3)Устройство коробки передач автомобиля камаз -5220. Как работает синхронизатор? Ответ иллюстрировать схемой.
Коробка передач КАМАЗ — трехходовая, пятиступенчатая (с пятой повышающей передачей), с синхронизаторами на II, III и IV, V передачах.Картер 18 коробки передач прикреплен к картеру 4 сцепления, и таким образом двигатель, сцепление и коробка передач составляют единый силовой агрегат.Ведущий вал 2 установлен на двух подшипниках: впереди — в расточке торца коленчатого вала двигателя и сзади — в передней стенке картера коробки передач и крышке 3 подшипника.На переднем конце ведущего вала нарезаны шлицы для установки ведомого диска сцепления. На задней части конца вала, входящей в картер коробки передач, нарезан зубчатый венец шестерни постоянного зацепления. Вал зафиксирован от осевого перемещения в подшипнике, который относительно картера закреплен стопорным кольцом, входящим в выточку наружного кольца подшипника, и, кроме того, внутреннее кольцо подшипника поджато шлицевой гайкой. Внутренняя расточка зубчатого венца ведущего вала является передней опорой для ведомого вала 14, установленного в ней на цилиндрическом роликовом подшипнике, задний конец ведомого вала опирается на шариковый подшипник, закрепленный стопорным кольцом в стенке картера и крышке 15. Внутреннее кольцо этого подшипника зажато между буртом ведомого вала и шестерней привода спидометра, поджимаемой фланцем 16 карданного вала. Фланец насажен на шлицы и закреплен на конце ведомого вала гайкой с шайбой.
Ведомый вал является шлицованным валом переменного сечения. На нем установлены последовательно (начиная с переднего конца) синхронизатор 5 IV и V передач, шестерня 8 V передачи, шестерня 9 III передачи, синхронизатор 10 II и III передач, шестерня 11 II передачи и шестерня 12 I передачи и заднего хода.
Каретка синхронизатора IV и V передач насажена на шлицы вала, а II и III передач — на втулку со шлицевой наружной поверхностью, зафиксированную относительно вала шпонками. Шестерни II, III и V передач ведомого вала установлены на подшипниках скольжения, выполненных в виде стальных втулок, имеющих специальное покрытие и пропитку. Шестерня I передачи и заднего хода может перемещаться по шлицованной части ведомого вала. Осевое перемещение остальных шестерен ограничено упорными шайбами и распорными втулками.
Рисунок 3.1. Коробка передач КАМАЗ 5320
1 — муфта выключения сцепления; 2 — ведущий вал; 3 — крышка подшипника ведущего вала; 4 — картер сцепления; 5 — синхронизатор IV и V передач; 6 — рычаг переключения передач; 7 — шарик фиксатора с пружиной; 8 — шестерня V передачи ведомого вала; 9 — шестерня III передачи ведомого вала; 10 — синхронизатор II и III передач; 11 — шестерня II передачи ведомого вала; 12 — шестерня I передачи и заднего хода ведомого вала; 13 — верхняя крышка коробки передач со штоком и вилками; 14 — ведомый вал; 15 — крышка подшипника ведомого вала; 16 — фланец крепления карданного вала к коробке передач; 17 — промежуточный вал с шестерней I передачи; 18 — картер коробки передач; 19 — шестерня II передачи промежуточного вала; 20 — заборник масляного насоса с магнитом; 21 — шестерня III передачи промежуточного вала; 22 — шестерня V передачи промежуточного вала; 23 — шестерня отбора мощности; 24 — шестерня привода промежуточного вала; 25 — масляный насос; 26 — ось блока шестерен заднего хода; 27 — блок шестерен заднего хода; 28 — шток вилки продольной тяги; 29 — промежуточный рычаг переключения передач; 30 — картер механизма дистанционного переключения передач; 31 — поводок переключения I передачи и заднего хода; 32 — предохранитель включения заднего хода с пружиной; 33 — штифт фиксатора выбора передач с пружиной; 34 — вал переключения передач; 35 — червяк шестерни привода спидометра
Передний конец промежуточного вала 17 опирается на роликовый подшипник, смонтированный в передней стенке картера коробки передач, а задний — на шариковый подшипник, закрепленный стопорным кольцом в стенке картера и крышке. Кроме того, задний конец промежуточного вала притянут к внутреннему кольцу подшипника шайбой и двумя болтами, ввернутыми в торец вала.
Промежуточный вал, кроме задней шлицевой части, представляющей собой зубчатый венец шестерни I передачи и заднего хода, имеет гладкую ступенчатую поверхность с рядом пазов под шпонки для фиксации шестерен. На промежуточном валу расположены последовательно: шестерня 24 постоянного зацепления, шестерня 23 отбора мощности через боковой люк, шестерня 22 V передачи и шестерня 21 III передачи, распорная втулка и шестерня 19 II передачи.
В переднем торце промежуточного вала сделан паз для привода валика масляного насоса
В приливах картера коробки передач установлена дополнительная ось 26, на которой на двух роликовых подшипниках установлен блок 27 промежуточных шестерен заднего хода. Одна из шестерен блока находится в постоянном зацеплении с зубчатым венцом I передачи, имеющимся на промежуточном валу; другая шестерня входит в зацепление с шестерней I передачи, скользящей по шлицам ведомого вала при перемещении ее назад, когда включается задний ход.
Все шестерни коробки передач, кроме шестерен I передачи, заднего хода и отбора мощности, находятся в постоянном зацеплении с соответствующими шестернями ведущего и ведомого валов, имеют спиральные зубья для уменьшения шума при работе шестерен и увеличения их долговечности.
Зубья шестерен коробки передач смазываются со дна картера. Втулка, выполняющая роль подшипников скольжения шестерен ведомого вала, смазывается маслом под давлением, поступающим от масляного насоса 25, смонтированного на передней стенке картера. Насос приводится в действие от торца промежуточного вала коробки передач.
Выступающий конец ведущего валика масляного насоса имеет две лыски, которые входят в соответствующий паз в торце промежуточного вала коробки передач. На валике неподвижно с помощью шпонки закреплена ведущая шестерня масляного насоса; его ведомая шестерня на оси сидит свободно. Масло из канала, имеющегося в стенке картера и сообщающегося с поддоном, защищенным фильтрующей сеткой, поступает в насос.
При вращении шестерен всасывание происходит там, где зубья выходят из зацепления, а нагнетание — с той стороны, где они входят в зацепление. По каналу масло выходит из насоса в нагнетательную магистраль.
Для устранения перенапряжения деталей у насоса имеется перепускной шариковый клапан, который при чрезмерном повышении давления масла соединяет нагнетательный канал насоса со всасывающим.
По каналу в передней стенке картера и каналу в крышке ведущего вала масло поступает к радиальным каналам ведущего вала. Из них через осевой канал ведущего вала и переходную втулку масло подводится к осевому каналу ведомого вала и далее по радиальным отверстиям — к втулкам шестерен V, III и II передач.
Для очистки масла в нижней части поддона имеется масло-приемник с магнитной пробкой.
Описываемая коробка передач выполнена по схеме, в которой соответствующие шестерни всех передач, кроме I и заднего хода, находятся в постоянном зацеплении. При такой кинематической схеме наиболее удобно и легко переключаются передачи с помощью синхронизаторов, которые обеспечивают безударное и бесшумное включение шестерен, что повышает долговечность деталей коробки.
Синхронизатор состоит из следующих основных частей: муфты 5, каретки 6 и обоймы 7.Обойма синхронизатора представляет собой полый цилиндр с четырьмя равномерно расположенными продольными сквозными прорезями на поверхности. Прорези имеют специальную конфигурацию — в средней части они сделаны на некоторой длине более широкими и имеют скошенный выход. По краям прорези сделаны еще более широкими, но с плавными закруглениями, чтобы исключить концентрацию напряжений по краям обоймы. Обойма является весьма ответственной и нагруженной деталью, поэтому она изготовлена из качественной стали и подвергается термической обработке в зоне прорезей.
В прорези обоймы входят четыре отростка каретки синхронизатора, на которых закреплена муфта. Каретка синхронизатора имеет также четыре равно расположенных по окружности отверстия, в которые вставлены шарики 12 с пружинными фиксаторами.
В среднем нейтральном положении обойма соединяется с кареткой посредством пружинных фиксаторов, шарики которых под действием пружин входят в соответствующие канавки, имеющиеся в обойме. К обоим торцам обоймы синхронизатора приклепаны бронзовые конусные кольца 3 и 8. Каретка синхронизатора имеет шлицевое отверстие. У синхронизатора V и IV передач каретка скользит по шлицам ведомого вала 1, а у синхронизатора III и II передач — по шлицам распорной втулки шестерен III и II передач. С обоих торцов ступицы каретки синхронизатора нарезаны зубчатые муфты 10 и 13, которыми каретка может соединяться с соответствующими зубчатыми муфтами 11 и 14 внутреннего зацепления V и IV или III и II передач.
Рисунок 3.2 Синхронизатор:
а — в разрезе; б — схема работы; 1 — ведомый вал коробки передач; 2 — шестерня V передачи; 3 — конусное кольцо синхронизатора для включения V передачи; 4 — конусное кольцо шестерни V передачи; 5 — муфта включения IV и V передач; 6 — каретка синхронизатора; 7 — обойма конусных колец; 8 — конусное кольцо для включения IV передачи; 9 — ведущий вал коробки передач; 10 — зубчатая муфта каретки синхронизатора включения IV передачи; 11 и 14 — зубчатые муфты; 12 — шарик фиксатора каретки; 13 — зубчатая муфта каретки синхронизатора включения V передачи
При включении передачи вилка штока перемещает в соответствующую сторону муфту 5 включения IV и V передач, которая передвигает вдоль вала связанную с ней каретку и обойму синхронизатора. При надвигании корпусного кольца обоймы на конус шестерни изменяется скорость, в результате чего прямоугольные отростки каретки, входящие в ее прорези, смещаются и входят в средние боковые углубления прорезей обоймы.
Пока не прекратится взаимное скольжение конических поверхностей и не уравняются скорости обоймы и шестерни, дальнейшее продвижение каретки вдоль оси вала невозможно.
После выравнивания скоростей вращения обоймы и шестерни отростки каретки перестанут прижиматься к средним боковым углублениям прорезей и муфта будет иметь возможность переместиться вдоль оси вала. При перемещении муфты под воздействием вилки переключения передач шарики, соединяющие каретку с обоймой, выйдут из углубления последней, каретка продвинется вдоль оси вала и, так как она вращается с той же скоростью, что и включаемая шестерня, зубчатая муфта каретки без удара и шума войдет в зацепление с зубчатой муфтой шестерни (произойдет блокировка).
Рисунок 3.3 Привод коробки передач КАМАЗ:
1 — рычаг переключения передач; 2 — рычаг механизма переключения; 3 — валик переключения передач; 4 — картер механизма дистанционного переключения передач; 5 — промежуточный рычаг переключения передач; 6 — палец; 7 — серьга шарнира; 8 — наконечник тяги; 9 — стяжные болты; 10 — тяга; 11 — промежуточный механизм; 12 — стопорный болт; 13 — поперечный валик
При включенной передаче крутящий момент двигателя через маховик, нажимный и ведомый диски сцепления передается на ведущий вал коробки передач, а с его зубчатого венца на сопряженную шестерню промежуточного вала и далее от соответствующей пары шестерен включенной передачи на каретку синхронизатора и ведомый вал коробки передач. Только к шестерне I передачи и заднего хода крутящий момент передается непосредственно от промежуточного вала коробки передач. Учитывая отсутствие синхронизатора у шестерен I передачи, во избежание поломки шестерен переключение на I передачу выполнять только после значительного уменьшения скорости движения.
Рисунок 3.4 Крышка коробки передач КАМАЗ:
1 — верхняя крышка; 2 — пробка; 3 — вилка переключения I передачи и заднего хода; 4 — вилка переключения II и III передач; 5 — шток вилки переключения IV и V передач; в и 10 — заглушки; 7 — шарики замка штока; 8 — вилка переключения IV и V передач; 9 — стопорный болт; 11 — головка штока вилки переключения I передачи и заднего хода; 12 — пружина предохранителя; 13 — стакан пружины; 14 — ось поводка; 15 — поводок переключения I передачи и заднего хода; 16 — предохранители включения заднего хода; 17 — головка штока вилки переключения II и III передач; 18 — шарик фиксатора; 19 — пружина фиксатора; 20 — шток вилки переключения II и III передач; 21 — шток вилки переключения I передачи и заднего хода; 22 — рычаг дистанционного механизма переключения передач; 23 — штифт замка штока.
Достаточно удаленное от водителя расположение коробки передач привело к необходимости осуществления дистанционного привода управления коробкой. Дистанционный привод (рис. 68) состоит из механизма переключения передач, расположенного непосредственно на коробке передач, и системы тяг и рычагов, связанных с рычагом 1 переключения передач, смонтированным в кабине.
В приливах верхней крышки 1 коробки передач смонтированы три штока.
На каждом штоке неподвижно закреплены вилки переключения передач. На крайнем правом (по ходу автомобиля) штоке закреплена вилка 3 переключения I передачи и заднего хода, на среднем штоке — вилка 4 переключения II и III передач и на третьем штоке — вилка 8 переключения IV и V передач.
Для обеспечения строгого положения на штоке каждая вилка прикреплена к нему установочным стопорным винтом, который конусным концом входит в такое же отверстие штока. Чтобы винт не отвертывался, он привязан шплинт-проволокой к вилке. Кованые стальные вилки имеют тщательно изготовленные и термически обработанные губки, входящие в кольцевую проточку муфты переключения передач.
Штоки 5, 20 и 21 передвигаются в направляющих опорах верхней крышки с помощью рычага 22 дистанционного механизма переключения передач. На штоке I передачи и заднего хода, а также на штоке переключения II и III передач имеются головки (соответственно 11 и 17).
В головку 17 рычаг 22 входит непосредственно, а в головку 11 — через поводок 15 переключения I передачи и заднего хода.
Для включения IV и V передач рычаг 22 может входить непосредственно в паз вилки 8 переключения этих передач. Положение штока I передачи и заднего хода зафиксировано в крышке с помощью предохранителей 16, входящих в поводок 15 под действием пружины 12, помещенной в стакане 13. Только преодолев усилие пружины этого предохранителя, можно включить перс-дачу или задний ход. Кроме того, имеются фиксаторы штоков, выполненные в виде шариков 18 с пружинами.
На штоках имеется по три канавки под шарик. Шарики фиксаторов под действием пружин входят в эти канавки и фиксируют штоки в положении, соответствующем включению определенной передачи, а также в нейтральном положении. Чтобы исключить возможность одновременного включения двух различных передач из-за совместного передвижения двух штоков, имеется замок, который при передвижении одного из штоков запирает два других в нейтральном положении. Для этого в перегородке верхней крышки коробки передач просверлен канал, в котором между штоками вложено по два шарика 7. В штоках сделаны выемки под шарики; кроме того, в среднем штоке имеется отверстие, в которое вставлен штифт 23 замка штоков. При перемещении среднего штока шарики выходят из его углублений и входят в углубления крайних штоков, запирая последние.
Если перемещается один из крайних штоков, то шарик выходит из имеющегося в нем углубления и, нажимая на смежный шарик, передвигает штифт среднего штока таким образом, что он нажимает на два других шарика, один из которых входит в углубление второго крайнего штока, запирая его и средний шток.
На верхней крышке коробки передач смонтирован картер дистанционного механизма управления коробкой передач, в котором располагается вал 34 переключения передач с неподвижно закрепленным на нем рычагом 6, управляющим штоком переключения передач, и промежуточным рычагом 29, связанным с продольной тягой дистанционного привода.
В картере дистанционного механизма располагается также штифт 33 фиксатора выбора передач, который пружиной, расположенной в отверстии картера, прижимается к рычагу 6 и удерживает его в нейтральном положении. На внешнем конце консольной части картера в приливах сделаны опоры для штока 28 вилки продольной тяги. На штоке 28 неподвижно закреплена головка, в которую входит головка рычага 29.
Шток 28 вилки продольной тяги в своих опорах может совершать как продольное, так и угловое перемещение. Угловое перемещение штока 28 вызывает продольное перемещение вала 34, что приводит к соединению сидящего на нем рычага 6 с определенным ползуном в верхней крышке коробки передач. Продольное перемещение штока 28 вилки продольной тяги вызывает поворот вала 34 переключения передач и сидящего на нем рычага 6. При этом шток вилки переключения передач вместе с вилкой перемещается до включения соответствующей передачи.
Наличие шарнирных соединений и шаровой опоры обеспечивает возможность опрокидывания кабины без нарушения нейтрального положения рычага управления коробки передач. В этом случае шаровая опора рычага, связанная с основанием кабины, скользит по стержню рычага.
При опущенной кабине во всем дистанционном приводе обусловливается четкая кинематическая связь между каждым элементом механизма управления передачами коробки передач.