Трансмисия грузових автомобилей

Глава 1: Трансмиссия  автомобиля 
 

1.1. Назначение и  схемы трансмиссий 
 

Назначение. Трансмиссия  автомобиля служит для передачи крутящего  момента от двигателя к ведущим  колесам. При этом передаваемый крутящий момент изменяется по величине и распределяется в определенном соотношении между  ведущими колесами. 

Крутящий момент на ведущих колесах автомобиля зависит  от передаточного числа трансмиссии, которое равно отношению угловой  скорости коленчатого вала двигателя  к угловой скорости ведущих колес. Передаточное число трансмиссии  выбирается в зависимости от назначения автомобиля, параметров его двигателя  и требуемых динамических качеств. 

В трансмиссию входят: 

1. Сцепление, 

2. Коробка передач, 

3. Карданная передача, 

4. Главная передача, устанавливаемая в картере ведущего  моста, 

5. Дифференциал 

6. Полуоси. 

Сцепление позволяет  на непродолжительное время отсоединить  трансмиссию от двигателя и обеспечивает плавное включение трансмиссии  при трогании автомобиля с места или при переключении передач. 

Коробка передач  служит для получения различных  тяговых усилий на ведущих колесах  путем изменения крутящего момента, передаваемого от двигателя к  карданному валу, а также для изменения  направления вращения ведущих колес  при движении задним ходом и для  отключения трансмиссии от двигателя  на длительное время. 

Карданная передача позволяет передавать крутящий момент от выходного вала коробки передач  к заднему мосту при изменяющемся (при движении автомобиля) угле между  осями вала коробки передач и  ведущего вала главной передачи. 

Главная передача служит для того, чтобы передать крутящий момент под углом 90 градусов от карданного вала к полуосям, а также для  уменьшения числа оборотов ведущих  колес по отношению к числу  оборотов карданного вала. Уменьшение частоты вращения механизмов трансмиссии  после главной передачи приводит к увеличению крутящего момента  и, соответственно, увеличивает силу тяги на колесах. 

Дифференциал обеспечивает возможность вращения правого и  левого ведущих колес с разными  скоростями на поворотах и неровной дороге. Две полуоси, связанные с  дифференциалом через полуосевые шестерни, передают крутящий момент от дифференциала к правому и левому ведущим колесам. Дифференциалы, устанавливаемые между приводами колес ведущей оси, называют межколесными, между разными осями - межосевыми (в полноприводных трансмиссиях). 

Трансмиссии по способу  передачи крутящего момента разделяют  на механические, гидравлические, электрические и комбинированные (гидромеханические, электромеханические). На отечественных автомобилях наиболее распространены механические трансмиссии, в которых передаточные механизмы состоят из жестких недеформируемых элементов (металлических валов и шестерен). На автобусах Ликинского и Львовского заводов, а также на большегрузных автомобилях БелАЗ применяют гидромеханические трансмиссии с автоматизированным переключением передач. Часть большегрузных автомобилей БелАЗ имеют электромеханическую трансмиссию с моторколесами. 

1.2. Схема трансмиссии  автомобиля 

Она определяется его  общей компоновкой: размещением  двигателя, числом и расположением  ведущих мостов, видом трансмиссии. 

Схема трансмиссии. 
 

Автомобиль ЗИЛ-130 с механической трансмиссией и колесной формулой 4X2 имеют чаще всего переднее расположение двигателя, задние ведущие  колеса и центральное размещение агрегатов трансмиссии. Здесь двигатель 1, сцепление 2 и коробка передач 3 (рис. а) объединены в один блок и образуют силовой агрегат. Крутящий момент от коробки передач 3 передается карданной передачей 4 на ведущий задний мост 5. 

Схемы гидромеханических  трансмиссий предусматривают объединение  в едином блоке двигателя и  гидромеханической коробки передач, крутящий момент от которой передается ведущим колесам через карданный  вал и механизмы заднего моста  как в обычной механической трансмиссии. 

Глава 2. Сцепление 
 

2.1 Сцепление и  приводы управления сцеплением 
 

Назначение и принцип  действия сцепления. Сцепление автомобиля служит для кратковременного разъединения коленчатого вала двигателя от коробки  передач и их плавного соединения, которые необходимы при переключении передач и трогании автомобиля с места. 

На легковых и  грузовых автомобилях наиболее распространено однодисковое сцепление фрикционного типа. Сцепление состоит из механизма  и привода выключения. Механизм сцепления  собран на маховике двигателя, а привод -- на невращающихся деталях, установленных на раме или кузове автомобиля. 

Схема фрикционного сцепления: 

1 - маховик двигателя, 2 - ведомый диск, 

3 - нажимный диск, 4 - пружины, 

5 - вилка, 6 - тяга, 

7 - педаль, 8 - ведущий  вал, 

9 - возвратная пружина, 10 - муфта, 

11 - отжимные рычаги, 12 - кожух 
 

Основными деталями механизма сцепления являются ведомый  диск, установленный на шлицы ведущего вала коробки передач, нажимный диск с пружинами, размещенными на кожухе, который жестко прикреплен к маховику. На кожухе сцепления установлены на шаровых опорах отжимные рычаги, соединенные шарнирно с нажимным диском. 

Привод выключения сцепления состоит из муфты с  выжимным подшипником и возвратной пружиной, вилки, тяги и педали. 

При отпущенной педали сцепления ведомый диск зажат  пружинами между маховиком и  нажимным диском. Такое состояние  сцепления называется включенным, так  как при работе двигателя крутящий момент от маховика и нажимного диска  передается за счет сил трения на ведомый  диск и дальше на ведущий вал коробки  передач. Если нажать на педаль сцепления, тяга перемещается и поворачивает вилку  относительно места ее крепления. Свободный  конец вилки давит на муфту, в  результате чего она перемещается к  маховику и нажимает на рычаги, которые  отодвигают нажимный диск. При этом ведомый диск освобождается от сжимающего усилия, отходит от маховика и сцепление  выключается. 

2.2 Приводы управления  сцеплением 
 

Механический привод выключения сцепления применяют  на большинстве отечественных грузовых автомобилей, так как он наиболее прост по конструкции и удобен в эксплуатации. Основными деталями привода выключения сцепления автомобиля ЗИЛ-130 являются педаль 1, которая закреплена на валу 5, связанном тягой 6 с рычагом 7 и вилкой 3 выключения сцепления. Рис.1 

При нажатии на педаль 1 все детали привода приходят во взаимодействие, в результате чего подшипник 2 муфты нажимает на внутренние концы рычагов выключения, нажимный диск отводится, а ведомый освобождается  от усилия нажатия и сцепление  выключается. 

При включении сцепления  педаль отпускают, муфта с подшипником  под действием возвратной пружины 4 занимает исходное положение, освобождая рычаги выключения и сцепление включается. 

Рис.1 

Привод выключения сцепления автомобилей ЗИЛ-130 
 

Гидравлический привод выключения сцепления сложнее по конструкции, чем механический, но он обеспечивает более плавное включение и допускает свободное расположение педали привода по отношению к механизму сцепления. 

Пневматический усилитель  в приводе сцепления применяют  на грузовых автомобилях, чтобы уменьшить  усилие нажима на педаль при выключении сцепления. 

Работает пневмоусилитель следующим образом. При нажатии на педаль сцепления давление жидкости из главного цилиндра передается под гидропоршень усилителя и следящий поршень. Последний перемещается и действует на клапаны управления, закрывая выпускной и открывая впускной. При этом сжатый воздух из системы начинает поступать в полость пневмопоршня, который перемещается, оказывая дополнительное усилие на шток выключения сцепления. В результате суммарное усилие от давления воздуха и педали на штоке выключения сцепления возрастает и сцепление выключается. При отпускании педали давление в гидропроводе исчезает и поршни под действием пружин отходят в исходное положение, сцепление включается, а воздух из пневмоусилителя выходит в атмосферу. 

Ведомый диск, связанный  с первичным валом коробки  передач, постоянно прижат к маховику нажимным диском под воздействием очень  сильных пружин. За счет огромных сил  трения между маховиком, ведомым  и нажимным дисками, все это вместе, как единое целое, вращается при  работе двигателя. Но это только тогда, когда водитель не трогает педаль сцепления, независимо от того едет ли или стоит на месте его автомобиль. 

А для начала движения машины, необходимо прижать ведомый  диск, связанный с ведущими колесами (через первичный вал коробки  передач и другие составляющие трансмиссии), к вращающемуся маховику, то есть - включить сцепление, привести его в состояние  монолита. И это сложная задача, так как угловая скорость вращения маховика составляет 20 - 25 оборотов в  секунду, а скорость вращения ведущих  колес - ноль. 

Сцепление включено. 
 

На первом этапе  работы по включению сцепления - приотпускаем педаль, то есть даем возможность пружинам нажимного диска подвести ведомый диск к маховику до их легкого соприкосновения . За счет сил трения диск, проскальзывая некоторое время относительно маховика, тоже начнет вращаться, а ваш автомобиль потихоньку ползти. 

На втором этапе - удерживаем ведомый диск от какого-либо перемещения, то есть на две - три секунды  удерживаем педаль сцепления в средней  позиции для того, чтобы скорость вращения маховика и диска уравнялись. Машина при этом немного увеличивает  скорость движения. 

На третьем этапе - маховик вместе с нажимным и  ведомым дисками уже вращаются  вместе без проскальзывания и  с одинаковой скоростью, 100%-но передавая  крутящий момент к коробке передач  и далее на ведущие колеса автомобиля. Это соответствует состоянию  механизма сцепления - включено, автомобиль едет. Теперь остается только полностью  отпустить педаль сцепления и  убрать с нее ногу. Если при начале движения педаль сцепления резко  бросить, то автомобиль «прыгнет» вперед, а двигатель заглохнет. В худшем же варианте, что-нибудь еще и сломается, так как в этот момент возникает  сильная ударная волна, которая  многократно увеличивает нагрузки на все детали двигателя и агрегаты трансмиссии. 

Для выключения сцепления  водитель нажимает на педаль, при этом нажимной диск отходит от маховика и освобождает ведомый диск, прерывая передачу крутящего момента от двигателя  к коробке передач. Нажимать на педаль сцепления следует достаточно быстрым, но не резким, спокойным движением  до конца хода педали. 

Сцепление выключено. 
 

2.3 Основные неисправности  сцепления 
 

Сцепление «ведет» (выключается  не полностью) из-за большого свободного хода педали сцепления, перекоса нажимного  подшипника, коробления ведомого диска  или поломки пружин. 

Для устранения неисправности  отрегулировать свободный ход педали, удалить воздух из гидропривода, заменить неработоспособные диски и пружины. 

Сцепление «пробуксовывает» (включается не полностью) из-за малого свободного хода педали, замасливания или износа фрикционных накладок ведомого диска, поломки пружин. 

Для устранения неисправности  необходимо отрегулировать свободный  ход педали, промыть или поменять диски, пружины. 

Сцепление включается резко вследствие заеданий в механизме  привода, задирах на рабочих поверхностях дисков, маховика и разрушения фрикционных  накладок ведомого диска. 

Для устранения неисправности  следует заменить неисправные узлы привода, устранить задиры на поверхностях дисков, заменить ведомый диск. 

Подтекание тормозной жидкости в приводе выключения сцепления возможно из главного или рабочего цилиндров, а также в соединительных трубках. 

Для устранения неисправности  следует визуально определить место  утечки и заменить неисправные узлы, с последующей прокачкой всего  гидропривода (удалить из него воздух). 

2.4 Эксплуатация сцепления 
 

При эксплуатации автомобиля необходимо периодически проверять  уровень в бачке, питающем жидкостью  гидравлический привод сцепления. Если уровень окажется меньше нормы, то его  обязательно следует восстановить, долив тормозной жидкости. В противном  случае, когда ее уровень понизится  до нуля, усилие вашей ноги на педали сцепления будет передаваться в никуда. 

Пониженный уровень  жидкости или неправильная регулировка  сцепления может привести к тому, что передачи на вашем автомобиле будут включаться с огромным усилием  или вообще включаться не будут. И  если, при полностью нажатой педали сцепления, вам все-таки удастся  «впихнуть» первую передачу, то автомобиль самопроизвольно начнет медленное  движение, хотя по результатам всего  предыдущего разговора в данный момент двигатель отделен от ведущих  колес. Здорово, да? Все стоят на красный  сигнал светофора, а вы уже едите! Как это может случиться и  почему машина едет? Ответ прост - любая  машина требует к себе постоянного  внимания, она любит «смазку и  ласку». А если по делу, то описанная  неприятность называется - сцепление  ведет. Суть происходящего следующая. В то время когда ведомый диск сцепления не должен иметь контакта с маховиком, он все-таки за него немного  цепляется, и соответственно часть  крутящего момента передается на вал коробки передач и далее  на ведущие колеса.