Что такое главная пара в кпп: виды, устройство и принцип работы

Содержание

18 ряд КПП, основные преимущества перед стандартом.

Основные преимущества 18 ряд КПП

Используя стандартную коробку передач с заводскими передаточными числами передач, многие замечают потерю динамики разгона при переходе на повышенные передачи. Особенно сильно это заметно при переходе с первой передачи на вторую. Это связано с тем, что обороты двигателя при переключении падают в диапазон, где крутящий момент минимален. Для получения максимально динамики разгона автомобиля при переходе на повышенную передачу обороты двигателя должны попадать в точку максимального крутящего момента двигателя. За все эти падения оборотов отвечают передаточные числа передач. Для решения этой проблемы были разработаны спортивные ряды передач с измененными передаточными числами передач.

Для городского использования был специально разработан динамический ряд передач №18. Данный ряд сделан для равномерного ускорения автомобиля на всех передачах.

Первая передача 18 ряда немного длиннее стандартной, что позволяет разогнать автомобиль практически на десять километров в час больше, оставаясь в нужном диапазоне оборотов стандартного или тюниного двигателя ВАЗ.

В городском цикле это позволяет «выпрыгнуть» на светофоре из толпы автомобилей. Пока они будут переходить на вторую передачу и терять время на переключение, ваш автомобиль сможет еще ускоряться на первой передаче.

Вторая передача 18 ряда настолько хорошо подобрана по передаточным числам к первой, что позволяет сильно снизить нагрузки на синхронизатор и муфту синхронизатора. Самое слабое место у стандартной коробки передач это синхронизатор второй передачи и муфта синхронизатора 1-2 передач. Изменив передаточное число шестерни второй передачи (при установке 18 ряда) эта проблема перестает беспокоить автовладельца.

Все последующие передачи 18 ряда передач подобраны так, чтобы получить максимальную динамику разгона автомобиля. Да, максимальная скорость при использования 18 ряда падает, но значительно возрастает динамика разгона. В городском цикле важнее динамика разгона, а не максимальная скорость. И не стоит также забывать о надежности перехода с первой передачи на вторую.

Если вам все-таки нужен и динамический разгон и максимальная скорость, то возможно рассмотреть установку 18 ряда передач с использование стандартной пятой передач. Т.е., допустим, вам необходимо выехать на трассу и ехать с максимально возможной скоростью, для этого вы включаете пятую передачу со стандартным передаточным числом и набираете нужную скорость. В городе же для динамического ускорения вам всегда хватить четырех передач 18 ряда.

МКПП — это… Что такое МКПП?

Четырёхступенчатая МКПП TopLoader автомобиля фирмы Ford.

Механическая коробка передач изнутри.

Механи́ческая коро́бка переключе́ния переда́ч (далее по тексту — МКПП) — механизм, предназначенный для ступенчатого изменения передаточного отношения, в котором выбор передачи осуществляется оператором (водителем) вручную.

Назначение

Необходимость в наличии коробки передач проистекает из одного из главных недостатков двигателя внутреннего сгорания. ДВС в большинстве случаев работает в достаточно ограниченном диапазоне оборотов (обычно, от 700 до, как максимум, 12000 об./мин), который много уже, чем диапазон оборотов, с которыми на практике могут обращаться колёса автомобиля (обычно, от 0 до 1800 об. /мин).

Кроме того, другая особенность ДВС в том, что максимальные значения крутящего момента достигаются в сравнительно небольшом интервале, расположенном приблизительно посередине между максимальными и минимальными оборотами. Максимальная же мощность развивается на максимальных оборотах.

Например, двигатель распространённого автомобиля ВАЗ-2106 имеет рабочие обороты от 800 до 5400 об./мин., при этом максимальное значение крутящего момента достигается при 3000 об./мин.^[1]

Трансмиссия, таким образом, служит для обеспечения оптимального режима работы двигателя в различных условиях движения. В механической трансмиссии это осуществляется за счёт того, что водитель вручную переключается между несколькими ступенями (передачами) МКПП, имеющими различное передаточное число. Выделяют высшие и низшие ступени (передачи).

При трогании с места, разгоне, движении на небольшой скорости и по бездорожью — необходим высокий крутящий момент, который достигается при средне-высоких оборотах, но отсутствует необходимость развивать большую максимальную скорость. Поэтому для движения в этом режиме служат низшие ступени коробки передач, имеющие наибольшее передаточное отношение, при этом даже при больших оборотах двигателя автомобиль будет ехать медленно.

С другой стороны, при равномерном движении на достаточно высокой скорости — необходимо обеспечить большую частоту обращения колёс, при этом удерживая обороты двигателя в приемлемых рамках. Для этого служат высшие передачи, имеющие значительно меньшие передаточные числа по сравнению с низшими, при этом автомобиль будет при тех же оборотах двигателя ехать достаточно быстро, пока не будут достигнуты максимальные рабочие обороты двигателя. Однако, при включённых высших передачах автомобиль не может двигаться с небольшой скоростью (конкретный минимум скорости для каждой ступени коробки передач зависит от особенностей конструкции трансмиссии и моментной характеристики конкретного двигателя), и, тем более, трогаться с места, так как двигатель не сможет развить крутящего момента, потребного для того, чтобы сдвинуть автомобиль с места, и остановится (заглохнет).

Скорость автомобиля при движении на передаче с заданным передаточным числом i определяется по формуле:

^[1], где:

V_a — скорость автомобиля;
N — число оборотов двигателя;
— радиус качения колеса;
S — путь, пройденный автомобилем;
n_k — число оборотов колеса на определённом отрезке пути;
i₀ — передаточное число главной передачи;

Кроме того, коробка передач обеспечивает движение автомобиля задним ходом, накатом и длительное разобщение двигателя и трансмиссии автомобиля.

Основы устройства

Принцип работы

Кратко, принцип работы механической КПП традиционного типа заключается в том, что зубчатые шестерни в её корпусе могут поочерёдно зацепляться в различных комбинациях, образуя несколько передач с разным передаточным числом.

Сцепление

Педали автомобиля с МКПП: слева направо — сцепления, тормоза и акселератор. Левее педали сцепления — площадка для отдыха ноги.

МКПП обычно работает в паре со сцеплением. Оно служит для временного разобщения двигателя и трансмиссии. Это необходимо для переключения передачи в МКПП, так как, когда двигатель и валы КПП не разобщены, и двигатель работает, через коробку передач проходит большой крутящий момент, и переключать передачи невозможно.

В прошлом существовали МКПП, работающие в паре с гидромуфтой или гидротрансформатором, например, на автомобиле ГАЗ-12 «ЗиМ», «Крайслерах» 1940-х — 1950-х годов или некоторых моделях Mercedes-Benz 1950-х — 1960-х годов с трансмиссией Hydrac. При этом, сцепление обычно так же присутствовало (располагалось после гидромуфты и используя внешнюю поверхность его турбинного ротора вместо маховика), так как гидравлический привод не позволяет полностью разобщить двигатель и трансмиссию. С гидравлическим элементом в обычной механической трансмиссии, водитель может плавно трогаться и разгоняться, реже переключать передачи, останавливать машину, не выключая передачи, и после этого возобновить движение просто отпустив тормоз и нажав на акселератор.

Эта система давно вышла из употребления и, несмотря на большие преимущества, в настоящее время не используется. Причина в том, что современные двигатели, в отличие от моторов 40-х и 50-х годов, весьма высоокоборотные, и потери мощности в гидравлическом элементе были бы неоправданно велики.

Сцепление может иметь как обычный (механический тягами, гидравлический или тросиком), так и .

Валы и шестерни

Любая коробка передач традиционного типа представляет собой набор расположенных в едином корпусе (называемом картером) и вращающихся вокруг параллельных осей валов с расположенными на них шестернями. В большинстве механических КПП заднеприводных автомобилей присутствуют три вала: первичный, вторичный, промежуточный (далее, рассматривается именно трёхвальная схема в варианте заднеприводного автомобиля классической компоновки).

Обычно, первичный и вторичный валы расположены один за другим, вторичный опирается при этом на подшипник, установленный в хвостовике первичного. Жёсткой связи они не имеют и вращаются независимо друг от друга. Промежуточный вал расположен обычно под первичным и вторичным. На валах находятся блоки шестерён. Чтобы уменьшить шумность работы, шестерни обычно делают косозубыми.

На первичном валу находится одна шестерня, жёстко на нём закреплённая и служащая для передачи вращения промежуточному валу. На вторичном валу расположен блок шестерён, шестерни которого свободно вращаются на валу, но конструктивно их продольное перемещение исключено. Для включения передачи, они могут блокироваться на валу, начиная вращаться вместе с ним (см. ниже, раздел «Переключение передач»).

Напротив каждой шестерни ведущего и ведомого валов расположены жёстко закреплённые на своём валу

шестерни промежуточного вала, которые находятся с расположенными напротив шестернями ведущего и ведомого вала в постоянном зацеплении. Так как единственная шестерня первичного вала также жёстко закреплена на своём валу, вращение с первичного вала на промежуточный передаётся всегда.

Включение же нужной передачи происходит за счёт задействования нужной шестерни, расположенной на вторичном валу.

Именно выбор нужной шестерни на вторичном валу и введение её в зацепление с этим валом и является, по сути, выбором нужной передачи.

Переключение передач

Между шестернями ведомого вала расположены муфты включения передач (или шлицевые муфты). В отличие от шестерней передач, они закреплены на своём валу и вращаются вместе с ним, но могут двигаться в продольном направлении (вперёд-назад).

На сторонах шестерён вторичного вала, обращённых к муфтам включения передач, имеются зубчатые венцы. Также, зубчатый венец имеет и задний торец ведущего вала. Ответные зубчатые венцы находятся на муфтах включения.

При движении рычага переключения передач, при помощи специального привода через ползуны приводятся в движении вилки переключения передач, которые могут передвигать муфты включения в продольном направлении. Специальный блокирующий механизм (замок) при этом не допускает одновременное включение двух передач, что могло бы произойти, если бы рычаг переключения передач зацепил бы сразу два ползуна. Замок фиксирует два ползуна в нейтральном положении при движении третьего, чем и исключается одновременное включение двух передач.

Когда муфта включения движется в направлении шестерни нужной передачи, их зубчатые венцы встречаются, и муфта включения, которая вращается вместе с валом, соединяется с шестернёй передачи, блокируя её. После этого они вращаются вместе и коробка передач начинает передавать вращение от двигателя на карданный вал и далее — на колёса.

Соответственно, когда ни одна муфта включения не блокирует ни одной шестерни, коробка передач находится в нейтрали, или на нейтральной передаче, и двигатель с трансмиссией разобщены.

Синхронизаторы

Основная статья: Синхронизатор (автомобиль)

Однако, при описанном выше простейшем устройстве коробки, передачи будут включаться с сильным шумом и чувствительным ударом, кроме того, водителю необходимо будет угадывать момент, когда обороты муфты включения и шестерни на валу будут примерно одинаковыми, иначе зубчатые венцы муфты и шестерни нужной передачи не войдут в зацепление и очень быстро износятся.

Поэтому в современных МКПП вместо простых муфт включения используются синхронизаторы, уравнивающие окружную скорость шестерни и муфты включения, и не дающие муфте заблокировать шестерню, пока их скорости не сравняются — что занимает время порядка милисекунд, и без применения специальных приборов обнаружить блокировку при переключении передач невозможно (см. также раздел «Синхронизированные и несинхронизированные МКПП»).

Пример

Ниже схематично рассмотрена работа трёхвальной четырёхступенчатой МКПП заднеприводного легкового автомобиля с синхронизированными передачами переднего хода. 1, 2, 3, 4, R — шестерни соответствующих передач.

Цвета:

Ведущий вал — оранжевый; Ведомый вал — жёлтый; Промежуточный вал — серый; Вал заднего хода и соответствующий ползун — зелёный; Ползун включения III—IV передач — фиолетовый; Ползун включения I—II передач — голубой;

N — нейтральная передача: ни один синхронизатор не зацеплен ни с одной шестернёй, первичный и промежуточные валы вращаются, вторичный в покое.

I передача: синхронизатор первой-второй передач (ярко-голубой на илл.) блокирует шестерню первой передачи на вторичном валу; вращение передаётся сначала единственной шестернёй первичного вала на промежуточный, а с него — через шестерню первой передачи на вторичный вал, и далее на трансмиссию.

II передача: тот же синхронизатор перемещается и блокирует шестерню второй передачи;

III передача: синхронизатор первой-второй передач в нейтральном положении; синхронизатор третьей-четвёртой (фиолетовый на илл.) блокирует шестерню третьей передачи на ведомом валу, вращение передаётся с первичного вала на промежуточный, а с него через шестерню третьей передачи — на вторичный.

IV передача: синхронизатор первой-второй передач в нейтральном положении; синхронизатор четвёртой передачи блокирует венец первичного вала, благодаря чему первичный и вторичный валы вращаются как единое целое. Промежуточный вал не задействован (но продолжает обращаться, так как простоянно зацеплен с первичным).