Вы здесь

Коробка передач (КПП)

Из раздела Сцепление мы узнали, что оно кончается первичным валом коробки передач. Вал заканчивается шестерней. От этой шестерни вращение передается в коробку передач. Чтобы понять, что такое «передача», немного отвлечемся от коробки передач и рассмотрим просто шестерни. Шестерня — это колесико с зубцами, которое закреплено на валу.

Если вал вращается, то и шестерня вращается вместе с ним. Теперь представь себе вторую такую же шестерню на своем валике. Когда их зубцы соприкасаются друг с другом, то при вращении первой шестерни начинает вращаться валик второй шестерни. При этом, как показано на рисунке, первая шестерня называется ведущей, а вторая — ведомой. Таким образом, мы получили пару вращения, или передачу. Если внешние диаметры шестерен будут одинаковы, то и количество зубьев на них будет одинаково. Оба вала будут вращаться одинаково.

У передачи есть два важных понятия: скорость вращения и момент силы. Скорость — это как быстро вращается вал или шестерня. Но шестерня не просто вращается. Учитывая, что на ней есть зубья, которые достаточно жестко зацепляются с зубьями другой шестерни, она может передавать и силу или усилие. При одинаковом количестве зубьев они будут передавать на свои валики одинаковые скорости и усилия (крутящие моменты). А теперь представим, что ведомая шестерня в два раза больше ведущей, соответственно количество зубьев у нее будет в два раза больше, и при одном обороте ведущей шестерни ведомая сделает только половину оборота. Соответственно, если диаметр ведомой шестерни в два раза больше диаметра ведущей, то вращаться она будет в два раза медленнее. Но при этом усилие, с которым вращается ее валик, получается в два раза большим. И наоборот, если ведомая шестерня в два раза меньше ведущей, то вращается она в два раза быстрее, но в два раза «слабее».

Во сколько раз диаметр ведомой шестерни больше диаметра ведущей, во столько раз меньше ее скорость и больше усилие на ней, и наоборот.

Мы с этим сталкивался при езде на своем велосипеде, оснащенном передачами. Передвигая рычажок, мы меняем звездочки на ведомом колесе. У них разный диаметр и разное количество зубьев. Соответственно, колесо вращается то быстрее (но крутить педали тяжело), то медленнее (но ноги практически не напрягаются при вращении педалей). На велосипеде установлен более простой аналог коробки передач.

В автомобиле двигатель создает усилие и крутящий момент на маховике. Маховик вращается, и через сцепление и первичный валик коробки передач крутящий момент поступает на ведущую шестерню. К ведущей шестерне в зацепление подсоединяются шестерни различного диаметра, и на ведомом валу мы получаем различные скорости вращения и крутящие моменты (усилия). А если надо, чтобы вал вращался в обратную сторону (например, при движении автомобиля задним ходом), то в зацепление входит валик заднего хода с двумя одинаковыми шестернями. При вращении он ничего не добавляет (число зубьев в парах зацепления одинаковое), а просто меняет направление вращения.

А теперь давай рассмотрим этапы движения автомобиля с точки зрения передач, которые необходимы в коробке передач.

1 - трогание с места.

Автомобиль достаточно тяжел. На ведущих колесах и ведомом валу коробки передач необходимо получить максимальное усилие, чтобы медленно начать движение. Соответственно, чтобы облегчить работу двигателя, с ведущей шестерней будет контактировать самая большая ведомая шестерня.

2 - движение со средней скоростью.

Автомобиль тронулся с места и набирает скорость. Следовательно, скорость вращения ведомого вала коробки передач должна увеличиваться, а усилие — уменьшаться. Соответственно, в зацепление с ведущей шестерней последовательно входят шестерни уменьшающихся диаметров.

3 - движение с максимальной скоростью.

Автомобиль разогнался, и ему надо поддерживать высокую скорость. Ведомый вал коробки передач должен вращаться с минимальным усилием и максимальной скоростью. В зацеплении с ведущей шестерней — ведомая шестерня самого маленького диаметра.

4 - движение задним ходом.

В данном случае трогание с места совмещено с изменением вращения колес. Для этого между ведущей шестерней и самой большой из ведомых в коробке передач применяются промежуточные шестерни заднего хода. Усилие не меняется, а изменяется направление вращения.

Раздел: