Передаточное число коробки передач является основной характеристикой зубчатых передач, обеспечивающих перенаправление крутящего момента между шестернями редуктора, который отвечает за распределение усилия мотора во время нашего движения. Разберемся, что же все это значит?
Как устроена коробка передач?
Как известно, механическая коробка переключения передач (МКПП) есть не что иное, как многоступенчатый шестеренный редуктор, в функции которого входит изменение крутящего момента. При этом переключение передач (скоростей) можно осуществлять только вручную, поэтому ее довольно часто называют еще и ручной .
Абсолютно любая КПП состоит из набора валов и расположенных на них шестерен. Ведущий вал соединен с маховиком посредством сцепления, а ведомый вал, в свою очередь, имеет жесткое соединение с карданным валом. Между ними расположен промежуточный вал, который и направляет вращение от ведущего к ведомому валу. Причем между собой все три этих узла взаимодействуют посредством расположенных на них шестеренок. Для того чтобы уменьшить шум, эти шестерни делают косозубыми.
Таким образом, принцип работы КПП можно свести к кинематическому соединению ведущего и ведомого валов, обусловленному различными комбинациями шестерен с разным передаточным числом (ПЧ).
Считаем передаточное число коробки передач
ПЧ является отношением количества зубьев ведомой к числу зубьев ведущей шестеренки. Таким образом, рассчитывается оно довольно просто. Допустим, если первая имеет 50 зубьев, а вторая – 25, то, разделив первое на второе число (50:25), получим 2. Последняя цифра и будет значением ПЧ данной пары. Но если вы понятия не имеете, какое значение ПЧ у вашей , то вычислить его можно довольно легко. Для этого понадобится смотровая яма и домкрат.
Поставив машину на смотровую яму, установите противооткатный башмак во избежание разных неприятных моментов. Затем поставьте рычаг КПП в нейтральное положение и немного приподнимите с помощью домкрата одно из ведущих колес. Далее необходимо сделать отметки мелом на полу и колесе так, чтобы они четко совпадали. Аналогичные отметки необходимо поставить и на корпусе и фланце редуктора.
В дальнейших шагах вам понадобится помощник, кто-то (например, вы) должен вращать колесо и считать количество сделанных оборотов, напарник (ваш друг) же считает количество оборотов карданного вала. Как только метки совпадут снова, необходимо прекратить подсчет. В результате вы получите два значения, количество оборотов колеса делится пополам, а затем на полученное значение необходимо разделить обороты кардана. В результате будет нужное передаточное число.
Влияние передаточного числа на динамику авто
Правильно подобранное передаточное число коробки передач является залогом согласованной работы всей трансмиссии. При его подборе стоит руководствоваться, прежде всего, мощностью и моментными характеристиками двигателя, а также размерами колес и, безусловно, личностными пожеланиями водителя. Изменяя ПЧ, можно уменьшить либо увеличить величину перенаправляемого крутящего момента. Это осуществляется изменением числа зубьев на каждой из шестеренок.
Чем выше значение данного числа, тем «мощнее» и «короче» будет передача, а значит, мотор намного быстрее будет выкручивать необходимое количество оборотов, при этом набор скорости осуществляется так же быстро, но возникает потребность в более частом переключении передач, и, следовательно, максимальное значение скорости на каждой ступени будет несколько снижено. Повышенное ПЧ способствует более стремительному ускорению.
Уменьшение же значения передаточного числа приводит к увеличению максимальной скорости, однако это хорошо только в том случае, когда двигатель имеет достаточный запас мощности. Но это негативно сказывается на разгонной динамике авто. Чем ближе значения ПЧ, тем более быстрым и плавным будет разгон при переключении передач. При обычной езде количество оборотов должно находиться в пределах 2-2,5 тысячи, это значение можно увидеть на тахометре, как только обороты превышают данное значение, а вам при этом еще необходимо набрать скорость, нужно перейти на более повышенную передачу. Безусловно, переключение передач, должно быть только последовательным.
Практически любая коробка передач в современных автомобилях состоит из набора шестерен, которые используются для обеспечения нужного режима работы двигателя и для передачи необходимого крутящего момента на колеса через КПП. Исключением является вариатор CVT, который использует бесступенчатые технологии в своем переключении. Все остальные широко распространенные коробки применяют именно шестерни, которые имеют разные размер и могут обеспечить необходимые особенности работы машины. Одной из основных характеристик КПП является так называемое передаточное число.
Если бы в автомобиле не было коробки передач, сдвинуть его с места было бы сложной задачей. А после того, как авто тронулось бы, невозможно было бы набрать нормальную скорость, ведь двигатель очень быстро раскручивается и доходит до пика своих возможностей. Потому был придуман дополнительный блок с шестеренками, которые включаются в зависимости от скорости и режима работы автомобиля. Сегодня мы поговорим о таком моменте технических характеристик машины, как передаточные числа коробки.
Природа передаточного числа и сфера влияния данной характеристики КПП
У каждого производителя существуют собственные соображения о том, как определять оптимальное число для коробки. Природа этого значения достаточно проста - вычисляется соотношение количества зубьев ведущей и ведомой шестерни. Если ведущая шестеренка имеет 60 зубьев, а ведомая - 30, то передаточное число будет равно 2 (60:30). Если же наоборот, ведущая шестеренка будет обладать 30 зубьями, а ведомая - 60, то передаточное число будет равно 0.5 (30:60).
Сфера влияния этого фактора достаточно серьезная. Если передаточное число коробки подобрано на заводе не слишком хорошо, автомобиль будет крайне сложно эксплуатировать. Потому концерны стараются максимально точно настраивать качественную работу КПП в этом аспекте. В современных условиях наиболее распространенные диапазоны передаточных чисел для стандартной и популярной 5-ступенчатой механической коробки следующие:
- первая передача зачастую обладает числом от 3 до 4;
- вторая передача обладает передаточным числом от 2 до 2.9;
- третья передача от 1.2 до 1.9;
- четвертая передача от 0.9 до 1.2;
- пятая передача от 0.7 до 0.9;
- передача заднего хода от 3 до 4.
Для автоматических коробок передач зачастую используют более длинные диапазоны, чтобы получить плавную и эластичную работу агрегата в различных режимах. С помощью передаточного число определяется длина передач, что серьезно влияет на качество и комфорт поездки водителя за рулем. Если передаточные числа настроены неудачно, ездить на машине с механической коробкой будет страшно неудобно. А на автомате с плохой настройкой будут проявляться постоянные рывки, расход топлива будет значительно завышен.
Вот такие особенности определяет передаточное число коробки передач. Главной задачей правильной настройки этого механизма является обеспечение нормальной работы двигателя в различных режимах. Именно после определения передаточных чисел и прочих особенностей коробки производитель создает рекомендации по скоростным режимам и оборотам для переключения передач. А также в связи с этой информацией и ее особенностями настраиваются прочие механизмы автомобиля.
Каким должно быть оптимальное передаточное число в коробке?
Говорить про оптимальные показатели в данном случае невозможно. Передаточное число коробки переда подбирается на заводе при изготовлении автомобиля, оно является неотъемлемой характеристикой конкретной коробки передач. Потому говорить о каких-либо цифровых значениях в данной связи невозможно. Это то самое, что говорить о превосходстве зимней резины над летней. Они просто разные, потому их эксплуатируют в различные сезоны. С передаточным числом все несколько иначе, ведь его особенности влияют на повадки машины.
Но для каждого водителя идеальные повадки автомобиля также разные, потому сложно определить оптимальное передаточное число. Также зависит удобство управления авто с конкретным передаточным числом от мощности двигателя, его способности тянуть с самых низов. Иначе водителю придется постоянно переключать передачи, а автоматическая коробка будет постоянно задействовать быстро выходящие из строя механизмы. Важно подобрать правильное передаточное число КПП, чтобы обеспечить следующие важные аспекты:
- удобная эксплуатация автомобиля без чрезмерного количества переключения передач на механике или автомате;
- нормальная динамика автомобиля, которая определяется именно настройками каждой отдельной передачи;
- отличная работа в комплексе всех передач, отсутствие выхода из общего строя одного из режимов поездки;
- обеспечение нормального расхода топлива при обычной эксплуатации автомобиля и отсутствие перегазовок;
- наличие длинной последней передачи, которая может разогнать авто до максимальной скорости;
- обеспечение эластичных условий эксплуатации силового агрегата, а также самого модуля КПП;
- полная совместимость разработанного двигателя с передаточными числами трансмиссии в автомобиле.
Именно по этим причинам для каждого отдельного двигателя производитель разрабатывает коробку с определенными передаточными числами. Мало того, установка неродной коробки на автомобиль чревата серьезными последствиями. Если вы решите поставить на ваше авто коробку передач от более мощной модификации того самого двигателя, то обеспечите серьезные нарушения в эксплуатации авто. Придется задуматься о большом износе двигателя и не слишком удобных вариантах переключения передач.
При установке на двигатель коробки передач с менее мощного силового агрегата вы украдете у себя часть потенциала машины. Коробка не будет раскрывать весь потенциал агрегата, а также заставит тратить больше топлива на поездку. Это самые главные причины, которые заставляют автомобильных производителей изготавливать постоянно новые коробки с более универсальными и хорошими для эксплуатации настройками. Передаточные числа также сильно зависят от предназначения машины.
Если вы хотите получить больше сведений и технических моментов о коробке передач, ее характеристиках и конструкции, смотрите следующее видео:
Подводим итоги
Очень важный аспект передаточных чисел трансмиссии является одной из самых главных характеристик этого узла вашего автомобиля. Крайне важно, чтобы ваша машина обладала родной коробкой передач, потому как двигатель не сможет долго полноценно работать под управлением другой трансмиссии с измененными передаточными числами. Часто установка новых шестерен становится объектом тюнинга автомобилей. Задумайтесь, хотите ли вы вдвое уменьшить ресурс двигателя, получив пару дополнительных лошадиных сил.
Вопрос настройки передаточных чисел сегодня является одной из главных проблем слабых в инженерном плане компаний-производителей автомобильного транспорта. Именно из-за неудачных решений в конструкции коробки передач вышло так, что некоторые авто совершенно не могут выполнять свои задачи и реализовывать потенциал мощных и неплохих силовых агрегатов. Если у вас есть, чем дополнить рассказ о передаточных числах трансмиссии автомобиля, расскажите свое мнение в комментариях к записи.
Трансмиссия спортивного автомобиля - важнейший механизм реализации мощности двигателя. Даже со слабым мотором машина может быть быстрой из-за правильно подобранных передаточных чисел. Поговорим, что дает изменение главной пары и применение коммерческих рядов трансмиссии .
Изменение передаточного числа главной пары
Передаточное число коробки передач - отношение числа зубьев ведомой шестерни к числу зубцов ведущей шестерни. Чем оно выше, тем передача "короче" и "мощнее", т.е. мотор быстрые набирает обороты, набор скорости происходит стремительно, но возникает необходимость в частом переключении передач. Как следствие - снижение максимальной скорости на данной передаче.Первое средство повышения разгонной динамики - изменение передаточного числа или, как принято говорить, "укоротить" или "удлинить" главную пару автомобиля. На большинстве современных легковушек передаточное число главной пары колеблется от 3,7 до 4,3.
Более "короткая" пара улучшает динамику машины. Например, установка главной пары 4,1 или 4,3 превращает стандартный авто (стоковая - 3,7) в автомобиль с пушечной динамикой. Расплата за это - приходится часто перебирать рычагом переключения передач, зато на светофоре и при любом маневре автомобиль - первый. "Длинная" пара (3,7-3,9) - повышает максимальную скорость, но страдает разгон.
Любопытно, что чем больше передаточное соотношение, тем пара считается "короче", а чем оно меньше - тем "длиннее". Так говорят потому, что с короткой парой короче разгон на каждой передаче (но меньше предельная скорость).
На гоночных машинах используются главная пара 4,7; для участия в авто кроссе - 5,1. Если важен разгон - следует выбирать главную пару "покороче". Но езда на трассе будет невыносимой. Потому, что снизиться максимальная скорость и при 5000 оборотах будете ехать на "пятой" передаче всего 120-140 км/ч. Для любительского тюнинга подойдут главные пары от 4,1 до 4,3, которые дают оптимальный баланс разгонной динамики и максимальной скорости.
Применение тюнингового рядов трансмиссии
В продолжение разговора о "перебирании рычагом" упомянем о специальных тюнинговых рядах (в профессиональной среде их именуют коммерческими рядами) передач. Хозяева стоковых машин знают, что если сильно выкрутить двигатель на первой передаче, при переключении на вторую обороты резко падают, снижается динамика. Виной - слишком большой разрыв между передаточными числами 1-й и 2-й передач.
Тюнинговые ряды обеспечивают равномерный разгон автомобиля на всех передачах. Первая передача, по сравнению со "стандартом", слегка "понижена". В этом варианте динамика ухудшается, зато передача становится более "длинной", а в сочетании с главной парой 4,3 - предел мечтаний. Вторая приближена к первой, что избавляет от ощутимого "провала". Третья и пятая - как на "стандарте". Четвертая приближена к третьей, шестая - к пятой.
Передаточное число – это величина, которая характеризует отношение количества зубьев ведомой шестерни к ведущей. Является основным показателем эффективности работы любой зубчатой передачи.
Механическая коробка передач – это многоступенчатый редуктор, предназначенный для увеличения или уменьшения крутящего момента, передаваемого с маховика двигателя, на карданный вал, а в последствие – на ведущие колеса. Управление таким редуктором осуществляется вручную, с помощью специального рычага, установленного в салоне автомобиля. При достижении максимальных оборотов одной передачи, водитель устанавливает рычаг в такое положение, при котором в действие включится вторая передача, таким образом, обороты уменьшаются, а крутящий момент меняется.
Любая МКПП представляет собой совокупность определенных валов и шестерней. Ведущий вал имеет связь с маховиком двигателя через сцепление и принимает на себя основной крутящий момент. Момент передается на промежуточный вал, а с последнего – на ведомый, который соединяется с карданным валом и передает измененный крутящий момент на ведущие колеса автомобиля.
Все передачи автомобиля – это комбинации положения шестерней и отличаются они друг от друга передаточным числом.
Как определить передаточное число (ПЧ)?
Как вы уже поняли, передаточное число является отношением количества зубьев ведомой шестерни к количеству зубьев ведущей. Таким образом, рассчитать передаточное число не составляет никакого труда. Рассмотрим на примере. Предположим, имеется пара шестерней, со следующими передаточными числами: 40 и 20. Для того, чтобы произвести расчет, необходимо знать, какая из них является ведущей, а какая ведомая и обозначим их буквами А и В, соответственно.
Предположим, что А=40, а В=20. Получается, что число зубьев ведущей равно 40, а число зубьев ведомой равняется 20. Соответственно, чтобы узнать передаточное число данной передачи, необходимо разделить 20 на 40 и получится 0,5. Это означает, что передаточное число данной передачи равно 0,5. В случае, если поменять шестерни местами, то число зубьев ведущей шестерни будет равно 20, а ведомой – 40. Тогда, разделив 40 на 20, мы получаем число 2. В этом случае, передаточное число данной передачи будет равно 2.
Такой метод расчета используется при проектировании трансмиссии автомобиля. Чтобы автомобиль имел прекрасные динамические характеристики и развивал большую скорость, необходимо правильно подобрать передаточные числа коробки передач.
Чтобы узнать передаточное число трансмиссии своего автомобиля, достаточно взглянуть в техническую литературу к вашей модели машины. В других случаях, определение передаточного числа можно провести и без применения специальных расчетов и литературы. Достаточно знать принцип выполнения одного метода расчета передаточного числа.
Установите автомобиль на смотровую яму, под колеса обязательно поставьте противооткатные упоры. Коробка передач должна быть установлена в нейтральном положении. Возьмите мел и обозначьте специальные метки на колесе и полу, чтобы они имели совпадения. Такие же метки поставьте на корпусе и фланце редуктора заднего моста.
Попросите помощника из ямы пронаблюдать за совпадением меток на редукторе и фланце, а вы вращайте ведущее колесо. После повторного совпадения меток, подсчитывается количество оборотов (оно может быть равно даже 1) колеса, делится пополам и затем, полученное числовое значение разделите на количество оборотов, совершенных карданным валом. Конечный результат и будет передаточным числом.
Как передаточное число влияет на динамические характеристики автомобиля
Как было ранее упомянуто, правильно рассчитанное передаточное число позволит добиться максимальной эффективности работы КПП и снизить износ шестерней до минимума. На выбор передаточного числа влияют характеристики двигателя, его мощность, крутящий момент, диаметр колеса, назначение автомобиля и личные пожелания автолюбителя. Изменения, вносимые в передаточное число, могут увеличить или уменьшить крутящий момент, передаваемый на карданный вал автомобиля. Процесс изменения передаточного числа передачи заключается в изменении количества зубьев шестерни.
Если передаточное число высокое, то автомобиль будет набирать большую скорость за малый промежуток времени, однако, длина передачи будет намного меньше. Это означает, что переключение передач нужно будет осуществлять достаточно быстро. Проще говоря, увеличение передаточного числа способствует повышению величины ускорения автомобиля.
Уменьшение передаточного числа позволяет добиться большой максимальной скорости, развиваемой автомобилем. Здесь действует другой принцип, когда разгон происходит медленно, однако, скорость на выходе будет намного больше. Такое значение передаточного числа подходит только для достаточно мощных двигателей.
Исходя из выше сказанного, передаточное число должно быть таким, чтобы автомобиль имел хорошие динамические характеристики и большую максимальную скорость. В этом случае, путем подбора, можно добиться компромисса между двумя величинами, получив и то, и другое.
Многие автогонщики стараются сделать передаточные числа с последовательным уменьшением. То есть, в процессе возрастания скорости автомобиля и переключении передач, передаточное число каждой следующей передачи будет уменьшаться, что позволит добиться как повышенных динамических характеристик, так и большой максимальной скорости.
Большая скорость актуальна только при движении по прямой, с минимальным количеством поворотов. При движении по извилистой дороге, рекомендуется использовать повышенные значения передаточных чисел. Так происходит подбор ПЧ к типу трассы.
Передаточное число в коробке передач явным образом характеризует зубчатые передачи. Они представляют собой крутящийся элемент, который вращает редукторные шестерни. Редуктор же в свою очередь распределяет силу мотора. У каждой коробки есть передаточное число, что это за число, на что оно влияет и как его вычислить?
Любая коробка передач обладает следующими элементами:
- Картер. Имеет узлы и детали самой коробки. Прикрепляется к сцеплению. При работе, шестерне подвергаются сильным нагрузкам, поэтому они нуждаются в тщательной смазке. Поэтому масло заливается до половины его объема.
- Валы с шестеренками первичными и вторичными. Эти элементы располагаются в подшипниках. Все шестерни различны по количеству зубцов.
- Синхронизаторы. Обеспечивают бесшумность, плавно переключают передачи. Очень важно плавно переключать передачи, чтобы синхронизаторы успевали срабатывать, иначе коробка может выйти из строя и машину придётся отдавать в ремонт или самостоятельно заниматься ее ремонтом, что потребует финансовых затрат.
- Дополнительные валы для заднего хода. Аналогичны с первичными валами. Вращаются как первичные и вторичные, но в обратную сторону.
- Рычаг переключения. Обеспечивает передачу скоростей если вы обладатель механики. Если вы обладатель автомат коробки, то скорость переключается самостоятельно.
- Механизм для переключения блокировочной системы и замка. Отвечает за изменение передач посредством рычага или автоматически. Замковая система не позволяет активировать сразу несколько передач. Блокировочная система не дает самостоятельно выключаться передачам.
Передаточные числа в коробке передач
Изменение числа оборотов на разных передачах: давайте представим себе две шестерни у одной будет 10 зубцов, а у второй 20. Так как вторая шестерен больше, она успеет сделать только один оборот, следовательно первая сделает два вращения. Таким образом у разных шестерен разная скорость оборотов за минуту.
Пусть у нас будет 4 шестерни:
- Первая, будет иметь 10 зубцов.
- Вторая, будет иметь 20 зубцов.
- Третья, будет иметь 10 зубцов.
- И четвертая будет также как и вторая - 20 зубцов.
Пусть, первичный вал и первая шестерня будут вращаться со скоростью, к примеру 4000 оборотов за минуту. Тогда вторая шестерня будет вращаться медленней, исходя из вышесказанного, то есть - 2000 оборотов за минуту. Третья шестерня будет тоже делать 2000 оборотов за минуту, так как она закреплена на одном валу со второй шестерней. Получается, что четвертая шестерня будет самой медленной - 1000 оборотов за минуту.
Высчитав обороты за минуту, можно узнать передаточное число. Передаточное число двух пар первой и второй будет 2. Общее передаточное число 4. Это получается, что вторичный вал будет вращаться меньше в 4 раза. Вторичный вал может находится в состоянии покоя, что будет обеспечивать нейтральную передачу. Этого можно достигнуть путем съема зацепенения с третьей и четвертой шестерни. В автомате нейтральная передача необходима для буксировки автомобиля, используется во время поломки. В механической коробке используется для работы автомобиля если он долго стоит на месте в заведенном состоянии. Так или иначе, эта передача необходима любому автомобилю, но на автомате вы можете ни разу и не включить ее, за все время пользования машиной.
Так как коробка передач обладает большим набором шестерен, зацепив разные пары мы можем изменять передаточные числа.
Когда передаточное число 1, это обычно так называемая - 4 передача. На ней все валы вращаются одинаково. На самых мощных передачах 1-ой и передаче заднего хода двигатель обычно не испытывает перегрузок, но скорость езды автомобиля очень низкая.
Первая передача включается сразу, как только водитель садится за руль. Первая передача позволяет завести машину и сдвинуть ее с места, далее скорость увеличивается до передачи, комфортной для езды водителю. Водитель может переключаться на слабые и на мощные передачи. Все переключения на слабые передачи происходят последовательно, на сильные передачи можно переключиться перепрыгнув передачу, но так делать нежелательно. Например, с третьей передачи, можно сразу переключиться на пятую, тем самым пропуская четвертую передачу.
Если вы обладатель КПП, то все передачи будут изменяться плавно. За это отвечает гидравлическое или механическое преобразование крутящего элемента.
Чаще всего по трассе ездят на высокой скорости на 4 и 5 передачах, это обусловлено не только экономией времени, но и экономией топлива.
Ни в коем случае нельзя быстро переключать передачи резкими движениями, так как это может навредить корректной работоспособности коробки. Передачи должны переключаться плавно, чтобы успели срабатывать синхронизаторы.
Влияние передаточного на динамику машины
Правильно подобранное передаточное обеспечивает взаимосвязанную работу всех элементов автомобиля. При выборе передаточного числа необходимо руководствоваться характеристиками двигателя, но не стоит забывать и про колеса, точнее про их размер.
Изменяя передаточную величину крутящего момента может увеличиваться или уменьшаться. Это достигается изменением зубьев у каждой шестерни.
Зависимость числа и мощности следующая, чем выше число, тем мощней передача. Это говорит о том, что мотор автомобиля будет в разы быстрее выкручивать заветное количество оборотов. Высокое число обеспечивает быстрое ускорение.
Слишком малая передаточная цифра будет позволять разгонять максимальную скорость, но при этом динамика авто нарушается, поэтому не стоит слишком занижать ее.
Наиболее близкие передаточные числа обеспечивают плавный и быстрый разгон.
Для обычной повседневной езды достаточно количества оборотов в 2000-3000 тыс. Эти значения обычно высвечиваются на тахометре, и если вам все еще не хватает скорости, то нужно всего лишь переключиться на более высокую передачу.
Итоги
Как для механической, так и для автоматической коробки передач передаточное число настраивается без особых проблем и трудностей. Единственное различие, в механической коробке вы по-прежнему будете самостоятельно переключать передачи, автоматическая, сделает эту работу за вас.
Передаточное число - хороший вариант настроить машину “под себя”, выжать из нее максимум и заточить ее под свои требования. Это можно сделать самостоятельно или же прибегнуть к помощи профессионалов. Во втором случае, вы должны максимально точно объяснить какой результат вы ожидаете получить и вам настроят автомобиль. При самостоятельном изменении передаточного числа, тщательно протестируйте полученный результат, убедитесь что все работает корректно,что двигателю достаточно мощности.
Несомненно, отладка передаточного числа настраивается индивидуально под каждого водителя. Тут необходимо не только руководствоваться техническими характеристиками, но и очень хорошо чувствовать автомобиль. Передаточное число позволяет значительно ускорить разгон автомобиля, увеличить его скорость. Самое главное, чтобы передаточное число подходило для мощности автомобиля, тогда он будет служить вам верой и правдой долгие года.
Видео
