Механическая коробка передач для чайников: принцип работы, устройство и виды

Любой водитель, в том числе новичок, должен научиться разбираться в коробках переключения передач, а также понимать, что это такое, как работает и что выполняет.

Помимо вполне очевидной необходимости умения ею владеть, понимание принципа работы коробки, зная ее преимущества и недостатки, как обслуживать – это позволит вам в будущем избежать серьезных поломок, в том числе выхода из строя КПП автомобиля. Более того правильная эксплуатация коробки передач поможет не только избежать весьма дорогостоящего ремонта, но и увеличить срок службы двигателя автомобиля, а также по максимуму использовать его возможности.

В этой статье мы постараемся объяснить принцип работы механической коробки передач для чайников, сильно не углубляясь в конструкцию и избегая сложной автомобильной терминологии. Но для начала давайте разберемся с тем, что такое коробка переключения передач и для чего она, собственно, нужна. Также вкратце рассмотрим основные виды автомобильных трансмиссий.

Что такое коробка передач и за что отвечает?

Коробка передач, ее еще называют трансмиссией, хотя это не совсем правильно, представляет собой механизм, позволяющий изменять передаточное число системы привода с целью адаптации параметров двигателя к меняющимся потребностям во время вождения. Другими словами, коробка передач позволяет эффективно использовать энергию (мощность или крутящий момент), создаваемый двигателем в процессе сгорания топливно-воздушной смеси.

Это неотъемлемая часть автомобиля, без которого разгон был бы чрезвычайно долгим, подъем в гору невероятно трудным, а максимальная скорость сильно ограничена. Более того, без коробки передач движение автомобиля задним ходом стало бы невозможным.

Основные типы коробок передач

В настоящее время наиболее часто используемыми в автомобильной промышленности коробками передач являются:

• Механические коробки передач;
• Ступенчатые автоматические коробки передач;
• Ступенчатые полуавтоматические коробки;
• Бесступенчатые коробки передач.

На сегодняшний день существует множество подвидов каждой из трансмиссий. Поэтому любую из них можно также разделять по типу управления, количеству передач или другим параметрам. Ниже речь пойдет именно о механической трансмиссии.

Что такое механическая коробка передач и из чего состоит?

Механическая или ручная коробка передач – это та трансмиссия, в которой за изменение передаточных чисел, в упрощении "передач", отвечает водитель. В таких системах подходящая передача выбирается водителем с помощью рычага коробки передач и предварительного нажатия на педаль сцепления.

Механическая коробка передач состоит из совокупности валов с шестернями разного диаметра и количества зубьев, которые передают вращение от двигателя к колесам, а также механизма их перемещения. Именно этот элемент конструкции связан с рычагом, который использует водитель во время переключения передач.

Также в современных конструкциях используют синхронизаторы. Этот элемент является частью блокирующей муфты, который служит для выравнивания угловых скоростей муфты и зубчатого колеса. Синхронизаторы могут устанавливать как на определенные передачи МКПП, так и на все сразу. Они позволяют производить включения скоростей очень плавно и без каких-либо ударов.

Кроме того, в состав коробки входят и другие элементы, а именно:

• Подшипники, которые крепятся к валам.
• Различные уплотнения, предотвращающие утечку масла из корпуса коробки.

Механическая коробка передач: принцип работы для чайников

Существует множество разновидностей автомобильных МКПП, которые можно разделять по количеству передач, например 4, 5 или 6 ступенчатые коробки. По устройству такие коробки также бывают разными. Обычно МКПП легковых автомобилей разделяют на два основных типа:

1. Двухвальные;
2. Трехвальные.

Конструкция двухвальной МКПП более простая, в ней имеется два вала:

1. Ведущий вал, который передает вращение от двигателя к коробке переключения передач.
2. Ведомый, с которого вращение передается колесам.

На каждом из валов есть свой комплект шестерен, взаимодействующий друг с другом.

В случае если автомобиль оборудован более сложной трехвальной трансмиссией, то конструкция его будет совершенно другой. В современной коробке данного типа располагается три вала:

1. Первичный вал, на котором находится только одна шестерня, получает крутящий момент от двигателя через муфту сцепления и передает его на промежуточный через зубчатую передачу.
2. Промежуточный вал, шестерни которого жестко зафиксированы. Их количество чаще всего соответствует числу возможных скоростей (передаточных чисел) механической коробки передач.
3. Выходной вал. На нем имеется такое же количество зубчатых колес (свободно вращающихся на подшипниках), как и на промежуточном. Причем все они находятся в постоянном зацеплении с шестернями промежуточного вала.

Зубчатое колесо промежуточного вала начинает передавать крутящий момент только после того, как одна из шестерней, которая свободно крутится на выходном валу, не заблокируется специальным блокирующим механизмом. Это происходит в момент, когда водитель включает одну из передач.

Стоит отметить, что это далеко не единственная конструкция коробки данного типа. Встречаются механические коробки передач, принцип работы и структура которых совершенно другая. К примеру, существуют трансмиссии, в которых переключения передач происходит с помощью передвижных шестерней-кареток. Такая система часто встречается на тракторах.

Зачем нужны разные шестерни в МКПП?

Дело в том, что шестерни разных размеров обладают разным количеством зубьев. Изначально ведущий вал в любой механической коробке передач вращается со скоростью, указанной на тахометре. Но вот ведомый вал будет вращаться с совершенно другой скоростью. В зависимости от выбранной передачи (по факту, выбранной шестерни) ведомый вал может совершать обороты как быстрее двигателя, так и медленнее.

Ради эксперимента попробуйте вдавить "газ в пол" на первой и, скажем, на третьей передаче. В первом случае (на большинстве автомобилей) вы получите скорость не более 60-80 км/ч, а вот на третьей – гораздо выше. Правда, вам следует избегать подобных экспериментов, чтобы не перегреть двигатель.

Тогда почему бы не ездить все время, например, на пятой передаче, раз она позволяет достичь высокой скорости? Давайте попробуем разобраться в этом на примере бегуна. Да, непосредственно к автомобилю это мало относится, однако наша задача рассказать так, чтобы был понятен принцип работы механической коробки передач для чайников.

Представьте себе крутой склон, на вершину которого нужно добраться, и бегуна, собирающегося это сделать. С разбега взбежать на склон он не сможет, так как ему не хватит сил. Но зато он может, сбавив скорость, медленно взобраться на вершину, после чего продолжить бег. С автомобилем, который едет в гору, все будет точно также. Именно поэтому при заезде на склон водитель, управляя машиной, чтобы облегчить работу мотора должен пользоваться более низкой передачей. Объясняется это тем, что у более низкой передачи более высокий крутящий момент (сила, с которой вращается коленчатый вал).

А вот при движении по автостраде, где крутящий момент не настолько важен, чем скорость вращения колес, уже можно переходить на высокие передачи. Сам ведущий вал МКПП не сможет вращаться со скоростью, позволяющей достичь высоких скоростных показателей автомобиля. Поэтому водителю придется перейти на более маленькую шестерню, то есть повышенную передачу, которая обеспечит более высокую скорость вращения ведомого вала, тем самым пожертвовав крутящим моментом.

По этой же причине очень сложно, а в некоторых случаях практически невозможно сдвинуть полуторатонный автомобиль с места, скажем, на пятой передаче. Слишком маленькая мощность, передающаяся на колеса, не позволит тронуться с места.

Зато двигателю этой мощности хватит, чтобы ускориться, если автомобиль уже будет двигаться с какой-то скоростью, то есть когда ведомый вал уже вращается. Если машина идет по шоссе, то нужно лишь слегка прибавить газа, чтобы мотор ускорил вращение и увеличил скорость автомобиля.

Получается, что водитель, исходя из дорожных условий и желаемой скорости движения, последовательно переключает при помощи рычага пары шестерен на валах с разным количеством зубьев, которые соответствуют заданным передаточным числам. Более подробно читайте об этом ниже.

Полезное видео, механическая коробка передач для чайников (принцип работы, конструкция, разновидности), обязательно смотрим:

Передаточное число механической коробки передач

В свою очередь передаточное число – это отношение скорости вращения ведущего колеса к скорости вращения ведомого колеса. Если сказать более правильно, то это отношение числа зубьев ведущей шестерни к числу зубьев ведомой. Шестерня в коробке передач – это не что иное, как реализация определенного передаточного числа, то есть определенной конфигурации расположения взаимодействующих зубчатых колес, а именно ведущего и ведомого.

Таким образом, включая какую-либо скорость в коробке передач, мы запускаем определенное передаточное число зубчатых колес. Например, когда обе шестерни (ведущая и ведомая) имеют одинаковый диаметр и равное количество зубьев, тогда мы имеем дело с передаточным отношением 1:1. То есть, на один оборот ведущей шестерни приходится одно вращение ведомой шестеренки.

Когда ведущее колесо по размерам меньше ведомого, другими словами скорость вращения ведущей шестерни выше, чем ведомой, то мы получаем передаточное отношение, которое обеспечивает мощный крутящий момент и большую движущую силу, но в то же время это препятствует достижению высоких скоростей. В механической коробке передач максимальную тягу обеспечивает именно первая передача.

С другой стороны, когда ведущее колесо больше, чем ведомое, точнее скорость вращения первого ниже, чем второго, тогда получается передаточное число, при котором значение крутящего момента будет относительно низким, но скорость вращения ведомой шестерни сможет обеспечить высокие обороты. Наиболее высокую скорость в механической коробке осуществляет именно пятая или шестая передача, если речь идет о шестиступенчатой МКПП.

Таким образом, переключая скорости в механической коробке передач на более высокие (изменяя передаточные числа), мы увеличиваем максимальную скорость транспортного средства за счет крутящего момента, то есть движущей силы, передаваемой на ведущие колеса автомобиля. В случае переключения на пониженную скорость, мы меняем передаточные числа в коробке на те, которые за счет снижения максимальной скорости обеспечивают больший крутящий момент на ведущих колесах.

Универсального совета, на какой скорости нужно включать определенную передачу, естественно не существует. Ведь у каждой марки и модели автомобиля определенный двигатель и тип коробки передач, в которой размеры шестерен на каждой передаче могут существенно отличаться. В данном случае следует полагаться на свои ощущения. Вы должны чувствовать, когда динамика автомобиля падает, и переключать передачу в соответствии с выбранным скоростным режимом.

На этом все! Сегодня мы разобрали принцип работы механической коробки передач для чайников. Надеемся, наша статья оказалась вам полезной и понятной. Свое мнение можно оставить в комментариях.