Ступенчатые коробки передач классифицируются по перечисленным ниже основным признакам.

По кинематической схеме — на двухвальные, трехвальные, че-тырехвальные и составные. На автомобилях обычно устанавливают трехвальные коробки передач, на тракторах — составные.

По типу зубчатой передачи — на коробки с неподвижными осями валов (простые) и коробки с вращающимися осями валов (планетарные). Простые коробки передач проще и дешевле в изготовлении, они получили преимущественное распространение на автомобилях и тракторах. Планетарные коробки передач применяются в сочетании с гидротрансформатором в комбинированных трансмиссиях.

По способу зацепления шестерен коробки бывают с подвижными шестернями и с постоянным зацеплением шестерен. В автомобилях применяются коробки с обоими типами зацепления шестерен, на тракторах—коробки с подвижными шестернями.

По методу переключения передач различают коробки с переключением передач на ходу машины (под нагрузкой) и коробки с переключением передач при остановке машины (без нагрузки). Первый тип коробок применяется на автомобилях и тракторах, вто? рой — только на тракторах. Переключение передач производится при подвижных шестернях (каретках) специальным механизмом управления, а при постоянном зацеплении шестерен — кулачковыми или зубчатыми муфтами. По числу передвижных элементов (кареток или муфт) коробки подразделяются на двух- и трехходовые.

По расположению валов коробки передач относительно продольной оси машины различают коробки с продольным и с поперечным расположением валов.

По монтажным качествам коробки передач бывают съемными, выполненными в виде самостоятельного агрегата, и несъемными, смонтированными в общем корпусе с другими механизмами. Съемные коробки доступны в обслуживании, монтаже и демонтаже, несъемные— обладают компактностью, меньшими габаритами.

Наиболее распространенными автомобильными коробками передач являются трехвальные с тремя — пятью ступенями. В качестве примера рассмотрим устройство и работу коробки передач автомобиля ЗИЛ-130. Это пятиступенчатая, трехходовая коробка с пятью передачами вперед и одной назад. В корпусе размещены первичный, промежуточный и вторичный валы, а также ось блока шестерен заднего хода. Первичный вал, выполненный заодно с шестерней, вращается в двух шарикоподшипниках. Передний подшипник установлен в выточке фланца коленчатого вала, задний — в стенке картера коробки передач. Промежуточный вал установлен в стенках картера впереди на цилиндрическом роликоподшипнике, а сзади — на шариковом подшипнике, положение которого фиксируется стопорным кольцом. Заодно с промежуточным валом изготовлена шестерня первой передачи. Закреплены на шпонках шестерни: приводная, четвертой, третьей и второй передач и заднего хода. Вторичный вал установлен в двух опорах: впереди на роликоподшипнике, размещенном в выточке первичного вала, а сзади — на шариковом подшипнике, установленном в стенке картера коробки передач. На вторичном валу свободно установлены шестерни 8 второй, третьей и четвертой передач, входящие в постоянное зацепление с соответствующими шестернями промежуточного вала. Осевому перемещению этих шестерен препятствуют замочные кольца. Все шестерни постоянного зацепления — косозубые.

По шлицам вторичного вала перемещается шестерня первой передачи и заднего хода. Для включения второй, третьей, четвертой и пятой передач на вторичном валу установлены синхронизаторы и инерционного типа. На заднем конце вала размещены червяк и шестерня привода спидометра. На вторичном валу коробки передач закреплен стояночный тормоз. С правой стороны от промежуточного вала в приливах корпуса коробки передач закреплена неподвижная ось, на которой в двух роликовых подшипниках вращается блок шестерен заднего хода.

Рис. 1. Коробка передач автомобиля:
а — общий вид коробки передач; б — кинематическая схема коробки передач

Синхронизатор предназна чен для бесшумного и безударного переключения передач, тем выравнивания частот вращения соединяемых валов. Синхронизатор состоит из передвижной муфты, двух бронзовых колец с внутренними коническими отверстиями, блокирующих и фиксирующих пальцев. На торцах ступицы муфты имеются зубчатые венцы. Диск муфты входит в паз вилки переключения передач. В диске имеются шесть отверстий, края которых обработаны на конус. В трех отверстиях диска установлены с зазором блокирующие пальцы, жестко соединяющие диск с кольцами. В остальные три отверстия диска вставлены полые фиксирующие пальцы 6, внутри которых размещены шарики и пружины. Шарики прижимаются к скошенным торцам опор, запрессованным в кольцах. Благодаря наличию фиксирующих пальцев кольца могут иметь угловое перемещение относительно муфты. Муфта установлена свободно на шлицах ведомого вала.

При неработающем синхронизаторе фиксирующие пальцы прижимаются выточками к наружным стенкам отверстий диска и препятствуют перемещению дисков относительно муфты. Между кольцами и шестернями передач имеются зазоры. При включении передачи муфта, перемещаясь по шлицам, передвигает кольцо до соприкосновения с коническим выступом шестерни включаемой передачи. Разница в частотах вращения кольца и включаемой шестерни приводит к повороту кольца относительно муфты. При этом скошенные поверхности опор фиксирующих пальцев перемещают шарики и сжимают пружины. Блокирующие пальцы средней частью упираются в стенки отверстий диска муфты, и ее дальнейшее перемещение в осевом направлении невозможно до тех пор, пока частоты вращения муфты и шестерни не уравняются. После уравнивания частот вращения блокирующие пальцы не смогут удерживать муфту, и зубья ее венца безударно войдут в зацепление с зубьями шестерни, т. е. передача будет включена.

Рис. 2. Синхронизатор коробки передач автомобиля

Рис. 3. Механизм переключения передач автомобиля

Для включения заднего хода шестерню премещают назад до зацепления с малой шестерней блока заднего хода. В этом случае крутящий момент через шестерни 3—21—16—19 и 13—9 передается на вторичный вал.

Управление коробкой передач осуществляется механизмом переключения. С его помощью обеспечивается включение шестерен на полную длину зуба, предотвращается одновременное включение двух или более передач и самовключение передачи при работе автомобиля. Механизм состоит из рычага переключения передач, трех ползунов, вилок переключения, фиксаторов, замочцого устройства, состоящего из штифта и двух пар шариков, и предохранителя включения заднего хода. Шаро вая опора рычага входит в сферическое гнездо крышки и закрепляется пружиной и штифтом. При наклоне рычага вправо или влево его нижний конец входит в пазы вилок переключения, установленных на ползунах. Наклон рычага вперед или назад вызывает перемещение ползуна в противоположную сторону, поэтому вилка передвигает шестерню или муфту, включая одну из передач.

Точность установки шестерен при включении или выключении передач обеспечивается с помощью фиксаторов, состоящих нз шариков и пружин, расположенных вертикально в приливах крышки картера коробки передач. Шарики входят в углубления ползунов. На каждом ползуне есть три углубления: крайние — для соответствующих передач, а среднее — для нейтрального положения. Предотвращение возможности одновременного включения двух передач достигается установкой замочного устройства. Когда один из ползунов перемещается, два других запираются шариками входящими в боковые выемки ползунов. Для предотвращения случайного включения заднего хода или первой передачи применяю специальный упор. Переместить ползун в положение, соответствующ включению первой передачи или пер дачи заднего хода, можно только тратив дополнительное усилие нажатие пружины упора.

Рис. 4. Механизм переключения передач трактора

Рис. 5. Механизм переклю. чення передач при движении трактора

Коробки передач большинства современных тракторов — составные, представляющие собой сочетание основной (двух- трех- или четырехвальной) коробки передач с одним или двумя редукторами для умножения числа ступеней передач. Конструктивно основные тракторные коробки передач сходны с соответствующими автомобильными. Умножительные редукторы могут размещаться как в одном корпусе с коробкой передач, так и в отдельном корпусе. Большинство тракторных коробок передач изготовляются с подвижными шестернями, в которых передачи переключают специальным механизмом при остановленном тракторе. При этом подвижные шестерни (зубчатые муфты) вводятся в зацепление или выводятся из зацепления с соответствующими неподвижными шестернями. На тракторах применяются механизмы переключения передач с качающимися рычагами. Рычаг шаровой опорой крепится в крышке коробки передач. Нижний конец рычага входит в паз ползуна, на котором укреплена вилка. При перемещении рычага вперед или назад ползун перемещает вилку вместе с подвижной шестерней, установленной на валу, вследствие чего включается или выключается соответствующая передача.

Для предотвращения самопроизвольного включения или выключения шестерен и обеспечения зацепления шестерен по всей длине зуба в механизме управления коробкой передач имеются фиксаторы. При включении передачи фиксаторы входят в один из пазов ползуна и удерживаются в нем пружиной. Для вывода ползуна и шестерни из фиксированного положения водителю необходимо приложить усилие к рычагу. Для предотвращения одновременного включения двух передач в качестве замка применяется пластина с фигурными вырезами, которые ограничивают перемещение рычага.

Чтобы переключение передач при включенном или неполностью выключенном постоянно замкнутом сцеплении было невозможным, коробка передач имеет блокировочное устройство, соединенное с педалью управления муфтой сцепления. При этом тяга связывает педаль с рычагом, жестко закрепленном на блокировочном валике. При включенной муфте сцепления верхняя часть стержня фиксатора упирается в цилиндрическую поверхность валика, а нижняя находится в одном из пазов ползуна, обеспечивая его неподвижное положение. При нажатии на педаль сцепления тяга и рычаг поворачивают валик на определенный угол, и паз окажется над стержнем фиксатора. При этом фиксатор освобождает ползун и входит в паз, обеспечивая переключение передач.

На современных тракторах все более широкое распространение получают коробки передач с шестернями постоянного зацепления, где передачи переключаются зубчатыми или фрикционными муфтами во время движения машины. Такие коробки передач установлены на тракторах Т-150, Т-150К и К-701. Схема переключения передач на ходу с помощью фрикционных муфт показана на рис. 93. Фрикционные муфты состоят из ведущих и ведомых барабанов с установленными на них стальными или металлокерамическими дисками трения. Ведущие барабаны с дисками неподвижно закреплены на шлицах первичного вала, а ведомые барабаны с дисками неподвижно закреплены на ведущих шестернях, которые свободно вращаются на первичном валу. Эти шестерни находятся в постоянном зацеплении с неподвижно закрепленными на вторичном валу шестернями. Включение и выключение муфт производится нажимным диском с помощью гидравлической системы управления. При движении трактора одна из муфт включена, а другая выключена. При перемене передачи соответствующая муфта выключается, а другая — включается.

Схема коробки передач с шестернями постоянного зацепления показана на рис. 6. В коробке установлены четыре вала: первичный, промежуточный, грузовой и раздаточный, а также вал привода насосов.

Первичный вал соединяется левым фланцем через полужесткую муфту с коленчатым валом двигателя, а правым фланцем через карданное соединение с фланцем фрикционного сцепления вала отбора мощности. На первичном валу размещены четыре многодисковые муфты IV, III, II и I сцепления. Ведущие части фрикционных муфт закреплены неподвижно на шлицах первичного вала, а ведомые, установленные на нем в подшипниках, соединены с шестернями, свободно вращающимися на этом же валу. Привод фрикционов — гидравлический.

Рис. 6. Коробка передач трактора К-701

Промежуточный вал установлен на трех подшипниках: впереди и посередине — на роликовых, сзади — на шариковом. На шлицах вала закреплены шестерни заднего хода, шестерни, постоянного зацепления с шестернями первичного вала и шестерни, постоянного зацепления с шестернями грузового вала.

Грузовой вал установлен на трех подшипниках: впереди и посередине на шариковых и сзади на цилиндрическом роликовом. На валу в шариковых подшипниках установлены шестерня заднего хода и режимные шестерни с наружными и внутренними зубцами, которые находятся в постоянном зацеплении с шестернями промежуточного вала. На шлицах вала жестко расположены шестерни, находящиеся в постоянном зацеплении с шестернями раздаточного вала. На валу размещены также зубчатые муфты заднего хода и режимная. Муфта может входить в зацепление с внутренними зубчатыми венцами шестерен, а муфта — с шестерней. Для облегчения переключения зубчатых муфт грузового вала на ведомых барабанах муфт лервичного вала первой и четвертой передач установлены колодочные тормоза — синхронизаторы с гидравлическим приводом.

Раздаточный вал вращается в двух подшипниках: переднем— роликовом и заднем — шариковом. Вал распределяет крутящий момент между передним и задним ведущими мостами трактора. В передней части вал имеет шлицы, на которых закреплен фланец карданной передачи привода переднего моста. На валу помещены шестерни, находящиеся в постоянном зацеплении с шестернями грузового вала. Между шестернями на шлицах вала сидит зубчатая втулка с установленной на ней режимной муфтой. Фиксатор втулки может удерживать режимную муфту в зацеплении с шестерней (повышенный режим) или шестерней (пониженный режим).

В расточке вала помещен игольчатый роликовый подшипник вала. Задней опорой вала является шариковый подшипник, установленный в стакане. На зубцах вала сидит муфта с фиксатором отключения заднего моста.

В верхней части коробки передач помещен вал привода насосов. На валу установлены шестерни с наружными и внутренними зубьями. Шестерня находится в постоянном зацеплении с промежуточной шестерней заднего хода, а шестерня — с шестерней первичного вала. Между шестернями расположена скользящая муфта. Зацепление муфты с шестерней соответствует рабочему режиму трактора. Зацепление муфты с шестерней

соответствует процессу буксировки трактора. От вала через конический редуктор и валик получает вращение насос гидросистемы коробки передач и вал отбора мощности (ВОМ). Через червячную передачу от вала привода насосов осуществляется привод тахоспидометра.

В некоторых тракторных коробках передач предусмотрено применение отдельного дополнительного набора шестерен — ходоу-меныиителя, который устанавливается для получения особо пониженных технологических скоростей (0,014-0,087 м/с) при производстве мелиоративных, погрузочно-разгрузочных и других работ. По характеру регулирования крутящего момента ходоуменьшители могут быть ступенчатыми и бесступенчатыми.

Рис. 7. Схема увеличителя крутящего момента трактора:
1 — рычаг; 2 — ведущий вал; 3 — нажимной диск; 4 — ведущий диск; 5 — ведомый диск; 6 — муфта свободного хода; 7 — водило; 8 — сателлиты; 9 — ведомая шестерня; 10 — ведущая шестерня; 11 — ведомый вал

Преимущественное распространение получили ступенчатые хо-доуменьшители ввиду высокого КПД, простоты устройства и обслуживания.