Текст книги "Грузовые автомобили. Трансмиссия и коробки передач"

Четырехступенчатая коробка передач

Устройство коробки передач на различных автомобилях может отличаться, но принципиальная схема оставаться примерно одинаковой.

Рис. Коробка передач автомобиля ГАЗ. а – устройство, б – схема переключения передач, 1 – рычаг переключения передач, 2 – вилка, 3 и 12 шестерни третьей передачи, 4 и 11 – шестерни второй передачи, 5 – подвижная шестерня второй и первой передачи, 6 – вторичный вал, 7 – привод спидометра, 8 – шестерня первой передачи и заднего хода, 9 и 10 – блок шестерен заднего хода, 13 – картер, 14 и 17 – шестерня привода промежуточного вала, 15 – промежуточный вал, 16 – синхронизатор, 18 – первичный вал, 19 – роликовый подшипник, 20 – шарик фиксатора, 21 – крышка, А, Б, В – зубчатые венцы, 3Х – задний ход, НП – нейтральная передача, I – IV – передачи.

У картера коробки передач блочная конструкция, разделенная перегородками на три секции. В первой секции размещена главная передача, во второй – зубчатые колеса первой и второй передачи, а также зубчатые колеса заднего хода, в третьей секции – зубчатые колеса третьей и четвертой передач. Две первые секции имеют общее отверстие для слива масла, которое закрыто пробкой с магнитом, для сбора металлических (чугунных и стальных)частиц , попавших в масло. Третья секция также имеет отверстие для слива масла, закрытое пробкой с вклеенным постоянным магнитом. В третьей секции расположено зубчатое колесо привода спидометра. В передней части картера коробки передач крепится картер сцепления, в задней – задняя крышка.

Внутри корпуса коробки передач на подшипниках вращаются три вала ведущий (первичный) 18, связанный через сцепление с коленчатым валом двигателя, ведомый (вторичный)6, соединенный через карданную передачу и другие механизмы с ведущими колесами автомобиля, и промежуточный 15.

Ведущий вал (первичный)вращается на двух подшипниках: передний конец вала 18 на игольчатом подшипнике, запрессованном в болт маховика, а задний конец запрессован на подшипнике, установленном в отверстие картера коробки передач. Ведущий вал изготовлен вместе с ведущей шестерней и зубчатым венцом А, жестко соединенным с промежуточным валом 15. На ведущем валу установлено блокирующее разрезное кольцо, которое препятствует смещению подшипника и вала назад. Крышка заднего подшипника препятствует смещению вала вперед. На переднем конце вала нарезаны шлицы, для скользящей посадки ведомого диска сцепления.

Ведомый (вторичный вал)в средней части имеет шлицы, передним концом опирается на роликовый подшипник 19, установленный в торцевой выточке ведущего вала. Другой конец ведомого вала опирается, на подшипник, расположенный в задней стенке корпуса. На шлицах ведомого вала установлена подвижная шестерня 5 первой и второй передач. Оси ведомого и ведущего валов совпадают между собой.

Первую и вторую передачу включают посредством перемещения подвижной шестерни 5 назад или вперед. Вторую передачу включают зацеплением шлицев шестерни 5, с зубцами шестерни 4, первую передачу включают перемещением шестерни 5, до зацепления с шестерней 8, а задний ход – перемещение блока шестерен 9, при этом меньшая шестерня блока 9, зацепляется с шестерней 5, а большая с шестерней 4.

Сверху картер закрывают крышкой 21, в которой установлен механизм переключения, состоящий из ползунков, замков, фиксаторов 20 и рычага переключателя передач 1.

Действует механизм следующим образом. Рычагом 1, при помощи ползунков и вилок перемещают скользящую шестерню 5, муфту синхронизатора 16 или блок 9 шестерен заднего хода и вводят в зацепление с различными шестернями. Схему переключения передач смотрите на рисунке.

Положения рычага переключения передач автомобиля ГАЗ-53А.

Фиксаторы 20 в крышке коробки передач удерживают в определенном положении шестерни или муфты синхронизатора 16 при включении передач. Фиксатор состоит из пружины и шарика. Шарик входит в специальный вырез на ползуне и силой упругости пружины удерживает ползун от произвольного перемещения. Замки, которые расположены между ползунами, предотвращают одновременное перемещение двух ползунов, т.е. две передачи одновременно включиться не могут. Замок состоит из сухаря, который при передвижении одного из ползунов входит в вырез другого, препятствуя перемещению последнего.

При включении сцепления вращаются ведущий и промежуточный валы.

Пятиступенчатая коробка передач

Пятиступенчатая коробка передач устанавливается на автомобилях ЗИЛ. Пять передач предназначены для движения вперед и одна передача для движения назад. Коробка передач пятиступенчатая трехходовая, имеет два синхронизатора для включения второй и третьей, четвертой и пятой передач. Валы и шестерни расположены аналогично четырехступенчатой коробки передач, но на ведомом мосту и промежуточном добавлено по одной косозубой шестерне постоянного зацепления. Шестерни всех валов, кроме шестерен первой передачи, находятся в постоянном зацеплении. На промежуточном валу все шестерни закреплены шпонками, кроме шестерен первой передачи. Первую передачу включают перемещением вперед прямозубой шестерни 7.

Рис. Схема включения передач автомобиля ЗИЛ.

1 – первичный вал, 2 – синхронизатор четвертой и пятой передач, 3 и 15 – шестерни четвертой передачи, 4 и 14 – шестерни третьей передачи, 5 – синхронизатор второй и третьей передачи, 6 и 11 – шестерни второй передачи, 7 – подвижная шестерня первой передачи и заднего хода, 8 – вторичный (ведомый )вал, 9 и 12 – малая и большая шестерня блока шестерен заднего хода, 10 – шестерня первой передачи, 13 – шестерня заднего хода, 16 – шестерня постоянного зацепления, 17 – промежуточный вал, 18 – блокирующее конусное кольцо.

Сливное отверстие картера закрыто пробкой с магнитом для улавливания металлических частиц. Сверху коробка передач закрыта крышкой, в которой размещен механизм переключения передач.

Первая передачавключается перемещением вперед шестерни первой передачи 7 ведомого вала 8.

Вторая передачавключается перемещением назад муфты синхронизатора 2 и 5 второй и третьей передач. Внутренние зубья муфты входят в зацепление с венцом на шестерне второй передачи, закрепляя ее на ведомом валу.

Третья передачавключается перемещением вперед муфты синхронизатора. Внутренние зубья муфты входят в зацепление с венцом на шестерне третьей передачи, закрепляя ее на ведомом валу. При включении передних передач конусные блокирующие кольца 18 позволяют уравнять частоту вращения вторичного вала и включаемой шестерни, а затем синхронизатор жестко соединяет эту шестерню с валом.

Четвертая передачавключается перемещением назад муфты синхронизатора 2 четвертой и пятой передач. Зубья муфты через венец закрепляют шестерню четвертой передачи на ведомом валу.

Пятая передачавключается перемещением вперед этой же муфты синхронизатора 2. При этом наружные зубья муфты входят в зацепление с внутренними зубьями ведущего вала, жестко соединяя его непосредственно с ведомым валом (прямая передача), промежуточный вал в передаче крутящего момента не участвует.

Задний ходвключается перемещением шестерни 7 первой передачи по шлицам ведомого вала назад до включения ее с шестерней 9 блока заднего хода. Чтобы заставить вторичный вал вращаться в обратную сторону, между ведущей шестерней промежуточного вала и ведомой шестерней ведомого вала, помещают шестеренку передачи заднего хода. Передача крутящего момента с промежуточного вала на ведомый будет происходить через эту шестеренку, вследствие чего ведомый вал будет вращаться в обратном направлении.

Механизм переключения передач смонтирован в крышке картера.

Для предотвращения движения назад, при включенных первых передачах, применяют предохранитель 7, который состоит из плунжера с пружиной и расположен в корпусе 10 рычага переключения передач.

Рис. Механизм переключения передач автомобиля ЗИЛ:

а – устройство, б – предохранитель включения заднего хода, в – схема переключения рычага передач, 1 – крышка, 2 – ползуны, 3 – рычаг переключения передач, 4 – пружина фиксатора, 5 – шарик фиксатора передачи, 6 – вилки, 7 – предохранитель включения заднего хода, 8 – шарики замка, 9 – штифт замка, 10 – корпус рычага, 11 – промежуточный рычаг включения первой передачи и заднего хода, I-V – передачи, 3Х – задний ход.

Два шарика замкового устройства размещаются в крышке между ползунами 2 и штифтом. Выемки, на ползунах, при нейтральной передаче, располагаются против шариков 8. при перемещении среднего ползуна, два других ползуна оказываются запертыми шариками. В случае перемещения крайнего ползуна, шарик выходит из паза, перемещает соседний шарик, который входит в паз среднего ползуна, перемещает штифт 9, который давит на вторые шарики и запирает средний и другой крайние ползуны.

Для фиксации включенной передачи служит фиксатор, состоящий из пружины 4 и шарика 5. При включении передачи шарик под действием силы пружины входит в углубление ползуна 2 и препятствует его передвижению при включенной передаче.

Такое замковое устройство механизма переключения передач предотвращает одновременное включение двух передач.

Неисправности коробки передач

В процессе эксплуатации автомобиля детали коробки передач. Особенно шестерни и механизмы переключения, интенсивно изнашиваются. Вследствие этого могут возникнуть такие неисправности:

– самопроизвольное выключение передач;

– затрудненное включение и выключение;

– шум возникает при переключении передач;

– повышенный шум при движении автомобиля;

– в нейтральной позиции при работающем двигателе слышен шум;

– шум на всех передачах;

– шум при работе на какой-либо одной передаче;

– утечка масла;

– утечка жидкости.

Самопроизвольно передачи выключаются при сильном износе зубьев шестерен и деталей фиксирующего устройства (шарики и пружины) коробки передач. Неисправность устраняют заменой деталей.

Затруднения при включении и выключении передач возникают вследствие износа подшипников и шлицевых соединений, вызывающих перекосы шестерен, или нарушения регулировки механизма управления коробкой передач. Повышенный шум в коробке может возникнуть из – за недостатка масла в картере, износа шестерен и подшипников. Дефекты устраняют заменой деталей и регулировкой механизма управления. В нейтральной позиции при работающем двигателе может быть слышен шум, если изношен подшипник ведущего вала или поврежден подшипник ведущей шестерни, если недостаточно масла в коробке передач или масло в плохом состоянии. Надо слить старое масло и залить масло требуемой марки, проверить старое масло на наличие воды и металлических частиц. Шум может быть связан с изменениями крутящего момента двигателя, попробуйте изменить величину оборотов холостого хода и проследите за шумом. Шум на всех передачах может быть из-за указанных выше неисправностей и износа или повреждения синхронизатора, шум на одной передаче – износ, повреждение или выкрашивание зубьев шестерни этой передачи или износ, повреждение синхронизатора.

Утечка масла может быть:

– избыток смазки в коробке передач, слейте излишек смазки;

– повреждено заднее масляное уплотнение или масляное уплотнение спидометра;

– для нахождения утечки сначала удалите всю грязь с коробки передач.

Для этого подойдут средства для удаления жира и (или) очистка паром. Очистив нижнюю поверхность, проедьте на автомобиле на небольшой скорости, чтобы ветер не сместил вытекающее масло далеко от места утечки. Поднимите автомобиль и определите, где находится утечка.

Если при отжатой до пола педали акселератора коробка передач не переключается на более низкую передачу, то необходима регулировка системы рычагов и тяг дроссельной заслонки, которую следует выполнить для того, чтобы обеспечить правильное переключение передач.

Уход за коробкой передачзаключается в ежедневной проверке (на ходу автомобиля) ее исправности, уровня масла в картере (первое техническое обслуживание), крепления картера коробки передач к картеру сцепления и крышек картера (второе техническое обслуживание), замена масла в картере (при втором техническом обслуживании по графику) и смазке деталей механизма переключения (только у коробок передач с рычагом, установленным на рулевой колонке).

Замена масла в картере коробки передач у различных автомобилей, через определенное количество километров пробега.

– слить масло из картера коробки передач (сливать легче когда масло горячее, после работы);

– промыть коробку передач веретенным маслом типа АУ, для чего картер коробки передач наливают 1,5 – 2,0 л масла (у автомобилей Газ-53А) и дают двигателю поработать вхолостую около 5 минут и сливают масло;

– залить свежее масло до уровня кромки заливного отверстия или до уровня метки на имеющемся в картере коробки стержневом указателе масла.

Синхронизатор

Синхронизатор предназначен для бесшумного включения коробки передач переднего хода. Это возможно при выравнивании в момент включения частоты вращения включаемых в зацепление шестерен и ведомого вала. Четвертая и третья передачи для облегчения включения имеют синхронизатор инерционного типа (на автомобилях ЗИЛ-130).

Механизм синхронизатора собран на ступице 2.

Рис. Синхронизатор автомобиля ГАЗ: а – детали; б – продольный разрез; 1 – блокирующие конусные кольца; 2 – ступица; 3 – сухарь; 4 – муфта; 5 – пружинные кольца; 6 – вилка; 7 – ведомая шестерня третьей передачи; 8 – вторичный вал; 9 – шестерня первичного вала и четвертой передачи; А – зубчатые венцы шестерен; Б – зубчатые венцы блокирующего кольца

Ступица 2 установлена на шлицах ведомого вала коробки передач. Ступица имеет внутри три продольных шлица для размещения сухарей 3, а снаружи зубья. В центре каждого шлица сделаны отверстия. Сухари 3 входят своими выступами в кольцевую канавку на внутренней поверхности муфты 4 включения третьей и четвертой передач. Шестерни 9 и 7 со стороны синхронизатора имеют зубчатый венец А и конические выступы, на которые опирается коническая поверхность блокирующего кольца 1.

При включении третьей передачи муфту передвигают из нейтрального положения назад, и ее шлицы входят в зацепление с зубчатым венцом шестерни 7, после чего эта шестерня может вращаться только вместе с ведомым валом. В начале своего перемещения муфта увлекает за собой три сухаря 3, которые, нажимая своими торцами на блокирующее кольцо 1, перемещают его в сторону включаемой шестерни 7 и заставляют внутреннюю конусную поверхность кольца прижиматься к конусной поверхности шестерни. В результате трения между соприкасающимися поверхностями этих деталей частоты вращения шестерни 7 и муфты 4 уравниваются, после чего муфта 4 под действием силы передаваемой от вилки включения, безударно сцепляется с венцом шестерни 7. Так же включается четвертая передача при перемещении муфты 4 вперед до зацепления ее шлицев с зубчатым венцом шестерни 9 ведущего вала.

Синхронизатор инерционного типа состоит из муфты с двумя зубчатыми венцами, закрепленными в пазах ведомого вала, двух блокирующих колец с коническими внутренними поверхностями, трех пальцев и трех сухарей с пружинами. В муфте имеются шесть отверстий, у которых по боковым поверхностях сделаны конусные выточки. Через три отверстия проходят пальцы, соединяющие блокирующие кольца, а через другие три отверстия – сухари с конусными выточками, внутри которых расположены пружины. В средней части пальцев нарезаны конусные фаски. При перемещении муфты синхронизатора, блокирующие кольца перемещаются вместе с ней и подходят до соприкосновения с конусной поверхностью выступа включаемой шестерни. Сдвиг блокирующего кольца по отношению к отверстиям диска происходит за счет разности частот вращения муфты синхронизатора и включаемой шестерни. Опираясь, на конические отверстия муфты, пальцы будут препятствовать дальнейшему перемещению муфты. Когда частота вращения шестерни и блокирующего кольца станет одинаковой, ничто не будет препятствовать дальнейшему движению муфты, сухари сходятся, пружины сжимаются, муфта перемещается и происходит бесшумное включение передачи.

Карданная передача

Карданная передача соединяет коробку передач с главной передачей, оси валов которых расположены в разных плоскостях и расстояние между ними во время движения автомобиля постоянно меняется. Это вызвано тем, что коробка передач жестко прикреплена к двигателю, неподвижно установленному на раме автомобиля, а его ведущий мост присоединен к раме на рессорах, которые, пружиня, допускают изменение расстояния между мостом и рамой. Передача крутящего момента в таких условиях возможна лишь при наличии карданных шарниров (карданов) и скользящих шлицевых соединений. Карданные шарниры, расположенные на карданном валу, дают возможность перемещаться главной передаче относительно коробки передач. Угол, под которым передается крутящий момент от коробки передач к ведущему мосту, изменяет свою величину при изменении нагрузки, а также при движении автомобиля по неровной дороге. Карданная передача служит для передачи крутящего момента к ведущим мостам под изменяющим углом. Валы карданной передачи изготовлены из тонкостенных труб. Для уменьшения длин карданных валов применяют промежуточный карданный вал, одним концом который присоединен к основному карданному валу, в конструкции которого предусмотрены шлицы, а другим к ведомому валу коробки передач карданом 6.

Рис. Расположение карданной передачи на автомобиле. 1, 3, 6 – карданные шарниры (карданы), 2 – главный вал, 4 – промежуточная опора, 5 – промежуточный вал, 7 – вилки, 8 – крестовина.

Промежуточный вал кроме уменьшения длины главного вала, делает главный вал более жестким, уменьшает его склонность к вибрации. Закреплен промежуточный вал на промежуточной опоре 4, которая состоит из корпуса, прикрепленного к поперечине рамы, и шарикового подшипника 12.

Рис. Карданная передача автомобиля ГАЗ – 53А, 1 – предохранительный клапан, 2 – крышка игольчатого подшипника, 3 – крестовина, 4 – пробковый сальник игольчатого подшипника, 5 – промежуточный карданный вал, 6 – резиновая подушка опоры, 7 – войлочный сальник подшипника опоры, 8 – обойма сальников скользящей вилки, 9 – скользящая вилка, 10 – главный карданный вал, 11 и 13 пресс-масленки, 12 – шариковый подшипник, 14 – шлицевое соединение промежуточного вала, 15 и 17 – вилки, 16 – игольчатый подшипник.

На главном карданном валу устанавливают два кардана. Через передний на вал передается крутящий момент с переменной частотой. Для устранения возникающей неравномерности вращения на другом конце вала устанавливают задний кардан. Каждый кардан состоит из крестовины и вилок 15 и 17. Игольчатые подшипники, установленные в отверстиях вилок, уменьшают трение цапф крестовины. Чтобы из подшипников не выдавливалась смазка устанавливают торцевое уплотнение и сальник. Игольчатые подшипники крестовин автомобилей ГАЗ – 53А, ЗИЛ – 130, ГАЗ-51А и т.д. смазывают трансмиссионным маслом при помощи пресс – масленок 13, ввернутых в резьбовое соединение в центре крестовины 3. С другой стороны, в центре крестовины расположен предохранительный клапан 1, выпускающий излишки масла от подшипников крестовины. Подшипник промежуточного вала этих автомобилей смазывают консистентной смазкой.

Передний кардан, рассматриваемого соединения, является универсальным, так как вилка 9 снабжена скользящим шлицевым соединением. Вилка 9 входит в снабженное шлицами отверстие заднего конца промежуточного вала 5, образуя шлицевое соединение 14. Это соединение позволяет менять длину карданной передачи. Такое конструктивное решение вызвано тем, что задний (ведущий мост) связан с кузовом элементами подвески, позволяющими ему менять свое положение относительно кузова.

Детали шлицевого соединения предохраняются от загрязнения сальниками, обойма 8 которых закреплена на промежуточном валу 5. Недостатком жесткого карданного шарнира с крестовиной является неравномерность вращения и сравнительно небольшой угол, при котором передается крутящий момент.

При необходимости обеспечить равномерность вращения и передачу крутящего момента под большим углом, в передних ведущих мостах применяют карданные шарниры равных угловых скоростей. Крутящий момент в таких соединениях может передаваться с равной угловой скоростью под углом до 35 градусов.

В автомобилях повышенной проходимости, имеющим несколько ведущих мостов, применяют несколько валов с карданными шарнирами.

Неисправности карданной передачи

К неисправностям карданной передачи относятся:

– вибрация карданного вала;

– стук в карданной передаче.

Вибрация возникает из-за прогнутости карданного вала. В результате быстро изнашиваются сопряженные с валом детали других узлов, таких как подшипники ведомого вала коробки передач, ведущего вал заднего моста и др.

Стук в карданной передаче возникает в результате износа карданов и шлицевого соединения. Изношенные детали необходимо заменить на новые.

Уход за карданной передачей заключается в ее регулярной смазке в соответствии с картой смазки автомобиля и подтяжке болтов крепления фланцев карданов и кронштейна опорного подшипника промежуточного карданного вала.