ТС.

Из других типов трансмиссий на изучаемых ТС чаще всего применяется гидромеханическая трансмиссия, состоящая из гидродинамического агрегата (обычно это комплексная гидропередача) и механических агрегатов. Гидродинамический агрегат обеспечивает в определенных пределах плавное автоматическое изменение момента, передаваемого на ведущие колеса, и частоты их вращения в зависимости от сопротивления движению. Кроме того, он выполняет функции сцепления (главного фрикциона), поэтому сцепление (главный фрикцион) в гидромеханической трансмиссии отсутствует,

К достоинствам гидромеханической трансмиссии относятся легкость и простота управления, что способствует повышению безопасности движения, снижение динамических нагрузок в трансмиссии, наличие автоматического диапазона регулирования и обеспечение оптимального режима работы двигателя. Недостатками гидромеханической трансмиссии являются более низкий КПД по сравнению с механической трансмиссией, сложность и высокая стоимость агрегатов.

С увеличением грузоподъемности изучаемых ТС применение гидромеханической трансмиссии становится более предпочтительным по сравнению с механической трансмиссией.

В гидрообъемной (гидростатической) трансмиссии используется не гидродинамический (скоростной), а гидростатический напор рабочей жидкости. Гидрообъемная трансмиссия состоит из гидронасоса, связанного с двигателем ТС, одного или нескольких (в зависимости от схемы гидрообъемной трансмиссии) гидродвигателей, соединенных с ведущими колесами движителя, а также ряда гидравлических и механических элементов, обеспечивающих работу трансмиссии и передачу вращающего момента от двигателя к ведущим колесам движителя ТС. Гидроагрегаты соединены друг с другом трубопроводами и заполнены рабочей жидкостью.

При работе двигателя механическая энергия его вращательного движения преобразуется в гидронасосе в гидростатический напор, под действием которого рабочая жидкость по трубопроводам высокого давления поступает в гидродвигатели. Здесь этот напор преобразуется, в механическую работу вращательного движения, а жидкость по трубопроводам низкого давления возвращается в гидронасос. Для пополнения гидроагрегатов рабочей жидкостью из-за возможной ее утечки через зазоры имеется система подпитки.

Гидрообъемная трансмиссия не получила широкого применения на изучаемых ТС, так как наряду с достоинствами она обладает существенными недостатками.

К достоинствам гидрообъемной трансмиссии следует отнести:

возможность плавного бесступенчатого изменения передаточного отношения в достаточно широком диапазоне, что повышает проходимость ТС, упрощает и облегчает управление им
свойство дистанционности, позволяющее устанавливать гидродвигатели на любом расстоянии от гидронасосу, что ооойенно важно для многоосных полноприводных ТС, в том числе автопоездов с активными прицепными звеньями
отсутствие ряда механических агрегатов (сцепление, карданная передача и др.)
возможность осуществлять торможение ТС

Основными недостатками гидрообъемной трансмиссии являются меньший КПД по сравнению с механической трансмиссией, сравнительно большие габаритные размеры и масса, высокая стоимость, недостаточная износостойкость и малая надежность трубопроводов.

Можно предположить, что по мере совершенствования гидроагрегатов гидрообъемная трансмиссия получит более широкое распространение на ТС большой грузоподъемности, как одиночных, так и составных (в автопоездах).

Указанное предположение в полной мере относится и к электромеханической трансмиссии, которая также пока недостаточно широко применяется на ТС.

В электромеханической трансмиссии механическая энергия двигателя преобразуется в связанном с ним генераторе в электричес кую, которая затем в одном или нескольких тяговых электродвигателях, соединенных с ведущими колесами ТС, снова преобразуется в механическую энергию.

При одном тяговом электродвигателе мощность передается от него к ведущим колесам через механические агрегаты (карданная, главная передачи и др.). В электромеханической трансмиссии многоприводных ТС механические агрегаты почти полностью отсутствуют. Тяговые электродвигатели соединены с колесами через колесные редукторы, а с генератором — электропроводами. Расположение генератора в обоих случаях зависит от расположения двигателя ТС.

Электромеханическая трансмиссия обладает достоинствами, характерными для гидрообъемной трансмиссии. Кроме того, можно еще отметить повышение долговечности двигателя и трансмиссии вследствие уменьшения динамических нагрузок.

Недостатками электромеханической трансмиссии являются более низкий КПД по сравнению с механической трансмиссией, что ухудшает топливную экономичность двигателя ТС, сравнительно большие размеры и масса, высокая стоимость и необходимость использования дефицитных материалов, чаще всего цветных металлов.

Наиболее целесообразно применение электротрансмиссии на многозвенных большегрузных ТС с активизацией колес всех звеньев, т.е. там, где преимущества других типов трансмиссий не могут быть использованы в полной мере, а их недостатки проявляются в большей степени.

Колесные (бортовые) передачи

Колесными (бортовыми) передачами называются агрегаты трансмиссии, устанавливаемые по бортам ТС непосредственно перед ведущими колесами (бортовые передачи) или в самих ведущих колесах (колесные передачи). Колесные (бортовые) передачи предназначены для увеличения вращающего момента, подводимого к ведущим колесам движителя.

По числу рядов зубчатых зацеплений, с помощью которых обеспечивается получение необходимого передаточного числа, колесные (бортовые) передачи подразделяют на одно- и двухрядные. Однорядные передачи бывают простые (с неподвижными осями) и планетарные. Двухрядные передачи могут быть простыми, планетарными и комбинированными (один ряд — простой, другой — планетарный).

По расположению осей ведущего и ведомого валов все передачи подразделяют на соосные (оси ведущего и ведомого валов расположены на одной прямой) и несоосные.

Рис. Кинематическая схема трансмиссии тягача с двухпоточной шестиступенчатой четырехходовой коробкой передач:
1 — ведущее колесо; 2 — бортовая передача; 3 — остановочный тормоз; 4 — карданный вал; 5 — главная передача; 6 — центральный карданный вал; 7 — привод к водяному насосу; 8 — двигатель; 9 — сцепление; 10 — тормоз поворота

На некоторых быстроходных гусеничных машинах устанавливаются однорядные соосные планетарные бортовые передачи, у которых ведущим элементом является солнечная шестерня, а ведомым — водило. Схема такой бортовой передачи представлена на рисунке. Эпициклическая шестерня закреплена неподвижно, а водило соединено с ведущим колесом движителя. Аналогичного типа колесные передачи установлены на некоторых автомобилях. Ведущая (солнечная) шестерня приводит во вращение три сателлита, которые обкатываются по неподвижной эпициклической, шестерне и приводят во вращение водило, соединенное со ступицей колеса. Такие колесные (бортовые) передачи имеют малые размеры, большое передаточное число и обладают высокой надежностью в работе, однако конструкция их более сложна по сравнению с простыми однорядными несоосными передачами.

Шестерни и валы колесных (бортовых) передач изготавливают из хромистых и хромоникелевых сталей, а картеры — из ковкого чугуна или специальных сталей. Для смазки колесных (бортовых) передач применяется трансмиссионное масло.

Карданная передача

Карданная передача состоит из двух карданных шарниров с игольчатыми подшипниками, соединенных полым валом, и скользящей вилки с эвольвентными шлицами.

Для надежной защиты от попадания грязи и обеспечении хорошей смазки шлицевого соединения скользящая вилка 6, соединенная с вторичным валом 2 коробки передач, размещена в удлинителе 1, закрепленном на картере коробки передач. Кроме того, такое расположение шлицевого соединения (вне зоны между шарнирами) значительно повышает жесткость карданной передачи и уменьшает возможность появления вибраций вала при износе скользящего шлицевого соединения.

Карданный вал состоит из тонкостенной электросваркой трубы 8, в которую с каждого конца запрессованы, а затем приварены дуговой электросваркой две одинаковые вилки 9. В отверстия проушин вилок 9 запрессованы корпусы игольчатых подшипников 18 крестовины 25, которые крепятся пружинными стопорными кольцами 20. В каждом карданном подшипнике помещены 22 иглы 21.

На выступы цапф крестовин напрессованы штампованные обоймы 24, в которые устанавливаются пробковые кольца 23.

Подшипники смазываются с помощью угловой пресс-масленки 17, ввернутой в резьбовое отверстие в центре крестовины, которое соединено со сквозными каналами в цапфах крестовины.

С другой стороны крестовины кардана в центре ее размещен предохранительный клапан 16, предназначенный для выпуска излишней смазки при заполнении крестовины и подшипников и предотвращающий повышение давления внутри крестовины при нагревании ее во время работы (клапан срабатывает при давлении около 3,5 кГ/см ).

Необходимость введения предохранительного клапана вызвана тем, что чрезмерное повышение давления масла внутри крестовины может привести к порче (выдавливанию) пробковых сальников.

Так как карданные подшипники невозможно смазывать шприцем с обычным наконечником, в комплекте инструмента, прилагаемом к автомобилю, имеется специальный наконечник для шприца. Смазку к карданным подшипникам нужно подавать до обильного появления ее из-под головки клапана 16.

Для заполнения карданных подшипников смазкой нужно, прижав наконечник к пресс-масленке, сделать плавный нажим на шприц, так как при резком нажиме смазка начнет вытекать через предохранительный клапан до того, как будут заполнены полости цапф крестовины и подшипников. Желательно, чтобы смазка имела температуру 30—40° С.

Рис. Карданная передача:
1 — удлинитель картера коробки передач; 2 — вторичный вал коробки передач; 3 и 5 — грязеотражатели; 4 — резиновые сальники; 6 — скользящая вилка; 7 — балансировочная пластина; 8 — труба карданного вала; 9 — вилка;10 — фланцевая вилка; 11 — болт; 12 — фланец ведущей шестерни заднего моста; 13 — пружинная шайба; 14 — гайка; 15 — задний мост; 16 — предохранительный клапан; 17 — угловая пресс-масленка; 18 — игольчатый подшипник; 19 — проушина вилки; 20 — стопорное пружинное кольцо; 21 — игла; 22 — шайба с тороидным торцом; 23 — пробковое кольцо; 24 — штампованная обойма; 25 — крестовина

Чтобы обеспечить хорошую износостойкость игольчатых подшипников карданных шарниров, их надо смазывать только трансмиссионным автотракторным маслом (нигролом) или другой жидкой смазкой не меньшей вязкости, но ни в коем случае не универсальной среднеплавкой смазкой (солидолом).

Скользящее соединение карданного вала, помещенное в удлинитель 1 коробки передач, смазывается маслом, имеющимся в полости удлинителя, и дополнительной смазки не требует.

Карданный вал в сборе с обоими шарнирами тщательно динамически балансируется с обоих концов путем приварки балансировочных пластин 7 к трубе. Поэтому при разборке вала все его детали нужно тщательно замаркировать для того, чтобы при сборке можно было установить их в прежнее положение. Несоблюдение этого указания нарушает балансировку вала, что вызывает затем вибрации, разрушающие трансмиссию и кузов автомобиля.

При износе отдельных деталей, и особенно при прогибе трубы в результате удара и невозможности динамически отбалансировать вал после сборки, необходимо заменить весь вал.

Фланцевая вилка 10 карданного вала, в проушины которой входят два подшипника заднего карданного шарнира, прикреплена четырьмя специальными болтами 11 с удлиненными цилиндрическими подголовками, гайками 14 с пружинными шайбами 13 к фланцу 12 ведущей шестерни заднего моста 15. Скользящая вилка 6 надевается на шлицы вторичного вала 2 коробки передач, расположенного в удлинителе, в который запрессованы два самоподжимных резиновых сальника 4. Кроме того, на вилку 6 напрессован и приварен к ней грязеотражатель 5, входящий в другой грязеотражатель 3, закрепленный на картере удлинителя коробки передач.

При снятии карданного вала и коробки передач с автомобиля необходимо следить за тем, чтобы не были погнуты грязеотражатели 3 и 5, иначе они будут задевать друг за друга.

Уход за карданной передачей заключается, кроме периодической смазки карданных шарниров, в очистке от грязи и подтяжке болтов 11 крепления фланцевой вилки к фланцу ведущей шестерни заднего моста. Для разборки карданного шарнира необходимо закрепить вал в тисках, вынуть стопорные кольца 20, легкими ударами молотка через медную или алюминиевую оправку выбить два противоположных корпуса подшипников 18 и вынуть крестовину. При значительной выработке необходимо заменить крестовину в сборе с подшипниками.

При сборке необходимо убедиться в наличии всех игл (22 шт.) в каждом подшипнике, так как отсутствие хотя бы одной иглы приведет к перекосу игл и выходу из строя подшипников и крестовины.

Таблица. Возможные неисправности карданной передачи, их причины и способы устранения

Причина неисправности	Способ устранения неисправности
Вибрация карданного вала
1. Искривление трубы вследствие наезда на препятствие	1. Отрихтовать вал в сборе и отбалансировать динамически или заменить собранный вал
2. Износ подшипников и крестовин	2. Заменить подшипники и крестовины и отбалансировать динамически собранный вал
3. Износ втулок удлинителя и скользящей вилки	3. Заменить удлинитель и скользящую вилку и отбалансировать динамически собранный вал
Стуки при трогании с места и при езде в накат
1. Износ шлицев скользящей вилки или вторичного вала коробки передач	1. Заменить изношенные детали. При замене скользящей вилки отбалансировать динамически собранный вал
2. Ослабление болтов крепления фланцевой вилки к фланцу ведущей шестерни заднего моста	2. Подтянуть болты
Выбрасывание масла из сальников карданных подшипников
Износ пробковых колец сальников карданных подшипников	Заменить пробковые кольца, сохранив при переборке относительное положение всех деталей карданного вала. Если имеется износ крестовин и подшипников, заменить подшипники и крестовины и отбалансировать динамически собранный вал

По вопросам ремонта и балансировки карданов без посредников рекомендуем обращаться к компании с огромным опытом «Ремкардан». В список оказываемых ими услуг также входит переделка неразборных карданных валов в разборные, ремонт чулка заднего моста, продажа карданов различных производителей и многое другое.

Механизм переключения передач «Москвич-408»

Четырехступенчатая коробка передач автомобиля «Москвич-408» является трехходовой, так как ее пять передач (с учетом заднего хода) включаются с помощью трех передвижных вилок: одна вилка служит для переключения первой и второй передач, другая — для третьей и четвертой и третья — для включении заднего хода. Первые две вилки надеты на стержень 44, по которому они могут скользить. Стержень 44 неподвижно закреплен в картере коробки стопорным винтом. Вилка 37 включения заднего хода посажена на шлицы вала 38, установленного в боковой крышке 43 коробки и в отверстии прилива картера.

Рис. Механизм переключения передач:
1 — боковая крышка коробки передач; 2 — кулак переключателя; 3 — замок вилок включения передач; 4 — направляющий стержень замка; 5 — вал и рычага включения заднего хода; 6 — рычаг включения заднего хода; 7 — переключатель передач; 8 — рычаг переключателя; 9 — штифт; 10 — пружина фиксатора; 11 — фиксатор рычага включения заднего хода; 12 — регулировочные стальные прокладки; 13 — упор заднего хода; 14 — пружина упора; 15 — рычаг управления переключателем; 16 — вкладыш рычага

Механизм переключении передач, посредством которого происходит передвижение вилок, расположен в боковой крышке 43, отлитой из алюминиевого сплава. Основная часть механизма — переключатель 7, вал которого установлен подвижно в отверстии крышки и в кронштейне, укрепленном на крышке двумя шпильками. С помощью рычага 15 переключатель может быть передвинут в осевом направлении, а посредством рычага 8 повернут на необходимый угол. При осевом передвижении переключателя кулак 2, в зависимости от величины перемещения, входит в паз одной из двух вилок переключения передач переднего хода или в паз рычага 6 включения заднего хода. Если после у того повернуть переключатель на нужный угол, кулак переключатели переместит в соответствующую сторону вилку выбранной передачи по стержню 44, и передача будет включена.

Рис. Схема механизма переключения коробки передач:
а — включение третьей или четвертой передач; б — включение первой или второй передачи; в — включение заднего хода; 1 — вал переключателя; 2 — замок; 3 — вилка переключения третьей и четвертой передач; 4 — вилка переключения первой и второй передач; 5 — кулак переключатели; 6 — вал рычага переключения заднего хода; 7 — рычаг переключения заднего xoда

При включении заднего хода рычаг 15 должен сжать до упора пружину 14, для чего требуется повышенное усилие на рычаге управления. Таким образом предохраняют коробку передач от случайного включения заднего хода.

Чтобы невозможно было включить одновременно две разные передачи, а это привело бы к поломке коробки передач, устроен замок 2 (смотрите рисунок выше, на котором схематически показан механизм переключения, если на него смотреть сзади, по ходу автомобиля). Замок имеет два отверстия. Одним из них он надет на вал переключателя передач, а другим — на направляющий стержень 4, запрессованный в боковую крышку. При этом кулак 2 переключателя входит в паз замка так, что при осевых перемещениях переключателя замок передвигается вместе с ним. Замок имеет три выступа: А, Б и В. Когда включена первая или вторая передача, выступ В замка входит в паз рычага 7 включения заднего хода, а выступ А — в паз вилки включения третьей и четвертой передач. Таким образом передачи фиксируются в этом положении и не могут быть включены.

Первая и вторая передачи не могут быть включены одновременно, так как они включаются одной и той же вилкой. При включении третьей или четвертой передач замок будет передвинут переключателем таким образом, что выступ В зафиксирует вилку включения первой и второй передач. Задний ход при этом будет удерживаться широким выступом В замка. При включении заднего хода переключатель, а вместе с ним и замок будут придвинуты вплотную к боковой крышке. При этом выступ В замка выйдет из паза рычага 6, а вместо него в этот паз войдет рычаг кулака переключателя. После этого при повороте переключателя будет повернут вал рычага включении заднего хода, и задний ход будет включен. Выступ Б при этом удерживает обе вилки передач переднего хода.

Чтобы передачи не могли выключиться самопроизвольно, а также для удерживания передвижных шестерен в нейтральном положении, в механизме переключения предусмотрены специальные фиксаторы. Для этой цели в каждой вилке переключения передач просверлено гнездо, в которое вставлена пружина и стальной шарик. Эти шарики входит в соответствующие выемки на стержне 44 и благодаря пружинам запирают вилки на стержне.

Фиксатор заднего хода расположен в боковой крышке коробки передач. Он представляет собой стальной колпачок-фиксатор 11 с пружиной 10, вставленный в отверстие в крышке. Коническая головка фиксатора при соответствующем положении рычага 6 входит в коническое углубление и рычаге и таким образом фиксирует вал включения заднего хода вместе с его вилкой.

На крышке 35 люка коробки передач установлен включатель 36 света заднего хода. При повороте рычага 40 в положение, соответствующее включению заднего хода, стержень сухаря 34 вилки включения заднего хода нажимает на шарик включателя, и фары освещения заднего хода автомобиля зажигаются.

Стержень 44 вилок переключения передач должен быть надежно закреплен винтом М8х1,25, который потом необходимо раскернить. При нейтральном положении вилок пазы, в которые входит кулак переключателя, должны совмещаться друг с другом.

Резиновый сальник вала переключателя должен стоять в крышке рабочей кромкой внутрь. Крышка должна быть раскернена снаружи вокруг сальника в трех точках.

Подготовка механизмов трансмиссии к отрицательным температурам

Чтобы обеспечить движение автомобиля после разогрева двигателя, рекомендуется применять маловязкие сорта трансмиссионных масел или специальные смеси. Зимние маловязкие трансмиссионные масла и смазки сохраняют подвижность (не загустевают) при температуре окружающего воздуха до минус 50° С, что позволяет начинать движение автомобиля без особых трудностей. При отсутствии зимних масел рекомендуется предварительно разогревать масло в картерах механизмов трансмиссии или заправлять их перед началом движения автомобиля предварительно разогретым маслом.

Готовность агрегатов трансмиссии автомобиля к движению оценивается по величине сопротивления движению, по тепловому состоянию агрегатов во время движения. Например, масло ТС-10 обеспечивает легкость трогания с места и движение автомобиля непосредственно после пуска двигателя.

Сопротивление движению автомобиля Урал-375 при температуре наружного воздуха минус 33° С в зависимости от пробега изменяется следующим образом:

Пробег автомобиля от начала движения, км	Сопротивление движению, кг
0	750
2	480
6	400
16	300

После 2 км пробега сопротивление движению автомобиля Урал-375 снизилось в 1,5 раза. В дальнейшем темп снижения сопротивления движению значительно уменьшается.

Установлено, что масло в коробке передач начинает разогреваться во время работы двигателя на холостом ходу. Но положительных значений его температура достигает после 5—7 мин движения автомобиля (3—4 км пробега).

Раздаточная коробка прогревается до положительных температур за 10—15 мин движения (6—10 км пробега), ведущий мост за 12—(15 мин движения (6—10 км пробега).

Для равномерного разогрева масла в агрегатах трансмиссии движение автомобиля необходимо начинать на первой передаче, плавно, без рывков, чтобы масло полностью заполнило зазоры и своевременно смазало детали.

Движение автомобиля на ровном участке пути по инерции при выключенной передаче — признак того, что масло в агрегатах трансмиссии разогрелось.

Для удовлетворительной работы северные сорта трансмиссионных масел должны иметь температуру застывания не выше минус 50° С с вязкостью 9 сст при 100° С.

Подготовка механизмов трансмиссии, тормозной системы и рулевого управления к зиме

При подготовке механизмов трансмиссии и рулевого управления автомобилей к зимней эксплуатации их очищают от загрязнений, проверяют, регулируют и заправляют зимними сортами смазки согласно заводским инструкциям. Особое внимание уделяют исправности рулевого механизма и переднего моста, так как при движении по скользким заснеженным дорогам любая неисправность сильно затрудняет управление и может привести к дорожно-транспортным происшествиям.

После проверки и регулировки механизмов необходимо заменить летние сорта смазки на зимние. Для этого находящуюся в механизмах смазку летнего сорта необходимо разогреть до 50—60° С и слить ее из картеров, после чего промыть картер маловязким, нагретым до 50—60° С маслом, слить его и заполнить картер до требуемого уровня смазкой соответствующего сорта.

Применявшееся в гидроусилителе рулевого управления летом турбинное масло 22 ГОСТ 32—53 заменить зимним. Применяется также веретенное масло АУ ГОСТ 1642—50 или ВТУ-1061.

Учитывая решающее значение рулевого механизма для безопасности движения, все меры по подготовке его к зимней эксплуатации должны проводиться в точном соответствии с указаниями заводов-изготовителей.

Для смены масла в гидроусилителе рулевого управления автомобиля ЗИЛ-130 открыть крышку бачка насоса, отсоединить продольную тягу от гидроусилителя. Для этого необходимо поднять передние колеса; повернуть рулевое колесо влево до улора; вывернуть пробку (с магнитом) из сливного отверстия картера рулевого механизма и дождатьея прекращения течи масла.

Перед заменой масла нужно промыть систему гидроусилителя в следующей последовательности.

Удалить остаток масла из бачка насоса гидроусилителя, промыть все детали, особенно тщательно сетки фильтра, прокладки. Один литр свежего масла залить в бачок через воронку с двойной сеткой и затем слить его, поворачивая при этом рулевое колесо в обе стороны до упора. Затем поставить на место сливную пробку с магнитом и уплотнительной цгайбой.

Повернув рулевое колесо влево, залить свежее (зимнее) масло в бачок до отметки Уровень масла. Вращая рулевое колесо в обе стороны до упора, продолжать заливать масло с тем, чтобы залить не менее 2,5 л. На режиме холостого хода двигателя продолжать доливку масла, вращая рулевое колесо в обе стороны с задержкой в крайнем положении на 2—3 сек. Закончить доливку после того как прекратится выход воздушных пузырьков из системы через масло в бачке насоса. После этого поставить крышку с прокладкой и другие детали.

Тяжелые дорожные условия предъявляют повышенные требования к техническому состоянию автомобиля и работе тормозов. Поэтому для предотвращения заносов автомобиля и обеспечения одновременности действия тормозов при некотором опережении торможения задних колес относительно передних тормоза должны быть отрёгулированы с особой тщательностью.

У автомобилей, имеющих пневматический привод тормозов, скопление и замерзание конденсата воды в приборах и трубопроводах тормозной системы зимой приводит к закупорке их ледяными пробками и к отказу в работе, поэтому нужно проверить и при необходимости отремонтировать сливное устройство для удаления конденсата из воздушных баллонов. Также рекомендуется устранить имеющиеся в воздухопроводах глубокие вмятины, крутые изгибы и суженные места.

У автомобилей, имеющих гидравлический привод тормозов, нужно проверить герметичность всей системы, обнаруженные утечки тормозной жидкости устранить.

При необходимости заменить тормозную жидкость ее сливают, промывают всю систему свежей тормозной жидкостью, сливают ее из системы и заправляют систему свежей тормозной жидкостью ГТЖ-22 или ГТЖ-2. Эффективность действия тормозов рекомендуется проверять по величине замедления автомобиля при контрольном торможении деселерометром НИИ AT модели 571.

Обслуживание ведущих полуосей

Обслуживание ведущих полуосей заключается в осмотре их технического состояния каждые 20000 км пробега. Особое внимание следует уделять резиновым защитным чехлам шарниров, т.к. они наиболее подвержены механическим повреждениям и от их состояния зависит долговечность самих шарниров.

Рис. Ведущие полуоси
а — со стороны колеса — шаровый шарнир, со стороны коробки передач — трехроликовый шарнир,
b — оба шаровых шарнира
1 — конец полуоси, соединенный с колесом, 2 — шаровый шарнир, 3 — вал, 4 — защитный чехол, 5 — трехпальцевая опора, 6 — конец полуоси, соединенный с главной передачей.

Рис. Составные части ведущих полуосей: 1 — правая полуось, 2 — левая полуось, 3 — конец полуоси, соединенный с главной передачей, 4 — стопорное кольцо, 5 — шаровый шарнир, 6 — защитный чехол шарового шарнира, 7 — защитный чехол трехроликового шарнира.

Устройство ведущих полуосей

Ведущие полуоси соединяют полуесевые конические шестерни дифференциального механизма с передними ведущими колесами. Они позволяют передавать крутящий момент при различных положениях колес относительно кузова, благодаря применению специальных шарниров. Полуоси имеют неодинаковую длину: левая — А = 335,5 мм, правая А = 521 мм.

Диаметр полуоси составляет 22 мм: Со стороны колеса установлен шаровый шарнир, а со стороны коробки передач — трехроликовый шарнир, допускающий осевое перемещение. В некоторых модификациях автомобиля внутренний трехроликовый шарнир заменен шаровым шарниром с возможность осевого перемещения.

Сцепление автомобиля

Сцепление — это механизмы, предназначенные для обеспечения разъединения и плавного соединения трансмиссии с двигателем. Отсоединение трансмиссии от двигателя необходимо при его пуске изменении передаточного числа в трансмиссии путем перемещения шестерен в коробке передач, во время остановки или стоянки трактора. Сцепление ограничивает максимальный вращающий момент в трансмиссии, предохраняя ее от перегрузок.

К сцеплению предъявляют следующие требования:

надежная передача наибольшего вращающего момента двигателя трансмиссии
быстрое и плавное разъединение и соединение ведущих и ведомых частей, обеспечивающее необходимую частоту выключения и включения, а следовательно, и постепенное нагружение механизмов трансмиссии
ограниченный момент инерции ведомых частей
высокая надежность работы
легкость управления
удобство обслуживания и регулировок

На тракторах и автомобилях применяют фрикционные дисковые сцепления, передающие вращающий момент за счет сил трения. Рабочими поверхностями в них служат плоские диски (ведущие и ведомые). В зависимости от числа ведущих элементов (дисков), передающих вращающий момент, различают одно- и двухдисковые сцепления. Число дисков определяется передаваемым наибольшим вращающим моментом и размером ведомого диска (или дисков), исходя из минимизации моментов инерции ведомой части.

Наиболее распространенная схема установки сцепления между маховиком двигателя и ведущим валом коробки передач показана на рисунке. Ведущим диском сцепления служит маховик.

Рисунок. Принципиальная схема сцепления коробки передач

К его торцу пружинами через нажимной диск прижимается ведомый диск с фрикционными накладками, установленный посредством шлицев на ведущем валу коробки передач.

При включенном сцеплении между маховиком и накладками ведомого диска возникают силы трения, вынуждающие сцепление вращаться как одно целое, передавая вращающий момент от маховика на ведущий вал коробки передач. Для выключения сцепления водитель воздействует на педаль привода, и через систему тяг усилие передается на муфту выключения, которая через рычаги выключения отжимает нажимной диск от ведомого, сжимая пружины.

Трение между ведущим и ведомым дисками исчезает, и сцепление не передает вращающий момент в трансмиссию. Направление действия механизма управления сцепления при его выключении на схеме изображено стрелками. Рассмотренная схема сцепления относится к однопоточным.

Тракторы часто агрегатируют с орудиями с активными рабочими органами, для привода которых служит ВОМ. В этом случае применяют двухпоточные сцепления (например, трактор ЮМЗ-8244). Схема такого сцепления показана на рисунке.

Рисунок. Схема двухпоточного сцепления:
1 — ведомый диск трансмиссии; 2 — ведущие диски; 3 — ведомый диск ВОМ; 4 — муфта выключения сцепления трансмиссии; 5 — рычаг выключения сцепления трансмиссии; 6 — рычаг выключения сцепления ВОМ: 7 — муфта выключения сцепления ВОМ; 8 — пружина

Фактически двухпоточное двухдисковое сцепление представляет собой сочетание двух однодисковых сцеплений, каждое из которых имеет отдельные ведомые 1, 3 и ведущие 2 диски, сжимаемые общими пружинами 8. Механизм управления сцеплением позволяет отключать каждый диск рычагами 5 и 6 независимо от другого диска и останавливать трактор без остановки ВОМ. Привод от сцепления также разделен (один вал расположен внутри другого).

При передаче большого вращающего момента на тракторах ДТ-75М, Т-150, Т-150К, Т-4А устанавливают двухдисковые сцепления с двумя ведомыми и двумя ведущими дисками.

Трансмиссия трактора и автомобиля

Сопротивление движению тракторного агрегата и автомобиля изменяется непрерывно и в широких пределах. Это объясняется колебаниями удельного сопротивления почвы, загрузки рабочих органов машин, сопротивлений качению колес и сцепления их с грунтом или дорогой, возникающими на пути движения, подъемами и уклонами и т.д. Соответственно требуется изменять вращающий момент, подводимый к ведущим колесам (звездочкам) как для преодоления возросших сопротивлений, так и для более полного использования мощности двигателя, получения высокой производительности при наименьшем расходе топлива.

Трансмиссия служит для передачи вращающего момента двигателя ведущим колесам трактора (автомобиля), а также части мощности двигателя агрегатируемой с трактором машине. При помощи трансмиссии можно изменить вращающий момент и частоту вращения ведущих колес по значению и направлению.

Рисунок. Схемы трансмиссий: а — автомобиля с колесной формулой 4х2; 1 — сцепление; 2 — коробка передач; 3 — карданная передача; 4 — главная передача; 5 — дифференциал; 6 — полуось; б — колесного трактора; в — гусеничного трактора: 1 — двигатель; 2 — сцепление; 3 — коробка передач; 4 — главная (центральная) передача; 5 — задний мост; 6 — дифференциал у колесных тракторов и конечные передачи у гусеничных тракторов; 7 — ведущее колесо (гусеница); 8 — направляющее колесо; 9 — бортовые фрикционы или планетарный механизм поворота.

К трансмиссии предъявляют следующие требования:

высокий КПД
возможность индивидуального регулирования частоты вращения колес
низкая металлоемкость
высокая надежность
возможность привода агрегатов с большим относительным перемещением
независимость размещения силовой установки
возможность деления мощности
применение группового и индивидуального приводов ходовых систем
приспособленность к колебаниям тяговых нагрузок
способность передавать мощность на значительные расстояния
широкий диапазон регулирования силовых и скоростных параметров

По способу изменения вращающего момента различают ступенчатые, бесступенчатые и комбинированные трансмиссии.

Ступенчатые трансмиссии состоят из зубчатых колес различных типов. В этой трансмиссии при переходе от одного режима работы к другому вращающий момент меняется через интервалы, кратные передаточным числам, поэтому она получила название ступенчатой. При наличии ступенчатой трансмиссии на некоторых режимах невозможно полностью использовать мощность двигателя.

Бесступенчатые трансмиссии обеспечивают непрерывность и автоматичность процесса изменения вращающего момента, чем выгодно отличаются от ступенчатых. Вместе с тем им свойственны некоторые недостатки:

сложность конструкции
более низкий КПД

Различают фрикционные (механические), электрические и гидравлические бесступенчатые трансмиссии. Гидравлические передачи делят на гидродинамические и гидрообъемные.

Минский тракторный завод разработал инновационный трактор «Беларус-3023» с бесступенчатой электромеханической трансмиссией.

Комбинированные трансмиссии представляют собой сочетание одной из бесступенчатых передач со ступенчатой передачей, имеющей вспомогательное значение. Это позволяет расширить диапазон изменения вращающего момента на движителях и одновременно сохранить основные преимущества бесступенчатой передачи. Комбинированная трансмиссия, у которой в качестве одной из сборочных единиц применяют гидродинамическую передачу, называется гидромеханической. Такая трансмиссия применена в тракторе ДТ-175С.

Наиболее распространены механические трансмиссии. В механическую трансмиссию входят следующие механизмы:

сцепление коробка передач
промежуточное соединение
карданная передача
главная (центральная передача)
дифференциальный механизм или муфты поворота у гусеничных тракторов
конечные передачи

Элементы трансмиссии, позволяющие улучшить эксплуатационные качества тракторов и автомобилей

С целью получения наиболее высокой производительности МТА созданы многоступенчатые коробки передач с широким диапазоном скоростей. Число передач (ступеней) тракторных коробок передач составляет 5…32, а диапазон основных скоростей движения переднего хода — 0,5…10 м/с и выше. Чем больше число передач, тем шире возможность выбрать скорость, соответствующую оптимальной загрузке двигателя, а значит, высокой производительности и экономичному расходу топлива.

В некоторых отечественных (Т-150, Т-150К, К-701, МТЗ-100, ЛТЗ-155 и др.) и зарубежных тракторах используют трансмиссии с переключением без разрыва потока мощности. Переключение передач с шестернями постоянного зацепления на ходу трактора осуществляется фрикционными муфтами, управляемыми от гидравлической системы. Это повышает производительность агрегата от 6 до 20 %, снижает расход топлива и облегчает труд водителя.

В связи с тем, что ступенчатые передачи не позволяют на любых нагрузочных режимах работы полностью загрузить двигатель и тем самым обеспечить оптимальные условия его работы, в отечественном и зарубежном машиностроении стали применять бесступенчатые трансмиссии.

Рассмотрим бесступенчатые трансмиссии, широко применяемые в тракторостроении.

Электромеханическая трансмиссия (рисунок а) состоит из электрической и механической передач. Энергия двигателя 1 внутреннего сгорания приводит в действие генератор 2. Вырабатываемая им энергия по силовым проводам 3 передается к тяговому двигателю 4, а затем через карданную передачу 5 к заднему мосту 6 и ведущим звездочкам 7. Такая трансмиссия применена в тракторе ДЭТ-250 и автомобилях БелАЗ. Она позволяет плавно передавать энергию, но имеет относительно низкий КПД, большую массу и высокую стоимость.

Гидрообъемная трансмиссия (рисунок б) состоит из двигателя 1 внутреннего сгорания, гидронасоса 2, трубопроводов 3, гидромоторов 4 и ведущих колес 5. Насос, приводимый в движение двигателем внутреннего сгорания, подает по трубопроводам жидкость к гидромоторам, энергия которой приводит во вращение ведущие колеса трактора.

Преимущества гидрообъемных передач — бесступенчатость регулирования, дистанционность передачи энергии. По мере повышения КПД гидрообъемных передач масштабы их применения для рабочих органов сельскохозяйственных машин будут возрастать.

Рисунок. Схемы трансмиссий различных типов: а — электромеханической трактора ДЭТ-250: 1 — двигатель; 2 — электромеханический генератор; 3 — силовые кабели; 4 — тяговый электродвигатель; 5 — карданная муфта; 6 — задний мост; 7 — ведущая звездочка; б — гидрообъемной: 1 — двигатель; 2 — гидронасос; 5 — трубопровод; 4 — гидромотор; 5 — ведущее колесо

Гидромеханическая трансмиссия состоит из гидравлической и механической передач. Бесступенчатость преобразования (трансформации) вращающего момента в ней обеспечивается гидротрансформатором, а дальнейшее увеличение момента — ступенчатой передачей.

Гидротрансформатор включает в себя: насосное колесо Н, приводящееся во вращение от коленчатого вала 3 двигателя; турбинное колесо Т, жестко связанное с первичным валом 2 коробки передач; колесо реактора Р, соединенное через муфту 1 свободного хода с втулкой корпуса гидротрансформатора. Все три колеса, имеющие профилированные лопасти, помещены в общем кожухе и образуют замкнутый кольцевой объем, заполненный жидкостью (веретенным маслом) и называемый кругом циркуляции.

Рисунок. Схема гидромеханической трансмиссии: а — гидротрансформатор: Н — насосное колесо; Т — турбинное колесо; Р — реактор; 1 — муфта свободного хода; 2 — первичный вал коробки передач; 3 — коленчатый вал двигателя; б — кинематическая схема ступенчатой механической коробки: 1, 2, 3, 4, 5 — подвижные шестерни; 6, 7 — неподвижные шестерни

Насосное колесо преобразует подведенную к нему механическую энергию двигателя в гидравлическую энергию потока рабочей жидкости. Рабочая жидкость, отбрасываемая лопастями насосного колеса, воздействует на лопасти расположенного рядом турбинного колеса и приводит его во вращение. Потоки рабочей жидкости, сходящие с лопастей турбинного колеса, проходят через лопасти колеса реактора. Последние разворачивают струи рабочей жидкости таким образом, чтобы обеспечить им оптимальное направление при входе в насосное колесо. Затем цикл повторяется.

Бесступенчатые передачи позволяют более гибко маневрировать скоростью движения, полностью исключают потери времени на переключение передач, улучшают разгонные качества агрегата и т. д. Все это позволяет повысить производительность и снизить расход топлива МТА.

Следовательно, можно сделать вывод о перспективности применения на тракторах не только трансмиссий с переключением передач на ходу, но и прогрессивных бесступенчатых передач.

Трансмиссия полноприводных машин

Для полного использования сцепного веса колесного трактора (автомобиля) на некоторых моделях дополнительно к заднему мосту устанавливают передний управляемый и ведущий мост. Применение такого моста повышает производительность и эффективность работы трактора (автомобиля) в условиях плохого сцепления колес с грунтом, способствует снижению расхода топлива, буксования и разрушения почвенной структуры.

Для соединения коробки передач с передним и задним мостом устанавливают раздаточную коробку, от которой вращающий момент передается через карданные валы на передний и задний мост трактора или автомобиля. Раздаточные коробки применены на тракторах МТЗ-82, ЛТЗ-55АМ, К-701, Т-150К, а также на автомобилях ГАЗ-66, ЗИЛ-131, УАЗ-469 и др. Раздаточную коробку крепят к корпусу коробки передач, Внутри корпуса размещают валы с шестернями и зубчатыми муфтами.

Раздаточная коробка предназначена для распределения вращающего момента двигателя между ведущими мостами тракторов и автомобилей высокой проходимости. Она может также выполнять функцию дополнительной коробки передач, увеличивая общее передаточное число трансмиссии.

Включение и выключение раздаточной коробки при переднем ходе трактора МТЗ-82 и повышенном буксовании задних колес происходит автоматически благодаря муфте свободного хода. Устройство раздаточной коробки позволяет принудительно включать передний ведущий мост как при заднем, так и при переднем ходе трактора, а также отключать передний мост, например, на транспортных работах при движении по дороге с твердым покрытием, когда использование переднего моста нецелесообразно.

Главная передача, дифференциал, конечные передачи

Главная передача

Главная передача служит для увеличения общего передаточного числа и передачи вращающего момента через дифференциал (или механизм поворота) и конечные передачи к ведущим колесам трактора (автомобиля).

По числу пар зубчатых колес различают одинарные и двойные главные передачи, а по конструкции — конические со спиральными зубьями, гипоидные и цилиндрические.

Главная передача трактора представляет собой одинарную передачу, состоящую из пары конических или цилиндрических шестерен. Главные передачи автомобиля могут быть одинарными и двойными. Одинарные представляют собой конические шестерни с гипоидным зацеплением, позволяющим снизить шум при работе шестерен, габаритные размеры и массу ведущего моста уменьшить. Их применяют на легковых автомобилях малой и средней грузоподъемности.

Рисунок. Типы главных передач тракторов и автомобилей:
а — коническая с прямозубым зацеплением; б — коническая с косозубым зацеплением; в — коническая с гипоидным зацеплением.

Двойные главные передачи состоят из пары конических и пары цилиндрических шестерен. Конические шестерни выполняют со спиральным зубом, а цилиндрические — с прямым, косым или шевронным.

Дифференциал

Дифференциал представляет собой планетарный механизм, предназначенный для распределения вращающего момента между ведущими полуосями трактора или автомобиля и обеспечения вращения ведущих колес с различной частотой при движении по кривой или неровностям пути. На повороте, неровном пути ведущие колеса совершают движение по дугам разной длины. Если бы оба колеса были расположены на общем валу, то их движение сопровождалось бы скольжением, износом шин и поломками. Поэтому ведущие колеса устанавливают на отдельных валах — полуосях, соединенных дифференциалом.

Принцип действия дифференциала рассмотрим по схеме, изображенной на рисунке а. Шестерни — сателлит 7 (рисунок а) находится в зацеплении с рейками 6 и 8 (в реальной конструкции это шестерни 6 и 8). К оси 10 шестерни 7 приложена сила Р, стремящаяся переместить эту шестерню вверх.

Если сопротивление реек 6 и 8 перемещению силой Р одинаково, то на их зубья действуют равные силы Р/2 и рейки движутся вверх как единое целое с шестерней 7. Однако когда сопротивление движению одной из реек, например рейки 6, будет большим, чем рейки 8, шестерня 7 начинает вращаться вокруг своей оси и, перекатываясь по рейке 6, двигать рейку 8 вверх быстрее. При этом скорость движения рейки 8 увеличивается настолько, насколько уменьшается скорость движения рейки 6. Если сопротивление движению рейки 6 повысить так, что она остановился, то шестерня 7, перекатываясь по ней, увлечет за собой рейку 8 вверх, причем скорость движения рейки 8 будет в 2 раза больше скорости движения оси 10.

Рисунок. Схема дифференциала и механизма его блокировки: а — схема работы дифференциала; б — схема дифференциала с механизмом блокировки; 1 — корпус; 2 — кулачок на корпусе дифференциала; 3 — вилка включения механизма блокировки дифференциала; 4 — подвижная кулачковая муфта; 5, 9 — полуоси; 6, 8 — шестерни полуосей; 7 — сателлит; 10 — ось сателлита; 11 — ведомая коническая шестерня главной передачи.

Теперь рассмотрим реальную схему дифференциала (рисунок б). В приливах корпуса 1 на оси 10 свободно установлена шестерня сателлит 7. Отверстия боковых приливов корпуса служат опорами полуосей 5 и 9 с укрепленными на них коническими полуосевыми шестернями 6 и 8, находящимися в зацеплении с сателлитом 7. Вращение к корпусу 1 дифференциала передается от ведомой шестерни 11 главной передачи. Если у полуосей 9 и 5 сопротивление вращению одинаково, то сателлит 7, заклиненный шестернями 6 и 8, неподвижен на оси 10 и вся система вращается как единое целое.

Если сопротивление вращению одной полуоси, например полуоси 9, будет больше, чем сопротивление полуоси 5, то сателлит 7, проворачиваясь на своей оси, замедлит вращение шестерни 8 я ускорит вращение шестерни 6, подобно тому как это было в примере с движением шестерни 7 и реек 6 и 8 (см. рисунок а).

Изменение дифференциалом частот вращения полуосей при колебаниях сопротивлений на колесах понижает проходимость трактора на увлажненной или рыхлой почве. В тяжелых почвенных условиях для повышения сцепных качеств колес дифференциал лучше выключить. Для этой цели на тракторах предусмотрены механизмы блокировки дифференциала, весьма разнообразные по конструкции.

Механизмы блокировки дифференциала

Механизмы блокировки дифференциала по способу включения делят на:

принудительные
автоматические
самоблокирующиеся

А по типу привода на:

механические
гидравлические

Принудительная (механическая) блокировка дифференциала возникает при сцеплении подвижной кулачковой муфты 4 (см. рисунок б), установленной на шлицах полуоси 5 трактора, с кулачками 2 на корпусе 1 дифференциала. В этом случае частоты вращения корпуса 7 дифференциала и полуоси 5 будут одинаковые, т.е. дифференциал будет заблокирован.

Механизм блокировки включают педалью (или рукояткой), а выключается он оттяжной пружиной, когда действие усилия, приложенного водителем, прекращается.

Автоматическая блокировка дифференциала позволяет водителю не затрачивать каких-либо усилий — процесс включения и выключения механизма происходит автоматически. Автоматическая блокировка дифференциала применяется на тракторах МТЗ-80, МТЗ-82, Т-150К и др.

Конечные передачи

Конечные передачи представляют собой одно- или двухступенчатый редуктор с большим передаточным числом зубчатых передач. Шестерни конечных передач располагаются в корпусе заднего моста трактора (см. рисунок б и в).

Полный привод с электромагнитным сцеплением привода колес

В отличие от всех известных схем, компания «Хонда» позволяет распределять крутящий момент не только между задней и передней осями, но и между левым и правым колесами. Система электроники включает в себя датчики угла поворота, бокового и углового ускорения, скорости вращения колес, оборотов двигателя и давления воздуха на впуске, передаточного отношения в трансмиссии. Информация от всех датчиков поступает в компьютер, рассчитывает оптимальное распределение крутящего момента по колесам. Далее компьютер передает информацию блоку управления дифференциалом для распределения момента между осями и задними колесами в соответствии с условиями движения. На нужную ось он перераспределяет от 30 до 70% момента, на одно из задних колес – от 0 до 100%.

В дифференциале применяются электромагнитные многодисковые сцепления 7. Каждое сцепление индивидуально передает крутящий момент к одному из задних колес, правому или левому. Встроенные электромагнитные соленоиды 5 изменяют положение сердечника магнита относительно его корпуса. Блок управления дифференциалом, в зависимости от условий движения определяет какой ток подать на магнит – тем самым, сжимая пакеты дисков и плавно меняя распределение крутящего момента. Оба сцепления способны работать независимо друг от друга.

Модули сцепления дополнены собственными планетарными передачами 6.

Вместе с дифференциалом работает ускорительный модуль 6, позволяющий сделать более надежным поведение автомобиля в крутых поворотах. Он принудительно «подкручивает» задние колеса в виражах.

В повороте траектория движения внешнего заднего колеса смещается наружу относительно траектории передних колес. Проблема заключается в том, что при традиционной схеме трансмиссии заднее внешнее колесо вращается медленнее передних и тем самым препятствует полноценной передаче мощности. Как результат — ухудшение управляемости и риск заноса. Эту проблему решает ускорительный блок 6.

Рис. Привод задних колес с электромагнитным сцеплением:
1 – гипоидная передача; 2 – гидравлический привод; 3 – планетарная передача; 4 –сцепление; 5 – соленоид; 6 – планетарная передача; 7 – сцепление; А – ускорительный модуль; Б – блок электромагнитного сцепления

Общий вид реального привода задних колес показан на рисунке.

Рис. Общий вид редуктора привода задних колес

Во время движения по прямой шестерни планетарной передачи вращаются синхронно с карданным валом – скорость передних и задних колес одинакова. При входе автомобиля в поворот гидравлический привод посредством еще одного, уже третьего по счету модуля сцепления 4 включает планетарную передачу 3 в работу, при этом заднее колесо с нужной стороны «подкручивается» до оптимальной скорости.

Блок управления, воспринимая сигнала датчиков, может определять стиль вождения. Если водитель вводит автомобиль в поворот, держа ногу на педали акселератора, реакция электронной системы управления будет отличаться от ситуации, когда автомобиль описывает дугу по инерции или при торможении. При этом крутящий момент на колесах изменяется, что позволяет исключить явные проявления недостаточной или избыточной поворачиваемости автомобиля.

При резком трогании с места у полноприводных автомобилей возникает дефицит крутящего момента на колесах задней оси и избыток – на передней. Чтобы этого не происходило, система оборудована датчиком ускорения, фиксирующим момент, когда необходимо перебросить энергию к задней оси. При спокойном режиме движения больший момент передается на передние колеса, способствуя более стабильному поведению автомобиля.

Трансмиссионные масла. Маркировка и классификация

Трансмиссионные масла — это масла, которые применяются для смазки таких высоконагруженных узлов автомобиля, как коробка передач и ведущий мост, раздаточная коробка, рулевое управление, с целью уменьшения потерь на трение, отвода тепла от зоны контакта, предохранения деталей трансмиссии от коррозии.

Для обеспечения надежной и длительной работы агрегатов трансмиссий смазочные масла должны:

иметь достаточные противозадирные, противоизносные и противопиттинговые, вязкостно-температурные, антипенные свойства
обладать высокой антиокислительной стабильностью
не оказывать коррозийного воздействия на детали трансмиссии
иметь хорошие защитные свойства при контакте с водой
обладать достаточной совместимостью с резиновыми уплотнителями
иметь хорошую физическую стабильность в условиях длительного хранения

Доля трансмиссионных масел в общем объеме смазочных материалов, потребляемых автомобилем за весь срок эксплуатации, всего лишь 0,3..0,5 %, потому что сроки замены масла составляют 60…150 тыс. км пробега (или, если автомобиль эксплуатируется нерегулярно, через 3…7 лет независимо от пробега).

Несмотря на то, что трансмиссионные масла используются в более легких условиях, чем моторные, они испытывают высокие нагрузки. Давление в зонах контакта цилиндрических, конических и червячных передач может составлять от 500 до 2000 МПа, а гипоидных – до 4000 МПа. Скорость скольжения зубьев относительно друг друга на входе в зацепление изменяется в диапазоне 1.5…12 м/с в конических и цилиндрических передачах, 20…25 м/с в червячных и 15 м/с и более в гипоидных. Рабочая температура масла в агрегатах трансмиссий изменяется от температуры окружающего воздуха до 200 °С, однако в точках контакта зубьев часто возникает кратковременный местный нагрев до 300 °С, а иногда и выше. В результате этого могут происходить усиленный износ, задиры, питтинг (точечное выкрашивание зубьев шестерен) и др.

К маслам, используемым в автоматических коробках передач, предъявляются гораздо более высокие требования по вязкости, антифрикционным, противоизносным и антиокислительным свойствам, чем к применяемым в других агрегатах. Поскольку автоматические коробки включают несколько совершенно разнородных агрегатов (гидротрансформатор, шестеренчатую коробку передач и сложную систему управления), спектр функций масла весьма широк. Такое масло кроме смазки и охлаждения должно передавать крутящий момент.

В основном трансмиссионные масла имеют минеральную (нефтяную) основу. Однако в последнее время появляется все большее количество масел на синтетической и полусинтетической основах. Для придания маслам функциональных и специфических свойств в основу вводят различные присадки: противозадирные, защищающие, антикоррозионные и др.

Самым важным свойством трансмиссионных масел является вязкость, которая обусловливает противоизносные характеристики масла, сопротивление проворачиванию (что особенно важно в зимнее время), потери энергии при передаче мощности. Данный показатель имеет большое значение для обеспечения нормальной работы сальников. Основным сортом трансмиссионного масла для легковых автомобилей российского производства является универсальное масло ТМ-5-18 (более распространенное обозначение ТАД-17И), которое применяется для коробок передач, главной передачи и рулевого управления. Его можно использовать как всесезонное при эксплуатации автомобилей в зоне с умеренным климатом. Данное масло получают смешением остаточного и дистиллятного масла с введением многофункциональной и депрессорной присадки.

Маркировка и классификация трансмиссионных масел

Маркировка масла ТМ-5-18 обозначает:

ТМ – трансмиссионное масло
18 – класс вязкости, т.е. при температуре 100 «С данное масло имеет вязкость около 18 сСт
5 – группа масла, которое имеет противозадирные и многофункциональные присадки.

Международная классификация по вязкости SAE делит масла на семь классов: четыре – зимних и три летних. Если масло всесезонное, применяется двойная маркировка, например SAE 80W-90, SAE75W-90 и т. д.

Классификация по эксплуатационным свойствам API предусматривает деление масел на шесть групп GL в зависимости от области применения, которая определяется типом зубчатой передачи, удельными контактными нагрузками в зонах зацепления и рабочей температурой.

Масла GL-4 и GL-5, применяемые для легковых автомобилей, составляют группу так называемых универсальных трансмиссионных масел, которые используются в главных передачах ведущих мостов. Кроме того, их применяют в коробках передачах и раздаточных коробках, хотя для этого не всегда требуются масла, содержащие эффективные противозадирные присадки. Тем не менее, использование одного масла в главной передаче и других агрегатах трансмиссии автомобилей целесообразно, так как сокращается ассортимент применяемых масел и исключается возможность заправки узла маслом неподходящего сорта.

Применяемое в агрегатах трансмиссии автомобилей России масло ТМ-5-18 соответствует по классификации SAE маслу 80W-90, а по классификации API – группе GL-5. Аналогами данного масла являются зарубежные масла, имеющие в соответствии с международной классификацией API маркировку CL-5, например масла «Spirax ND90» (фирма «Shell»), «Mobilube ND90» (фирма «Mobil») и др.

Для автоматических коробок передач применяются масла «Туре F», «Dexron», «Мercon» или по заводской спецификации «Mersedes-Benz», «Toyota» и др. Различаются они в основном фрикционными характеристиками и представляют минеральные масла с хорошей низкотемпературной текучестью. Для того чтобы не перепутать масла, применяемые в автоматических коробках передач, с маслами механических коробок передач, первые окрашивают в красный цвет.