Механические ступенчатые коробки передач

Общая характеристика. На недорогих тракторах и автомобилях используют механические ступенчатые коробки перемены передач.

Простейшая КП состоит из двух валов: первичного (ведущего), связанного с муфтой сцепления, и вторичного (ведомого). От вторичного вала крутящий момент через механизмы трансмиссии передается на движители.

На одном валу шестерни закреплены неподвижно, а на другом имеют возможность перемещаться вдоль вала от рычага переключения передач. Подвижные шестерни называют каретками.

Когда шестерни не в зацеплении — КП в нейтральном положении. В этом случае трактор (автомобиль) при работающем двигателе не передвигается. Для того чтобы ТС двигалось, необходимо выжать сцепление и переместить каретку до зацепления с одной из шестерен вторичного вала (рис. 18.1).

Важно знать! Вводимые в зацепление шестерни должны иметь одинаковую угловую скорость.

Перед переключением передач шестерни останавливают, выжав сцепление. В этом случае трактор остановится. Тормозок муфты остановит ведущую и промежуточные шестерни, а остановившейся трактор — ведомые шестерни. В тракторах с такой коробкой все переключения передач осуществляются на остановленном тракторе.

На старых автомобилях для переключения передач в движении использовали специальную методику переключения. Перед переключением передачи выжимали сцепление, переводили КП в нейтральное положение, затем повторно выжимали сцепление.

Рис. 18.1. Схема действия простейшей коробки передач: а — нейтральное положение; б — вторая передача; в — первая передача; г — задний ход; 1 — подвижная шестерня включения первой передачи; 2 — подвижная шестерня включения второй передачи; 3 — подвижная шестерня включения заднего хода; 4 — промежуточная шестерня; 5 — неподвижная шестерня заднего хода; 6 — неподвижная шестерня второй передачи; 7 — неподвижная шестерня первой передачи; 8 — вторичный вал; 9 — первичный вал; 10 — картер; 11 — рычаг переключения передач.

Существуют КП с шестернями постоянного зацепления (рис. 18.2). В коробках такого типа первичный и вторичный валы расположены на одной оси. Между ними нет непосредственной жесткой связи. Шестерни промежуточного вала закреплены неподвижно, а шестерни вторичного вала — свободно. Зубчатые муфты 5 и 11 установлены на шлицах и имеют возможность перемещения по вторичному валу. Для прямого соединения первичного и вторичного валов зубчатую муфту 5 необходимо переместить и жестко связать оба вала. Для включения другой передачи, используя зубчатые муфты, соединяют одну из свободных шестерен вторичного вала. Перед соединением зубчатые муфты не вращаются (вторичный вал неподвижен), а свободные шестерни, постоянно зацепленные с шестернями промежуточного вала, вращаются.

Рис. 18.2. Схема действия коробки передач с шестернями постоянного зацепления: 1 — первичный вал; 2 и 18, 7 и 17, 8 и 16, 13 л 15 — пары шестерен постоянного зацепления; 3, 6, 9 и 12 — прямозубые соединительные пояски свободных шестерен; 4 и 10 — зубчатые ступицы; 5 и 11 — зубчатые муфты; 7, 8 и 13 — шестерни, свободно вращающиеся на вторичном валу; 14 — вторичный вал; 15, 16, 17 к 18 — шестерни, неподвижно закрепленные на промежуточном валу; 19 — промежуточный вал; 20 — картер; M1 и М2 — крутящие моменты на первичном и вторичном валах соответственно.

При повышении передач частоту вращения двигателя снижали, а при понижении передач кратковременно повышали (перегазовка).

Синхронизаторы. В современных механических ступенчатых коробках передач для соединения шестерен используют муфты синхронизаторов, или многодисковые фрикционные муфты сцепления. Они имеют значительно меньшую массу, чем сами шестерни, и позволяют мягко и без ударов выравнивать угловые скорости соединяемых шестерен. Синхронизатор (рис. 18.3) поочередно может соединять две шестерни ведомого вала.

Рис. 18.3. Схема работы (а) и устройство (б) синхронизатора : 1 — шестерня низшей передачи с фрикционным конусом; 2 — блокирующее кольцо; 3 — подвижная муфта; 4 — рычаг переключения передач; 5 — зуб шестерни высшей передачи; 6 — шестерня высшей передачи с фрикционным конусом; 7 — сухарь с пружиной для фиксации подвижной муфты; 8 — стопорное кольцо сухарей

Все синхронизаторы конструктивно похожи. В устройстве синхронизаторов можно выделить три части: механизм выравнивания (синхронизации) скоростей, механизмы включения и блокировки от самопроизвольного выключения (включения).

Механизмы блокировки могут иметь различные конструкции (фиксирующие шарики, пальцы с конусными проточками, штифты, кольцо и т.д.).

Шестерни ведомого вала имеет боковые конические поверхности. На них насажены свободно блокирующие кольца, которые находятся в зацеплении с краями сухарей. Пазы блокирующих колец в 2 раза больше ширины сухарей. На внешней стороне блокирующих колец имеются зубья, которые входят в зацепление с зубьями ступицы и зубьями включаемой шестерни.

При включении передачи муфта перемещается в сторону шестерни включаемой передачи. Конус блокирующего кольца соприкасается с конусом шестерни, за счет трения начинается выравнивание скоростей. Пока скорости не совпадают, кольцо не дает зубьям муфты войти в зацепление с зубьями блокирующего кольца и включаемой шестерни. Включение передачи с синхронизатором составляет доли секунды.

Механизм переключения передач.Для перемещения кареток, зубчатых муфт или синхронизаторов коробки передач оснащают механизмом переключения коробки передач (рис. 18.4).

Рис. 18.4. Схема устройства механизма переключения (а) и блокировки [б] коробки передач: 1 — кулиса; 2 — шаровая опора; 3 — рычаг переключения; 4 — блокировочный валик; 5 — пружина фиксатора; 6 — фиксатор; 7 — ползун; 8 — вилка; 9 — каретка; 10 — педаль сцепления; 11 — тяга; 12 — рычаг блокировки.

Механизм состоит из рычага на шаровой опоре и ползунов с прорезями для нижнего конца рычага. Рычаг может перемещать только один из ползунов. К ползунам прикреплены вилки перемещения кареток, синхронизаторов или зубчатых муфт. Кулиса с вырезами направляет перемещения рычага и исключает одновременное включение двух ползунов. Для предотвращения самопроизвольного включения (выключения) передачи на каждом ползуне изготовлены выемки под фиксатор. Чтобы разблокировать фиксатор и освободить ползун, необходимо выжать сцепление.

Коробки передач с таким ручным переключением называют механической коробкой передач (МКПП). Они различаются в зависимости от числа ступеней (четырех, пяти и т.д.).

К основным преимуществам МКПП относятся простота конструкции, надежность и высокий КПД.

Внимание! Перед пуском вспомогательного двигателя трактора рычаг КП необходимо установить в нейтральное положение.