2015-05-18
862
13 12 11 10
Рис. 4.45. Коробка передач грузовых автомобилей КамАЗ:
/ — ведущий вал; 2, 13 — шестерни; 3 — первичный вал; 4, 5, 6 — синхронизаторы; 7— муфта; 8 — вторичный вал; 9, 11 — промежуточные валы; 10, 12 —
картеры
Коробка передач состоит из двух частей — основной пятиступенчатой коробки передач и делителя. Делитель выполнен в отдельном картере 12 с картером сцепления и прикреплен к картеру 10 коробки передач. В картере 10 основной коробки передач размещены первичный 3, вторичный 8 и промежуточный 9 валы., Косозубые шестерни коробки передач находятся в постоянном' зацеплении. Включение IV и V, а также II и III передач производится соответственно синхронизаторами 5 и 6. Включение первой передачи и заднего хода осуществляется зубчатой муфтой 7. Синхронизаторы имеют конструкцию, аналогичную синхронизаторам грузовых автомобилей ЗИЛ (см. рис. 4.43).
Делитель имеет ведущий 1 и промежуточный // валы, две шестерни 2 и 13 постоянного зацепления и зубчатую муфту с синхронизатором 4 для включения прямой и повышающей передач с передаточными числами соответственно ик= 1 и мк = 0,815. Проме-, жуточный вал // делителя соединен шлицами с промежуточным: валом 9 коробки передач. Шестерня 2 установлена свободно на, ведущем валу и вращается относительно вала.
При включении прямой передачи ведущий вал / делителя и первичный вал 3 коробки передач жестко соединяются напрямую с помощью зубчатой муфты. При этом крутящий момент, переда^ ваемый от двигателя к коробке передач, не изменяется по вели' чине. При включении повышающей передачи шестерня 2фикси-. руется синхронизатором на ведущем валу /делителя. В этом случав
Рис. 4.46. Приводы переключения коробки передач (а) и Делителя (б) грузовых автомобилей КамАЗ:
1, 3, 5 — рычаги; 2, 4 — тяги; б — крышка; 7 — переключатель; 8 — кран; 9— воздухораспределитель; 10, 11 — клапаны; !2 — упор; 13 — пневмоии-линдр; В, Н — положения переключателя
точная 4 тяги, рычаг 3 передачи и шток с рычагом 5 механизма переключения передач, который находится в крышке 6 коробки передач.
Механизм переключения передач делителя имеет пневматический привод. Привод состоит из переключателя 7, находящегося на рычаге 1 коробки передач, редукционного клапана 10, пнев-моцилиндра 13, воздухораспределителя 9, клапана // включения делителя, крана 8 и трубопроводов.
При установке переключателя в положение И (низшая) или В (высшая) передача золотник крана # перемещается тросом. Сжатый воздух от редукционного клапана /# поступает в соответствующую полость воздухораспределителя 9, устанавливая при этом1 его золотник в необходимое положение. При выключении сцепле-, ния упор 12, установленный на толкателе рычага выключения сцепления, открывает клапан 11, и сжатый воздух проходит в воздухораспределитель 9 и далее в нужную полость пневмоиилин-дра 13, перемещая его поршень и выключая передачи в делителе*;' Следовательно, переключатель можно включать заранее, однако;, переключение передач в делителе произойдет только при выклю-'-, чении сцепления. Такое полуавтоматическое переключение передач делителя значительно облегчает его применение.
Многовальная коробка передач (рис. 4.47, а) грузовых автомобилей ЗИЛ состоит из основной коробки передач и демультипли-, катора. Она имеет восемь основных передач для движения вперед, (передача VIII — прямая с ик = 1), дополнительную «ползущую»' передачу (ик ~ 11,4) и передачу заднего хода.
Такое число передач позволяет изменять крутящий момент дви
гателя в широком диапазоне и выбирать наиболее экономичный,
режим движения автомобиля. ■;
В картере 30 основной коробки передач на подшипниках уста-, новлены первичный 1, вторичный 29 и промежуточный 28 валы,,
Первичный вал выполнен вместе с косозубой шестерней, ко-., торая находится в постоянном зацеплении с шестерней 31 привода,-промежуточного вала. На вторичном валу шестерни всех передач, установлены на роликовых подшипниках и свободно вращаются относительно вала.
Промежуточный вал изготовлен за одно целое с прямозубыми', шестернями 20 «ползущей» передачи и 23 заднего хода. Косозубыс шестерни остальных передач напрессованы на промежуточный вал.;
Все шестерни коробки передач находятся в постоянном зацеп-1 лении.
Для включения передач I —VIII служат синхронизаторы 25 и 32,. а для включения «ползущей» передачи и заднего хода — муфта 21- Они установлены на шлицах вторичного вала.
Конструкция синхронизаторов и их работа аналогичны синхронизаторам пятиступенчатой коробки передач грузовых автомо-
билей ЗИЛ (см. рис. 4.43), которая была рассмотрена ранее. Однако эти синхронизаторы имеют шесть, а не три блокирующих пальца.
Механизм переключения коробки передач находится в отдельном корпусе, который прикреплен к крышке коробки передач. В механизм входят (рис. 4.47, 6) рычаг 33 переключения передач, рычаг 4 включения передач, серьга 34 и вал 35. Рычаг включения передач закреплен на валу 35, а рычаг 33 переключения передач связан с валом шарнирно. Пружинный демпфер 37 предназначен для фиксации его промежуточных ходов.
При перемещении рычага 33 вперед или назад серьга 34 вместе с валом 35 поворачиваются. При этом рычаг 4 включения своим нижним концом перемещает тот ползун механизма переключения передач, в пазу головки которого он находится.
На ползунах 2 закреплены вилки 8 переключения передач, с помощью которых перемещаются по шлицам вторичного вала каретки синхронизаторов 25, 32 и муфта 21.
В нейтральном положении рычага 33 рычаг 4 находится в среднем фиксированном положении, и его нижний конец входит в паз головки ползуна III и IV передач.
При перемещении рычага 33 из нейтрального положения влево рычаг 4 перемещается вправо, и его нижний конец входит в паз головки ползуна включения I и II передач, а при дальнейшем перемещении рычага — в паз головки «ползущей» передачи и передачи заднего хода.
При перемещении рычага 33 вправо рычаг '/включения перемещается влево, и его нижний конец последовательно входит в пазы головок ползунов I —IV передач, которые при включении прямой передачи (ик = 1) в демультипликаторе преобразуются соответственно в передачи V—VIII.
Механизм включения передач размещен в крышке 7(см. рис. 4.47, а) коробки и состоит из трех ползунов 2 с вилками, головок 3 ползунов, трех шариковых фиксаторов 6 с пружинами и замочного устройства, состоящего из двух пар шариков и штифта между ними. Фиксаторы исключают самопроизвольное выключение передач, а замочное устройство — одновременное включение двух и более передач.
Демультипликатор размещен в отдельном картере 18, прикрепленном сзади к картеру 30 коробки передач. Он представляет собой двухступенчатый планетарный редуктор и имеет две передачи: прямую (ик = 1) и понижающую (ик = 3,3).
Демультипликатор включает в себя вал 15 с сателлитами 11 и их осями, солнечную шестерню 10, коронную шестерню 12 со ступицей, блокировочный диск 13 и синхронизатор 17.
Вал демультипликатора установлен на шариковом подшипнике и через сателлиты связан с солнечной и коронной шестернями. Для включения передач демультипликатора на валу /5 размещен син-
|
| 3130 29 28 27 26 25 |
|
ю
о
Рис. 4.47. Коробка передач с демультипликатором грузовых автомобилей ЗИЛ:
а — продольный разрез; б — механизм переключения; /, 15, 28, 29, 35 — валы коробки; 2 — ползун; 3 — головка; 4, 33 — рычаги; 5 — блок клапанов; 6, 36 — фиксаторы; 7 — крышка; 8, 14 — вилки; 9 — пневмоцилиндр; 10 — солнечная шестерня; // — сателлит; 12 — коронная шестерня; 13 — блокировочный диск; 16 — втулка шлицевая; 17, 25, 32 — синхронизаторы; 18, 30 — картеры; 19 — насос; 20, 23 — шестерни передач «ползущей» и заднего хода; 21 — муфта; 22 — промежуточная шестерня заднего хода; 24 — шестерня I и V передач; 26— шестерня II и VI передач; 27 — шестерня III и VII передач; 31 — шестерня привода; 34— серьга; 37 —
демпфер
хронизатор, конструкция и работа которого аналогичны синхронизаторам 25 и 32 коробки передач. Солнечная шестерня /Оустанов-лена на шлицевом конце вторичного вала 29 коробки передач.
Механизм переключения передач демультипликатора состоит из вилки 14, вала вилки и рычага вала. Привод механизма переключения — пневматический. В привод входят блок клапанов 5, пневматический цилиндр 9 и соединительные шланги.
Блок клапанов имеет два клапана, которые работают последо^ вательно. Сжатый воздух к блоку подводится из пневмосистемьГ автомобиля. При включении «ползущей», I —IV передач и заднего хода сжатый воздух поступает в пневмоцилиндр 9, включая1, низшую передачу демультипликатора. При включении V—VIII пе-' редач поступивший в пневмоцилиндр сжатый воздух включает вг демультипликаторе прямую передачу.
Детали коробки передач и демультипликатора смазываются1 маслом, заливаемым в их картеры. Система смазывания — смешанного типа: под давлением, разбрызгиванием и масляным ту-' маном. Масляный насос 19 под давлением подает масло к под-, шипникам коробки передач и демультипликатора. Остальные их1 детали смазываются разбрызгиванием масла и масляным туманом.
Гидромеханические коробки передач. Основным неудобством при использовании механических ступенчатых коробок передач является то, что водителю для переключения передач постоянно приходится нажимать на педаль сцепления и перемещать рычаг пере-' ключения передач. Это требует от него затрат значительных физических сил, особенно в условиях городского движения или при; управлении автомобилем, работающим с частыми остановками. Для устранения таких неудобств и облегчения работы водителя на легковых, грузовых автомобилях и автобусах все более широкое; применение получают гидромеханические коробки передач. Они1 выполняют одновременно функции сцепления и коробки передач с автоматическим или полуавтоматическим переключением пере-, дач. При гидромеханической коробке передач управление движением автомобиля осуществляется педалью подачи топлива и при необходимости тормозной педалью.
Гидромеханическая коробка передач состоит из гидротрансформатора и механической коробки передач. При этом механическая ■ коробка передач может быть двух-, трех- или многовальной, а также планетарной.
Гидромеханические коробки с вальными механическими коробками передач применяются главным образом на грузовых автомобилях и автобусах. Для переключения передач в таких коробках используются многодисковые муфты (фрикционы), работающие в масле, а иногда — для включения низшей передачи и заднего хода — зубчатая муфта. Переключение передач фрикционами происходит без снижения скорости вращения коленчатого вала дви-'
гатсля, т.е. бесступенчато — без разрыва передаваемых мощности и крутящего момента.
Гидромеханические коробки с планетарными механическими коробками передач получили наибольшее распространение и применяются на легковых, грузовых автомобилях и в автобусах. Их преимущества: компактность конструкции, меньшие металлоемкость и шумность, больший срок службы. К недостаткам относятся сложность конструкции, высокая стоимость, пониженный КПД. Переключение передач в этих коробках производится при помощи фрикционных муфт и ленточных тормозных механизмов. При этом при включении одной передачи часть фрикционных муфт и ленточных тормозных механизмов пробуксовывает, что также снижает их КПД.
Гидротрансформатор (рис. 4.48) представляет собой гидравлический механизм, который размещен между двигателем и механической коробкой передач. Он состоит из трех колес с лопатками — насосного (ведущего), турбинного (ведомого) и реактора. Насосное колесо 3 закреплено на маховике /двигателя и образует корпус гидротрансформатора, внутри которого размещены турбинное колесо 2, соединенное с первичным валом 5 коробки передач, и реактор 4, установленный на роликовой муфте 6 свободного хода. Внутренняя полость гидротрансформатора на 3/4 своего объема заполнена специальным маслом малой вязкости.
При работающем двигателе насосное колесо вращается вместе с маховиком двигателя. Масло под действием центробежной силы поступает к наружной части насосного колеса, воздействует на лопатки турбинного колеса и приводит его во вращение. Из турбинного колеса масло поступает в реактор, который обеспечивает плавный и безударный вход жидкости в насосное колесо и сущест-
Рис. 4.48. Гидротрансформатор:
а — общий вид; 6 — схема; / — маховик; 2 — турбинное колесо; 3 — насосное колесо; 4 — реактор; 5 — вал; 6 — муфта
венное увеличение крутящего момента. Таким образом, масло циркулирует по замкнутому кругу, обеспечивая передачу крутящего момента в гидротрансформаторе. Характерной особенностью гидротрансформатора является увеличение крутящего момента при его передаче от двигателя к первичному валу коробки передач. Наибольшее увеличение крутящего момента на турбинном колесе гидротрансформатора получается при трогании автомобиля с места. В этом случае реактор неподвижен, так как заторможен муфтой свободного хода. По мере разгона автомобиля увеличиваются скорости вращения насосного и турбинного колес. При этом муфта свободного хода расклинивается, и реактор начинает вращаться с увеличивающейся скоростью, оказывая все меньшее влияние на передаваемый крутящий момент. После достижения реактором максимальной скорости вращения гидротрансформатор перестает изменять крутящий момент и переходит на режим работы гидромуфты. Таким образом происходит плавный разгон автомобиля и бесступенчатое изменение крутящего момента.
Гидротрансформатор автоматически устанавливает необходимое передаточное число между коленчатым валом двигателя и ведущими колесами автомобиля. Это обеспечивается следующим образом: с уменьшением скорости вращения ведущих колес автомобиля при увеличении сопротивления движению возрастает динамический напор жидкости от насоса на турбину, что приводит к росту крутящего момента на турбине и, следовательно, на ведущих колесах автомобиля.
|
Планетарная коробка передач включает в себя планетарные механизмы. В простейшем планетарном механизме (рис. 4.49) солнечная шестерня 6, закрепленная на ведущем валу 1, находится в зацеплении с шестернями-сателлитами 3, свободно установленными на своих осях. Оси сателлитов закреплены на водиле 4, жестко соединенном с ведомым валом 5, а сами сателлиты находятся в зацеплении с коронной шестерней 2, имеющей внутренние зубья.
| Рис. 4.49. Планетарный механизм: / — ведущий вал; 2 — коронная шестерня; 3 — сателлиты; 4 — водило; 5 — ведомый вал; 6 — солнечная шестерня; 7 — тормоз |
Передача крутящего момента с ведущего вала) на ведомый вал 5 возможна только при заторможенной коронной шестерне 2 при помощи ленточного тормоза 7. В этом случае при вращении шестерни 6 сателлиты 5, перекатываясь по зубьям неподвижной шестерни 2, начнут вращаться вокруг своих
осей и одновременно через водило Сбудут врашать ведомый вал 5. При растормаживании шестерни 2 сателлиты 3, свободно перекатываясь по шестерне 6, будут вращать шестерню 2, а вал 5 будет оставаться неподвижным.
На рис. 4.50 приведена схема гидромеханической коробки передач, которая состоит из гидротрансформатора, трехвальной двухступенчатой механической коробки передач и системы управления. Наличие двухступенчатой механической коробки передач увеличивает диапазон регулирования крутящего момента. Гидромеханическая коробка передач включает ведущий 19, ведомый 5 и промежуточный 12 валы с шестернями, многодисковые фрикционные сцепления 2, 3, 17 (фрикционы) и зубчатую муфту 4 с приводом. К системе управления относятся передний 15 и задний 14 гидронасосы и центробежный регулятор 8, который воздействует на фрикционы 2, 3, 17, обеспечивающие переключение передач.
В нейтральном положении все фрикционы выключены, и при работающем двигателе крутящий момент на вторичный вал 5 не передается. На I (понижающей) передаче системой управления автоматически включается фрикцион 2. При этом ведущая шестерня /, свободно установленная на ведущем валу 19 коробки передач, блокируется с валом, а зубчатая муфта 4 устанавливается вручную в положение переднего хода с помощью дистанционной системы управления. Крутящий момент на I передаче от
18 19 1 2 3 4
Рис. 4.50. Схема гидромеханической коробки передач:
А 6, 7, 9, 10, 11, 13— шестерни; 2, 3, 17— фрикционы; 4— муфта; 5, 12, 19 —
неломый, промежуточный и ведущий валы; 8 — регулятор; 14, 15— насосы;
16— коленчатый вал; 18— гидротрансформатор
гидротрансформатора передается через фрикцион 2, шестерни 7, 13, //, Ю и зубчатую муфту 4 на ведомый вал 5 коробки передач.
При разгоне на I передаче, когда гидротрансформатор автоматически осуществляет заданный диапазон регулирования крутящего момента, скорость возрастает до оптимального значения для переключения на II передачу. В этом случае центробежный регулятор 8 дает сигнал на включение фрикциона 3 и отключение фрикциона 2.
Автоматическая система управления обеспечивает включение II (прямой) передачи, при этом крутящий момент от первичного нала 19 коробки передач передается через фрикцион 3 непосредственно на вторичный вал, и скорость автомобиля возрастает до значения, определяемого диапазоном регулирования гидротрансформатором.
На рис. 4.51 представлена двухступенчатая гидромеханическая коробка передач легкового автомобиля. Она состоит из гидротрансформатора /, механической планетарной коробки передач с многодисковым фрикционом 3 и двумя ленточными тормозными механизмами 2 и 4 и гидравлической системы управления с кнопочным переключением передач. Кнопки соответственно означают: нейтральное положение, задний ход, I передача и движение с автоматическим переключением передач. В двухступенчатой механической коробке передач имеются два одинаковых планетарных механизма 5 и 6.
В нейтральном положении фрикцион 3, а также тормозные механизмы 2 и 4 выключены. Трогание автомобиля с места происходит при включенной I передаче. В этом случае масло под давлением поступает в цилиндр тормозного механизма 2, лента которого затягивается, и солнечная шестерня планетарного механизма 6 останавливается.
Если включена кнопка «Движение», то при разгоне автомобиля происходит автоматическое переключение на II передачу, что обеспечивается одновременным выключением тормозного механизма 2 и включением фрикциона 3. В этом случае планетарные механизмы 5 и 6 блокируются и вращаются как одно целое.
Для движения автомобиля задним ходом включается только тормозной механизм 4.
Контрольные вопросы
1. Каково назначение коробок передач?
2. Что представляют собой ступенчатые коробки передач?
3. На каких типах автомобилей применяются двух-, трех- и много-ьальные коробки передач?
4. Каково назначение дополнительных коробок передач?
5. Как устроены гидромеханические коробки передач, на каких автомобилях они применяются и какие эксплуатационные свойства повышают?
| По числу передач — |
4.4. Раздаточная коробка
Назначение и типы. Раздаточной коробкой передач называется дополнительная коробка передач, распределяющая крутящий момент двигателя между ведущими мостами автомобиля.
Раздаточная коробка служит для увеличения тяговой силы на ведущих колесах и повышения проходимости автомобиля. Она одновременно выполняет функции демультипликатора, что позволяет увеличить диапазон передаточных чисел коробки передач и эффективнее использовать автомобили в различных дорожных условиях.
В зависимости от назначения автомобилей на них применяются раздаточные коробки различных типов (рис. 4.52).
Раздаточные коробки с соосными валами привода ведущих мостов имеют широкое применение, так как они позволяют использовать для переднего и заднего ведущих мостов одну и ту же главную передачу (взаимозаменяемую). Однако в этом случае ведущая шестерня главной передачи переднего моста, имея левое направление спирали зубьев, будет работать на «ввинчивание». Поэтому при ослаблении затяжки ее подшипников может произойти заклинивание главной передачи переднего ведущего моста.
Раздаточные коробки с несоосными ведомыми валами в отличие от раздаточных коробок с соосными ведомыми валами не имеют промежуточного вала. Они более компактны, менее металлоемки, более бесшумны при работе и имеют более высокий КПД.
Раздаточные коробки с блокированным приводом ведущих мостов позволяют использовать полную по условиям сцепления ведущих колес с дорогой тяговую силу без их пробуксовывания. Однако при движении автомобиля на повороте или на неровной дороге при блокированном приводе неизбежно проскальзывание колес, так как передние колеса проходят больший путь, чем задние. В этом случае увеличивается изнашивание шин, расход топлива и происходит перегрузка деталей трансмиссии. Для устране-
Раздаточные коробки
| 1_ По приводу ведущих мостов |
| Од ноступе нчатые |
По расположению валов привода ведущих мостов
| С блокированным приводом |
| Двухступенчатые |
С соосными валами
С несоосными валами
| Трехступенчатые |
С дифференциальным приводом
Рис. 4.52. Типы раздаточных коробок, классифицированных по различным признакам
ния таких отрицательных явлении передний мост отключают при движении по дорогам с твердым покрытием и включают только на тяжелых участках дороги.
Раздаточные коробки с дифференциальным приводом ведущих мостов исключают возникновение перечисленных выше отрицательных явлений. Применяемый в этих коробках межосевой дифференциал позволяет приводным валам ведущих мостов вращаться с разными скоростями и распределять крутящий момент двигателя между мостами в соответствии с воспринимаемыми ими вертикальными нагрузками. Если нагрузки одинаковы по величине, то используют симметричный дифференциал, а если неодинаковы, то несимметричный. При раздаточных коробках с дифференциальным приводом передний мост постоянно включен. В результате изнашивание шин меньше, чем при отключении переднего моста. Однако межосевой дифференциал ухудшает проходимость автомобиля, так как при буксовании на месте одного из колес автомобиль не может начать движение. Поэтому для повышения проходимости межосевые дифференциалы выполняют с принудительной блокировкой.
Наибольшее распространение на автомобилях повышенной проходимости получили двухступенчатые раздаточные коробки.
Конструкция раздаточных коробок. На рис. 4.53 представлена раздаточная коробка грузовых автомобилей ГАЗ повышенной проходимости. Коробка двухступенчатая с прямой и понижающей передачами и блокированным приводом. Валы ведущий /, промежуточный 8 и приводов переднего 10 и заднего 7 мостов установлены на шариковых подшипниках в картере 3 и крышке 6 раздаточной коробки. Задним концом ведущий вал / опирается на цилиндрический роликовый подшипник в выточке вала 7. На шлицах валов установлены шестерня 4 понижающей и прямой передач, шестерня 9 включения переднего моста и ведомые шестерни 2 и // понижающей передачи и вала привода переднего моста. Шестерня 5 изготовлена вместе с валом 7. Все шестерни раздаточной коробки прямозубые.
