ЧАСТЬ ПЕРВАЯ Устройство и техническое обслуживание автомобиля
Шасси
Глава 16. Сцепление, коробка передач и раздаточная коробка
Изменение крутящего момента в ступенчатой коробке передач,
гидромеханическая передача
Изменение крутящего момента в ступенчатой коробке
передач. Крутящий момент, передаваемый от коленчатого вала
двигателя к карданному валу, будет тем больше, чем выше передаточное
число шестерен, находящихся в зацеплении на той или иной передаче в
коробке передач.
Передаточным числом пары шестерен называется отношение числа зубьев
ведомой шестерни к числу зубьев ведущей шестерни. При передаче крутящего
момента через несколько пар шестерен передаточные числа всех этих пар
надо перемножить.
На прямой передаче передаточное число коробки передач равно единице, так
как крутящий момент передается непосредственно от ведущего вала к
ведомому. При включении других передач крутящий момент на карданном валу
будет равен крутящему моменту двигателя, умноженному на передаточное
число коробки передач.
Передаточные числа трехступенчатой коробки передач автомобиля M-2I
<Волга>1 следующие: первая передача-3,12; вторая передача-1,77; третья
передача - 1,00; задний ход - 3,74. Пятиступенчатая коробка передач
автомобилей ЯАЗ имеет передаточные числа: первая передача - 6,17; вторая
передача-3,40; третья передача - 1,79; четвертая передача - 1,00; пятая
передача -0,78; задний ход - 6,69.
Гидромеханическая передача. Комбинированная, или
гидромеханическая, передача представляет собой сочетание бесступенчатой
гидродинамической передачи (гидротрансформатора) и ступенчатой
механической (обычно планетарной) коробки передач. При установке на
автомобиль (М-21 <Волга>, <Чайка>,
1 Часть автомобилей М-21 <Волга> снабжается гидромеханической передачей,
описанной ниже, ЗИЛ-111) такая передача заменяет сцепление и простую
коробку передач. Основным агрегатом гидромеханической передачи является
гидротрансформатор (жидкостный преобразователь крутящего момента),
состоящий из трех колес с лопатками сложной формы.
Схема гидротрансформатора приведена на рис. 88. Насосное колесо 2
гидротрансформатора соединено с коленчатым валом 1 двигателя, турбинное
колесо 3 - с ведущим валом 6 коробки передач.
Два таких колеса, закрытые общим кожухом 7, образуют гидравлическую
муфту. В отличие от гидромуфты гидротрансформатор имеет третье колесо с
лопатками, так называемый реактор 4. Реактор устанавливается на муфте
свободного хода 5. Кожух гидротрансформатора заполнен специальным,
невспенивающимся маслом, имеющим высокую прочность пленки и
малоизменяющуюся вязкость.
При вращении насосного колеса 2 масло, находящееся между его лопатками,
приходит в движение. Центробежной силой масло отбрасывается к краю
колеса и ударяется о лопатки турбинного колеса 3, заставляя его и вал 6
вращаться. Выйдя из турбинного колеса, масло поступает на лопатки
реактора*. Реактор 4, изменяя направление потока масла, поступающего из
турбины в насос, обеспечивает бесступенчатое изменение крутящего момента
двигателя гидротрансформатором.
Изменение крутящего момента в гидротрансформаторе зависит от числа
оборотов турбинного колеса. Так, при снижении скорости движения
автомобиля, вызванном повышенным сопротивлением дороги (подъем и др.),
число оборотов турбинного колеса уменьшается, а крутящий момент
увеличивается. Наоборот, по мере разгона автомобиля (увеличения числа
оборотов турбинного колеса) крутящий момент в гидротрансформаторе и
тяговая сила на ведущих колесах автомобиля уменьшаются.
При определенном числе оборотов вала 6 реактор 4 начинает вращаться на
муфте свободного хода 5, а гидротрансформатор автоматически переходит на
режим гидравлической муфты.
Изменение крутящего момента в гидротрансформаторе сравнительно невелико,
и оно не обеспечивает автомобилю необходимых тяговых качеств. Кроме
того, гидротрансформатор обладает достаточно высоким к. п. д.
(0,80-0,83) лишь в сравнительно узких пределах изменения передаточного
числа. Поэтому гидротрансформатор обычно применяют совместно с
планетарной коробкой передач.
Рис. 89. Схема планетарной передачи: 1-ведущий
вал; 2-барабан с шестерней внутреннего зацепления; 3-сателлиты;
4-водило; 5-ведомый вал; 6-солнечная шестерня
Схема планетарной передачи приведена на рис. 89. Шестерня 6
закреплена на ведущем валу 1 коробки передач и находится в зацеплении с
шестернями 3, свободно посаженными на своих осях. Оси шестерен 3 в свою
очередь жестко соединены с ведомым валом 5. Если при вращении вала 1
вместе с шестерней 6 шестерни 3 будут свободно перекатываться по
шестерне 6, вращая при этом барабан 2, то вал 5 будет оставаться
неподвижным. Передачу вращения между валами 1 и 5 можно осуществить при
затормаживании барабана 2, например с помощью ленточного тормоза. Тогда
при вращении шестерни 6 шестерни 3, перекатываясь по внутренним зубьям
неподвижного барабана 2, начнут вращаться вокруг своих осей и
одновременно через водило 4 (так называется деталь, в которой закреплены
оси шестерен 3) заставят вращаться ведомый вал 5.
Так как шестерни 3 вращаются вокруг своих осей и вокруг ведущей
(солнечной) шестерни 6, их называют сателлитами, а всю передачу из-за
такого двойного движения - планетарной.
Гидромеханическая передача значительно упрощает управление автомобилем,
так как скорость его движения регулируется только двумя педалями -
управления дросселем и тормоза, а переключение передач на ходу
происходит автоматически (педаль сцепления отсутствует; ручным
переключением передач в основном приходится пользоваться только при
трогании с места). Кроме того, обеспечиваются плавное трогание
автомобиля с места и плавный его разгон, исключается возможность
случайно заглушить двигатель, снижаются ударные нагрузки в трансмиссии,
улучшается проходимость автомобиля по мягким грунтам (за счет плавной
передачи тяговой силы к ведущим колесам при трогании с места и малой
скорости движения).
Недостатками гидромеханической передачи являются сложность ее
изготовления и сравнительно высокая стоимость.
Рычаг управления планетарной коробкой передач автомобиля М-21 <Волга>
расположен на рулевой колонке и имеет четыре положения: Н - нейтральное;
Д - эксплуатационная (вторая) передача; эта передача автоматически
переключается на третью (прямую) передачу в соответствии с изменением
нажатия на педаль управления дросселем карбюратора и сопротивлением
дороги; П - понижающая, или первая, передача; ЗХ - задний ход.
Переключение передач осуществляется включением сцеплений 1 и 3 (рис.
90) и ленточных тормозов 4 и 7 путем нагнетания масла под
соответствующие поршни; при этом поршни цилиндров тормозов своими
штоками нажимают на рычаги 5 и 8, которые стягивают тормозные ленты.
Поскольку передачи переключаются при помощи фрикционных элементов,
переключение может происходить под нагрузкой, без уменьшения нажатия на
педаль дросселя. Масло под поршни сцеплений и в цилиндры тормозов
подается через автомат 18 переключения передач.
Подача масла в гидротрансформатор и систему гидравлического управления,
а также для смазки деталей производится двумя масляными насосами.
Передний насос 19 (большей производительности) имеет привод от двигателя
через ступицу гидротрансформатора, второй 6 (меньшей производительности)
- от ведомого вала 10 коробки передач.
Перед пуском двигателя рычаг на рулевой колонке ставится в положение Н.
От коленчатого вала 24 вращение передается насосному колесу 28
гидротрансформатора и масляному насосу 19. Насос 19 нагнетает масло из
приемника 17 в автомат 18 и далее, по каналу А, на лопатки насосного
колеса 28. Турбинное колесо 27, а следовательно, и ведущий вал 23
начинают вращаться.
При переводе рычага на рулевой колонке в положение Д открывается путь
маслу по каналу Б. Поршень 2 перемещается влево, сжимая диски первого
сцепления; вращение от ведущего вала 23 передается промежуточному валу
22. Одновременно масло по каналу В подается к поршню, действующему на
рычаг 5 первого тормоза 4, и барабан этого тормоза затормаживается.
Вращение от задней солнечной шестерни 13, выполненной за одно целое с
промежуточным валом 22, передается трем коротким сателлитам 14, а от них
трем двойным сателлитам 11. Левые зубчатые венцы сателлитов 11
перекатываются по неподвижной передней солнечной шестерне 12 (она жестко
соединена с барабаном первого тормоза), а правые передают крутящий
момент кольцевой шестерне 15, имеющей внутренние зубья и соединенной с
ведомым валом 10 коробки передач. Передаточное число второй передачи
равно 1,68.
Упрощенная схема гидромеханической 'передачи при включении второй
передачи приведена на рис. 91.
Третья передача включается автоматически при разгоне автомобиля в
зависимости от скорости движения, влияющей на работу центробежного
скоростного регулятора 9 (см. рис. 90), и степени открытия дросееля,
оказывающего влияние на положение силового регулятора 20. Первый тормоз
4 растормаживается; масло, нагнетаемое по каналу Г к поршню 21, сжимает
диски второго сцепления. Крутящий момент от ведущего вала 23 через
переднее сцепление передается на заднюю солнечную шестерню 13, а через
второе сцепление - на переднюю солнечную шестерню 12. Поскольку обе
солнечные шестерни связаны между собой через сателлиты, планетарная
передача блокируется, и ведомый вал 10 начинает вращаться с той же
скоростью, что и ведущий вал 23. Передаточное число третьей передачи
равно 1.
Рис. 91. Схема взаимодействия деталей
гидромеханической передачи при включении второй передачи. Включены
первое сцепление и первый тормоз (обозначения деталей те же, что и на
рис. 90)
При переводе рычага управления коробкой передач в положение П (первая
передача) масло воздействует на поршень первого сцепления и рычаг 8
второго тормоза 7 (см. канал Д).
Барабан 16 второго тормоза затормаживается, вращение от задней солнечной
шестерни 13 передается через сателлиты 14 и И на шестерню 15 и ведомый
вал 10 коробки передач. Так как при заторможенном барабане 16 оси
сателлитов неподвижны, планетарная передача работает как простая
шестеренчатая передача с промежуточными шестернями. Передаточное число
первой передачи равно 2,84.
При включении заднего хода масло нагнетается к поршню 21 второго
сцепления и по каналу Д к поршню, действующему на рычаг второго тормоза
7; барабан 16 затормаживается. Вращение через барабан первого сцепления
и диски второго сцепления передается на переднюю солнечную шестерню 12,
двойные сателлиты 11 и далее на шестерню 15 и вал 10. Поскольку вращение
передается только через двойные сателлиты, шестерня 15, а следовательно,
и ведомый вал 10 получают обратное направление вращения. Передаточное
число при заднем ходе равно 1,72. в автомобилях ЗИЛ-111 и <Чайка>
передачи переключаются при помощи кнопок, установленных на переднем
щитке слева от рулевого колеса; провода от кнопок присоединяются к
электродвигателю (ЗИЛ-1II). Перед пуском двигателя автомобиля нажимают
кнопку Н, для движения в обычных условиях - кнопку Д, в сложных условиях
- кнопку П (ЗИЛ 111), при заднем ходе - кнопку ЗХ, при торможении
двигателем - кнопку Т (<Чайка>).
