5 ступенчатой механической коробкой передач. Мкпп (механическая коробка передач)

Коробка переключения передач – один из важнейших органов управления и движения автомобиля. Ее прототип был разработан в далеком 1886 году. А с 1940-х они стали устанавливаться в автомобили. Так что же делает трансмиссия, и для чего она нужна?

Варианты трансмиссии

На сегодня в автомобилях используются несколько видов трансмиссий: автоматическая, «робот», «вариатор» и МКПП (механическая коробка передач, иногда называется еще «ручная»). Первая имеет несколько видов и более сложна технологически, но о ней мы расскажем в другой раз. Ниже мы расскажем о том, какими бывают механические трансмиссии и их автоматические собраты.

Кстати, тут нужно упомянуть об одном интересном факте. В суперкарах и гоночных болидах устанавливается семиступенчатая коробка передач. Как говорят специалисты, именно такой подход позволяет выжать из автомобиля все. Также, они говорят, что огромное значение будет иметь то, каким приводом оснащена машина: передним или задним.

Устройство механической КПП

Механическая коробка передач переключает передаточные числа с помощью соединения шестеренок разного диаметра, надетых на главный и вспомогательный валы. Главный привод крутится коленвалом, а вспомогательный – вращает кардан. Принцип действия, по которому работают механические трансмиссии можно хорошо пронаблюдать на велосипедном переключателе. Если одновременно задействована малая шестерня на приводе и большая на вторичном валу, то на выходе мы получим большую тягу, а если наоборот – то скорость. Как видите, все предельно просто.

Если же вдаваться более глубоко и разбирать устройство механической коробки передач более детально, то можно выделить несколько основных элементов, которыми обладают механические трансмиссии:

• первичный вал;
• вторичный вал;
• сцепление;
• шестерни главной передачи (зачастую, четвертая скорость);
• шестерня заднего хода;
• шестерни остальных скоростей;
• штоки включения передач (их бывает три или четыре);
• муфты включения передач (еще их называют блокираторами шестеренок);
• блокиратор самопроизвольного включения передач.

Принцип работы КПП

Механическая трансмиссия работает по следующему принципу: рычаг переключения передач передвигает штоки, которые двигают муфты. Они в свою очередь блокируют определенные шестерни на первичном валу (те при включенной «нейтралке» находятся в свободном положении). Заблокированная шестерня передает вращение на вторичный вал. За счет того, что все шестерни разного диаметра, меняется передаточное число, которое заставляет вращаться колеса с большим усилием или быстрее. Чем больше усилие – тем меньше скорость и наоборот. Поэтому первую передачу в МКПП называют «тяговой» – она передает на привод большее усилие, хотя и не может обеспечить высокой скорости автомобилю.

Недалеко от предыдущей в плане устройства ушли и «робот» с «автоматом». А вот у вариаторной КПП все немного иначе. Тут для передачи вращения используется ремень, который накидывается на разного диаметра кольца, закрепленные на приводах. Плюсы этой коробки передач в удобстве (не нужно переключать передачи вручную) и экономичность (хотя ей и далеко до МКПП). Минус только один: ее использование бессмысленно на мощных моторах и тяжелом транспорте, ремень быстро износится, привод будет вращаться, а колеса – нет.

Как работает пятиступка

Схема работы устроена таким образом, что пятиступенчатая коробка передач имеет первичный вал, который вращается с помощью коленчатого вала двигателя. Шестерни, надетые на него, находятся в свободном положении. Вторичный же вал не вращается. В момент включения какой-либо передачи муфта подталкивается специальным штоком, который надевает ее на одну из шестеренок. В этот момент шестерня блокируется и начинает вращаться вместе с первичным валом. Такое вращение передается на шестерню вторичного вала, после чего тот также начинает вращаться. В итоге, усилие передается на привод колес, и машина начинает ехать.

По такому принципу работает механическая пятиступенчатая коробка передач. Вся ее прелесть заключается в том, что она позволяет значительно экономить топливо (по сравнению с АКПП), и опытный водитель сможет «выжать» из авто с этим типом коробки передач лучшую динамику разгона.

Чаще всего «механика» устанавливается в бюджетные автомобили в силу своей дешевизны и в спортивные машины – так пилоты смогут лучше контролировать движение своего автомобиля.

Но в этом случае используется не обычная пятиступенчатая коробка передач, а семи и даже восьмиступенчатая коробка передач. Хотя раньше довольно широко использовалась четырех ступенчатая коробка, но впоследствии от нее отказались.

Почему одновременно невозможно включить две передачи

Физически этого нельзя сделать, потому что рычаг переключения может находиться лишь в одном положении. Но данная проблема присутствовала, пока не изобрели блокиратор самопроизвольного включения скоростей. Блокиратор очень прост – это маленький шарик, который катается между штоками в специальной камере и при включении одного, он полностью блокирует ход другого. Как говорится, все гениальное просто, вот и такая важная штука, как блокиратор – тоже элементарная вещь.

Синхронизированная и несинхронизированная КПП

С самого начала механическая трансмиссия была устроена таким образом, что все шестерни в ней постоянно вращаются. В противном случае водитель автомобиля просто не мог бы переключать скорости. Под действием вращения привода зубья шестеренок в КПП не попадали бы друг на друга. Но даже такой подход не мог избавить их от бешеного износа и появления очень громких звуков при переключении, поскольку зубья терлись друг о друга в момент переключения, и металл издавал душераздирающие стоны.

В 1952 году Porsche решили применить другой подход: в момент переключения передач шестерни блокировались. А синхронизация зубьев производилась с помощью добавочной шестерни с коническими зубьями, которые помогали лучше их состыковывать. Именно тогда и появился пяти и шестиступенчатый тип коробки передач, поскольку данная инновация позволила увеличить количество ступеней в КПП, и конструкторы смогли отойти от привычных четырех скоростей.

Кстати, не отдаляясь от темы истории, поблагодарим того гения, который додумался рисовать расшифровку расположения передач на самой рукоятке их переключения. Этим он спас множество новичков от серьезных поломок в первую же их поездку.

Почему рычаг переключения бывает длинным и коротким, и почему иногда он выносится на руль?

Мы уверены, вы неоднократно видели, что помимо обычного длинного рычага используется и короткий. А задавались ли вы вопросом, почему сделано именно так? Все дело в том, какие колеса у автомобиля являются ведущими. Как правило, у автомобилей с задним приводом МКПП находится прямо под рычагом переключения и последний входит в нее напрямую. У машин же с передним приводом все немного иначе: коробка передач устанавливается не под салоном, поэтому к ней протянут удлинитель, который соединяет рычаг переключения и саму коробку.

В американских фильмах мы все неоднократно видели, что в старых пикапах переключение передач осуществляется одним из четырех рычагов на рулевой колонке. Он туда вынесен для удобства переключения, а КПП находится в моторном отсеке под капотом и к ней протянут удлинитель. Вот так все просто.

Кстати, про длину рычага МКПП нужно сказать, что она различается от того, какую силу нужно приложить для переключения передач. В автомобилях с коротким рычагом переключение происходит с меньшим усилием, поэтому не нужно использовать рычаг, чтобы облегчить переключение для водителя.

Почему МКПП ломаются?

Дадим пару советов для чайников:

• Скорости включаются «через силу». Скорее всего, изношены или муфты или синхронизаторы. Зубцы уже не конусовидной формы, что мешает им нормально входить в зацеп.
• Скорости включаются самостоятельно. Неисправен блокиратор. Шарик, который служит блокиратором, начинает свободно ходить в пазах, что позволяет передачам включаться самопроизвольно.
• «Выбивает» кулису. Проблема все в том же блокираторе.
• КПП шумит. Срочно нужно проверить детали на износ. Особенное внимание уделите зубцам шестеренок, но также стоит проверить и подшипники.
• Подтекает масло. Зачастую виноваты прокладки. Кроме того, нужно проверить все болты на крышке корпуса КПП, а при вкручивании обязательно мазать их блокиратором резьбы.

Заключение

Ну и напоследок помните, что КПП в машине требует постоянного ухода, будь она старым агрегатом с четырех ступенчатой МКПП или спорткаром с АКПП. Постоянно меняйте масло, проводите регулярные ТО и используйте блокиратор КПП (раздвижная штанга с замком посредине) – он спасет вас от угонов. Тогда ваша «Ласточка» будет ездить долго и хорошо!

Механическая коробка (переключения) передач (МКПП или МКП) - разновидность коробки передач, механизм, предназначенный для ступенчатого изменения передаточного отношения, в котором выбор передачи осуществляется оператором (водителем) вручную. Названа так, поскольку весь её основной функционал реализуется исключительно за счёт механических устройств, без применения гидравлических или электрических элементов (в отличие от гидромеханической или электромеханической трансмиссий, содержащих в своей конструкции, соответственно, гидравлические и электрические элементы).

Ступенчатые простые коробки передач широко применяются в трансмиссиях транспортных средств, так как отличаются простотой конструкции и надежностью в эксплуатации. К коробкам передач этого вида предъявляются следующие требования:

• высокие тягово-динамические качества ТС
• высокая прочность, жесткость, надежность и долговечность
• высокий КПД, особенно на наиболее употребляемых передачах
• легкость управления и бесшумность работы
• надежное фиксирование включенной и выключенной передач, недопущение одновременного включения двух передач
• малые размеры и масса

Предъявляемые требования определяют рациональную конструкцию коробки передач и ее отдельных частей.

На большинстве изучаемых колесных транспортных средствах устанавливаются пятиступенчатые трехходовые простые коробки передач (пять ступеней для движения вперед и одна ступень заднего хода). Число «ходов» коробки передач соответствует числу подвижных элементов, с помощью которых осуществляется включение тех или иных передач.

Пятиступенчатая коробка передач имеет 3 вала:

• ведущий 7, связанный при помощи сцепления с коленчатым валом двигателя
• ведомый 5, установленный соосно с ведущим валом 7 и соединенный с карданной передачей
• промежуточный вал 6 с закрепленными на нем шестернями

Валы установлены на подшипниках качения в картере, служащем одновременно и масляным резервуаром, с наливным, контрольным и сливным отверстиями, а также вентиляционным устройством. В картере закреплена ось с установленным на ней на подшипниках блоком 7 шестерен ЗХ. Шестерня 17 выполнена заодно с ведущим валом и находится в постоянном зацеплении с соответствующей шестерней 16 промежуточного вала, в результате чего промежуточный вал получает от ведущего вала вращение с постоянным передаточным числом, которое определяется отношением числа зубьев ведомой шестерни к числу зубьев ведущей. Шестерни ведомого вала (кроме шестерни I передачи и ЗХ) находятся в постоянном зацеплении с соответствующими шестернями промежуточного вала, но установлены на ведомом валу свободно (могут вращаться относительно вала, но не перемещаться вдоль него). Поэтому, хотя промежуточный вал при работе двигателя и включенном сцеплении будет вращаться, вращение к ведомому валу, а следовательно, и к ведущим колесам движителя передаваться не будет (нейтральное положение).

Рис. Схема пятиступенчатой коробки передач

Включение передач обеспечивается двумя синхронизаторами - 2 и 3 и шестерней 4 I передачи и ЗХ, которые установлены на ведомом валу на шлицах и могут перемещаться вдоль вала. Механизм переключения передач содержит рычаг управления, валики (штоки) с вилками, перемещающими синхронизаторы и каретку 4, фиксаторы и предохранительное замковое устройство, установленные в крышке коробки передач. Синхронизаторы имеют зубчатые венцы, которые при включении передач входят в зацепление с соответствующими зубчатыми венцами шестерен постоянного зацепления, что обеспечивает передачу вращающего момента на ведомый вал и далее к ведущим колесам движителя. Передаточное число между промежуточным и ведомым валами определяется отношением числа зубьев шестерни ведомого вала к числу зубьев шестерни промежуточного вала. Передаточное число между ведущим и ведомым валами, т. е. общее передаточное число коробки передач представляет собой произведение двух передаточных чисел, одно из которых - между ведущим и промежуточным валами, а другое - между промежуточным и ведомым валами.

Чем больше передаточное число коробки передач, тем больше при одном и том же вращающем моменте двигателя вращающий момент, передаваемый к ведущим колесам, а скорость движения ТС соответственно меньше. На I передаче, когда передаточное отношение самое большое, обычно осуществляют трогание ТС с места и первоначальный разгон, а также движение в особо трудных условиях. Включение I передачи обеспечивается передвижением шестерни 4 вперед и введением ее в зацепление с шестерней 8 промежуточного вала. По мере улучшения условий движения осуществляется включение более высоких передач с меньшими передаточными числами, когда не требуется значительного увеличения тяговой силы на ведущих колесах, а скорость движения ТС возрастает.

Высшей в приведенной схеме коробки передач является V передача, которая получается соединением ведущего 1 и ведомого 5 валов при помощи зубчатых венцов ведущего вала и синхронизатора 2; передаточное число в этом случае равно единице (прямая передача).

При движении ТС на прямой передаче промежуточный вал коробки передач вращается вхолостую.

Задний ход обеспечивается перемещением шестерни 4 назад и введением ее в зацепление с одной шестерней блока 7 3Х. Другая шестерня блока находится в постоянном зацеплении с шестерней 11, жестко связанной (закрепленной с помощью шпонки) с промежуточным валом.

Вращающий момент передается от ведущего вала к ведомому через следующие детали:

• при включении I передачи - через шестерни 16, 17, 8 и 4
• II - через шестерни 16, 17, 9, 10 и синхронизатор 3
• III - через шестерни 16,17, 12, 13 и синхронизатор 3
• VI - через шестерни 16,17,14, 15 и синхронизатор 2
• V - через шестерню 16 и синхронизатор 2
• ЗХ - через шестерни 16, 17, 11, блок шестерен 7 и шестерню 4

Для более плавного зацепления и бесшумной работы шестерни постоянного зацепления обычно выполняют косозубыми. Углы и направление наклона зубьев на различных парах шестерен подбирают так, чтобы осевые силы на валах получались наименьшими. Эти осевые силы обычно воспринимаются радиальным шариковым подшипником, устанавливаемым на одном из концов вала. Другой конец вала опирается на роликовый цилиндрический подшипник. Этим предотвращается возникновение дополнительных напряжений в подшипниках в результате теплового удлинения валов. Гнезда подшипников закрываются крышками с уплотнительными прокладками. В случае выхода конца вала наружу в крышках устанавливают уплотнения, предотвращающие вытекание смазки. Этому же способствуют маслосгонные канавки на валах.

Смазывание деталей в коробке передач осуществляется разбрызгиванием при вращении шестерен или с помощью масляного насоса. Для смазывания используют специальные трансмиссионные масла.

Коробка передач обычно крепится к картеру сцепления и устанавливается вместе с двигателем на эластичных опорах на раме.

Для примера на рисунке приведен продольный разрез коробки передач автомобиля КамАЗ.

В последнее время наблюдается тенденция к установке на транспортных средствах большой грузоподъемности, предназначенных для тяжелых условий работы, дополнительной коробкой передач - понижающей или ускоряющей (в некоторых случаях - одновременно обеих). Наличие понижающей дополнительной коробки передач, обычно устанавливаемой за основной в одном и том же картере, позволяет увеличить общее передаточное число между двигателем и ведущими колесами при движении на всех передачах в основной коробке передач. Ускоряющая дополнительная коробка передач, устанавливаемая обычно перед основной в одном с нею картере, позволяет увеличить скорость движения ТС и уменьшить вращающие моменты на валах основной коробки передач. Кроме того, в основной коробке передач устанавливают 2 промежуточных вала, а шестерни постоянного зацепления выполняют прямозубыми, что позволяет уменьшить размеры и массу коробки передач.

Рис. Коробка передач (продольный разрез) автомобиля КамАЗ:
1 - ведущий вал; 2 - крышка заднего подшипника ведущего вала; 3 - регулировочная прокладка; 4 - шток рычага; 5 - опора штока; 6 - пружина; 7 - опора рычага переключения передач; 8 - ось блока шестерен ЗХ; 9 - блок шестерен ЗХ; 10 - роликоподшипник; 11 - верхняя крышка; 12 - крышка заднего подшипника ведомого вала; 13 - задний шарикоподшипник ведомого вала; 14 - втулка; 15 - фланец крепления карданного вала; 16 — крышка подшипника; 17- сферический роликоподшипник; 18 - промежуточный вал; 19 - картер коробки передач; 20 - ведомый вал; 21 - крышка переднего подшипника промежуточного вала; 22 - картер сцепления; 23 - вилка выключения сцепления; 24 - вал вилки выключения сцепления; 25 - муфта выключения сцепления

Благодаря новейшим конструкторским разработкам, современный авторынок представляет автомобили с улучшенными эксплуатационными и динамичными характеристиками. При создании коробок передач нового поколения немалое внимание уделяется максимальному упрощению управления, повышению комфортности вождения. Прежде всего усовершенствуются механизмы, входящие в состав трансмиссии транспортных средств. 6 ступенчатая коробка передач механического типа – наиболее востребованная конструкция, имеющая ручное управление .

Основные преимущества шестиступенчатых коробок передач

Техническое превосходство 6 ти ступенчатой коробки передач перед предшествующими моделями состоит в следующем:

1. Благодаря снижению разрыва между передачами, смена скоростей осуществляется намного быстрее (появился новый термин «короткоходные передачи»).
2. 6 ступенчатая акпп dcps имеет повышенный эксплуатационный ресурс.
3. Снижение количества оборотов выходного вала приводит к уменьшению расхода горючего (особенно хорошая экономия бензина или дизельного топлива наблюдается при эксплуатации автомобиля на загородных трассах).
4. Улучшены динамические характеристики (разгон авто до 100 км/час).
5. При помощи электронного блока создаются лучшие условия для перехода на другой режим.
6. Улучшен комфорт при управлении автомобилем.

МКПП 6 ступенчатая по техническому обслуживанию не отличается по требованиям от пятиступенчатой конструкции. Комплектующие и расходные материалы имеют сходную стоимость. Степень сложности и цена ремонтных работ также сопоставимы с предыдущей версией.

КПП 6 ступенчатая описание конструкции на примере модели Volkswagen Touareg

Шести-ступенчатая коробка передач современного автомобиля марки Туарег является ярким представителем устройств нового поколения. Данная конструкция имеет ряд передаточных чисел улучшенной плотности, благодаря чему осуществляется передача максимального на колеса транспортного средства. Данное свойство коробки особенно ценится при эксплуатации машины на дорогах плохого качества и при быстрой езде по ровным покрытиям (спортивные модели).

В состав синхронизатора входят следующие элементы:

• Ступица (1).
• Кольцо наружное (3).
• Блокираторы (2).
• Сухарики (4).
• Листообразная пружина (5).

Конструкцией ступицы предусмотрены специальные шлицы, нарезанные на внутренней поверхности. При помощи шлицов ступица плотно сидит на вторичном валу. Внешний диаметр оформлен шлицами для соединения с подвижным кольцом.

На внутреннем диаметре кольца наружного имеются специальные прорези для зацепления со ступицей и вращающимися зубчатыми колесами. Вилка входит в проточенную канавку кольца для переключения скоростей.

Назначение колец с коническими стенками – уравнивать (синхронизировать) скорость вращения валов – промежуточного со вторичным. Это обеспечивает плавное включение шестеренок выбранного режима. Детали, под названием «сухари», расположены на пружине листового типа (5).

Принцип срабатывания синхронизатора:

1. Переключение скоростей осуществляется при выключенном сцеплении.
2. Выходной вал силового агрегата отделен от первичного.
3. Шестерни находятся в свободном вращении, т. к. поток мощности пока не передается от двигателя на колеса автомобиля.
4. Вилка штока передвигает синхронизирующую муфту к рабочей шестерне (в соответствии с выбранным режимом).
5. Происходит выравнивание скоростей муфты синхронизатора и заданного зубчатого колеса.
6. Далее происходит сопряжение валов КПП (первичного, промежуточного, вторичного) через систему зубчатых зацеплений шестерен.
7. Теперь каждый вал крутится с определенной скоростью.
8. Скорость их вращения пропорциональна передаточному числу, в соответствии с выбранным режимом.

Описание шести-ступенчатой коробки 0А5 Volkswagen

Современные решения коробок нового поколения преследуют цель максимально передать момент кручения на ходовую часть от повышенной мощности. Переход на 6-ступенчатые варианты МКПП дает возможность уменьшить разрыв значений передаточных отношений между соседними диапазонами. Удачное сочетание параметров многоступенчатой коробки с характеристиками ДВС существенно снижает потребление топлива. Комфорт переключения скоростей и отличная динамика при разгоне авто также являются следствием использования шести-ступенчатых МКПП.

6-ступенчатые коробки отличаются компактными размерами. Они гармонично размещаются в отведенном пространстве под капотом передней части транспортного средства. Пример компоновки МКПП в Фольксваген Транспортер Т5:

Коробка передач 0А5 – шести-ступенчатая механика, разработана для авто с моторами типа V6, R5-TDI. Данная коробка способна развивать момент кручения, равный 500 Ньютон-метрам. Конструкция предназначена для полноприводных моделей. Длина коробки модели 0А5 Фольксваген существенно уменьшена, благодаря уникальной конструкции четырех-вального типа. Оригинальное расположение валов в сборе с шестернями позволяет скомпоновать устройство для размещения в ограниченном подкапотном пространстве.

Шести-ступенчатая коробка передач четырех-вальная:

2 – первичный вал; 1,3,4 –вторичные валы; 5 – колесо главной передачи; R – шестерни з/х (заднего хода).

Мелкими цифрами на схеме обозначены шестерни I, II, III, IV, V, VI передач.

Момент вращения передается при помощи зубчатых зацеплений ведущих/ведомых шестерен первичного и двух вторичных валов на ходовую часть. При этом поток мощности перераспределяется в заданном режиме. От силового агрегата мощность передается через трансмиссию к главной передаче, в соответствии с выбранным передаточным отношением.

Устройство шестиступенчатой коробки 6 SPEED POWERSHIFT 6DCT450

Трансмиссия с данной автоматизированной 6-ступенчатой коробкой передач устанавливается на моделях автомобилей Форд, Ленд Ровер, Вольво. Расшифровка названия коробки :

• цифра 6 обозначает количество режимов;
• в аббревиатуру DCT включены характеристики муфты сцепления и трансмиссии;
• 450 – величина максимального момента вращения.

Схема устройства коробки передач 6DCT450:

1. Центральный вал.
2. Первичный (полый).
3. Вторичный (I и IVскорости).
4. Первое сцепление.
5. Демпфер.
6. Второе сцепление 2
7. Полуось главной передачи.
8. Главная передача.
9. Вторичный вал (V VI скорости и передача з/х).

Схема трансмиссии механической коробки передач 6DCT450:

Особенностью данной трансмиссии является наличие двойного сцепления (2). Ручное управление режимами и включение двойного сцепления производится при помощи гидропривода. Благодаря двойному сцеплению, обеспечивается синхронное переключение двух скоростей, в результате чего, режимы сменяются без прерывания потока мощности.

Особенности эксплуатации МКПП 6DCT450

Совет: При остановке транспортного средства более, чем на 40 секунд (например, на светофоре), нужно перевести селектор в режим N (нейтраль) либо P (паркинг). В противном случае, трансмиссия ошибочно отреагирует на вынужденную остановку, как на сигнал о поломке автомобиля. При этом отключается одно из сцеплений. Чаще всего перестают работать II, IV, VIпередачи, а также режим заднего хода. Не все механики знакомы с этой особенностью и пытаются решить проблему при помощи замены трансмиссионного масла , масляного фильтра, капитального ремонта коробки передач .

19 апреля 2017

Чтобы сдвинуть автомобиль с места и разогнать его, нужно мощность двигателя (крутящий момент) преобразовать и передать на ведущие колеса. Но как это реализовать, когда мотор уже работает на холостом ходу и его коленчатый вал вращается, а машина стоит на месте? Задачу способен решить простейший трансмиссионный агрегат из ныне существующих – механическая коробка передач (МКПП).

Помимо нее, в современных авто используются автоматические и вариативные виды трансмиссии, но это более сложные и дорогие устройства.

Зачем нужна МКПП?

Первая причина ясна – надо как-то подключить вращающийся вал двигателя к приводам колес, чтобы тронуться с места. Есть и вторая: силовой агрегат развивает рабочую мощность (иначе – максимальный крутящий момент) при достижении определенного числа оборотов коленчатого вала. Для большинства бензиновых двигателей этот порог составляет 3000 об/мин, для дизельных – 2000 об/мин.

Пока число оборотов коленчатого вала не достигнет нижнего порога, мотор не сможет развить нужную мощность и создать усилие, достаточное для движения.

Для чайников, то бишь, новичков, желающих разобраться в работе автомобильных узлов, предлагается такое пояснение:

1. Во время работы на месте (холостой ход) количество оборотов коленвала составляет 800-900 об/мин. Чтобы начать движение, развиваемой мощности недостаточно и нужно поднять ее за счет нажатия на газ и повышения оборотов до 2-3 тыс. в минуту. В этот момент и нужно подключить привод колес, что выполняется с помощью коробки передач.
2. Без МКПП разгон автомобиля выйдет плавным и невероятно долгим, а если попадется подъем, то машина не разгонится никогда. Причина та же – нехватка мощности. Для повышения динамики нужен преобразователь усилия, способный замедлить вращение, но увеличить крутящий момент.
3. Для разворота и парковки машине нужен задний ход, его также обеспечивает механическая коробка передач.

Если между колесным приводом и коленчатым валом поставить зубчатую передачу с шестеренками разного размера, то колеса станут вращаться медленнее. Но при этом на каждом колесе возрастет усилие (на жаргоне – тяга) и разгон автомобиля ускорится. А плавное подключение вращающихся элементов обеспечит другой узел МКПП – сцепление.

Работа сцепления

Понять принцип работы узла сцепления поможет такой пример: представьте вращающийся металлический стержень с диском на конце, символизирующий коленвал с маховиком. Если к плоскости диска подвести другой диск, то после соприкосновения он тоже станет крутиться. Так в общих чертах и действует автомобильное сцепление, только второй диск насажен на вал, идущий дальше, к шестеренчатой передаче.

Система действует за счет силы трения, поэтому соприкасающиеся поверхности имеют специальное антифрикционное покрытие . Диск сцепления в механической трансмиссии двигается рычагом в виде вилки. Механически рычаг не связан с педалью сцепления, он перемещается гидроцилиндром. Нажатие на педаль сжимает жидкость в этом цилиндре, поршень выдвигается и перемещает рычаг.

Алгоритм работы сцепления при движении с места следующий:

1. На холостом ходу коленвал и первичный вал МКПП крутятся, поскольку диски находятся в зацеплении.
2. Нажатием на педаль водитель отодвигает диск и вал трансмиссии останавливается. Теперь его можно подключить к шестеренчатой передаче путем выбора первой скорости.
3. Нажав на газ, водитель добивается повышения оборотов и медленно отпускает педаль сцепления. Диски снова входят в зацепление и машина трогается с места.

Разрывать механическую связь с помощью сцепления нужно и дальше, при переходе на другую скорость. Чтобы разобраться в данном процессе, нужно понять, как работает сама коробка скоростей.

Работа механической коробки

Агрегат состоит из таких основных элементов:

• корпус с масляным картером;
• три вала с шестеренками – первичный, вторичный и промежуточный;
• устройства синхронизации;
• рукоять переключения с вилочными приводами перемещения шестерен.

С помощью рукоятки водитель меняет пары шестерен, входящие в зацепление с приводами от двигателя и колес. Шестерни подобраны таким образом, чтобы обеспечить нужный крутящий момент на колесном приводе при разных режимах движения . На первых ступенях выходного вала задействованы шестеренки большего диаметра, чтобы главная передача вращалась медленнее, но с большим усилием. На III, IV и V скорости размер шестерен уменьшается и в итоге при движении на высокой скорости число оборотов привода и коленвала совпадает.

Зубья шестерней выполнены под углом с целью снижения шума трансмиссии. Чтобы при вхождении в зацепление на ходу зубья не переломались и не возникло удара, синхронизатор уравнивает скорости вращения соседних шестеренок. Это происходит в момент, когда водитель выжимает сцепление и переводит рукоять на другую позицию.

Механическая КПП является наиболее простой и надежной трансмиссией, устанавливаемой на автомобили с различной грузоподъемностью. Чем она отличается от автоматической и вариативной, – так это низкой стоимостью при высокой ремонтопригодности, а это влияет и на общую цену авто. Неудобство одно: водителю нужно постоянно манипулировать педалями акселератора и сцепления, чтобы своевременно переключаться на другую скорость при изменении режима движения.

Сегодня мы рассмотрим устройство механической коробки передач, её положительные и отрицательные стороны, а также наиболее часто встречаемые неисправности. Несмотря на весьма широкий выбор автомобилей снабжённых автоматической трансмиссией, транспортные средства с МКПП всё также актуальны. Это связано с тем, что надёжность и запас ресурса механики ощутимо выше, чем у автоматических аналогов.Кроме того, автомобили с механикой гораздо более резвые, а их управление требует от водителя больше активности при езде.

На фото — ручка 7-ступенчатой КПП

Трансмиссия предназначена для изменения частоты крутящего момента, передаваемого от ДВС. В ручном агрегате водитель сам принимает решение, какое передаточное число нужно включить в конкретной ситуации.

Современные легковые автомобили обычно снабжаются пятью ступенчатыми трансмиссиями: четыре базовые, и одна повышающая. Это, пожалуй, наиболее оптимальный вариант для большинства водителей. К подобным моделям относятся отечественные и множество импортных транспортных средств, таких как . Однако есть модели и с большим количеством ступеней. МКПП с шестью или семью передачами имеют обычно пять базовых ступеней и две либо одну повышающие.

Овердрайв, или повышающая передача, имеет передаточное число меньше единицы. Другими словами, при включённой повышающей передаче ведомый вал вращается быстрее ведущего.

Шестью или семью ступенчатой механикой укомплектованы более дорогие транспортные средства. Например, КПП или имеет шесть передаточных положений, а Porsche 911 последнего поколения оснащён семи ступенчатой механической коробкой.

Стоит отметить, что уже и бюджетные модели, например, Kia Rio или Hyundai Solaris 2016-2017 годов выпуска оснащаются 6-ступенчатой кпп.

Достоинства шести ступенчатой трансмиссии

Естественно, шести или семи ступенчатая КПП выгодно отличается от пяти ступенчатых агрегатов. В первую очередь стоит отметить, что процесс переключения значительно меньше исчерпывает ресурс ДВС, так как, переход от одного скоростного режима к другому более плавный. Кроме того, расход топлива на шести ступенчатых МКПП несколько ниже, особенно в загородном цикле движения. Динамика разгона гораздо выше благодаря тому, что передачи короткие.

В каждом современном автомобиле, укомплектованном шести ступенчатой механикой, имеется электронное оснащение, которое оповещает водителя о необходимости переключения. Подобное есть и в машинах с пяти ступенчатой коробкой, но далеко не всегда.

Устройство механической КПП

Трансмиссия автомобиля представляет собой многоступенчатый редуктор, принцип работы которого заключается в поочерёдном зацеплении отдельных зубчатых пар.

Сцепление

Плавность переключения с одной передачи на другую в механике происходит благодаря наличию узла сцепления. Он позволяет на время переключения прервать связь трансмиссии с силовым агрегатом. Его механизм представляет собой промежуточное звено между двигателем автомобиля и коробкой передач. Помимо обеспечения плавности переключения, узел сцепления снижает колебания передаваемые от ДВС.

Сцепление делится по типу конструкции и три вида: фрикционный, гидравлический, и электромагнитный.

Фрикционный вид наиболее популярный и может быть однодисковым, двухдисковым, многодисковым.

Сегодняшние транспортные средства обычно оборудованы именно однодисковыми моделями.

Принцип работы узла довольно прост. Маховик, устанавливаемый на коленвале ДВС, работает в качестве ведущего диска. К нему придавливается ведомый диск с помощью нажимного диска, а нажатие на сцепление ослабляет эту связь. Диафрагменная пружина обеспечивает оптимальное сжатие ведомого диска с маховиком.

Нажимной диск с диафрагмой представляют собой цельную конструкцию – корзину сцепления. Корзины бывают как нажимные, так и вытяжные, но наиболее часто встречается именно первый тип.

С помощью шлицов ведомый диск стыкуется с первичной осью МКПП. Плавность включения передачи происходит благодаря демпферным пружинам, расположенным на ступице диска. Кроме того, ведомый оснащён фрикционными накладками, которые способны кратковременно, при включении сцепления, выдерживать высокие температуры.

Переключение передач

В каждой КПП параллельно расположены валы, на которых находятся зубчатые колёса. Существуют трёхвальные и двухвальные трансмиссии. Валы именуются ведущий (первичный), ведомый (вторичный), также в трёхвальном типе есть ещё промежуточный.

Трёхвальный тип

Первичный вал принимает от ДВС, а с его оси при помощи жёсткого зацепления с шестерней ведущего вала, вращение передаётся на промежуточный вал. Вторичная и первичная ось находятся в одной плоскости и стыкуются между собой подшипником. Благодаря этому их вращение происходит или абсолютно независимо или через промежуточный вал. Зубчатые колёса на вторичном валу не имеют жёсткой фиксации, и разграничены между собой синхронизаторами, которые плотно сидят на валу, но могут ходить по его оси с помощью шлицов. Торец синхронизатора имеет зубчатые венцы, позволяющие ему войти в зацепление с аналогичными венцами на зубчатом колесе.

В нейтральном положении колёса вращаются на валу беспрепятственно, а синхронизаторы разомкнуты. Когда включается передача, вилка смещает муфту и ставит её в зацепление с определённым зубчатым колесом.

Со вторичной оси вращение переходит к , или и в переднеприводных машинах. Для включения заднего хода в КПП установлено промежуточное колесо, которое меняет вращение от промежуточной оси на обратное.

Трёхосные агрегаты наиболее популярны и устанавливаются в практически каждом современном автомобиле.

Двухвальный тип

Первичный вал двухосного агрегата имеет множество шестерёнок, а не одну. Поскольку промежуточная ось отсутствует, её место занимает ведомая с установленными на ней муфтами-синхронизаторами и шестернями. По большому счёту разница заключается наличием лишь одной пары зацеплений между осями для каждой ступени, а не двух.

Переключение производится аналогичным методом – вилка, управляемая ручкой переключения с помощью штока, смещает муфту по вторичному валу в соответствующее положение.

Двухвальный тип отличается большим КПД, но ограничен в повышении передаточного числа, отчего данный тип конструкции используется крайне редко. Благодаря возможности объединения КПП, узла сцепления, и самого ДВС в единый агрегат, почти все малолитражки комплектуются именно этим типом трансмиссии. Примером использования двухосной механики в автомобиле с передним расположением силового агрегата можно считать Citroen C3.

Важно помнить!

В связи с тем, что промежуточная шестерня, обеспечивающая обратное вращение выходного вала для заднего хода не имеет синхронизатора, включение задней передачи должно происходить только после полной остановки транспортного средства. В противном случае КПП выйдет из строя после такого переключения.

Муфта синхронизатора

Каждая современная трансмиссия имеет муфты-синхронизаторы. Их наличие важно для упрощения режима переключения. Без синхронизаторов для переключения пришлось бы делать двойной выжим сцепления, чтобы сравнять частоту вращения осей. На некоторых видах спецтехники, где КПП имеют большое количество ступеней, муфты не применяются, поскольку это невозможно.

На внутренней окружности ступицы расположены шлицевые пазы, которые позволяют синхронизатору перемещаться вдоль собственной оси. При переключении вилка смещает синхронизатор по шлицам, до стыкования со своей парой на конце определённой шестерне. При переключении ступени на одно из блокировочных колец подаётся значительное усилие. В конечном счёте, блокировочное кольцо проворачивается до упора.

На фото — снятие муфты синхранизатора

Дальнейшее смещение муфты-синхронизатора без переключения ступени невозможно. При вхождении синхронизатора в зацепление с венцом шестерни происходит надёжная фиксация элементов.

Плюсы и минусы механики

Ручной агрегат обладает как своими достоинствами, так и недостатками.

Плюсы:

Менее затратное обслуживание трансмиссии.

Высокий КПД.

Не требуют отдельного охлаждения.

Машины с МКПП менее прожорливы и отличаются лучшей динамикой.

Простота механики значительно повышает надёжность агрегата.

Более широкий диапазон выбора режима вождения.

Транспортное средство разрешается буксировать.

Минусы:

Плавность начала движения и переключения передач требуют водительских навыков, которые приходят только со временем.

Небольшой ресурс узла сцепления.

При длительных поездках водитель транспортного средства с механикой значительно сильнее утомляется, нежели водитель машины с АКПП.

Ограниченность ступеней не позволяет плавно изменять передаточное число.

Возможные неполадки

Несмотря на простоту конструкции агрегат может поломаться. При выявлении ненормальной работы КПП рекомендуется как можно скорее обратиться в автосервис. Проблему можно попытаться решить и самостоятельно, но это потребует как соответствующих инструментов, так и определённых навыков.

Первое на чём стоит остановиться, это возникновение постороннего шума при включении нейтральной передачи. Такое может происходить, если масло в коробке давно исчерпало свой ресурс или его вовсе не осталось. Обычно водители меняют его крайне редко, но при некорректной работе трансмиссии первое, на что стоит обратить внимание, это состояние масла.

Оно также может подтекать из-за плохого состояния сальников и уплотнительных прокладок. В таком случае при замене масла следует поменять и другие дефектные элементы. Однако, виною данной неполадки могут быть и износившиеся подшипники, зубчатые колёса, смещение осей валов. При этом коробку стоит демонтировать и полностью перебрать, заменив износившиеся элементы конструкции.

Возникают ситуации, когда водителю приходится прикладывать больше усилий для переключения передачи, чем обычно. Это может быть связано с выходом из строя самого механизма переключения либо неполноценного отключения сцепления. Однако, возможно, причиной проблемы стало повреждение рычага штока. Для устранения необходимо отрегулировать механизм переключения или сцепления, а также, возможно, придётся заменить повреждённые элементы.

Некоторые водители сталкивались с проблемой передачи. Это зачастую связано с износом зубчатых колёс, вилок, штоков, подшипников ведомого или промежуточного валов, а также ослабление их фиксации. Поскольку причин может быть достаточно много, чтобы избавиться от неисправности МКПП требуется полностью перебрать с заменой всех дефектных элементов конструкции.

Неполное выжимание педали сцепления или движение автомобиля при частично выжатом сцеплении чревато поломкой деталей узла. Происходит стремительный износ диска сцепления, а также лепестки диафрагменной пружины могут попросту отломаться. Кроме того, неполноценное отключение сцепления при переключении вскоре обязательно приведёт к зализыванию зубчатых колёс.

Также стоит упомянуть, что сильная вибрация трансмиссии при заведённом ДВС свидетельствует о том, что стыкование двух агрегатов ненадёжно. Вероятнее всего в таком случае виною ослабление болтовых соединений; в таком случае их достаточно будет лишь сильнее подтянуть. Однако возможно вибрация связана с разрушением опор и тогда уже потребуется весьма трудоёмкий ремонт.

Возникновение некорректного шума при включении передач наиболее часто связано с неисправностью сцепления. Также виною может стать и подшипник вторичного вала.

Бережное пользование любым механизмом, залог его долговечности. Неприхотливость механического агрегата привлекает автовладельцев. И всё же, есть некоторые рекомендации относительно пользования МКПП.

Первое, что следует запомнить, это важность полного выжима педали сцепления перед переключением передачи. Это, пожалуй, важнейший момент в пользовании механикой. Также включенная передача должна соответствовать режиму езды. Кроме того, стоит помнить, что перед переключением на пониженную передачу, скорость должна быть обязательно снижена.

Несмотря на то, что в отличие от автомата, механика может работать вообще без масла, это довольно сильно отражается на её общем состоянии. Рекомендуется проводить проверку уровня и состояния смазывающей жидкости после прохождения 20 000 км. Несмотря на то, что большинство даже опытных автовладельцев вообще никогда не меняют масло в механике, это всё же совершенно не правильно. Менять его желательно не реже чем после каждых 70 000 км пробега.