Механическая коробка передач или МКПП. Принцип работы МКПП (часть 2)

Принцип работы МКПП, часть 2 (подробно)

В первой части статьи я попробовал создать у вас общее представление о принципе работы МКПП. А теперь я на более профессиональном языке попробую описать подробно процессы, происходящие в МКПП, и продолжу свой рассказ.

Что бы правильно понять суть работы МКПП, посмотрим, из каких частей она состоит. Наиболее распространенный тип механической коробки передач - это МКПП переднеприводных автомобилей. Поэтому, мы будем разбирать принцип работы МКПП автомобиля именно с передними приводными колесами (мкпп автомобилей с задними приводными колесами конструктивно отличается от данной). Нужно заметить, что российские МКПП очень схожи по конструкции с иностранными, так что эта информация будет полезна и владельцам российских автомобилей.

Механическая коробка передач автомобиля Ниссан Примера P12 - вид изнутри.
Фото: Autogurnal.

На фотографии вы видите коробку передач с механическим приводом автомобиля Ниссан Примера P12. С нее снят основной кожух и привод включения передач, так понятнее где расположены основные части механизма. МКПП состоит из 3 основных узлов – первичный вал, который вращается посредством двигателя, вторичный вал на который передается вращение через первичный и дифференциал (приводится во вращение вторичным валом соответственно). Работу дифференциала мы разбирать не будем, так как это тема отдельной статьи. Будем считать, что эта большая шестерня (дифференциал) справа на фотографии – это просто выход мощности на колеса автомобиля. Значит, нам просто нужно разобрать, как взаимодействуют между собой первичный и вторичный вал, и что происходит в процессе переключения передач.

Схема 2. Принципиальная схема работы механической коробки передач (МКПП).
Фото: Autogurnal.

Как вы уже успели заметить, первичный и вторичный валы находятся в постоянном зацеплении. То есть все шестерни, постоянно вращают друг друга. Но если бы все шестерни на валах были жестко закреплены, то вторичный вал всегда пытался бы вращаться с разной скоростью из-за разного размера шестерен (мы это разобрали выше, принцип редуктора). Поэтому, чтобы вторичный вал не заклинивало и мы получили собственно эффект переключения передач, жестко (то есть напрессованы) закреплены только 4 шестерни на первичном валу и шестерня 5-ой передачи на вторичном валу. А 4 шестерни на вторичном валу и шестерня 5-ой передачи на первичном валу свободно вращаются относительно своего вала через подшипник. Я немного усовершенствовал предыдущую схему, так что берем ее в помощь и смотрим. Подытожим полученную информацию практикой. Например, автомобиль стоит на месте с заведенным двигателем, что тогда происходит в МКПП? Начнем с колес, они стоят на месте и не вращаются, тогда соответственно вторичный вал тоже не вращается. Но двигатель заведен и соответственно вращает первичный вал. Получается, что первичный вал вращается с жестко закрепленными на нем шестернями, которые далее передают вращение на соответственные им шестерни на вторичном валу. А шестерни на вторичном валу свободно вращаются относительно его, так как посажены на вал через подшипник скольжения.

Так ведет себя МКПП, когда автомобиль стоит на месте, а что нужно сделать, чтобы автомобиль стронулся с места и начал движение? Нужно как-то передать вращение с первичного вала на вторичный, а, следовательно, и на колеса автомобиля. Для этого необходимо, чтобы в одной из пар шестерен обе шестерни стали жестко закреплены на обоих валах. Тогда крутящий момент через шестерню первичного вала будет передаваться на шестерню вторичного вала, а с нее и на сам вторичный вал. Для этого в МКПП есть такая вещь, как синхронизатор (смотрим расположение на схеме). Синхронизатор выполнен в виде муфты, которая надета на шлицы вторичного вала (и один синхронизатор надет на первичный вал для включения 5-ой передачи). Синхронизатор не может вращаться относительно вала, на котором расположен, так как надет на шлицы, но зато может двигаться по шлицам влево или вправо, если смотреть по схеме (для 5-ой передачи только вправо). На синхронизаторе выполнены 2 ряда зубцов слева и справа и на шестернях со стороны синхронизатора так же выполнены соответственные зубцы, которые могут входить в зацепление друг с другом. В нашей МКПП есть 3 синхронизатора – один для 1-ой и 2-ой передачи, второй для 3-ей и 4-ой передачи и третий для 5-ой передачи. Разберем работу синхронизатора 1-ой и 2-ой передачи.

Синхронизатор вращается заодно с валом и может двигаться вправо и влево. Если сдвинуть синхронизатор влево, то зубцы синхронизатора войдут в зацепление с зубцами шестерни 1-ой передачи. Получается, что сейчас шестерня 1-ой передачи на вторичном валу и синхронизатор стали одним целым. Значит вращение с двигателя, передаваемое на шестерню 1-ой передачи первичного вала, посредством зацепления идет на шестерню 1-ой передачи вторичного вала, которая вращает зацепленный на ней синхронизатор, а синхронизатор уже вращает вторичный вал. В итоге, вторичный вал начнет вращать колеса и автомобиль начнет движение.

Теперь, если мы подвинем синхронизатор вправо, то вернем его в среднее положение и высвободим шестерню 1-ой передачи вторичного вала. Она будет снова свободно вращаться, не передавая вращение на колеса. Толкнем синхронизатор еще вправо и зацепим его с шестерней 2-ой передачи вторичного вала. Теперь синхронизатор вращается заодно с шестерней 2-ой передачи вторичного вала, а значит, вращение пойдет по такому же принципу, но уже через пару шестерен 2-ой передачи, а скорость вращение вала увеличится. Так же точно движением другого синхронизатора влево или вправо приводим в действие 3-ю или 4-ю передачу. Свободно вращающаяся шестерня 5-ой передачи с синхронизатором располагается на первичном валу в данной МКП, а парная ей шестеренка на вторичном валу закреплена жестко. 5-я передача включается так же движением синхронизатора вправо (смотрим на схеме). Как вы уже догадались, это мы, находясь в автомобиле, толкаем синхронизаторы в ту или иную сторону, двигая рычаг переключения передач. Движение синхронизаторов происходит посредством механизма переключения передач. На различных МКПП он может быть выполнен по разному. Но это всегда система нескольких тяг идущих от рычага переключения передач до самой коробки. Внутри МКПП система переключения состоит из валиков, на концах которых закреплены вилки, надетые на синхронизаторы. Когда мы хотим включить какую либо передачу, то толкаем рычаг переключения передач. Это движение через систему тяг передается определенному валику с вилкой, а уже она в свою очередь двигает нужный нам синхронизатор в сторону выбранной передачи. Заметьте, чтобы включить, например, 2-ю передачу после первой, нужно сначала выключить первую. Таким образом, конструкция синхронизатора исключает включение сразу нескольких передач, а следовательно и исключает заклинивание валов в МКПП.

Механическая коробка передач автомобиля Ниссан Примера P12 - механизм включения передач и промежуточная шестерня заднего хода.
Фото: Autogurnal.

Многие заметят, что я в рассказе ничего не было сказано про заднюю передачу. Это потому, что включение ее отличается от остальных. На фото я обозначил небольшой вал с шестерней. Это так называемая промежуточная шестерня задней передачи. Как же происходит включение? На первичном и вторичном валу есть отдельная пара шестерен для передачи заднего хода, но эти шестерни изначально не зацеплены дуг с другом. Одна шестерня приводит во вращение другую через вышеупомянутую промежуточную шестерню. Обе шестерни заднего хода жестко закреплены на своих валах. Поэтому вторичный вал вращается без помощи синхронизатора, но уже в отличную от других передач сторону из-за, вмешавшейся промежуточной шестерни заднего хода. Так вторичный вал, а, следовательно, и дифференциал и колеса автомобиля начинают вращаться в обратную сторону, и мы получаем задний ход. Передача заднего хода, обычно, включается без синхронизатора, простым движением промежуточной шестерней по своему валу в сторону соответственной пары шестерен заднего хода. Почему не нужен синхронизатор? Задняя передача – это единственная передача, которая включается только при полной остановке автомобиля. Все остальные могут включаться в движении автомобиля. Дело в том, что при движении автомобиля, колеса передают вращение на вторичный вал через дифференциал, а двигатель одновременно передает вращение на первичный вал. Получается, что 2 вала вращаются одновременно разными источниками и не всегда скорость их вращения совпадает. Что бы в этот момент включить нужную передачу без повреждения шестерен и посторонних звуков и помогает синхронизатор. Он сглаживает (синхронизирует) разность скоростей вращения валов и включает передачу плавно и без стуков. Но если, например, на скорости 60 км в час начать включать 1-ую передачу не спасет даже синхронизатор, хруст вы услышите небывалый. Но, в итоге, синхронизатор позволит вам включить «первую», когда уравняет скорости валов, но этими действиями вы причините большой вред вашей механической коробке передач. Одно из правил пользования МКПП – это включение передач, только соответственно скорости движения и включение передачи заднего хода только при полной остановке автомобиля. Особенно часто нарушение этого правила можно наблюдать во дворах жилых домов, когда водители паркуют на стоянке свои автомобили. Не дождавшись полной остановки автомобиля, начинают сразу включать заднюю передачу. От чего слышан отменный хруст промежуточной шестерни задней передачи, которая не может попасть на зуб парной шестерни на вторичном валу из-за того, что он еще движется в другую сторону. Поэтому лучше всего дождаться полной остановки автомобиля и выдержать небольшую паузу на сцеплении, чтобы первичный и вторичный валы успели полностью остановиться. Тогда задняя передача включиться четко, без хруста.

На этом я закончу свой рассказ о принципе работы МКПП. В этой статье вы посмотрели, из чего состоитмеханическая коробка передач и как взаимодействуют детали внутри ее. Надеюсь, моя статья помогла вам разобраться с этим вопросом. Спасибо за внимание!

Все механические КПП довольно надежные. Но есть факторы, значительно сокращающие ресурс МКПП и приводящие к выходу из строя. Чаще всего ремонт коробки требуется из-за:
1       Не качественное (неподходящее по регламенту) масло и несвоевременная замена масла в КПП;
2       Неумения водителя правильно выбирать оптимальные передачи;
3       Агресивного стиля вождения (пробуксовок и рывков).
4       Не своевременная замена сцепления, может привести повреждению корпуса КПП.

Назад к списку новостей