КОРОБКА ПЕРЕДАЧ Назначение, требования, классификация

КОРОБКА ПЕРЕДАЧ Требования, предъявляемые к коробкам передач Так коробка передач представляет механизм со ступенчато меняющимся передаточным числом, то переход с одной ступени передаточного числа на другую неизбежно сопровождается разрывом силового потока , передающегося через коробку , и как результат этого — ударом в зубьях переключаемых зубчатых колес. Чтобы избежать удара , коробка должна иметь фрикционное устройство , позволяющее плавно ( безударно ) выравнивать скорости переключаемых зубчатых колес. Это является первым и наиболее важным требованием, предъявляемым к коробке передач. Это требование обеспечивается применением в переключающем механизме коробки блокирующих фрикционных муфт. Наличие фрикционных муфт ( тормозов ) в коробке позволяет переключать передачи без разрыва силового потока, передаваемого от двигателя, т. е. на ходу движения автомобиля. Кроме этого, коробка должна удовлетворять и другим требованиям: иметь высокий к. п. д. , быть бесшумной в работе, надежно фиксировать включенную передачу от самовыключения, не допускать одновременное включение двух передач ; как всякий механизм , коробка должна быть компактной ( иметь плотную конструкцию ), иметь малый вес на единицу передаваемого крутящего момента , обладать достаточной надежностью и прочностью , быть удобной в обслуживании , иметь высокий межремонтный срок службы и, наконец , быть простой и дешевой в производстве. Одновременное выполнение всех этих требований в одной коробке невозможно. Обычно некоторые требования в зависимости от класса и назначения автомобиля выдвигаются на первое место, за их счет остальные отодвигаются назад. Рассмотрим типовые конструкции коробок и установим , как в них выполняются перечисленные здесь требования.

ТИПЫ СТУПЕНЧАТЫХ КПП

Коробка передач предназначена для изменения сил тяги на ведущих колесах и скоростей движения автомобиля путем увеличения или уменьшения передаточного числа

Кроме того, коробка передач позволяет осуществить движение автомобиля задним ходом и разобщить коленчатый вал двигателя от ведущих колес на продолжительное время, необходимое при работе двигателя на стоянке или при движении накатом.

К коробке передач предъявляются следующие требования: -обеспечение оптимальных тягово- скоростных и топливно-экономических свойств автомобиля при заданной внешней характеристике двигателя; -бесшумность при работе и переключении передач; -легкость управления; -высокий КПД;

В зависимости от характера изменения передаточного числа различают коробки передач ступенчатые, бесступенчатые и комбинированные

Наиболее распространены ступенчатые коробки передач

По характеру связи между ведущим и ведомым валами коробки передач делят на механические, гидравлические, электрические, комбинированные

по способу управления — на автоматические и неавтоматические.

Ступенчатые КП состоят из набора шестерен, которые входят в зацепление друг с другом в различных сочетаниях, образуя несколько передач (ступеней) с различными передаточными числами

Два зубчатых колеса составляют зубчатую пару, меньшее зубчатое колесо наз. Шестерней, а большее – зубчатым колесом.

Передаточное число – это отношение числа зубьев зубчатого колеса к числу зубьев шестерни.

от него зависит частота вращения ведомого вала, т. е. показывает во сколько рас число зубьев ведущей шестерни меньше числа зубьев ведомой шестрни.

Ступенчатые коробки передач различают по числу передач переднего хода (четырехступенчатые, пятиступенчатые и т. д. ).

Автомобильные КП – 3 -5 Тракторные 8 -16 ступеней переднего хода; Заднего хода: у автомобилей – одна, у тракторов –до 6 и более. (объясняется значительным разнообразием условий работы)

Принцип действия ступенчатой коробки передачи

Ролик работа КП

А – нейтральное положение; б – включен передний ход; в – включен задний ход; 1 – ведущий вал; 2, 3, 4, 5 – шестерни, жестко закрепленные на ведущем валу; 6 – промежуточная шестерня; 7 - ось промежуточной шестерни; 8 –ведомый вал; 9, 10, 11 – шестерни, сидящие на шлицах ведомого вала. А-движение от муфты сцепления Б- к главной передаче.

Во время работы двигателя и включенном сцеплении (рис. а) шестерни, сидящие на ведущем валу 1, вращаются, а шестерни ведомого вала неподвижны. Вращение от коленвала двигателя не передается на ходовую часть трактора и он стоит на месте. При таком расположении шестерен, коробка передач находится в нейтральном положении.

Если же шестерню 11 передвинуть так, чтобы она соединялась с шестерней 2 (рис. б) ведомы вал начнет вращаться, передаст крутящий момент через ГП движителям ходовой части и а/м начнет двигаться. Поскольку в данном случае соединена самая малая ведущая шестерня и самая большая ведомая, вал 8 будет вращаться с наиболее возможным замедлением – включена первая передача.

Соответственно, при соединении шестерни 10 с шестерней 4 передаточное число будет иным (большим- и ведомый вал будет вращаться с несколько большей частотой – вкл. Вторая передача.

Если между шестернями ведущего и ведомого валов поместить промежуточную шестерню 6, свободно сидящую на отдельной оси 7, то при соединении шестерен 5, 6, 9 (рис. в) ведомы вал вращаться о обратную сторону – вкл. Задний ход.

Ступенчатые КП классифицируются по следующим признакам:

1. По кинематической схеме -на двухвальные, трехвальные и составные.

На автомобилях обычно устанавливают тревальные коробки передач, на тракторах – составные.

2. По типу зубчатой передачи – на коробки с неподвижными осями валов (простые) и коробки с вращающимися осями валов (планетарные)

Простые КП проще и дешевле в изготовлении, они получили распространение на автомобилях и тракторах. Планетарные КП применяю в сочетании с гидротрансформатором в комбинированных трансмиссиях

3. По способу зацепления шестерен: с подвижными шестернями и с постоянным зацеплением шестерен

В автомобилях применяются КП с обоими типами зацепления шестерен, на тракторах – коробки с подвижными шстерными

4. По методу переключения передач • С переключением передач на ходу (под нагрузкой) (трактора и автомобили) • С переключением передач при остановке машины (без нагрузки) (только трактора)

Переключение передач производится при подвижных шестернях (каретках) специальным механизмом управления, а при постоянном зацеплении шестерен – кулачковыми или зубчатыми муфтами. По числу передвижных элементов (кареток или муфт) коробки подразделяются на двух- и трехходовые

5. По расположению валов коробки передач относительно продольной оси машины • С продольным • С поперечным расположением валов

6. По монтажным качествам • Съемные, в виде самостоятельного агрегата • Несъемные, смонтированными в общем корпусе с другими механизмами.

Наиболее распространенными автомобильными КП являются 3 -хвальные с тремя и пятью ступенями.

АНАЛИЗ И ОЦЕНКА КОНСТРУКЦИИ КОРОБОК ПЕРЕДАЧ

Для анализа и оценки конструкций коробок передач служит ряд оценочных параметров, которые определяются требованиями, предъявляемыми к коробкам передач различного типа

1. Диапазон передаточных чисел. Одним из важных оценочных параметров коробки передач является отношение передаточного числа низшей и высшей передач Д= и. КПmax/и. Кпmin

Количество передач определяется диапазоном передаточных чисел (ДКП), т. е. отношением передаточного числа первой ступени к передаточному числу высшей ступени, обеспечивающим необходимое соотношение удельных сил на низшей и высшей передачах: iк 1 Дкп = ______ iкв

Это отношение называется диапазоном передаточных чисел или диапазоном коробки передач.

В легковых автомобилях и автобусах малой вместимости на их базе Д=3. . . 4, в грузовых автомобилях в зависимости от грузоподъемности и назначения Д=5. . . 8. Такой же диапазон имеют автобусы средней и большой вместимости с механической коробкой передач, автомобили-тягачи и автомобили высокой проходимости имеют Д=9. . 13

2. Число передач и плотность ряда передаточных чисел.

Плотность ряда характеризуется отношением передаточных чисел соседних передач. Чем больше число передач, тем выше плотность ряда, тем в большей степени выполняется требование обеспечения высоких тяговых и экономических свойств автомобиля

в современных конструкциях коробок передач показатель плотности ряда передач стремятся выполнять в пределах 1, 1… 1, 5, причем на высших, синхронизированных передачах показатель плотности должен быть возможно ближе к нижнему значению.

3. Уровень шума, создаваемого при работе. Этот параметр зависит от качества, точности изготовления и типа зубчатых пар, жесткости валов и картера коробки. Меньший уровень шума обеспечивают косозубые и шевронные зубчатые колеса (одновременно им присуща большая прочность

При недостаточной жесткости валов нарушается зацепление, что сопровождается повышением уровня шума. Картер коробки передач не должен резонировать - резонансные составляющие значительно увеличивают уровень шума. Придать картеру Достаточную жесткость можно путем создания рациональной формы и оребрения. Параметром оценки уровня шума коробки передач может служить ее КПД, так как шум всегда сопровождается потерей энергии

4. Легкость управления. Оценочными показателями являются как усилие на рычаге управления, так и сложность манипуляций которая определяется степенью сложности самой конструкции коробки передач и ее привода (синхронизаторы, электрические и пневматические приводы, автоматизация управления ступенчатой коробкой передач, автоматические передачи)

Металлоемкость конструкции, трудоемкость изготовления и стоимость. Металлоемкость оценивают удельной массой коробки передач - отношением ее массы к мощности двигателя. Обычно удельная масса (в кг/к. Вт) коробки передач характеризуется приведенными ниже значениями: Ступенчатые коробки передач автомобилей легковых 0, 3… 0, 5 грузовых 0, 5… 2, 0 Гидромеханические коробки передач 0, 35… 2, 0 Электромеханические передачи 5… 10

5. Ресурс. значения ресурса коробок передач (в тыс. км пробега до капитального ремонта): Легковые автомобили 125… 250 Грузовые автомобили и автобусы 250… 500 Для внедорожных автомобилей и автомобилей высокой проходимости устанавливается пониженный ресурс

6. Синхронизаторы. Полностью исключают ударную нагрузку и шум в процессе включения передач синхронизаторы

На механических КП устанавливают синхронизаторы, которые не допускают зацепление зубчатых колес до тех пор пока не будут вращаться с одинаковой скоростью

7. Конструктивные мероприятия, предотвращающие самовыключение передач. Одним из дефектов коробки передач, наблюдающихся в процессе эксплуатации, является самовыключение передач. При износе зубьев и при повышенных посадочных зазорах, а иногда при недостаточной жесткости валов коробки передач появляются осевые силы, которые выводят зубья зубчатых пар или муфты из зацепления и передача выключается

Усилия фиксаторов, удерживающих валики переключения передач в положении включенной передачи, оказываются недостаточными. Поэтому требуются дополнительные мероприятия, направленные на предотвращение самовыключения передач.

Простейшим из таких мероприятий является выполнение зубчатых муфт с перекрытием (заштрихованная зона на рис 9, а), после некоторого периода эксплуатации площадка контакта деформируется, образуя уступ, препятствующий самовыключению

На рис 9, б показано замковое устройство, в котором зубья муфты выполнены конусными, при передаче крутящего момента самовыключению муфты препятствует не только трение между зубьями, но и осевая составляющая силы, действующей в зацеплении. Встречаются замковые устройства с зубьями более сложной конфигурации. В настоящее время получило широкое применение замковое устройство (рис. 9, в)

РАЗДАТОЧНЫЕ КОРОБКИ

РАЗДАТОЧНАЯ КОРОБКА Раздаточная коробка распределяет крутящий момент между ведущими мостами , а также , дополнительная понижающая передача раздаточной коробки позволяет увеличить силу тяги на ведущих колёсах и расширить диапазон передач трансмиссии. Ко нструктивно РК представляет собой двухступенчатый зубчатый редуктор, позволяющий увеличить крутящий момент на ведущих колесах при движении ТТМ в тяжелых дорожных условиях. Наличие РК дает 2 ряда передач трансмиссии: - прямой - крутящий момент от КПП передается неизменным; - понижающей - увеличивающей крутящий момент. Принцип работы РК аналогичен КПП. Техническое обслуживание РК сводится к проверке уровня смазки и замены её в сроки , предусмотренные картой смазки , а также в периодической проверке затяжки всех резьбовых соединений. ТО включает в себя: -ЕО: визуальный осмотр, очистка от пыли, грязи, снега. -С-1: крепежные, смазочные работы. -С-2: операции С-1, регулировочные работы. -СО: 2 раза в год, переход к летней или зимней эксплуатации.

ТИПЫ РАЗДАТОЧНЫХ КОРОБОК

• РК ГАЗ-66 (ГАЗ-3308), 2 -х ступенчатая, ПЧ 1 ст. = 1, 982, ПЧ 2 ст. = 1, 0. Привод механический. • РК ЗИЛ-131, 2 -х ступенчатая, ПЧ 1 ст. = 2, 08, ПЧ 2 ст. = 1, 0. Привод а) электропневматический включения переднего моста; б) механический включения прямой и пониженной передач. • РК КАМАЗ-4310, 2 -х ступенчатая, ПЧ 1 ст. = 1, 692, ПЧ 2 ст. = 0, 917. Управление: дистанционное, с электропневмоприводом переключения передач. Межосевой дифференциал: цилиндрический, несимметричный планетарного типа. Привод механизма блокировки дифференциала: пневматический, с дистанционным управлением. Отбор мощности до 44, 12 к. Вт (60 л. с. ) от первичного вала РК. • РК УРАЛ-4320, 2 -х ступенчатая с несимметричным цилиндрическим межосевым блокируемым дифференциалом и механическим приводом, ПЧ 1 ст. = 2, 15, ПЧ 2 ст. = 1, 3. • РК КРАЗ-255 Б 1 , 2 -х ступенчатая с межосевым блокируемым дифференциалом, ПЧ 1 ст. = 1, 23, ПЧ 2 ст. = 2, 28. • РК КРАЗ-260, 2 -х ступенчатая с межосевым блокируемым дифференциалом.

Р. К. предназначена для распределения крутящего момента между ведущими мостами. В Р. К. расположено устройство для включения переднего моста.

Раздаточные коробки, применяемые в полноприводных автомобилях, дают возможность увеличить диапазон передаточных чисел, увеличить тяговую силу, которая распределяется между всеми колесами, тем самым повышая проходимость автомобиля.

В автомобилях РК устанавливается за коробкой передач и соединяется с ней промежуточным карданным валом, на тракторах привод к РК осуществляется через промежуточную шестерню, установленную в корпусе коробки передач