Знакомьтесь - автомобиль - Иван Максимович Серяков
Инженеры давно интересовались проблемой борьбы с шумом в коробке передач. И надо сказать, достигли неплохих результатов. Созданный ими прибор – синхронизатор – выравнивает скорости вращения.
Служба трения
В двигателе, где развиваются высокая скорость, давление и температура, трение – страшный враг. Недаром принимаются все меры, чтобы его уменьшить. Именно с целью снизить трение стенки цилиндров, поршни, поршневые кольца, шестерни коленчатого вала тщательно отшлифованы, а все трущиеся поверхности хорошо смазаны.
И, в то же время, в автомобиле имеются механизмы, где трение стало надежным союзником. Это в первую очередь сцепление.
Мы уже говорили, что ведущий вал коробки передач получает вращение от маховика. Если их соединить накрепко, нельзя будет плавно трогаться с места, переключать скорости. В самом деле, заведем двигатель. Пока он работает вхолостую, все хорошо, но стоит включить передачу, и автомобиль, вздрогнув, рванется вперед.
После того как разгоним машину и включим вторую передачу, последует опять рывок. Подобные рывки сделают езду в автомобиле неприятной и утомительной. А для шестерен коробки передач и других деталей трансмиссии это настоящая погибель.
Механизм сцепления как раз и позволяет избежать рывков, обеспечить плавное трогание с места и плавный переход с одной скорости на другую. А используется в нем, как уже говорилось, трение.
Вспомним электропроигрыватель. Пластинка вращается вместе с кругом, и попробуйте остановить ее одну, не приподнимая. Это совсем не просто. Пластинка под тяжестью прижалась к кругу, и между ними возникло трение. Причем на круг укрепили материал, чтобы трение увеличилось. Иначе пластинка будет буксовать.
Этот принцип положен и в основу устройства сцепления. Маховик – тот же круг, а пластинка – диск, но прижимается к нему не силой собственного веса, а тугими пружинами. Маховик укреплен на коленчатом валу, а диск – на ведущем валике коробки передач.
Теперь ведущий вал сцеплен с маховиком. Вращается маховик, вращается и ведущий вал.
– Ну, а что изменилось? – спросите вы. – Маховик соединен с ведущим валом, значит опять при включении передачи автомобиль будет дергаться?
Общий вид сцепления
А вот и не угадали. Никакого дергания, никаких рывков не будет, если, конечно, водитель опытный. Теперь все зависит от него. А что касается сцепления, то оно же не жесткое. Стоит отжать пружины, и диск освободится.
Но как отжать пружины? Для этого в кабине водителя есть педаль сцепления, Когда она приподнята, пружины действуют, прижимают диск к маховику. А нажмет водитель педаль ногой, утопит ее вниз, и пружины освободят диск. Теперь усилия от маховика на ведущий вал не передаются. И если он еще вращается, то только по инерции.
Как же происходит включение передач и как действует сцепление? Допустим, автомобиль трогается с места. Двигатель заведен. Водитель нажимает педаль сцепления и рычагом включает первую передачу. Значит, самая маленькая шестерня промежуточного валика зашла в зацепление с самой большой шестерней ведомого.
На верхнем рисунке вы видите механизм сцепления во включенном состоянии. Когда маховик вращается, между его поверхностью и ведомым диском возникает трение. Благодаря трению маховик увлекает за собой ведомый диск, передает через него усилие на ведущий вал коробки передач. На нижнем рисунке показан механизм сцепления в выключенном состоянии.
Но что это? Почему автомобиль продолжает стоять? Ах да, мы же забыли, что сцепление выключено.
Включив передачу, водитель дает газ и медленно, понемногу отпускает педаль сцепления. Почему медленно? Чтобы пружины не сразу прижали диск к маховику, чтобы вначале диск мог даже скользить, как говорят, пробуксовывать. Тогда усилия на коробку передач пойдут плавно.
Подобно этому переключаются передачи. Сделав разгон, водитель отжимает педаль сцепления, включает вторую скорость и затем, прибавляя газ, медленно отпускает педаль. Снова разгон и включение третьей, прямой передачи. И никаких рывков.
Механизм сцепления также дает возможность отключать трансмиссию от двигателя. Допустим, водителю понадобилось быстро остановить автомобиль. Он нажимает на тормозную педаль и получится разнобой, тормоза будут стремиться остановить машину, а двигатель – тянуть ее вперед. Но если предварительно, до торможения, выключить сцепление (фактически это делается одновременно), тогда автомобиль можно остановить быстро.
Несколько слов о путях увеличения силы трения. От чего она зависит? В первую очередь от материала дисков. Поэтому ведомые диски покрывают особым материалом, обычно из асбеста и пластмассы, который увеличивает трение. Немалое значение имеет и сила пружин.
И, наконец, величина трения зависит от поверхности дисков, чем диск больше, тем больше трение. Но размеры диска можно увеличить только до определенных пределов, иначе механизм сцепления получится громоздким. Тогда решили размеры не увеличивать, а на мощных автомобилях применять по нескольку дисков.
Не гнется, не ломается...
Итак, коробку передач с главной передачей связывает карданный вал. Казалось, что проще – взять стальной вал, один конец скрепить с ведомым валом коробки передач, а другой подвести к заднему мосту. Но ничего путного из такого устройства не выйдет – вал просто поломается, особенно при езде по плохой дороге.
Дело в том, что коробка передач вместе с двигателем прочно укреплена на раме автомобиля. А задний мост соединен с рамой при помощи рессор. На неровностях дороги задний мост будет подпрыгивать, увлекая за собою задний конец вала.
Рессоры, на которых крепится задний мост, будут то выгибаться, то распрямляться. Поэтому и мост будет то уходить от коробки передач, то приближаться к ней. Но ведь наш сплошной карданный вал ни вытягиваться, ни сжиматься не в состоянии. Он будет толкать коробку передач и двигатель то вперед, то назад, расшатывая крепление.
Вы видели тепловоз, который, пыхтя, тащит за собой сорок-пятьдесят вагонов? А как вы думаете, длина состава постоянна или может меняться? Оказывается, может меняться и меняется.
Вспомните, как при торможении постукивают буфера. Это вагоны набегают друг на друга, сжимая пружины буферов. А когда тепловоз трогается, пружины растягиваются и состав удлиняется.
Меняется и расстояние между коробкой передач и задним мостом, то есть ходовая часть автомобиля тоже удлиняется и укорачивается, правда, совсем незначительно, для глаза даже незаметно. Отсюда карданная передача автомобиля должна иметь возможность удлиняться или укорачиваться.
На рисунке вы видите, как смещается вал при наезде заднего моста на препятствия
Устройство карданного вала
Карданные шарнирные соединения состоят из вилок и крестовин. Шипы крестовины входят в проушины вилок и лежат на подшипниках. Эти подшипники имеют большое количество тонких роликов – иголок. Отсюда и название подшипников – игольчатые. Одна из вилок соединена с ведомым валом коробки передач, вторая – с валиком, который на шлицах входит в полый конец карданного вала и может вдвигаться и выдвигаться. Такое крепление позволяет карданной передаче удлиняться или укорачиваться. А благодаря шарнирному
