Для сцепления шестерен зубцами в конструкции КПП имеются подвижные муфты, которые сближают их друг с другом. Но при помощи муфт нельзя добиться, чтобы шестерни начали вращаться с одной и той же скоростью, а без этого они не войдут в сцепку друг с другом плавно и без биения. Для уравнивания скоростей торцы шестерни обточены в конической форме, а между нею и муфтой размещается синхронизатор – латунное кольцо с прямоугольными зубцами по одному краю.
При переключении передачи происходит следующее. Муфта сближается с шестерней, но вначале соприкасается с синхронизатором и, продвигаясь дальше, прижимает его к колесу шестерни. Благодаря силе трения шестерня начинает вращаться быстрее либо притормаживать, в зависимости от скорости вращения муфты. Как только скорости вращения шестерни, муфты и синхронизатора выравниваются, они становятся неподвижными относительно друг друга. В то же время поступательное движение муфты, продвигающей шестерню в сторону второй шестерни, не прекращается. Сцепление зубцов происходит плавно, без толчков и посторонних звуков, так как скорости их вращения были предварительно уравнены.
При неполадках с переключением скоростей в первую очередь следует проверить надежность сцепления. Но если оно функционирует без нареканий, не исключено, что проблема кроется в деформации блокирующего кольца или в сильном износе конической поверхности шестерни. Нельзя исключать и возможность износа или поломки муфты выключения. Признаком этого является самопроизвольное выключение передачи во время движения. Если же переключение скоростей происходит с затруднением, значит, наиболее вероятна поломка либо износ синхронизатора.
Чтобы заменить синхронизатор в МКПП, придется демонтировать коробку с машины и полностью разобрать ее, предварительно слив масло. Процесс замены синхронизатора выполняется в следующем порядке.
Если все сделано верно, проблема устраняется заменой синхронизатора. Однако неопытным автовладельцам не рекомендуется выполнять замену самостоятельно, так как ошибки в сборке могут привести к необходимости замены уже всей КПП. Обратитесь в специализированный сервис mkpp-remont.ru — опытные мастера произведут ремонт в течение одного дня.
Как МКПП (механические коробки), так и РКПП (АМТ, роботизированные коробки) представляют собой синхронизированные КПП. Если просто, чтобы добиться максимально плавного и «мягкого» включения передачи, происходит выравнивание частоты вращения вала и соответствующей шестерни в коробке передач.
Такое выравнивание становится возможным благодаря наличию синхронизатора. Синхронизатор также уменьшает общий износ механического соединения, снижается уровень шума при переключении, увеличивается срок службы КПП.
Содержание статьи
Как устроен синхронизатор коробки передачНачнем с того, что синхронизаторы зачастую устанавливаются на все передачи на современных легковых авто. Также синхронизированной выполняется и передача заднего хода.
Исключением можно считать только бюджетные машины, в которых первая передача может быть без синхронизатора, а также некоторые грузовики, старые модели легковых автомобилей и т.д.
Сам синхронизатор КПП работает за счет использования силы трения в момент выравнивания скоростей. В зависимости от разницы в частоте вращения вала и шестерни, изменяется сила трения для синхронизации.
Другими словами, эффективная синхронизация достигается за счет увеличения площади поверхности соприкосновения. Для решения задачи в конструкцию КПП интегрируются специальные фрикционные кольца.
Устройство синхронизатора предполагает наличие таких элементов:
Как правило, один синхронизатор в КПП синхронизирует 2 передачи, то есть работает с двумя шестернями. Основой синхронизатора является ступица, которая имеет шлицы (внутренние и наружные).
Посредством внутренних шлицев реализовано соединение с вторичным валом коробки, а также имеется возможность осевого перемещения по валу. Наружные шлицы отвечают за то, чтобы добиться соединения ступицы с муфтой включения.
Также по окружности ступицы сделаны пазы (три паза). В эти пазы ставятся «сухари», которые дополнительно подпружинены. Указанные сухари синхронизатора осуществляют нажатие на блокирующее кольцо при включении передачи и блокируют муфту во время синхронизации.
Муфта синхронизатора (муфта включения) позволяет добиться жесткого соединения шестерни и вала. Данная муфта закреплена на ступице и имеет внутренние шлицы, при этом шлицы получают кольцевую проточку. В этой проточке находятся выступы сухарей. Также к муфте синхронизатора присоединена вилка КПП.
Блокировочное кольцо (блокирующее кольцо синхронизатора) отвечает за синхронизацию, предотвращая замыкание муфты до того момента, пока не произойдет выравнивание скорости вала и шестерни.
Такое кольцо имеет коническую поверхность с внутренней стороны. Данная поверхность контактирует с фрикционным конусом шестерни. Наружная сторона кольца также имеет шлицы, которые блокируют муфту включения.
Торцевая поверхность кольца (со стороны ступицы) имеет 3 паза. В эти пазы заходят сухари ступицы. Сами пазы не позволяют кольцу прокручиваться в результате контакта с фрикционным конусом, так как пазы фактически являются упором для сухарей.
Также некоторые КПП могут иметь синхронизаторы, когда выступы сделаны на блокирующем кольце, а пазы выполнены в самой ступице. Чтобы увеличить поверхность соприкосновения, используются синхронизаторы с несколькими конусами: 2 или 3 конуса (двухконусный и трехконусный синхронизатор).
В качестве примера, 3-х конусный синхронизатор кроме наружного блокировочного кольца еще имеет внутреннее, а также промежуточное кольцо. Чтобы эти кольца не проворачивались, на самих кольцах есть выступы. Такие выступы позволяют зафиксировать кольцо в соответствующих пазах шестерни и блокировочного кольца.
Получается, 3-х конусный синхронизатор имеет целых три поверхности трения. Первая поверхность между конусом шестерни и внутренним кольцом, вторая — между внутренним и промежуточным кольцом, тогда как третья между промежуточным и блокирующим кольцом. Еще добавим, что в КПП могут одновременно устанавливаться как двухконусные, так и трехконусные синхронизаторы.
Если рычаг коробки передач находится в положении «нейтраль», мощность от ДВС на КПП не передается. При этом муфты синхронизаторов занимают среднее положение, а шестерни, закрепленные на ведомом валу, свободно вращаются.
Однако при включении передачи вилка осуществляет перемещение муфты синхронизатора, смещая муфту из среднего положения по направлению к шестерне. Параллельно вместе с самой муфтой сдвигаются и сухари, которые воздействуют на кольцо блокировки.
Указанное блокирующее кольцо прижимается к конусу шестерни, в результате возникает сила трения. Под воздействием этой силы кольцо проворачивается до упора сухарей в пазах кольца. Происходит стопорение кольца, то есть дальше оно не проворачивается.
Также блокирующее кольцо не позволяет муфте синхронизатора сдвигаться по оси вала. Это становится возможным благодаря тому, что торцы шлицев блокирующего кольца находятся как раз напротив торцов шлицев самой муфты.
Затем под действием силы трения осуществляется синхронизация скоростей шестерни и ведомого вала. После того, как скорости выравниваются, от нажима шлицев муфты кольцо блокировки осуществляет поворот в противоположную сторону.
Это значит, что муфта перестает блокироваться, а ее шлицы без ограничений зацепляются с венцом шестерни. В результате обеспечивается жесткое соединение вторичного вала КПП и шестерни.
Как видно, синхронизация передач в КПП предполагает несколько процессов, хотя на практике механизм работает достаточно быстро. В результате водитель получает возможность практически моментально включить нужную передач.
При этом включение происходит плавно, нет необходимости выполнять двойной выжим сцепления на МКПП, что значительно облегчает вождение автомобиля с синхронизированной коробкой передач и увеличивает ресурс КПП.
Читайте также
Механическая коробка передач (МКПП) – является устройством для передачи, преобразования и изменения направления крутящего момента от маховика двигателя. В данном виде коробки передач переключение ступеней производится направленными механическими движениями рычага переключения передач.
В МКПП осуществляется ступенчатая передача крутящего момента на вторичный вал и, далее на привод колес. Ступенчатая передача подразумевает под собой определенный коэффициент передачи (передаточное число) в паре взаимодействующих шестерен ведущего и ведомого валов, в отличие, например от вариатора, у которого плавающий коэффициент передачи. Определяется передаточное число соотношением количества зубьев взаимодействующих шестерен. Самое большое передаточное число у меньшей ступени, соответствующей «первой» передаче.
По количеству ступеней механические коробки переключения передач делятся на четырех ступенчатые, пяти и шести ступенчатые. 4-х ступенчатая коробка на данный момент большая редкость, а вот пяти ступка является наиболее распространённой.
По количеству валов, МКПП подразделяются на трехвальные и двухвальные. Трехвальная коробка передач может применяться в автомобилях с передним и задним приводом, в то время как двухвальная более подходит для легковых авто с передним приводом. Для большегрузных автомобилей так же применяется коробка трехвальная.
В коробках этого типа применяется три вала: ведущий, промежуточный и ведомый.
Ведущий вал выходит из корпуса коробки, для соединения своими шлицами с диском сцепления и применяется для передачи крутящего момента на вал промежуточный.
Промежуточный вал располагается параллельно ведущему и соединен с ним при помощи шестерни, которая жестко установлена на ведущем валу. На промежуточном валу так же находится блок шестерен.
Ведомый вал располагается на одной оси с ведущим, но при этом вращается независимо от него. На ведомом валу располагается блок шестерен, которые не имеют жесткой сцепки с самим валом. Между шестернями располагаются муфты синхронизаторов, которые жестко сидят на валу, но могут двигаться вдоль вала. На конце муфты синхронизатора расположены зубчатые венцы, которые в процессе работы «входят» во «внутрь» шестерни ведомого вала, таким образом, получается жесткое соединение вала и ведомой шестерни заданной передачи. В нейтральном же положении все шестерни ведущего, промежуточного и ведомого вала вращаются в холостом ходу, ведомый вал стоит на месте, поскольку венец синхронизатора не соединен с внутренним венцом шестерни. Работа синхронизатора будет описана ниже.
Вилки переключения находятся в корпусе механической коробки передач, шарнирно связаны с рычагом переключения передач и предназначены для перемещения муфт синхронизаторов вдоль ведущего и ведомого вала.
Корпус МКПП выполнен из легкого металла, предназначен для крепления внутри всего механизма переключения и заливки смазывающего вещества, обычно это трансмиссионное масло. В старых советских версиях коробок передач применялся нигрол.
Рычаг переключения передачи может находиться непосредственно в коробке передач, или смонтированным на кузове автомобиля. В этом случае применяется дистанционное управление с помощью тросов или рычагов на шарнирах. Механизм дистанционного переключения передач в народе именуется «кулиса».
Рассмотрим принцип работы трехвальной МКПП. Крутящий момент от диска сцепления передается на первичный вал, который, как говорилось выше, передает вращение на промежуточный вал, шестерни промежуточного вращают шестерни ведомого, но сам ведомый вал не вращается. Водитель поворачивает рычаг включения передачи, например первой скорости, передвигая его влево. В этот момент выбирается нужная для включения вилка, далее происходит продольное движение рычага. Под его действием вилка начинает двигаться вдоль ведомого вала, приводя в действие синхронизатор. Синхронизатор совмещает угловую скорость вала и шестерни, после этого в действие приводится зубчатый венец, который входит в шестерню, жестко связывая ведомый вал и шестерню. Именно этот щелчок вхождения венца и фиксации ощущает на рычаге водитель. После этой процедуры крутящий момент передается на хвостовик коробки передач, далее через карданный вал на задний мост автомобиля (для заднеприводных моделей).
Варьировать передаточное число можно применяя меньшее количество зубьев на ведущей шестерни и большее на ведомой, со ступенчатым изменением количества зубьев в сторону уменьшения, для ведомой. Но наступит тот момент, когда число оборотов двигателя внутреннего сгорания автомобиля приблизится к числу оборотов ведомого вала, тогда передача крутящего момента посредством шестерен теряет смысл. Именно поэтому в трехвальных коробках применяется прямая передача, то есть ведущий вал напрямую, через синхронизатор коробки передач соединен с ведомым валом, коэффициент передачи равен единице. У двухвальных МКПП прямая передача отсутствует.
Для передачи «задний ход» вводится дополнительная шестерня, которая располагается на отдельном валу и включается между промежуточным валом и ведомым, тем самым обеспечивая реверсное вращение ведомого вала. В МКПП применяются косозубые шестерни, благодаря чему происходит «мягкое» включение передач.
В двухвальной коробке есть только два вала – ведущий и ведомый.
Предназначение всех элементов такое же, как и у трехвальной. Различие состоит в параллельном расположении валов, и передача создается одной парой шестерен (у трехвальной работают две пары). У двухвальной механической коробки передач нет прямой передачи. Шестерня главной передачи жестко крепится на ведомом валу, между остальными шестернями находятся синхронизаторы.
Как правило, у двухвальных коробок передач совмещены в одном корпусе непосредственно узел переключения передач, валы, блоки шестерен, синхронизаторы и дифференциал. Для уменьшения продольного размера в двухвальных коробках могут применяться несколько ведомых валов. В этом случае все вторичные валы (попеременно) своей шестерней главной передачи, вращают ведомую шестерню, которая в свою очередь приводит в действие дифференциал.
Для передачи «задний ход», так же как и в трехвальной коробке применяется дополнительный вал с промежуточной шестерней. Принцип действия тот же.
Для удерживания включенной передачи в МКПП (для всех видов) применяются фиксаторы, а для исключения включения сразу двух передач устройство блокировки.
Существенно отличается и механизм включения передачи в двухвальной коробке. Если в трехвальной переключение происходит выбором вилки рычагом переключения, то в двухвальной применяется шток переключения и рычаги выбора передачи. Сам процесс выглядит следующим образом – при повороте рычага переключения передачи в салоне авто, в действие приводится рычаг выбора передачи, далее следует продольное движение и привод в действие штока, который и толкает нужную вилку для блокировки шестерни на ведомом валу при помощи зубчатого венца муфты синхронизатора.
Схема устройства синхронизатора: 1 — ступица; 2 — муфта; 3 — блокировочные кольца; 4 — сухари; 5 — проволочные кольца.
Как говорилось выше, синхронизатор КПП предназначен для бесшумного включения передачи путем выравнивания угловой скорости вала и шестерни. В устройство синхронизатора входит:
Ступица жестко крепится на ведомом валу. На ступице имеются пазы для сухарей и наружные зубья. На зубьях ступицы крепится муфта при помощи сухарей, которые находятся в канавках. Сухари прижимаются кольцами или подпружиненными шариками. Блокировочные кольца находятся по краям муфты и имеют снаружи зубья. На конической поверхности блокировочных колец наносятся продольные канавки или резьба для увеличения силы трения.
Работает синхронизатор так: включая передачу вилка, перемещает муфту в направлении нужной шестерни. Вместе с муфтой в сторону шестерни движется и блокировочное кольцо, благодаря усилию сухарей. Из-за разности угловых скоростей шестерни и вала на конической поверхности возникает сила трения, которая поворачивает блокировочное кольцо до упора. Зубья муфты и блокировочного кольца станут друг против друга, значит дальнейшее движение муфты, прекратится. После наступает момент выравнивания скоростей, а затем муфта свободно проходит через блокировочное кольцо и входит в соединение с внутренними зубцами включаемой шестерни, блокируя ее вместе с ведомым валом. Все — передача включена! Синхронизатор может включить поочередно две шестерни ведомого вала.
|
РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:
|
Синхронизатор КПП – устройство, выравнивающее частоту вращения вала и шестерни КПП. Данный механизм необходимо особенно на высоких скоростях, так как нагрузка на шестерни уменьшается, а также снижается сила трения между деталями.
Синхронизаторы коробки передач срабатывают при переключении на вторую или третью передачу (на которой расход топлива самый большой). Сцепка ступицы и шестерни достигается за счёт зубьев, расположенных на внешней стороне медных колец.
Медные кольца необходимы, так как они позволяют блокироваться муфте до полной синхронизации скоростей вращения вала и шестерни. Кольца выполнены в форме конуса, это способствует более надёжной сцепке с шестерней.
Для лучшего понимания работы механизма в сборе, следует подробно ознакомиться с последовательностью работы КПП, оснащённой синхронизатором.
Принцип работы синхронизатора механической КПП может показаться тяжёлым для понимания, но весь процесс происходит очень быстро, включение передачи занимает меньше одной секунды.
Основной причиной снижения долговечности синхронизатора КПП является неправильная эксплуатация пользователем автомобиля. Слишком резкое или раннее переключение передач приводит к быстрому износу механизма и необходимости проведения досрочного ремонта или технического обслуживания.
Шестерни и валы КПП обычно изготавливаются из высокопрочной стали, обладающей низким порогом чувствительности к высоким температурным режимам. Именно поэтому данные элементы выходят из строя редко, проводить их замену следует одновременно с капитальным ремонтом двигателя.
Мелкие детали в синхронизаторе обладают не таким длительным сроком эксплуатации, например, медное блокирующее кольцо или сухари.
При переключении передач раздаётся шум или хруст
Проблема встречается очень часта, причиной подобного хруста является износ кольца блокировки, которое предотвращает движение муфты. Также подобный шум может вызвать основание, на котором находится блокирующее медное кольцо синхронизатора – коническая поверхность шестерни. Чтобы определить неисправность, достаточно добраться до синхронизатора, на поверхностях деталей будет выработка, а кольцо блокировки меняет свою форму.
Для переключения передач необходимо прилагать силу
При данной проблеме внимание следует уделить синхронизатору в сборе. При поломке синхронизатора переключение передач затруднительно, или не происходит вообще.
Причиной является износ муфты. Проблема серьёзная, многие автолюбители говорят, что передачу «выбивает». Обусловлено это тем, что при выработке зубцов на муфте, не происходит её качественного зацепления с шестерней передачи. Проверить муфту можно только сняв её.
Причиной такой неисправности становится банальная недостача масла в трансмиссии, или необходимость его замены. Если не уделять внимание замене масла в КПП, то трение между деталями становится более сильным, что приводит к их преждевременному износу. Поломки начнутся с блокирующих колец, что может привести к выходу из строя синхронизатора.
Синхронизатор необходим для бесшумной и плавной работы МКПП
ТрансмиссияПереключение передач в МКПП обеспечивается набором из шестерен, входящих в зацепление попарно. При этом одна шестерня из пары жестко закреплена на первичном валу, а вторая, обладающая способностью вращаться, находится на промежуточном валу коробки. Водитель, перемещая рычаг управления МКПП, вводит в зацепление то одну пару шестерен, то другую. Поскольку диаметр шестерен разный, при образовании пар меняется передаточное число, чем и обеспечивается ступенчатая регулировка скорости автомобиля. При разном диаметре шестерни обладают и разным количеством зубьев. Поэтому для того, чтобы можно было менять пары с участием разных шестерней, не останавливая автомобиль, была придумана конструкция, частью которой является синхронизатор.
Для соединения шестерен в конструкции МКПП предусмотрены подвижные муфты, «подталкивающие» шестерни друг к другу. Однако для достижения зацепления вращающихся колес добиться их сближения мало – необходимо сделать так, чтобы они вращались с одинаковой скоростью. Только после этого зубья войдут в зацепление без шума и с первого раза. Чтобы уравнять скорости, было придумано и реализовано интересное техническое решение: торцу шестерни, которую необходимо ввести в зацепление, придают форму конуса, и помещают между ней и муфтой специальное кольцо с зубчатым венцом, которое и называют синхронизатором МКПП.
Муфта, приближаясь к шестерне, которую требуется ввести в зацепление, сначала входит в соприкосновение с синхронизатором. При дальнейшем движении муфта прижимает его к колесу. Возникает трение, и шестерня начинает разгоняться (если она вращалась медленнее, чем муфта), либо притормаживается вплоть до уравнивания скоростей вращения. Когда этот эффект достигнут, все три элемента неподвижны друг относительно друга, и их можно сцепить. Муфта продолжает движение вперед и давит на шестерню, придвигая ее к другой шестерне на другом валу, с которой ей предстоит сцепиться.
В СССР несинхронизированными МКПП оснащались все довоенные модели (ГАЗ-А, ГАЗ-М-1) и часть послевоенных автомобилей («Победы» ГАЗ-М-20 первых выпусков, внедорожники ГАЗ-69). Синхронизаторы, а вместе с ними и синхронизированные коробки передач начали появляться в сороковые годы. При этом, поначалу синхронизаторами оснащали лишь высшие передачи – например, вторую и третью в конструкции ГАЗ-21 «Волга». Считалось, что при небольшой скорости движения, угадать момент переключения пониженной передачи при определенном навыке сможет любой водитель.
Чаще всего синхронизаторы делают из латуни или из стали. Металлические кольца формуют либо методом ковки, либо при помощи мощного пресса. При этом зубчатые венцы могут быть покрыты защитным напылением из молибдена, железа, меди. В современных коробках передач встречаются синхронизаторы, покрытые слоем карбона. Задача покрытия – снижать шум и обеспечивать высокое трение при соприкосновении с шестерней. Кольца с покрытием из карбона демонстрируют отличные характеристики, но их производство достаточно дорого, поэтому такие детали встречаются лишь в трансмиссиях спортивных автомобилей высшей бюджетной категории.
Коробки, не оснащенные синхронизаторами, до сих пор используют в некоторых автомобилях, предназначенных для автоспорта. В частности, некоторые раллийные МКПП не синхронизированы, так как простота конструкции всегда оставляет шанс доехать до финиша, когда другие автомобили уже сошли с дистанции. Что же касается возможности переключения передач – опытный спортсмен оперирует несинхронизированной коробкой даже быстрее, чем синхронизированной.
Детально разбирать устройство механической КПП не будем: о нем мы уже рассказывали. Однако «по верхам» пройдемся – для понимания процессов, влияющих на наш ремонт.
Итак, глобально КПП нужна для того, чтобы передать крутящий момент и мощность от двигателя в изменяемом диапазоне оборотов. Для изменения того диапазона используются пары шестерен с разным передаточным отношением – именно благодаря им вот те полторы тысячи оборотов «превратятся» в несколько десятков оборотов ведущих колес с одновременным повышением крутящего момента. Принцип похож на велосипедный: тронулись на малой звездочке, разогнались до 40 км/ч – и переключились на следующую пару шестерен с меньшим передаточным отношением, чтобы поехать ее быстрее. Таких переключений может быть 4 или 5 – современные МКПП, как правило, пяти- или шестиступенчатые.
Передача крутящего момента в КПП происходит непосредственно зацеплением этих самых шестерен. Шестерни располагаются на валах – существуют коробки двухвальные и трехвальные. У первых есть первичный (ведущий) и вторичный (ведомый) вал, у вторых крутящий момент передается с первичного вала на вторичный через дополнительный, промежуточный. Шестерни, расположенные на валах, находятся в постоянном зацеплении, но все пары, кроме той, что выбрана в качестве рабочей в конкретный момент, вращаются свободно. Для выбора же пары – то есть, включения той или иной передачи путем жесткого соединения шестерни и ведомого вала – придумали специальную муфту и назвали ее синхронизатором – подробнее о конструкции и проблемах синхронизаторов мы поговорим в следующем материале. Орудуя рычагом переключения передач из салона, вы через вилки включения и синхронизаторы подключаете ту или иную шестерню к ведомому валу и передаете, наконец, на него (а значит, и на колеса) крутящий момент от двигателя.
Вообще выйти из строя и износиться в коробке передач может всё – а починить это, как мы знаем, может быть весьма дорого и сложно. При этом МКПП куда более «скрытна», чем двигатель: узнать о серьезной поломке можно порой только после вскрытия. Поэтому при движении и переключении передач необходимо всегда прислушиваться ко всем звукам, исходящим со стороны коробки передач – и посетить сервис при появлении первых опасений.
Исключив из списка диагностики сцепление (о нем мы тоже расскажем отдельно), услышать из коробки можно только хруст или стуки, а увидеть – только произвольно возвращающийся из рабочего положения в нейтраль рычаг (проще говоря, «передача вылетает»). Последнее обычно связано с ослабшими фиксаторами или проблемами с синхронизатором. В первом же случае – это износ синхронизаторов, чрезмерный износ подшипников валов или поломка зубьев шестерен. И именно о шестернях-то мы сегодня и поговорим.
У них несколько потенциальных проблем: чрезмерный износ зубьев, сколы или поломка зубьев, износ игольчатых подшипников шестерен или износ стопорных колец, из-за которых могут сместиться втулки шестерен. Вообще сколы или повреждения зубьев – довольно редкое явление, так как они рассчитываются с большим запасом прочности. Но бывает и так, что коробку просто перегружают, сцепление при этом не пробуксовывает – и зубья не выдерживают.
Это может случиться и при перегреве коробки – например, из-за неправильно подобранного трансмиссионного масла или из-за его низкого уровня. Особое внимание следует уделить МКП зимой, в лютые морозы. Масло в картере коробки превращается во что-то, напоминающее мёд, поэтому сходу начинать движение не стоит – желательно постоять немного и подождать, пока масло хоть немного прогреется. Ощутить и понять это можно по более легкому перемещению рычага из положения в положение.
Возвращаясь к диагностике МКП, вспомним о звуках, доносящихся от нее. Стук или хруст может быть либо постоянным, либо проявляющимся только при переключении передач. В первом случае это, скорее всего, означает глобальную беду – разрушены шестерни или пришел конец подшипникам валов. Это хоть и редкость, но случается. Если же стук слышен только при переключении, то есть вероятность, что это либо износ синхронизаторов, либо пресловутые подшипники валов.
Попытаться выяснить это можно в движении, переключив коробку на следующую передачу с двойным выжимом сцепления: выжав сцепление, переводим рычаг в нейтраль, отпускаем сцепление, снова выжимаем и, включив следующую передачу, отпускаем. Если при выполнении этого «танца» стук пропадает, то велика вероятность чрезмерного износа синхронизатора.
Итак, сегодня на «операционном столе» механическая коробка передач 02J производства концерна Volkswagen, которая была установлена на Skoda Octavia. По словам хозяина, единственной проблемой был какой-то стук при движении на первой передаче. Стук донимал, потому коробку привезли на «лечение».
Коробку привезли отдельно от автомобиля, наш мастер масло не сливал, и потому не видел его состояния. Подготовив инструменты и по мере сил и возможностей очистив корпус МКП от грязи, пыли и других посторонних предметов, мы приступили к разборке.
Выкрутив болты крепления, мы сняли заднюю крышку корпуса коробки передач, под которой находятся шестерни 5-й передачи. Одновременно с этим мастер дал первую оценку состояния масла. Выражалась эта оценка в сморщенной гримасе, что дало первый повод разволноваться хозяину.
Затем мы сняли опорный кронштейн коробки.
Чтобы разъединить корпус, необходимо снять синхронизатор включения пятой передачи, а также ведущую и ведомую шестерни.
Чтобы выкрутить болты крепления шестерен, потребовались специальные ключи – дорогие и редко встречающиеся в гаражах обычных автовладельцев.
Эти ключи – одна из причин того, почему в «домашних условиях» выполнять разборку МКП будет как минимум неудобно. Кроме того, производители очень любят элементы крепления под ключ Torx, потому без набора оных тоже не обошлось.
Выкручиваем болты крепления, чтобы снять вилку включения и выключения пятой передачи.
После снятия вилки нет никаких препятствий для демонтажа ведущей шестерни пятой передачи с вала вместе с синхронизатором. По идее, здесь тоже необходимо использовать специальный оригинальный съемник, но по случаю отсутствия его заменила пара солидных отверток – их установили поглубже под шестерню и рычажным движением сняли с вала.
Затем сняли и ведомую шестерню – это потребовало не меньше усилий, чем демонтаж ведущей.
После извлечения из коробки механизма выбора и включения передач мы принялись выкручивать все болты, какие только попадались под руку.
Не обошли стороной и фланцы крепления ШРУСов.
Выкрутив болт крепления и сняв один из них, мы обнаружили разломанное упорное кольцо. Продолжи хозяин кататься на машине и дальше – его в скором времени ждал бы еще один сюрприз.
Выкрутив наконец все болты крепления, которые были и снаружи, и внутри картера сцепления, мы сняли корпус коробки передач.
Вид, открывшийся нам, был весьма удручающим. Внутри коробки передач установлен магнит, предназначенный для сбора продуктов износа шестерен, валов и прочих металлических частиц. Так вот, этот магнит был полностью облеплен стружкой.
Ну а более детальный осмотр указал на главную причину стука на первой передаче: ужасающие сколы зубьев на ведущей и ведомой шестернях первой передачи.
Дальнейший осмотр выявил повреждения игольчатого подшипника вала шестерни передачи заднего хода. Предоставив отчет о ситуации владельцу, мы дали ему время подумать. Выбор, впрочем, был небольшим: либо замена коробки в сборе на контрактную ввиду отсутствия «здесь и сейчас» запчастей, либо все-таки ремонт, растянутый по времени.
Чтобы оградить владельца от неправильного выбора, мастер продолжил разборку и обнаружил последствия весьма жестоких условий эксплуатации данного агрегата.
Стало ясно не только то, что масло давно не менялось (на что указывали его цвет и консистенция), но и то, что его было недостаточно: в некоторых местах присутствовали следы нагара. В очередной раз убедившись в недостатке внимания, уделяемого КПП, мы извлекли из корпуса дифференциал с ведомым колесом главной передачи.
Важное примечание: если у читателя без опыта дело все же дойдет до самостоятельной разборки МКП, то пусть после извлечения этот герой пропустит через отверстия в корпусе дифференциала и полуосевых шестернях длинный соединительный болт с гайкой. Это необходимо, чтобы зафиксировать эти самые шестерни в одном положении – иначе они могут сместиться и добавить головной боли мастеру опытному, к которому придется в итоге везти дифференциал.
В нашем же случае судьба разобранного агрегата оказалась печальной: все вышеперечисленные проблемы склонили чашу весов к замене коробки на контрактную. Это неудивительно: сроки ремонта и возможные капиталовложения были слишком велики. В этот раз ремонт «не удался» – но уже в ближайшем будущем мы представим вашему вниманию отчет о капитальном ремонте, затрагивающем обмер синхронизаторов и подбор упорных колец валов МКПП.
Подводя итоги столь удручающей истории, можно сделать вполне ясные выводы относительно того, как сэкономить деньги, время и нервы. Не стоит полагать, что механическая КПП – это необслуживаемый агрегат. Такая процедура, как замена масла, должна быть базовой не только для «автоматов», но и для «механики»: ведь давно известно, что формулировка «масло на весь срок службы» фактически подразумевает лишь гарантийный пробег с дальнейшей утилизацией автомобиля целиком. Рассчитывая же проездить на автомобиле не одну сотню тысяч километров, стоит задуматься о его обслуживании заранее: забота о машине сегодня – это залог вашей собственной экономии завтра.
Опрос
А вы сталкивались с поломкой МКПП?
Всего голосов:
Большая часть коробок передач, устанавливаемых в современных автомобилях, синхронизированы, что означает следующее: регулирование частоты поворотов шестерней предшествует изменению скорости на транспортном средстве с такой коробкой передач. Исходя из этого, можно сделать вывод о том, что за выполнение указанного действия несут специальные синхронизирующие приборы.
Устройство синхронизатора
Синхронизатор КПП в сборе
Здесь важно объяснить, что такое синхронизатор. Специалист ответит, что синхронизатор КПП это устройство, дающее возможность изменять скорость перемещения более плавно и менее заметно как для человека, управляющего авто, так и для людей, которые размещаются внутри салона. В этом заключается основное назначение синхронизатора. Также синхронизатор коробки передач полезен продлением срока полезного использования МКПП, сокращением уровня шумов в процессе изменения скоростей. Данные свойства говорят о следующем: работа синхронизатора приносит пользу автомобилю, поэтому современные водители нередко приобретают его для монтажа в КПП. Обратитесь к специалистам, чтобы установить нужную и полезную вещь.
Схема синхронизатора
Стрелкой указано положение синхронизатора
Основа полезного прибора — это сила трения на период уравнивания скорости автомобиля. Количественный показатель этой величины становится больше при увеличении разницы между двумя величинами: частотой движения шестеренок и вала. Данное условие соблюдается лишь в том случае, если площадь двух соприкасающихся поверхностей увеличивается. На практике это обеспечивается за счет дополнительных приспособлений, вводящихся в устройство. Здесь речь идет о специализированных кольцах.
Синхронизирующий прибор включает в свой состав следующие приспособления:
В коробке передач устанавливаются разные кольца, которые будут отличаться по конструкции.
Для оптимизации сил, растрачиваемых приспособлением на изменение передачи, требуется сделать поверхность соприкосновения больше. Для этого были созданы синхронизаторы автомобильных коробок передач, снабженные несколькими конусами со вспомогательными блокировочными кольцами.
Работа синхронизатора механической коробки передач
Если вы решили установить данное приспособление в свое авто, то должны узнать, как работает данное изделие. Принцип работы синхронизатора КПП заключается в следующем: когда переключатель зафиксирован в положении «нейтраль», то муфты прибора находятся в среднем положении. При этом передача мощности сквозь них совершенно исключена, а шестеренки, расположенные на главном валу, не создают препятствий к совершению вращательных движений.
Принцип работы синхронизатора
Если водитель решает изменить скорость, то муфта моментально передвигается и принимает положение, идентичное тому, которое занимают шестеренки. Это сопровождается переменой расположения сухарей, оказывающих влияние на блокирующее кольцо синхронизатора. В итоге кольцо укладывается вплотную к шестереночному конусу. Сила трения, создающаяся при соприкосновении поверхностей, приводит к тому, что кольцо внутри синхронизатора начинает проворачиваться до того самого момента, пока сухари не станут в упор с пазами.
Ремонт синхронизатора
Никто не может гарантировать, что устройство не выйдет из строя. В таком случае возникает необходимость в его незамедлительной починке. Сразу следует отметить, что работа синхронизатора не имеет прямого отношения к функционалу сцепления, следовательно, нет никакой необходимости в замене. Если вас беспокоит какая-либо проблема, с ней следует обратиться к официальному продавцу автомобилей данной марки. Если у вас есть достаточные знания и практические навыки, то можно попытаться провести регулировку без посторонней помощи.
В некоторых случаях ситуацию может исправить только замена синхронизатора. Эта процедура проводится в несколько этапов:
Установка нового и исправного приспособления производится в обратном порядке. Опытный мастер поменял бы устройство за считанные минуты.
Еще никто не прокомментировал новость.
Синхронизаторы с механической коробкой передачЕсли вам понравилась эта статья, поделитесь ею в своей любимой социальной сети или сохраните копию на своем устройстве.
Синхронизаторы с механической коробкой передач 101
Можно поблагодарить синхронизаторы за быстрые плавные переходы что вы любите переключать свои передачи. Эти невоспетые герои в руководстве трансмиссии имеют решающее значение для качества и производительности переключения передач.
Мы хотим дать вам лучшее понимание того, как они работают и некоторые из ключевых технических достижений в синхронизаторах, которые мы используем в TREMEC трансмиссии.
Есть несколько вариантов конкретной конфигурации и компоненты, используемые в синхронизаторах, но эта основная функция одинакова.
Это компоненты, из которых состоит типичный узел синхронизатора. Эта особая конструкция используется в 5-ступенчатых коробках передач TREMEC T-5 и TKO.В каждом блоке синхронизатора имеется три основных компонентов:
В большинстве механических коробок передач шестерни перемещаются на выходном валу и зацеплены с шестернями на промежуточном валу.Чтобы включить передачу, ползунок скользит над зубьями на одной из шестерен. Это блокирует шестерню на выходном валу и завершает поток мощности через передачу от двигателя к колесам.
Синхронизатор регулирует скорость вала и выравнивает шестерни. при переключении, чтобы ползунок мог зацепиться со следующей передачей.
В инструкции более одного синхронизатора в сборе коробка передач. Точное количество зависит от количества передач переднего хода в коробка передач.
Вот более детальный взгляд на работу синхронизатора при вы перемещаете рычаг переключения передач:
Вы можете посмотреть, как работает процесс в этой анимационное видео.
Вы можете увидеть блокиратор и фрикционные кольца TREMEC TR-6060 и Magnum слева и T-56 справа. Обратите внимание, что количество поверхностей трения определяет корзину как двойной или тройной конус.Дальнейшее улучшение стандартной конструкции синхронизатора являются синхронизаторами с несколькими конусами, используемыми в 6-ступенчатых двигателях TREMEC Magnum. коробка передач. Конструкция с несколькими конусами увеличивает площадь трения. область, которую синхронизатор может использовать для синхронизации скоростей передачи, обеспечивая даже более быстрое переключение передач и повышение диапазона оборотов.
Если вам понравилась эта статья, поделитесь ею в своей любимой социальной сети или сохраните копию на своем устройстве.
Транспортным средствам, оснащенным механическими коробками передач (MT), автоматизированными механическими коробками передач (AMT) и коробками передач с двойным сцеплением (DCT), необходимы синхронизаторы передач для переключения передач (переключение на повышенную или пониженную передачу). Назначение синхронизатора передач — синхронизировать скорости входного и выходного валов коробки передач.во время переключения передач перед включением восходящей передачи.
В коробке передач синхронизаторы расположены между двумя соседними шестернями. Например, для передач 1-2 используется один и тот же механизм синхронизации, для 3-4 — другой, а для 5-6 — одинаковый. Устанавливать синхронизатор передач для передачи заднего хода (R) не обязательно, потому что для включения R автомобиль должен быть остановлен (если он движется), а скорость выходного вала будет равна нулю. Тем не менее, есть механические трансмиссии, которые имеют синхронизаторы передач и для задней передачи.
Изображение: Синхронизаторы в механической коробке передач (коробке передач)
Кредит: Getrag
Чтобы лучше понять основные компоненты трансмиссии и принцип их работы, прочтите статью Как работает механическая коробка передач.
Для данной механической коробки передач представим, что мы хотим переключиться с 1 -й передачи на 2-ю -ю передачу . Параметры передачи следующие:
\ [\ begin {split}где:
n IN [ об / мин] — частота вращения первичного вала
n OUT [об / мин] — частота вращения выходного вала
i 1 [-] — передаточное число, 1 st шестерня
i 2 [-] — передаточное число, 2 nd шестерня
i 0 [-] — передаточное число главной передачи (дифференциала)
Стартовая передача — 1 -я передача . Когда водитель хочет включить передачу 2 и , сначала ему нужно отключить двигатель от трансмиссии, используя педаль сцепления.Это необходимо, потому что переключение передачи в трансмиссии с простыми зубчатыми передачами, которые постоянно находятся в зацеплении (зацеплении), не может быть выполнено, пока крутящий момент двигателя передается через шестерни, поэтому муфта должна быть разомкнута.
Для перехода с передачи 1 на передачу 2 и трансмиссия должна на короткое время перейти в нейтральное положение.
На изображении ниже мы можем визуализировать поток мощности двигателя через передачи 1 и 2 .Для каждой передачи мы рассчитаем частоту вращения входного и выходного валов.
Изображение: процесс переключения передач (1-2)
Когда включена передача 1 , скорость выходного вала составляет:
\ [n_ {OUT} = \ frac {n_ {IN}} {i_ { 1} \ cdot i_ {0}} = 332 \ text {rpm} \]Если мы хотим включить передачу 2 nd , скорость входного вала должна быть:
\ [n_ {IN} = n_ { OUT} \ cdot i_ {2} \ cdot i_ {0} = 2573 \ text {rpm} \]Это означает, что входной вал должен иметь торможение с 3500 до 2573 об / мин.Если необходимо было выполнить переключение на пониженную передачу 2-1, входной вал должен быть ускорен с 2573 об / мин до 3500 об / мин. Вот тут-то и вступают в игру синхронизаторы.
Синхронизатор действует как фрикционная муфта и замедляет (переключение на повышенную передачу) или ускоряет (переключение на пониженную передачу) первичный вал, чтобы соответствовать скорости для следующей передачи.
Изображение: Схема коробки передач с названиями компонентов
Синхронизаторы необходимы для переключения передач в механических коробках передач.Их цель — согласовать (отрегулировать) скорость входного вала (шестерни и вторичную массу сцепления) с выходным валом (колесом).
Есть несколько типов синхронизаторов, используемых для механических коробок передач. Самый распространенный способ классификации — это функция количества фрикционных элементов (фрикционных конусов). Таким образом, мы имеем:
Изображение: Простой конусный синхронизатор
Кредит: VW
Изображение: Узел синхронизатора шестерен
Кредит: VW
Шестерня (1) установлена на выходном валу коробки передач.Он может вращаться относительно вала (радиальное движение), но не может совершать осевое движение вдоль вала. Между зубчатым колесом и валом обычно находятся игольчатые роликоподшипники, облегчающие вращение.
Шестерня имеет встроенную «шестерню сцепления» с фрикционным конусом. Зубчатая передача сцепления состоит из стопорных зубьев и фрикционного конуса. Она называется муфтой , потому что она играет роль сцепления, плавно включающего следующую шестерню.
Шестерня муфты согласовывает скорость зубчатого колеса со скоростью ступицы синхронизатора.Монтаж на шестерню осуществляется прессованием или лазерной сваркой. Когда шестерня включена, внешние зубья (с фаской с обеих сторон зубьев) будут сцепляться с фаской на внутренних зубьях переключающей муфты.
Изображение: Зубчатое колесо
Кольцо синхронизатора (2), также называемое стопорным кольцом, стопорным кольцом или фрикционным кольцом, имеет коническую поверхность, которая входит в контакт с фрикционным конусом зубчатого колеса. Кольцо синхронизатора предназначено для создания момента трения для замедления / ускорения входного вала во время переключения передач.
Кольцо синхронизатора вместе с фрикционным конусом зубчатого колеса образуют «коническую муфту», которая может включаться и выключаться посредством скольжения.
Внутренняя поверхность кольца синхронизатора имеет резьбу или рисунок канавок для предотвращения образования гидродинамической масляной пленки. Если между кольцом синхронизатора и фрикционным конусом зубчатого колеса образуется масляная пленка, для синхронизации скоростей валов потребуются более высокие толкающие силы и больше времени.
Изображение: Кольцо синхронизатора
Блокирующие элементы (4), также называемые ключами синхронизатора, центральный механизм, распорные шпонки или крылатые распорки, расположены по окружности корпуса синхронизатора в определенных пазах между муфтой синхронизатора и синхронизатором. центр.
Блокирующие элементы вращаются вместе со ступицей синхронизатора (5) и могут перемещаться в осевом направлении относительно скользящей муфты (6). Стойки используются для предварительной синхронизации, что означает, что они создают нагрузку на кольцо синхронизатора для выполнения процесса синхронизации.
В нейтральном положении (передача не включена) фиксирующие элементы удерживают скользящую муфту в центральном положении на ступице синхронизатора между обоими шестернями. Обычно узел синхронизатора имеет 3 фиксирующих элемента, распределенных под углом 120 °. В случае больших синхронизаторов может быть 4 фиксирующих элемента, распределенных под углом 90 °.
Изображение: Ступица синхронизатора
Ступица синхронизатора (5) установлена на выходном валу и жестко соединена шлицем.Он может двигаться в осевом направлении, но не вращаться относительно вала. Он содержит специальные канавки, в которых будут находиться фиксирующие элементы.
Кольцевые пружины (3) расположены с каждой стороны ступицы синхронизатора и предназначены для удержания шпонок стойки в предназначенных для этого пазах.
Скользящая муфта (6), также называемая муфтой переключения передач, муфтой синхронизатора или муфтой, имеет радиальную канавку на внешней стороне для вилки переключения передач. Внутри имеются шлицы, которые находятся в постоянном зацеплении с внешними шлицами ступицы синхронизатора.Скользящая муфта может перемещаться только в осевом направлении (влево-вправо) из нейтрального положения в положение зацепления.
Изображение: Скользящая муфта
Процесс синхронизации , когда скользящая муфта начинается из нейтрального положения (в центре) и заканчивается полным включением передачи, можно описать в пять шагов, как показано на рисунок ниже.
Процесс синхронизации будет описан с помощью параметров:
F [Н] — усилие переключения передач
Δω [рад / с] — разница скоростей между шестерней и ступицей синхронизатора
T f [Нм] — момент трения между кольцом синхронизатора и фрикционным конусом
T i [Нм] — момент инерции первичного вала, шестерен и вторичной массы сцепления
Изображение: процесс синхронизации переключения передач
Фаза 1: Асинхронизация
Перед началом процесса переключения передач скользящая втулка удерживается фиксирующими элементами в среднем положении.Усилие переключения передач вызывает осевое движение скользящей муфты, которое толкает вперед кольцо синхронизатора к зубчатому колесу с фрикционным конусом. Разница скоростей между шестерней и кольцом синхронизатора вызывает вращение кольца синхронизатора.
Фаза 2: Синхронизация (блокировка)
Это основная фаза синхронизации скорости. Скользящая муфта продвигается дальше, в результате чего внутренние шлицы (зубья) скользящей муфты и зубья кольца синхронизатора соприкасаются.На этом этапе момент трения начинает противодействовать моменту инерции, и разница скоростей начинает уменьшаться.
Фаза 3: Разблокировка (повернуть назад кольцо синхронизатора)
Усилие переключения передач сохраняется на кольце синхронизатора посредством стопорных элементов и скользящей втулки. Когда синхронизация скорости достигнута, сила трения снижается до нуля и кольцо синхронизатора немного поворачивается назад.
Фаза 4: зацепление (поворот ступицы синхронизатора)
Скользящая втулка проходит через зубья кольца синхронизатора и входит в контакт с фиксирующими зубьями шестерни.
Фаза 5: зацепление (блокировка шестерни)
Скользящая муфта полностью вошла в стопорное зубчатое зацепление шестерни. Обратные конусы на зубьях скользящей втулки и стопорные зубья шестерни предотвращают расцепление под нагрузкой.
В автоматизированных механических коробках передач (AMT) и коробках передач с двойным сцеплением (DCT) положение вилки переключения (скользящей муфты) контролируется с помощью датчиков положения.
На изображении ниже мы видим, как положение скользящей муфты изменяется в процессе переключения передач.Положение делится на пять фаз:
Изображение: Управление положением переключения передач
В подходе синхронизатора (A ), вилка переключения (скользящая втулка) начинается из центрального положения и начинает двигаться к кольцу синхронизатора. Если положение вилки переключения передач остается постоянным (P 1 ) после перемещения, это означает, что кольцо синхронизатора ударилось о фрикционный конус шестерни.
На этом этапе контролируется положение (скорость) вилки переключения, а не сила переключения передач (сила толкания). Усилие переключения обычно составляет около 60 — 120 Н.
После обнаружения контакта между кольцом синхронизатора и фрикционным конусом начинается фаза Synchrnozation (B). На этом этапе положение вилки переключения передач постоянно, а сила толкания постепенно увеличивается. Из-за момента трения первичный вал начинает замедляться. Конец этой фазы — когда частота вращения входного и выходного валов синхронизируется (P 2 ).
Фаза включения передачи (C) начинается, когда вилка переключения передач снова начинает двигаться. На этом этапе скользящая муфта проходит через кольцо синхронизатора и начинает зацепляться с фиксирующими зубьями шестерни. Фаза заканчивается, когда скользящая муфта достигает конечного положения и больше не может двигаться вперед.
На этом этапе критически важно иметь точное управление положением (скоростью) вилки переключения передач. Если он движется слишком быстро, в конце хода он врезается в шестерню, вызывая шум включения шестерни и возможное механическое повреждение.
После того, как вилка переключения передач достигнет конечного положения, начинается фаза удержания передачи (D). На этом этапе на вилке переключения передач в течение определенного времени сохраняется высокое толкающее усилие, чтобы гарантировать полное включение передачи.
В фазе Gear Relax (E) на вилку переключения больше не действует сила, и шестерня остается на месте благодаря механической блокировке скользящей муфты с зубчатым колесом.
Общая длина хода вилки переключения может составлять около 8–12 мм, при этом точка синхронизации начинается с 3–6 мм.
Размер и расчет механизма синхронизатора должны учитывать различные параметры, такие как:
Мощность синхронизатора ограничена
Усилие переключения на скользящей муфте F a [Н] рассчитывается по формуле ( источник: Hoerbiger):
\ [F_ {a} = \ frac {2 \ cdot \ sin {\ alpha} \ cdot J \ cdot \ Delta \ omega} {n_ {c} \ cdot \ mu \ cdot d_ {m} \ cdot T_ {F}} \]где:
α [рад] — угол конуса трения
Дж [кг · м 2 ] — инерция массы первичного вала, шестерен и вторичной муфты
Δω [рад / с] — разность скоростей синхронизации
n c [-] — количество конусов
μ [-] — коэффициент трения фрикционного конуса
d м [м] — средний диаметр фрикционного конуса
T F [Нм] — момент трения
Уменьшение усилия переключения на втулке может быть выполнено следующим образом:
Процесс переключения передач одинаков для повышающей и понижающей передачи, но время переключения отличается .При переключении на более высокую передачу скорость первичного вала должна быть уменьшена. Поскольку между движущимися частями возникают потери на трение, замедление вала будет быстрее.
С другой стороны, при переключении на пониженную передачу необходимо ускорить входной вал. Те же потери на трение будут действовать таким же образом, который пытается замедлить вал. Следовательно, для синхронизации валов при переключении на пониженную передачу требуется более высокий момент трения и более длительное время синхронизации.
Общее время переключения для механической коробки передач в основном зависит от водителя и может быть где-то около 0.5 — 2,0 с. В некоторых высокопроизводительных коробках передач с двойным сцеплением (DCT) время переключения передач может составлять около 10 мс.
Двухконусный синхронизатор обычно используется для передач 1 st и 2 и . Двухконусный синхронизирующий механизм представляет собой компактное устройство, способное создавать зацепления в тяжелых условиях. Механизм синхронизатора сокращает время зацепления (переключения передач) и улучшает работу (требуется меньшее усилие для включения передачи). Механизм синхронизации с двойным конусом включает кольцо синхронизатора, двойной конус и внутренний конус.
Изображение: Двухконусный синхронизатор (полный комплект)
Коробка передач Getrag Manualshift 6MTI550.
Изображение: Механическая коробка передач Getrag 6MTI550
Основные преимущества :
Основные характеристики :
| Параметр | Значение | Наблюдение |
| 9048 Максимальный входной крутящий момент [Нм] | возможен более высокий крутящий момент | |
| Вес [кг] | 44 | сухой, без двухмассового маховика (DMF) |
| Установочная длина [мм] | 630 | для длины сцепления 156 мм |
| Передаточное число [-] | 5.5 — 6.9 | > 7 также возможно |
| Межосевое расстояние [мм] | 88 | |
| Механизм синхронизации | ||
| 1 st и 2 2 nd тройная шестерня конус | ||
| 3 ряд шестерня | сдвоенный конус | |
| 4 th до 6 th и шестерня заднего хода | одинарный конус | |
другой 9000 48
| ||
Источник: Getrag
На видео ниже вы можете четко см. фазы синхронизации и положения вилки переключения.
Не забывайте ставить лайки, делиться и подписываться!
Представлена концепция безмуфтовой автоматической механической трансмиссии для электромобиля.
Анализируются динамические характеристики синхронизатора и процесса синхронизации.
Предложена и утверждена надежная схема управления положением приводов переключения передач.
С точки зрения улучшения управляемости и эффективности электромобиль, оснащенный автоматической механической коробкой передач, представляет собой значительную конструкцию. Однако обычные редукторные передачи обычно устанавливают автоматическое сцепление, которое требует гидравлической энергии в дополнение к проскальзыванию диска сцепления, вызывая некоторую потерю энергии, а также износ.По этой причине наша исследовательская группа предложила практический подход в отношении безмуфтовой автоматической механической коробки передач (CLAMT) и ее стратегии управления переключением передач для электромобиля. Для определения ключевых факторов, влияющих на переключение передач CLAMT, в этой статье была разработана динамическая модель трансмиссии CLAMT и проанализированы динамические характеристики синхронизатора трансмиссии во время каждой фазы переключения передач. Анализ показывает, что для переключения передач CLAMT не только требуется силовой двигатель с возможностью быстрого переключения режимов и точного регулирования скорости, но также требуется, чтобы приводы переключения имели возможность точной регулировки положения и высокую устойчивость к нагрузке переключения. вариации.Чтобы реализовать быстрое и точное управление переключением передач, ключевая технология, относящаяся к надежной схеме управления положением приводов переключения передач, была подробно описана и проверена на разработанном испытательном стенде CLAMT.
Электромобиль
Безмуфтовая автоматическая коробка передач
Управление переключением передач
Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)
Полный текстCopyright © 2014 Elsevier Ltd. Все права защищены.
С момента своего создания автомобиль подвергался постоянному и неуклонному совершенствованию до такой степени, что средний автомобиль теперь обладает чрезвычайно умной и сложной инженерией.
Одним из наиболее впечатляющих компонентов любого автомобиля является его трансмиссия или «коробка передач», и хотя большинство автомобилей не пользуются преимуществами этой технологии, синхронизированная коробка передач — это то, чем стремится быть механическая коробка передач с одним сцеплением. По крайней мере, пока.
Проблема, которую пытается решить каждая трансмиссия, состоит в том, как соединить две движущиеся части, вращающиеся с разной скоростью, не повредив их. Без помощи современной трансмиссии водителю пришлось бы попытаться вручную согласовать частоту вращения двигателя транспортного средства (об / мин) со скоростью трансмиссии (скорость колеса) после выключения предыдущей передачи и перед включением следующей — замедление переключения передач. , снижение скорости автомобиля и расход топлива.
Этот тип трансмиссии называется «скользящей зацепкой», поскольку вы должны задвигать шестерни в контакт друг с другом и выходить из него, при этом рычаг переключения передач непосредственно перемещает шестерни и контролирует контакт.
Из-за пределов погрешности, присущей попыткам согласования скоростей двигателя и колес, трансмиссия со скользящей сеткой подвержена повреждениям, вызванным трением шестерен друг о друга, когда скорости несовместимы.
Поскольку трансмиссии сконструированы точно с очень малыми допусками, небольшие фрагменты металла, которые могут отколоть шестерни, могут вызвать значительные повреждения, что приведет к дорогостоящему ремонту.По крайней мере, поскольку это самая простая передача, она также является самой надежной и может требовать большего наказания, чем другие типы передачи.
Система скользящей зацепления была впоследствии улучшена для создания теперь повсеместной трансмиссии «постоянного зацепления», которая, как вы можете догадаться, разработала метод переключения передач без прерывания соединения. Это стандартная система для большинства автомобилей.
Трансмиссия с постоянным зацеплением сместила проблему соединения двух движущихся частей с того места, где шестерни контактируют друг с другом, в место контакта шестерен с приводным валом, приводящим в движение колеса.Каждая шестерня была слабо связана с приводным валом, что позволяло шестерне вращаться с разной скоростью относительно вала и облегчало переключение передач.
Это было достигнуто с помощью устройства, называемого собачьей муфтой. Некоторые из них были расположены на приводном валу между шестернями и прикреплены к ведущему валу. При «переключении передач» именно эти муфты вместо шестерен приводились в движение рукояткой, подталкивая их к контакту с шестернями. Свободно установленные шестерни уже будут двигаться с некоторой скоростью из-за их контакта с приводным валом, а движущаяся на полной скорости кулачковая муфта займет им оставшуюся часть пути, поскольку они зацепятся друг с другом, что приведет к более плавному переходу.
Synchromesh — это усовершенствованная версия системы постоянного зацепления, хотя и менее распространенная. Он улучшает систему, добавляя еще один этап к процессу соединения шестерен с приводным валом через кулачковую муфту.
Он разделяет кулачковую муфту на две части — шестерню, прикрепленную к ведущему валу, называемую ступицей синхронизатора, и кольцо вокруг него, которое может скользить вперед и назад, называемое муфтой переключения.
К самим зубчатым колесам был добавлен новый компонент — конус синхронизатора — и была введена еще одна подвижная часть, называемая кольцом синхронизатора, которая окружала конус.
Здесь все немного усложняется.
Хомуты или втулки переключения передач теперь являются компонентами, управляемыми рычагом переключения передач, и они могут скользить наполовину в любом направлении на кольца синхронизатора. Это прижимает кольца к конусам синхронизатора, прикрепленным к шестерням, и за счет повышенного трения, вызванного расширяющимся конусом, он может либо ускорять, либо замедлять шестерню, чтобы соответствовать скорости втулки переключения и ступицы синхронизатора.
После того, как скорости будут достаточно точно согласованы, втулка может продолжать скользить по стопорному кольцу и напрямую зацепляться как с конусом, так и с шестерней, соединяя все вместе и передавая мощность на приводной вал.
Невероятно, что все это происходит за доли секунды, необходимые для переключения передачи, что обеспечивает еще более плавное переключение передач.
Итак, в следующий раз, когда вы будете плавно перемещаться по соотношениям, найдите время, чтобы оценить всю мысль и работу, которые были вложены в создание сложной системы зубцов, помогающих вам на вашем пути.
Целью проекта является анализ механизма синхронизатора механической коробки передач. В литературе встречается много типов синхронизаторов:
Фиг.1
На фиг.1 представлен покомпонентный вид узла синхронизатора забивного типа; для дальнейших шагов детали называются, начиная слева:
(По следующей ссылке можно увидеть, как смонтировать сборку https: // youtu.be / CNz1COQIo38)
Принцип работы можно описать 8 основными шагами:
(Курсив использован для темы, не рассмотренной в данной работе)
Настоящая система работает с маслом, и поверхность трения имеет определенный профиль с канавками, которые позволяют маслу стекать из зоны трения.В первом анализе для упрощения модели влияние канавок и взаимодействие масла не учитывалось. Основными силами, рассчитываемыми в этой модели, являются момент трения, момент блокировки и сила вилки.
Fork Force находится на скользящей втулке и дает ускорение этому телу. В фиксаторе стойки эта сила связана с силой пружины с:
Формула фиксатора амортизатора
Фиксатор амортизатора
Где µ sl = µ d = 0,16; φ = 60 °
Коэффициент динамического трения, предложенный в справке ADAMS, составляет µ d = 0,16; для дальнейшего изучения целесообразно заменить на µ d = 0,11 ÷ 0,14 согласно [2], [4].
Блокирующий момент или индексный крутящий момент (крутящий момент, который создается, когда зубья втулки взаимодействуют с зубьями кольца синхронизатора)
Физическая модель блокирующего момента
Формула блокирующего момента
Где µ с = µ d = 0,16; угол фаски зубьев: β = 45 °; R sl = 31 мм
Момент трения (момент, который может замедлить или ускорить синхронизирующую муфту, чтобы не учитывать относительную угловую скорость)
Физическая модель момента трения
Формула момента трения
Где µ c = µ d = 0,16; угол конуса: α = 7,5 ° по [2], [4]; Rc = 21 375 мм
Для большей ясности компоновка механизма приведена на рисунке ниже:
Схема расположения
Стрелки обозначают стыки между одним компонентом и другим.
С начала:
Есть еще подсистема (т.е. Стопор амортизатора) из Synchonizer Cone Push, пружины и сферы
Соединения подсистем:
Счетчик Грублера:
6 д.о.ф * п — (R * m + T * o + C * p + F * q)
6 * 8 — (5 * 2 + 5 * 3 + 4 * 1 + 6 * 2) = 48 — (10 + 15 + 4 + 12) = 48 — 41 = 7 дн.из.
Динамическое моделирование выполняется многотельной программой ADAMS. Планируется запустить 3 типа динамического моделирования.Первый, где скорость вала такая же, как у шестерни. Во втором случае угловая скорость шестерни больше угловой скорости ступицы, а в третьем угловая скорость ступицы больше угловой скорости зубчатого колеса.
Система работает с инерционным свойством, например, когда скорость шестерни больше, чем скорость вала / ступицы, входными данными моделирования являются угловая скорость вала и угловая скорость шестерни, заданная как начальное условие.При таком выборе угловая скорость тел свободна в соответствии с динамикой, и только взаимодействие с другими телами может изменять относительную скорость. Геометрия модели учитывает только основные части механизма, поэтому инерция вала имеет большое значение для учета инерции уменьшения транспортных средств и всех вращающихся тел, сообщаемых валу. Аналогичное мышление для снаряжения; Инерция шестерни — это сумма геометрической инерции массы плюс член, который учитывает приведенную инерцию всех прямозубых шестерен.2.)
Через 0,01 с, когда переходный период закончился, к скользящей муфте прикладывается сила: F = 1550 * время + 15, и скользящая муфта может перемещаться и взаимодействовать с синхронизирующим кольцом, а фаза проходит от 2 до 8.
С помощью этого набора симуляций механизм может быть полностью охарактеризован, проверяя момент трения между кольцом синхронизатора и муфтой синхронизатора, блокирующий момент через зубья скользящей муфты и конус синхронизатора в фазе предварительной синхронизации.Также может быть оценено усилие скользящей муфты для обеспечения зацепления синхронизирующей муфты.
Основная проблема данной модели — выбор параметров контактных сил. Как правило, существует 6 контактных сил от твердого до твердого. ADAMS может работать с твердым и твердым контактом с помощью ударного или восстановительного метода.
Для модели удара (т.е. используемой в этой модели) есть 4 константы:
Значение адамов по умолчанию вычисляется с учетом тела:
Параметры по умолчанию не подходят для модели и дают отказ, когда профиль зуба скользящей муфты сначала входит в контакт с внешней поверхностью диаметра кольца синхронизатора.
В первых двух фазах есть несоответствие из-за неправильного параметра. В частности, когда втулка обнаруживает синхронизирующее кольцо, возникает ударная сила, которая не допускает относительного движения рассматриваемых тел.
Согласно Adams Help Solver можно использовать уменьшающую массу (M = M1 * M2 / (M1 + M2)) и с ее помощью можно рассчитать относительную жесткость и демпфирование.
Муфта скольжения / конус синхронизатора
Муфта скольжения / муфты синхронизатора
муфта синхронизатора / конус синхронизатора
Муфта скольжения / шарик
Ступица синхронизатора / конус синхронизатора
Конус синхронизатора / конус синхронизатора
Для глубины проникновения также есть некоторые трудности, после многих попыток лучшим решением будет дать значение 0,1 для всех корпусов, исключая синхронизирующее кольцо и синхронизирующий конус, с 0,01 pd и для первого обнаружения между муфтой и синхронизирующим кольцом с 0,3. pd. При увеличении глубины проникновения зазор модели увеличивается, исходя из этого соображения, его можно принять для первого осмотра.
Для расчета используется метод GSTIFF-I3 с контактным генератором по умолчанию с 600 узлами. I3 дает хороший результат с точки зрения вычислительного времени, но дает некоторые всплески из-за неограниченной скорости. Первый набор моделирования, в котором скорость вала равна скорости шестерни, используется для первого взгляда на эффективную работу модели. Решение может быть построено с помощью трех диаграмм: первый момент трения в зависимости от времени, блокирующий момент в зависимости от времени и момент трения в зависимости от Xc.утра скользящей втулки.
Угловая скорость передачи равна угловой скорости ступицы
Это единственный случай, когда значение не учитывается так много, потому что первоначальные угловые скорости одинаковы и нет никакого силового взаимодействия, кроме трения, поэтому выбросы вызваны решателем I3. В частности, когда относительная угловая скорость равна 0, втулка может перемещаться по синхронизирующему кольцу, и возникает большое ускорение, что приводит к большому скачку скорости.Это явление верно только качественно, но не количественно.
Симуляция, которая показывает истинность или ошибку модели, например, когда скорость шестерни больше, чем скорость ступицы (видео моделирования ниже).
Угловая скорость передачи больше угловой скорости ступицы
Можно заметить, что t = 0,0586 соответствует времени, когда относительная угловая скорость шестерни и ступицы равна 0; Δt = 0,0486 с. Чтобы оценить средний крутящий момент для сравнения с теоретическими данными, можно использовать средние интегралы теоремы, как показано на следующих рисунках.
Для момента трения (TX):
Угловая скорость передачи момента трения превышает угловую скорость ступицы
Блокирующий момент (TI):
Угловая скорость редуктора крутящего момента блокировки больше угловой скорости ступицы
Усилие скользящей муфты (Фс_с):
Усилие скользящей муфты
Усилие вилки (FX):
Усилие вилки
Когда угловая скорость ступицы больше скорости вала, в этом случае Δt = 0,05 с:
Угловая скорость ступицы больше угловой скорости шестерни
Для момента трения (TX):
момент трения
Блокирующий момент (TI):
Блокирующий момент
Усилие вилки (FX):
Усилие вилки
Данные моделирования сведены в таблицу ниже:
РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ | |||
Vel_Gear_gr_Vel_Hub | Vel_Hub_gr_Vel_Gear | ||
∫TX * dt [Н * мм * с] | Δt [с] | ∫TX * dt [Н * мм * с] | Δt [с] |
90 | 0,0486 | 107 | 0,05 |
Tx_avg [Н * мм] | 1851 852 | Tx_avg [Н * мм] | 2140 000 |
Относительная погрешность [%] | 11 765 90 482 | Относительная погрешность [%] | 4 902 |
∫TI * dt [Н * мм * с] | Δt [с] | ∫TI * dt [Н * мм * с] | Δt [с] |
62 | 0,0486 | 87 | 0,05 |
TI_avg [Н * мм] | 1275 720 90 482 | TI_avg [Н * мм] | 1740 000 |
Относительная погрешность [%] | 36 148 90 482 | Относительная погрешность [%] | 28 780 |
∫Fs_s * dt [Н * мм * s] | Δt [с] | ∫Fs_s * dt [Н * мм * s] | Δt [с] |
3,2343 | 0,0486 | 3,38 | 0,05 |
Fs_s_avg [N] | 66,549 | Fs_s_avg [N] | 67 600 |
Относительная погрешность [%] | 25 227 90 482 | Относительная погрешность [%] | 21 858 |
∫FX * dt [Н * мм * с] | Δt [с] | ∫FX * dt [Н * мм * с] | Δt [с] |
2,8665 | 0,0486 | 3,42 | 0,05 |
| FX_avg [N] | 58,981 | FX_avg [N] | 68 400 |
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
Случай: угловая скорость шестерни больше угловой скорости ступицы
Случай: угловая скорость ступицы больше угловой скорости шестерни
Модель может предсказать реальный случай механизма синхронизатора с ограничениями из-за параметров контактных сил.Это ограничение может быть отнесено к геометрии, потому что во всей литературе процесс синхронизации хорошо известен, но не так много механических моделей для бесплатной консультации. Это большой предел, но хорошие результаты показывают, что основные параметры выбраны правильно.
Во втором случае не учитывается влияние потока масла и геометрии канавок. Эти два аспекта, безусловно, влияют на модель.
Еще одна сторона, требующая улучшения, — это вычислительный метод с использованием алгоритма SI2; которые дают более гладкое решение с точки зрения ограничений скорости.Другим аспектом является поведение синхронизирующего конуса, синхронизирующей муфты и скользящей муфты при напряжении и деформации, которые могут быть разработаны в будущем анализе.
Разница между расчетным решением и теоретической моделью составляет до 10%, но фаза механизма синхронизатора хорошо различима без остановки и повторного запуска моделирования. Этот аспект позволяет утверждать, что модель верна, несмотря на 10% погрешность момента трения (т.е. основной параметр для сравнения).
[1] Ана Пастор Бедмар, «Процессы синхронизации и механизмы синхронизатора в механических трансмиссиях», магистерская работа по международной магистерской программе по прикладной механике, 2013 г.
[2] Оттмар Бэк, «Основы синхронизаторов», Хербигер, январь 2013 г.
[3] Умеш Вазир, «Синхронизаторы с механической коробкой передач — обзор», Машиностроение, Университет нефти и энергетики ADE, Бидхоли, Дехрадун, 248 007, Уттаракханд, Индия, сентябрь 2013 г.
[4] Даниэль Хэггстрем, «Синхронизация трансмиссий тяжелых грузовиков». Лицензионная работа, Отдел машиностроения, Королевский технологический институт KTH, SE-100 44 Стокгольм, 2016
[5] Проф.М. Массаро, «Контактные лекции» Моделирование и симуляция механических систем A / A 2016/17 Università degli Studi di Padova, 2017
На всю продукцию, продаваемую на AdvanceAutoParts.com, распространяется гарантия. Срок и продолжительность зависят от продукта. Просмотрите страницы отдельных продуктов, чтобы узнать о сроке гарантии, применимой к каждому продукту. Пожалуйста, смотрите ниже полный текст нашей гарантийной политики.
Advance Auto Parts — распространяется на все продукты, на которые не распространяется одна из следующих гарантий.
По любым вопросам гарантии обращайтесь в службу поддержки клиентов.
Если у вас возникли проблемы с двигателем или трансмиссией, приобретенными в Advance Auto Parts, позвоните по телефону (888) 286-6772 с понедельника по пятницу с 8:00 до 17:30 по восточному времени.По всем остальным продуктам обращайтесь в службу поддержки клиентов.
Потребители-покупатели автомобильных фильтров иногда сообщают автору услуг дилера или механику, что марка сменного фильтра не может быть использована в автомобиле потребителя в течение гарантийного периода. Утверждается, что использование торговой марки «аннулирует гарантию», с заявлением или подразумевается, что можно использовать только оригинальные марки фильтров.Это, конечно, ставит под сомнение качество сменного фильтра.
Это утверждение просто не соответствует действительности. Если потребитель запросит выписку в письменной форме, он ее не получит. Тем не менее, покупатель может быть обеспокоен использованием сменных фильтров, не являющихся оригинальным оборудованием. Учитывая большое количество мастеров, которые предпочитают устанавливать свои собственные фильтры, это вводящее в заблуждение утверждение следует исправить.
Согласно Закону о гарантии Магнусона — Мосса, 15 США SS 2301-2312 (1982) и общие принципы Закона о Федеральной торговой комиссии, производитель не может требовать использования фильтра какой-либо марки (или любого другого изделия), если производитель не предоставляет товар бесплатно в соответствии с условиями гарантии. .
Таким образом, если потребителю сообщают, что только фильтр оригинального оборудования не аннулирует гарантию, он должен запросить бесплатную поставку фильтра OE. Если ему выставят счет за фильтр, производитель нарушит Закон о гарантии Магнусона-Мосса и другие применимые законы.
Предоставляя эту информацию потребителям, Совет производителей фильтров может помочь бороться с ошибочными утверждениями о том, что марка сменного фильтра, отличная от оригинального оборудования, «аннулирует гарантию».«
Следует отметить, что Закон Магнусона-Мосса о гарантии — это федеральный закон, который применяется к потребительским товарам. Федеральная торговая комиссия имеет право обеспечивать соблюдение Закона Магнусона-Мосса о гарантии, включая получение судебных запретов и распоряжений, содержащих утвердительные средства защиты. Кроме того, потребитель может подать иск в соответствии с Законом о гарантии Магнусона-Мосса.
Есть веская причина, по которой большие грузовые автомобили, мотоциклы и гоночные автомобили все еще используют несинхронизированную коробку передач
Для приверженцев ручного переключения передач нет большей радости, чем вождение автомобиля с механической коробкой передач.Но что стоит за механикой переключения передач? И с точки зрения водителя, как синхронизированная передача механической коробки передач соотносится с несинхронизированной передачей механической коробки передач?
Большинство современных городских транспортных средств, оснащенных механическими коробками передач, вероятно, имеют синхронизированную коробку передач, также называемую коробкой передач с синхронизированным зацеплением. Это устройство удерживает шестерни в зацеплении и вращении, или они могут быть заблокированы на валу. Другими словами, когда вы переключаете передачи, вы блокируете разные передачи на входном или выходном валу трансмиссии, тем самым позволяя вам увеличить скорость вашего автомобиля или замедлить его.Синхронизированная коробка передач механической коробки передач — это то, что помогает плавно зафиксировать шестерни на месте.
Это была замечательная эволюция механических коробок передач, потому что синхронизатор устранил необходимость для автомобилистов выполнять двойное сцепление — отпускание и повторное включение сцепления дважды при переключении передач — требование для управления транспортным средством с несинхронизированной коробкой передач с механической коробкой передач.
Несинхронизированная коробка передач с механической коробкой передач — это более старая конструкция (возможно, самая ранняя конструкция механической трансмиссии), которая требовала больших усилий и навыков со стороны водителя.Он включал коробку передач со скользящей зацеплением, и водителю нужно было тщательно рассчитывать время переключения передач, чтобы гарантировать, что шестерни вращаются с одинаковой скоростью, что было нелегким делом. Сделайте это неправильно, и вы услышите скрежет и другие шумы.
Однако несинхронизированная коробка передач продолжает существовать. Вы часто найдете их в трансмиссиях больших коммерческих автомобилей, таких как тяжелые грузовики и сельскохозяйственная техника, а также в мотоциклах и гоночных автомобилях большого калибра. Почему? По двум причинам: синхронизированные механические коробки передач более подвержены поломкам, а переключение передач на синхронизированной коробке передач происходит медленнее, чем в несинхронизированной версии.