Устройство и принцип работы механической коробки передач

Вопросы, рассмотренные в материале:

• Виды механических коробок передач
• Плюсы и минусы механической коробки передач
• Строение и принцип работы двухвальной механической коробки передач
• Принцип работы и устройство трехвальной механической коробки
• Как пользоваться механической коробкой передач
• Как продлить срок службы механической коробки
• Основные неисправности механической коробки передач
• Что думают автолюбители про принцип работы механической коробки передач

Совсем недавно механическая коробка передач являлась самым распространенным видом КПП, но постепенно уступила первое место роботизированным и автоматическим типам. Однако от этого «механика» не стала хуже и не потеряла своей надежности. Как и другие модели, МКПП передает крутящий момент на колеса путем ручного переключения передачи.

Принцип работы механической коробки передач и ее устройство – довольно сложная тема, требующая детального рассмотрения. Постараемся осветить ее подробно, а также дадим советы по правильному использованию МКПП.

Виды механических коробок переключения передач

Принцип работы механической коробки передач автомобиля заключается в ручном выборе и включении требуемой передачи. Поскольку диапазон работы ДВС ограничен, то для расширения его возможности и адаптирования двигателя к движению в различных условиях, используется трансмиссия.

Основной принцип работы механической коробки заключается в адаптации и передаче крутящего момента колесам за счет изменения передаточного числа. МКПП предполагает самостоятельный выбор водителем той или иной передачи. Распределение крутящего момента в механической коробке зависит от ступени.

Прежде чем переходить к назначению и принципам работы механической коробки передач, поговорим о том, какие виды КПП существуют.

В зависимости от количества ступеней коробки могут быть:

• четырехступенчатыми (такие использовались раньше, в современных автомобилях они практически не встречаются);
• пятиступенчатыми (самые распространенные);
• шестиступенчатыми.

В зависимости от количества валов КПП могут быть:

• двухвальными (предназначены для легковых автомобилей с передним приводом);
• трехвальными (ими оснащаются как легковые, так и грузовые авто независимо от типа привода).

После усовершенствования механической трансмиссии появился новый тип КПП – роботизированный. В них используется как электронный блок управления для переключения скоростей, так и допускается возможность ручного выбора режима. В роботизированной коробке не предусмотрена педаль сцепления.

Плюсы и минусы механической коробки переключения передач

В зависимости от принципов работы достоинствами механической коробки являются:

• возможность буксировки авто на любые расстояния, в том числе с неработающим двигателем;
• возможность запуска машины с «толкача», если сел аккумулятор или неисправна система зажигания;
• меньшие вес и размеры по сравнению с АКПП;
• повышенная динамика, самостоятельный выбор манеры езды за счет изменения оборотов силового агрегата;
• максимальное задействование возможностей мотора на каждой из скоростей;
• быстрое ускорение и экономия горючего по сравнению с АКПП (агрессивное и спортивное вождение увеличивает расход топлива);
• простая конструкция;
• меньшая стоимость обслуживания и ремонта по сравнению с автоматическими трансмиссиями;
• повышенный ресурс работы коробки.

Принципами работы обусловлены и определенные недостатки МКПП, среди которых отметим:

• сложности в управлении автомобилем для новичков-водителей, так как требуется одновременно контролировать работу сцепления, выбирать и переключать режимы;
• вероятность вывода КПП из строя из-за неправильной работы со сцеплением или при включении задней передачи при движении вперед;
• уменьшение ресурса ДВС, так как обороты, выбираемые вручную, могут быть слишком высокими или чересчур низкими;
• потеря мощности двигателя, если переключать скорости медленно или при недостаточных оборотах;
• возможность поломки сцепления при пробуксовке на льду или в сугробах.

Благодаря принципам своей работы, механические коробки передач обладают множеством достоинств, недостатки же исчезнут при получении водителем необходимо опыта.

Строение и принцип работы двухвальной механической коробки переключения передач

Принцип работы механической коробки передач состоит в следующем. Валы соединяются друг с другом шестернями с различным количеством зубцов. Их задача заключается в том, чтобы адаптировать КПП к изменяющимся условиям движения автомобиля.

Проще говоря, МКПП изменяет режимы работы двигателя за счет изменения крутящего момента, передающегося ведущим колесам. При снижении оборотов уменьшается передающее усилие, при повышении оборотов оно увеличивается. Таким образом поддерживается необходимый режим работы двигателя в начале движения, при увеличении скорости и торможении.

Конструктивно двухвальная механическая коробка состоит из:

• ведущего и ведомого валов;
• шестерней валов;
• главной передачи;
• дифференциала;
• синхронизаторов;
• механизма переключения передач;
• корпуса-картера.

Большинство современных автомобилей с передним приводом оснащаются двухвальными механическими трансмиссиями. В таких КПП передача крутящего момента происходит от шестерней ведущего вала к шестерням ведомого. Первый соединен с двигателем за счет маховика, а от второго крутящий момент поступает к колесам. Оба вала функционируют параллельно.

В двухвальных КПП отсутствует промежуточный вал, которым оснащаются трехвальные трансмиссии. За счет этого она обладает меньшими размерами и весом, но большое число шестеренок в такой конструкции уменьшает КПД. Благодаря компактности коробки она может использоваться для оснащения тяжелых мотоциклов.

Вторичный вал расположен параллельно первичному. Свободно крутящиеся вокруг своей оси шестеренки находятся в постоянном взаимодействии друг с другом.

На вторичном валу располагается ведущая шестеренка главной передачи. В отличие от прочих, она надежно зафиксирована. Между шестернями расположены муфты синхронизаторов.

Установка трех вторичных валов позволяет уменьшить размеры трансмиссии, повысив при этом число передач. Каждый вал оснащается шестерней главной передачи, находящейся в постоянном взаимодействии с ведомой шестерней.

Рекомендуем

Работа ведущих колес обеспечивается за счет получения крутящего момента от главной передачи и дифференциала. Благодаря последнему, колеса вращаются с неодинаковой скоростью. Заметить разницу в скорости вращения можно в том случае, когда одно из колес попадет, к примеру, на скользкое дорожное покрытие.

Механизм, переключающий передачи, расположен за пределами корпуса коробки и связан с ней тросами и тягами. Чаще всего для переключения режимов используются тросы.

Говоря об устройстве и принципе работы механической коробки передач, отметим, что конструктивно КПП включает в себя:

• трос, с помощью которого выбираются скорости, с рычагом управления;
• трос, включающий передачи, с рукоятью выбора;
• шток включения ступеней с вилками;
• рычаги включения скоростей;
• блокирующий замок.

В процессе выбора той или иной скорости рычаг управления перемещается в поперечном направлении, в процессе включения – в продольном.

Принцип работы двухвальной трансмиссии аналогичен работе трехвальной. Разница заключается в специфике функционирования механизма, переключающего передачи.

При выборе передачи рукоять управления перемещается в продольном и поперечном направлениях. В процессе поперечного перемещения основное усилие приходится на трос, приводящий в действие рычаг выбора скорости. Сам рычаг, проворачивая шток вокруг своей оси, помогает включить тот или иной режим.

Чтобы понять принцип работы механической коробки, можно посмотреть видео

Принцип работы и устройство трехвальной механической коробки

Принцип работы механической коробки передач основан на взаимодействии шестерней, погруженных в трансмиссионную смазку, заполняющую картер МКПП.

Конструктивно механическая коробка передач состоит из:

• ведущего и ведомого валов;
• промежуточного и дополнительного валов;
• корпуса;
• синхронизаторов;
• комплектов шестерней;
• механизма переключения передач, оснащенного замками и блокирующими элементами;
• рукоятки переключения передач.

Валы вращаются за счет расположенных внутри корпуса подшипников. Каждый вал оснащен определенным количеством шестерней, имеющих различное число зубчиков. Взаимодействие ведущего вала с двигателем происходит благодаря корзине сцепления. Ведомый вал соединен с карданным. Вращающий момент передается вторичному валу за счет промежуточного.

Промежуточный вал с неподвижно закрепленными шестернями вращается благодаря ведущей шестерне первичного вала. Ведомый вал оснащается шестеренками, которые свободно перемещаются по шлицам.

Чтобы сравнять угловые скорости шестерней и оборотов вторичного вала, между шестеренками располагают муфты синхронизатора, зафиксированные на валу и продольно перемещающиеся по шлицам. Все ступени современных механических коробок оснащены подобными деталями.

Механизм переключения скоростей в трехвальной коробке располагается на корпусе трансмиссии. Конструктивно он состоит из рычага управления и ползунов с вилками. Чтобы не допустить одновременного выбора двух передач, механизм дополнен блокирующими элементами. Возможно дистанционное управление переключающим устройством, к примеру, с рулевого колеса.

При включении нейтральной скорости передача крутящего момента колесам не происходит, поскольку первичный вал и двигатель не соединены сцеплением. Изменение водителем положения рычага управления ведет к следующему: вилка, соответствующая его расположению, перемещает муфту синхронизатора, выравнивающую скорости оборотов вторичного вала и определенных шестерней. Происходит взаимодействие зубцов синхронизатора и шестеренок. Последние блокируются на вторичном валу, передавая колесам крутящий момент с нужным передаточным числом.

Движение задним ходом выполняется посредством включения соответствующей передачи. Направление движения изменяется за счет промежуточной шестерни заднего хода, расположенной на отдельной оси.

Несмотря на большие размеры и вес трехвальных механических коробок передач, они обладают большей эффективностью работы, поскольку напрямую передают крутящий момент от первичного вала вторичному. Благодаря принципу действия, такими трансмиссиями оснащаются автомобили с задним и полным приводом, а также грузовые транспортные средства.

Как пользоваться механической коробкой передач

Из-за специфического принципа работы механической коробки передач, для новичков важно ознакомиться с особенностями управления авто с МКПП. Нужно правильно заводить автомобиль с механической трансмиссией, иначе она быстро выйдет из строя.

Алгоритм запуска двигателя автомобиля для «чайников» с учетом принципов работы механической коробки передач будет следующим:

• Педаль сцепления выжимается до упора, рычаг коробки переводится в нейтральное положение (в нейтральном положении можно без помех перемещать рукоятку переключения скоростей вправо и влево).
• Чтобы автомобиль на нейтральной передаче не начал движение, необходимо активировать ручной тормоз или выжать педаль тормоза.
• Нажав на педали сцепления и тормоза, следует слегка повернуть ключ в замке зажигания таким образом, чтобы на приборной панели зажглись информационные значки. После того как они перестанут гореть, необходимо сильнее провернуть ключ, запустив двигатель.

Как продлить срок службы механической коробки переключения передач

Учитывая принципы работы сцепления механической коробки передач, опытные водители рекомендуют соблюдать несложные правила, позволяющие увеличить ресурс трансмиссии:

• Поворачивать ключ следует не дольше 10 секунд за один раз. Если двигатель за это время не завелся, необходимо повернуть ключ в обратную сторону и повторить процесс запуска мотора спустя минуту.
• Запуск силового агрегата в холодную погоду требует прогрева автомобиля в течение нескольких минут с выжатой педалью сцепления. Таким образом снижается нагрузка на ДВС и коробку передач, так как моторное масло на морозе загустевает.
• Для уменьшения расхода горючего следует использовать при езде прямую передачу. В большинстве механических коробок ей соответствует четвертая скорость.
• Переключаться на заднюю передачу можно после того, как автомобиль полностью прекратил движение.
• При выжимании педали используются быстрые и резкие движения, при отпускании – аккуратные и плавные, без рывков.
• Если сцепление колес с дорожным полотном недостаточное (поверхность дороги покрыта льдом, водой и т. п.), не следует включать нейтральную передачу или выжимать сцепление.
• Во время выполнения поворотов выжимание сцепления противопоказано, даже если возникает необходимость в переключении передач.
• При свободном движении можно эффективно использовать торможение двигателем с постепенным снижением передач.

Отдельного внимания заслуживает трансмиссионное масло.

Проверять уровень смазки и менять ее следует регулярно, в соответствии с требованиями производителя авто. Такие действия позволят увеличить ресурс работы МКПП. В большинстве случаев менять трансмиссионное масло необходимо через каждые 50–60 тыс. км, поскольку за это время свойства смазки ухудшаются.

Коробка заполняется специальной трансмиссионной жидкостью. Ее марка и характеристики указываются в сервисной книжке и инструкции по эксплуатации автомобиля. Если использовать масло, не подходящее для механической коробки вашего авто, повышается риск быстрого износа или поломки КПП. Большая часть механических трансмиссий оснащается специальным щупом, позволяющим проверять уровень масла, а также сливной крышкой, благодаря которой не возникает сложностей с заменой смазки.

Основные неисправности механической коробки переключения передач

Принцип работы механической коробки передач таков, что она прослужит дольше автомата или робота, однако неправильная эксплуатация, использование неподходящей смазки, а также период использования приводят к появлению различных неисправностей.

При работе механических КПП чаще всего можно столкнуться с:

• посторонними звуками во время езды и при переключении передач;
• проблемами с включением одной или всех передач, они могут не включаться совсем или включаться с затруднением;
• самовыключением передач;
• подтеканием смазочной жидкости из коробки.

Последняя проблема чаще всего связана с износом сальников, уплотнителей, корпуса коробки, а также с тем, что не до конца затянута сливная пробка или неправильно вставлен щуп.

Посторонние звуки при включении нейтральной передачи свидетельствуют о том, что количество смазки слишком мало либо изношен подшипник первичного вала.

Шум при выборе скоростей может быть вызван:

• износом или деформацией блокирующих элементов механизма выбора скоростей;
• износом синхронизаторов;
• недостаточным выжимом сцепления;
• проблемами с креплениями МКПП.

Если посторонние звуки возникают при работе механической КПП, следует проверить состояние подшипников, синхронизаторов, а также уровень трансмиссионного масла.

Рекомендуем

Сложности при включении скоростей могут быть обусловлены:

• сильным износом синхронизаторов;
• неудовлетворительным состоянием шестерней;
• износом или неисправностями механизма переключения скоростей;
• слабой фиксацией или повреждениями тяги механизма переключения;
• недостаточным выжимом сцепления.

Причинами выбивания передач могут быть:

• слабые крепления механической коробки;
• неисправности подушек силового агрегата;
• застревание тяг, управляющих приводом;
• серьезный износ синхронизаторов, шестерней, механизма переключения передач, вилок, подшипников вторичного или промежуточного валов.

Обнаружение признаков неисправностей при работе МКПП требует скорейшего обращения в автосервис для выявления и устранения причин их возникновения. В противном случае велика вероятность выхода из строя других частей коробки и появление необходимости в дорогостоящем ремонте.

Что думают автолюбители о принципе работы механической коробки переключения передач

1. АКПП или МКПП? Вот в чем вопрос.

«В автошколе я учился водить машину с механической коробкой. После того как получил права, купил автомобиль с автоматической. Конечно, ездить на нем комфортнее, особенно, когда часто в пробки попадаешь. Однако рука постоянно тянется к ручке. А если в сугробе сядешь или еще где-нибудь застрянешь, на «автомате» выбираться в разы сложнее. И это его очень большой минус, кроме стоимости обслуживания и ремонта. В общем, я за «механику», а супруга за «автомат». Хотя, в целом, я не против АКПП».

Механика лучше.

«Автоматическая коробка, конечно, удобна, но КПД у нее очень низкий. Я за механическую трансмиссию, хотя, безусловно, здорово, когда передачи самостоятельно переключаются. У меня авто с роботизированной коробкой. Если надо спокойно ехать, то пользуюсь им в автоматическом режиме, если возникает необходимость в более динамичной езде, переключаюсь на ручной режим. А вообще, мне нравятся автоматические коробки в сочетании с мощным мотором».

«Автомат» рулит.

«Поклонники «механики» говорят о полном контроле, что никакая автоматика не сможет лучше, чем они определить необходимость переключения передач и т. п. Я ездил и на «автомате», и на «механике». Знание принципов работы механической коробки передач осталось, переключаюсь без затруднений, однако за несколько лет езды на «автомате», скучать по МКПП не доводилось. Что бы там ни говорили, а в городах, в условиях постоянных пробок, лежачих полицейских, светофоров, плохих дорог и прочих «радостей», постоянно дергать за ручку – удовольствие сомнительное».

Механическая коробка удобнее.

«Автоматическая коробка передач подразумевает большое количество механизмов, некоторые из которых, например, не дают возможности тормозить двигателем, другим категорически противопоказаны быстрые, резкие торможения. Этот недостаток я считаю существенным, поскольку он не позволяет эффективно проехать ямку или искусственную неровность. С помощью АКПП нельзя перегазовать, переключаясь на передачу или две ниже.

Принципы работы механической коробки передач позволяют без проблем и торможений входить и выходить из любых поворотов, не терять крутящий момент, въезжая на клеверную развязку и сбрасывая скорость со 110 до 60 км/ч, чтобы войти в поворот. А когда колеса принимают прямое положение, я повышаю передачу и набираю скорость, чтобы безопасно встроиться в транспортный поток, двигающийся со скоростью свыше 120 км/ч.

Знание принципов работы механики позволяет парковать автомобиль в таких местах, в каких с этой задачей не справиться ни один «автопарковщик». Достаточно отпустить педаль и ехать со скоростью пешехода. В общем, я за хорошую «механику», главное, чтобы у нее была настроена кулиса, короткие ходы и присутствовала информативная педаль сцепления».

Нужно сравнивать.

«Исходя из принципов работы механической коробки передач, к достоинствам МКПП я отнесу возможность заводить авто «с толкача», сколько угодно буксовать и ее неубиваемость (актуально для иномарок), хотя сцепление, конечно, менять придется. Среди плюсов «автомата» отмечу комфортность езды, что особенно чувствуется в пробках. Изучив основы работы, поменять «механику» на «автомат» очень просто, пересесть обратно на МКПП гораздо сложнее. Что касается динамических характеристик, я особой разницы не увидел».

Источник http://rad-star.ru/pressroom/articles/printsip-raboty-mkp/