Механическая коробка передач или МКПП (часть 1)

Многие водители не ограничиваются только вождением своего автомобиля, и их интересует куда более интересная информация, чем где находится педаль тормоза в автомобиле. И поэтому не перестаю рассказывать о том, из каких интересных агрегатов состоит ваш любимый автомобиль. Моя очередная статья типа «Как это работает» посвящена одному из часто используемых нами органов управления автомобиля – механическая коробка передач. Полное техническое название – механическая коробка переменных передач, а сокращают обычно до МКПП или просто КПП. Если встретите такие аббревиатуры в документах на машину или в автосалоне, знайте это она, самая обычная и часто встречаемая коробка передач современных автомобилей.

Механическая коробка передая. Фото: Honda.

Прежде чем перейти к грубой механике, нахожу нужным поведать вам немного общей вводной информации о том, что это вообще такое механическая коробка передач, зачем она нужна в автомобиле и принцип работы МКПП. По традиции не вижу смысла углубляться в историю создания механической коробки, так как это долго и скучно и позвольте мне сокращать название коробки до МКПП.

Все мы прекрасно понимаем, что рычаг переключения передач – это не вся МКПП, а только орган ее управления. Все мы регулярно им пользуемся, чтобы переключить МКПП на ту или иную передачу и вообще вождение автомобиля практически нельзя представить без коробки передач. Вообще назначение коробки передач в автомобиле это регулирование скорости движения автомобиля и его направление (не забываем про заднюю передачу). Конечно, как вы правильно уже понимаете, скорость движения автомобиля зависит от выбранной вами передачи МКПП. Для чего это нужно? На практике легко разобраться, почему коробка передач так необходима. Попробуйте на своем автомобиле все время ездить на первой передаче, я думаю, что скорость движения ограничиться максимум 60 км/ч и шум двигателя не позволит вам все время ехать на максимуме. Если скорость не устраивает, то можно двигаться на 4-ой передаче, но вряд ли вы сможете стронуться с места, а даже если удастся, то вашей динамике позавидует только гужевая повозка. То есть необходимость коробки переменных передач в автомобиле очевидна даже самому нерадивому водителю.

Мы разобрались в том, что МКПП является неотъемлемой частью нашего автомобиля. Но до сих пор не понятно, как МКПП удается при одних и тех же оборотах двигателя, двигаться на разных передачах с разной скоростью? Все очень просто. В МКПП заложен принцип редуктора, который был придуман еще в 19 веке. Этот принцип предполагает 2 вала, на которых закреплены шестеренки разной величины с разным количеством зубов. Если покрутить один вал, то его шестерня начнет толкать шестерню второго вала. А так как одна шестерня больше другой, то валы будут вращаться с разной скоростью. А теперь представьте, что МКПП состоит из нескольких таких пар с разными сочетаниями размеров шестерен, первый вал вращает двигатель, а второй – это выход на колеса вашего автомобиля. Разберемся в вышесказанном. Получается, что разные пары шестерен, установленные в МКПП – это и есть разные передачи, которые мы переключаем. МКПП изначально вращает двигатель автомобиля с одной скоростью, а на выходе из коробки передач на колеса получаем другую скорость вращения. И скорость этого вращения будет меняться в зависимости от того, какую передачу (пару шестерен) мы выберем.

Схема 1. Принципиальная схема работы механической коробки передач.
Фото: Autogurnal.

Теперь давайте по схеме 1 закрепим, полученную информацию. Итак, мы разобрались, что МКПП с одной стороны связана с двигателем, который вращает механизмы внутри ее. С другой стороны МКПП имеет выходной вал, который связан с ведущими колесами нашего автомобиля. Так же мы успели понять, что МКПП представляет собой корпус, в котором установлено несколько пар шестерен разного размера. А посредством использования разных пар этих шестерен получаем различную скорость движения выходного вала на колеса автомобиля. Представьте, что на схеме прямоугольники одинакового цвета это и есть наши пары шестерен. Каждая пара соответствует своей передаче. То есть получается, что вращение двигателя мы можем передать колесам через любую из этих пар шестерен. А так как размеры шестерен различные, то и скорость вращения выходного вала будет разная. Если мы заставим сцепиться первую (синюю) пару шестерен, то путь вращающего момента покажет белая линия. В этом случае если прокрутить вал 1 на один оборот, то вал 2 повернется примерно на 1/3 оборота. Это происходит из-за того, что ведущая шестеренка в паре (то есть та, которая крутит) меньше, чем ведомая шестеренка (то есть та, которую крутят). При этом сила вращения, которая передается на вал 2 самая большая, по сравнению с другими парами, показанными на схеме 1. Таким образом, мы увидели в действии работу 1-ой передачи нашего автомобиля (очень принципиально и схематично конечно). При включении 1-ой передачи мы получаем малую скорость, но большую мощность, в чем Вы убедились уже из личного опыта.

Вот мы тронулись с места на 1-ой передаче и набрали скорость. Но эта скорость, даже если вы нажмете педаль газа «в пол», на большинстве автомобилей не превысит 60 км/ч. Соответственно, мы переключаемся на 2-ую передачу. На нашей схеме ей соответствует 2-ая зеленая пара шестерен. Что же происходит? Мы зацепили 2-ую пару шестерен. На валу 1 шестерня увеличилась, а на валу 2 наоборот – уменьшилась. Это означает, что если сейчас повернуть вал 1 на один оборот, то вал 2 повернется уже на 2/3 оборота. Из этого можно сделать вывод, что вал 2, который выходит на колеса, станет вращаться быстрее, чем при 1-ой передаче, но мощность передаваемого вращения, станет меньше. Так будет происходить и дальше. Чем выше передача, тем больше скорость и меньше мощность, передаваемая на колеса нашего автомобиля. Это есть закон механики. Поэтому стронуть автомобиль с места на 4-ой передаче практически невозможно. А почему же тогда автомобилю становится легче разгонятся, например, на 3-ей передаче, если он уже движется с какой-то скоростью? Ответ прост. Наш автомобиль движется, а значит, колеса крутятся, колеса соединены с валом 2, значит, он тоже крутится. И если вал 2 уже вращается с какой то скоростью, то двигателю нужно его просто подталкивать, чтобы двигаться еще быстрее. А это намного легче, чем сталкивать с места 1,5 тонную махину. Этот эффект можно сравнить с тем, когда вы толкаете автомобиль вручную. Столкнуть его с места очень трудно, но когда он набрал хоть какую-то скорость, становится намного легче.

У разных марок автомобиля диапазоны скоростей на той или иной передаче могут отличаться из-за разных размеров шестерен. Поэтому советовать на какой скорости переключаться на ту или иную передачу было бы глупо. Нужно полагаться на свои ощущения или если они подводят, тогда можно пользоваться тахометром. Вот и закончились мои мысли по поводу того, как пояснить для начинающих водителей принцип работы механической коробки передач. Надеюсь, вам эта информация была полезна, вскоре я продолжу эту тему и выложу полное описание работы МКПП на более профессиональном языке и в более глубокой форме. Спасибо за внимание.

Назад к списку новостей