Трансмісія грузових автомобілів: будова та експлуатація
Трансмісія автомобіля слугує для передавання крутного моменту від двигуна до ведучих коліс. При цьому передаваний крутний момент змінюється за значенням і розподіляється в певному співвідношенні між ведучими колесами.
Крутний момент на ведучих колесах автомобіля залежить від передаточного числа трансмісії, яке дорівнює відношенню кутової швидкості колінчастого вала двигуна до кутової швидкості ведучих коліс. Передаточне число трансмісії добирається залежно від призначення автомобіля, параметрів його двигуна й потрібних динамічних властивостей.
Трансмісії за способом передавання крутного моменту поділяють на: ф механічні; • гідравлічні; • електричні; • комбіновані (гідромеханічні, електромеханічні).
На вітчизняних автомобілях здебільшого застосовуються механічні трансмісії, в яких передавальні механізми складаються із жорстких, що не деформуються, елементів (металевих валів і шестерень). На автобусах Лікинського й Львівського заводів, а також на великовантажних автомобілях БелАЗ застосовуються гідромеханічні трансмісії з автоматизованим перемиканням передач. Частина великовантажних автомобілів БелАЗ мають електромеханічну трансмісію з мотор-колесами.
Схема трансмісії автомобіля визначається його загальним компонуванням: розміщенням двигуна; кількістю й розташуванням ведучих мостів; видом трансмісії.
Автомобілі з механічною трансмісією й колісною формулою 4x2 (ЗИЛ-130, МАЗ-5335, ГАЗ-24 та ін.) найчастіше мають переднє розташування двигуна, задні ведучі колеса й центральне розміщення агрегатів трансмісії (мал. 1). Тут двигун 1, зчеплення 2 й коробка передач 3 об'єднані в один блок і утворюють силовий агрегат. Крутний момент від коробки передач 3 передається карданною передачею 4 на ведучий задній міст 5.
Істотні відмінності має трансмісія передньоприводного автомобіля ВАЗ-2108 з колісною формулою 4x2 (рис. 4.1, б), де ведучим виконано передній міст із керованими колесами. В єдиний силовий агрегат об'єднано двигун 1, зчеплення 2, коробку передач 3, механізми ведучого заднього моста 5 (головна передача й диференціал), карданні шарніри однакових кутових швидкостей 6, з'єднані з передніми керованими колесами.
Мал. 1.
Схеми трансмісій автомобілів:
а — задньоприводного з колісною формулою 4x2; б — передньоприводного з такою самою колісною формулою; в — передньоприводного з колісною формулою 4x4; г — те саме, але з колісною формулою 6x4; 1 — двигун; 2 — зчеплення; 3 — коробка передач; 4 — карданна передача; 5 — ведучий задній міст; 6 — шарніри однакових кутових швидкостей; 7— роздавальна коробка; 8 — ведучий передній міст; 9 — проміжний карданний вал; 10 — ведучий середній міст; 11 — карданний вал привода заднього моста
Характерна особливість трансмісії автомобіля з переднім і заднім ведучими мостами (УАЗ-469) полягає в застосуванні роздавальної коробки 7 (мал. 1, в), яка через проміжні карданні вали 9 передає крутний момент передньому 8 і задньому 5 ведучим мостам. У роздавальній коробці є пристрій для вмикання й вимикання переднього моста й додаткова знижувальна передача, що дає змогу в разі потреби істотно збільшити крутний момент на колесах автомобіля.
Схему механічної трансмісії тривісних вантажних автомобілів КамАЗ показано на мал. 1, г. Тут середній 10 і задній 5 мости ведучі. Крутний момент до них передається одним карданним валом 4, а в головній передачі середнього моста передбачено міжосьовий диференціал і прохідний вал, який передає крутний момент на карданний вал 11 привода заднього моста. В інших схемах трансмісій тривісних автомобілів (Урал-375) крутний момент до ведучих мостів може передаватись окремо карданними валами від роздавальної коробки.
Схеми гідромеханічних трансмісій передбачають об'єднання в єдиному блоці двигуна й гідромеханічної коробки передач, крутний момент від якої передається ведучим колесам через карданний вал і механізми заднього моста, яку звичайній механічній трансмісії.
На автомобілях з електромеханічною трансмісією (БелАЗ) дизель приводить в обертання генератор постійного струму, енергія від якого проводами передається в електродвигуни коліс. Колісний електродвигун монтують в ободі колеса разом зі знижувальним механічним редуктором. Така конструкція називається електромотор-колесом.
2.1. Зчеплення автомобіля слугує для короткочасного роз'єднання колінчастого вала двигуна з коробкою передач та плавного з'єднання їх, що потрібно в разі перемикання передач і рушання автомобіля з місця.
На легкових і вантажних автомобілях найчастіше застосовується однодискове зчеплення фрикційного типу (мал. 2) яке складається з механізму й привода вимикання. Механізм зчеплення розміщений на маховику 1 двигуна, а привод — на необертових деталях, установлених на рамі або кузові автомобіля.
Основні деталі механізму зчеплення: ведений диск 2, встановлений на шліци ведучого вала 8 коробки передач; натискний диск 3 з пружинами 4, розміщеними на кожусі 12 зчеплення, який жорстко прикріплений на маховику; відтискні важелі 11, установлені на кульових опорах на кожусі 12 і шарнірно з'єднані з натискним диском 3.
Привод вимикання зчеплення складається з муфти 10 із витискним підшипником, поворотної пружини 9, вилки 5, тяги 6 і педалі 7.
Коли педаль 7 зчеплення відпущена, ведений диск 2 затиснутий пружинами 4 між маховиком і натискним диском. Такий стан зчеплення називається ввімкненим, оскільки під час роботи двигуна крутний момент від маховика й натискного диска передається за допомогою сил тертя на ведений диск і далі на ведучий вал 8 коробки передач. Якщо натиснути на педаль 7 зчеплення, тяга 6 почне переміщуватися й повертати вилку 5 відносно місця її кріплення. Вільний кінець вилки тисне на муфту 10, унаслідок чого вона переміщується до маховика й натискає на важелі 11, які відсувають натиск ний диск 3. При цьому ведений диск вивільняється від стискального зусилля, відходить від маховика, й зчеплення вимикається.
Схема фрикційного зчеплення:1 — маховик; 2 — ведений диск; З — натискний диск; 4 — пружини; 5 — вилка; 6 — тяга; 7 — педаль; 8 — ведучий вал; 9 — поворотна пружина; 10 — муфта; 11 — важелі; 12 — кожух
Для ввімкнення зчеплення треба плавно відпускати педаль 7. При цьому зусилля на веденому диску збільшуватиметься поступово, внаслідок чого диск проковзуватиме відносно маховика й вони плавно з'єднаються до моменту повного ввімкнення. Для відведення теплоти, що виділяється під час умикання зчеплення, на кожусі є отвори, крізь які циркулює повітря.
Розглянутий привод вимикання зчеплення простий за конструкцією, має жорсткі важелі й тяги і називається механічним. На багатьох легкових автомобілях тепер застосовують гідравлічний привод вимикання зчеплення, в якому зусилля від педалі до механізму зчеплення передається рідиною, що міститься в гідроциліндрах і трубопроводах. На вантажних автомобілях (МАЗ, КамАЗ) для полегшення керування зчепленням у приводі вимикання його іноді застосовують пневматичний підсилювач.
Мал. 3.
Механізм і привод зчеплення автомобіля ГАЗ-24 «Волга»:
1 — картер зчеплення; 2— маховик; 3 — колінчастий вал двигуна; 4 — ведений диск; 5— натискний диск; 6 — натискні циліндричні пружини; 7— муфта; 8 — ведучий вал коробки передач; 9 — вилка вимикання зчеплення; 10 — важіль; 11 — кожух; 12— штовхач; 13— клапан випускання повітря; 14— робочий циліндр; 15— головний циліндр; 16 — педаль
Однодисковий механізм зчеплення автомобіля ГАЗ-24 «Волга» (мал. 3) складається з веденого диска 4, встановленого на шліцьовому кінці ведучого вала 8 коробки передач, і сталевого штампованого кожуха 77, прикріпленого до маховика 2 болтами. Всередині до кожуха на опорних вилках прикріплено важелі 10 вимикання зчеплення, шарнірно з'єднані з натискним диском 5. Опорні вилки також шарнірно кріпляться до кожуха 11, що забезпечує відведення натискного диска при вимиканні без перекосів.
Мал. 4.
Ведений диск зчеплення:
1 — пружина гасителя; 2, 8 — диски; 3 — фрикційні накладки; 4 — пружинні пластини; 5 — демпферні пружини; 6 — маточина; 7 — пальці
Між кожухом 77 і натискним диском по колу розміщено натискні циліндричні пружини 6, установлені для центрування на бобишках по периферії натискного диска.
Ведений диск зчеплення (мал. 4) виконано окремо від маточини 6, крутний момент на яку передається через демпферні пружини 5. Останні розміщено у вікнах маточини 6 і дисків 2 та 8, скріплених через вирізи в маточині пальцями 7. До диска 2 прикріплено хвилясті пружинні пластини 4 з двома фрикційними накладками 3. Після вмикання зчеплення хвилясті пружини розпрямляються поступово, забезпечуючи більш плавне вмикання. Ведений диск має також гаситель крутильних коливань, виконаний у вигляді пружини 7, яка притискає диск 2 до маточини 6 із деяким зусиллям.
Крутильні коливання, що виникають на маховику двигуна внаслідок пульсації його роботи, коли ввімкнено зчеплення, передаються веденому диску й змушують його повертатися на деякий кут відносно маточини 6, стискаючи пружини 5. При цьому виникає тертя диска 2 об фланець маточини, до якої він притискується пружиною 7 гасителя, й енергія крутильних коливань гаситься, перетворюючись на теплоту. В цілому гаситель сприяє плавності вмикання зчеплення й підвищує довговічність шестерень коробки передач і карданного вала.
Механізм зчеплення з двома веденими дисками відрізняється від однодискового фрикційного механізму зчеплення наявністю середнього натискного диска, розміщеного між двома веденими. Конструкція натискного диска та інших елементів така сама, як і в однодискового механізму.
Однодисковий механізм зчеплення з центральною діафрагмовою натискною пружиною автомобіля ВАЗ-2105 (мал. 5) має тільки одну натискну пружину у формі зрізаного конуса. У виштампуванні пружини розташовано 18 пелюсток, які водночас правлять за пружні елементи й відтискні важелі. Головна перевага діафрагмової пружини полягає в тому, що вона забезпечує практично стале зусилля незалежно від ступеня натискання. В циліндричних пружин зусилля прямо пропорційне їхньому стисканню. Застосування діафрагмової пружини підвищує стійкість зчеплення проти спрацювання, внеможливлює пробуксовування й дає змогу зменшити габаритні розміри та масу механізму зчеплення.
Діафрагмова пружина 18 кріпиться заклепками й двома опорними кільцями на кожусі 17 зчеплення. Зовнішній край пружини передає стискальне зусилля на натискний диск 16.
Коли зчеплення вимикається, підшипник муфти вимикання 19 через упорний фланець діє на пелюстки пружини й переміщує її в бік маховика. Зовнішній край пружини відгинається у зворотний бік і фіксаторами відводить натискний диск 16 від веденого диска 15 — зчеплення вимикається. Ведений диск 15 має гаситель крутильних коливань.
Приводи керування зчепленням бувають: • механічні; • гідравлічні; • з пневматичним підсилювачем.
Механічний привод вимикання зчеплення застосовують на більшості вантажних автомобілів, оскільки він найпростіший за конструкцією і зручний в експлуатації.
Основними деталями привода вимикання зчеплення автомобіля ЗИЛ-130 (мал. 6) є педаль 7, що закріплена на валу 5, зв'язаному за допомогою тяги 6 із важелем 7 і вилкою 2 вимикання зчеплення.
При натисканні на педаль 7 усі деталі привода починають взаємодіяти, внаслідок чого підшипник і муфти натискає на внутрішні кінці важелів вимикання, натискний диск відводиться, а ведений — вивільняється від зусилля натискання, й зчеплення вимикається.
Мал. 5Будова та принцип дії зчеплення автомобіля ВАЗ-2105:
а — зчеплення ввімкнено, б — зчеплення вимкнено, / — бачок із гальмовою рідиною, 2 — головний циліндр, 3, 5 — поршні штовхача, 4 — ущільнювальні кільця, 6 — вісь педалі, 7 — підсилювальна пружина, 8, 26 — відтяжні пружини, 9— педаль, 10 — вісь штовхача, 11 — штовхач, 12— стопорне кільце, 13 — пружина поршня, 14— маховик, 15 — ведений диск, 16 — натискний ведучий диск, 17 — кожух, 18 — діафрагмова пружина, 19 — муфта вимикання, 20 — картер зчеплення, 21 — первинний вал коробки передач, 22— вилка вимикання, 23— штовхач вилки, 24— регулювальна гайка,
25 — контргайка, 27 — поршень, 28 — робочий циліндр, 29 — клапан для прокачування пдропривода, 30 — задня пластина демпфера, 31 — демпферна пружина, 32 — фрикційні накладки диска, 33 — упорний палець, 34 — передня пластина демпфера, 35 — фрикційні кільця демпфера, 36 — маточина веденого диска, 37 — тарілчаста пружина, 38 — обмежувальний гвинт
Мал. 6
Привод вимикання зчеплення автомобіля ЗИЛ-130:
1 — педаль; 2 — вилка; 3 — витискний підшипник; 4 — поворотна пружина; 5 — вал; 6 — тяга; 7 — важіль
Умикаючи зчеплення, педаль відпускають, муфта з підшипником під дією поворотної пружини 4 повертається у вихідне положення, вивільняючи важелі вимикання, й зчеплення вмикається.
Гідравлічний привод вимикання зчеплення складніший за конструкцією порівняно з механічним, але забезпечує плавніше вмикання й допускає вільне розташування педалі відносно механізму зчеплення.
На автомобілі ГАЗ-24 гідропривод зчеплення (мал. 3) складається з педалі 16, головного 15 і робочого 14 циліндрів, а також штовхача 12, який діє на вилку 9 вимикання. Головний і робочий циліндри привода сполучені трубопроводом.
Педаль підвішено на осі до кронштейна кузова. До педалі шарнірно прикріплено штовхач головного циліндра, що діє на поршень. Переміщення поршня під час натискання на педаль (на мал. 3) спричинює перетікання рідини тробопроводом і підвищення тиску в робочому циліндрі. В результаті поршень робочого циліндра також починає рухатися й через штов-
хач 12 діє на вилку 9, яка переміщує витискний підшипник і вимикає зчеплення. Після відпускання педалі вона повертається у вихідне положення під дією відтяжної пружини.
Аби зменшити зусилля натискання на педаль під час вимикання зчеплення, в приводі зчеплення вантажних автомобілів застосовують пневматичний підсилювач (мал. 7), що складається з двох корпусів, між якими застиснуто діафрагми слідкуючого пристрою. В передньому корпусі розміщено пневмопоршень 6, клапани керування 5 і діафрагму 4. В задньому корпусі встановлено гідропоршень 2 вимикання зчеплення й поршень 3 слідкуючого пристрою. Слідкуючий пристрій автоматично змінює тиск на пневмопоршень відповідно до зміни зусилля в гідроприводі педалі зчеплення.
Пневматичний підсилювач привода зчеплення автомобіля камАЗ:
1— шток; 2 — гідропоршень; 3 — поршень слідкуючого пристрою; 4 — діафрагма; 5 — клапани керування; 6 — пневмопоршень
Працює пневмопідсилювач так. Під час натискання на педаль зчеплення тиск рідини з головного циліндра передається під гідропоршень підсилювача й слідкуючий поршень. Останній переміщується й діє на клапани керування, закриваючи випускний і відкриваючи впускний. При цьому стиснене повітря із системи починає надходити в порожнину пневмопоршня, що переміщується, створюючи додаткове зусилля на шток 1 вимикання зчеплення. В результаті сумарне зусилля від тиску повітря й педалі на штоку вимикання зчеплення зростає, і зчеплення вимикається. При відпусканні педалі тиск у гідроприводі зникає, й поршні під дією пружини відходять у вихідне положення, зчеплення вмикається, а повітря з пневмопідсилювача виходить в атмосферу.
КОРОБКА ПЕРЕДАЧ
Коробка передач призначається для зміни в широкому діапазон крутного моменту, що передається від двигуна на ведучі колеса автомобіля при рушанні з місця та розганянні. Крім цього, коробка пере дач забезпечує рух автомобіля заднім ходом і дає змогу на тривалий час роз'єднувати двигун і ведучі колеса, що потрібно, коли двигун працює на холостому ходу під час руху автомобіля або на стоянці.
На сучасних вітчизняних автомобілях застосовують переважне механічні ступінчасті коробки передач із зубчастими шестернями Кількість передач переднього ходу звичайно дорівнює чотирьом або п'яти (без урахування передач заднього ходу).
Передачі перемикаються пересуванням шестерень, які по черзі входять у зачеплення з іншими шестернями, або блокуванням шестерень на валу за допомогою синхронізаторів. Синхронізатори вирівнюють частоту обертання шестерень, що вмикаються, і блокують одну з них із веденим валом. Пересуванням шестерень або синхронізаторів керує водій при вимкненому зчепленні.
Залежно від кількості передач переднього ходу коробки передач бувають триступінчастими, чотириступінчастими і т. д.
Основні деталі триступінчастої коробки передач (мал. 8): ведучий вал 1, ведений вал 5, проміжний вал 6, установлений у корпусі коробки. На первинному валу жорстко закріплено шестірню z3, що перебуває в постійному зачепленні з шестірнею z’3, жорстко закріпленою на проміжному валу. Інші шестерні проміжного вала z’2, z’1 і z’3x також жорстко закріплено. На веденому валу 5 установлено шестірню z2, що вільно обертається й перебуває в постійному зачепленні з шестірнею z’2. Шестірня z1, і синхронізатор 2 з'єднані з валом 5 за допомогою шліців і можуть переміщуватися по них у напрямах, показаних стрілками. Шестірня z0 забезпечує зміну напряму обертання веденого вала в разі вмикання передачі заднього ходу.
Кожна передача характеризується передаточним числом, під яким розуміють відношення кількості зуб'їв веденої шестірні до кількості зуб'їв ведучої. Якщо в передачі бере участь кілька пар зубчастих шестерень, то для визначення передаточного числа треба перемножити значення передаточних відношень усіх пар.
У розглядуваній схемі коробки передач для вмикання першої передачі шестірню 2, пересувають вилкою 4 вліво до зачеплення її з шестірнею z’1. Тоді крутний момент передаватиметься з первинного вала 1 через шестерні постійного зачеплення z3 і z’3 на шестерні z’1 і z1, які утворюють першу передачу.
Передаточне число для першої передачі можна визначити за формулою і1 = (z’3/z3)(z1/z’1), де z1, z’1, z3,z’3 — кількість зуб'їв відповідних шестерень.
Друга передача вмикається переміщенням синхронізатора 2 за допомогою вилки 3 вправо. При цьому шестірня 22 блокується на веденому валу, а крутний момент на ньому визначатиметься передаточним числом іп = (z’3/z3 )(z2 /z’2).
Мал. 8
Схема триступінчастої коробки передач:
1 — ведучий вал; 2 — синхронізатор; 3, 4 — вилки; 5 — ведений вал; 6 — проміжний вал
Третя передача вмикається пересуванням синхронізатора 2 вліво. В цьому разі ведений і ведучий вали жорстко з'єднуються, а передаточне число в коробці не змінюється й дорівнює одиниці. Таку передачу називають прямою й використовують для руху автомобіля з великою швидкістю.
Чотириступінчаста коробка передач автомобіля ГАЗ-53А має чотири передачі для руху вперед і одну — для руху назад. Вона діє аналогічно триступінчастій коробці передач, але має конструктивні особливості: постійне зачеплення шестерень ведучого й проміжного валів, шестерень другої та третьої передач. Передачі переднього ходу вмикаються пересуванням шестірні першої передачі й синхронізатора по шліцах веденого вала, а задній хід умикається переміщенням блока шестерень заднього ходу.
П'ятиступінчаста коробка передач автомобіля МАЗ-5335 (мал. 9) має такі основні частини: картер; ведучий вал; проміжний вал із шестернями; ведений вал із шестернями й синхронізаторами; механізм перемикання передач.
Коробка передач автомобіля МАЗ-5335:
а — будова; б— кінематична схема; 1 — муфта вимикання зчеплення; 2— ведучий вал; З — кришка підшипника ведучого вала; 4 — картер зчеплення; 5 — синхронізатор четвертої та п'ятої передач; 6 — верхня кришка коробки; 7 — пружина з кулькою фіксатора; 8 — шестірня п'ятої передачі; 9— шестірня третьої передачі; 10 — синхронізатор другої та третьої передач; 11 — шестірня другої передачі; 12 — шестірня першої передачі та заднього ходу; 13 — картер коробки; 14 — кришка підшипника веденого вала; 15 — фланець кріплення кардана; 16— ведений вал; 17— кришка підшипника; 18 — проміжний вал; 19 — шестірня другої передачі проміжного вала; 20 — забирач оливного насоса; 21 — шестірня третьої передачі проміжного вала; 22— шестірня п'ятої передачі проміжного вала; 23 — шестірня привода відбирання потужності; 24 — шестірня привода проміжного вала; 25 — оливний насос; 26 — вісь блока шестерень заднього ходу; 27 — блок шестерень заднього ходу
Ведучий вал 2, встановлений на кульковому підшипнику в передній стінці картера 13, на передньому кінці має шліци для встановлення диска зчеплення, а на задньому кінці — шестірню, що перебуває в постійному зачепленні з шестірнею 24 на проміжному валу 18. Шестерні 11, 9 і 8 веденого вала 16 установлені на ньому вільно на гладеньких сталевих втулках і зачеплені з відповідними шестернями на проміжному валу. В разі вмикання другої, третьої та п'ятої передач блокування шестерень з веденим валом здійснюється за допомогою синхронізаторів 5 і 10. Перша передача й задній хід умикаються переміщенням шестірні 12 уздовж осі веденого вала.
Сталеві опорні втулки шестерень веденого вала змащуються під тиском від насоса 25, що приводиться хвостовиком валика, встановленого в паз проміжного вала. Олива подається від насоса каналами в кришці підшипника вала через перехідну втулку в осьовий канал веденого вала й далі радіальними просвердлинами до втулок шестерень. Зуб'я шестерень змащуються розбризкуванням оливи, яка забирається з оливної ванни картера коробки передач.
Безударне вмикання передач переднього ходу в розглядуваній коробці забезпечується синхронізаторами інерційного типу. Синхронізатор 10умикає другу й третю передачі, а синхронізатор 5— четверту (пряму) й п'яту (підвищувальну).
Синхронізатор (мал. 10) складається з корпусу 5, з обох кінців якого запресовано бронзові конічні кільця 10. Усередині корпусу встановлено муфту 8 із зубчастими вінцями 9. Фланець муфти має виступи 6, що входять у фігурні вирізи 3 корпусу. В ті виступи фланця, що не входять у вирізи, вставлено кулькові фіксатори 7. Пальці 4 муфти проходять крізь вирізи в корпусі й уставлені у внутрішній паз кільця перемикання 2, з'єднаного з вилкою перемикання передач.
Мал. 10. Синхронізатор:
1- шестірня; 2 - кільце перемикання; 3 - фігурний виріз; 4 - палець; 5 - корпус, 6 - виступ; 7 - кулька; 8- муфта; 9 - зубчастий вінець; 10 - конічне кшьце
Коли вмикається передача, муфта 8 під дією вилки перемикання пересувається в бік шестірні 1, що вмикається. Конусна поверхня конічного блокувального кільця починає стикатися з конусною поверхнею шестірні. Оскільки в початковий момент стикання частоти обертання кільця й шестірні не збігаються, на їхніх поверхнях виникають сили тертя, що повертають корпус на певний кут, унаслідок чого виступи фланця муфти впираються в краї фігурних вирізів, і осьове переміщення муфти припиняється.
Внаслідок тертя між конічними поверхнями кільця й шестірні їхня частота обертання вирівнюється. В цей момент виступи муфти виходять із прорізів фігурних вирізів і більше не перешкоджають осьовому переміщенню муфти. Муфта переміщується далі в бік умикання, й її зуб'я входять у зачеплення із зубчастим вінцем шестірні, блокуючи її на валу.
Вимикається передача простим переміщенням муфти в нейтральне положення, в результаті чого зубчасті вінці шестірні й муфти синхронізатора роз'єднуються.
Механізм перемикання передач розміщується у верхній кришці коробки передач і приводиться в дію важелем, установленим на кульовій опорі. Нижній кінець важеля, відхиляючись, входить у пази вилок перемикання. Вилки закріплено на штоках, які можуть переміщуватися в осьовому напрямі й утримуються за допомогою фіксаторів 7 (див. рис. 4.9).
Для захисту від випадкового вмикання двох передач водночас слугує блокувальний пристрій (замок), який складається з двох плунжерів і штифта, закладених у горизонтальну просвердлину в кришці й середньому повзуні. В разі переміщення одного з крайніх повзунів блокувальний пристрій стопорить середній і другий крайній повзуни в нейтральному положенні, а при переміщенні середнього повзуна стопоряться обидва крайні повзуни.
Випадковому вмиканню заднього ходу перешкоджає пружинний запобіжник, який у момент умикання заднього ходу задає відчутно більше зусилля на важелі перемикання, ніж у разі вмикання передач переднього ходу.
На вантажних автомобілях КамАЗ, що працюють як тягачі, встановлюють п'ятиступінчасту коробку передач із переднім приставним двоступінчастим редуктором-подільником передач, котрий у поєднанні з основною коробкою дає змогу мати десять передач переднього ходу й дві передачі заднього ходу. Завдяки подільнику загальне передаточне число кожної передачі зменшується приблизно в 1,225 раза.
Подільник передач (мал. 11) за конструкцією становить додатковий редуктор, картер 7якого жорстко пристикований до картера коробки передач. У картері подільника розміщено ведучий 2 і проміжний 6вали, пару зубчастих шестерень 3 і 1, синхронізатор 5 і механізм перемикання. Проміжний вал подільника постійно з'єднаний шліцами з проміжним валом коробки передач. Шестірня 3 ведучого вала обертається на ньому вільно й має зубчастий вінець для взаємодії із синхронізатором, закріпленим за допомогою зубчастої муфти 4.
Мал. 11
Подільник коробки передач автомобілів КамАЗ:
1,3— зубчасті шестерні; 2 — ведучий вал; 4 — зубчаста муфта; 5 — синхронізатор; 6 — проміжний вал; 7— картер
Подільник забезпечує дві передачі: пряму й підвищувальну.
Пряма передача не змінює передаваного моменту від двигуна до коробки передач. Вона вмикається переміщенням синхронізатора вправо, в результаті чого ведучий вал подільника й ведучий вал коробки передач жорстко блокуються.
Підвищувальна передача подільника вмикається, коли синхронізатор переміщується вліво. В цьому разі шестірня 3 блокується синхронізатором на ведучому валу подільника, а крутний момент передається з шестірні 3 на шестірню 1 проміжного вала й далі на проміжний вал коробки передач. При цьому передаваний крутний момент зменшується на передаточне число подільника й частота обертання зростає на таке саме значення. Це дає змогу експлуатувати автомобіль при невеликих навантаженнях з підвищеною швидкістю руху, що сприяє економії палива.
Автоматичні коробки передач. Механічні ступінчасті коробки передач, які широко застосовуються на сучасних автомобілях, мають низку недоліків. Головний із них полягає в тому, що водієві для перемикання передач весь час доводиться натискувати на педаль зчеплення й керувати важелем перемикання передач. Це вимагає від нього чималих фізичних зусиль, особливо в умовах міського руху, а також у разі частих зупинок.
На автобусах ЛиАЗ і ЛАЗ, а також на великовантажних автомобілях БелАЗ застосовують гідромеханічні передачі, які водночас виконують функції зчеплення й коробки передач з автоматичним або напівавтоматичним перемиканням.
Гідромеханічна передача (ГМП) складається з гідротрансформатора й двоступінчастої механічної коробки передач з автоматичним керуванням (мал. 12).
Гідротрансформатор становить гідравлічний механізм, розміщений між двигуном і механічною коробкою передач, який забезпечує автоматичну зміну передаточного числа й крутного моменту відповідно до зміни навантаження на веденому валу.
У гідротрансформаторі є три робочих колеса з лопатями: насосне З, закріплене на маховику двигуна, турбінне 1, з'єднане з ведучим валом 4 коробки передач, реакторне 2, встановлене на роликовій муфті вільного ходу. Насосне колесо має кільцеву форму й утворює корпус гідротрансформатора. Всередині нього розміщено двоє інших робочих коліс (мал. 13). Внутрішню кільцеву порожнину корпусу гідротрансформатора на 3/4 об'єму заповнено спеціальною оливою.
Мал. 12
Схема гідромеханічної передачі:
1— гідротрансформатор; 11 — механічна двоступінчаста коробка передач; / — турбінне колесо; 2 — реакторне колесо; З — насосне колесо; 4 — ведучий вал; 5 — шестірня ведучого вала; 6 — фрикціон першої передачі; 7— фрикціон другої передачі; 8 — зубчаста муфта; 9 — пневмоциліндр привода зубчастої муфти; 10 — ведений вал; // — ведена шестірня заднього ходу, 12 — проміжна шестірня; 13 — відцентровий регулятор; 14 — ведуча шестірня заднього ходу; 15 — ведена шестірня першої передачі; 16 — ведуча шестірня першої передачі; 17 — проміжний вал; 18 — шестірня проміжного вала; 19 — фрикціон блокування насосного та турбінного коліс
Мал. 13
Конструкція робочих коліс гідротрансформатора:
1 — маховик двигуна; 2 — турбінне колесо; 3 — реакторне колесо; 4 — насосне колесо (корпус гідротрансформатора)
Механічна двоступінчаста коробка передач (див. рис. 12) має ведучий 4, ведений 10 і проміжний 17 вали з шестернями, фрикційні багатодискові муфти (фрикціони) 6, 7 і 19, зубчасту муфту 8 із пневматичним циліндром 9 привода, відцентровий регулятор 13.
Під час роботи двигуна насосне колесо 3 обертається разом із маховиком двигуна й своїми лопатями відкидає оливу від осі обертання до периферії. Струмені оливи при цьому потрапляють на лопаті турбінного колеса 1 і змушують його обертатися в тому самому напрямі, що й насосне. Далі олива надходить на лопаті реакторного колеса 2, яке змінює напрям потоку оливи, й після цього вона знову потрапляє в насосне колесо, циркулюючи по замкненому колу. Внаслідок зміни напряму потоку оливи в реакторному колесі створюється додатковий крутний момент (реактивний), що сприймається турбінним колесом. Таким чином гідротрансформатор дає змогу дістати на ведучому валу 4 коробки передач крутний момент, який відрізняється від моменту, що передається двигуном.
Найбільше зростання крутного моменту на турбінному колесі гідротрансформатора відбувається, коли автомобіль рушає з місця. В цьому разі реакторне колесо загальмоване муфтою вільного ходу й реактивний момент на ньому максимальний. У міру розганяння автомобіля, тобто збільшення частоти обертання насосного колеса, частота обертання турбінного колеса також зростає. Кількість оливи, що надходить унаслідок циркуляції на лопаті реакторного колеса, зменшується, й реактивний момент на ньому спадає. Муфта вільного ходу розклинюється, й поступово починає збільшуватися частота обертання реакторного колеса в загальному потоці оливи, що дедалі менше впливає на передаваний крутний момент.
Коли частота обертання гідротрансформатора досягає максимального значення, він перестає змінювати крутний момент і переходить у режим гідромуфти. Таким чином автомобіль плавно розганяється при безступінчастому характері зміни крутного моменту.
Діапазон безступінчастого регулювання передаточного числа гідротрансформатором становить 3,2 . 1, і збільшувати його недоцільно, оскільки зменшується коефіцієнт корисної дії. Аби дістати збільшене значення діапазону регулювання крутного моменту, потрібне для рушання автомобіля з місця й розганяння, гідротрансформатор з'єднують із механічною ступінчастою коробкою передач, утворюючи гідромеханічну передачу.
В розглядуваній ГМП спільна робота гідротрансформатора й коробки передач здійснюється завдяки автоматизації керування перемиканням передач, пов'язаним із приводом дросельної заслінки карбюратора двигуна. В цілому система керування ГМП досить складна за конструкцією й має цілу низку гідравлічних, електричних і пневматичних механізмів. За головний керуючий пристрій цієї системи править відцентровий регулятор 13, установлений на проміжному валу коробки передач. Він діє залежно від частоти обертання на блокування фрикціонів 6, 7, 19, які забезпечують перемикання передач.
У нейтральному положенні всі фрикціони вимкнені, й крутний момент під час роботи двигуна на ведений вал 10 коробки не передається. На першій передачі системою керування автоматично вмикається фрикціон 6. При цьому шестірня 5, вільно насаджена на ведучому валу, виявляється зблокованою з ним. Крутний момент починає передаватися від гідротрансформатора на фрикціон 6, шестерні 5, 18, 16, 15, зубчасту муфту 8, ведений вал 10. Перед початком руху зубчасту муфту 8 установлюють уручну за допомогою дистанційної системи керування в положення переднього ходу.
В міру розганяння автомобіля на першій передачі, коли гідротрансформатор автоматично відпрацює заданий діапазон регулювання, швидкість зростає до значення, що зумовлює перехід на другу передачу. Відцентровий регулятор 13 дає сигнал на вмикання фрикціона 7 і відмикання фрикціона 6. Автоматична система керування
здійснює відповідні перемикання гідроелектричних механізмів, і в коробці вмикається друга передача. На другій передачі момент від ведучого вала 4 передається через фрикціон 7 на ведений вал прямо, й швидкість автомобіля зростає до найбільшого значення, яке визначається діапазоном регулювання гідротрансформатора.
У гідротрансформаторі є фрикціон 19, який блокує насосне й турбінне колеса. Тоді крутний момент двигуна передається на трансмісію без втрат, чим досягається максимальна швидкість руху.
Для руху заднім ходом зубчаста муфта 8 установлюється водієм з пульта керування в положення заднього ходу. При цьому дистанційною системою керування обойма муфти переміщується вправо, шестірня 11 блокується на веденому валу 10. Момент від вала 4 при ввімкненому фрикціоні 6 передається на проміжний вал, шестерні 14, 12, 1Г\ на ведений вал 10. Шестірня 12 змінює напрям обертання веденого вала коробки на зворотний, чим і досягається рух заднім ходом.