Учебный вопрос № 3. Назначение, устройство коробки передач и раздаточной коробки.

Коробка передач предназначена для изменения крутящего момента по величине и направлению и для длительного отсоединения двигателя от трансмиссии.

В зависимости от характера изменения передаточного числа различают коробки передач:

• ступенчатые;

• бесступенчатые;

• комбинированные.

По характеру связи между ведущими и ведомыми валами коробки передач делятся на:

• механические;

• гидравлические;

• электрические;

• комбинированные.

По способу управления делятся на:

• автоматические;

• неавтоматические.

Ступенчатые механические коробки передач с зубчатыми механиз­мами наиболее распространены в настоящее время. Число изменяемых передаточных чисел (передач) в таких коробках передач обычно равно 4-5, а иногда 8 и более. Чем больше число передач, тем лучше используется мощность двигателя и выше топливная экономичность, однако при этом усложняется конструкция КП и затрудняется выбор передачи, оптимальной для данных условий движения.

Устройство и работа коробки передач ЗИЛ-131

На автомобиле ЗИЛ-131 установлена механическая, трехвальная, трехходовая, пятиступенчатая коробка передач с двумя синхронизаторами для включения второй и третьей, четвертой и пятой передач. Она имеет пять передач для движения вперед и одну для движения назад. Пятая передача прямая. Передаточные числа:

1 передача – 7,44

2 передача – 4,10

3 передачи – 2,29

4 передача – 1,47

5 передача – 1,00

передача ЗХ – 7,09

Коробка передач состоит из:

• картера;

• крышки;

• первичного вала;

• вторичного вала;

• промежуточного вала;

• шестерней с подшипниками;

• синхронизаторов;

• блока шестерен заднего хода;

• меха­низма управления.

Картер. Детали коробки передач смонтированы в чугунном литом картере (серый чугун СЧ-18-36), закрытом крышкой. На правом люке устанавливается коробка отбора мощности привода лебедки, левый люк закрыт крышкой.

В правой стенке картера имеется резьбовая пробка контрольно-наливного отверстия, через которое коробка передач заправляется маслом (при отсутствии коробки отбора мощности). При наличии коробки отбора мощности масло заливается до уровня контрольно-залив­ного отверстия в коробке передач. В левой стенке картера внизу имеется сливное отверстие, закрываемое резьбовой пробкой, которая снабжена магнитом, притягивающим продукты износа (частицы металла) из масла. С целью предотвращения попадания воды в коробку передач при преодолении бродов ее внутренняя полость герметизирована – все прокладки установлены на специальной уплотняющей пасте. Сообщение с атмосферой осуществляется через вентиляционную трубку, смонтирован­ную на задней стенке кабины.

Первичный вал является ведущим валом коробки передач. Изготовлен заодно с шестерней постоянного зацепления из стали 25ХГМ. Установлен на двух подшипниках. Передний подшипник установлен в расточке фланца коленчатого вала. Задний подшипник – в передней стенке картера коробки передач. Для устранения утечки масла из картера в крышке подшипника первичного вала установлен резиновый самоподжимной сальник.

Промежуточный вал изготовлен из стали 25ХГМ вместе с шестер­ней первой передачи. Он установлен в картере передним концом на цилиндрическом роликоподшипнике, а задним – на шарикоподшипнике. На валу на шпонках закреплены шестерни: постоянного зацепления, четвертой, третьей, второй и первой передач и передачи заднего хода.

Вторичный вал является ведомым валом коробки передач. Изготов­лен из стали 25ХГМ. Установлен передним концом в расточке первичного вала на роликоподшипнике, а задним – в стенке картера на шарико­подшипнике. На шлицах заднего конца вала установлен фланец привода карданного вала, закрепленный гайкой с шайбой. В крышке подшипников смонтирован самоподжимной резиновый сальник, предотвращающий утечку масла из коробки передач.

По шлицам вала может перемещаться шестерня включения первой передачи и заднего хода, кроме того, на валу свободно установлены шестерни второй, третьей и четвертой передач, входящих в постоянное зацепление с соответствующими шестернями промежуточного вала. Все шестерни постоянного зацепления – косозубые. На шестернях второй и четвертой передач выполнены конусные поверхности и внутренние зубчатые венцы для соединения с синхронизаторами.

Блок шестерен заднего хода установлен по оси на двух роликоподшипниках с распорной втулкой. Ось закреплена в картере и от осевых перемещений удерживается стопорной пластиной. Зубчатый венец большего диаметра блока шестерен находится в постоянном зацепле­нии с шестерней заднего хода промежуточного вала.

Для включения второй и третьей, четвертой и пятой передачи на вторичном валу установлено два синхронизатора.

Синхронизатор служит для безударного включения передач.

Тип – инерционный с блокирующими пальцами.

Синхронизатор состоит из:

• каретки;

• двух конусных колец;

• трёх блокировочных пальцев;

• трёх фиксаторов.

Каретка синхронизатора изготовлена из стали 45 и установлена на шлицах вторичного вала коробки передач. Ступица каретки имеет два наружных зубчатых венца для соединения ее с внутренними венцами шестерен включаемых передач, установленных на вторичном валу свободно.

В диске каретки выполнено три отверстия под блокирующие пальцы и три под фиксаторы. Внутренняя поверхность отверстий имеет специальную форму.

Конусные кольца изготовлены из латуни и связаны между собой с помощью трех блокирующих пальцев. На внутренней конусной поверхности колец выполнены канавки для разрыва масляной пленки и удаления масла с поверхностей трения. Блокировочные пальцы изготовлены из стали 45. Наружная поверхность пальца имеет выточку специальной формы.

Фиксаторы предназначены для фиксации конусных колец в нейтральном положении. При этом блокирующие пальцы в отверстиях блока расположены центрально (блокировочные поверхности их не соприкасаются).

Работа синхронизатора. При включении передачи каретка перемещается, и, через сухари перемещаются конусные кольца. Как только одно из конусных колец войдет в соприкосновение с конусной поверхностью шестерни, произойдет смещение конусных колец по окружности относительно каретки. Это в свою очередь приведет к тому, что конические поверхности пальцев прилягут к коническим поверхностям каретки и дальнейшее перемещение не произойдет.

Рис. 6. Синхронизатор

Усилие, передаваемое водителем через рычаг, ползун и вилку будет использоваться для лучшего соприкосновения конических поверхностей конусного кольца и шестерни. Когда скорости ведущего и ведомого валов выравниваются, пружины сухарей возвратят конусные коль­ца в исходное положение, произойдет перемещение каретки усилием водителя и зубчатый венец каретки синхронизатора соединится с зубчатым венцом шестерни. Произойдет включение передачи.

Механизм управления смонтирован в крышке коробки передач.

Состоит из: рычага управления, трех ползунов, трех фиксаторов, замка, вилок, промежуточного рычага и предохранителя.

Рычаг управления установлен на шаровой опоре в приливе крышки и поджимается пружиной. За счет фиксатора и паза на шаровой головке рычаг может перемещаться только в двух плоскостях – продольной (вдоль оси автомобиля) и поперечной. Нижний конец рычага при этом перемещается в пазах головок вилок и промежуточного рычага. Ползуны размещены в отверстиях внутренних приливов картера. На них закреплены вилки, соединенные с каретками синхронизаторов и с шестерней 1 передачи.

Фиксаторы удерживают ползуны в нейтральном или включенном положении. Каждый фиксатор представляет собой шарик с пружиной, установленные над ползунами в специальных гнездах крышки картера. На ползунах для шариков фиксаторов выполнены специальные канавки (лунки).

Замок предотвращает включение одновременно двух передач. Он состоит из штифта и двух пар шариков, расположенных между ползунами в специальном горизонтальном канале крышки картера. При перемещении какого-либо ползуна два других запираются шариками, которые входят в соответствующие канавки на ползунах.

Промежуточный рычаг уменьшает ход верхнего конца рычага управления при включении первой передачи и передачи заднего хода, вследствие чего ход рычага при включении всех передач одинаков. Рычаг установлен на оси, закрепленной гайкой в крышке коробки передач.

С целью предотвращения случайного включения передач заднего хода или первой передачи при движении автомобиля в стенке крышки коробки передач смонтирован предохранитель, состоящий из втулки, пальца с пружиной и упора. Чтобы включить первую передачу или передачу заднего хода, необходимо отжать пружину предохранителя до упора, для чего к рычагу управления водителем прикладывается некоторое усилие.

Работа коробки передач. Включение необходимой передачи осуществляется рычагом управления. Рычаг из нейтрального положения может быть установлен в одно из шести различных положений.

Нижний конец рычага при этом перемещает ползун соответствующей передачи, например, первой. Шестерня первой передачи, перемещаясь совместно с ползуном и вилкой, войдет в зацепление с шестерней первой передачи промежуточного вала. Фиксатор зафиксирует положение, а замок запрет два других ползуна. Крутящий момент будет передаваться с первичного вала на вторичный шестернями постоянного зацепления и шестернями первой передачи промежуточного и вторичного валов. Изменение крутящего момента и скорости вращения вторичного вала будет зависеть от величины передаточного числа этих шестерен.

При включении передач крутящий момент будет передаваться другими парами шестерен, передаточные числа при этом изменяются, а, следовательно, будет изменяться и величина передаваемого крутящего момента. При включении передачи заднего хода изменяется направление вращения вторичного вала, так как крутящий момент передается тремя парами шестерен.

Устройство и работа коробки передач автомобиля КамАЗ-4310

На автомобиле установлена механическая пятиступенчатая, трехвалъная, трехходовая коробка передач с прямой 5-й передачей и дистанционным механическим приводом.

Передаточные числа:

1 – 7,82;

2 – 4,03;

3 – 2,50;

4 – 1,53;

5 – 1,0;

ЗХ – 7,38.

Коробка передач состоит из:

• картера;

• первичного вала;

• вторичного вала;

• промежуточного вала;

• синхронизаторов;

• шестерен с подшипниками;

• блока шестерен заднего хода;

• крышки коробки;

• механизма переключения передач.

К переднему торцу картера коробки передач прикреплен картер сцепления. Подшипники валов закрыты крышками с уплотнительными прокладками. Крышка заднего подшипника ведущего вала внутренней расточкой центрируется по наружной обойме подшипников; поверхность крышки, обработанная по внешнему диаметру, является центрирующей поверхностью для карьера сцепления. Во внутреннюю полость крышки вставлены две самоподжимные манжеты. Рабочие кромки манжет имеют правую насечку. Внутренняя полость большого диаметра предназначена для размещения в ней масло нагнетательного устройства; специальные лопатки на торце этой полости препятствуют раскручиванию масла в полоски нагнетателя масло нагнетающим кольцом, уменьшая тем самым центробежные силы, а значит, способствуют повышению избыточного давления масла в полости нагнетателя. В верхней части крышки имеется отверстие для подвода масла из масло накопителя (кармана на внутренней стенке картера) коробки передач в полость нагнетателя.

Масло в коробку заливается через горловину, расположенную в правой стенке картера. Горловина закрывается пробкой со встроенным масляным щупом. В нижней части картера в бобышки ввернуты магнитные пробка. С двух сторон картера имеются люки для установки коробок отбора мощности, закрытые крышками.

Во внутренней полости картера в передней части левой стенки картера, отлит масло накопитель, куда при вращении зубчатых колес забрасывается масло и по отверстию в передней стенке картера поступает в полость крышки ведущего вала на масло нагнетающее кольцо.

Первичный вал коробки передач изготовлен из стали 25ХГМ с нитроцементацией заодно с зубчатым колесом. Его передней опорой является шарикоподшипник, расположенный в расточке коленчатого вала. На задний конец вала с упором в торец зубчатого колеса установлены шарикоподшипник и маслонагнетающее кольцо, стопорящееся от проворачивания на валу шариком. Свободный ход ведущего вала регулируется набором стальных прокладок, устанавливаемых между торцом ведущего вала и наружной обоймой подшипника.

Промежуточный вал. Выполнен заодно с венцами зубчатых колес первой, второй передач и передачи заднего хода. На переднем конце вала напрессованы и закреплены сегментными шпонками зубчатые колеса третьей и четвертой передач и зубчатое колесо привода промежуточного вала.

Рис. 7. Вторичный вал коробки передач

Вторичный вал в сборе с зубчатыми колесами и синхронизаторами установлен соосно с первичным валом. На переднем конце вала установлен подшипник с приставным внутренним кольцом. Все зубчатые колеса вала установлены на роликоподшипниках. Зубчатые колеса четвертой и третьей передачи в осевом направлении закреплены упорной шайбой с внутренними шлицами, которая установлена в выточке вала так, что ее шлицы расположены против шлицев вала и застопорена от проворачивания подпружиненной замковой шпонкой.

По оси вала просверлен канал для подвода масла по радиальным отверстиям к подшипникам зубчатых колес. Масло в канал подается масло нагнетающим устройством, расположенным на ведущем валу.

Механизм переключения передач состоит из трех штоков, трех вилок, двух головок штоков, трех фиксаторов с шариками, предохранителя включения первой передачи и заднего хода и замка штоков. Замок штоков и фиксаторы аналогичны ЗИЛ-131. Сверху на крышку механизма переключения установлена опора рычага со штоком, перемещающимся в сферической опоре. С правой стороны опоры ввернут установочный винт, который фиксирует рычаг в нейтральном положении. В рабочем поношении болт должен быть вывернут.

Р ис. 8. Механизм переключения передач:

1-замок; 2-стакан фиксатора; 3-пружина фиксатора; 4-штифт замка; 5-шарик фиксатора

Дистанционный привод управления коробкой передач состоит из рычага переключения передач, опоры рычага переключения передач, укрепленной на переднем торце блока цилиндров двигателя, передней и промежуточной тяг управления, которые перемещаются в сферических втулках из металлокерамики, уплотненных резиновыми кольцами и поджатых пружиной. Сферические опоры передней тяги размещены в расточке кронштейна опоры рычага переключения передач и в картере маховика. Опора промежуточной тяги установлена на картере сцепления. На задний конец промежуточной тяги навернут на резьбе и закреплен двумя стяжными болтами регулировочный фланец.

Синхронизаторы аналогичны синхронизаторам коробки передач ЗИЛ-131. Они состоят из двух конусных колец, жестко связанных между собой блокирующими пальцами, и каретки, которая перемещается по шлицам ведомого вала. Пальцы в средней части имеют конические поверхности, являющиеся блокирующими. Отверстия в диске каретки, через которые проходят блокирующие пальцы, также имеют блокирующие поверхности в виде фасок с двух сторон отверстия. Конусные кольца не имеют жесткой связи с кареткой. Они соединены с ней с помощью фиксаторов, поджимаемых пружинами в канавки пальцев. При передвижении каретки вилкой, механизма переключения конусное кольцо, двигаясь вместе с кареткой, подводится к конусу зубчатого колеса. Вследствие разности частот вращения каретки, с ведомым валом, и зубчатого колеса происходит сдвиг конусного кольца относительно каретки до соприкосновения блокирующих поверхностей пальцев с блокирующими поверхностями каретки, которые препятствуют дальнейшему осевому перемещению каретки. Выравнивание частот вращения при включении передачи обеспечивается трением между коническими поверхностями кольца синхронизатора и включаемого зубчатого колеса. Как только частоты вращения каретки и колеса сравняются, блокирующие поверхности не будут препятствовать продвижению каретки, и передача включается без шума и удара.

Раздаточная коробка предназначена для распределения крутящего момента между ведущими мостами.

Раздаточная коробка ЗИЛ-131 крепится четырьмя болтами через подушки к продольным балкам, которые также через резиновые подушки крепятся к кронштейнам поперечной рамы. Таким образом, коробка подвешена к раме автомобиля эластично.

Тип: механическая, двухступенчатая, с электропневматическим включением переднего моста. Емкость коробки 3,3 литра. Применяется всесезонное трансмиссионное масло Тап - 15В.

Передаточные числа:

первая передача (низшая) – 2,08

вторая передача (высшая) – 1,0

Раздаточная коробка состоит из:

• картера;

• первичного вала;

• вторичного вала;

• вала привода переднего моста;

• шестерен;

• органов управления.

Картер. Является базовой деталью, внутри которой устанавливаются валы с шестернями. Отлит из серого чугуна СЧ-15-32.

Он имеет:

• крышку;

• цилиндрические отверстия для установки подшипников валов;

• люк для крепления коробки отбора мощности, закрытый крышкой, в которой установлен сапун с маслоотражателем;

• контрольно-заливное отверстие;

• сливное отверстие, в пробке которого помещен магнит, притягивающий частицы металла, попавшие в масло.

Первичный вал. Является ведущим элементом раздаточной коробки. Изготовлен из стали 40Х. На переднем конце вала нарезаны шлицы для установки фланца. На заднем шлицованном конце вала установлена каретка включения высшей (прямой) передачи. В средней части вала на шпонке установлена ведущая косозубая шестерня. Первичный вал установлен в двух подшипниках. Передний подшипник – шариковый, жестко фиксирует вал в стенке картера от осевого смещения. Подшипник закрыт крышкой, в которой установлен самоподжимной резиновый сальник, работающий по поверхности ступицы фланца. Задний подшипник – роликовый, цилиндрический (допускающий температурное изменение длины вала) установлен в расточке шестерни вторичного вала.

Рис. 9. Раздаточная коробка ЗИЛ-131

Вторичный вал. Является ведомым валом РК. Выполнен из стали 25ХГТ. Вал установлен в приливе задней крышки на двух подшипниках:

• передний подшипник – роликовый, цилиндрический;

• задний – шариковый, удерживающий вал от осевого перемещения.

Наружный конец вала шлицованный. На нем установлен фланец, к которому крепится барабан стояночного тормоза. В средней части вала на шпонке установлен пятизаходный червяк привода спидометра. Вал уплотнен резиновым самоподжимным сальником.

Вал привода переднего моста. Изготовлен из стали 25 ХГТ вместе с зубчатым венцом для включения переднего моста. Вал установлен на двух подшипниках. Передний – шариковый; задний – роликовый. Внутренняя обойма заднего подшипника закреплена на валу стопорным кольцом. Вал уплотняется резиновым самоподжимным сальником, расположенным в передней крышке.

На переднем конце вала на шлицах установлен и закреплен гайкой фланец. В средней части вала на игольчатых подшипниках установлены шестерни низшей и высшей (прямой) передачи. На ступице шестерни низшей передачи нарезан зубчатый венец, на котором установлена каретка включения низшей передачи.

На ступице шестерни высшей передачи нарезаны зубчатые венцы с обеих сторон:

• один для включения низшей передачи;

• на другом венце установлена каретка включения привода переднего моста.

Зубчатый венец для включения переднего моста изготовлен как одно целое с валом.

Органы управления раздаточной коробки. К ним относятся:

• механизм переключения передач с приводом;

• механизм включения переднего моста с приводом.

Основными частями механизма переключения передач являются:

• два ползунка с вилками;

• муфта включения низшей передачи;

• муфта включения прямой передачи;

• два фиксатора;

• замок.

Электропневматическое управление включения переднего моста служит для облегчения управления автомобилем в сложных условиях движения по бездорожью, а также для предотвращения от перегрузок трансмиссии автомобиля.

Автоматическое включение переднего моста происходит при включении первой передачи в раздаточной коробке.

При включении первой передачи РК выключатель переднего моста, установленный на стержне вилки первой (понижающей) передачи, замыкает электрическую цепь электромагнита, который, выталкивая сердечник, давит на стержень включения воздушного клапана и открывает его. Воздух от тормозного крана через впускной клапан поступает в диафрагменную камеру, которая воздействует непосредственно на стержень камеры включения скользящей каретки, таким образом, автоматически включается привод переднего моста.

При включении первой (понижающей) передачи размыкается цепь электромагнита, закрывается воздушный клапан и возвратная пружина автоматически включает передний мост.

При движении автомобиля (например, на скользкой дороге) может потребоваться включение переднего моста на второй (прямой) передаче РК. В этом случае цепь электромагнита может быть замкнута принудительно, при помощи переключателя, установлен­ного на переднем щите кабины (крайний справа).

На стержне камеры включения переднего моста установлен выключатель, при замыкании которого в кабине на щитке приборов загорается контрольная лампа.

Раздаточная коробка автомобиля КамАЗ

Техническая характеристика

Передаточные числа:

первая (понижающая) передача 1,692

вторая (повышающая) передача 0,917

Управление раздаточной коробкой Дистанционное с электропневмати- ческим поводом переключения передач

Межосевой дифференциал Цилиндрический, несимметрич­ный, планетарного типа

Привод механизма блокировки Пневматический, с дистанцион- дифференциала ным управлением

Отбор мощности До 44,12 кВт (60 л.с.) от первичного вала раздаточ­ной коробки. Возможен отбор мощности на ходу. Включение при остановке автомобиля.

Общее устройство аналогично устройству раздаточной коробки ЗИЛ-131. Однако имеются и особенности.

Редуктор раздаточной коробки состоит из картера, первичного вала, промежуточного вала, вала привода переднего моста, межосевого дифференциала. Все шестерни редуктора постоянного зацепления со спиральными зубьями.

Картер раздаточной коробки литой с вертикальным разъемом. В верхней части картера имеется люк, закрытый крышкой, для установки коробки отбора мощности. В гнездо заднего торца картера установлена односкоростная коробка отбора мощности.

Первичный и промежуточный валы вращаются на цилиндрических радиальных подшипниках, дифференциал – на радиальных ци­линдрическом и париковом подшипниках. Шарикоподшипник первичного вала воспринимает только осевые нагрузки и установлен в крышке первичного зала с радиальным зазором.

К ведущей шестерне первичного зала приварена шестерня отбора мощности. Шестерня понижающей передачи и шестерня повышающей передачи установлены на роликоподшипниках с алюминиевыми сепараторами.

Дифференциал планетарного типа, с четырьмя сателлитами, солнечной шестерней и коронной шестерней, соединенной с валом привода мостов задней тележки. Момент вращения от солнечной шестерни передается на вал привода переднего моста. При работающем (разблокированном) дифференциале обеспечивается постоянная и равномерная тяга всех мостов, и устраняются дополнительные нагрузки в трансмиссии. В зависимости от дорожных условий дифференциал может быть выключен (заблокирован), и тогда валы привода переднего и задних мостов вращаются как одно целое.

Переключение передач в раздаточной коробке осуществляется дистанционно – диафрагменными пневматическими камерами.

Механизм переключения передач состоит из корпуса, крышки, резинотканевой диафрагмы, возвратной пружины, штока в сборе с нажим­ной пружиной и вилки, которая укреплена установочным винтом.

Включение блокировки межосевого дифференциала осуществляется также диафрагменной пневматической камерой, которая отличается от камеры переключения передач отсутствием нажимной пружины.

Воздух в камеры переключения передач подается электропневмоклапанами, управляемыми из кабины водителя трехпозиционнъм переключателем. Механизм блокировки дифференциала включается пневматическим краном, установленным в кабине под приборной панелью. Для предупреждения одновременного включения двух передач в раздаточной коробке имеется механизм блокировки шарикового типа.

Смазка раздаточной коробки – разбрызгиванием. Для подачи смазки в подшипники шестерни понижающей передачи промежуточного вала в картере раздаточной коробки имеется маслосборник, соединенный через отверстия в картере, крышке подшипника, штуцере, валу с подшипниковой зоной.