�� Что такое трансмиссия?
Трансмиссия служит для передачи крутящего момента от коленчатого вала двигателя на ведущие колеса, а также для изменения величины крутящего момента и его направления.
При движении автомобиля коленчатый вал двигателя развивает до 5000-6000 об/мин, а ведущие колеса при этом вращаются со скоростью не более 1300 об/мин. Следовательно, даже при благоприятных дорожных условиях колеса автомобиля вращаются в четыре с лишним раза медленнее коленчатого вала. А при неблагоприятных дорожных условиях, когда возрастает сопротивление движению машины и приходится двигаться с невысокой скоростью, это отношение возрастает. При эксплуатации автомобиля возникает необходимость изменять не только скорость движения и величину подводимого к колесам момента, но также маневрировать, останавливаться, двигаться задним ходом. Выполнение всех этих действий становится возможным благодаря тому, что развиваемый двигателем крутящий момент подводится к ведущим колесам через механизмы, составляющие трансмиссию автомобиля.
Существуют три основные компоновки трансмиссии: заднеприводная (или классическая), переднеприводная и полноприводная.
Трансмиссия заднеприводного автомобиля включает в себя:
— сцепление,
— коробку передач,
— карданную передачу,
— главную передачу,
— дифференциал,
— полуоси.
В автомобиле с приводом на передние колеса все агрегаты трансмиссии расположены под капотом машины и объединены в один большой узел агрегатов. Коробка передач содержит в себе еще и главную передачу с дифференциалом. Поэтому валы привода передних колес выходят непосредственно из картера коробки передач.
Трансмиссия переднеприводного автомобиля включает в себя:
сцепление,
коробку передач,
главную передачу,
дифференциал,
валы привода передних колес.
Сцепление позволяет на непродолжительное время отсоединить трансмиссию от двигателя и обеспечивает плавное включение трансмиссии при трогании автомобиля с места или при переключении передач.
Коробка передач служит для получения различных тяговых усилий на ведущих колесах путем изменения крутящего момента, передаваемого от двигателя к карданному валу, а также для изменения направления вращения ведущих колес при движении задним ходом и для отключения трансмиссии от двигателя на длительное время.
Карданная передача позволяет передавать крутящий момент от выходного вала коробки передач к заднему мосту при изменяющемся (при движении автомобиля) угле между осями вала коробки передач и ведущего вала главной передачи.
Главная передача служит для того, чтобы передать крутящий момент под углом 90 градусов от карданного вала к полуосям, а также для уменьшения числа оборотов ведущих колес по отношению к числу оборотов карданного вала. Уменьшение частоты вращения механизмов трансмиссии после главной передачи приводит к увеличению крутящего момента и, соответственно, увеличивает силу тяги на колесах.
Дифференциал обеспечивает возможность вращения правого и левого ведущих колес с разными скоростями на поворотах и неровной дороге. Две полуоси, связанные с дифференциалом через полуосевые шестерни, передают крутящий момент от дифференциала к правому и левому ведущим колесам. Дифференциалы, устанавливаемые между приводами колес ведущей оси, называют межколесными, между разными осями — межосевыми (в полноприводных трансмиссиях).
Полноприводные автомобили имеют большое разнообразие схем трансмиссий. Их можно условно разделить на три группы.
Полный привод, подключаемый водителем. В такой схеме трансмиссии обязательно есть раздаточная коробка, при этом на большинстве моделей нет межосевого дифференциала. Раздаточная коробка распределяет крутящий момент между передней и задней осями (мостами).
Полный привод, подключаемый автоматически. В большинстве таких трансмиссий постоянно ведущими являются передние колеса, а между осями вместо дифференциала установлена фрикционная муфта с электронным управлением или вискомуфта. Вискомуфта (вязкостная муфта) — передает крутящий момент при разных скоростях вращения частей ее корпуса за счет трения кремнийорганической жидкости между дисками. Вискомуфта может устанавливаться между осями или встраиваться в корпус дифференциала для его автоматической блокировки. Фрикционные муфты передают крутящий момент за счет трения при сжатии пакета дисков.
Постоянный полный привод. Автомобили с такой трансмиссией обязательно имеют межосевой дифференциал.
Передачу мощности к четырем колесам используют не только для повышения проходимости (у вседорожников), но и для лучшей реализации разгонных свойств автомобиля. Оба эффекта достигаются за счет перераспределения силы тяги — на каждом колесе она получается меньше, соответственно ниже вероятность их пробуксовки.
Трансмиссия
Трансмиссия автомобиля выполняет две функции: она передает крутящий момент от двигателя ведущим колесам автомобиля, а также изменяет его величину и направление. При передаче крутящего момента трансмиссия, кроме того, перераспределяет его между отдельными колесами.
Назначение трансмиссии
Двигатели внутреннего сгорания, являющиеся на сегодняшний день основным источником энергии для автомобилей, имеют максимальные значения крутящего момента и мощности при разных значениях частоты вращения коленчатого вала двигателя. Для того чтобы использовать соответствующие обороты двигателя при различных скоростях движения автомобиля, необходимо иметь возможность изменять передаточное число трансмиссии. Общее передаточное число трансмиссии в любой момент времени можно определить отношением частоты вращения коленчатого вала двигателя к частоте вращения ведущих колес.
Крутящий момент, передающийся на ведущее колесо, определяет тяговое усилие, действующее в контакте колеса с дорогой. Это усилие определяется делением величины крутящего момента на радиус колеса. Для движения автомобиля необходимо, чтобы тяговое усилие было больше суммы сил сопротивления движению (силы сопротивления качению, силы сопротивления подъему, силы инерции, аэродинамического сопротивления). Сумма сил сопротивления движению изменяется в широких пределах в зависимости от условий движения, поэтому трансмиссия автомобиля должна обеспечивать возможность изменения тягового усилия путем изменения в широком диапазоне крутящего момента. Максимальное тяговое усилие ограничивается не возможностями двигателя и трансмиссии, а сцеплением колес с дорогой. Это усилие не должно превышать силу сцепления, иначе ведущие колеса будут проскальзывать и автомобиль не сможет двигаться. Силу сцепления можно определить, умножив часть массы автомобиля, приходящегося на одно колесо, на коэффициент сцепления — ϕ. Коэффициент сцепления зависит от состояния дорожного покрытия, качества и состояния шин и находится в пределах от 0,1 до 0,9.
Наибольшее суммарное тяговое усилие может быть реализовано, если все колеса автомобиля будут ведущими. Тем не менее для движения автомобиля по дорогам с твердым покрытием достаточно двух ведущих колес на одной оси. Увеличение числа ведущих колес приводит к усложнению трансмиссии и увеличению механических потерь, поэтому конструкторам автомобилей приходится применять компромиссные решения в зависимости от назначения автомобиля.
Механические трансмиссии
Выбор типа привода ведущих колес и компоновки автомобиля определяют возможность в наибольшей степени реализовать те или иные его свойства. Особенности привода оказывают влияние на топливную экономичность, безопасность, массу и компактность автомобиля, а также на показатели устойчивости, управляемости и тормозной динамики.
Схема трансмиссии автомобиля классической компоновки:
1 — двигатель;
2 — коробка передач;
3 — главная передача и дифференциал;
4 — карданная передача
У автомобилей классической компоновки с колесной формулой 4×2 крутящий момент от двигателя передается через сцепление к коробке передач. В коробке передач крутящий момент может ступенчато изменяться в соответствии с включенной передачей. Двигатель, сцепление и коробка передач обычно объединяются в один блок, образуя силовой агрегат. От коробки передач крутящий момент передается через карданную передачу к главной передаче, где увеличивается, и далее через дифференциал и полуоси подводится к ведущим колесам. Главная передача, дифференциал и полуоси с колесами образуют ведущий мост.
Схема трансмиссии переднеприводного автомобиля:
1 — двигатель;
2 — главная передача и дифференциал;
3 — коробка передач
Если силовой агрегат располагается в непосредственной близости от ведущего моста (переднеприводные автомобили и автомобили заднемоторной компоновки с задними ведущими колесами), в трансмиссии можно обойтись без карданной передачи между коробкой передач и главной передачей. При такой компоновке главная передача и дифференциал обычно объединяются в один агрегат, а для привода ведущих колес используются полуоси с шарнирами.
9. Трансмиссия автомобиля, виды, назначение агрегатов механической трансмиссии
Назначение трансмиссии ‑ передача механической энергии на ведущие колеса автомобиля, где в результате взаимодействия колес с опорной поверхностью создается касательная сила тяги, которая и обеспечивает движение машины. В трансмиссии происходят преобразование вращающего момента и одновременно изменение скорости вращения валов пропорционально передаточному числу.
По способу передачи энергии трансмиссии делят на механические, гидромеханические, электромеханические, гидрообъемные. В мех. Трансм. передача энергии происходит за счет механич трения в сцеплениях, а также соединениями валов, шарнирами и зубчатыми колесами. В гидромех. транс м\у двигателем и механической частью трансмиссии устанавливают гидротрансформатор или гидромуфту, осуществляя гидравлическую связь двигателя с трансмиссией. В электромеханической трансмиссии двигатель (как правило, дизель) вращает ротор электрогенератора, энергия которого по электрическому кабелю передается электродвигателю и далее через зубчатый редуктор ведущим колесам или электродвигателям, вмонтированным в ведущие колеса. В гидрообъемных трансмиссиях двиг. приводит в действие гидронасос, который под высоким давлением нагнетает масло в гидромоторы, расположенные в ведущих колесах и приводящие их во вращение. В гидрообъемных трансмиссиях используется гидростатический напор жидкости. Назначение сцепления ‑ передача вращения от двигателя к трансмиссии, быстрое разъединение двигателя и трансмиссии, плавное их соединение при трогании и переключении передач. Его устанавливают за двигателем. Сцепления также предохраняют детали двигателя и трансмиссию от динамических нагрузок и демпфируют крутильные колебания. Назначение КПП – изменение скорости движения авто, обеспечение движения задним ходом, длительное отключение трансмиссии от двигателя. Карданная передача предназначена для передачи вращающего момента и соединения агрегатов трансмиссии, валы которых несоосны или расположены под некоторым углом один к другому, изменяющимся при движении а\м. Ведущий мост предназначен для передачи вращающего момента от карданного вала к ведущим колесам автомобиля. Главн передача предназнач. для увелич. вращ. момента и передачи его к ведущ. колесам.
Дифференциал – механизм трансмиссии, распределяющий подводимый к нему вращающийся момент между выходными валами и обеспечивающий их вращение с разными угловыми скор.
Полуоси служат для передачи вращающего момента от дифференциала к ведущим колесам.
Автотранспортные средства
10. Назначение, устройство и работа сцепления
Назначение сцепления ‑ передача вращения от двигателя к трансмиссии, быстрое их разъединение, плавное соединение при трогании и переключении передач. Его устанавливают за двигателем. Сцепления также предохраняют детали двигателя и трансмиссию от динамических нагрузок и демпфируют крутильные колебания.
Требования: надежно и с высоким КПД передавать энергию от двигателя к трансмиссии, предохранять двигатель и трансмиссию от динамических нагрузок; обеспечивать плавное, регулируемое и полное соединение двигателя и трансмиссии, их быстрое и полное разъединение; ведомый диск должен иметь минимальный момент инерции и высокий коэффициент трения при работе его фрикционного материала по чугуну, а также высокую износостойкость. Сцепление должно обладать хорошей уравновешенностью, достаточно быстро отводить теплоту и продукты износа, быть легко управляемым и доступным для технического обслуживания и ремонта.
На автомобиле Урал 4320 применяют двухдисковое постоянно замкнутое сцепление сухого трения. Оно состоит из ведущих и ведомых элементов и механизма управления. Ведущие детали сцеплений ‑ маховик и нажимные диски. Ведомые детали ‑ два ведомых и два нажимных диска, которые прижаты друг к другу усилием нескольких цилиндрических пружин, расположенных по окружности (периферии) дисков. Усилие на педали при переключении сцепления не превышало для грузовых 250 Н, полный ход педали находился в пределах ‑ 140. 190 мм, свободный ход ‑ 28. 50 мм.
Двухдисковое постоянно замкнутое сцепление отличается от однодискового наличием среднего и заднего нажимных дисков и двух ведомых дисков. Нажимные диски приводятся во вращение от маховика через кожух и пальцы. Ведомые диски установлены на шлицах вала и могут смещаться вдоль него. Сцепление включено, когда нет воздействия на педаль. При этом все диски пружинами прижаты к маховику. Чтобы выключить сцепление, нажимают на педаль и через тяги и рычаги воздействуют на выжимной подшипник, который нажимает на рычаги. Рычаги через тяги отводят задний нажимной диск от заднего ведомого диска. Освобожденный от воздействия пружин средний нажимной диск пружинами отодвигается от переднего ведомого диска до упора в болты. Такая конструкция позволяет освободить ведомые диски от воздействия ведущих и выключить сцепление. При включении сцепления сначала в контакт с ведомым диском вводится задний нажимной диск, а затем все диски прижимаются к маховику. Постепенный ввод в работу ведомых дисков обеспечивает плавное увеличение вращающего момента при трогании машины.
Трансмиссия автомобиля: виды и основные неисправности
Разбираемся, что такое трансмиссия, как она устроена и какие неисправности встречаются чаще всего.
Эксперт в этом материале: Юрий Гордеев, мастер-консультант отдела слесарного сервиса АвтоСпецЦентра Nissan Химки
Что такое трансмиссия
Трансмиссия автомобиля — это совокупность различных узлов и механизмов, передающих крутящий момент от двигателя к ведущим колесам и изменяющий его по величине и направлению. Другими словами, именно трансмиссия позволяет автомобилю тронуться с места, ускоряться и двигаться, в том числе, задним ходом.
Ее конструкция тесно связана с изначальной компоновкой транспортного средства, то есть как расположен двигатель и ведущие колеса относительно друг друга. У переднеприводных авто двигатель и трансмиссия это по сути единый узел под капотом. При заднеприводной компоновке двигатель спереди, а ведущие колеса — задние. Есть и более экзотические варианты, например, с центрально- и заднемоторной компоновкой.
Дополнительно трансмиссия усложняется при наличии полного привода. В этом случае ведущими будут четыре колеса, и тут есть свои нюансы — в каком соотношении распределяется мощность по осям, тип блокировки и прочее.
Кроме того, есть специфические трансмиссии, которые или не нашли массового применения, или используются на тяжелой строительной, сельскохозяйственной и военной технике.
Назначение трансмиссии
Основное назначение трансмиссии — преобразование и передача крутящего момента. От ее конструкции и характеристик отдельных узлов также зависит:
- динамика и показатели управляемости;
- безопасность;
- эффективный расход топлива. Слаженная работа всех элементов трансмиссии обеспечивает максимально возможный КПД с минимальной потерей мощности.
Устройство трансмиссии
Устройство трансмиссии варьируется от типа привода и компоновки, но в самом общем виде к ее основным узлам относят:
-
— в классическом варианте передает энергию вращения маховика и позволяет включать/отключать трансмиссию от ведущего вала. На автоматах это делает гидротрансформатор. — предназначена для изменения крутящего момента в широком диапазоне, для адаптации скорости вращения двигателя к разным режимам движения. Бывают ступенчатыми и бесступенчатыми.
- кардан — это несколько механических элементов (валы), которые передают вращение к расположенным на расстоянии элементам. Например, при задне- или полноприводной компоновке.
- дифференциал — благодаря ему пара ведущих колес, то есть расположенных на одной оси, могут вращаться с разными скоростями. Это необходимо, например, при поворотах, в том числе, для исключения пробуксовки. (ШРУС) — элемент передне- и полноприводных авто, который передает момент под изменяющимся углом (до 70 градусов) относительно оси. Делятся на внешние и внутренние.
- раздаточная коробка — применяется опционально. Позволяет передавать крутящий момент на все четыре колеса и использовать понижающую передачу.
В трансмиссии все эти элементы, с поправкой на полный привод и компоновку, последовательно связаны друг с другом и в классическом варианте (заднеприводном) работают так:
- через сцепление от маховика крутящий момент передается на первичный вал КПП;
- от нее вращение, в соответствии с выбранной передачей, передается на вторичный вал. Он в свою очередь соединен с карданом и главной передачей;
- от них мощность перераспределяется по оси на каждое из колес.
У переднеприводных автомобилей выходной вал КПП напрямую соединен с объединенным в один узел главной передачей и дифференциалом. Момент на ведущие колеса, которые в движении постоянно меняют свое положение относительно КПП, помогают передать ШРУСы. При полном приводе, когда ведущие все колеса, за распределение крутящего момента отвечает раздаточная коробка.
Виды трансмиссии
В первую очередь стоит определиться, что брать за основу классификации. Например, все трансмиссии можно разделить по типу привода — передний, задний или полный.
Еще одна классификация, которая часто приводится в специализированной литературе — по способу передачи энергии: механические, гидростатические, гидрообъемные, электромеханические и другие. В массовом легковом сегменте нашли применение не все из них и наиболее распространена первая — та, где мощность передается путем вращения и трения механических узлов.
Но чаще всего под трансмиссией подразумевают все же тип коробки передач: механическая или автоматическая. Такое разделение уже прочно вошло в лексикон, и в этом случае трансмиссия и коробка по факту становятся синонимами (что не совсем так).
Неисправности трансмиссии: советы эксперта
Проблем и поломок у трансмиссии автомобиля может быть ровно столько, сколько рабочих элементов в ее составе. Но редко когда поломка случается внезапно. Любой неисправности, которая без должного внимания способна перерасти в полноценный дефект, предшествуют симптомы. Некоторые из них лучше диагностировать у специалистов, другие можно проверить самостоятельно. Разбираемся с экспертом в наиболее распространенных из них.
Проблемы КПП
В целом, коробка переключения передач — надежный узел в трансмиссии автомобиля. При правильной эксплуатации и соблюдении регламента обслуживания, серьезных проблем может не возникнуть на протяжении всего срока владения автомобилем. Но насторожиться стоит в случае, когда:
- появился шум и скрежет при переключении;
- передача не включается или ее выбивает;
- «коробка», если это автомат, зависает, чувствуются пинки или провалы;
- очевидная утечка трансмиссионной жидкости.
Юрий Гордеев, мастер-консультант отдела слесарного сервиса АвтоСпецЦентра Nissan Химки:
«В случае, когда не получается сдвинуть рычаг МКПП при выжатом сцеплении, проверяют уровень и качество трансмиссионной жидкости.
Если на АКПП при движении селектор самостоятельно уходит в нейтральное положение, то проводят диагностику синхронизатора и электроники. Когда коробка «зависает», например работает только на третьей передаче и далее не переключается, потребуется диагностика соленоида блокировки переключения, а также проверка датчика переключения. Повышенный шум или воющий звук могут указывать на износ подшипника первичного вала.
Блокировка задней передачи и рывки при смене четных скоростей на DSG требуют диагностики износа фрикционной многодисковой муфты и уровня истирания соленоидов мехатроника».