Устройство КПП грузового автомобиля

Коробки передач грузовых автомобилей (КПП) – это специальный механизм, призванный изменить крутящий момент, который передаётся от коленчатого вала движка к ведущим колёсам. Также, с его помощью транспортное средство осуществляет движение задним ходом.

Сейчас большинство коробок передач грузовиков оснащаются ступенями, которые имеют зубчатые шестерни. Переключение скоростного режима происходит из-за их перемещения. При помощи зубцов, осуществляется сцепление шестерен, что позволяет синхронизировать крутящий момент и колёса. Управление процессом происходит вручную при использовании МКПП или автоматически, если установлена АКПП.

Рассмотрим устройство более детально

• Коробка передач состоит из множества узлов трансмиссии: блоков шестерёнок, обгонных муфт, блока заднего хода.
• Сцепление располагается в непосредственной близости от маховика, который монтируется на двигатель.
• В картере находится масло, служащее смазкой для постоянно вращающихся шестерёнок.
• Синхронизаторы обеспечивают плавное переключение скоростей и нивелируют возможные колебания или удары.
• Устройство КПП не позволяет водителю грузовика включить одновременно несколько передач. Кулиса надёжно блокирует самопроизвольное переключение скоростей.

Как понять, что КПП необходим ремонт?

Эксперты выделяют несколько признаков, свидетельствующих о том, что КПП для грузовых автомобилей нуждается в ремонте:

• Самопроизвольное переключение передач. Проблема возникает при износе фиксаторов, отвечающих за естественное положение рычага. Причиной может послужить проникновение в механизм мельчайших камешков или грязи. Выход из строя или существенная деформация механизмов синхронизатора.
• Не включается передача. Неисправность возникает из-за частичной или полной поломки механизмов привода перемещения шестерёнок.
• Выбор передачи сопряжён с существенными трудностями. Возникает из-за перегрева или значительных нагрузок. Необходим срочный ремонт, поскольку это явный сигнал, что выходят из строя шлицы первичного вала.
• Во время движения водитель слышит гул или вибрацию. Это свидетельствует о разрушении подшипников валов коробки переключения передач.

Ремонт КПП грузовых автомобилей лучше осуществлять в специализированных сервисных мастерских. Коробку переключения передач демонтируют и производят тщательную диагностику.

Многие водители путают признаки неисправности КПП авто со сбоями в работе муфты сцепления. О подобных проблемах свидетельствует несколько признаков:

• Существенно снижается динамика транспортного средства. Автомобиль с запозданием реагирует на манипуляции водителя (например, медленно набирает ускорение).
• Возникает ощущение пробуксовки. Обычно это случается из-за недопустимого износа фрикционного диска. Иногда сила трения снижается из-за банального засаливания изделия.
• Фрикционный диск способен деформироваться. Обычно это происходит при существенном перегреве.
• Авто начинает двигаться рывками. Это случается при критичном износе пружин диска.
• При нажатии на педаль сцепления отчётливо слышны потрескивания и скрежет. Это свидетельствует о том, что одна или более пружинных корзин неисправны.

Коробки передач грузовых автомобилей

Способность двигателей внутреннего сгорания приспосабливаться к изменениям внешней нагрузки по сравнению с поршневой паровой машиной или сериесным электромотором невелика. Это обстоятельство обусловило установку на автомобиле коробки передач, обеспечивающей необходимые тяговые усилия на ведущих колесах в разных режимах движения.

Благодаря коробке передач автомобиль может двигаться и с малой скоростью, и с максимальной. Она позволяет регулировать скорость в гораздо большем диапазоне, чем тот, который может обеспечить двигатель. Заметим также, что именно коробка передач дает возможность автомобилю двигаться задним ходом, и она же отсоединяет от ведущих колес двигатель при его пуске, на стоянке или при движении накатом.

Коробки передач грузовых автомобилей стараются разрабатывать так, чтобы они гарантировали машине необходимые динамические и экономические свойства, работали бесшумно, с высоким КПД, отличались надежностью, простотой обслуживания, имели по возможности малые габариты и массу, а также невысокую стоимость.

По способу изменения передаточных чисел коробки передач делятся на ступенчатые и бесступенчатые. Бесступенчатое изменение передаточного числа, как правило, достигается за счет гидротрансформатора, хотя на легких машинах могут использоваться и вариаторы, а на специальных шасси встречается объемный гидропривод. На концептуальных машинах можно найти и вовсе экзотические конструкции, но в эксплуатацию они, естественно, не попадают. Кроме того, коробки передач могут иметь неподвижные или вращающиеся (планетарные) оси валов, а также их комбинацию.

В последние годы изготовители грузовиков все больше внимания уделяют автоматизации процесса переключения передач. На грузовых автомобилях, работающих в городе, это кардинально улучшает условия труда водителя и, соответственно, положительно сказывается на безопасности движения. На магистральном транспорте автоматизация переключения передач еще и повышает эффективность перевозок, поскольку позволяет оптимизировать взаимодействие двигателя и трансмиссии.

Как компромиссный вариант, более дешевый, чем автоматические трансмиссии, все большее распространение получают полуавтоматические коробки, как правило, без гидротрансформатора. Они избавляют водителя от одной из наиболее энергоемких операций, связанных с переключением передач: или от выжима педали сцепления, или от собственно переключения, которое сводится к заданию передачи с помощью джойстика. Появились уже конструкции, например, Volvo I-Shift, работающие как полный автомат с гидротрансформатором. Заметим, что во всех трех случаях базовая коробка является механической.

Ступенчатые коробки передач, обладая большим КПД (при передаче полной мощности он составляет от 0,96 до 0,98), по конструкции проще бесступенчатых, дешевле в производстве и поддаются автоматизации процесса управления. Они-то и получили наибольшее распространение на грузовых автомобилях.

Необходимые динамические и экономические качества машины достигаются правильным выбором диапазона передаточных чисел в коробке передач, числом передач и тщательным подбором передаточного числа каждой из них. Диапазоном называют частное от деления передаточных чисел низшей и высшей передачи. Он должен быть тем больше, чем разнообразнее дорожные условия, в которых работает грузовой автомобиль, и меньше удельная мощность его двигателя.

Для коммерческих автомобилей, работающих преимущественно в городских условиях, диапазон передаточных чисел современных коробок передач составляет 5,0 – 8,0; для магистральных тягачей и грузовых автомобилей повышенной проходимости он уже равен 10 – 20. Число передач в механических коробках грузовых автомобилей варьируется от 5 до 16.

Увеличение числа ступеней в коробке позволяет лучше использовать мощность двигателя, и соответственно, меньше расходовать топлива, повышает среднюю скорость движения, и как результат, большая производительность автомобиля и снижение стоимости перевозок. Отметим, что увеличение числа ступеней в коробке усложняет и утяжеляет ее, возрастают размеры и стоимость агрегата, усложняется привод управления коробкой.

При механическом приводе быстрое и безошибочное переключение шести передач прямого хода осуществить уже довольно трудно. Именно такое их количество сегодня принято считать предельным при ручном переключении. Дальнейшее увеличение числа передач требует усложнения привода или установки дополнительной коробки со своим независимым приводом, который используется сравнительно редко – только на определенных режимах движения.

Одно время в коробках передач грузовиков широко применялась «ускоряющая» высшая передача, которая имела передаточное отношение 0,7 – 0,8. Считалось, что это позволяет полнее использовать мощность двигателя и снизить суммарное число оборотов коленвала на 1 км пути, и в конечном счете, экономить топливо. Однако эффект от их применения оказался сомнительным: по сравнению с прямой высшей передачей «ускоряющие» имели меньший КПД и вскоре от них отказались. Этому способствовал также рост удельных мощностей двигателей грузовых автомобилей.

К числу важнейших факторов, влияющих на КПД ступенчатых коробок передач, относятся правильный выбор кинематической схемы, от которой зависит число пар зубчатых колес, находящихся в зацеплении при передаче момента, а также частоты вращения, передаваемая мощность, эффективность системы смазки, точность изготовления зубчатых колес и деталей картера.

На грузовых автомобилях наибольшее распространение получили трехвальные коробки с прямой передачей, получающейся при соединении первичного и вторичного валов. По взаимному расположению ведущего и ведомого валов коробки передач разделяют на соосные и несоосные. Последние встречаются в основном на переднеприводных грузовых автомобилях.

Подавляющее большинство механических коробок передач выполняют с неразветвленным силовым потоком, так что через каждое включенное зубчатое зацепление проходит весь поток мощности. Встречаются, однако, коробки, в которых поток мощности делится на две или три ветви. В них больше зубчатых колес, которые имеют меньшие размеры, а следовательно, меньшие моменты инерции и окружные скорости. Применение таких схем объясняется желанием повысить срок службы трансмиссии при большой передаваемой мощности.

Многоступенчатые трансмиссии создают на базе основной четырех-, пяти- или шестиступенчатой базовой соосной трехвальной коробки, присоединяя к ней дополнительную коробку. Обычно она имеет две передачи (прямую и понижающую) и обеспечивает удвоение числа передач. Применение трехступенчатой дополнительной коробки позволяет утроить число передач базовой коробки. Водитель в обоих случаях использует два органа управления: один базовой, другой дополнительной коробкой.

Если передаточное число пониженной передачи в дополнительной коробке достаточно большое, чтобы увеличить общий диапазон, по крайней мере, вдвое, ее называют «демультипликатор». Если же она почти не увеличивает общий диапазон, а служит для получения «половинок» между передачами основной коробки, ее называют «делителем», имея в виду, что она делит имеющийся диапазон на большее число ступеней. Сегодня к базовой коробке часто пристыковываются две дополнительных – и спереди, и сзади. Естественно, одна из них является демультипликатором, другая – делителем.

Делитель имеет простую конструкцию и минимальное число зубчатых колес. КПД коробки с делителем практически не отличается от КПД базовой коробки, так как сохраняется число зубчатых зацеплений, передающих силовой поток. При передней установке недостатком делителя является увеличение крутящего момента на входе базовой коробки, что заставляет использовать в ее качестве более мощный, и соответственно, тяжелый агрегат. Эту проблему можно решить, установив делитель сзади, однако там обычно оставляют место для демультипликатора, установка которого спереди практически исключена из-за большого передаточного числа низшей передачи.

Задний демультипликатор конструктивно может повторять делитель или выполняться планетарным. При этом не происходит увеличения нагрузок в базовой коробке. Его диапазон ограничивают 4,0, поскольку при больших величинах усложняется переключение ступеней.

Большой диапазон демультипликатора используют как для расширения общего диапазона многоступенчатой трансмиссии, так и для одновременного сокращения диапазона базовой коробки. Правда, в таком случае уменьшается унификация базовой коробки и коробки с редуктором, так как сокращенный диапазон не позволяет использовать ее без демультипликатора. Зато уменьшается крутящий момент на вторичном валу базовой коробки, и она может быть выполнена более компактной и легкой. Кроме того, значительно уплотняется ряд ее передаточных чисел, что облегчает как работу синхронизаторов (можно поставить их на все передачи), так и собственно переключение передач. Вместе с тем, при работе на низшей передаче демультипликатора КПД трансмиссии снижается на 3 – 4%. Применение в демультипликаторах планетарных рядов сделает конструкцию легче и компактнее.

Коробки передач на фурах

Коробка передач на фурах – один из важнейших элементов комфортной и безопасной поездки. Многие опытные водители даже не обращают внимание на характеристики двигателя и прочих важных узлов автомобиля. Они сразу интересуются, сколько передач на фуре, и какая в ней используется трансмиссия. Рассмотрим подробнее этот вопрос.

Коробка передач грузового автомобиля

КПП на грузовике необходима для выбора диапазона мощности, которая подается на колеса, проще говоря, крутящего момента. Кроме того, с ее помощью осуществляется переключение на задний ход. Благодаря такой возможности управление автомобилем становится более простым.

Ознакомиться, как работать с коробкой передач грузовика, можно здесь:

Чем больше скоростей имеют коробки передач у фур, тем комфортнее на них ехать в разных дорожных условиях.

Разновидности и классификация

Существует большое количество КПП у различных грузовиков. Например, «Мерседес», «Скания», «МАН», МАЗ, КамАЗ, «Газель», «Вольво» фн 12 седельный тягач и прочие производители часто сами разрабатывают себе коробки, которые могут отличаться тем, сколько есть скоростей у фуры, видом управления и прочими характеристиками.

В первую очередь трансмиссии различаются по типу передачи момента кручения. В зависимости от этого они бывают механическими, электрическими, гидравлическими, гидромеханическими и электромеханическими.

Как правило, в России производятся КПП с механической трансмиссией. Но со временем появляется все больше автоматических коробок, которыми уже давно комплектуются грузовики западного производства.

Количество ступеней передач

В зависимости от производителя и типа коробки, они могут иметь 6, 8, 9, 12, 14 и 16 скоростей. Такое немалое количество вариаций обусловлено наличием демультипликатора и делителя, которые сдваивают каждую передачу.

Чем больше в грузовике используется ступеней трансмиссии, тем более маневренным он сможет быть в сложных условиях, например, в высокогорье.

Демультипликатор и делитель

Демультипликатор и делитель отличаются друг от друга. Демультипликатор является механизмом, повышающим крутящий момент. То есть машина имеет больше оборотов, но едет при этом медленнее.

Использование демультипликатора подразумевает наличие раздаточной коробки с пониженными передачами, которые нужны для ситуаций, когда обычного количества ступеней не хватает (то есть при езде на более высокой скорости недостаточно оборотов, а на низкой – они слишком существенные).

Благодаря наличию демультипликаторов коробка служит дольше, сила тяги грузовика увеличивается, экономится топливо.

Делитель позволяет использовать повышенные передачи. Таким образом, крутящий момент, наоборот, снижается. Это необходимо для экономии топлива при езде на трассе, для сокращения темпов износа двигателя и уменьшения шума от мотора.

Обратите внимание, что одна и та же машина может быть оснащена и делителем, и демультипликатором. Например, КПП на 12 скоростей – это стандартные 4 передачи + 4 пониженные и 4 повышенные.

Автомат или механика: что выбрать

Многие спорят, какую же коробку выбирать – автомат или механику. Больше преимуществ имеет первый вариант. Механика служит дольше, двигатель при ней работает ровнее, эта коробка дешевле в обслуживании. Недостаток у нее один: если такая трансмиссия сломается, починить ее будет стоить гораздо дороже.

Переключение скоростей на фуре

На классической ручной КПП скорости переключаются следующим образом:

1. Заводят грузовик и убеждаются, что кнопка переключения между высокими и низкими передачами и включатель распределителя находятся внизу.
2. Выжимают педаль сцепления (крайняя левая).
3. Правой рукой переводят селектор трансмиссии в максимально нижнюю позицию.
4. Медленно отпускают сцепление и нажимают на педаль газа.
5. Повторно выжимают сцепление при достижении на тахометре значений первой передачи.
6. Переводят селектор трансмиссии в нейтральную позицию и отпускают педаль сцепления.
7. Выжимают сцепление и устанавливают селектор в положение первой скорости.

Подобным образом работает переход на все другие ступени. Если же вы достигли предела низких скоростей, переключите селектор на высокие (переведите кнопку в верхнее положение) и по той же схеме работайте.

Если есть необходимость разделить пополам какое-то из значений трансмиссии, используйте для этого распределитель (демультипликатор или делитель). Особенно актуальна эта функция при езде по холмистой местности, перевозке очень тяжелых грузов, когда важно контролировать уровень оборотов мотора в нужном диапазоне. Для разделения передачи переводят кнопку распределителя вперед, бросают газ, выжимают и отпускают сцепление.

Видео переключения передач фуры Scania прямо на ходу можно посмотреть тут:

Полезные советы

Перед ездой рекомендуется максимально подробно изучить схему переключения передач. Сделать это можно, стоя на месте, нужно постоянно смотреть на коробку. Как правило, на селекторе обозначена специальная диаграмма относительно позиции каждой скорости. У низких передач один цвет, у высоких – другой. Отдельно выделены скорости, отвечающие за заднее движение (буква R). Запоминайте, сколько передач есть на селекторе, а также позиции всех переключателей, и за что они отвечают.

Итак, важно обращать внимание на характеристики трансмиссии на грузовике. Чем более продвинутая коробка, тем проще управлять автомобилем. Наличие демультипликатора и делителя позволяет легче ездить по горам и экономить топливо. А использование коробки-автомат и вовсе упрощает передвижение на грузовике.