Ступенчатые коробки передач

На грузовых автомобилях ЗИЛ, МАЗ и КрАЗ устанавливается пятиступенчатая трехходовая коробка передач.

Коробку передач автомобиля ЗИЛ130 (смотреть статью под номером 125) собирают в чугунном картере 16, который болтами крепится к картеру сцепления. Она состоит из трех валов 1, 17 и 23. Первичный вал закреплен в двух шариковых подшипниках: передняя опора находится в выточке коленчатого вала, а задняя — в передней стенке картера. Вторичный вал 17 установлен в роликовом подшипнике в выточке первичного вала и шариковом подшипнике в задней стенке картера. Промежуточный вал 23 вращается в переднем роликовом и заднем шариковом подшипниках. Как одно целое с первичным валом выполнена шестерня 25.

На вторичном валу расположено два синхронизатора 8 и 2. Первым включают вторую и третью передачи, а вторым — четвертую и пятую. Первая передача и задний ход включаются кареткой . Синхронизаторы и каретка 11 связаны с валом шлицевым соединением. В коробке установлено четыре пары косозубых шестерен с постоянным зацеплением зубьев. На промежуточном валу шестерни 19—22 и 24 закреплены на шпонках, а шестерня 18 выполнена как одно целое с валом. Шестерни 3, 4 и 9 посажены на вторичный вал свободно: 4 и 9 — непосредственно (без подшипника), а 3 — на стальной втулке. Блок шестерен 27 и 28 заднего хода установлен на оси 26 с правой стороны коробки. Шестерня 28 блока находится в постоянном зацеплении с шестерней 20 промежуточного вала. На конце вторичного вала закреплен барабан 14 ручного тормоза. Картер закрыт чугунной крышкой 6, в которой установлен, механизм управления коробкой. В нижней части картера имеется отверстие для слива масла, в пробке которого закреплен постоянный магнит для улавливания металлических частиц, попадающих в масло; в боковой стенке выполнено отверстие для заливки масла и контроля его уровня. В правой стенке коробки есть люк для крепления механизма отбора мощности.

Синхронизатор служит для безударного переключения передач, такое переключение облегчает управление коробкой и повышает ее долговечность. Удар между торцами зубьев шестерен происходит изза несоответствия окружных скоростей на зубьях соединяемых деталей в момент включения передачи.

Синхронизатор (смотреть статью под номером 126) состоит из муфты 10, двух блокирующих конических колец 3, блокирующих пальцев 14 и фиксирующих пальцев 4 с шариками. Кольца жестко соединены между собой тремя блокирующими пальцами 14, которые свободно проходят через отверстия во фланце муфты. Кольца связаны с муфтой тремя фиксирующими пальцами 4 и шариками 6, которые прижимаются пружиной 5 к опорам 7. Опоры запрессованы в кольца 3. В средней части пальцев 14 и на торцах отверстий во фланце муфты выполнены блокирующие конические фаски а и б.

Для включения третьей передачи необходимо вилкой 2 переместить муфту вдоль вторичного вала влево, тогда муфта через фиксирующие пальцы 4 передвигает кольцо 3 до соприкосновения с конической поверхностью шестерни силой трения шестерня увлекает кольцо с блокирующими пальцами и поворачивает его относительно муфты до момента соприкосновения блокирующих фасок а а б, после чего дальнейшее передвижение муфты становится невозможным. Когда скорости вращения муфты и шестерни уравниваются, давление между блокирующими фасками уменьшается и усилием, приложенным к вилке 2, муфта дальше перемещается влево, вдвигаясь наружным зубчатым венцом 16 во внутренний венец 17 шестерни. Такая конструкция обеспечивает бесшумное соединение деталей даже при резком включении передачи. Вторую передачу включают перемещением муфты 10 вправо и соединением шестерни 12 со вторичным валом посредством зубчатого зацепления 8—9.

Коробка (см. смотреть статью под номером 125) показана в нейтральном положении. На различных передачах крутящий момент от ведущего вала на ведомый передается следующим образом. Первая передача: вал 1—шестерни постоянного зацепления 25 и 24—шестерни первой передачи 18 и —вал 17. Вторая передача: вал 1—шестерни 25. и 24—шестерни постоянного зацепления второй передачи 19 и 9—синхронизатор 8—вал 17. Третья передача: вал —шестерни 25 и 24—шестерни постоянного зацепления третьей передачи 21 и 4—синхронизатор 8—вал 17. Четвертая передача: вал 1—шестерни 25 и 24—шестерни постоянного зацепления четвертой передачи 22 и 3—синхронизатор 2—вал 17. Пятая передача (прямая): вал —синхронизатор 2—вал П.

Задний ход включают перемещением каретки 11 назад и вводом ее в зацепление с шестерней 27, при этом крутящий момент передается через следующие детали: вал —шестерни 25 и 24—шестерни 20 и 28—шестерни 27 и 11—вал 17.

Коробка передач автомобилей МАЗ и КрАЗ имеет такую же схему включения передач, однако у нее прямой передачей является четвертая, а пятая передача ускоряющая, то есть передаточное число меньше единицы, и вторичный вал вращается быстрее первичного. В коробке размещен масляный насос для подачи масла под давлением к подшипникам шестерен вторичного вала.

Механизм управления коробкой передач должен обеспечивать введение в зацепление шестерен на полную длину зуба, не допускать самовыключения передачи, одновременного включения нескольких передач и ошибочного включения заднего хода при движении автомобиля вперед. Механизм состоит из рычага переключения передач 5 (смотреть статью под номером 127), промежуточного рычага 9, трех стержней 15, трех вилок (на смотреть статью под номером 127 показаны головки вилок 12 и 13 управления синхронизаторами, а на смотреть статью под номером 125 — вилка 10 управления кареткой ), поводка 14, замка (детали 17 и 18), предохранительного устройства для предотвращения случайного включения заднего хода (детали 1, 10 и 16) и фиксаторов 7 (см. смотреть статью под номером 125).

Вилки и поводок закреплены на стержнях болтами. Вилки 12 и 13 (см. смотреть статью под номером 127) захватывают кольцо муфты синхронизатора, а вилка 10 (см, смотреть статью под номером 125) заходит в кольцевую канавку каретки . В головках вилок 12 и 13 (смотреть статью под номером 127) и поводке 14 прорезаны пазы для рычага переключения передач. Рычаг 8 шаровым утолщением Ш устанавливают в сферической выточке корпуса 4 и прижимают к нему пружиной 7. Рычаг может качаться в поперечной и продольной плоскостях. Вращению рычага вокруг вертикальной оси препятствует штифт 5, который заходит в паз на шаровом утолщении.

Для включения передачи необходимо вначале повернуть рычаг в поперечной плоскости вправо или влево, при этом нижний конец рычага заходит в паз головки одной из вилок или поводка. Затем следует повернуть рычаг в продольном направлении вперед или назад, это приводит к передвижению стержня 15 с вилкой и включению соответствующей передачи. Положения головки рычага при включении различных передач показаны на смотреть статью под номером 125. Чтобы обеспечить включение шестерен на полную длину зуба и не допустить самопроизвольного выключения передачи, в коробке устанавливают фиксаторы. Фиксатор 7 (см. смотреть статью под номером 125) состоит из шарика с пружиной. Шарик входит в углубление на стержнях. Стержень имеет три углубления (две передачи и нейтральное положение).

Для предупреждения одновременного включения двух передач служит замок, который состоит из четырех шариков 18 (см. смотреть статью под номером 127), вложенных в отверстия крышки 11 и штифта 17, установленного в диаметральном канале среднего стержня. На боковых сторонах стержней выполнены углубления А для шариков (на среднем стержне — с обеих сторон, а на крайних — с одной). Суммарная длина четырех шариков и штифта меньше расстояния между двумя крайними углублениями на величину одного углубления. Поэтому при перемещении одного из стержней два других запираются шариками. Замки коробок грузовых автомобилей ГАЗ имеют аналогичное устройство, но вместо двух шариков устанавливается один сухарь.

Для предотвращения случайного включения заднего хода при переключении передач (что неизбежно привело бы к поломке зубьев) в коробке устанавливают предохраняющее устройство. Это устройство состоит из стопора 16 с пружиной 1 и упора 10. Стопор с пружиной установлены во втулке 2, которая ввернута в крышку коробки передач.

Пружина отжимает стопор вправо и конец его заходит в отверстие рычага 9. Чтобы повернуть рычагом 8 рычаг 9, нужно вытолкнуть стопор из рычага, а это требует преодоления усилия пружины стопора. Следовательно, чтобы включить задний ход (или первую передачу), к рычагу переключения передач нужно приложить усилие большее, чем для включения остальных передач. Аналогичное устройство имеют предохранители коробок передач МАЗ500 и ГАЗ53А.

Грузовые автомобили ГАЗ оборудованы четырехступенчатыми трехходовыми коробками передач, которые работают по такой же схеме, как коробка ЗИЛ130. В коробке ГАЗ53А имеется один синхронизатор для включения третьей и четвертой передач, у него другая конструкция, но такой же принцип работы, как у синхронизатора ЗИЛ130.

На тракторе Т74 устанавливают шестиступенчатую четырехходовую коробку передач с двумя передачами заднего хода. При наличии дополнительного вала и нескольких шестерен (так называемого ходоуменыпйтеля) можно дополнительно получить три передачи вперед и одну передачу назад. В коробке имеется три вала: ведущий 11 (смотреть статью под номером 128), ведомый 9 и промежуточный 18. Все валы шлицевые,

вращаются в подшипниках качения, закрепленных в стенках коробки передач. Вместе с ведомым валом выполнена ведущая коническая шестерня главной передачи. Задний роликовый подшипник ведомого вала установлен в стакане 22, которым коробка передач центрируется в заднем мосту. Вилка 10 заднего кардана надета на выступающий из коробки шлицевый конец первичного вала. Ходоуменьшитель состоит из дополнительного вала 4 с шестернями 3 и 2, а также шестерни 23. Ходоуменьшитель устанавливают в коробке только по заказу.

Механизм управления коробкой состоит из двух рычагов 26 и 35, четырех стержней 30, четырех вилок 32, фиксаторов 29, кулисы 27 и валика 28 блокировочного механизма. Каждый рычаг управляет двумя стержнями, то есть двумя каретками. Рычагом 35 перемещают каретки 14 и 19, а рычагом 26 — каретки шестерен 6, 7 я 2. В отличие от автомобильных коробок передач в тракторных коробках фиксаторы 29 изготавливают в виде стержней с конусными головками.

Коробки передач всех гусеничных тракторов имеют блокировочный механизм. Назначение механизма — исключать возможность переключения передачи, когда включен главный фрикцион. Если переключить передачу при включенном главном фрикционе, произойдет поломка зубьев шестерен, потому что после выключения передачи ведомый вал сразу останавливается (вместе с гусеницей), а ведущий продолжает вращаться.

Безударное переключение передач возможно только тогда, когда все валы в коробке в момент включения передачи неподвижны.

Блокировочный механизм состоит из валика 28, рычагов и тяг, соединяющих валик с педалью муфты сцепления. Валик 28 закреплен в крышке коробки над фиксаторами. На валике против каждого фиксатора сделано углубление. В положении, показанном на рисунке, сцепление включено и включить передачу невозможно, потому что фиксатор нельзя вытеснить из углубления в стержне. При выключении сцепления рычажная система поворачивает валик 28 так, что углубления на нем располагаются против фиксаторов и можно включить любую передачу.

На тракторах К700А, Т150 и Т150К устанавливают ступенчатые коробки передач с гидравлическим управлением. Коробки имеют шестнадцать передач переднего хода и восемь передач заднего. Основные четыре передачи включаются четырьмя парами шестерни постоянного зацепления. Коробка передач трактора Т150 содержит два одинаковых вторичных вала для независимой передачи крутящего момента на каждую гусеницу.

В коробках тракторов Т150 и Т150К на ведомом валу устанавливают два сдвоенных гидрофрикционных узла (смотреть статью под номером 129). Каждый узел состоит из ведущих и ведомых частей, силового элемента и системы управления. К ведущим деталям относятся шестерня или 12, зубчатый венец на ее ступице и ведущие диски 6. К ведомым деталям — ведомые диски 7, ведомый барабан (в сдвоенном узле установлен один двойной барабан 9) и ведомый (вторичный) вал. Силовым элементом являются поршни 4 с возвратными пружинами . Управление осуществляется гидравлической системой, общей для всех муфт, в которую входят бак, насос, фильтры, радиатор и распределительное устройство (золотник).

На ступице каждой шестерни нарезаны зубья, на которые надеты стальные ведущие диски 6 с фрикционными накладками. Ведомые диски 7 имеют наружные выступы, Которыми соединяются с ведомым барабаном 9. Барабан посажен на шлицы ведомого вала. Внутренняя поверхность барабана служит цилиндром для поршня 4. Поршень уплотнен кольцами 2 и 8. Чтобы включить передачу, рычагом управления поворачивают золотник. Масло из бака под давлением, создаваемым насосом, через продольный канал во вторичном вале и канал К поступает в полость П, нажимает на поршень 4, который прижимает ведущие и ведомые диски к диску 5. Силами трения крутящий момент от шестерни 1 через диски и барабан 9 передается на ведомый вал.

При выключении передачи полость 7 соединяется со сливом, а поршень пружинами 11 отводится в исходное положение.

В коробке передач трактора К700А установлено четыре одинарных гидрофрикционных узла.

Такая система управления позволяет включать передачи на ходу трактора.

Раздаточная коробка служит для распределения крутящего момента между ведущими осями колесной машины. На автомобилях и тракторе Т150К устанавливают двухступенчатую раздаточную коробку, на тракторе МТЗ52 — одноступенчатую.

Раздаточная коробка автомобиля ГАЗ66 (смотреть статью под номером 130, а) состоит из четырех валов: ведущего 14, промежуточного 8, вала 5 привода заднего моста и вала 10 привода переднего моста. Шестерня 3, выполненная как одно целое с валом 5, находится в постоянном зацеплении с кареткой 9 включения переднего моста. Все шестерни и каретки связаны с валами шлицевым соединением. Шестерни 11 и 13 зафиксированы на валах стопорными кольцами, шестерня 3 имеет внутренний зубчатый венец для зацепления с кареткой 2. Все шестерни прямозубые. Валы вращаются в шариковых подшипниках, а задней опорой ведущего вала 14 служит роликовый подшипник, установленный в выточке вала 5.

Управление раздаточной коробкой осуществляется двумя рычагами, расположенными справа от водителя. Левым рычагом, который соединен тягой со стержнем 16, передвигают каретку 9 включения переднего моста, а правым, соединенным тягой со стержнем 17,— каретку 2 включения прямой или понижающей передачи.

Прямую передачу включают поворотом рычага вперед, при этом стержень с вилкой 19 передвигаются назад и каретка 2 входит в зацепление с внутренним зубчатым венцом шестерни 3 (положение, показанное на рисунке). При перемещении рычага назад каретка 2 входит в зацепление с шестерней 13 промежуточного вала и включается понижающая передача; крутящий момент на вал 5 привода заднего моста передается через детали: вал 14—каретка 2—шестерня 13—вал 8— шестерни 9 и 3—вал 5 (каретка 9 находится в правом положении).

Для включения переднего моста необходимо левый рычаг повернуть вперед, тогда стержень 16 с вилкой 23 передвигают каретку 9 назад и шестерня каретки входит в зацепление с шестернями 3 и П. Крутящий момент на передний мост передается с вала 14 через шестерни 2, 3 (внутреннее зацепление)—шестерни 3, 9, 11—вал 10, если включена прямая передача и через шестерни 2, 13—вал 8—шестерни 9, И—вал 10, когда включена понижающая передача.

При повороте рычага назад каретка 9 выходит из зацепления с шестерней И, оставаясь частично в зацеплении с шестерней 3 (как показано на смотреть статью под номером 130), и передний мост выключается.

При движении по хорошим дорогам должна быть включена прямая передача и выключен передний мост.

Механизм переключения имеет фиксаторы и замок. Замок является одновременно блокировочным механизмом. Необходимость блокировки вызвана следующими обстоятельствами: если в раздаточной коробке и коробке передач включены низшие передачи, то на выходном валу 5 создается очень большой крутящий момент; передача его только на задний ведущий мост может привести к поломке деталей трансмиссии,

расположенных за раздаточной коробкой. Поэтому понижающая передача в раздаточной коробке должна включаться только после предварительного включения переднего моста; нельзя также допускать выключение переднего моста, если включена понижающая передача. Механизм блокировки обеспечивает выполнение указанных требований.

Замок состоит из двух пустотелых сухарей 21 (смотреть статью под номером 130,6"), в которые заложена пружина 22, прижимающая сухари к стержням. На стержне 17 выполнено три боковых углубления А, Б и В, а на стержне 16 — два углубления Г ж Д. Углубления В и Г мельче остальных углублений.

На смотреть статью под номером 130,6 механизм показан при нейтральном положении в раздаточной коробке и выключенном переднем мосте. Чтобы включить понижающую передачу, необходимо стержень 17 передвинуть влево, однако сделать это невозможно, потому что зазор т между сухарями меньше величины углубления Б и сухарь при перемещении стержня не может полностью выйти из углубления. Углубления А и Б соединяются продольной канавкой, которая позволяет передвинуть стержень вправо и сухарю из углубления Б перейти в углубление А, что при выключенном переднем мосте дает возможность включить прямую передачу.

Когда включен передний мост, зазор т между сухарями увеличивается вследствие наличия глубокой выемки Д и можно беспрепятственно включить не только прямую передачу (смотреть статью под номером 130, г), но и понижающую (смотреть статью под номером 130,5).

Раздаточная коробка трактора МТЗ52 состоит из одной шестерни, соединенной с валом с помощью роликовой муфты свободного хода. При буксовании задних колес муфта автоматически включает передний мост. Кроме того, можно передний мост включить принудительно посредством зубчатой муфты.

Карданная передача служит для передачи крутящего момента от одного вала к другому под изменяющимся углом. Если, например, карданная передача автомобиля соединяет коробку передач с главной передачей заднего моста, то, так как коробка жестко связана с рамой, а задний мост перемещается относительно рамы на рессорах, угол наклона карданного вала при движении изменяется. Применение карданных передач на различных автомобилях и тракторах описано в главе 1. Карданная передача состоит из карданов (шарниров), валов и промежуточных опор.

Классификация карданных передач. По величине допускаемого наклона карданного вала различают полные карданы и полукарданы. Первые допускают наклон вала до 20—25°, а некоторые их конструкции до 40—45°. Полукарданы могут передавать вращение при незначительном наклоне вала, измеряемого несколькими градусами. Полные карданы бывают неравной угловой скорости и равной угловой скорости. Последние по конструкции подразделяются на шариковые с делительными канавками и кулачковые. Полукарданы по конструкции бывают жесткие и упругие.

На большинстве двухосных автомобилей карданная передача состоит из двух валов 2 и 8 (смотреть статью под номером 131), трех карданов 1, 9, 11 и промежуточной опоры 13. Промежуточную опору крепят к поперечине рамы (расположение деталей передачи на автомобиле показано на смотреть статью под номером 2). Применение двух валов — промежуточного 2 и главного 8 — позволяет укоротить главный вал, следовательно, увеличить его жесткость и уменьшить вибрацию в процессе работы. При небольшом расстоянии между коробкой передач и главной передачей устанавливают один карданный вал (МАЗ500). В карданной передаче обязательно должно быть шлицевое соединение 14, которое допускает изменение длины вала при перемещениях ведущего моста относительно рамы.

Полукарданами можно соединять агрегаты, закрепленные на раме. На тракторах Т130 и Т74 они соединяют сцепление с коробкой передач, а на тракторе ДТ75М — сцепление с УКМ. В этих случаях роль кардана сводится к компенсации неточного монатажа и возможных перекосов рамы.

Карданная передача тракторов ДТ75М и Т74 состоит из двух упругих. полукарданов (смотреть статью под номером 132) и вала. В передаче трактора ДТ75М карданным валом служит удлиненная ступица ведомой вилки 9 переднего кардана. Подвижное шлицевое соединение выполнено на вилках 9 и 11.

Карданные передачи применяются не только в трансмиссии, они используются для привода лебедки, механизма отбора мощности и других целей.