Коробка переключения передач (КПП)

Демультипликатор и делитель

Логично, что такое большое количество передач влечет за собой определенные сложности с их переключением. Чтобы упростить задачу водителя, избавить его от необходимости поиска нужной скорости и «попадания» в нее, конструкторы изобрели принципиально новое решение, агрегаты, значительно упрощающие работу с грузовиками, но при этом не усложняющие конструкцию трансмиссии. Речь идет о делителе и демультипликаторе. Рассмотрим их подробнее.

Итак, делитель – это деталь, являющаяся в некоторой степени КПП для КПП. Выполнена она в виде редуктора, состоящего из двух ступеней, первая из которых является прямой, а вторая – повышающей. Будучи установленным, например, на 4-хступенчатую трансмиссию, делитель удваивает количество передач, и их становится 8.

Особенно большое количество скоростей актуально, когда автомобиль поднимается под внушительным уклоном, а ресурсов двигателя не хватает для создания требуемой тяги. Помимо прочего, трансмиссии с делителями и демультипликаторами характеризуются повышенным износом и большей экономичностью.

Длинная первая передача

Для спортивных машин, в отличие от обычных, первая передача делается «длинной», чтобы обеспечить лучшую динамику старта. Установка длинной первой передачи и сближение передаточных чисел способствует скоростному старту с места. В обычных машинах первая передача, наоборот, короткая – с ней легче трогаться с места и ехать в тяжелых дорожных условиях – если полотно покрыто снегом или жидкой грязью, на склоне и т.д. Тем, кто планирует пользоваться тюнингованным в спортивном стиле авто в повседневной жизни, неизбежно приходится выбирать между возможностью скоростного старта и устойчивостью на дороге.

Зачем нужна МКПП?

Первая причина ясна – надо как-то подключить вращающийся вал двигателя к приводам колес, чтобы тронуться с места. Есть и вторая: силовой агрегат развивает рабочую мощность (иначе – максимальный крутящий момент) при достижении определенного числа оборотов коленчатого вала. Для большинства бензиновых двигателей этот порог составляет 3000 об/мин, для дизельных – 2000 об/мин.

Для чайников, то бишь, новичков, желающих разобраться в работе автомобильных узлов, предлагается такое пояснение:

  1. Во время работы на месте (холостой ход) количество оборотов коленвала составляет 800-900 об/мин. Чтобы начать движение, развиваемой мощности недостаточно и нужно поднять ее за счет нажатия на газ и повышения оборотов до 2-3 тыс. в минуту. В этот момент и нужно подключить привод колес, что выполняется с помощью коробки передач.
  2. Без МКПП разгон автомобиля выйдет плавным и невероятно долгим, а если попадется подъем, то машина не разгонится никогда. Причина та же – нехватка мощности. Для повышения динамики нужен преобразователь усилия, способный замедлить вращение, но увеличить крутящий момент.
  3. Для разворота и парковки машине нужен задний ход, его также обеспечивает механическая коробка передач.

Если между колесным приводом и коленчатым валом поставить зубчатую передачу с шестеренками разного размера, то колеса станут вращаться медленнее. Но при этом на каждом колесе возрастет усилие (на жаргоне – тяга) и разгон автомобиля ускорится. А плавное подключение вращающихся элементов обеспечит другой узел МКПП – сцепление.

Достоинства и недостатки различных видов трансмиссий

1.Механические коробки передач. К плюсам МКПП относится:

  • Автомобили с механикой дешевле, чем такие же укомплектованные автоматической трансмиссией.
  • Ремонт и техническое обслуживание дешевле, чем у остальных видов трансмиссий.
  • Возможность полноценного контроля над автомобилем при разгоне, обгонах и других маневрах за счет полного использования мощности двигателя.
  • Экономия топлива.

2.Роботизированная коробка передач: плюсы и минусы. Достоинства:

  • Надежность конструкции.
  • Экономия топлива до 30%.
  • Ресурс коробки больше на 40%, если сравнивать с механикой.
  • Наличие возможности ручного управления коробкой.

Недостатки:

  • Несовершенство электронной программы коробки приводит к ухудшению динамических свойств машины, «задумчивости» (до 2 секунд) при переключении передач. Все это усложняет возможность водителя адаптировать автомобиль под свой индивидуальный стиль вождения.
  • Повышенный износ сцепления в случае несвоевременного перехода на ручное управление. На крутых подъемах коробка перегревается, если не переключиться вовремя на ручной режим.
  • Рывки при автоматическом переключении передач при полностью утопленной в пол педали акселератора.

3. Плюсы и минусы автоматической коробки передач. Положительные стороны от установки на автомобиле АКПП:

  • Удобство и комфорт. Отсутствие сцепления и возможность держать руль двумя руками, не отвлекаясь на манипуляции с переключением передач, повышает безопасность и работоспособность – водитель меньше устает. На гололеде машина не теряет управляемость, так как двигатель, не имеющий сцепления, не глохнет.
  • Переход по ступеням при разгоне и торможении короче по времени, чем у МКПП и происходит без потери мощности.
  • Поскольку выбор передачи происходит автоматически, то риск перегрузить двигатель исключается.

Недостатки автоматической трансмиссии:

  • Увеличенный расход топлива.
  • Дорогостоящее обслуживание и ремонт.
  • Невозможно оказать помощь другим водителям в буксировке, как и буксировать автомобиль с АКПП. В случае поломки машины нужна помощь только эвакуатора.
  • Если разрядился аккумулятор, то авто с автоматической трансмиссией не завести с толкача.

4.Вариатор: плюсы и минусы. «Плюсы» вариатора:

  • Бесконечное количество передач вариатора обеспечивают максимально комфортный режим работы двигателя, продлевая его моторесурс и долговечность.
  • Экономия топлива.

Во время плавного разгона, когда скорость автомобиля растет, а тахометр показывает неизменное число оборотов (5-6 тысяч) экономится топливо. Это обусловлено конструктивными особенностями вариатора.

К недостаткам вариатора можно отнести:

Дорогостоящий ремонт и обслуживание.

Замена ремня и специальной трансмиссионной жидкости (7 литров вместо 3 – 4 литров стандартного масла для обычной АКПП) обходится недешево.

Вариаторы пока устанавливаются в основном на компактных маломощных и средних автомобилях. Бывают и исключения – так на тяжелом внедорожнике Nissan MuranoV6 (234 л.с.) установлен вариатор X-Tronic.

Особенности эксплуатации различных типов трансмиссий

  1. В зимнее время до начала движения масло в автоматической трансмиссии желательно прогреть. Для этого удерживайте автомобиль тормозом и переключите последовательно несколько раз все режимы на селекторе.
  2. Чтобы избежать перегрева АКПП избегайте перевозки тяжелых прицепов и грузов. Буксировка на расстояние более 50 км может вызвать перегрев и поломку коробки. Рекомендованная буксировочная скорость не более 40 км/час.
  3. Причиной пробуксовки гидротрансформатора может быть недостаток масла в коробке. При избыточном количестве масла оно может вспениться, что приведет к поломке АКПП.
  4. При прохождении поворотов и в момент обгона, необходимо помнить, что коробка с вариатором реагирует на увеличение числа оборотов с опозданием. Нажать на педаль акселератора надо чуть ранее, до начала совершения маневра.
  5. Буксировка автомобиля с вариатором осуществляется либо путем частичной погрузки при вывешенных ведущих колесах, либо с помощью эвакуатора.
  6. В пробках, нежелательно переводить селектор в положение «Нейтрал». Такой прием увеличивает износ трущихся деталей и сокращает ресурс вариатора. Для роботизированной коробки, наоборот, требуется перевести ее в нейтральное положение, поскольку в положении «D» включено сцепление. При этом изнашивается корзина, выжимной подшипник и ведомый диск.

Механическая коробка для начинающих

Эксплуатация механической коробки является сложной задачей для «чайников», как часто называют начинающих водителей. Необходимо контролировать обороты двигателя, переключать скорости, при этом не терять концентрации и следить за дорогой.

Для управления механической коробкой необходимо:

  • запомнить алгоритм переключения передач;
  • контролировать значения скорости и оборотов визуальным методом (по приборам);
  • нажатие и отпускание педали сцепления выполняется плавно и до упора.

Если у водителя нет уверенности в своих силах, то рекомендуется потренироваться в управлении на свободной площадке. Постепенно человек начинает распознавать моменты переключения передач на слух. После этого для него не возникает трудностей при эксплуатации механической трансмиссии.

Скоростные диапазоны движения и схема переключения скоростей

Для автомобилей с двигателями объемом 1,2-2,0 л производители рекомендуют выдерживать скорости на передачах:

  • первая — трогание с места и движение до скорости 20-30 км/час;
  • вторая — разгон до 30-40 км/час;
  • третья — движение со скоростью до 40-60 км/час;
  • четвертая — 60-80 км/час;
  • пятая — быстрее 80 км/час.

Значения указаны для движения по дороге с твердым покрытием. При эксплуатации автомобиля по бездорожью или скользкой трассе значения скоростей будут иными. Кроме того, для интенсивного разгона скорость на передаче может превышаться.

Пример графика скоростных диапазонов механической трансмиссии

Двигатели современных автомобилей не позволяют раскрутить коленчатый вал свыше допустимых оборотов, поскольку оборудованы электронным ограничителем.

Рекомендации со скоростными режимами движения на каждой передаче приведены в инструкции по эксплуатации автомобиля. В период обкатки возможно снижение показателей, необходимое для приработки деталей.

Подробный алгоритм переключения скоростей выглядит следующим образом:

  1. Быстрым и плавным движением левой ноги выжать педаль сцепления до упора. Педаль газа при этом отпущена.
  2. В момент достижения педалью сцепления низшей точки перевести рычаг выбора передачи в желаемую точку.
  3. Плавно отпустить педаль сцепления, одновременно немного прибавляя обороты правой ногой. Этот пункт позволяет компенсировать снижение скорости транспортного средства за время переключения.
  4. Добавить газ для достижения желаемой скорости.

Основные ошибки новичков — чего следует избегать

Неточности, которые допускают начинающие водители при работе с механической коробкой:

  1. Сложности с троганием. Малоопытный водитель не может определить момент начала функционирования сцепления и работает им слишком быстро или медленно. Из-за этого мотор либо глохнет, либо подгорают фрикционные накладки сцепления.
  2. Отсутствие слухового определения числа оборотов. Новичок продолжает ехать на повышенной частоте вращения, вместо того чтобы перейти на другую передачу. Или наоборот, не чувствует снижения оборотов мотора, продолжая попытки разгона на повышенной скорости. В обоих случаях двигатель подвергается сильным нагрузкам, снижающим ресурс. Кроме того, повышается расход топлива.
  3. Попытки тронуться с места на повышенной передаче. Теоретически, опытный водитель может поехать с места со 2-й или 3-й передачи.
  4. Удержание левой ноги на педали сцепления. Из-за этого устает ступня, постоянно находящаяся в напряжении. Немного поджатая педаль частично отключает сцепление, увеличивая его пробуксовку и износ.
  5. При переключении левая рука неопытного водителя смещает руль в сторону, отклоняя авто от движения по выбранной траектории.

Как переключаться и слушать двигатель?

В процессе движения автовладельцу необходимо распознавать число оборотов двигателя на слух. Помощником малоопытным водителям является тахометр. При эксплуатации бензинового двигателя рекомендованный диапазон оборотов лежит в пределах 2-3 тыс. об/мин, для дизеля — 1,5-2,5 тыс. об/мин.

Характеристики механической трансмиссии

Правильное переключение передач дает ряд неоспоримых преимуществ: мощность и КПД автомобиля повышается, расход топлива снижается, а детали остаются в целости и сохранности. Умение подбирать правильную передачу для конкретной ситуации может заметно облегчить жизнь. Например, если вы едете в гору, ни в коем случае не стоит включать третью и, тем более, четвертую передачу. Скорее всего, автомобиль заглохнет где-нибудь на середине пути. А вот на первой или второй скорости вы без труда преодолеете подъем.

Уровень масла в трансмиссии

Многих водителей интересует уровень масла в МКПП – ведь именно оно отвечает за смазку деталей и их долговечность. Проверять этот показатель нужно каждые 10 тысяч километров. Сделать это можно либо в автомастерской, либо самостоятельно. Заехав на эстакаду или смотровую яму, необходимо осмотреть картер КПП. Для проверки уровня жидкости возьмите короткую палку или прут и посмотрите, достаточно ли масла в заливном отверстии. Если жидкость опустилась ниже его кромки, возьмите шприц для заливки и долейте трансмиссионное масло для нужной риски.

Классификация видов КПП

Опытные автомобилисты привыкли классифицировать коробки переключения передач по нескольким признакам. К ним можно отнести:

  • Вариант передачи оттока мощности (механические КПП, планетарные, с соосными валами, вариатор, гидромеханические);
  • Количество валов (двухвальные, трехвальные, многовальные с различным числом зацеплений);
  • По способу управления (автоматические, роботизированная, ручное включение).

Самая распространенная классификация разделяет КПП по принципу действия:

  1. Механические КПП. Прославились высоким КПД при минимальном весе. Считается, что механическая коробка обеспечивает лучший динамичный разгон транспортного средства при относительно экономичном расходе топлива.
  2. Автоматические. Отличаются простотой в эксплуатации. Тем не менее отмечается, что во многих случаях увеличивают расход топлива автомобиля и неспешно переключают передачи.
  3. Роботизированные КПП. Являются симбиозом механики и автомата. Если простым языком, то роботизированная коробка очень схожа с механической КПП, но с электронным управлением работы сцепления. Отзывы говорят, что подобный вариант значительно уступает автоматической коробке.
  4. Вариаторы или бесступенчатые КПП. Относительно новый тип коробки передач, отличается непосредственным отсутствием передач. Передаточное число в вариаторе меняется плавно, без динамичных ступеней. На сегодняшний день вариаторы только приобретают широкое распространение, поскольку особенности конструкции бесступенчатых КПП не совершенны. Во многих случаях ремень передачи не способен выдержать мощность двигателей современных автомобилей, что быстро выводит систему из строя.

Особенности переключения в разных моделях

На автомобилях КамАЗ различных моделей и конфигураций (седельные тягачи – 44108 или 5490; самосвалы – 6520 или 55111; грузовики – 5320, либо военная модель 5350; автопоезда – 5410, 65206) устанавливаются следующие КПП:

  • 141, 142 и 144 – коробки механические, 5ти-ступенчатые (используются в легких грузовиках, и схожи по конструкции и принципу работы с КПП легковых автомобилей);
  • 152 и 154 – механические коробки с мультипликатором, десятиступенчатые;
  • КПП немецкого производства ZF-6S1000 с механическим переключением, 6ти-ступенчатая с полным набором синхронизаторов;
  • ZF-9S109 и ZF-9S1310 – механические 9ти-ступенчатые коробки с демультипликатором.

Модели коробок передач для грузовых автомобилей отличаются друг от друга количеством ступеней, сложностью устройства, конструкцией кулисы и порядком переключения передач. Более подробное описание различных КПП приведем на примере нескольких моделей КамАЗ.

Устройство и схема переключения коробки передач КамАЗ-5320 с делителем

На КамАЗ-5320 устанавливают коробки передач двух моделей – пятиступенчатую 142 или десятиступенчатую 152 с делителем. Переключение скоростей на КАМАЗ-152 происходит по следующей схеме:

Технические характеристики:

  • количество ступеней – 10;
  • тип управления коробки – механическое;
  • тип управления делителя – пневмомеханическое преселекторное;
  • подшипники – роликовые с сепаратором и без него (шестерни КПП), шариковые и роликовые сферические (валы КПП);
  • синхронизаторы – пальчиковые инерционные;
  • редуктор – передний двухступенчатый.

КамАЗ-4310: схема переключения

Грузовики военного назначения модели 4310 имеют повышенную проходимость, и оборудуются пятиступенчатой трехходовой коробкой переключения передач 14 (от 141 она отличается тем, что имеет прямую пятую передачу, а у модели 141 прямая – четвертая, пятая передача здесь ускоряющая). Механизм переключения передач аналогичен рассмотренному выше для основной коробки автомобиля КамАЗ-5320 с делителем. Схема представлена на фото:

КПП КамАЗ-43118

КамАЗ-43118 оборудуется КПП модели КАМАЗ-154 с делителем, которая имеет аналогичную 152-ой модели схему переключения передач.

Передаточные числа коробки передач:

КПП КамАЗ-65115

В зависимости от модификации на самосвал модели 65115 устанавливается усиленная коробка с мультипликатором КАМАЗ-154, либо девятиступенчатая коробка немецкого производства – ZF9.

Коробка с механическим типом управления имеет передаточные числа в диапазоне 9,48 – 0,75; и 8,97 для задней передачи. Максимальный крутящий момент – 1300 Нм. Схема переключения передач представлена ниже:

Классический «автомат» или гидротрансформатор

Это также «древняя» трансмиссия появилась примерно около 100 лет назад, только вот первое применения нашла на кораблях, где «связывала» ведущий винт и вал. После этого виды этих АКПП перекочевали уже на автомобили.

Сейчас применяются очень широко, также как и механические виды, сначала были на 3, позже на 4, а сейчас существуют уже и на 8 передач. Прогресс не стоит на месте.

В этой коробке практически вообще нет сцепления в понимании механики, читаем вот эту статью. Здесь передачей крутящего момента занимается гидротрансформатор. Если утрировать то это специальная «турбина» — которая передает давления масло от одной крыльчатки на другую. У них нет жесткого сцепления между собой, а только давления масла. Одна «крыльчатка» подсоединена к двигателю и получает от него крутящий момент, другая подсоединена к валам, а после уже к колесам.

Этот вид коробки передач использует большое количество масла в своем строении (оно специально разработано для автоматов этого класса), обычно, если посчитать в литрах это от 8 до 12.

Автоматы по своему строению могут различаться на адаптивные и регулируемые водителем.

Адаптивные – автоматически подстраиваются под манеру вождения, например если вы всегда «жарите в пол», то переключения будут способствовать быстрому набору скорости, но экономии не будет. Если ездите аккуратно, с невысокими оборотами, а также с невысокой скоростью, то переключения будут способствовать размеренной езде, а также экономии топлива. Адаптация происходит на уровне ЭБУ, где накапливаются данные, и первые «режимы поведения» могут уже проявиться через первые 100 километров.

Регулируемые – это виды автоматов, которые полностью подчиняются действию водителя. У них как правило есть несколько режимов – СПОРТ, ЭКОНОМ, КЛАССИЧЕСКИЙ (ГОРОД) и ЗИМНИЙ. У некоторых производителей их может быть до 7 – 8. То есть вы сами выбираете нужную для себя «кнопку».

Плюсы автомата:

  • Удобство вождения (особенно для новичков), нет педали сцепления.
  • Прочность и неприхотливость. Современные виды автоматов, достаточно прочны, я бы сказал при должном обслуживании он проходит у вас весь срок эксплуатации автомобиля
  • Бережет мотор, в спокойной езде (городской режим или эконом), не рвет его.
  • Плавность работы, сейчас практически все автоматы лишены сильных рывков и толчков при переключении, что дает плавность и комфорт движения.
  • Трогаться в горки одно удовольствие, машина с АКПП не покатится назад, для новоиспеченных водителей это просто спасение.

Минусы АКПП:

  • Большое количество масла в трансмиссии, зимой долгий прогрев, а также более сложный запуск
  • Нежелательно буксовать, иначе масло может «закипеть», что может привести к поломке
  • Сложный и дорогой ремонт
  • Низкий КПД, потому как нет жесткой связи с двигателем
  • Больший расход топлива
  • Потеря в разгонной динамике
  • Нежелательно буксировать, нужно вызывать эвакуатор

Не смотря на минусы этой трансмиссии, популярность ее стремительно растет, это и понятно ведь сейчас очень жесткое движение в городах, а сцепление это лишнее потеря концентрации. Если подвести итог по технической надежности этого вида коробки передач, то при должном обслуживании – смене масла, может прослужить не менее 300 – 400 000 километров, а возможно и более.

Разновидности АКПП

Структуры различных трансмиссий схожи, однако есть определенные различия сборки. Их можно разделить на некоторые типы, отличающиеся способом управления и проверкой эксплуатации. Одни управляются гидравлическим прибором, а другие – электронным распределителем.

Традиционный вариант – гидроавтомат

Самая простая коробка, которая ликвидирует непосредственное сообщение между колесами и движком. Крутящий момент посылается рабочей жидкостью путем функционирования 2-х турбин. В последующем механизм был усовершенствован с помощью электронного устройства, что дало возможность добавить режимы «спорт», «экономичная езда» и «зима», а так же «ручной режим», позволяющий выполнять самостоятельное переключение передач водителем (Tiptronic).

Вариаторная коробка

В ней нет определенного передаточного числа. Нормально функционирующий вариатор мягко меняет крутящий момент, за счет чего звук работы двигателя не меняется и остается ровным. Такой процесс исключает возможность отслеживать на слух момент переключения с одной передачи на другую.

Роботизированная трансмиссия

Иначе называемая «робот DSG», наиболее похожа на механическую коробку, но управление схоже с автоматической. Несмотря на это, весит она намного меньше стандартной автоматической коробки, стоит дешевле, а главное – изрядно экономнее механики по расходу топлива.

Как и остальные, такие виды коробки имеют свои минусы. Одним из них является повышенная чувствительность к быстрой агрессивной езде. В отличие от других автоматов, при сильном нажатии на педаль газа передачи переключаются как-то неправильно и появляются резкие толчки. Подобная эксплуатация приводит к повреждениям деталей, а в результате полный выход из строя всего механизма.

Как работает механическая коробка передач

Коробка передач служит для изменения тяговой силы на колесах автомобиля в зависимости от сопротивления движению и дает автомобилю возможность двигаться задним ходом. Коробка передач позволяет, кроме того, при выключении передач отсоединять ведущие колеса автомобиля от двигателя, обеспечивая тем самым возможность запуска двигателя и его работу на холостом ходу.

Коробка передач представляет собой механизм, состоящий из набора шестерен, которые могут вводиться в зацепление в различных сочетаниях.

Каждое сочетание зацепления шестерен коробки называется ступенью или передачей. Число ступеней (передач) в коробке передач зависит от конструкции автомобиля и обычно бывает от трех до пяти (не считая передачи заднего хода). В соответствии с этим коробки передач называются трехступенчатыми, четырехступенчатыми и пятиступенчатыми.

Зацепление различных пар шестерен осуществляется при помощи кареток (шестерен), передвигаемых вдоль валов коробки. В зависимости от числа подвижных кареток коробки разделяются на двухходовые (две каретки) и трехходовые (три каретки).

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий