Трансмиссия: классификация, устройство и все существующие виды

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

Требования к трансмиссии

Главные требования, которыми должна соответствовать трансмиссия:

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

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

Классификация

Эксперты выделяют пять видов трансмиссии:

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

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

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

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

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

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

Устройство

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

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

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

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

Виды трансмиссии по типу КПП

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

Механическая

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

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

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

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

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

Роботизированная

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

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

Среди недостатков робота можно выделить:

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

Гидромеханическая

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

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

Вариаторная

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

Гидростатическая

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

Гидравлическая

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

Электромеханическая

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

Зависимость трансмиссии от типа привода

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

• передний;
• задний;
• полный.

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

Автор: Павел Афанасьев