Трансмісія грузових автомобілів: будова та експлуатація

Пневматичний підсилювач привода зчеплення автомобіля камАЗ:

1— шток; 2 — гідропоршень; 3 — поршень слідкуючого пристрою; 4 — діафрагма; 5 — клапани керування; 6 — пневмопоршень

Працює пневмопідсилювач так. Під час натискання на педаль зчеплення тиск рідини з головного циліндра передається під гідропоршень підсилювача й слідкуючий поршень. Останній переміщується й діє на клапани керування, закриваючи випускний і відкриваючи впускний. При цьому стиснене повітря із системи починає надходити в порожнину пневмопоршня, що переміщується, створюючи додаткове зусилля на шток 1 вимикання зчеплення. В результаті сумарне зусилля від тиску повітря й педалі на штоку вимикання зчеплення зростає, і зчеплення вимикається. При відпусканні педалі тиск у гідроприводі зникає, й поршні під дією пружини відходять у вихідне положення, зчеплення вмикається, а повітря з пневмопідсилювача виходить в атмосферу.

КОРОБКА ПЕРЕДАЧ

Коробка передач призначається для зміни в широкому діапазон крутного моменту, що передається від двигуна на ведучі колеса автомобіля при рушанні з місця та розганянні. Крім цього, коробка пере дач забезпечує рух автомобіля заднім ходом і дає змогу на тривалий час роз'єднувати двигун і ведучі колеса, що потрібно, коли двигун працює на холостому ходу під час руху автомобіля або на стоянці.

На сучасних вітчизняних автомобілях застосовують переважне механічні ступінчасті коробки передач із зубчастими шестернями Кількість передач переднього ходу звичайно дорівнює чотирьом або п'яти (без урахування передач заднього ходу).

Передачі перемикаються пересуванням шестерень, які по черзі входять у зачеплення з іншими шестернями, або блокуванням шестерень на валу за допомогою синхронізаторів. Синхронізатори вирівнюють частоту обертання шестерень, що вмикаються, і блокують одну з них із веденим валом. Пересуванням шестерень або синхронізаторів керує водій при вимкненому зчепленні.

Залежно від кількості передач переднього ходу коробки передач бувають триступінчастими, чотириступінчастими і т. д.

Основні деталі триступінчастої коробки передач (мал. 8): ведучий вал 1, ведений вал 5, проміжний вал 6, установлений у корпусі коробки. На первинному валу жорстко закріплено шестірню z3, що перебуває в постійному зачепленні з шестірнею z’3, жорстко закріпленою на проміжному валу. Інші шестерні проміжного вала z’2, z’1 і z’3x також жорстко закріплено. На веденому валу 5 установлено шестірню z2, що вільно обертається й перебуває в постійному зачепленні з шестірнею z’2. Шестірня z1, і синхронізатор 2 з'єднані з валом 5 за допомогою шліців і можуть переміщуватися по них у напрямах, показаних стрілками. Шестірня z0 забезпечує зміну напряму обертання веденого вала в разі вмикання передачі заднього ходу.

Кожна передача характеризується передаточним числом, під яким розуміють відношення кількості зуб'їв веденої шестірні до кількості зуб'їв ведучої. Якщо в передачі бере участь кілька пар зубчастих шестерень, то для визначення передаточного числа треба перемножити значення передаточних відношень усіх пар.

У розглядуваній схемі коробки передач для вмикання першої передачі шестірню 2, пересувають вилкою 4 вліво до зачеплення її з шестірнею z’1. Тоді крутний момент передаватиметься з первинного вала 1 через шестерні постійного зачеплення z3 і z’3 на шестерні z’1 і z1, які утворюють першу передачу.

Передаточне число для першої передачі можна визначити за формулою і1 = (z’3/z3)(z1/z’1), де  z1, z’1, z3,z’3 — кількість зуб'їв відповідних шестерень.

Друга передача вмикається переміщенням синхронізатора 2 за допомогою вилки 3 вправо. При цьому шестірня 22 блокується на веденому валу, а крутний момент на ньому визначатиметься передаточним числом іп = (z’3/z3 )(z2 /z’2).

Мал. 8

Схема триступінчастої коробки передач:

1 — ведучий вал; 2 — синхронізатор; 3, 4 — вилки; 5 — ведений вал; 6 — проміжний вал

Третя передача вмикається пересуванням синхронізатора 2 вліво. В цьому разі ведений і ведучий вали жорстко з'єднуються, а передаточне число в коробці не змінюється й дорівнює одиниці. Таку передачу називають прямою й використовують для руху автомобіля з великою швидкістю.

Чотириступінчаста коробка передач автомобіля ГАЗ-53А має чотири передачі для руху вперед і одну — для руху назад. Вона діє аналогічно триступінчастій коробці передач, але має конструктивні особливості: постійне зачеплення шестерень ведучого й проміжного валів, шестерень другої та третьої передач. Передачі переднього ходу вмикаються пересуванням шестірні першої передачі й синхронізатора по шліцах веденого вала, а задній хід умикається переміщенням блока шестерень заднього ходу.

П'ятиступінчаста коробка передач автомобіля МАЗ-5335 (мал. 9) має такі основні частини: картер; ведучий вал; проміжний вал із шестернями; ведений вал із шестернями й синхронізаторами; механізм перемикання передач.

Коробка передач автомобіля МАЗ-5335:

а — будова; б— кінематична схема; 1 — муфта вимикання зчеплення; 2— ведучий вал; З — кришка підшипника ведучого вала; 4 — картер зчеплення; 5 — синхронізатор четвертої та п'ятої передач; 6 — верхня кришка коробки; 7 — пружина з кулькою фіксатора; 8 — шестірня п'ятої передачі; 9— шестірня третьої передачі; 10 — синхронізатор другої та третьої передач; 11 — шестірня другої передачі; 12 — шестірня першої передачі та заднього ходу; 13 — картер коробки; 14 — кришка підшипника веденого вала; 15 — фланець кріплення кардана; 16— ведений вал; 17— кришка підшипника; 18 — проміжний вал; 19 — шестірня другої передачі проміжного вала; 20 — забирач оливного насоса; 21 — шестірня третьої передачі проміжного вала; 22— шестірня п'ятої передачі проміжного вала; 23 — шестірня привода відбирання потужності; 24 — шестірня привода проміжного вала; 25 — оливний насос; 26 — вісь блока шестерень заднього ходу; 27 — блок шестерень заднього ходу

Ведучий вал 2, встановлений на кульковому підшипнику в передній стінці картера 13, на передньому кінці має шліци для встановлення диска зчеплення, а на задньому кінці — шестірню, що перебуває в постійному зачепленні з шестірнею 24 на проміжному валу 18. Шестерні 11, 9 і 8 веденого вала 16 установлені на ньому вільно на гладеньких сталевих втулках і зачеплені з відповідними шестернями на проміжному валу. В разі вмикання другої, третьої та п'ятої передач блокування шестерень з веденим валом здійснюється за допомогою синхронізаторів 5 і 10. Перша передача й задній хід умикаються переміщенням шестірні 12 уздовж осі веденого вала.

Сталеві опорні втулки шестерень веденого вала змащуються під тиском від насоса 25, що приводиться хвостовиком валика, встановленого в паз проміжного вала. Олива подається від насоса каналами в кришці підшипника вала через перехідну втулку в осьовий канал веденого вала й далі радіальними просвердлинами до втулок шестерень. Зуб'я шестерень змащуються розбризкуванням оливи, яка забирається з оливної ванни картера коробки передач.

Безударне вмикання передач переднього ходу в розглядуваній коробці забезпечується синхронізаторами інерційного типу. Синхронізатор 10умикає другу й третю передачі, а синхронізатор 5— четверту (пряму) й п'яту (підвищувальну).

Синхронізатор (мал. 10) складається з корпусу 5, з обох кінців якого запресовано бронзові конічні кільця 10. Усередині корпусу встановлено муфту 8 із зубчастими вінцями 9. Фланець муфти має виступи 6, що входять у фігурні вирізи 3 корпусу. В ті виступи фланця, що не входять у вирізи, вставлено кулькові фіксатори 7. Пальці 4 муфти проходять крізь вирізи в корпусі й уставлені у внутрішній паз кільця перемикання 2, з'єднаного з вилкою перемикання передач.

Мал. 10. Синхронізатор:

1- шестірня; 2 - кільце перемикання; 3 - фігурний виріз; 4 - палець; 5 - корпус, 6 - виступ; 7 - кулька; 8- муфта; 9 - зубчастий вінець; 10 - конічне кшьце

Коли вмикається передача, муфта 8 під дією вилки перемикання пересувається в бік шестірні 1, що вмикається. Конусна поверхня конічного блокувального кільця починає стикатися з конусною поверхнею шестірні. Оскільки в початковий момент стикання частоти обертання кільця й шестірні не збігаються, на їхніх поверхнях виникають сили тертя, що повертають корпус на певний кут, унаслідок чого виступи фланця муфти впираються в краї фігурних вирізів, і осьове переміщення муфти припиняється.

Внаслідок тертя між конічними поверхнями кільця й шестірні їхня частота обертання вирівнюється. В цей момент виступи муфти виходять із прорізів фігурних вирізів і більше не перешкоджають осьовому переміщенню муфти. Муфта переміщується далі в бік умикання, й її зуб'я входять у зачеплення із зубчастим вінцем шестірні, блокуючи її на валу.

Вимикається передача простим переміщенням муфти в нейтральне положення, в результаті чого зубчасті вінці шестірні й муфти синхронізатора роз'єднуються.

Механізм перемикання передач розміщується у верхній кришці коробки передач і приводиться в дію важелем, установленим на кульовій опорі. Нижній кінець важеля, відхиляючись, входить у пази вилок перемикання. Вилки закріплено на штоках, які можуть переміщуватися в осьовому напрямі й утримуються за допомогою фіксаторів 7 (див. рис. 4.9).

Для захисту від випадкового вмикання двох передач водночас слугує блокувальний пристрій (замок), який складається з двох плунжерів і штифта, закладених у горизонтальну просвердлину в кришці й середньому повзуні. В разі переміщення одного з крайніх повзунів блокувальний пристрій стопорить середній і другий крайній повзуни в нейтральному положенні, а при переміщенні середнього повзуна стопоряться обидва крайні повзуни.

Випадковому вмиканню заднього ходу перешкоджає пружинний запобіжник, який у момент умикання заднього ходу задає відчутно більше зусилля на важелі перемикання, ніж у разі вмикання передач переднього ходу.

На вантажних автомобілях КамАЗ, що працюють як тягачі, встановлюють п'ятиступінчасту коробку передач із переднім приставним двоступінчастим редуктором-подільником передач, котрий у поєднанні з основною коробкою дає змогу мати десять передач переднього ходу й дві передачі заднього ходу. Завдяки подільнику загальне передаточне число кожної передачі зменшується приблизно в 1,225 раза.

Подільник передач (мал. 11) за конструкцією становить додатковий редуктор, картер 7якого жорстко пристикований до картера коробки передач. У картері подільника розміщено ведучий 2 і проміжний 6вали, пару зубчастих шестерень 3 і 1, синхронізатор 5 і механізм перемикання. Проміжний вал подільника постійно з'єднаний шліцами з проміжним валом коробки передач. Шестірня 3 ведучого вала обертається на ньому вільно й має зубчастий вінець для взаємодії із синхронізатором, закріпленим за допомогою зубчастої муфти 4.

Мал. 11

Подільник коробки передач автомобілів КамАЗ:

1,3— зубчасті шестерні; 2 — ведучий вал; 4 — зубчаста муфта; 5 — синхронізатор; 6 — проміжний вал; 7— картер

Подільник забезпечує дві передачі: пряму й підвищувальну.

Пряма передача не змінює передаваного моменту від двигуна до коробки передач. Вона вмикається переміщенням синхронізатора вправо, в результаті чого ведучий вал подільника й ведучий вал коробки передач жорстко блокуються.

Підвищувальна передача подільника вмикається, коли синхронізатор переміщується вліво. В цьому разі шестірня 3 блокується синхронізатором на ведучому валу подільника, а крутний момент передається з шестірні 3 на шестірню 1 проміжного вала й далі на проміжний вал коробки передач. При цьому передаваний крутний момент зменшується на передаточне число подільника й частота обертання зростає на таке саме значення. Це дає змогу експлуатувати автомобіль при невеликих навантаженнях з підвищеною швидкістю руху, що сприяє економії палива.

Автоматичні коробки передач. Механічні ступінчасті коробки передач, які широко застосовуються на сучасних автомобілях, мають низку недоліків. Головний із них полягає в тому, що водієві для перемикання передач весь час доводиться натискувати на педаль зчеплення й керувати важелем перемикання передач. Це вимагає від нього чималих фізичних зусиль, особливо в умовах міського руху, а також у разі частих зупинок.

На автобусах ЛиАЗ і ЛАЗ, а також на великовантажних автомобілях БелАЗ застосовують гідромеханічні передачі, які водночас виконують функції зчеплення й коробки передач з автоматичним або напівавтоматичним перемиканням.

Гідромеханічна передача (ГМП) складається з гідротрансформатора й двоступінчастої механічної коробки передач з автоматичним керуванням (мал. 12).

Гідротрансформатор становить гідравлічний механізм, розміщений між двигуном і механічною коробкою передач, який забезпечує автоматичну зміну передаточного числа й крутного моменту відповідно до зміни навантаження на веденому валу.

У гідротрансформаторі є три робочих колеса з лопатями: насосне З, закріплене на маховику двигуна, турбінне 1, з'єднане з ведучим валом 4 коробки передач, реакторне 2, встановлене на роликовій муфті вільного ходу. Насосне колесо має кільцеву форму й утворює корпус гідротрансформатора. Всередині нього розміщено двоє інших робочих коліс (мал. 13). Внутрішню кільцеву порожнину корпусу гідротрансформатора на 3/4 об'єму заповнено спеціальною оливою.

Мал. 12

Схема гідромеханічної передачі:

1— гідротрансформатор; 11 — механічна двоступінчаста коробка передач; / — турбінне колесо; 2 — реакторне колесо; З — насосне колесо; 4 — ведучий вал; 5 — шестірня ведучого вала; 6 — фрикціон першої передачі; 7— фрикціон другої передачі; 8 — зубчаста муфта; 9 — пневмоциліндр привода зубчастої муфти; 10 — ведений вал; // — ведена шестірня заднього ходу, 12 — проміжна шестірня; 13 — відцентровий регулятор; 14 — ведуча шестірня заднього ходу; 15 — ведена шестірня першої передачі; 16 — ведуча шестірня першої передачі; 17 — проміжний вал; 18 — шестірня проміжного вала; 19 — фрикціон блокування насосного та турбінного коліс

Мал. 13

Конструкція робочих коліс гідротрансформатора:

1 — маховик двигуна; 2 — турбінне колесо; 3 — реакторне колесо; 4 — насосне колесо (корпус гідротрансформатора)

Механічна двоступінчаста коробка передач (див. рис. 12) має ведучий 4, ведений 10 і проміжний 17 вали з шестернями, фрикційні багатодискові муфти (фрикціони) 6, 7 і 19, зубчасту муфту 8 із пневматичним циліндром 9 привода, відцентровий регулятор 13.