Что такое трансмиссия автомобиля, виды и признаки неисправностей

Трансмиссия – это механизм, который передает мощность от силового агрегата к колесам машины, заставляя последние вращаться. Также данная система отвечает за изменение направленности крутящего момента и его величины. В частности, от нее зависит сможет ли автомобиль маневрировать, быстро останавливаться перед препятствием либо двигаться задним ходом. В состав механизма входят главная передача, КПП, дифференциал и сцепление. Данная конструкция находится под днищем транспортного средства. Она начинается от коробки переключения передач и заканчивается в области задних колес.

Требования к трансмиссии

Главные требования, которыми должна соответствовать трансмиссия:

• безопасность и надежность;
• высокий коэффициент полезного действия;
• легкое рулевое управление;
• низкий уровень шума;
• минимальный вес элементов;
• максимальный показатель мощности.

Механизм с высоким КПД и уровнем надежности напрямую влияет на безопасность автовладельца и пассажиров во время движения. Управление трансмиссией должно осуществляться легко, чтобы не отвлекать автомобилиста от дороги. Габариты и вес системы отражаются на стоимости автомобиля, поэтому инженеры стараются делать ее меньше и легче. Также трансмиссия должна издавать минимальное количество шума, что особенно актуально для личного авто.

Урок 6 — трансмиссия, виды коробок передач, механическая, автоматическая, типтроник, вариатор

Трансмиссия автомобиля — Из чего это сделано .Discovery channel

Урок 5 — типы виды привода автомобиля, задний привод, передний привод, полный привод 4WD

Классификация

Эксперты выделяют пять видов трансмиссии:

• механическая;
• гидромеханическая;
• гидростатическая;
• гидравлическая;
• электромеханическая.

Самой распространенной трансмиссией является механическая. Все остальные из-за особенности конструкции используются реже. Механическая трансмиссия состоит из шестеренчатых или фрикционных элементов. Они обеспечивают легкость конструкции, простоту обслуживания, высокий КПД и надежность эксплуатации. Также механическая конструкция довольно компактна. Среди недостатков такой системы можно выделить неплавное переключение передаточного числа, из-за чего вырабатываемая двигателем мощность не всегда используется эффективно. Также «механика» не всегда комфортна при передвижении в городском цикле. Как правило, МКПП устанавливается на бюджетные автомобили или базовые комплектации, внедорожники и спорткары. В случае со спортивными машинами «механика» дополняется электронным переключателем передач. Однако это ведет к удорожанию транспортного средства.

Читайте нас:

Гидромеханическая КПП состоит из механизма, который передает тяговый момент, и специального преобразователя. Такая трансмиссия применяется в железнодорожной технике, тракторах, а также в танкостроении в качестве вспомогательного регулятора при поворотах. Применение данной системы значительно уменьшает коэффициент полезного действия силового агрегата, но увеличивает эксплуатационный срок поршневого моторчика. Габариты и вес гидромеханичекой трансмиссии значительно больше, нежели чем у механической, из-за необходимости установки специального охлаждения и дополнительного питания.

Для передачи мощности мотора в гидростатической трансмиссии используются аксиально-плунжерные механизмы. Благодаря этому, элементы коробки размещаются друг от друга на достаточно далеком расстоянии и получается много степеней свободы. Гидростатическая трансмиссия устанавливается в некоторых теплоходах, катках, применяемых при строительстве дорог, и металлорежущих станках. КПП очень капризна к качеству технических жидкостей и требует постоянного контроля со стороны инженеров.

Гидравлическая трансмиссия встречается редко. Дело в том, что в такой системе переключение передач осуществляется специальными гидравлическими машинами, а не механикой. Главный плюс системы – стабильность работы при высоких крутящих моментах. А недостатком трансмиссии является необходимость перед работой устанавливать отдельную гидромуфту для каждой передачи. Используется такая система преимущественно железнодорожной технике.

В электромеханической трансмиссии основным элементом выступает тяговый электромотор. Также в ее состав входят электросистема контроля, генератор электротока и провода, соединяющие все составные части системы. Распространенности данная трансмиссия не получила по причине больших габаритных размеров и массы, а также высокой стоимости. Сегодня такую систему используют в тяжелой технике, на армейских автомобилях, троллейбусах, морских судах.

Типы

Рассмотрим подробнее, как классифицируют трансмиссии по методам передачи энергии.

1. Механическая. Передаёт механическую энергию от двигателя.
2. Электрическая. Она преобразует механическое движение в электрическую энергию. Затем она «превращает» её обратно в механическую и передаёт на ведущие колёса. Чаще всего такую трансмиссию применяют на мощных грузовых машинах.
3. Гидравлическая. Преобразует механическую энергию в давление потока жидкости, а затем обратно превращает в механическую и подаёт её на колёса. Нечасто применяется в машиностроении. Этот тип применяют на подвижных транспортных средствах (экскаваторах и т.п.).
4. Комбинированные (гибридные) трансмиссии. Например, это гидромеханическая и электромеханическая. Это комбинации 2 разных типов трансмиссий.

Рассмотрим каждый вид в этой классификации трансмиссий более подробно.

Механическая

Это самый популярный вид трансмиссии, который применяется на большинстве легковых автомобилей. Устройство работает только при помощи механических деталей (фрикционы и шестерни).

Мнение эксперта

Попов Андрей Геннадьевич

Автослесарь, стаж работы 19 лет

Задать вопрос

Механическая трансмиссия — надёжная и долговечная, которая легко поддаётся ремонту. Также этот тип механизмов имеет высокий КПД, обладает небольшим размером и весом.

Минусы – это не совсем плавное переключение передач, что в свою очередь приводит к нерациональному использованию мощности мотора. А также начинающим водителям будет сложновато привыкнуть к управлению автомобилей с механической коробкой передач при помощи рычага (это не касается спортивных авто, где переключение происходит автоматически).

Интересно! Механическая трансмиссия применялась во времена СССР при проектировании танков Т-55, Т-62, Т-64, Т-72, Т-80.

Какая трансмиссия называется бортовой и где она применяется? На тракторах, комбайнах, дорожной технике и некотором скоростном гусеничном автотранспорте устанавливается бортовая трансмиссия (с бортовой или колёсной передачей). Эти агрегаты ставятся перед ведущими колёсами или в них самих. Это сделано для того, чтобы передавать максимальный крутящий момент на ведущие колёса.

Гидромеханическая

Это набирающая популярность трансмиссию, которая применяется в автомобилях с автоматической коробкой передач. Здесь применяется как гидравлические, так и механические детали. Механическая энергия «превращается» в движение масла в гидротрансформаторе (аналог сцепления). Крутящий момент передаётся без рывков и искажений, ступенчато, без участия в этом процессе водителя.

Автомобиль движется плавно, увеличивается срок службы мотора и других элементов трансмиссии. Применение гидромеханической трансмиссии помогает эффективнее проходить тяжёлые участки пути (снег, песок) благодаря постоянной тяге и малой скорости вращения ведущих колёс.

Из минусов можно отметить – повышенный вес конструкции, сложный ремонт, высокая цена автомобиля. Также снижается коэффициент полезного действия двигателя.

Также такой вид трансмиссии применяется в ж/д технике, тракторах, танках (Леопард-2, М1 Абрамс).

Гидравлическая

Синонимы этого типа трансмиссии – гидростатическая, гидрообъёмная, а также маслогидравлическая силовая. В этом типе трансмиссии энергия двигателя передаётся при помощи аксиально-плунжерных механизмов – гидравлических машин. При передаче крутящего момента происходит сжатие жидкости. При этом есть возможность располагать детали трансмиссии на большом расстоянии друг от друга с высоким количеством степеней свободы и крутящим моментом. Здесь необходим строгий контроль за качеством используемой жидкости и установка гидромуфты для каждой передачи.

Ещё одна хорошая статья: Коленвал: что это такое, где находится, устройство, назначение, как работает, фото

Как правило, «гибкая» трансмиссия применяется в теплоходах, строительных катках, станках, железнодорожной и авиационной технике.

Электромеханическая

Это самый современный тип трансмиссии, который стал популярен после массового производства электрокаров. Самый главный элемент здесь это тяговый электромотор (один или несколько), а также дополнительные детали — генератор электрического тока, электрическая система контроля, а также провода, которые соединяют части трансмиссии. Питает эту систему тяговый аккумулятор.

Преимущество электромеханической трансмиссии в мгновенной реакции на изменение параметра крутящего момента, расположение элементов на большом расстоянии друг от друга, что позволяет создавать удобные конструкции. Минусы – высокая цена, невысокий КПД двигателя, большой вес и размер.

Некоторые спрашивают, «Какие виды трансмиссий применяются в карьерном автотранспорте»? Чаще всего в карьерных самосвалах применяют именно электромеханическую трансмиссию.

Электромеханическую трансмиссию дополнительно применяют в тракторах, военной технике, тепловозах, автобусах и морских судах. Некоторые виды транспорта «включают» двигатель только после достижения определённой скорости, а до этого времени колёса движутся при помощи электрического тока.

Теперь перейдём к описанию типов приводов и особенностей используемых в них трансмиссий.

Трансмиссия автомобиля. Общее устройство, принцип работы и строение трансмиссии в 3д.

Устройство

Во время сгорания горючего в силовом агрегате вырабатывается большое количество свободной энергии, которая должна быть передана ведущим колесам транспортного средства. Самая простая трансмиссия состоит из четырех деталей: сцепление, КПП, ведущий мост и дифференциал. Первый элемент находится между мотором и коробкой передач. Сцепление обеспечивает плавность хода во время старта или переключения передач. Существует два варианта механизма – сухой и мокрый. В первом случае диски работают при помощи трения, во втором они функционируют в жидкости. В ряде автомобилей устанавливается гидравлическое либо электромагнитное сцепление, но такие вариации не особо распространены. Сам механизм базируется на двух дисках, один из которых ведущий, а второй – ведомый. В обычном состоянии они сжаты, но при нажатии соответствующей педали отсоединяются.

Коробка переключения передач отвечает за скорость вращения колес, езду задним ходом и отсоединяет мотор и трансмиссию на длительное время. КПП бывает ступенчатой и бесступенчатой. К первой относятся «механика» и робот, ко второй – вариатор. Самой надежной КПП считается механическая, но для ее управления требуются соответствующие навыки. Пока что МКПП является самой распространенной, но ее постепенно вытесняет «автомат».

Мост – это опора, на которой крепится рама транспортного средства. Он может быть ведущим и ведомым. Первый получает от коробки крутящий момент и приводит колеса в движение. Ведомый мост выступает в роли простой опоры. Также он может быть передним и задним, а грузовых машин есть еще и средний.

Дифференциал – это конструкция, которая разделяет механическую энергию силового агрегата на два потока и направляет ее к колесам. Данный элемент не допускает проскальзывания покрышек на неровной дорожной поверхности. Дифференциал незаменим при поездках в гололед, зимой или по некачественным дорогам.

Признаки поломки трансмиссии

Диагностируется трансмиссия в принципе проще, чем двигатель, но в последнее время она настолько усложнена, что потребуется те же приёмы использования специальных сканеров, но механические поломки достаточно наглядны:

• отказы сцепления, которые проявляются в его пробуксовке или наоборот, передаче момента в выключенном состоянии;
• поломки полуосей и приводов, случающиеся при их сильной перегрузке;
• естественный износ подшипников, которых в трансмиссии очень много, проявляется как вой или хруст;
• крестовины карданов и шарниры равных угловых скоростей проявляют свой износ начиная с треска при больших углах поворота;
• механические коробки передач имеют синхронизаторы, которые по мере износа начинают препятствовать бесшумному переключению, после чего начинают «выпадать» передачи;
• гидроавтоматы при переключениях начинают выдавать толчки, как говорят, «пинаться», что становится первым сигналом к ремонту;
• главные передачи при начавшемся разрушении издают характерный вой;
• дифференциалы могут начать стучать при ускорении или хрустеть при срыве одного из колёс в скольжение;
• вариаторы просто отказывают при критическом износе ремня и конусов.

Основной причиной поломок почти у всех трансмиссий выступает злоупотребление максимальными режимами работы, это частые резкие разгоны, быстрое переключение и перегрев.

Проблема усугубляется пренебрежением к регулярной замене масла. К сожалению, на это подталкивают и изготовители, слишком оптимистично формируя регламенты ТО.

Регулярной заменой масла на свежее и качественное можно довести срок службы трансмиссии до полного износа двигателя, а в отдельных случаях и до утилизации автомобиля в целом.

Виды трансмиссии по типу КПП

Все автомобилисты знают основные типы трансмиссии: механическая, автоматическая, роботизированная и вариаторная. Также некоторые автомобили комплектуется гидростатической, гидравлической или электромеханической КПП. Вид трансмиссии зависит от самого транспортного средства, его комплектации и стоимости.

Механическая

Как правило, этой КПП комплектуются стартовые комплектации большинства автомобилей. Ее также предпочитают любители спортивных машин, поскольку она позволяет почувствовать все передачи и разогнать транспортное средство до высоких оборотов. Вся суть МКПП сводится к тому, чтобы вручную управлять коробкой, параллельно выжимая педаль сцепления. С недавнего времени те, кто учатся на права, если в последствии хотят управлять «механикой», должны учиться именно на машинах с МКПП. Соответствующая отметка в последствии ставится в водительском удостоверении. Без нее садиться за руль автомобиля с МКПП нельзя.

Конструктивно МКПП состоит из зубчатых шестерней и фрикционных элементов, с помощью которых передается крутящий момент на силовой агрегат. Количество передач варьируется от четырех до шести. Чаще всего на современные автомобили устанавливается 5-скоростная «механика». Напомним, что МКПП появилась самой первой среди всех трансмиссий и она до сих пор остается актуальной. Ее основными плюсами являются:

• высокий коэффициент полезного действия;
• ее легко ремонтировать (в старых моделях ВАЗа это можно сделать саморучно);
• пониженный расход горючего и технической жидкости;
• дешевое обслуживание;
• автомобили с МКПП можно запускать «с толкача»;
• при буксировке ТС трансмиссия не ломается.

При всех своих плюсах механическая трансмиссия также имеет и ряд недостатков, а именно:

• смена скорости происходит с рывками;
• ей сложно управлять начинающим автомобилистам;
• неудобство при передвижении в плотном городском траффике;
• усталость водителя от постоянного «дергания палкой» и выжима педали сцепления.

Роботизированная

РКПП – это та же механическая трансмиссия, но с автоматическим переключением передач. В конструкции этой КПП присутствуют валы, корзина и диск сцепления, при этом педаль сцепления отсутствует. Передачи сменяются за счет встроенных в коробку серво- и электроприводов. Преимущества РКПП:

• не нужно постоянно переключать рычаг;
• такая трансмиссия дешевле АКПП;
• РКПП экономит топливо;
• можно ехать накатом и буксировать ТС.

Среди недостатков робота можно выделить:

• опоздание при переключении передач;
• толчки во время езды;
• высокая склонность к поломкам;
• возможен откат при старте с места.

Гидромеханическая

Так называется классическая коробка-«автомат». Ее основная «фишка» — самостоятельное переключение передач, без участия водителя. Автомобилисту требуется только нажимать на педаль газа и переводить рычаг в нужный режим. Вместо сцепления у АКПП используется гидротрансформатор. Этот механизм передает давление трансмиссионной жидкости из одной крыльчатки в другую. Тем самым обеспечивается плавное переключение передач. Автоматическую КПП, как правило, предпочитают начинающие автолюбители, так как она характеризуется следующими преимуществами:

• простота управления;
• машина не откатывается назад при начале движения;
• нет толчков и рывков;
• долгий срок службы конструкции;
• водителю не нужно самостоятельно переключать передачи;
• безопасность и комфорт.

Вариаторная

В этой КПП крутящий момент передается при помощи ремня. Придаточное отношение регулируется по мере изменения диаметра шкива. Эта коробка достаточно плавно переключает передачи, без рывков и толчков, может использоваться на малолитражках и тратит минимальное количество горючего. Недостатками данной трансмиссии являются медленный разгон автомобиля, невозможность буксировки прицепа, несовместимость с мощными ДВС.

Гидростатическая

Конструкция этой КПП позволяет передавать мощность силового агрегата к рабочим устройствам, которые находятся на дальних расстояниях. Как правило, такая трансмиссия применяется на дорожно-строительных машинах, всевозможных станках и других видах техники. Главное требование гидростатической КПП – повышенное качество технической жидкости.

Гидравлическая

Здесь за каждую передачу отвечает гидромуфта. Благодаря этому автомобилю передается наибольшая величина крутящего момента, без каких-либо рывков и толчков. Такую КПП, как правило, используют на железнодорожной технике.

Электромеханическая

Эта трансмиссия работает в паре с электромотором и, соответственно, используется в современных электрокарах. Она состоит из генератора тока, системы управления и электропривода для соединения рабочих узлов. Единственный минус этой КПП – ее сложно и дорого обслуживать.

Что входит в трансмиссию автомобиля

В большинстве производимых автомобилей используются узлы и агрегаты, известные ещё с тех пор, когда конструкция начала терять элементы экзотики и стала типовой. Некоторые из них стали устаревать или сильно видоизменяться.

Сцепление

Предназначено для кратковременного отсоединения двигателя от всей прочей трансмиссии. Чаще всего с обычными механическими коробками передач или автоматизированными (роботами) используется однодисковое сухое сцепление, состоящее из ведомого диска, который зажимается между ведущим подпружиненным и поверхностью маховика.

Но нередко узел может содержать несколько пар дисков, работать в масляной ванне, или даже выполняться в виде гидротрансформатора, где вращение передаётся между крыльчатками турбинного типа, взаимодействующим через поток гидравлической жидкости. Такие решения применяются в автоматических трансмиссиях разной организации.

Коробка передач

Коробка служит для изменения передаточного числа, адаптируя рабочий диапазон частот вращения вала двигателя к разным скоростям движения.

Коробки подразделяются на несколько принципиально разных категорий:

• механические с ручным переключением;
• роботизированные, то есть те же МКПП, но с автоматическим переключением и управлением сцеплением;
• автоматические гидромеханического типа;
• преселективные с двумя автоматическими сцеплениями;
• бесступенчатые вариаторного типа.

На одной и той же модели автомобиля могут использоваться разные коробки, в зависимости от целевого потребителя.

Карданная передача

Представляет собой вал с двумя или несколькими шарнирами.

В качестве них могут быть применены:

• классические крестовины, имеющие недостаток в виде неравномерности вращения на больших углах отклонения от оси;
• сдвоенные крестовины, дающие меньшую вибрацию, но массивные и громоздкие;
• шарниры равных угловых скоростей (ШРУС), дающие минимум неравномерностей и вибраций, но относительно дорогие в производстве;
• эластичные муфты, простые, дешёвые, но не очень надёжные, работающие только на небольших углах и неспособные передать значительный момент.

Карданных валов в автомобиле может быть несколько, в том числе и составных с промежуточными подвесными подшипниками.

Главная передача

Обычно этим термином обозначается понижающий редуктор ведущего моста. В классическом случае это гипоидная пара шестерён, работающая с низким уровнем шума и разворачивающая момент на 90 градусов с одновременным смещением оси вращения.

Но иногда используется и обычная пара конических шестерён, если нет необходимости в смещении оси. Передаточное число главной передачи в большой степени характеризует тяговые или скоростные возможности автомобиля.

Дифференциал

Колёса автомобиля вращаются с одинаковой скоростью только когда они строго одинакового диаметра, а автомобиль движется прямолинейно. Во всех прочих случаях им надо давать возможность опережения или отставания, чтобы не создавать паразитных разрушающих моментов в трансмиссии.

Для этого и применяются дифференциалы, развязывающие колёса друг от друга, при этом продолжая передавать момент на все. Теория и номенклатура дифференциалов достаточно сложна, они могут быть свободными, блокируемыми, вязкостными, несимметричными и с разными способами управления.

Применяются они как на ведущих осях, так и в раздаточных коробках, распределяющих момент между осями.

Зависимость трансмиссии от типа привода

Конструкция трансмиссии отличается от типа привода, которым оснащено ТС. Сегодня существуют следующие вариации:

• передний;
• задний;
• полный.

В переднеприводных машинах применяется классическая цепочка. Вращение от силового агрегата передается только на передний мост через коробку переключения передач. В авто с системой 4WD обязательно присутствует межосевой дифференциал. Крутящий момент передается одновременно на передний и задний мосты, а раздаточная коробка распределяет вращение на полуоси. В заднеприводной коробке присутствуют все те же элементы, что и в переднеприводной. Разница только в ведущей оси. Также крутящий элемент в таких автомобилях передается с помощью карданного вала.

Электромеханическая трансмиссия

Такой тип трансмиссии отличается тем, что в ней в качестве силового агрегата применяется электромотор. В состав трансмиссии электромеханического типа также входят следующие элементы: системы управления, токовый генератор, электропроводка для соединения всех ведущих элементов.

К недостаткам такой трансмиссии возможно отнести высокий вес, пониженный КПД и большую стоимость. Но с каждым годом электромеханические трансмиссии совершенствуются. Они чаще всего применяются в морском транспорте, сельскохозяйственной технике, в электротранспорте.