Текст книги "Грузовые автомобили. Трансмиссия и коробки передач"

Грузовые автомобили
Трансмиссия и коробки передач

Трансмиссия

Общее устройство трансмиссии

Трансмиссия представляет собой агрегаты и механизмы, взаимодействующие между собой и связывающие коленчатый вал двигателя с ведущими колесами автомобиля. Трансмиссия передает крутящий момент от двигателя к колесам. С ее помощью водитель может изменить величину крутящего момента, а при движении задним ходом и направление движения. Обычно ведущими колесами являются задние, но на автомобилях, одной из характеристик которых является повышенная проходимость, ведущими могут быть как большинство колес, так и все колеса.

Схемы трансмиссий, а – с двумя ведущими колесами (4х2), б – с четырьмя ведущими колесам (6х4), в – с шестью ведущими колесами (6х6), 1 – сцепление, 2 – коробка передач, 3 – карданная передача, 4 – ведущее колесо, 5 – полуоси ведущих колес, 6 – дифференциал, 7 – главная передача, 8 – промежуточный средний ведущий мост, 9 – карданный шарнир равных угловых скоростей, 10 – раздаточная коробка.

Для характеристики автомобиля применяют колесную формулу, в которой первые цифры обозначают число колес автомобиля, а вторая цифра – число ведущих колес. Например формула (6х4) означает, что у автомобиля имеются шесть колес, из которых четыре колеса ведущих. В трехосных автомобилях крутящий момент передаются промежуточным ведущим колесам и задним ведущим колесам одним общим валом или раздельно двумя валами. В первом случае промежуточный мост имеет проходной ведущий вал. Прямо за двигателем размещено сцепление, затем коробка передач, карданная передача (карданный вал), промежуточный мост, задний мост. Представляющий собой главную передачу с межосевым дифференциалом (распределяющим вращающий момент между этими мостами). В двухосных и трехосных автомобилях со всеми ведущими колесами предусмотрена раздаточная коробка, для выключения привода переднего моста.

В автопоездах с прицепами для движения по дорогам, с твердым грунтовым покрытием, трансмиссию имеет только автомобиль – тягач. На автопоездах, предназначенных для движения по бездорожью, трансмиссию имеют ведущие мосты прицепов. Привод дополнительного оборудования осуществляют с помощью коробки отбора мощности, которую присоединяют к коробке передач.

Сцепление

Сцепление служит для временного разъединения двигателя от трансмиссии и плавного соединения их при переключении передач или трогании с места, а также для передачи крутящего момента от двигателя.

Сцепление состоит из самого механизма сцепления и его привода. Механизм сцепления состоит из трех основных элементов:

– ведомой части;

– ведущей части;

– рабочих элементов.

Работа механизма сцепления основана на использовании сил трения. При включении сцепления его детали нагреваются из-за трения между дисками (ведомым и ведущим). Диски изготавливаются и из материала с повышенным коэффициентом трения. Ведомый диск 9 посажен на ведущий вал 7 коробки передач, а ведущий диск 1 соединен с маховиком.

Сцепление. а – принципиальная схема, б – детали, 1 – ведущий диск, 2 – кожух, 3 – отжимной рычажок, 4 – выжимной подшипник, 5 – вилка включения сцепления, 6 – педаль, 7 – ведущий вал коробки передач, 8 – нажимная пружина, 9 – ведомый диск, 10 – маховик, 11 – вилка отжимного рычажка, 12 – регулировочная гайка, 13 – фрикционная накладка ведомого диска, 14 – ступица ведомого диска, 15 – пружина демпфера, 16 – пластина демпфера, А – палец, Б – прилив, В – окно кожуха.

Сцепление на автомобилях называют постоянно замкнутым сухим сцеплением. Постоянно замкнутым, так как ведущий и ведомый диски размыкаются только на короткое время необходимое для включения передачи или при торможении автомобиля, сухим, так как поверхности ведущего и ведомого дисков должны быть постоянно сухими.

К сцеплению также относятся кожух, вилки, рычаг выключения, нажимные пружины и привод сцепления. Кожух сцепления получен методом штамповки из стали и закреплен к маховику болтами. Рычаги выключения крепятся внутри к кожуху на опорных болтах. Наружные концы рычагов выключения шарнирно соединены с нажимным диском. К отшлифованной поверхности маховика, пружины 8, расположенные по окружности через нажимной(ведущий )диск 1, прижимают ведомый диск 9. Таким образом, при включенном сцеплении крутящий момент от маховика передается за счет трения ведомому диску и далее через ведущий вал коробки передач 7, последующим механизмам силовой передачи. На ведущем диске и на кожухе для установки пружин выполнены специальные гнезда и выступы, а также в местах установки пружин находятся теплоизолирующие прокладки, предохраняющие пружины от перегрева.

Чтобы выключить сцепление, надо нажать на педаль 6, чтобы тяга с помощью вилки передвинула по втулке муфту с подшипником 4. Муфта повернет вокруг своих осей внутренние концы рычагов 3, а их внешние концы отведут нажимной диск 1, сжимая пружины 8, расположенные между штампованным кожухом 2 сцепления и диском 9. Ведомый диск освобождается и крутящий момент последующим механизмам передаваться не будет. Если отпустить педаль 6, она переместится под действием пружин и сцепление снова включится.

Во избежание поломок, для предотвращения передачи угловых колебаний от двигателя на валы трансмиссии в сцеплении предусмотрен гаситель угловых колебаний – демпфер. Он представляет собой ступицу 14, в окна которой и окна ведомого диска заложены спиральные пружины, передающие вращение от диска на ступицу. В отверстия дисков гасителя и ведомого диска установлены пружины с опорными пластинами. При возникновении колебаний ступица повертывается относительно диска в ту или другую сторону на небольшой угол. Возникающее при этом трение между фланцем ступицы и диском гасит крутильные колебания силовой передачи, теплоизоляционные шайбы, расположенные между нажимным диском и пружинами, уменьшают передачу теплоты к пружинам, теряющим при нагреве свои упругие свойства. При включении сцепления его детали нагреваются из – за трения между ведущими и ведомыми дисками.

Для плавного включения сцепления при постепенном отпускании педали между задней частью ведомого диска и фрикционной накладкой приклепаны волнистые пружинные пластины 16 и две фрикционные накладки, обладающие повышенном коэффициентом трения. Одна накладка приклепана непосредственно к диску, а другая – к пластинам. При включении сцепления по мере увеличения нажатия ведомого диска волнистые пластины постепенно выпрямляются и при полном включении сцепления становятся плоскими. Благодаря такому устройству передаваемый крутящий момент постепенно возрастает и сцепление включается плавно.

Однодисковые фрикционные сцепления широко применяются на отечественных автомобилях.

Двухдисковое сцепление в отличие от однодискового состоит из двух ведущих дисков и двух ведомых, установленных поочередно.

Рис. Двухдисковое сцепление автомобиля

1 – маховик, 2 – рычажный механизм, 3 – промежуточный диск, 4 – отжимной рычажок, 5 – вилка, 6 – упорный подшипник, 7 – шланг смазывания подшипника, 8 – вилка выключении, 9 – упорное кольцо, 10 – нажимная пружина, 11 – кожух, 12 – нажимной диска, 13 – ведомые диски, 14 – вал.

Чем больше число дисков, тем больше поверхность трения и тем больше передающий крутящий момент. Ведомые диски зажаты между торцевыми поверхностями маховика и ведущих дисков нажимными пружинами 10, которые равномерно расположены в кожухе. Промежуточный ведущий диск 3 автоматически устанавливает диск в среднее положение при выключенном сцеплении с помощью рычажного механизма 3.

Наружные концы отжимных рычажков 4 прикреплены к кожуху вилками и гайками и соединены с нажимным диском 12. Внутренние рычажки прикреплены упорным кольцом 9, педаль сцепления, через вилку 8, рычаги и тяги связана с подшипником.

При выключении сцепления, надо нажать на педаль сцепления, упорный подшипник 6 переместит кольцо с внутренними концами отжимных рычажков 4. Наружные концы рычажков отведут назад ведущий диск12. Промежуточный ведущий диск 3 в этом случае переместится от маховика и ведущего диска, под действием рычажного механизма вращение на ведомые диски от коленчатого вала двигателя передаваться не будет.

Механизм выключения сцепления может иметь как механический так и гидравлический привод с пневматическим усилителем.

Гидравлический привод выключения сцепления включает в себя следующие элементы:

– педаль сцепления;

– главный цилиндр;

– трубопровод;

– рабочий цилиндр;

– вилку выключения сцепления;

– подшипник выключения сцепления.

Рис. Гидравлический привод сцепления

Чтобы отсоединить двигатель от остальных агрегатов трансмиссии водителю потребуются определенные усилия, для нажатия педали сцепления. Это усилие перемещает жидкость в главном цилиндре, жидкость перемещает поршень рабочего цилиндра связанный со штоком. Дальше шток рабочего цилиндра при помощи вилки выключения сцепления и нажимного подшипника, через отжимные рычажки выключает сцепление.

Для включения сцепления водитель должен отпустить педаль сцепления. При помощи возвратных пружин все агрегаты и детали привода вернуться и исходное положение. Так как в работе механизма сцепления задействована специальная тормозная жидкость, такой привод называется гидравлическим.

Механический привод изображен на рисунке.

Рис. Схема механического привода выключения сцепления и механизма сцепления

1 – коленчатый вал, 2 – маховик, 3 – ведомый диск, 4 – нажимной диск, 5 – кожух сцепления, 6 – нажимные пружины, 7 – отжимные рычаги, 8 – подшипник выключения сцепления, 9 – вилка выключения сцепления, 10 – металлический трос, 11 – рычаг привода, 12 – педаль сцепления, 13 – шестерня первичного вала, 14 – картер коробки передач, 15 – первичный вал коробки передач.

В работе механического привода задействован механический элемент – трос, через него передается усилие с педали сцепления на вилку выключателя. Привод называется механическим.

Рычажный механизм.

Рис. Рычажный механизм сцепления автомобиля КамАЗ. а – устройство, б, в, – сцепление соответственно включено и выключено, 1 – промежуточный диск, 2 – рычаг (кулачок), 3 – ось, 4 – маховик, 5 – ведомые диски, 6 – нажимной диск.

Рычаги 2, установлены на осях 3, закрученных пружинами и помещены в четыре выступа промежуточного диска 1. Рычаги находятся между маховиком и нажимным диском 6. При этом пружины на осях 3 будут зажаты более туго.

При выключенном сцеплении, нажимной диск разойдется с маховиком и рычаг 2 будет поворачиваться усилием зажатых пружин. В этом случае рычаги удерживают промежуточный диск 1 от сближения с нажимным диском и отталкивают от маховика.

Неисправности сцепления

Наиболее характерные из неисправностей:

– сцепление полностью не выключается (пробуксовывание);

– неполное выключение сцепление (сцепление «ведет»);

– рывки при включении сцепления.

Пробуксовывание– это проскальзывание ведомого диска относительно маховика и ведущего (нажимного) диска, при этом увеличение частоты вращения коленчатого вала двигателя не приводит к повышению скорости движения автомобиля или она повышается гораздо медленнее, чем увеличивается частота вращения коленчатого вала. Причиной может быть недостаточный свободный ход педали сцепления, что легко устраняется, а также замасливание фрикционных прокладок, износ фрикционных прокладок, поломка пружин. В последних случаях, надо обратиться в специализированные мастерские по ремонту.

При неполном выключении сцепленияего ведомый диск и ведущий вал коробки передач не останавливаются, что затрудняет, а иногда делает невозможным включение передач в коробке передач. Говорят, что сцепление «ведет», в этом случае маховик не разъединяется полностью с ведомым диском сцепления и продолжает его вести. К такой ситуации может привести увеличенный свободный ход педали сцепления или же наличие воздуха в сцеплении, приводимом в движение гидроприводом. Устраняют неисправность уменьшением свободного хода педали сцепления.

Сцепление может не выключаться полностью и при других неисправностях, таких как:

– перекос нажимного подшипника;

– коробление ведомого диска;

– поломка пружин;

– другие неисправности связанные с внутренними дефектами этого механизма.

В таких случаях нужно обратиться к специалисту.

Рывки при включении возникают вследствие износа шлицев ступицы ведомого диска сцепления или ведущего вала коробки передач, а также поломки демпферных пружин. Для устранения такой неисправности необходимо заменить поломанные или изношенные детали.

Таблица. Неисправности сцепления

Уход за сцеплением

Ежедневно проверять действие сцепления и наличие свободного хода педали. Педаль сцепления должна двигаться легко без заеданий и оттяжной пружиной возвращаться в первоначальное положение. Подтянуть и проконтролировать крепежные детали, а также подтянуть в случае ослабления места соединения трубопроводов гидравлического привода сцепления.

Первое и второе техническое обслуживание.

– замерить величину свободного хода педали сцепления и если надо отрегулировать привод сцепления для обеспечения свободного хода муфты выключения сцепления. Для проверки свободного хода муфты сцепления вручную перемещают рычаг валика вилки.

– пружину 19 от рычага 18 вилки выключения, изменяя вращением гайки 13 длину тяги 14, добиваются нормального свободного хода. Если свободный ход рычага, измеренный на радиусе 90 мм окажется менее 3 мм, отрегулировать его сферической гайкой 13 толкателя до величины 3,7 – 4, 6 мм, что соответствует свободному ходу муфты выключения сцепления 3,2 – 4 мм. Затем устанавливают пружину;

– проверить герметичность привода, исправность и целостность оттяжных пружин педали сцепления и рычага вала вилки выключения сцепления;

– смазать упорный подшипник муфты выключения и втулки валика педали сцепления;

– смазать вал педали сцепления;

– проверить уровень жидкости в бачке главного цилиндра привода сцепления, при необходимости долить жидкость. Уровень жидкости должен быть 10-15 мм от верхней кромки бачка;

– сменить жидкость в системе гидропривода сцепления (один раз в год, обычно, осенью);

– отрегулировать свободный ход поршня главного цилиндра привода и свободный ход рычага вала вилки выключателя сцепления;

– затянуть болты крепления пневмоусилителя;

– прокачать, если надо, систему гидравлического привода сцепления.

Рис. Сцепление автомобиля ГАЗ-53А А – схема, Б – устройство, 1 – маховик, 2 – картер, 3 – ведомый диск, 4 – нажимной диск, 5 – рычаг выключения, 6 – масленка, 7 – регулировочная гайка, 8 – муфта выключения, 9 – ведущий вал коробки передач, 10 = вилка выключения сцепления, 11 – кожух, 12 – пружина, 13 – регулировочная гайка, 14 – тяга, 15 и 19 – оттяжные пружины, 16 – педаль сцепления, 17 – рычаг вала педали, 18 – рычаг валки, 20 – упорный шариковый подшипник

Для этого необходимо:

– заполнить питательный бачок жидкостью до нормального уровня;

– снять с головки клапана выпуска воздуха рабочего цилиндра резиновый защитный колпачок и надеть на головку клапана резиновый шланг, прилагаемый к автомобилю. Свободный конец шланга погрузить в стеклянную банку с тормозной жидкостью;

– резко три – четыре раза нажать педаль сцепления, а затем оставляя педаль нажатой, отвернуть на пол – оборота клапан выпуска воздуха. Под действием давления, созданного в системе, часть жидкости и содержащийся в ней воздух попадут в стеклянную банку с жидкостью;

– когда жидкость перестанет вытекать из шланга, завернуть клапан выпуска воздуха;

– прокачивать систему, повторяя последние операции до прекращения выхода пузырьков воздуха из шланга (потребуется до 75 – 80 нажатий педали), после чего, удерживая педаль сцепления нажатой, окончательно завернуть клапан выпуска воздуха до отказа, снять шланг с головки клапана и поставить на нее защитный колпачок.

– При удалении воздуха из системы гидравлического привода доливают в питательный бачок тормозную жидкость, не допуская снижения ее уровня более чем на 2/3 от нормального. По окончании прокачки доливают тормозную жидкость в питательный бачок до нормы.

Коробки передач

Общие сведения

Коробка передач представляет собой механизм, в котором шестерни (зубчатые колеса) можно сцеплять в различных комбинациях, получая различные передаточные числа – ступени и служит для изменения крутящего момента, передаваемого от коленчатого вала двигателя ведущим колесам, изменения скорости и направления движения автомобиля, а также для длительного рассоединения двигателя от трансмиссии во время стоянки и при движении накатом. При трогании с места на подъем с грузом, быстром разгоне, а также при движении по плохим дорогам, крутящий момент, передаваемый от двигателя к ведущим колесам должен быть больше, чем при движении по горизонтальному участку дороги. Для этого на автомобилях применяют ступенчатые шестеренчатые коробки передач. Для движения вперед коробки передач автомобилей имеют четыре или пять ступеней и одну для движения назад. Обычно четыре передачи имеют легковые автомобили и малогабаритные автобусы, а также грузовые автомобили небольшой грузоподъемности, а вот пятиступенчатые передачи имеют автомобили большой грузоподъемности, а также коробки передач больших автобусов.

Чем больше число передач, тем лучше автомобиль приспосабливается к различным дорожным условиям. Чтобы коробка передач работала бесшумно, с минимальным износом, применяют зубчатые колеса с косыми зубьями.

В основном на автомобилях применяют простые ступенчатые передачи, переключение передач, в которых происходит передвижением зубчатых колес или передвижением муфт.

Рис. Ступенчатая передача

В передаче из двух шестерен меньшая шестерня является ведущей, а большая – ведомой. Крутящий момент на ведомой шестерне будет больше, чем на ведущей, во столько раз, во сколько число зубьев на ведомой шестерне больше, чем на ведущей. Частота вращения ведущей шестерни будет соответственно больше частоты вращения ведомой шестерни. Передаточным числом, называется число полученное от деления числа зубьев ведомой шестерни, на число зубьев ведущей шестерни.

Для получения вращающего момента, различного по величине, необходимого для работы автомобиля, в коробке передач имеются несколько пар шестерен с различными передаточными числами. Общее передаточное число получается при умножении передаточных чисел всех пар шестерен, участвующих в передаче.

Если между ведомой и ведущей шестерней поместить промежуточную шестерню, и через нее подавать крутящий момент, то ведомая шестерня изменит направление движения на обратное.

На рисунке изображена трехступенчатая передача, которая имеет три скорости передние и одну заднюю. Картер коробки передач отлит из чугуна и имеет две крышки боковую и верхнюю, гнезда для крепления валов и осей. В нижней и боковой стенках картера сделаны отверстия для слива отработавшего масла и для заполнения коробки передач свежим.

Рис. Простейшая коробка передач. 1 – картер, 2 – шестерня первичного вала, 3 – зубчатый венец, 4 – рычаг переключения передач, 5 – ползуны, в – подвижная шестерня третьей и четвертой передач, 7 – подвижная каретка шестерен первой передачи и заднего хода, 8 – вилка, 9 – блок шестерен заднего хода, 10 – шестерня заднего хода, 11 – шестерня первой передачи, 12 – шестерня постоянного зацепления.

Ведущий вал коробки передач изготовлен из стали вместе с ведущей шестерней и зубчатым венцом. При зацеплении малой шестерни подвижной каретки 7 с шестерней 11 промежуточного вала, позволяет включить первую передачу. При этом частота вращения ведомого вала, будет значительно меньше, по сравнению с частотой вращения этого же вала, когда в зацеплении участвуют другие пары шестерен на переднем ходу, а крутящий момент будет наибольшим. В картере 1 закреплены три вала, ведущий, ведомый и промежуточный вал. Ведущий и ведомый валы расположены на одной оси. Ведомый вал имеет шлицы и передним концом опирается на роликовый подшипник, помещенный внутри заднего конца ведомого вала. Передача вращения от ведущего вала на ведомый происходит при помощи промежуточного вала. Ведущий вал находится в постоянном соединении с промежуточным валом, через шестерни 2 и 12.

Для включения двух оставшихся передних передач взаимодействуют две подвижные шестерни, закрепленные на шлицах ведомого вала и шестерни, жестко закрепленные на промежуточном валу.

Рычаг 4 передвигает подвижные шестерни ведомого вала через вилки 8, которые перемещаются вместе с ползунами 5.

Третья передача включается перемещением самой малой подвижной шестерни до зацепления ее с зубчатым венцом 3. В этом случае вращение происходит минуя промежуточный вал, от ведущего вала к ведомому.

Блок шестерен 9 используется для включения заднего хода. Блок шестерен установлен на оси, запрессованной в картере. При движении задним ходом вращающее движение от ведущего вала к ведомому происходит через шестерню заднего хода 10, расположенную на промежуточном валу и блок шестерен на подвижную каретку шестерен 7.Механизм переключения передач размещен на верхней крышке картера коробки передач.