В даний час практично кожен сучасний автомобіль оснащується автоматичною трансмісією, яка з кожним разом стає складніше. І, незважаючи на те, що дані агрегати істотно перевершують механічні коробки передач, у останніх є свої шанувальники. Деякі водії як і раніше віддають перевагу транспортним засобам саме з механічною (ручний) трансмісією.
З автоматичною коробкою все набагато складніше, і якщо хтось бажає розібратися з принципом роботи даного вузла, починати варто саме з механічною. Дана стаття присвячена саме їй.
Самий необхідний елемент будь-якого автомобіля
Вперше почувши незрозумілий термін “трансмісія”, багато учні відразу ж задається питанням про те, що це за агрегат і для чого він потрібен. Всі знають, що для пересування автомобіля необхідний двигун. З його принципом роботи сьогодні знайомий практично кожен автолюбитель: перетворення зворотно-поступальних рухів поршнів в обертання колінчастого вала, що інакше іменується як крутний момент.
Однак це саме обертання потрібно якось передати колесам. От саме для цього і служить трансмісія. Той, хто знайомий з особливостями водіння автомобілів з механічною коробкою передач, чудово це знає.
Під самим терміном ховаються особливі механізми, завдяки яким автомобіль пересувається з різною швидкістю, при необхідності дає задній хід (при включенні відповідної передачі).
Проектуванням даних агрегатів займаються провідні фахівці на автомобільних заводах. Причому до трансмісії пред’являються важливі вимоги:
- Вузол повинен забезпечувати передачу максимальної потужності двигуна.
- Бути надійним.
- Керування транспортним засобом має бути легким.
- Вага всіх елементів повинен бути легким, наскільки це можливо.
- В ході роботи шум вкрай небажаний.
Якщо трансмісія відрізняється високим ККД і надійністю, водієві не варто ні про що турбуватися: паливо буде використана по максимуму, а сам механізм буде вірою і правдою служити довгий час.
Але якщо управління механічною коробкою передач у “Ніссана” (наприклад) складне, це викликає серйозний дискомфорт у водія та суттєво знижує його уважність на дорозі. Все це загрожує ризиком потрапити в ДТП.
А що стосується ваги, то занадто важкий агрегат буде помітно дорожче для покупців. У зв’язку з чим виробники намагаються полегшити вагу механізмів по максимуму.
Що розуміти під аматорським терміном «механіка»?
Механічна, або ручна, як люблять висловлюватися деякі водії, коробка передач (МКПП) грає просту, але в той же час важливу роль. Вона не тільки передає крутний момент від двигуна до коліс, але і сприяє зміни передавального відношення. Причому все залежить від самого водія – він сам вирішує, коли саме потрібно перемикатися для правильної працездатності всього автомобіля. В цьому і полягає вся суть ручного управління трансмісією.
Незважаючи на велику популярність автоматичної трансмісії, механічна коробка передач не збирається здавати свої позиції, і ось чому:
- Конструкція максимально проста.
- Деталі та вузли відрізняються надійністю щодо механічного впливу і перевантажень.
- Вартість ремонту і обслуговування агрегату (навіть капітального) не така висока, як у його автоматичного конкурента.
І поки ці якості будуть цінуватися автолюбителями, деякі автомобілі будуть оснащуватися «механікою». Адже не випадково у деяких сучасних автоматичних КПП передбачена функція ручного перемикання передач. Яскравий тому приклад – тіптронік.
Різновиди МКПП
Механічні коробки класифікуються в залежності від кількості цих ступенів:
- 4;
- 5;
- 6.
П’ятиступінчаста КПП є найпоширенішою, тому нею і оснащується більшість автомобілів. Також враховується і кількість валів:
- 3;
- 2.
Трехвальными механічними коробками передач оснащуються переважно задньопривідні автомобілі, в той час як двухвальными КПП – тільки автомобілі з переднім приводом. Власне, на цьому вся класифікація і закінчується.
Передаточне число
МКПП відноситься до ступінчастим механізмів, тобто величина крутного моменту змінюється ступенями. Щаблем прийнято називати пару взаємодіючих шестерень. Кожна з таких пар передає обертання коліс з певною кутовою швидкістю. Кажучи по-іншому, у кожній ступені індивідуальне передавальне відношення.
Під передаточним числом слід розуміти відношення кількості зубів веденої шестірні до числа зубців ведучої шестерні. Іншими словами, кількість зубів у веденої шестерні дорівнює 60, а у ведучої – 30, тобто передавальне відношення цієї пари – 60 : 30 = 2. Для будь зубчастої передачі, цей параметр є основним.
У нижчої ступені передавальне відношення найбільше, в той час як у самої вищої – найменшу. Власне, за рахунок цього механічна коробка передач може як збільшувати, так і зменшувати крутний момент.
Від передавального відносини залежать такі характеристики автомобіля, як динаміка розгону і максимальна швидкість. Тобто чим воно більше, тим швидше розкручується колінчастий вал до максимальних оборотів, а сама передача більш «сильна». Однак швидкість, яка розвивається на ній, зменшується. Тому з великим передавальним відношенням потрібно частіше перемикати передачі.
Пристрій МКПП
Двигун будь-якого автомобіля працює в безперервному режимі, що небажано для повноцінного і ефективного функціонування КПП. Перемикання передач з постійно обертається головним валом неминуче приведе до несправності трансмісії через поломки зубів та інших негативних наслідків. З цієї причини потрібен ще один вузол – зчеплення, з допомогою якого силовий агрегат і трансмісія в потрібний момент на деякий час роз’єднуються.
Щоб зрозуміти, як влаштована механічна коробка передач, для водіїв-початківців розберемо кожен її тип більш докладно.
Трехвальная КПП
У конструкцію трехвальной коробки входять три основних елемента – вали:
- Ведучий (первинний) – з’єднаний з механізмом зчеплення, для чого на ньому є спеціальні шліци для його веденого диска. Передача обертального моменту здійснюється через аналогічну шестірню, що перебуває з ним у жорсткому зачепленні.
- Проміжний – розташовується паралельно першому валу. На ньому теж в жорсткому зачепленні розташований блок шестерень.
- Ведений (вторинний) – знаходиться на одній і тій же осі, що і ведучий вал. У нього теж є блок шестерень, але, на відміну від інших валів, не закріплений, і тому може вільно обертатися. Між його шестернями розташовані синхронізатори, які потрібні для синхронізації кутових швидкостей шестерень веденого вала з обертанням його самого. З валом механічної коробки передач автомобіля вони також жорстко закріплені, але можуть переміщатися в поздовжній площині за допомогою шліцьового з’єднання. У всіх сучасних агрегатів синхронізатори присутні на кожній передачі.
Крім цього, є ще власне сам механізм перемикання, і все це розташовано в картері агрегату, іменованого корпусом. Що стосується першого, він розташований безпосередньо на корпусі КПП. Представлений механізм як важіль управління і повзуни з виделками. Також є блокуючий пристрій, щоб уникнути одночасного включення двох передач.
Для виготовлення самого картера коробка використовується алюмінієвий або магнієвий сплав. Крім всіх необхідних частин і механізмів, у ньому зберігається масло.
Двохвальна КПП
Дана коробка влаштована практично так само, але з невеликим доповненням. У ній також розташовуються два вала:
- провідний;
- ведений.
У обох є блок шестерень з синхронізаторами, а вони розташовуються паралельно, як у описаної вище конструкції. А згадане додаток – це наявність головної передачі і диференціала в картері механічної коробки перемикання передач. Їх функція – передача крутного моменту до ведучих коліс автомобіля. Причому диференціал, якщо це необхідно, може забезпечити різну кутову швидкість.
Не обходиться, звичайно, і без механізму перемикання, який зазвичай дистанційний. Іншими словами, він розташований за межами корпусу коробки. Для зв’язку використовуються тяги або троси. Причому тросове з’єднання є оптимальним, у зв’язку з чим частіше застосовується.
Принцип роботи КПП
Коли важіль управління знаходиться в нейтральному положенні, крутний момент від колінчастого вала колесам не передається. Разом із запуском двигуна первинний вал обертається разом з колінчастим валом. Щоб включити потрібну швидкість, обов’язково необхідно натиснути на педаль зчеплення, щоб роз’єднати вали.
Тепер можна рухати важіль управління в потрібну сторону. При цьому переміщається муфта синхронізатора допомогою вилки і задіюється потрібна пара шестерень. Це дозволяє підібрати оптимальний крутний момент в залежності від умов дорожнього руху.
Водіння автомобіля з механічною коробкою передач буде розглянуто пізніше, а поки принцип роботи іншої конструкції.
Як працює двохвальна КПП
Двохвальна КПП працює практично за таким же принципом, але різниця все ж є: крутний момент передається за допомогою лише пари шестерень, тоді як в трехвальной конструкції бере участь третя шестірня проміжного вала. До того ж тут відсутня пряма передача, а передаточне відношення – 1:1.
Крім того, перемикання ступенів виробляє не вилка, а шток. Саме він штовхає необхідну шестерню, і та входить в зачеплення з іншого, а після фіксується. Щоб включити задню швидкість, задіюється окрема шестерня на своєму валу. І це актуально для обох видів МКПП.
Переваги МКПП
Деякі позитивні моменти вже були перераховані вище, тому зробимо свого роду узагальнення. Характерні переваги коробки:
- відносно мала вага;
- невисока вартість;
- конструкція проста і зрозуміла;
- висока ступінь надійності;
- обслуговування та ремонт обходяться недорого.
У машин з механічною коробкою передач двигун жорстко з’єднується з трансмісією, за рахунок чого досягається максимальна ефективність при пересуванні по льоду або бездоріжжю. До того ж МКПП може при необхідності повністю разъединиться з двигуном для безперешкодного буксирування чи штовхання.
Недоліки теж присутні
На жаль, без мінусів не можна обійтися, хоч їх не так багато. Насамперед, це стосується необхідності в постійному періодичному перемиканні передач, що може втомити водія на далеких поїздках.
Серед інших недоліків:
- Передаточне відношення змінюється східчасто.
- Ресурс зчеплення не достатньо високий.
Тому «механіка» хоч і є основним типом трансмісії, але далеко не самим затребуваним. Можливо, через кілька десятків років вона взагалі втратить свою актуальність, причому остаточно.
Особливості водіння з механічною коробкою передач
Для правильної експлуатації автомобілів з МКПП необхідні певні навички і вміння. У багатьох новачків, особливо це стосується жінок (можливо, не всіх), можуть бути труднощі. Необхідно запам’ятати положення важеля управління для кожної передачі. Це нескладно, так як на ньому є схема. Крім цього, варто знати, в якому діапазоні швидкостей працює кожна передача.
Швидкісні режими в залежності від передачі:
- 1-я передача – 15-20 км/ч.
- 2-я передача – 30-40 км/ч.
- 3-я передача – 50-60 км/ч.
- 4-я передача – не більше 80 км/ч.
- 5-я передача – більше 80 км/ч.
Але краще орієнтуватися на показання тахометра. Переходити на вищу передачу рекомендується до досягнення певної кількості обертів колінчастого вала в залежності від типу двигуна:
- у дизельного – 1500-2000;
- у бензинового – 2000-2500.
Щоб уникнути передчасного ремонту механічної коробки передач, перед тим як завести двигун, необхідно переконатися, що важіль займає нейтральне положення. Лівою ногою управляється тільки педаль зчеплення, а права відповідає за дві інші – тільки так можна нічого не переплутати.
Перед тим як рушити з місця, вичавлюється зчеплення, включається перша передача, потім лівою ногою плавно відпускається зчеплення, одночасно правою ногою так само плавно натискається педаль акселератора. Далі перемикання здійснюється по досягненні швидкісного порога: вижимається педаль зчеплення (ногу з газу при цьому потрібно прибирати), включається друга передача – далі все те ж саме.
Основні несправності «механіки»
Незважаючи на всю простоту, МКПП є досить складною системою, у якій велика кількість рухомих деталей. В силу цього у неї можуть бути самі різні несправності, але найчастіше це вихід з ладу основних вузлів агрегату, недолік олії в картері або ослаблення кріплення елементів коробки.
Це може відбутися із-за неправильної експлуатації, низької якості деталей, їх природного зносу. Крім того, сюди ж можна включити і проведення неякісного ремонту або повна відсутність технічного обслуговування.
Визначити, чи потребує механічна коробка передач в заміні або ремонті, можна за характерними ознаками. Якщо при нейтральному положенні важеля вона видає шум – значить, зносився підшипник ведучого вала. Також це може бути із-за нестачі масла. А якщо шум виникає в ході перемикання передач, то проблема може критися в муфтах синхронізаторів.
Підсумок
Знаючи пристрій і принцип роботи механічної коробки, зрозуміти, як влаштована автоматична трансмісія, буде вже трохи простіше. МКПП була і досі залишається практичним і звичним для багатьох водіїв агрегатом, незважаючи на деякі нюанси. А взагалі, свій автомобіль потрібно знати від і до, що дозволить збагатитися безцінним досвідом.
