Устройство синхронизатора коробки передач: Устройство и неисправности синхронизатора коробки передач

Принцип работы синхронизатора коробки передач

При включении передачи (передвижения муфты (2)) сухарики (6) [рис. 1, а)] своей торцевой поверхностью нажимают на одно из блокирующих колец (7) и перемещают его. Конусная поверхность блокирующего кольца входит в соприкосновение с конусной поверхностью колеса первичного вала (либо шестерни (3) III передачи).

Рис. 1. Синхронизатор коробки передач автомобиля ГАЗ-53.

а) – Устройство синхронизатора:

1) – Вилка;

2) – Муфта;

3) – Шестерня;

4) – Ступица;

5) – Пружины;

6) – Сухарики;

7) – Блокирующие кольца;

8) – Зубчатый венец;

б) – Схема сил, действующих при работе синхронизатора.

Чтобы включить передачу, необходимо ввести в зацепление зубья муфты (2) с зубьями венца внутреннего конуса. Вначале зубья приходят в соприкосновение с зубьями кольца (7). На торцевой поверхности зубьев имеется скос под углом (β). Так как скорости вала и шестерни, которую надо с ним соединить, не равны, на скошенных поверхностях в процессе соприкосновения возникают силы, препятствующие осевому продвижению муфты (2).

На [рис. 1, б)]:

(N) – нормальная реакция;

(T_c) – окружная сила от момента трения между коническими  поверхностями синхронизирующего кольца и зубчатого колеса включаемой передачи;

(P) – сила, препятствующая включению передачи;

(F) – сила трения.

Подобрав значение угла (β), можно добиться, чтобы передачу невозможно было включить до тех пор, пока не исчезнут силы инерции, то есть пока не выровняются угловые скорости шестерни и вала. После выравнивания скоростей шестерни и вала требуется, чтобы зубья муфты (2) полностью вошли в зацепление с зубьями кольца (7) и через них с зубьями (8) шестерни. Для этого необходимо повернуть кольцо на некоторый угол до исчезновения зазора (δ). Усилие возврата кольца (7) в исходное положение зависит от угла (β). Чем меньше данный угол, тем легче повернуть кольцо. Этими соображениями руководствуются при определении угла (β).

Для выдавливания с конических поверхностей трения масла и создания максимальной силы трения на конусной поверхности колец (7) нарезана мелкая резьба, через которую при прижатии кольца к конусу включаемого зубчатого колеса масло вытекает наружу.

17*

Похожие материалы:

устройство, назначение и принцип работы

Как МКПП (механические коробки), так и РКПП (АМТ, роботизированные коробки) представляют собой синхронизированные КПП. Если просто, чтобы добиться максимально плавного и «мягкого» включения передачи, происходит выравнивание частоты вращения вала и соответствующей шестерни в коробке передач.

Такое выравнивание становится возможным благодаря наличию синхронизатора. Синхронизатор также уменьшает общий износ механического соединения, снижается уровень шума при переключении, увеличивается срок службы КПП.

Содержание статьи

 Как устроен синхронизатор коробки передач

Начнем с того, что синхронизаторы зачастую устанавливаются  на все передачи на современных легковых авто. Также синхронизированной выполняется и передача заднего хода.

Исключением можно считать только бюджетные машины, в которых первая передача может быть без синхронизатора, а также некоторые грузовики, старые модели легковых автомобилей и т. д. 

Сам синхронизатор КПП работает за счет использования силы трения в момент выравнивания скоростей. В зависимости от разницы в частоте вращения вала и шестерни, изменяется сила трения для синхронизации.

Другими словами, эффективная синхронизация достигается за счет увеличения площади поверхности соприкосновения. Для решения задачи в конструкцию КПП интегрируются специальные фрикционные кольца.

Устройство синхронизатора предполагает наличие таких элементов:

• ступица и «сухари»
• муфты включения
• блокировочные кольца
• шестерни, которые имеют фрикционный конус

Как правило, один синхронизатор в КПП синхронизирует 2 передачи, то есть работает с двумя шестернями. Основой синхронизатора является ступица, которая имеет шлицы (внутренние и наружные).

Посредством внутренних шлицев реализовано соединение с вторичным валом коробки, а также имеется возможность осевого перемещения по валу. Наружные шлицы отвечают за то, чтобы добиться соединения ступицы с муфтой включения.

Также по окружности ступицы сделаны пазы (три паза). В эти пазы ставятся «сухари», которые дополнительно подпружинены. Указанные сухари синхронизатора осуществляют нажатие на блокирующее кольцо при включении передачи и блокируют муфту во время синхронизации.

Муфта синхронизатора (муфта включения) позволяет добиться жесткого соединения шестерни и вала. Данная муфта закреплена на ступице и имеет внутренние шлицы, при этом шлицы получают кольцевую проточку. В этой проточке находятся выступы сухарей. Также к муфте синхронизатора присоединена вилка КПП.

Блокировочное кольцо (блокирующее кольцо синхронизатора)  отвечает за синхронизацию, предотвращая замыкание муфты до  того момента, пока не произойдет выравнивание скорости вала и шестерни.

Такое кольцо имеет коническую поверхность с внутренней стороны. Данная поверхность контактирует с фрикционным конусом шестерни. Наружная сторона кольца также имеет шлицы, которые блокируют муфту включения.

Торцевая поверхность кольца (со стороны ступицы) имеет 3 паза. В эти пазы заходят сухари ступицы. Сами пазы не позволяют кольцу прокручиваться в результате контакта с  фрикционным конусом, так как пазы фактически являются упором для сухарей.

Также некоторые КПП могут иметь синхронизаторы, когда выступы сделаны на блокирующем кольце, а пазы выполнены в самой ступице. Чтобы увеличить поверхность соприкосновения, используются синхронизаторы с несколькими конусами: 2 или 3 конуса (двухконусный и трехконусный синхронизатор).

В качестве примера, 3-х конусный синхронизатор кроме наружного блокировочного кольца еще имеет внутреннее, а также промежуточное кольцо. Чтобы эти кольца не проворачивались, на самих кольцах есть выступы. Такие выступы позволяют зафиксировать кольцо в соответствующих пазах шестерни и блокировочного кольца.

Получается, 3-х конусный синхронизатор имеет целых три поверхности трения. Первая поверхность между конусом шестерни и внутренним кольцом, вторая — между внутренним и промежуточным кольцом, тогда как третья между промежуточным и блокирующим кольцом.

Еще добавим, что в КПП могут одновременно устанавливаться как двухконусные, так и трехконусные синхронизаторы.

Принцип работы синхронизатора КПП

Если рычаг коробки передач находится в положении «нейтраль», мощность от ДВС на КПП не передается. При этом муфты синхронизаторов занимают среднее положение, а шестерни, закрепленные на ведомом валу, свободно вращаются.

Однако при включении передачи вилка осуществляет перемещение муфты синхронизатора, смещая муфту из среднего положения по направлению к шестерне. Параллельно вместе с самой муфтой сдвигаются и сухари, которые воздействуют на кольцо блокировки.

Указанное блокирующее кольцо прижимается к конусу шестерни, в результате возникает сила трения. Под воздействием этой силы кольцо проворачивается до упора сухарей в пазах кольца. Происходит стопорение кольца, то есть дальше оно не проворачивается.

Также блокирующее кольцо не позволяет муфте синхронизатора сдвигаться по оси вала. Это становится возможным благодаря тому, что торцы шлицев блокирующего кольца находятся как раз напротив торцов шлицев самой муфты.

Затем под действием силы трения осуществляется синхронизация скоростей шестерни и ведомого вала. После того, как скорости выравниваются, от нажима шлицев муфты кольцо блокировки  осуществляет поворот в противоположную сторону.

Это значит, что муфта перестает блокироваться, а ее шлицы без ограничений зацепляются с венцом шестерни. В результате обеспечивается жесткое соединение вторичного вала КПП и шестерни.

Как видно, синхронизация передач в КПП предполагает несколько процессов, хотя на практике механизм работает достаточно быстро. В результате водитель получает возможность практически моментально включить нужную передач.

При этом включение происходит плавно, нет необходимости выполнять двойной выжим сцепления на МКПП, что значительно облегчает вождение автомобиля с синхронизированной коробкой передач и увеличивает ресурс КПП.

Читайте также

как работает и почему ломается

Синхронизатор – это узел трансмиссии, который выравнивает частоту вращения шестерен и вторичного вала, тем самым обеспечивая плавное переключение скоростей. Основная деталь данного механизма – это ступица, представляющая собой кольцо, выполненное из высокопрочной стали. В конструкции данного элемента предусмотрены шлицы. Они располагаются как с внутренней, так и с внешней стороны, обеспечивая надежное соединение с вторичным валом и муфтой, отвечающей за переключение скоростей. 

На муфте под углом в 120 градусов друг к другу располагаются пазы, в которые монтируются сухари, отвечающие за блокирование подвижных элементов для их синхронизации. Сама муфта обеспечивает контакт вала с шестеренками. Она устанавливается на ступицу, а наружной поверхностью сопрягается с вилкой. 

Принцип работы 

Синхронизация происходит очень быстро. В базовой позиции (когда включена «нейтралка», а муфты установлены в центральном положении) шестерни вращаются свободно, а обороты мотора не передаются на ведущие колеса. Когда водитель выбирает одну из передач, активируются соответствующие шестерни. Как следствие, усилие начинает переходить на колеса. 

Вот как происходит синхронизация при включении скорости: 

• На муфте сдвигаются сухари.
• Те после этого воздействуют на кольцо, которое соприкасается с конусом шестерни.
• В результате кольцо поворачивается до того момента, когда зубья нужной шестерни начинают совпадать с выемками муфты.
• Вследствие этого вал начинает вращаться с другой частотой и, соответственно, меняется скорость движения автомобиля. 

Распространенные поломки синхронизатора 

Синхронизатор при работе подвергается интенсивным нагрузкам. Как следствие, металлические элементы данного узла начинают разрушаться. Быстрее всего с этой проблемой сталкиваются те автовладельцы, которые предпочитают «спортивный» стиль вождения, предусматривающий частое переключение передач.  

Перечень основных поломок: 

• Разрушение блокирующего кольца.
• Деформация конической поверхности кольца.
• Износ ступицы синхронизатора. 

В большинстве случаев при возникновении названных неисправностей от коробки передач начинают доноситься посторонние шумы. А иногда скорости начинают самопроизвольно включаться и выключаться. 

Отремонтировать этот узел под силу не каждому автовладельцу. Для этого надо обладать богатым багажом опыта и определенными навыками. Поэтому лучше не экспериментировать, а обратиться в специализированный сервисный центр. Наши специалисты выполнят работу: 

• Оперативно.
• Профессионально.
• Недорого.
• С гарантией. 

Заказать диагностику и ремонт можно по телефону, указанному на сайте. 

Синхронизатор коробки передач — как устроен и как работает

Выпускаемые на сегодняшний день транспортные средства становятся все более замысловатыми в техническом плане. Это хорошо сказывается на управлении автомобилем, которое становится все более комфортным. Сложно представить, однако в автомобильных КПП не всегда присутствовало такое устройство, как синхронизатор. Ранее для переключения передач приходилось применять двойное выжимание сцепления. Сначала сцепление выжималось для рассоединения коробки передач с коленвалом, а затем, напротив, для их соединения. Однако время идет. Механика и машиностроение шагнули в будущее. Появление синхронизатора КПП значительно увеличило срок эксплуатации КПП в целом, а также отдельных ее составляющих. Удобнее управлять транспортным средством стало и водителю. Об этом далее в статье.

Синхронизированные КПП, что это означает

В наше время фактически все механические и роботизированные коробки являются синхронизированными. Для включения скорости в коробках данного типа необходимым условием является выравнивание частоты вращения шестерни и вала. Синхронизацию обеспечивает такое устройство, как синхронизатор. Помимо плавного переключения скоростей он способен снижать шум при переключении скоростей, уменьшать износ механического соединения и, тем самым, повышать срок эксплуатации коробки передач. Синхронизаторами оснащаются все передачи КПП легкового транспортного средства, включая и передачу заднего хода.

Зачем нужен синхронизатор коробки передач

Задача коробки передач очень проста — менять частоту вращения между коленвалом двигателя внутреннего сгорания, или первичным валом самой коробки, что одно и то же, так как их частота одинакова, и карданом, усилие от которого впоследствии через определённые промежуточные механизмы приводит во вращение колёса автомобиля. За счёт разности диаметров и, соответственно, количества зубьев больших и малых шестерён, установленных на первичном, а также вторичном валах коробки, можно выбирать соотношение, с которым будут вращаться колёса относительно двигателя. То есть этот принцип существует в механизме скоростей горного велосипеда, где в зависимости от изменения пар работающих в зацепление шестерён меняется скорость вращения колёс.

Шестерни крутятся всегда и все, только синхронизатор коробки передач задействует нагрузку на определённые им пары скоростей: первая, вторая, третья, четвёртая, пятая, задний ход и так далее. От коленвала двигателя через сцепление крутящий момент подаётся на первичный вал, где через синхронизатор соединяет соответствующую пару передач и вращение передаётся дальше. У переднеприводных автомобилей через шарниры равных угловых скоростей момент передаётся на ступицы передних колёс. У заднеприводных автомобилей через промежуточный карданный вал, закреплённый снизу днища на подвесных подшипниках, крутящий момент получает главная передача, расположенная на заднем мосту. При помощи удара вращение получают задние колёса.

Принцип работы синхронизатора коробки передач

Работа синхронизатора коробки передач позволяет системе трансмиссии вращаться с одной скоростью. Переключение шестерён муфтами синхронизатора предохраняет зубья, но удар на себя принимают зубья муфты. Удар происходит из-за того, что скорость вращения валов неодинакова, другими словами, валы не синхронизированы. Если скорости вращения вторичного вала с шестернями какой-нибудь из передач уровнять, то она будет включаться легко и бесшумно. Это можно сделать, используя силу трения.

Если на одном из валов закрепить конус, а на другом конические передачи, при их соприкосновении трение будет подгонять отстающий вал, тормозя обгоняющий, а валы будут вращаться с одинаковой скоростью. Коническое кольцо изготовлено с заострёнными зубьями, имеет несколько видов механической обработки, позволяющей бесшумно выполнять свою функцию в трансмиссии весь период эксплуатации. Помимо этого, благодаря пористой структуре внутренней поверхности скользит по валу, что позволяет удерживать смазку, тем самым улучшая скольжение и увеличивая период службы детали. Вращение двух независимых систем с одинаковой скоростью называется синхронным. Механизм, который выравнивает скорость вращения шестерни и вала называется синхронизатором. Работа синхронизатора позволяет легко включать передачи одним движением, а это сохраняет зубья муфт.

На труднопроходимых, извилистых дорогах, в условиях оживлённого городского движения водителю приходится часто переключать скорость, синхронизация которой значительно улучшает процесс, облегчая его. Синхронизатор переключается системой рычагов и вилок, передвигаясь по валу, обслуживает, соединяя находящиеся по бокам от него шестерни в соответствующие пары передач с шестернями вторичного вала.

Все узлы переключения синхронизаторов разработаны таким образом, чтобы эффективно и долговечно обслуживать, передавая создаваемый двигателем внутреннего сгорания крутящий момент соответственной мощности. Наиболее нагруженным узлом, подверженным нескольким видам циклических колебаний и износов, является сцепление. Фрикционные накладки, взаимодействуя при помощи сил трения, создают зацепление с маховиком двигателя, при этом также применена прижимная сила пружин и лепестков корзины сцепления, то есть в процессе прижимания синхронизируется мотором и первичным валом коробки переменных передач. Материал же фрикционных накладок подобран таким образом, чтобы обеспечить наилучший коэффициент сцепления с материалов маховика, которым является чугун.

Виды износов шестерён синхронизаторов и обслуживание коробки передач

От постоянного соприкосновения между подвижными частями шестерён возникают силы трения, а также ударные силы при непосредственном вхождении в зацепление зубьев. Всё это в процессе эксплуатации приводит либо к естественному износу деталей, либо к аварийному износу. Естественный износ шестерён и подшипников вызывает характерный шум в работе узла, по которому, не разбирая коробки передач, зачастую возможно определить его причину.

Аварийный износ происходит реже, но его последствия в виде неожиданного, резкого разрушения зубьев шестерён, подшипников, помимо характерных звуков, приводит к невозможности дальнейшей эксплуатации без разборки и ремонта автомобиля в целом. Принцип работы синхронизатора коробки передач основан на том, что при эксплуатации основным критерием его обслуживания является качество используемой смазки. На периодичность её замены влияют некоторые факторы, такие как состояние дорог, загруженность автомобиля, а при усреднённых режимах эксплуатации — пробег.

Синхронизационные кольца, как и остальные подвижные детали, подвержены процессам износа. Признаками неисправной работы синхронизаторов может служить хруст при переключении скоростей. Внутренний износ колец, а также увеличение пятна контакта зубьев детали, возникающими от ударов при вхождении в зацепление, вследствие постоянного взаимодействия с шестернями, приводят к заеданию механизма синхронизации, что в целом ухудшает работу коробки перемены передач. В таких случаях замена синхронизаторов восстанавливает до необходимого уровня управляемость систем переключения пар по всем передачам. Современные металлизированные смазки обеспечивают повышенную защиту от износа зубчатых колёс, подшипников и так далее. Нам было бы очень интересно узнать ваше мнение по этой теме.

carextra.ru

Принцип действия синхронизатора

Когда рычаг коробки находится в нейтральном положении, муфты синхронизаторов занимают среднюю позицию, шестеренки на ведомом валу беспрепятственно вращаются, передача усилия не производится. Когда водитель выбирает нужную передачу, вилка перемещает муфту в направлении шестерни. Совместно с муфтой происходит сдвиг сухарей, влияющих на блокирующее кольцо, которое прижимается к конусу шестеренки.

На поверхности создается сила трения, поворачивающая кольцо до упора сухарей в пазах кольца (от проворачивания кольцо стопорится). В этой позиции блокирующее кольцо не позволяет муфте синхронизатора перемещаться по оси вала, поскольку торцы шлицев муфты находятся напротив торцов шлицев блокирующего кольца.

Затем под воздействием сил трения скорости ведомого вала и шестерни синхронизируются. Когда скорости выравнены, блокирующее кольцо под влиянием шлицев муфты поворачивается в другую сторону, снимается блокировка муфты, шлицы муфты беспрепятственно проходят, чтобы зацепиться с венцом шестерни. Вторичный вал КП жестко соединяется с шестерней. Несмотря на массу операций, весь процесс включения передачи и синхронизации занимает доли секунды.

Синхронизаторы коробки передач: устройство, как работает

Большая часть коробок передач, устанавливаемых в современных автомобилях, синхронизированы, что означает следующее: регулирование частоты поворотов шестерней предшествует изменению скорости на транспортном средстве с такой коробкой передач. Исходя из этого, можно сделать вывод о том, что за выполнение указанного действия несут специальные синхронизирующие приборы.

Устройство синхронизатора

Синхронизатор КПП в сборе

Здесь важно объяснить, что такое синхронизатор. Специалист ответит, что синхронизатор КПП это устройство, дающее возможность изменять скорость перемещения более плавно и менее заметно как для человека, управляющего авто, так и для людей, которые размещаются внутри салона. В этом заключается основное назначение синхронизатора. Также синхронизатор коробки передач полезен продлением срока полезного использования МКПП, сокращением уровня шумов в процессе изменения скоростей. Данные свойства говорят о следующем: работа синхронизатора приносит пользу автомобилю, поэтому современные водители нередко приобретают его для монтажа в КПП. Обратитесь к специалистам, чтобы установить нужную и полезную вещь.

Схема синхронизатора

Стрелкой указано положение синхронизатора

Основа полезного прибора — это сила трения на период уравнивания скорости автомобиля. Количественный показатель этой величины становится больше при увеличении разницы между двумя величинами: частотой движения шестеренок и вала. Данное условие соблюдается лишь в том случае, если площадь двух соприкасающихся поверхностей увеличивается. На практике это обеспечивается за счет дополнительных приспособлений, вводящихся в устройство. Здесь речь идет о специализированных кольцах.

Синхронизирующий прибор включает в свой состав следующие приспособления:

1. Муфта, выступающая в качестве связующего элемента, который объединяет вал и шестеренки. Она призвана обеспечивать прочное объединение отдельных деталей коробки передач. Муфта синхронизатора устанавливается выше ступицы и представляет собой насадку. Внутри приспособления находятся небольшие выемки с проточенным участком, сделанным под параметры колец. В проточенных участках располагаются сухарные выступы. Наружной стороной муфта соединяется с трансмиссионной вилкой.
2. Колесная ступица, которая является конструктивной базой. Данная деталь оснащена шлицами, которые находятся внутри и снаружи. Они нужны для обеспечения соединения с другими элементами. Это позволяет ступице передвигаться по оси согласно выбранной траектории. На её окружности на равном расстоянии находятся несколько пазов, в каждом из которых находятся сухари. Они нужны для обеспечения взаимодействия с блокирующим кольцом. В процессе синхронизации и активации какой-либо скорости, выполняется блокирование муфты.
3. Кольцо блокировки. Для чего оно нужно? Прежде всего, для своевременной и верной синхронизации. Основное назначение заключается в блокировке несвоевременного замыкания муфты, когда скорость движения шестеренок и вала еще не достигли идентичных значений. Внутренняя поверхность данного элемента устроена таким образом, чтобы обеспечивать эффективное взаимодействие с шестереночным конусом. За счет углублений, находящихся на внешней стороне, блокируется функционирование муфты.
4. Шестеренки с фрикционным конусом.

В коробке передач устанавливаются разные кольца, которые будут отличаться по конструкции.

Для оптимизации сил, растрачиваемых приспособлением на изменение передачи, требуется сделать поверхность соприкосновения больше. Для этого были созданы синхронизаторы автомобильных коробок передач, снабженные несколькими конусами со вспомогательными блокировочными кольцами.

Работа синхронизатора механической коробки передач

Если вы решили установить данное приспособление в свое авто, то должны узнать, как работает данное изделие. Принцип работы синхронизатора КПП заключается в следующем: когда переключатель зафиксирован в положении «нейтраль», то муфты прибора находятся в среднем положении. При этом передача мощности сквозь них совершенно исключена, а шестеренки, расположенные на главном валу, не создают препятствий к совершению вращательных движений.

Принцип работы синхронизатора

Если водитель решает изменить скорость, то муфта моментально передвигается и принимает положение, идентичное тому, которое занимают шестеренки. Это сопровождается переменой расположения сухарей, оказывающих влияние на блокирующее кольцо синхронизатора. В итоге кольцо укладывается вплотную к шестереночному конусу. Сила трения, создающаяся при соприкосновении поверхностей, приводит к тому, что кольцо внутри синхронизатора начинает проворачиваться до того самого момента, пока сухари не станут в упор с пазами.

Ремонт синхронизатора

Никто не может гарантировать, что устройство не выйдет из строя. В таком случае возникает необходимость в его незамедлительной починке. Сразу следует отметить, что работа синхронизатора не имеет прямого отношения к функционалу сцепления, следовательно, нет никакой необходимости в замене. Если вас беспокоит какая-либо проблема, с ней следует обратиться к официальному продавцу автомобилей данной марки. Если у вас есть достаточные знания и практические навыки, то можно попытаться провести регулировку без посторонней помощи.

В некоторых случаях ситуацию может исправить только замена синхронизатора. Эта процедура проводится в несколько этапов:

1. Отсоедините коробку передач от прочих деталей.
2. Очистите все поверхности от посторонних частиц.
3. Снимите кронштейн.
4. Разъедините вилку коробки от КПП, открутив гайку, скрепляющую эти элементы.

Установка нового и исправного приспособления производится в обратном порядке. Опытный мастер поменял бы устройство за считанные минуты.

prokpp.ru

Синхронизатор КПП, устройство, конструктивные особенности

Неотъемлемая часть любого синхронизатора — ступица, которая имеет специальные шлицы, находящиеся внутри, с помощью которых она соединяется со вторичным валом КП, позволяя перемещаться в осевом направлении. Внешние же шлицы предназначены для соединения ступицы с муфтой включения. Непосредственно на ступице есть три дополнительных паза, которые расположены под углом в 120 градусов — в них находятся сухари. Они подпружинены и предназначены для более эффективного стопорения муфты в процессе синхронизации.

Муфта синхронизатора КП предназначена для надежного сопряжения шестерни и вала в КПП. Она находится на ступице и снабжена внутренними пазами. С помощью сухарей и кольцевой проточки оба данных элемента надежно соединены между собой. С наружной стороны муфта сопряжена уже прямо с вилкой коробки передач.

Блокирующее кольцо предназначено для сопряжения и не дает муфте возможности оказаться замкнутой до того момента, пока скорости вала и шестерни не будут идентичными. Внутренняя часть кольца производится в виде конуса и взаимодействует с фрикционным конусом, который находится прямо на шестерне.

Конструкция синхронизатора

Устройство синхронизатора

Синхронизатор состоит из следующих элементов:

• ступица с сухарями
• муфта включения
• блокировочные кольца
• шестерня с фрикционным конусом

Основу узла составляет ступица, имеющая внутренние и наружные шлицы. С помощью первых она соединяется с валом коробки передач, перемещаясь по нему в разные стороны. С помощью наружных шлицев ступица соединяется с муфтой.

Ступица имеет три паза, расположенных под углом в 120 градусов относительно друг друга. В пазах находятся подпружиненные сухари, которые помогают фиксировать муфту в нейтральном положении, то есть в тот момент, когда синхронизатор не работает.

Муфта служит для обеспечения жесткого соединения вала коробки передач и шестерни. Она находится на ступице, а с внешней стороны соединяется с вилкой коробки передач. Блокировочное кольцо синхронизатора необходимо для синхронизации частоты вращения при помощи силы трения, оно препятствует замыканию муфты до того момента, пока вал и шестерня не будут иметь одинаковую скорость.

Внутренняя часть кольца имеет форму конуса. Чтобы увеличить поверхность соприкосновения и снизить усилие при переключении скоростей используются многоконусные синхронизаторы. Помимо одиночных применяются и двойные синхронизаторы.

Двойной синхронизатор помимо конического кольца, которое крепится к шестерне, включает в себя внутреннее и наружное кольца. Коническая поверхность шестерни здесь уже не используется, а синхронизация происходит за счет использования колец.

Многоконусные синхронизаторы, для чего их устанавливают в КПП

Чтобы передачи переключались более плавно, а также для увеличения надежности, используются многоконусные синхронизаторы, к примеру, двух либо трехконусные. Вариации с тремя конусами — наиболее сложные, однако и наиболее прочные. В основном они используются в автоматических коробках-роботах. Также их устанавливают на некоторые иномарки.

Синхронизатор коробки передач: принцип работы

Сложно представить, но в автомобильных коробках передач не всегда присутствовал синхронизатор КПП для выравнивания частоты вращения между валом и шестерней. Раньше для того чтобы произвести переключение скоростей, приходилось использовать двойное выжимание сцепления. Первое для того чтобы рассоединить коробку передач с коленвалом, а второе, наоборот, для их соединения после того как будет произведена смена передаточной пары (смена скорости).

Но время идёт. Машиностроение и механика шагнули в будущее. На смену постоянному передергиванию педали сцепления пришёл синхронизатор КПП, что существенно увеличило срок службы коробки передач в целом и отдельных её составляющих в частности. Удобнее управлять автомобилем стало и водителю.

Что такое синхронизатор КПП

Устройство синхронизатора КПП, равно, как и сам синхронизатор ВАЗ — это механическое узел, состоящий из 4 частей:

1. Обойма синхронизатора или ступица с тремя фиксаторами;
2. Две кольцевых пружины;
3. Два фрикционных конусных кольца;
4. Муфта переключения.

Такая вот нехитрая конструкция синхронизатора ВАЗ обеспечивает принцип работы сразу двух передач.

Неисправности синхронизатора и способы их устранения

При появлении каких-либо затруднений с переключением передач, большинство автовладельцев, которые имеют хотя бы базовые знания об устройстве и принципе работы коробки передач считают, что виной всему именно синхронизатор. Зачастую это оказывается правдой, хотя предварительно все же следует исключить неисправности сцепления, которые тоже довольно часто вызывают проблемы в работе механической коробки передач, когда система функционирует с заеданием, определенным запозданием и так далее.

Если проверка не обнаружила нарушений, самостоятельно заподозрить проблемы с синхронизатором можно по таким симптомам:

1. При самопроизвольном выключении передач, в первую очередь, необходимо обратить внимание на выключающую муфту и шестерни, которые могут быть изношены.
2. Если при переключении скоростей появился шум, идентификация которого невозможна и который раньше был нехарактерен, это может свидетельствовать о искривлении блокирующего кольца либо о том, что его коническая часть изношена.
3. Сложное переключение передач, когда необходимо прилагать большие усилия и совершать несколько попыток, фактически гарантированно говорит о вышедшем из строя синхронизаторе.

Сразу следует сказать, что ремонт данного устройства крайне трудоемкий и фактически нереально выполнить его самостоятельно. Для этого потребуется профессиональное оборудование и много времени, поэтому желательно доверить это дело специалистам. Помимо этого, стоит знать, что довольно часто может наблюдаться такое явление, как выкрашивание зубьев шестерни — такой опасности наиболее подвержены владельцы грузового транспорта и любители резких стартов с места. Эксплуатация такой коробки недопустима.

Поломка синхронизатора второй передачи ВАЗ 2109

Синхронизатор в процессе эксплуатации подвергается естественному износу. Первые признаки износа синхронизатора распознаются при включении соответствующей передачи. Так, например, на автомобиле ВАЗ 2109 самой распространенной неисправностью коробки передач является выход из строя синхронизатора второй передачи.

При включении передачи появляется характерный хруст или треск и только после этого передача может быть введена в действие. Это связано с тем, что работа синхронизатора нарушена, и он больше не в состоянии выравнивать скорости вращения валов и шестерней, в связи с этим, их износ увеличивается. При дальнейшем эксплуатации автомобиля с неисправным синхронизатором приведет к тому, что вторая скорость попросту перестанет включаться.

Если вы обнаружили первые признаки поломки синхронизатора, рекомендуется обратиться в ближайший автосервис, так как замена данной детали трудоемка и требует специальных навыков и умений.

Синхронизатор коробки передач

Устройство и принцип работы синхронизатора

Синхронизатор коробки передач требуется для безударного и бесшумного включения шестерен в коробке передач легковых и грузовых автомобилей. Синхронизатор работает при предварительном уравнивании угловых скоростей ведомого вала коробки передач и зубчатых колес, которые связаны с ведущим валом из-за трения между деталями, которые вводятся в зацепление.

Синхронизатор коробки передач состоит из обоймы, которая соединяет два фрикционных кольца, имеющих конические внутренние поверхности, а также из каретки, которая скользит по шлицам ведомого вала коробки передач.

Таким образом, образуется выравнивание скорости вращения в результате трения между конусными поверхностями шестерни и фрикционного кольца муфты, после чего передача безударно включается. Он исключает опасность скалывания зубьев и увеличивает срок службы коробки передач.

Синхронизатор коробки передач работает следующим образом:

Вилка перемещает муфту по вторичному валу в сторону шестерни при включении передачи. Конус блокирующего кольца синхронизатора  соприкасается с конусной поверхностью шестерни.

Частота вращения шестерни, которая свободно вращается на вторичном валу и конусной поверхности блокирующего кольца, вращающееся с частотой вращения вторичного вала, не совпадают. Поэтому в зоне соприкосновения двух конусных поверхностей блокирующее кольцо проворачивается на величину зазора между сухарем и пазом.

Зубцы муфты зацепляются с зубьями блокирующего кольца и шестерни. Для облегчения процесса зацепления торцевые скосы зубьев зубчатых венцов скошены . В конечной фазе включения передачи шестерня блокируется на вторичном валу передач, что приводит к изменению частоты вращения вторичного вала и передаточного числа трансмиссии.

Он облегчает включение задней передачи, но не избавляет водителя от включения задней передачи только после полной остановки машины. Чтобы не возникало подобной ошибки установлены блокираторами, которые не позволяют включить задний ход при движении автомобиля. Для включения заднего хода нужно нажать рычаг вниз, а далее перевести в нужное положение.

Синхронизатор коробки передач нагруженный узел этого механизма. Поэтому при ремонте коробки передач чаще всего требуется в первую очередь ремонт синхронизатора.

Синхронизатор — это… Что такое Синхронизатор?

Синхронизатор

        автомобильный, устройство для безударного и бесшумного включения шестерён в коробке передач (См. Коробка передач) легковых и грузовых автомобилей. Действие С. основано на предварительном уравнивании угловых скоростей ведомого вала коробки передач и зубчатых колёс, связанных с ведущим валом благодаря трению между деталями, вводимыми в зацепление.

         С. состоит из каретки, скользящей по шлицам ведомого вала коробки передач, и обоймы, соединяющей два фрикционных кольца, имеющих конические внутренние поверхности. Трение между конусными поверхностями шестерни и фрикционного кольца муфты вызывает выравнивание скорости их вращения, после чего передача безударно включается.

         Применение С. для всех ступеней коробки передач (кроме заднего хода) обеспечивает лёгкость включения шестерни, исключает опасность скалывания зубьев и увеличивает срок службы коробки передач.

        

        Синхронизатор: 1 — обойма; 2 — муфта с выточкой для вилки переключения передач; 3 — штифт; 4 — каретка; 5 — фрикционные конусные кольца; 6 — пружина фиксатора.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.

Синонимы:

• Синтаксис
• Синхронизация

Смотреть что такое «Синхронизатор» в других словарях:

• Синхронизатор — устройство для синхронизации: Синхронизатор (фотография)  устройство, обеспечивающее одновременное срабатывание затвора фотоаппарата и вспышки студийного освещения. Синхронизатор (автомобиль)  устройство, необходимое для плавного,… …   Википедия

• СИНХРОНИЗАТОР — СИНХРОНИЗАТОР, синхронизатора, муж. (тех.). Приспособление, создающее синхронное действие чего нибудь. Синхронизатор пулемета на самолете (связывает пулемет с мотором для регулирования выстрелов с тем, чтобы пули не попадали в лопасть воздушного… …   Толковый словарь Ушакова

• синхронизатор — синхронизирующее устройство; сельсин Словарь русских синонимов. синхронизатор сущ., кол во синонимов: 1 • сельсин (3) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин …   Словарь синонимов

• СИНХРОНИЗАТОР — СИНХРОНИЗАТОР, а, муж. (спец.). Механизм, устройство, обеспечивающее синхронное действие чего н. С. звука и изображения (в кино, телевидении). Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 …   Толковый словарь Ожегова

• Синхронизатор — (от греческого s(y)nchronos одновременный) в авиационном стрелковом оружии механизм, обеспечивающий возможность стрельбы из авиационных пулемётов (пушек) через плоскость вращения воздушного винта. Синхронизация стрельбы и вращения винта… …   Энциклопедия техники

• синхронизатор — Узел электронного блока, задающий частоту следования импульсов возбуждения и согласующий по времени работу всех других электронных узлов. [Система неразрушающего контроля. Виды (методы) и технология неразрушающего контроля. Термины и определения… …   Справочник технического переводчика

• СИНХРОНИЗАТОР — (1) автомобильный устройство в коробке передач с постоянным зацеплением шестерён для безударного и бесшумного переключения передач за счёт полного выравнивания угловых скоростей соединяемых деталей; (2) С. звука устройство для синхронизации звука …   Большая политехническая энциклопедия

• синхронизатор — устройство, посредством которого осуществляется синхронизация (напр , устройство для безударного переключения шестерен в коробке передач автомобиля, устройство для автоматического включения двух синхронных электрогенераторов, устройство для… …   Словарь иностранных слов русского языка

• синхронизатор — sinchronizatorius statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. lock unit; synchronizer; timer; timing device; timing mechanism; timing unit vok. Synchronisator, m; Synchronisiereinrichtung, f; Synchronisiergerät, n rus. синхронизатор, m;… …   Automatikos terminų žodynas

• синхронизатор — sinchronizatorius statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. synchronizer vok. Synchronisator, m; Synchronisiergerät, n rus. синхронизатор, m pranc. synchronisateur, m; synchroniseur, m …   Fizikos terminų žodynas

Синхронизаторы

Категория:

   Устройство автомобиля

Публикация:

   Синхронизаторы

Читать далее:

Синхронизаторы

Переключение передач сопровождается ударами между зубьями шестерен, что приводит к их износу. Для уменьшения износа шестерен и шума, возникающих вследствие удара зубьев при переключении передач, служат синхронизаторы, которые выравнивают угловые скорости включаемых шестерен.

Синхронизаторами обычно снабжают шестерни передач, переключаемых наиболее часто. Шестерни передач заднего хода у всех автомобилей и шестерни прямой передачи у грузовых автомобилей, как правило, не имеют синхронизаторов, так как этими передачами пользуются сравнительно редко.

На автомобиле ГАЗ-53 синхронизаторами снабжают третью и четвертую передачи, а на автомобилях ЗИЛ-130, MA3-5335 и КамАЗ — вторую и третью, четвертую и пятую передачи. У легковых автомобилей в настоящее время синхронизаторами снабжают все передачи переднего хода, например, у автомобилей ГАЗ-24 «Волга»,«Москвич-412» и ВАЗ-2101 «Жигули» синхронизаторами снабжены первая, вторая, третья и четвертая передачи.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Синхронизатор коробки передач автомобиля ГАЗ-бЗА показан на рис. 1. На шлицах вторичного вала неподвижно закреплена ступица синхронизатора. На поверхности ступицы нарезаны зубья и сделаны три продольных паза, в которые установлены сухари, имеющие в средней части наружные выступы. На зубья ступицы надета муфта, перемещающаяся по ступице в продольном направлении. Сухари наружными выступами входят в кольцевую выточку на внутренней стороне муфты. К внутренней поверхности муфты сухари прижаты двумя пружинами.

Рис. 1. Синхронизатор коробки передач автомобиля ГАЗ-53А: а — общий вид; б — детали синхронизатора; 1 — шестерня первичного вала; 2 — вилка; 3 — муфта; 4 — шестерня третьей передачи; 5 — конусное блокирующее кольцо; 6 — сухарь; 7 — пружина; 8 — ступица; 9 — продольные пазы в ступице

С обеих сторон ступицы синхронизатора установлены латунные конусные блокирующие кольца, торцы которых имеют по три прямоугольных паза под сухари. На внутренней конической поверхности блокирующих колец нарезана мелкая резьба для увеличения трения между конусами блокирующих колец и наружной конической поверхностью шестерен. На наружных поверхностях блокирующих колец и на ступицах шестерен нарезаны зубья. Торцы зубьев шестерен и блокирующих колец имеют скосы, что облегчает введение их в зацепление.

При нейтральном положении синхронизатора его зубчатая муфта и блокирующие кольца не работают. При включении передачи муфта вилкой перемещается и через выступы передвигает сухари, которые прижимают одно из блокирующих колец к конусу шестерни, если включается четвертая (прямая) передача, или к конусу шестерни, если включается третья передача. Вследствие наличия трения между коническими поверхностями шестерня увлекает во вращательное движение блокирующее кольцо и повертывает его относительно муфты на некоторый угол, так как между сухарем и пазом в торце блокирующего кольца есть зазор. Торцовые скосы зубьев кольца не позволяют зубьям муфты войти в зацепление с зубчатым венцом на ступице шестерни и прижимают блокирующее кольцо к конусу шестерни. В результате этого постепенно выравниваются частоты вращения блокирующего кольца (а следовательно, и вторичного вала) и включаемой шестерни. Когда эти частоты вращения станут одинаковыми, зубья муфты синхронизатора вначале войдут в зацепление с зубьями блокирующего кольца, а затем и с зубчатым венцом на ступице шестерни. Синхронизатор коробки передач автомобиля ГАЗ-24 «Волга» имеет аналогичное устройство.

Синхронизатор коробки передач автомобиля ЗИЛ-130 представляет собой передвижную муфту с диском посередине, на который воздействует вилка переключения, и с зубчатыми венцами. Муфта установлена на шлицах вторичного вала. Диск муфты имеет три отверстия для пальцев фиксатора, соединяющих его с двумя сблокированными конусными кольцами. Между двумя половинками пальца фиксатора расположены две пружины. Торцы центрального диска имеют прорези для блокирующих пальцев, жестко связывающих конусные кольца. Поверхности пальцев в их средней части и поверхности вырезов для пальцев в центральном диске также сблокированы.

В нейтральном положении корпус синхронизатора расположен посередине между шестернями. При включении передачи муфта синхронизатора, перемещаемая пальцами фиксаторов, прижимает конусное кольцо к конусу шестерни. Муфта, связанная с вторичным валом, и шестерня, связанная с промежуточным валом, имеют разные частоты вращения. Вследствие наличия трения между коническими поверхностями кольцо повертывается относительно диска муфты до соприкосновения блокирующих конусных фасок диска и пальцев, после чего происходит блокировка колец муфты. При выравнивании частот вращения шестерни и вторичного вала муфта перемещается дальше, а ее зубья бесшумно входят в зацепление с зубчатым венцом шестерни.

Синхронизатор коробки передач автомобилей MA3-5335 состоит из кольцевого корпуса, на внутренней поверхности которого с обеих сторон запрессованы конические бронзовые кольца, имеющие зубчатую насечку. Внутри корпуса установлена муфта синхронизатора с зубчатыми венцами. В фасонные прорези корпуса входят выступы муфты. Штифты муфты входят во внутренний кольцевой паз обоймы, имеющей на своей наружной поверхности выточку для вилки переключения передач. Фиксаторы, состоящие из шариков и пружин, удерживают обойму вилки переключения на корпусе синхронизатора, предохраняя ее от самопроизвольного перемещения. Шарики фиксаторов прижимаются изнутри к корпусу синхронизатора; для фиксации центрального положения шариков на внутренней поверхности корпуса в средней части для них есть выемки. Шестерни всех передач, которые включаются синхронизаторами, имеют наружные конусные поверхности и внутренние зубья, соответствующие зубьям венца.

Рис. 2. Синхронизаторы коробок передач: а, б, в, г — автомобиля ЗИЛ-130; д, е, ж, з — автомобилей КрАЗ-257 и MA3-5335; 1 и 14 — муфта синхронизатора; 2 — конусное кольцо; 3 — блокирующий палец; 4 — пружины; 5 — палец фиксатора S — зубчатый венец муфты; 7 — шестерня; 8 — внутренний зубчатый венец шестерни; 9 — обойма вилки переключения; 10 — прорези корпуса; И — корпус; 12 — штифт; 13 — выступ ыуфты; 15 — фиксатор

При включении передач вилкой включения по направлению к включаемой шестерне перемещается обойма и муфта, а вместе с последней и весь корпус. Внутренний конус кольца прижимается к конусной поверхности шестерни. От возникающего трения между конусными поверхностями корпус повернется на некоторый угол, и выступы муфты синхронизатора упрутся в края фасонных прорезей продольное движение муфты относительно корпуса синхронизатора при таком положении невозможно.

Когда частоты вращения муфты и шестерни станут равными, муфта может быть передвинута дальше. При этом шарики фиксаторов отожмутся внутрь выступов, а зубчатый конец муфты войдет в зацепление с внутренними зубьями шестерни включаемой передачи.

Рекламные предложения:

Читать далее: Раздаточная и дополнительная коробки передач

Категория: — Устройство автомобиля

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Синхронизаторы с механической коробкой передач

101 | Блог TREMEC: Подключитесь

Если вам понравилась эта статья, поделитесь ею в своей любимой социальной сети или сохраните копию на своем устройстве.

Синхронизаторы с механической коробкой передач 101

Можно поблагодарить синхронизаторы за быстрые плавные переходы что вы любите переключать свои передачи. Эти невоспетые герои в руководстве трансмиссии имеют решающее значение для качества и производительности переключения передач.

Мы хотим дать вам лучшее понимание того, как они работают и некоторые из ключевых технических достижений в синхронизаторах, которые мы используем в TREMEC трансмиссии.

Есть несколько вариантов конкретной конфигурации и компоненты, используемые в синхронизаторах, но эта основная функция одинакова.

Это компоненты, из которых состоит типичный узел синхронизатора. Эта особая конструкция используется в 5-ступенчатых коробках передач TREMEC T-5 и TKO.

В каждом блоке синхронизатора имеется три основных компонентов:

• Ползунок, также называемый переключающей втулкой
• Ключи, шарики или распорки, в зависимости от конкретного конструкция синхронизатора
• Стопорные кольца, также называемые стопорными кольцами

В большинстве механических трансмиссий шестерни перемещаются на выходном валу и зацеплены с шестернями на промежуточном валу.Чтобы включить передачу, ползунок скользит над зубьями на одной из шестерен. Это блокирует шестерню на выходном валу и завершает поток мощности через передачу от двигателя к колесам.

Синхронизатор регулирует скорость вала и выравнивает шестерни. при переключении, чтобы ползунок мог зацепиться со следующей передачей.

В инструкции более одного синхронизатора в сборе коробка передач. Точное количество зависит от количества передач переднего хода в коробка передач.

Вот более детальный взгляд на работу синхронизатора при вы перемещаете рычаг переключения передач:

1. Слайдеры нажимать на ключи синхронизатора, шарики или распорки, а те — на стопорное кольцо или запорное кольцо
2. блокирующее кольцо прижимается к конусу шестерни, и трение вызывает вал скорости для выравнивания
3. При равные частоты вращения вала, шпонки и выемки в стопорном кольце выровнять
4. Ползунок зацепление зубьев с зубьями по внешнему диаметру стопорного кольца
5. зубцы на блокирующем кольце действуют как пандус для выравнивания, позволяя слайдеру зацепиться с зубьями на шестерне

Вы можете посмотреть, как работает процесс в этой анимационное видео.

Вы можете увидеть блокиратор и фрикционные кольца TREMEC TR-6060 и Magnum слева и T-56 справа. Обратите внимание, что количество поверхностей трения определяет корзину как двойной или тройной конус.

Дальнейшее улучшение стандартной конструкции синхронизатора являются синхронизаторами с несколькими конусами, используемыми в 6-ступенчатых двигателях TREMEC Magnum. коробка передач. Конструкция с несколькими конусами увеличивает площадь трения. область, которую синхронизатор может использовать для синхронизации скоростей передачи, обеспечивая даже более быстрое переключение передач и повышение диапазона оборотов.

Если вам понравилась эта статья, поделитесь ею в своей любимой социальной сети или сохраните копию на своем устройстве.

Одноконусные синхронизаторы по сравнению с синхронизаторами с несколькими конусами с углеродной фрикционной накладкой — сравнение предельных нагрузок и характеристик износа

Синхронизаторы широко используются в коробках передач трансмиссий легковых и грузовых автомобилей. Эти элементы машины синхронизируют скорость вращения выходного вала и зацепляемой шестерни, чтобы обеспечить плавное переключение передач.Для процесса синхронизации используется коническая муфта с тремя поверхностями трения для ускорения или замедления первичного вала и зубчатого колеса, которые имеют разные скорости вращения. После синхронизации крутящий момент передается кулачковой муфтой. Подробно процесс синхронизации описан в [1, 2]. Многоконусные синхронизаторы особенно используются на низших передачах, так как их крутящий момент значительно выше, чем у одноконусных синхронизаторов. Более высокий момент трения приводит к более быстрому переключению, но большая сложность синхронизаторов с несколькими конусами делает их более дорогими и может увеличить момент сопротивления [3].На рис. 1 показан типичный двухконусный синхронизатор и его компоненты. Блокиратор и внутреннее кольцо соединяются вместе выступами на внутреннем кольце и карманами на блокирующем кольце. Дополнительно промежуточное кольцо соединено с зубчатым колесом проушинами и соответствующими выемками на зубчатом колесе. Крутящий момент, возникающий между осевыми плоскими поверхностями внутреннего кольца и зубчатого колеса, намного меньше, чем между поверхностями трения. Он составляет примерно 5% от общего крутящего момента всего синхронизатора [4].Синхронизатор с тройным конусом имеет дополнительную коническую поверхность трения на внутреннем кольце, которая контактирует с конусом на шестерне. Об исследовании синхронизаторов с несколькими конусами сообщается в [4,5,6,7,8,9]. Эрдманн [4] исследует эффективность синхронизатора, определяемую как отношение измеренного момента трения к расчетному. Эксперименты в [4] измеряют наименьшую эффективность при увеличении силы переключения и самую высокую эффективность при уменьшении силы переключения во время зацепления. Другие параметры, такие как давление на поверхность, скорость скольжения и температура, в меньшей степени влияют на эффективность.Сайкс [5] описывает процесс разработки новых синхронизаторов с тройным конусом из латуни и связанные с ними проблемы во время испытаний и их соответствующие решения. Абдель Халим и др. [6] демонстрирует преимущества синхронизаторов с несколькими конусами по сравнению с синхронизаторами с одним конусом, например, больший крутящий момент теоретически и на испытательном стенде.

Рис. 1

Для безопасного процесса синхронизации момент трения должен превышать момент снятия блокировки (индексный момент), когда скорости вращения различны [1].Момент трения T _F , крутящий момент, который действует на поверхности трения и синхронизирует скорость вращения, рассчитывается по [2]:

$$ T_ {F} = n \ cdot F_ {ax} \ cdot \ frac { d_ {m} \ cdot \ upmu} {2 \ cdot \ sin \ alpha} $$

(1)

F _ax — осевое усилие на блокирующее кольцо, μ — коэффициент трения (CoF) между конусами, d _м — средний диаметр конуса, n — количество поверхностей трения, α — угол конуса (угол между конусом и осью конуса).Уравнение предполагает, что для синхронизаторов с несколькими конусами µ одинаково на каждой поверхности трения, а d _м — это среднее значение среднего диаметра конуса каждой поверхности трения. Момент разблокировки T _Z составляет [2]:

$$ T_ {Z} = F_ {ax} \ cdot \ frac {d_ {D}} {2} \ cdot \ frac {1- \ mathrm {\ mu} _ {D} \ cdot \ tan \ frac {\ beta} {2}} {\ mathrm {\ mu} _ {D} + \ tan \ frac {\ beta} {2}} $$

(2)

d _D — это делительный диаметр (граница раздела между блокирующими зубьями и скользящей втулкой), µ _D — коэффициент трения фаски, а β — угол фаски (угол между обеими боковыми поверхностями зуба).Чтобы заблокировать зацепление шестерни во время синхронизации, T _F > T _Z , и должно выполняться соотношение (3). Если статический CoF между конусами превышает tanα, может произойти самоблокировка [2].

$$ \ mathrm {\ mu}> \ frac {d_ {D}} {n \ cdot d_ {m}} \ cdot \ sin \ alpha \ cdot \ frac {1- \ mathrm {\ mu} _ {D } \ cdot \ tan \ frac {\ beta} {2}} {\ mathrm {\ mu} _ {D} + \ tan \ frac {\ beta} {2}} $$

(3)

Различные режимы отказа синхронизаторов вызывают конфликты.Столкновение происходит, когда скользящая втулка пытается зацепиться с зубьями муфты зубчатого колеса, хотя между этими частями все еще существует значительная разница в скорости вращения. Типичные виды отказов описаны в [1, 2, 10,11,12,13,14] и резюмируются следующим образом:

• Коэффициент трения на поверхностях трения слишком низкий во время синхронизации.

• Износ поверхностей трения уменьшает осевой зазор между стопорным кольцом и зубчатым колесом до нуля.Крутящий момент передается не через конусы, а через плоскую поверхность.

• Компоненты обрыва синхронизатора (например, кольцо блокировки).

• Угол фаски стопорного кольца изменяется из-за износа.

• Десинхронизация после фазы свободного полета из-за больших потерь на лобовое сопротивление.

• Неадекватная предварительная синхронизация.

В приложениях с высокими нагрузками углерод используется в качестве фрикционной накладки, поскольку он может выдерживать более высокое поверхностное давление, работу трения и мощность по сравнению с другими фрикционными накладками.Из-за низкой теплопроводности углеродных фрикционных накладок многоконусные синхронизаторы, которые имеют небольшую тепловую массу и худшее охлаждение по сравнению с системами с одним конусом, демонстрируют высокие температуры поверхности во время зацепления, что приводит к повреждению как фрикционной накладки, так и смазочного материала.

Acuner et al. [11] исследуют виды отказов синхронизаторов с одним конусом с углеродными фрикционными накладками и определяют режим отказа, связанный со смазкой и фрикционной накладкой. Из-за высоких температур поверхности продукты трещин от смазки блокируют поры фрикционной накладки и значительно уменьшают глубину шероховатости сердечника sRk.Снижение sRk хорошо коррелирует со снижением µ _мин (минимальный CoF в диапазоне 5… 90% против _gmax во время схватки). Это уменьшает CoF в начале процесса синхронизации. Соотношение (3) не выполняется, что приводит к преждевременному сбою синхронизатора. Osanai et al. [15] и Maeda et al. [16] описывают тот же эффект для бумажных фрикционных накладок. Второй вид отказа — это износ матрицы фрикционных накладок. Превышение определенного температурного уровня приводит к такому ухудшению качества.Это приводит как к снижению механической прочности, так и к снижению адгезии углеродных частиц к фрикционным накладкам на основе частиц. Acuner et al. [11] наблюдают разрыв волокон для тканых фрикционных накладок в исследованиях SEM.

Häggström [17] описывает, что при температуре выше 200 ° C на углеродной фрикционной накладке из углепластика возникают горячие точки. Ухудшение характеристик и значительный износ начинаются примерно при 230… 250 ° C. Испытания были прекращены после 10 000 циклов и не привели к выходу из строя синхронизаторов.

В нескольких публикациях описывается термомеханическое моделирование синхронизаторов [4, 12, 14, 18,19,20,21,22,23,24]. Erdmann [4], основываясь на предварительной работе Spreckels [20] и Neudörfer [19], которые создали модель и определили параметры материала для различных фрикционных накладок, проводит 2D и 3D термомеханическое моделирование на многоконусных синхронизаторах. Распределение давления на поверхности трения было неоднородным как в осевом, так и в окружном направлении из-за неоднородности поперечного сечения стопорного кольца.Häggström et al. [24] описывает свой подход к моделированию теплового поведения синхронизатора с одним конусом и исследует влияние параметров на максимальную температуру поверхности. Прямолинейность и начальная разность углов влияют на максимальную температуру поверхности трения больше, чем объемная конструкция синхронизатора. Häggström et al. [23] расширяют свою работу и вводят методологию для проверки своих симуляций. Кроме того, Häggström et al. [17, 25] исследуют влияние производственных допусков, таких как относительные углы конуса или овальность для фрикционных накладок из углерода и молибдена (Mo).Некруглость приводит к более высоким максимальным температурам поверхности. Максимальную температуру поверхности можно оптимизировать за счет подходящего угла конуса. Acuner et al. [18] и Neudörfer [19] подтверждают это в своих исследованиях.

Однако было проведено много исследований синхронизаторов, характеристики одно- и многоконусных синхронизаторов с углеродной фрикционной накладкой подробно не исследовались. Это исследование направлено на определение пределов нагрузки и представляет метод оценки для сравнения характеристик различных систем синхронизаторов.Отрывок из этих результатов был представлен на выставке Dritev — Getriebe в Fahrzeugen 2019 в Бонне [26].

Синхронизатор для механической коробки передач | multibody.net

Мардеган Алессандро — [email protected]
обновлено июль 2017 г.

Введение

Целью проекта является анализ механизма синхронизатора механической коробки передач. В литературе встречается много типов синхронизаторов:

• Штифт (также известный как тип Кларка)
• типа «Балукинг»
• Рычажный
• и др.

Рис.1

На фиг.1 представлен покомпонентный вид узла синхронизатора забивного типа; для дальнейших шагов детали называются, начиная слева:

• Вал
• Шестерня
• Муфта синхронизатора
• Кольцо синхронизатора
• Ступица синхронизатора
• Толкатель конуса синхронизатора или («фиксатор стойки»)
• Кольцо синхронизатора (для зеркальной части механизма)
• Муфта скольжения

(По следующей ссылке можно увидеть, как смонтировать сборку https: // youtu.be / CNz1COQIo38)

Принцип работы можно описать 8 основными шагами:

1. Первый свободный ход: муфта перемещается в осевом направлении из нейтрального положения без значительного механического сопротивления и заставляет стопорную поверхность соприкасаться с поверхностью кольца синхронизатора. В этой фазе осевая скорость высока, а осевая сила низка.
2. Начало синхронизации угловой скорости: сила фиксации создает момент трения, который заставляет кольцо вращаться в доступном пространстве в углублениях ступицы синхронизатора; масло между поверхностями конусов удаляется, а шлицевые фаски синхронизирующего кольца и втулки получают максимальную площадь контакта и высокий коэффициент трения .
3. Синхронизация угловой скорости: Эта фаза завершается, когда шестерня, синхронизирующее кольцо и втулка имеют одинаковую угловую скорость. В противном случае равновесие осевых и тангенциальных сил, приложенных к шлицевым фаскам, препятствует продолжению процесса переключения передач.
4. Вращение кольца синхронизатора: Кольцо синхронизатора, которое ранее было нагрето за счет рассеянной энергии трения, теряет тепло и застревает на конусе из-за уменьшения диаметра . Смещение втулки поворачивает синхронизирующее кольцо и шестерню сцепления, в то время как фаски остаются в контакте.
5. Второй свободный ход: муфта движется вперед в осевом направлении до тех пор, пока не приблизится к шлицевым фаскам шестерни сцепления.
6. Начало второй выпуклости: поскольку между поверхностями фаски необходимо пробить масло, требуется увеличение осевого усилия для поддержания осевой скорости втулки. По мере выпуска масла эта осевая сила увеличивается. Это прекращается, когда составляющая тангенциальной силы на фаске достаточно высока, чтобы повернуть синхронизирующее кольцо, которое застряло в конусе .
7. Вращение шестерни: Осевое усилие, необходимое для вращения шестерни, зависит от относительного положения шлицев втулки и зубчатых шлицев (получено в конце синхронизации, фаза 3)
8. Окончательный свободный полет: шестерня включена.

(Курсив использован для темы, не рассмотренной в данной работе)

Настоящая система работает с маслом, и поверхность трения имеет определенный профиль с канавками, которые позволяют маслу стекать из зоны трения.В первом анализе для упрощения модели влияние канавок и взаимодействие масла не учитывалось. Основными силами, рассчитываемыми в этой модели, являются момент трения, момент блокировки и сила вилки.

Fork Force находится на скользящей втулке и дает ускорение этому телу. В фиксаторе стойки эта сила связана с силой пружины с:

Формула фиксатора амортизатора

Фиксатор амортизатора

Где µ _sl = µ _d = 0,16; φ = 60 °

Коэффициент динамического трения, предложенный в справке ADAMS, составляет µ _d = 0,16; для дальнейшего изучения целесообразно заменить на µ _d = 0,11 ÷ 0,14 согласно [2], [4].

Блокирующий момент или индексный крутящий момент (крутящий момент, который создается, когда зубья втулки взаимодействуют с зубьями кольца синхронизатора)

Физическая модель блокирующего момента

Формула блокирующего момента

Где µ _с = µ _d = 0,16; угол фаски зубьев: β = 45 °; R _sl = 31 мм

Момент трения (момент, который может замедлить или ускорить синхронизирующую муфту, чтобы не учитывать относительную угловую скорость)

Физическая модель момента трения

Формула момента трения

Где µ _c = µ _d = 0,16; угол конуса: α = 7,5 ° по [2], [4]; Rc = 21 375 мм

Для большей ясности компоновка механизма приведена на рисунке ниже:

Схема расположения

Стрелки обозначают стыки между одним компонентом и другим.

С начала:

• Поворотный шарнир между землей и валом
• Исправить соединение между валом и ступицей синхронизатора
• Поступательное соединение между скользящей муфтой и ступицей синхронизатора
• Цилиндрический шарнир между кольцом синхронизатора и муфтой синхронизатора
• Исправить соединение между муфтой синхронизатора и шестерней
• Поворотный шарнир между шестерней и валом

Есть еще подсистема (т.е. Фиксатор амортизатора) из Synchonizer Cone Push, пружины и сферы

Соединения подсистем:

• Поступательное соединение между толкателем конуса синхронизатора и ступицей синхронизатора
• Поступательное соединение между толкателем конуса синхронизатора и сферой
• Пружинное соединение c.o.m. конуса синхронизатора. Сферы

Счетчик Грублера:

6 д.о.ф * п — (R * m + T * o + C * p + F * q)

6 * 8 — (5 * 2 + 5 * 3 + 4 * 1 + 6 * 2) = 48 — (10 + 15 + 4 + 12) = 48 — 41 = 7 дн.из.

• ϑx: угол продольной оси вала
• ϑx: угол продольной оси шестерни
• ϑx: угол продольной оси кольца синхронизатора
• Xсм: ок. М. x кольца синхронизатора
• Xсм: ок. М. Координата x скользящей втулки
• Xсм: ок. М. Координата x SynchConePush
• Zcm: c.o.m. Координата z сферы

Цели

Динамическое моделирование выполняется многотельной программой ADAMS. Планируется запустить 3 типа динамического моделирования.Первый, где скорость вала такая же, как у шестерни. Во втором случае угловая скорость шестерни больше угловой скорости ступицы, а в третьем угловая скорость ступицы больше угловой скорости зубчатого колеса.

Система работает с инерционным свойством, например, когда скорость шестерни больше, чем скорость вала / ступицы, входными данными моделирования являются угловая скорость вала и угловая скорость шестерни, наложенная, например, начальное условие.При таком выборе угловая скорость тел свободна в соответствии с динамикой, и только взаимодействие с другими телами может изменять относительную скорость. Геометрия модели учитывает только основные части механизма, поэтому инерция вала имеет большое значение для учета инерции уменьшения транспортных средств и всех вращающихся тел, сообщаемых валу. Аналогичное мышление для снаряжения; Инерция шестерни — это сумма геометрической инерции массы плюс член, который учитывает приведенную инерцию всех прямозубых шестерен.2.)

Через 0,01 с, когда переходный период закончился, к скользящей муфте прикладывается сила: F = 1550 * время + 15, и скользящая муфта может перемещаться и взаимодействовать с синхронизирующим кольцом, а фаза проходит от 2 до 8.

С помощью этого набора симуляций механизм может быть полностью охарактеризован, проверяя момент трения между кольцом синхронизатора и муфтой синхронизатора, блокирующий момент через зубья скользящей муфты и конус синхронизатора в фазе предварительной синхронизации.Также может быть оценено усилие скользящей муфты для обеспечения зацепления синхронизирующей муфты.

Задача моделирования

Основная проблема данной модели — выбор параметров контактных сил. Как правило, существует 6 контактных сил от твердого до твердого. ADAMS может работать с твердым и твердым контактом с помощью ударного или восстановительного метода.

Для модели удара (т.е. используемой в этой модели) есть 4 константы:

• Жесткость
• Показатель Кельвина-Фойгта
• Демпфирование
• Глубина проникновения

Значение адамов по умолчанию вычисляется с учетом тела:

• К = 1.5 Н / мм
• е = 2,2
• C_max = 10 Н * с / мм
• Глубина проникновения = 0,1

Параметры по умолчанию не подходят к модели и дают отказ, когда профиль зуба скользящей муфты сначала входит в контакт с внешней поверхностью диаметра кольца синхронизатора.

В первых двух фазах есть несоответствие из-за неправильного параметра. В частности, когда втулка обнаруживает синхронизирующее кольцо, возникает ударная сила, которая не допускает относительного движения рассматриваемых тел.

Согласно Adams Help Solver можно использовать уменьшающую массу (M = M1 * M2 / (M1 + M2)) и с ее помощью можно рассчитать относительную жесткость и демпфирование.

Муфта скольжения / конус синхронизатора

• M1 = 0,3 кг
• M2 = 0,1 кг
• M = 0,075 кг
• K = 6000 Н / мм
• C = 40 Н * с / мм

Муфта скольжения / муфты синхронизатора

• M1 = 0,3 кг
• M2 = 0,1 кг
• M = 0,075 кг
• K = 6000 Н / мм
• C = 40 Н * с / мм

муфта синхронизатора / конус синхронизатора

• M1 = 0.1 кг
• M2 = 0,1 кг
• M = 0,05 кг
• K = 10000 Н / мм
• C = 50 Н * с / мм

Муфта скольжения / шарик

• M1 = 0,3 кг
• M2 = 0,01 кг
• M = 0,0097 кг
• K = 1000 Н / мм
• C = 10 Н * с / мм

Ступица синхронизатора / конус синхронизатора

• M1 = 0,3 кг
• M2 = 0,1 кг
• M = 0,075 кг
• K = 6000 Н / мм
• C = 40 Н * с / мм

Конус синхронизатора / конус синхронизатора

• M1 = 0.01 кг
• M2 = 0,1 кг
• M = 0,009 кг
• K = 1000 Н / мм
• C = 10 Н * с / мм

Для глубины проникновения также есть некоторые трудности, после многих попыток лучшим решением будет дать значение 0,1 для всех корпусов, исключая синхронизирующее кольцо и синхронизирующий конус, с 0,01 пд и для первого обнаружения между муфтой и синхронизирующим кольцом с 0,3. pd. При увеличении глубины проникновения зазор модели увеличивается, исходя из этого соображения, его можно принять для первого осмотра.

Моделирование и анализ результатов

Для расчета используется метод GSTIFF-I3 с ​​контактным генератором по умолчанию с 600 узлами. I3 дает хороший результат с точки зрения вычислительного времени, но дает некоторые всплески из-за неограниченной скорости. Первый набор моделирования, в котором скорость вала равна скорости шестерни, используется для первого взгляда на эффективную работу модели. Решение может быть представлено на трех диаграммах: первый момент трения в зависимости от времени, блокирующий момент в зависимости от времени и момент трения в зависимости от Xc.утра скользящей втулки.

Угловая скорость передачи равна угловой скорости ступицы

Это единственный случай, когда значение не учитывается так много, потому что начальные угловые скорости одинаковы и нет никакого силового взаимодействия, кроме трения, поэтому выбросы вызваны решателем I3. В частности, когда относительная угловая скорость равна 0, муфта может перемещаться по синхронизирующему кольцу, и возникает большое ускорение, что приводит к большому скачку скорости.Это явление верно только качественно, но не количественно.

Симуляция, которая показывает истинность или ошибку модели, например, когда скорость шестерни больше, чем скорость ступицы (видео моделирования ниже).

Угловая скорость передачи больше угловой скорости ступицы

Можно заметить, что t = 0,0586 соответствует времени, когда относительная угловая скорость шестерни и ступицы равна 0; Δt = 0,0486 с. Чтобы оценить средний крутящий момент для сравнения с теоретическими данными, можно использовать средние интегралы теоремы, как показано на следующих рисунках.

Для момента трения (TX):

Угловая скорость передачи момента трения превышает угловую скорость ступицы

Блокирующий момент (TI):

Угловая скорость редуктора крутящего момента блокировки больше угловой скорости ступицы

Усилие скользящей муфты (Фс_с):

Усилие скользящей муфты

Усилие вилки (FX):

Усилие вилки

Когда угловая скорость ступицы больше скорости вала, в этом случае Δt = 0,05 с:

Угловая скорость ступицы больше угловой скорости шестерни

Для момента трения (TX):

момент трения

Блокирующий момент (TI):

Блокирующий момент

Усилие вилки (FX):

Усилие вилки

Данные моделирования сведены в таблицу ниже:

РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ
Vel_Gear_gr_Vel_Hub		Vel_Hub_gr_Vel_Gear
∫TX * dt [Н * мм * с]	Δt [с]	∫TX * dt [Н * мм * с]	Δt [с]
90	0,0486	107	0,05
Tx_avg [Н * мм]	1851,852	Tx_avg [Н * мм]	2140 000
Относительная погрешность [%]	11 765	Относительная погрешность [%]	4 902
∫TI * dt [Н * мм * с]	Δt [с]	∫TI * dt [Н * мм * с]	Δt [с]
62	0,0486	87	0,05
TI_avg [Н * мм]	1275 720	TI_avg [Н * мм]	1740 000
Относительная погрешность [%]	36 148	Относительная погрешность [%]	28 780
∫Fs_s * dt [Н * мм * s]	Δt [с]	∫Fs_s * dt [Н * мм * s]	Δt [с]
3,2343	0,0486	3,38	0,05
Fs_s_avg [N]	66,549	Fs_s_avg [N]	67 600
Относительная погрешность [%]	25 227	Относительная погрешность [%]	21 858
∫FX * dt [Н * мм * с]	Δt [с]	∫FX * dt [Н * мм * с]	Δt [с]
2,8665	0,0486	3,42	0,05
FX_avg [N]	58,981	FX_avg [N]	68 400

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

Случай: угловая скорость шестерни больше угловой скорости ступицы

• TX = 2099 Н * мм
• TI = 1998 Н * мм
• FX = 89 002 N

Случай: угловая скорость ступицы больше угловой скорости шестерни

• TX = 2040 Н * мм
• TI = 2443 Н * мм
• FX = 86510 Н

Заключение

Модель может предсказать реальный случай механизма синхронизатора с ограничениями из-за параметров контактных сил.Это ограничение можно отнести к геометрии, потому что во всей литературе процесс синхронизации хорошо известен, но не так много механических моделей для бесплатной консультации. Это большой предел, но хорошие результаты показывают, что основные параметры выбраны правильно.

Во втором случае не учитывается влияние потока масла и геометрии канавок. Эти два аспекта, безусловно, влияют на модель.

Еще одна сторона, требующая улучшения, — это вычислительный метод с использованием алгоритма SI2; которые дают более гладкое решение с точки зрения ограничений скорости.Другим аспектом является поведение синхронизирующего конуса, синхронизирующей муфты и скользящей муфты при напряжении и деформации, которые могут быть разработаны в будущем анализе.

Разница между расчетным решением и теоретической моделью составляет до 10%, но фаза механизма синхронизатора хорошо различима без остановки и повторного запуска моделирования. Этот аспект позволяет утверждать, что модель верна, несмотря на 10% погрешность момента трения (т.е. основной параметр для сравнения).

Список литературы

[1] Ана Пастор Бедмар, «Процессы синхронизации и механизмы синхронизатора в ручных трансмиссиях», магистерская работа по международной магистерской программе по прикладной механике, 2013 г.

[2] Оттмар Бэк, «Основы синхронизаторов», Хербигер, январь 2013 г.

[3] Умеш Вазир, «Синхронизаторы с механической коробкой передач — обзор», Машиностроение, Университет нефти и энергетики ADE, Бидхоли, Дехрадун, 248 007, Уттаракханд, Индия, сентябрь 2013 г.

[4] Даниэль Хэггстрем, «Синхронизация трансмиссий тяжелых грузовиков». Лицензионная работа, Отдел машиностроения, Королевский технологический институт KTH, SE-100 44 Стокгольм, 2016

[5] Проф.М. Массаро, «Контактные лекции» Моделирование и моделирование механических систем A / A 2016/17 Università degli Studi di Padova, 2017

Как работает синхронизирующая коробка передач? — Лучшее объяснение когда-либо

Введение

Модификации компонента продолжают происходить до тех пор, пока идеальное или близкое к идеальному состояние компонента не будет достигнуто, поэтому с учетом этой мысли инженеры продолжают исследования механической коробки передач, чтобы получить максимальную отдачу от Это привело исследователей из General Motors к разработке синхронизирующей коробки передач или системы трансмиссии в 1928 году, эта система преодолела ограничения более поздней системы трансмиссии и дала ответы на все вопросы, связанные с трансмиссией, давайте узнаем об этом больше.

Синхронизирующая коробка передач или система трансмиссии — это тип системы трансмиссии, в которой кулачковые муфты коробки передач с постоянным зацеплением заменены специальными устройствами переключения, известными как синхронизирующие устройства, которые делают систему компактной, а также обеспечивают плавное и бесшумное переключение передач.

В синхронизирующей передаче пара шестерен, которая должна использоваться для окончательной передачи выходной мощности, сначала приводит фрикционный контакт с синхронизирующим устройством, а затем происходит окончательный выбор соответствующей передачи.

Обычно поставляется с 5-ступенчатой ​​механической коробкой передач с 1 задним ходом, например, Maruti Suzuki Swift.

С соответствующей модификацией рычажного механизма переключения передач синхронизирующая коробка передач также используется в гоночных автомобилях, таких как Формула-1, благодаря своей быстрой и плавной реакции.

Зачем нужна синхронизирующая коробка передач?

С тех пор, как в системе трансмиссии от скользящей сетки до постоянной сетки, в обе системы были внесены различные модификации, чтобы сделать их плавными, менее шумными и сделать реакцию переключения быстрой, хотя постоянная сетка преодолела важные ограничения скольжения. коробка передач с зацеплением, такая как двойное выключение сцепления, износ и разрыв, но все же имеет свои ограничения, давайте обсудим их:

• Реакция на переключение передач в коробке передач постоянного зацепления не такая быстрая, как кулачковые муфты, используемые в коробке передач с постоянным зацеплением должен зацепиться с вращающейся парой шестерен, что не является быстрой задачей.
• В коробке передач с постоянным зацеплением отсутствует механизм, который мог бы приводить все вращающиеся валы, в том числе вал сцепления, главный вал и промежуточный вал, с одинаковой скоростью вращения, которая отвечает за резкое переключение передач.
• Зубцы собачьих муфт показывают износ, что, в свою очередь, увеличивает необходимость в обслуживании системы.
• Переключение передач в коробке передач с постоянным зацеплением является шумным процессом, так как кулачковые муфты должны контактировать с вращающейся зубчатой ​​парой.
• Коробка передач с постоянным зацеплением не компактна по сравнению с коробкой передач с синхронизатором.

Эти проблемы побудили General Motors разработать синхронизирующую коробку передач, которая до сих пор используется почти в 52% автомобильных транспортных средств.

Также прочтите:

Основные компоненты

1. Валы —

Как и в коробке передач с постоянным зацеплением, в синхронизирующей коробке передач используются 3 вала —

(i) Главный вал — То же, что и постоянного зацепления в качестве выходного вала используется шлицевой вал, на котором установлены синхронизаторы и шестерни.

(ii) Промежуточный вал — Это промежуточный вал, на котором установлены шестерни подходящего размера и

зубцов

, и он используется для передачи вращательного движения от вала сцепления к конечному выходному валу.

(iii) Вал сцепления — Это вал, используемый в качестве входного вала в коробке передач, поскольку он передает выходную мощность двигателя на коробку передач, так же, как и коробка передач с постоянным зацеплением

2. Шестерни-

Обычно их 2 типы используемых в этом зубчатых колесах —

(i) Цилиндрические зубчатые колеса — Эти зубчатые колеса имеют зубья с угловыми срезами на цилиндрической металлической поверхности.

(ii) Конические зубчатые колеса — Эти зубчатые колеса имеют зубцы с угловой резкой на конической металлической поверхности.

3. Синхронизаторы —

Это специальные устройства переключения, используемые в синхронизирующей коробке передач, которая имеет конические канавки, прорезанные по ее поверхности, которые обеспечивают фрикционный контакт с шестернями, которые должны быть зацеплены, чтобы выровнять скорость главного вала. промежуточный вал и вал сцепления, что, в свою очередь, обеспечивает плавное переключение передач.

4.Рычаг переключения передач —

Это рычаг переключения передач, которым управляет водитель и который используется для выбора соответствующей передачи, то есть 1, 2, 3, 4, 5 или передачи заднего хода.

Работа синхронизирующей коробки передач

Выбор передач в синхронизированной коробке передач в некоторой степени такой же, как и в коробке передач с постоянным зацеплением, которые:

Первая передача

Когда водитель нажимает или тянет рычаг переключения передач, чтобы выбрать первую шестерня, которая обеспечивает максимальный крутящий момент и минимальную скорость и используется для вывода транспортного средства из исходного состояния, синхронизирующее устройство, прикрепленное с парой зацепленных шестерен, имеющей наибольшую шестерню главного вала и наименьшую шестерню промежуточного вала, уравнивает скорость валы путем фрикционного контакта с парой и, наконец, получается первая шестерня.

Вторая шестерня

Это шестерня, имеющая более низкий крутящий момент и более высокую скорость, чем первая шестерня, и получается, когда пара шестерен, имеющая вторую по величине шестерню главного вала и вторую по величине шестерню промежуточного вала, находится в зацеплении соответствующими синхронизатор.

Третья шестерня

Эта шестерня, имеющая более высокую скорость и меньший крутящий момент, чем вторая шестерня, получается, когда соответствующее синхронизирующее устройство, прикрепленное к паре шестерен, имеющей шестерню промежуточного размера главного вала и шестерню промежуточного размера промежуточного вала, входит в контакт.

Четвертая передача

Это вторая наивысшая передача, которая получается, когда соответствующее синхронизирующее устройство, прикрепленное к паре зацепленных шестерен, имеющей вторую наименьшую шестерню главного вала и вторую наибольшую шестерню промежуточного вала, входит в контакт.

Пятая передача

Это шестерня наивысшей скорости и наименьшего крутящего момента, которая передает максимальную скорость вала сцепления на главный или выходной вал, и получается, когда соответствующее синхронизирующее устройство прикреплено к паре зацепленных шестерен, имеющих наименьшую передачу. главного вала и наибольшей шестерни промежуточного вала соприкасаются.

Примечание — В некоторых транспортных средствах, таких как ktm duke 390cc, установлена ​​повышающая передача, которая напрямую получает выходной сигнал от вала сцепления и передает его на главную передачу, когда транспортное средство находится в длительном пробеге с высокой скоростью или когда транспортное средство спускается вниз. холм.

Шестерня заднего хода

Это шестерня, которая меняет направление выходного вала, который, в свою очередь, меняет направление движения транспортного средства с помощью промежуточной шестерни, которая обычно устанавливается посередине промежуточного вала и главного вала. и получается, когда промежуточная шестерня входит в контакт с шестернями на главном и промежуточном валах.

Примечание — Передача заднего хода не имеет синхронизирующего механизма, поэтому вращение вала коробки передач полностью прекращается перед включением передачи заднего хода.

Для полного понимания просмотрите видео, представленное ниже:

Приложение

Оно имеет широкое применение, так как почти 50% транспортных средств на дорогах используют синхронизирующие коробки передач, некоторые из них:

• В Maruti Suzuki Swift он поставляется с 5-ступенчатой ​​механической коробкой передач с 1 задним ходом.
• Используется в мотоциклах, таких как ktm duke 390cc.
• Большинство гоночных автомобилей, таких как Формула-1, используют синхронизирующую коробку передач с подходящей модификацией рычага переключения, так как они требуют внезапного переключения передач с высокого крутящего момента на высокую скорость, потому что им приходится мчаться по зигзагообразной трассе с крутыми поворотами.

Как работает синхронизатор?

Синхронизаторы являются важной частью механической коробки передач и помогают вам идеально переключаться.

Коробки передач

— это безумно сложные чудеса машиностроения, которые позволили автозаводам постоянно ускорять свои машины, используя связку шестерен разного диаметра.Проблемы возникают из-за того, что все эти шестерни имеют зубцы, выступающие по их внешней окружности, которые необходимы для передачи мощности от двигателя к колесам через трансмиссию. Если эти зубья не выровнены идеально, шестерни выходного вала будут хрустеть вместе с шестернями промежуточного вала, что потенциально может привести к поломке зубьев и дорогостоящему счету.

Выравнивание шестерен в трансмиссии зависит от скорости, с которой они вращаются; если шестерни вращаются с правильной скоростью, зубья будут сцеплены вместе и смогут передавать мощность через карданные валы и колеса.В свое время искусство согласования оборотов и двойного выключения сцепления использовалось для эффективного переключения передач, но изобретение синхронизатора навсегда изменило механическую коробку передач как единое целое, упростив процесс переключения передач.

Синхронизатор зубчатых передач от Jeep с внутренними и внешними шлицами.

Синхронизатор почти похож на маленькую муфту, которая сидит на выходном валу между шестернями, замедляя или увеличивая относительную скорость передачи, необходимую для идеального зацепления зубьев в трансмиссии.

Механизм синхронизатора состоит из трех основных частей — требуемой передачи, объемного кольца и блока синхронизатора. Объемное кольцо имеет внешние зубья, которые входят в зацепление с зубьями синхронизатора, но оно также имеет внутреннюю канавку, которая входит в зацепление с шестерней, которая должна быть зацеплена. Синхронизатор имеет внутренний шлиц, который совпадает с выходным валом, а затем внешний шлиц, который позволяет внутреннему кольцу перемещаться внутри шестерни. Это внешнее кольцо предназначено для зацепления с объемным кольцом только после того, как их скорости совпадают, зацепляя зубья вместе.

Вот отличное видео, показывающее, что происходит во время переключения передач в замедленном режиме:

Итак, когда вы начинаете выбирать передачу с помощью рычажного механизма, вилки селектора создают давление на опорное кольцо, которое затем начинает замыкаться на главной выбранной передаче.К счастью, шестерня имеет конусообразный выступ на нем, который вызывает трение с объемным кольцом, которое также содержит втулку, имеющую идеальную форму для приема плеча, что замедляет передачу. Вскоре объемное кольцо и шестерня движутся с одинаковой скоростью и в полной гармонии.

При приложении дополнительной силы, когда физический сдвиг осуществляется через рычажный механизм, блок синхронизатора скользит по кольцевому корпусу, причем оба они вращаются с одинаковой скоростью. Внутреннее кольцо синхронизатора позволяет внешнему радиусу синхронизатора полностью совпадать с главной передачей, синхронизируя их движение вместе и плавно завершая переключение передач.

Раньше необходимость дважды выжимать сцепление — так называемое двойное выключение — было нормой.

Синхронизатор эффективно позволяет завершить переключение передач одним нажатием на педаль сцепления, по существу, ускоряя согласование оборотов за счет эффективного зацепления зубьев.Вместо того, чтобы согласовывать скорость диска сцепления и маховика, синхронизатор выполняет всю работу немного дальше по линии и делает ручное переключение передач намного проще, чем это было раньше.

Мы считаем само собой разумеющимся, насколько хорошо автомобильные трансмиссии выполняют свою работу в наши дни, особенно с учетом уровня мощности двигателя, который теперь обеспечивается современными коробками передач. Но синхронизаторы похожи на связки автомобиля, плавно соединяя передачу мощности от одной мышцы к остальному телу.

Итак, в следующий раз, когда вы в последний момент включите переключение сразу под красной линией, и пазы для передач плавно встанут на место, помните, что некоторая гениальная инженерия была ключом к этому приятному переключению передач.

Synchromesh | Как это работает

Введение

Ранние автомобили требовали от водителя гораздо большего мастерства, чем современные машины. Одним из основных навыков, которым должен был овладеть водитель, было бесшумное и плавное переключение передач.Первоначально на переключение передач влияло выскальзывание одной шестерни из зацепления с другой, а затем включение другой пары шестерен. Небольшой зазор между наборами зубьев требовал, чтобы скорости задействованных шестерен должны быть точно синхронизированы, чтобы избежать шума и повреждений.

Эта трудность означала, что водитель должен был овладеть техникой «двойного выключения сцепления», навыком, который до сих пор важен для водителей автомобилей, у которых нет синхронизатора между первой и второй передачами.Смысл двойного выключения сцепления заключается в том, чтобы синхронизировать скорость входного вала и, следовательно, в редукторах с промежуточным валом, промежуточный вал со скоростью выходного или главного вала, так что шестерни могут включаться чисто и бесшумно.

Метод заключается в кратковременном повторном включении сцепления, когда рычаг переключения передач был переведен в нейтральное положение во время переключения передачи. Входной вал вращается быстрее на более низких передачах, поэтому для переключения на более высокую передачу повторное включение сцепления снижает скорость вращения входного вала до тех пор, пока она не станет ближе к скорости выходного вала.В качестве альтернативы, для переключения понижающей передачи скорость двигателя может быть увеличена при временном повторном включении сцепления, и это приведет к увеличению скорости вращения первичного вала до тех пор, пока она не будет синхронизирована со скоростью выходного вала. . Именно время и оценка этих переключений передач затрудняют точное двойное выключение сцепления. Однако после появления собачьих сцеплений искусство двойного выжимания стало менее важным.

Более того, к концу 1920-х годов машина перестала быть машиной только для энтузиастов и стала в первую очередь утилитарным устройством, которое, как следствие, получило гораздо более широкое применение.Новый класс автовладельцев был менее заинтересован в освоении тонкостей управления своими транспортными средствами, но скрежет плохо синхронизированного переключения передач все еще был нежелательным явлением. Это создало потребность в значительном технологическом прогрессе, который устранил бы необходимость в двойном выключении сцепления и тщательном управлении акселератором во время переключения передач. Это усовершенствование, получившее название синхронизатора, было впервые разработано в США компанией General Motors.

Принципы синхронизатора

Принципы синхронизатора относительно просты.Фактические механические детали различных систем, однако, намного сложнее, но, в основном, синхронизатор на самом деле является улучшением собачьего сцепления. Собачьи муфты были следующим этапом в разработке коробки передач, когда стали очевидны проблемы с зацеплением скользящей шестерни. Вместо того, чтобы сдвигать шестерни в зацепление и выходить из зацепления, кулачковые муфты фиксируют каждую шестерню на главном валу, когда рычаг переключения передач перемещается в соответствующем направлении. Несмотря на улучшение, собачьи сцепления также страдали от необходимости в точной синхронизации, и системы синхронизатора были разработаны для автоматической регулировки скорости собак, чтобы обеспечить легкое сцепление.

По существу, зацеплению кулачков предшествует контакт между двумя поверхностями трения, обычно внутренним и внешним конусом. Этот контакт, возникающий при начальном перемещении рычага переключения передач, стремится синхронизировать скорости двух фрикционных конусов, таким образом обеспечивая легкое зацепление кулачков, когда рычаг переключения передач полностью перемещен в исходное положение. Регулировка скорости вращения за счет фрикционного контакта всегда происходит на входном валу, поскольку выходной вал, соединенный с ведущими колесами, вращается со скоростью, определяемой скоростью движения автомобиля.Таким образом, контакт не влияет на скорость конуса, соединенного с выходным валом. Следовательно, скорость конуса на входном валу повышается или понижается, чтобы соответствовать скорости выходного вала.

После того, как конусы зацепились и синхронизировались, скользящий элемент кулачковой муфты может продолжить свое движение и зацепить кулачковые зубья на шестерне шестерни. Первоначально синхронизатор устанавливался только на два наиболее часто используемых передаточных числа в коробке передач: четвертую и третью передачи на четырехступенчатых коробках передач или третью и вторую передачи на трехступенчатых единицах, которые были популярны во время введения синхронизаторов.В более поздние годы синхронизатор был добавлен к другим передаточным числам в коробке передач, но первая передача часто не синхронизировалась на ряде автомобилей, выпущенных только в середине 1960-х годов.

Коробка передач для аварии

Базовая коробка передач состоит из нескольких зубчатых колес, которые передают мощность от одного вала к другому, и путем выбора правильного размера зубчатого колеса можно получить требуемую скорость вала. При переключении передач шестерни перемещаются так, что комбинации шестерен разного размера входят в зацепление.В свое время автомобили оснащались уже устаревшей аварийной коробкой передач. При этом шестерни просто скользили по шлицам в зацепление. Недостатком этого типа коробки передач было то, что для бесшумного переключения передач необходимо было, чтобы шестерни вращались с одинаковой скоростью; таким образом, водитель, отключив одну передачу, должен был отпустить педаль сцепления и щелкнуть акселератором, чтобы разогнать двигатель до скорости, с которой он работал бы, если бы необходимые передачи были в зацеплении.

Водителю пришлось снова выключить сцепление, и шестерни остались вращаться с правильной скоростью под собственным импульсом.Затем они тихо и легко скользили в сетку. Этот метод переключения передач известен как «двойное выключение сцепления». Если водитель не смог правильно дважды выключить сцепление, шестерни заскрежетали, произошел чрезмерный износ и даже шестерни могли быть повреждены. Двойное выключение требует значительных навыков и практики, прежде чем его можно будет выполнять легко и эффективно; хотя некоторые из тех, кто считает вождение и его приемы искусством, его применяют, в настоящее время он не получил широкого распространения. Чтобы преодолеть этот недостаток краш-бокса, была разработана система автоматической синхронизации скоростей передач.Система, известная как синхронизатор, возникла в Америке, где она появилась на автомобилях Cadillac и La Salle в 1928 году.

Cone Synchromesh

Самая простая форма синхронизатора сейчас используется редко, но она иллюстрирует принципы, на которых основаны многие из более сложных системы работают. Сторона включения передачи имеет две особенности. Во-первых, он имеет полый конус, а во-вторых, конус окружен кольцом собачьих зубов. Конус и зубья — это компоненты, с которыми синхронизирующий механизм контактирует при переключении передач.Сам механизм синхронизатора состоит из двух частей. Он имеет центральную ступицу, которая расположена в узких шлицах, врезанных в главный вал коробки передач, что позволяет ступице как вращаться, так и скользить по главному валу. Вторая часть сборки представляет собой кольцо с зубьями, соответствующими зубьям на стороне зубчатого колеса. Кольцо, в свою очередь, имеет шлицевое соединение со ступицей, но сдерживается от скольжения по нему рядом подпружиненных шариков, которые размещаются в углублениях, установленных в кольце.

Механизм довольно прост в эксплуатации.Большинство переключений передач осуществляется водителем за одно плавное движение, но на самом деле они состоят из двух этапов: перевод рычага переключения передач в нейтральное положение и затем в желаемое положение в «воротах» рычага переключения передач. Рычаг переключения передач соединен с буртиком узла синхронизатора, поэтому, когда рычаг переводится в нейтральное положение, весь узел, включая ступицу и кольцо, перемещается вверх по главному валу. При этом два конуса, один на шестерне и один на ступице синхронизатора, соприкасаются, и конусы поворачиваются вместе.Трение между конусами заставляет шестерню и синхронизатор вращаться с одинаковой скоростью.

Когда водитель переводит рычаг переключения передач на вторую ступень, он, следовательно, оказывает большее давление на синхронизатор в сборе. Ступица не может двигаться дальше, так как она уже сильно прижата к зубчатому колесу, поэтому дополнительное давление вынуждает муфту скользить по шлицам, сжимая подпружиненные шарики. Это движение втулки приводит в контакт его зубья и зубья на стороне зубчатого колеса, и, следовательно, они входят в зацепление.Затем зубчатое колесо блокируется с главным валом через кольцо и шлицевую ступицу, и процесс переключения передач завершается. Этот тип синхронизатора хорошо работает в теории, но на практике оказался менее удовлетворительным. Это зависит от того, достигают ли два конуса синхронизации до того, как рычаг переключения передач переместится во второе положение, но это не защищает от последствий переключения передач нетерпеливым водителем.

Если рычаг переключения передач перемещается раньше, водитель «включит синхронизатор» и заставит упоры войти в контакт до того, как скорость компонентов будет синхронизирована.Если это произойдет, возникнут все старые неисправности, такие как скрежет, неэффективность и сильный износ зубьев собачьих сцеплений. Решение состоит в том, чтобы включить компонент, который не даст собакам зацепиться до тех пор, пока конусы не начнут работать с одинаковой скоростью. На самом деле существует несколько типов синхронизаторов, в которых используется такое устройство.

Синхронизатор постоянной нагрузки

Vauxhall представил его британской автомобильной общественности в 1931 году. Эти автомобили обычно имели только три передачи, а синхронизатор устанавливался только между второй и высшей передачами.Четырехступенчатые коробки передач имели синхронизаторы второй, третьей и высшей передач. В наши дни все автомобили имеют синхронизаторы на всех передних передачах, независимо от числа. Часто используются несколько типов синхронизаторов. Синхронизатор постоянной нагрузки является одним из самых старых типов и работает с помощью двух конических поверхностей, зацепление которых происходит за счет переключения передач; трение поверхностей приводит вращающиеся части к одинаковой скорости. Другой элемент также перемещается, но задерживается пружинным устройством.Этот компонент является зубчатым, зубцы надежно входят в зацепление с двумя вращающимися частями.

Синхронизатор с уплотнительным кольцом

Другой тип синхронизаторов — это синхронизаторы с кольцевым замком. При этом используется защитное кольцо, которое предотвращает зацепление шестерен до того, как они начнут вращаться с правильной скоростью. Особенно интересным типом запорных колец была система Porsche. Он был основан на минимальном количестве компонентов и, кроме того, облегчал переключение передач за счет сервопривода. Основой синхронизирующей системы Porsche был кольцевой блок сцепления с внутренними зубьями.Зубья были скошены так, что при переключении агрегата с помощью вилкообразного рычага переключения передач они контактировали с разрезным кольцом со скошенной фаской, которое составляло часть включаемой шестерни. Трение узла сцепления о разрезное кольцо со скошенной фаской заставляло узел шестерни вращаться с той же скоростью, что и узел сцепления. Дальнейшее перемещение рычага переключения передач приводило зубцы узла сцепления в зацепление с зубьями на конце узла шестерни, таким образом достигая окончательного положительного зацепления.

Синхронизирующие компоненты этой системы чрезвычайно компактны: к середине 1970-х годов можно было построить полные синхронизирующие коробки передач не больше по размеру и весу, чем старомодные противоударные коробки передач.Во время принятия синхронизаторов у большинства производителей были свои вариации, соответствующие их особым требованиям. Однако все они полагались в своей работе на эффекты трения, чтобы вращать компоненты коробки передач с правильной скоростью для включения выбранных шестерен. В одном из вариантов первоначальной идеи использовались блоки ромбовидной формы, которые блокировали любое зацепление шестерен до достижения правильной скорости.

В другом методе использовались пружинные разрезные кольца, которые выходили наружу и контактировали с внешним кольцом на узле шестерни.Они будут опираться на него и вращать его до тех пор, пока скорости вращения не станут идентичными, после чего внешнее давление прекратится, и пружина упадет, позволяя шестерням войти в зацепление. Средства переключения передач без двойного выключения сцепления или использования синхронизирующей системы были доступны с устройством свободного хода, установленным на некоторых автомобилях до 1960 года. Эта система свободного хода позволила коробке передач и двигателю вернуться к холостому ходу, когда автомобиль не был «в движении». Таким образом, шестерни можно выключать и включать без использования сцепления или синхронизатора.Просто убрав ногу с педали акселератора, водитель мог добиться абсолютно плавного и бесшумного переключения передач.

Synchromesh пальца срезки

Система синхронизатора пальца среза имеет компоновку, которая в некоторых отношениях похожа на тип простого конуса, в том, что зубчатое колесо оснащено полым конусом и набором кулачковых зубьев, но относительное положение два перевернуты. Зубья нарезаны внутри полой части конуса, и конструкция синхронизирующего механизма аналогична обратной.Здесь снова есть ступица и толстое кольцо, но ступица несет на себе зубья кулачковой шестерни, а конец кольца имеет форму конуса. В то время как ступица и кольцо связаны подпружиненными шариками, в синхронизаторах этого типа нет шлицев.

Сами шпильки имеют форму узких пальцев, выходящих из ступицы и проходящих через угловые прорези, вырезанные в кольце. Концы штифтов имеют канавки для установки механизма переключения передач. Когда рычаг переключения передач перемещается, пальцы толкают ступицу вперед.Давление, оказываемое подпружиненными шариками, достаточно, чтобы продвинуть втулку вперед. Это движение приводит конус на конце кольца в контакт с конусом на стороне зубчатого колеса. Трение, вызванное этим движением, синхронизирует скорость конусов. На этом этапе возникли проблемы, возникшие с конусным синхронизатором. Нетерпеливый водитель, поспешно переключая передачи, мог толкнуть зубчатый компонент, в данном случае ступицу, в зацепление до того, как конусы достигли синхронизированной скорости.Однако в конструкции штифтов срубов свою роль играют штифты срубов.

При первом зацеплении конусов пальцы, проходящие через ступицу, под действием крутящего момента конуса зубчатого колеса сжимаются в угол паза. Следовательно, если водитель сильно надавит на рычаг переключения передач, ему удастся только еще больше зажать штифты в углу, и это, как и в описанной выше конструкции с запорным кольцом, не позволит им задвинуть ступицу в зацепление. Фактически, дополнительное давление будет передано на кольцо, поэтому конусы будут сильнее прижиматься друг к другу и облегчать синхронизацию.Однако, когда конусы достигнут одинаковой скорости, крутящий момент на кольце конуса исчезнет, ​​и штифты смогут свободно скользить прямо в прорези. Это движение продвигает ступицу дальше по главному валу и зацепляет зубья ступицы с зубьями на стороне шестерни.

Синхронизатор Уоррена

Синхронизатор Уоррена, устройство, которое почти исчезло к 1980-м годам, устанавливалось между коробкой передач и карданным валом и приводилось в действие педалью сцепления. Когда водитель отсоединял коробку передач от двигателя, синхронизатор Уоррена отсоединял коробку передач от карданного вала и ведущих колес.Это позволило шестерням полностью перестать вращаться, а переключение передач можно было производить быстро и легко. Когда водитель разогнался, синхронизатор возобновил передачу мощности на карданный вал и ведущие колеса. Полезным преимуществом синхронизатора Уоррена было то, что его можно было использовать как устройство свободного хода. Водитель, нажав и отпустив сцепление, отключил привод до тех пор, пока он не разогнался, и привод снова не подключился автоматически.

После длительного срока службы компоненты синхронизатора коробки передач изнашиваются.Это приведет к тому, что водитель будет игнорировать синхронизатор и включать шестерни до того, как они начнут вращаться с правильной скоростью. Это шумная операция, вызывающая чрезмерный износ зубьев шестерни. Если компоненты синхронизатора выходят из строя по этой причине, единственный способ исправить ситуацию — заменить изношенные детали. Однако, если переключение передач не происходит в спешке, система вполне может работать удовлетворительно. Если он действительно ухудшается до такой степени, что становится практически неработоспособным, водитель всегда может прибегнуть к двойному выключению сцепления, вместо того, чтобы вкладывать средства в дорогостоящий ремонт того, что, вероятно, является уже стареющим автомобилем.

Одной из возможных опасностей является добавление смазочных присадок к трансмиссионному маслу. Они, возможно, уменьшая влияние трения и износа на шестерни и подшипники, могут также уменьшить эффекты трения, от которых зависит работа синхронизирующей системы. Если коробка передач стала шумной в результате старости, может быть разумнее рассмотреть другой сорт масла или, если указано обычное моторное масло, использовать гипоидное масло, чем рисковать снижением эффективности масла. уже изношенный агрегат.Если вы покупаете более старую классическую коробку передач, и коробка передач работает тихо, но ее сложно заменить, это вполне может быть признаком того, что продавец скрыл истинное состояние коробки передач.

Синхронизатор General Motors

Конструкция синхронизатора General Motors была одним из первых синхронизирующих механизмов, в которых использовалось предохранительное устройство, и он широко использовался на автомобилях Vauxhall и автомобилях, производимых другими дочерними предприятиями General Motors, хотя в настоящее время в значительной степени используется заменен конструкцией суженного кольца.Конструкцию лучше всего понять, если обратиться к включению высшей передачи прямого привода в коробке передач с традиционным промежуточным валом. Шестерня на первичном валу снова имеет кольцевидный удлинитель, который проходит над главным валом. Этот удлинитель имеет коническую внешнюю поверхность, а по внутренней его окружности прорезаны зубья. Другое коническое кольцо удерживается на главном валу тремя выступающими внутрь пальцами. Эти пальцы уже, чем шлицы главного вала, с которыми они входят в зацепление, поэтому, хотя конусное кольцо должно вращаться вместе с валом, оно имеет некоторую свободу движения.

Таким образом, второй конус находится в легком, но постоянном контакте с конусом на шестерне шестерни и держится на выступающих пальцах. Когда вал и конус движутся вместе, пальцы конуса сильно упираются в кромку шлицев главного вала. За пальцами и шлицами к главному валу находится скользящий элемент синхронизатора в сборе. Заодно со скользящим элементом на конце, ближайшем к шестерне, находится кольцо с зубьями, которые соответствуют тем, которые находятся внутри конуса шестерни.В скользящем элементе прорезаны три открытых паза. Они тоже уже, чем шлицы главного вала, но немного шире, чем пальцы, чтобы они могли входить в пазы при необходимости. Углы входа в пазы скошены, как и углы пальцев.

Завершением сборки является серия язычковых пружин, которые, когда они устанавливаются между конусным кольцом и скользящим элементом, правильно устанавливают форму, когда синхронизатор находится в выключенном положении.В этой ситуации два набора собачьих зубов, конечно, не касаются друг друга, но два конуса, как уже упоминалось, находятся в легком контакте трения. Затем рычаг переключения передач перемещает скользящий элемент вдоль главного вала к шестерне постоянного зацепления на входном валу. Первоначальное движение скользящего элемента оказывает большее давление на конусы, поскольку углы пазов упираются в пальцы конуса и заставляют его плотно прилегать к конусу шестерни. В этом состоянии, чем больше усилие на рычаге переключения передач, тем выше давление на конусы, и это обеспечивает более быструю синхронизацию.Это составляет предохранительное устройство. Как только конусы достигают одинаковой скорости, сопротивление между ними прекращается. Следовательно, пальцы больше не прижимаются к боковым сторонам шлицев главного вала. Сила рычага переключения передач на скользящий элемент заставляет пальцы конуса входить в пазы. Участник продолжает свое движение и приводит свои собаки в зацепление с собаками на шестерне шестерни.

Синхронизатор Porsche с разъемными кольцами

Система Porsche была запатентована в 1947 году доктором Фердинандом Порше, немецким инженером, известным своими высокопроизводительными автомобилями, а также создателем оригинального автомобиля Volkswagen.Доктор Порше разработал дизайн специально для гоночного автомобиля Cisitalia того времени, но с тех пор этот принцип с поправками применялся многими другими производителями автомобилей. Помимо несомненной эффективности, компоновка Porsche имеет преимущество компактности, позволяющей сделать коробку передач относительно короткой, а три вала соответственно короче и жестче, чем на других коробках передач.

Проще всего описать компоновку синхронизатора Porsche, если ее применить к третьей и четвертой передаче четырехступенчатой ​​коробки передач.Между ведущей шестерней первичного вала и шестерней третьей передачи на главном валу на главном валу жестко установлена ​​«крестовина». Паук имеет три радиальных выступа, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга. Эти выступы имеют ножки, которые скользят по пазам, вырезанным внутри зубчатого кольца. Оба конца зубьев имеют неглубокий конус, образуя два обращенных наружу конуса. На внешней стороне кольца расположены ребра, на которых находится вилка переключения передач.

Две шестерни имеют обычный зубчатый элемент муфты с зубьями, зубья которого соответствуют зубьям внутри скользящего кольца.Каждая шестерня также имеет удлиненную ступицу, на которой установлено кольцо с зазором или разрезное кольцо, известное как «кольцо Porsche», которое напоминает поршневое кольцо большого сечения. Кольца Porsche имеют конические внешние поверхности, которые, в свою очередь, соответствуют конусам внутри скользящего кольца. Поскольку кольца слегка сужаются по толщине по окружности от середины к концам, их нельзя носить непосредственно на ступицах элементов кулачковой муфты, поскольку это сделало бы их внешние поверхности эксцентричными. Между кольцом и элементом находится еще одно кольцо с соответствующим эксцентриситетом между его внутренней и внешней поверхностями, что делает внешний диаметр кольца Porsche соосным валу в сборе.Шпонка предотвращает вращение промежуточного кольца на ступице.

На внешней стороне промежуточного кольца диаметрально противоположно этой шпонке находится выступ, который входит в зазор кольца Porsche. Последний, таким образом, вынужден вращаться с помощью шестерни и кулачковой муфты, но, однако, зазор значительно шире, чем выступ, что дает кольцу Porsche некоторую свободу вращения на промежуточном кольце. Таким образом, когда рычаг переключения передач перемещается из нейтрального положения в одно из положений переключения передач, вилка переключения перемещает скользящее кольцо в нужном направлении, приводя один из его внутренних конусов в контакт с обращенным конусом на кольце Porsche.Первый эффект трения между конусами заключается в повороте кольца Porsche на величину, необходимую для заполнения зазора между его зазором и выступом на промежуточном кольце.

Когда один конец кольца Porsche упирается в выступ, сопротивление вращения кольца заставляет его расширяться. Расширение кольца таким образом дает два результата; он увеличивает давление между коническими поверхностями кольца Porsche и скользящего кольца и предотвращает дальнейшее смещение последнего к зубьям кулачковой муфты.Сужающаяся толщина кольца Porsche заставляет его прикладывать одинаковое усилие наружу по всей окружности, когда оно расширяется. Увеличение силы, прилагаемой к рычагу переключения передач, просто увеличивает давление между конусами, тем самым помогая синхронизировать скорости. Когда синхронизация достигается, сопротивление трения на кольце Porsche исчезает, так что кольцо больше не расширяется. Усилие на рычаге затем заставляет конус скользящего кольца оказывать заклинивающее действие на кольцо Porsche, тем самым заставляя опускаться промежуточное кольцо и уменьшая диаметр кольца Porsche настолько, чтобы скользящее кольцо могло выйти за его пределы и зацепить зубья кулачковой муфты. член.

Полные сведения о синхронизирующей коробке передач

Синхронизирующая коробка передач является последней версией типа постоянного зацепления. Это трансмиссия с ручным управлением, в которой переключение передач происходит между шестернями, которые уже вращаются с одинаковой скоростью. В этом типе коробки передач шестерни могут вращаться свободно или они заблокированы на валу компоновки. Synchromesh — это действительно улучшение собачьего сцепления. Синхронизатор — основная часть этой коробки передач, которая стабилизирует скорость. Синхронизатор — это своего рода муфта, которая позволяет компонентам вращаться с разной скоростью.Для синхронизации скоростей используется конусное трение. Этот синхронизатор состоит из двух частей: конуса синхронизатора и уплотнительного кольца. Конус является частью шестерни, а кольцо — частью синхронизатора. Запирающее кольцо предотвращает включение шестерен до того, как они начнут вращаться с правильной скоростью. При зацеплении кольцо будет постепенно входить в конус, и трение будет замедлять или ускорять зубчатое колесо. Наконец, он стабилизирует скорость синхронизатора и шестерни и, таким образом, вращается с одинаковой скоростью. Шестерни промежуточного вала прикреплены к нему, в то время как шестерни на главном валу могут свободно вращаться на нем.

Синхронизирующая коробка передач:

Принцип:

В коробке передач всегда есть трудности с включением стационарной передачи, когда шестерни уже вращаются с высокой скоростью. Принцип гласит: «Перед включением шестерен они входят в фрикционный контакт друг с другом, а после выравнивания скорости происходит включение».

Конструкция:

Синхронизатор расположен между двумя шестернями. Итак, мы можем использовать одну единицу для двух передач.G1 и G2 представляют собой элементы в форме кольца, которые имеют внутренний зуб, который подходит к внешним зубам. F1 и F2 — скользящие элементы главного вала. h2, h3, N1, N2, P1, P2, R1, R2 — поверхность трения.

1. Главный вал Шестерни:

Шлицевой вал используется в качестве выходного вала, на котором установлены синхронизаторы и шестерни. Согласно рис. B, C, D, E — это шестерни, которые могут свободно вращаться на главном валу в зацеплении с соответствующими шестернями промежуточного вала.Пока вал A вращает все шестерни главного вала, промежуточный вал вращается непрерывно.

2. Шестерни промежуточного вала:

Это промежуточный вал, на котором установлены шестерни подходящего размера, и используется для передачи вращательного движения от вала сцепления к конечному выходному валу. Согласно рис. U1, U2, U3, U4 — неподвижные шестерни на промежуточном валу (промежуточном валу).

3. Вал сцепления:

Это вал, используемый в качестве входного вала в коробке передач, поскольку он передает выходной сигнал двигателя на коробку передач.

4. Конусный синхронизатор:

Сторона включаемой шестерни имеет две особенности. Один — полый конус, а другой — конус, окруженный кольцом собачьих зубов. Шестерня выполнена конусом и зубьями, с которыми контактирует синхронизирующий механизм.

5. Синхронизаторы:

Это специальные устройства переключения, используемые в синхронизирующей коробке передач, которая имеет конические канавки, прорезанные по ее поверхности, которые обеспечивают фрикционный контакт с шестернями, которые должны зацепиться, чтобы выровнять скорость главный вал, промежуточный вал и вал сцепления, что, в свою очередь, обеспечивает более плавное переключение передач.

6. Рычаг переключения передач:

Это рычаг переключения передач, которым управляет водитель и который используется для выбора соответствующей передачи, то есть 1, 2, 3, 4, 5 или передачи заднего хода.

Рабочий:

В синхронизирующей коробке передач Промежуточный вал соединен с двигателем напрямую, но при выключенном сцеплении он свободно вращается. Поскольку шестерни все время находятся в зацеплении, синхронизатор устанавливает промежуточный вал на правильную скорость, чтобы кулачковые зубья входили в зацепление для достижения желаемой скорости выходного вала.

1. Работа первой передачи:

Для первой передачи элемент коронного вала и скользящие элементы, то есть G2 и F2, перемещаются влево до тех пор, пока конусы P1 и P2 не трутся друг о друга. Тогда трение уравнивает их скорость. Как только их скорости становятся равными, G2 сдвигается влево и входит в зацепление с зубьями L2. Движение передается от шестерни сцепления B к шестерне промежуточного вала U1. Затем он переходит к промежуточному валу U3, и движение передается на шестерню D главного вала. Оттуда движение передается на F2, который является скользящим элементом, а затем на главный вал главной передачи.

2. Работа второй передачи:

Для второй передачи коронный вал и скользящие элементы, то есть G1 и F1, перемещаются вправо до тех пор, пока конусы N1 и N2 не трутся друг о друга. Тогда трение уравнивает их скорость. G1 сдвигается вправо, так что он входит в зацепление с шестерней. Движение передается от шестерни сцепления B на шестерню промежуточного вала U1. От U1 движение передается на U2. От U2 он переключается на шестерню C главного вала. Затем движение передается на скользящий элемент F1.Затем он переходит к главному валу главной передачи.

3. Работа верхней передачи:

Для высшей передачи или прямой передачи движение передается непосредственно от шестерни сцепления B к скользящему элементу F1. Затем от F1 к главному валу. Это делается перемещением G1 и F1 влево.

4. Работа передачи заднего хода:

Для передачи заднего хода движение передается от шестерни муфты A на шестерню промежуточного вала U1. Оттуда он передается на шестерню промежуточного вала U4, а затем на промежуточную шестерню U5.Оттуда к шестерне E главного вала, затем к скользящему элементу F2, а затем к главному валу главной передачи. Это делается перемещением G2 вправо. Промежуточная передача помогает достичь передачи заднего хода
.

Преимущества:

• Плавное и бесшумное переключение передач, наиболее подходящее для автомобилей.
• Нет потери передачи крутящего момента от двигателя на ведущие колеса при переключении передач.
• Двойное сцепление не требуется.
• Меньше вибрации.
• Быстрое переключение передач без риска повреждения шестерен.

Недостатки:

• Вымогательство из-за высокой стоимости изготовления и количества движущихся частей.
• Когда зубья соприкасаются с шестерней, зубья не зацепляются, поскольку они вращаются с разной скоростью, что вызывает громкий скрежет, когда они стучат друг о друга.
• Неправильное обращение с шестерней может легко повредить ее.
• Не может выдерживать более высокие нагрузки.

Речь идет о коробке передач с синхронизатором. Если у вас есть какие-либо вопросы относительно этой статьи, задавайте их в комментариях. Если вам понравилась эта статья, не забудьте поделиться ею с друзьями в социальных сетях. Подпишитесь на наш сайт для получения более информативных статей. Спасибо, что прочитали.