Mecanismo de interruptor en la caja. El principio de funcionamiento de una transmisión manual. Fundamentos de operación y mantenimiento de transmisión manual.

La mayoría de los motores de combustión interna tienen un gran inconveniente. Esta es una discrepancia entre la velocidad de rotación del volante con la velocidad de rotación de las ruedas. A menudo, la mayoría de las unidades de potencia giran a velocidades de hasta 6000, es simplemente inaceptable girar las ruedas a tales velocidades. Para quienes conocen la estructura del automóvil, la caja de cambios es un mecanismo familiar. Para aquellos que no saben, este artículo aclarará la situación.

Además, el par máximo en la mayoría de las unidades solo es posible en un pequeño intervalo de revoluciones. Está en algún lugar entre las RPM mínimas y las RPM máximas. La mayor potencia se puede desarrollar solo a la velocidad máxima del volante.

Por ejemplo, el motor VAZ-2106 produce indicadores de rendimiento de 800-5400 rpm. Pero el nivel máximo de par aparece a velocidades medias. Para que el motor funcione en modos óptimos en diversas condiciones, se utilizan sistemas de transmisión. En los automóviles, se utiliza una transmisión manual como sistema de transmisión. Veamos el propósito y el diseño de la caja de cambios.

¿Cómo funciona?

Si hablamos brevemente sobre los principios de funcionamiento, aquí varios engranajes en la carcasa de la caja pueden entrar y salir a voluntad del conductor. En este caso, se forman engranajes con diferentes relaciones de transmisión.

Siempre se usa una transmisión manual y funciona en conjunto con el sistema de embrague. Este es un apagado del motor de combustión interna y la transmisión. Apague el motor cuando cambie de marcha. El dispositivo de una transmisión manual no prevé la posibilidad cuando un gran par pasa a través del sistema de transmisión en el momento de un cambio de marcha.

ejes y engranajes

Las transmisiones manuales tradicionales son un conjunto específico de ejes que se montan en una carcasa o cárter. Estos ejes giran alrededor de sus ejes por medio de cojinetes. Los engranajes se montan directamente en los ejes. La disposición de la caja de cambios puede ser diferente, dependiendo del número de ejes. Entonces, se distinguen un sistema de dos ejes y un sistema de tres ejes.

Sistemas de tres ejes

Estas cajas de cambios se utilizan en la transmisión de automóviles equipados con tracción trasera. Aquí se puede destacar la presencia de dispositivos para la sincronización, así como ruedas especiales que son resistentes a los engranajes convencionales. También hay una marcha atrás para dar marcha atrás.

El dispositivo de caja de cambios implica la presencia de ejes especiales. Estos son los ejes primarios y secundarios, así como un eje especial entre ellos.

Entonces, el eje principal, o primario, a través del sistema de embrague trabaja directamente con el motor. El eje conducido trabaja en tándem con el cardán. Pero el intermedio está diseñado para transferir la energía de rotación del eje impulsor al accionado.

Características de diseño de la transmisión

En la mayoría de los diseños de caja, tanto el eje de entrada como el secundario se montan uno detrás del otro. En este caso, el conducido se apoya sobre la base de un cojinete, que, a su vez, está montado en la sección de cola del eje de transmisión. El dispositivo de transmisión mecánica no prevé ninguna conexión rígida entre estos árboles. Pueden trabajar libremente independientemente unos de otros.

En cuanto al eje intermedio, se ubica en la mayoría de los diseños entre el impulsor y el conducido. Todos estos ejes están equipados con un bloque de engranajes. Para reducir el ruido y la vibración durante el funcionamiento de este sistema, los dientes de las ruedas son oblicuos.

Solo hay una rueda dentada en el eje de transmisión. Está cableado. Es el encargado de transmitir el par al eje intermedio. El eje secundario o conducido está equipado con un bloque de engranajes que pueden girar libremente, pero no pueden moverse a lo largo del eje longitudinal. Para habilitar la transmisión, se pueden bloquear mediante un dispositivo de bloqueo. En este estado, podrán recibir energía de rotación del eje.

Los engranajes están ubicados contra cada rueda de los ejes primario y secundario, que están rígidamente montados en el eje intermedio. Están constantemente comprometidos con otros engranajes. El eje de transmisión está equipado con un solo engranaje, el momento desde el eje de entrada hasta el intermedio siempre se transmite. La inclusión de un engranaje particular se debe a la conexión de un determinado engranaje montado en el rodillo accionado.

¿Cómo se cambian de marcha?

El dispositivo de caja de cambios no es solo un conjunto de ejes y engranajes. Estos también son acoplamientos especiales. No parecen engranajes y tienen un diseño diferente. Están firmemente unidos a cada eje y giran con él. Pueden moverse a lo largo del eje longitudinal.

En el lado de los engranajes del eje impulsado, que se dirigen a los acoplamientos, se instalan llantas u horquillas especiales. Otras coronas se encuentran directamente en los acoplamientos.

Cuando el conductor mueve la palanca y quiere seleccionar otra marcha, entonces, a través de un accionamiento especial con la ayuda de controles deslizantes, se activan las horquillas, que mueven los embragues longitudinalmente. Un sistema de bloqueo especial no le permite encender varias marchas a la vez. Esto es bastante posible si la palanca incluye dos controles deslizantes. El mecanismo de bloqueo bloquea los controles deslizantes en una posición neutral en el momento en que se mueve el tercer control deslizante. Esto evita el funcionamiento de dos engranajes al mismo tiempo.

Luego, el embrague se envía a la marcha deseada. Sus coronas se encuentran. El embrague gira con su eje todo este tiempo. Se conecta al engranaje, bloqueándolo. Luego comienzan a girar juntos y la caja de cambios transmite la rotación a la tracción de las ruedas.

Sincronizadores

El dispositivo de caja de cambios también incluye dispositivos especiales. Con el principio de funcionamiento descrito anteriormente, la caja de cambios funcionará con ruido, vibración y golpes. Además, el conductor tendrá que adivinar cuándo el embrague y la marcha funcionarán a la misma velocidad. De lo contrario, la transmisión deseada simplemente no se encenderá.

Las cajas modernas no utilizan los acoplamientos habituales y más simples. En tales modelos, se utilizan los llamados sincronizadores. Están diseñados para igualar la velocidad de rotación del engranaje y el embrague. También evitan que el embrague bloquee la rueda.

El dispositivo y el principio de funcionamiento de la caja de cambios de dos ejes.

Hay todos los mismos ejes, ya familiares, accionados y de transmisión, pero no hay uno intermedio. Estas cajas se instalan en automóviles con tracción delantera. Los ejes giran en ejes paralelos y se montan uno tras otro. El par se transmite desde uno de los engranajes al engranaje conducido fijado en el eje conducido con la ayuda de un sincronizador. No hay posibilidad de transmisión directa, y el principio de funcionamiento es el mismo que en el sistema de tres ejes.

Ventajas

Entre las ventajas están las dimensiones compactas y la alta eficiencia. Esto se debe a la menor cantidad de engranajes. Como desventaja, podemos señalar la imposibilidad de utilizar la transmisión directa. Y, sin embargo, dicha caja solo se puede usar con automóviles de pasajeros debido a las dificultades con las grandes relaciones de transmisión.

Dispositivo de caja de cambios VAZ

Los vehículos VAZ utilizan cajas de cambios manuales de cinco velocidades. A menudo, el diseño es un sistema de dos ejes. Este sistema también está equipado con un diferencial. Los engranajes impulsores de 1 a 4 engranajes están instalados en el eje de entrada, y el 5to engranaje es extraíble. Están conectados a engranajes conducidos.

El diseño del sistema de conmutación consta de una palanca, un rodamiento de bolas, un sistema de varillas, un mecanismo para seleccionar el engranaje requerido.

En general, la mayoría de los modelos están equipados con una caja de este tipo. Es una versión modernizada del modelo de 4 velocidades, y las partes a partir de ahí están lo más unificadas posible.

De la mecánica a la automática

Cuando el dispositivo y el funcionamiento de la caja de cambios está más o menos claro, se puede considerar el funcionamiento de una transmisión automática. Es mucho más interesante. Muchos principiantes están seguros de que la máquina es directamente una caja y un convertidor de par.

El convertidor de par es un sistema separado. Consta de dos máquinas con cuchillas. Es una bomba centrífuga, así como turbinas. Entre estas dos máquinas hay un reactor. Esta es una guía especial. La rueda de la bomba está fijada rígidamente al cigüeñal del motor. La rueda de la turbina está en conexión rígida con el eje de la caja de cambios. Según el modo en que esté funcionando el motor, el reactor puede girar o bloquearse mediante una rueda libre.

El dispositivo de transmisión automática es un poco más complicado. La energía se utiliza para bombear petróleo. Aquí se come una cantidad decente. Además, el funcionamiento de la bomba también consume mucha energía útil, lo que crea presión en los canales de aceite. En estas cajas la eficiencia es menor que en mecánicas.

La energía de rotación se transfiere utilizando flujos de aceite. Son lanzados a la turbina por una bomba. Hay espacios entre la bomba y la turbina, y las palas tienen una geometría especial que mejora la circulación del fluido. Dado que no existe una conexión rígida entre el motor y la caja de cambios, es posible detener el motor incluso con la marcha engranada.

engranajes planetarios

Si gira algunos elementos, pero al mismo tiempo arregla otros, puede cambiar las relaciones de transmisión. Los sistemas planetarios reciben la rotación del eje del convertidor de par.

El dispositivo de una transmisión automática difiere de la "mecánica" estándar en que se puede engranar cualquier marcha y no habrá interrupción en los flujos de energía. Si se apaga un engranaje, el otro se enciende inmediatamente. En este caso, el conductor no siente tirones. Pero esto no se trata de cajas deportivas.

Una caja de cambios manual es un dispositivo para el cambio gradual en la relación de transmisión de la velocidad de rotación del motor a las ruedas motrices. Cuando se usa una transmisión manual, el conductor selecciona y engrana la marcha deseada manualmente (a diferencia de una transmisión automática). El nombre de este dispositivo también refleja el hecho de que toda su funcionalidad se realiza solo por elementos mecánicos, sin la participación de sistemas hidráulicos o electrónicos (a diferencia de las transmisiones hidráulicas o eléctricas). Popular, pero técnicamente fiable, el principio de funcionamiento de la transmisión manual se trata en esta publicación.

¿Por qué los fabricantes de automóviles necesitaban introducir una caja de cambios? Porque cualquier motor de combustión interna de cualquier automóvil puede operar solo en un rango de velocidad limitado y bastante pequeño. Y la frecuencia de rotación de las ruedas, desde el arranque hasta la conducción a altas velocidades, ocurre en un rango mucho más amplio. Y no es posible elegir ninguna relación de transmisión universal que proporcione todo este rango, mientras se hace un uso razonable del rango de velocidad del motor.

Para el arranque y aceleración progresiva del automóvil, así como para la conducción fuera de la carretera, se requiere un mayor trabajo en el sentido físico, es decir, aplicar más potencia a sus ruedas. Es decir, a bajas velocidades, se necesitan altas velocidades del motor.

Por el contrario, con un movimiento uniforme de un automóvil que acelera en una carretera plana, su velocidad es alta, y ya no se requieren alta potencia y altas velocidades del motor; para mantener la velocidad deseada, tanto la baja potencia como las bajas velocidades del motor son suficientes. Con un aumento de la velocidad, también aumenta la resistencia aerodinámica al movimiento del motor, lo que requiere altas revoluciones y un consumo de energía más importante. Lo mismo: al conducir cuesta arriba, debe aumentar la fuerza de tracción.

De ahí surge la necesidad de transferir la rotación del motor a las ruedas con una determinada relación de transmisión, que podría cambiarse dependiendo de las condiciones de conducción. Uno de los pioneros de la industria automotriz mundial, el ingeniero alemán Karl Benz, estaba convencido de esto en el primer viaje largo (80 km) en un automóvil de su propio diseño.

Este viaje por carretera tuvo lugar en 1887. Karl Benz y su esposa Bertha y sus hijos estaban visitando a la suegra del inventor. El viaje de 80 kilómetros resultó ser muy difícil debido a la imperfección del diseño del primer automóvil. En algunas elevaciones, aparentemente pequeñas, hubo que empujarla manualmente: no había suficiente tracción. Después de este viaje, Benz mejoró el automóvil, proporcionándole un engranaje auxiliar adicional, "más bajo", para aumentar la tracción.

Esta idea se utiliza en la caja de cambios hasta el día de hoy: la relación de transmisión debe ser variable, lo que le permite utilizar diferentes relaciones entre las velocidades de rotación del cigüeñal del motor y las ruedas motrices.

Por supuesto, la primera transmisión manual de Karl Benz fue al principio un dispositivo muy primitivo. Estas eran poleas de diferentes diámetros unidas al eje motriz. Estaban conectados al motor por una correa, y con la ayuda de palancas, la correa podía pasar de una polea a otra. Posteriormente, la correa de cuero y la polea fueron reemplazadas por una cadena de metal y un asterisco, como en las bicicletas "avanzadas" modernas.

Un tren de engranajes y una caja de cambios sobre engranajes fueron instalados por primera vez en un automóvil por Wilhelm Maybach. Paralelamente a los ingenieros automotrices alemanes, alrededor de los mismos años, los franceses también se dedicaron a una investigación similar. La caja de cambios mecánica creada por Emile Levassor y Louis Panhard ya utilizaba un conjunto completo de engranajes con diferentes relaciones de transmisión para avanzar y una marcha para retroceder. Como en nuestro tiempo, los engranajes de los engranajes delanteros estaban montados en el eje secundario, que se movía a lo largo de su eje. Esto permitió que engranajes de diferentes diámetros se acoplaran con un engranaje fijo en el eje de entrada.

Oficialmente, Louis Renault se convirtió en el inventor de una caja de cambios mecánica similar a la moderna: en 1899, este joven industrial automotriz novato patentó la primera caja de cambios del mundo basada en un sistema de engranajes y ejes móviles. Era de tres velocidades.

La primera persona en patentar la transmisión manual - Louis Renault - en su "laboratorio".

El pionero en el extranjero de la industria automotriz, Henry Ford, no copió los logros de los ingenieros alemanes y franceses, sino que siguió su propio camino. Su caja de cambios manual constaba de varios engranajes planetarios (satélites), que giraban alrededor del engranaje central ("sol") y se fijaban con el portador. Fue esta caja de cambios planetaria la que se equipó con los primeros automóviles Ford A producidos en masa.

Una solución técnica no menos importante que la invención de una caja en engranajes de varios diámetros fue la invención de un sincronizador, que fue fabricado en 1928 por Charles Ketering de General Motors. Hizo que las transmisiones manuales fueran más fáciles de operar, les dio un nuevo impulso para el desarrollo y la "longevidad técnica".

Han pasado más de 120 años desde la invención de Louis Renault, pero el principio fundamental de la caja de cambios escalonada sigue siendo el mismo. Las transmisiones manuales modernas, por supuesto, son mucho más perfectas: no tienen engranajes directos, sino helicoidales, y son más convenientes, silenciosas y duraderas. En general, los autos con "mecánica" son más económicos que los autos con transmisión automática.

Una caja de cambios manual consta de un conjunto de engranajes helicoidales de diferentes tamaños, que se engranan para crear diferentes relaciones de transmisión entre el cigüeñal del motor y las ruedas motrices. La relación de transmisión se vuelve diferente al mover tanto los engranajes como un dispositivo especial: un sincronizador. Su tarea es igualar (sincronizar) las velocidades circunferenciales de los engranajes incluidos en el acoplamiento.

El principio es que cuanto mayor sea la relación de transmisión, menor será la marcha. El primer engranaje se llama el engranaje más bajo y su relación de transmisión es la más grande. En él, la transmisión de rotación se lleva a cabo de un engranaje pequeño a uno grande y, a una velocidad alta del cigüeñal, la velocidad del automóvil permanece baja y la fuerza de tracción permanece alta. En la marcha más alta, respectivamente, lo contrario es cierto. En la posición neutral, el par del motor no se transmite a las ruedas motrices y el automóvil rueda por inercia o se detiene.

La mayoría de los automóviles modernos producidos en masa equipados con una caja de cambios manual tienen 5 "velocidades" o velocidades de avance. Hace algunas décadas, la mayoría de las transmisiones manuales automotrices eran de cuatro velocidades. Las cajas de cambios manuales con seis o más velocidades, por regla general, están equipadas con autos deportivos o jeeps "cargados".

Desde un punto de vista técnico, una caja de cambios manual es una caja de cambios escalonada cerrada. Los elementos de trabajo de su diseño son ruedas dentadas: engranajes que se acoplan alternativamente, cambiando la velocidad de los ejes de entrada y salida, así como su frecuencia. Las conexiones de conmutación y las combinaciones de engranajes se realizan manualmente.

Una caja de cambios manual solo puede funcionar en tándem con el embrague. Este conjunto está diseñado para desconectar temporalmente el motor y la transmisión. Esta operación es necesaria para una transición indolora y segura de los engranajes de un engranaje a otro, sin apagar la velocidad del motor y con su conservación total.

Los diseños de cajas de cambios mecánicas que se han generalizado son de dos y tres ejes. Se llaman así por el número de ejes paralelos en los que se encuentran los engranajes helicoidales.

En una transmisión manual de tres ejes hay tres ejes: impulsor, intermedio y conducido. El primero está conectado al embrague, hay estrías en su superficie. El disco de embrague se mueve a lo largo de ellos. Desde este eje, la energía de rotación se transfiere a un eje intermedio conectado rígidamente a él por un engranaje.

El eje conducido es coaxial con el eje impulsor, conectado a él a través de un cojinete, que se encuentra dentro del primer eje. Por lo tanto, estos ejes están provistos de rotación independiente. Los bloques de engranajes de "diferentes tamaños" del eje impulsado no tienen una fijación rígida con él, y también están delimitados por acoplamientos sincronizadores especiales. Aquí están rígidamente fijados en el eje impulsado, pero pueden moverse a lo largo del eje a lo largo de las estrías.

En los extremos de los acoplamientos, se aplican coronas dentadas, que se pueden conectar a llantas similares en los extremos de los engranajes del eje impulsado. Los estándares modernos de producción de cajas de cambios requieren la presencia de dichos sincronizadores en todas las marchas hacia adelante.

En una transmisión manual de dos ejes, el eje de transmisión también está conectado a la unidad de embrague. A diferencia del diseño de tres ejes, el eje motriz tiene un conjunto de engranajes en lugar de uno solo. No hay eje intermedio, y el eje impulsado es paralelo al principal. Los engranajes de ambos ejes giran libremente y siempre están acoplados.

En el eje impulsado hay un engranaje impulsor del engranaje principal fijado rígidamente. Entre los engranajes restantes hay embragues de sincronización. Un esquema similar de una caja de cambios mecánica en términos de funcionamiento de los sincronizadores es similar a una disposición de tres ejes. La diferencia es que no hay transmisión directa y cada etapa tiene solo un par de engranajes conectados, y no dos pares.

En un extremo del eje impulsado, el engranaje principal está acoplado rígidamente. Un diferencial funciona en la caja de engranajes principal.

La disposición de dos ejes de una transmisión manual tiene una mayor eficiencia que la de tres ejes, pero tiene limitaciones para aumentar la relación de transmisión. Debido a esta característica, el diseño de transmisión manual de dos ejes se usa exclusivamente en turismos.

En casos excepcionales, las cajas de cambios de cuatro ejes también se pueden usar en automóviles modernos. Pero según el principio de su trabajo, también corresponden a los de dos ejes, sin un eje intermedio, con la transferencia de rotación del eje de entrada directamente a los secundarios. En la mayoría de los casos, se trata de transmisiones manuales con 6 marchas hacia adelante. En ellos, el par se transmite desde el eje de entrada a la transmisión final a través de los ejes secundarios primero, segundo y tercero, cuyos engranajes finales están constantemente engranados con el engranaje de transmisión final.

Garantizar que la marcha atrás del automóvil se confíe a un eje adicional con su propio engranaje especial. Cuando entra en acoplamiento, la rotación del eje conducido comienza en la dirección opuesta. No hay sincronizador en marcha atrás, ya que la marcha atrás se activa solo cuando el automóvil está completamente detenido. En cualquier caso, así es como debe hacerse. Por lo tanto, la transmisión manual de automóviles de muchos fabricantes tiene protección contra la marcha atrás accidental sobre la marcha (es necesario levantar un anillo especial en la palanca para moverla a la posición de marcha atrás).

Cuando el modo neutral está activado, los engranajes giran libremente y todos los embragues sincronizadores están ubicados en la posición abierta. Cuando el conductor presiona el embrague y cambia la palanca a uno de los pasos, una horquilla especial en la caja de cambios mueve el embrague para engranar con el par correspondiente al final de la marcha. Y el engranaje está rígidamente fijado con el eje y no se desplaza sobre él, pero asegura la transmisión de la energía de rotación y fuerza.

Durante la conducción, el mecanismo de cambio de marchas se acciona desde el asiento del conductor con la palanca de cambios. Esta palanca mueve los deslizadores con las horquillas, que a su vez mueven los sincronizadores y activan la velocidad deseada.

Los pares de engranajes de los dos engranajes inferiores tienen las relaciones de transmisión más grandes (en los automóviles de pasajeros, generalmente de 5: 1 a 3,5: 1), y se utilizan para arrancar y acelerar hacia adelante, así como cuando es necesario moverse constantemente a baja velocidad. velocidad, o a lo largo de la carretera. Al conducir en marchas más bajas, incluso a altas velocidades del motor, el automóvil conducirá muy lentamente, pero su potencia y par se utilizarán por completo. Por el contrario, cuanto más alta es la marcha, mayor es la velocidad del automóvil al mismo nivel de velocidad del motor, y su fuerza de tracción es menor. En marchas más altas, el automóvil no podrá arrancar ni conducir a bajas velocidades. Pero puede moverse a velocidades altas, hasta las máximas previstas, a velocidades medias del motor.

En la gran mayoría de las transmisiones manuales modernas, se ubican engranajes con un diente oblicuo, que pueden soportar mayores fuerzas que los engranajes rectos y, además, son menos ruidosos en su funcionamiento. Los engranajes helicoidales están hechos de acero de alta aleación y, en la etapa final de producción, se realiza el endurecimiento HDTV y la normalización para el alivio de tensiones, lo que garantiza la durabilidad de las piezas.

Antes de la llegada de synchromesh, para subir de marcha sin golpes, los conductores tenían que apretar dos veces, con el trabajo obligatorio durante unos segundos en punto muerto, para igualar las velocidades circunferenciales de las marchas. Y para cambiar a una marcha más baja, fue necesario realizar una regasificación para igualar la velocidad de los ejes impulsor y accionado. Después de la introducción de sincronizadores, desapareció la necesidad de estas manipulaciones. Y los engranajes se han protegido de las cargas de choque y el desgaste prematuro.

Sin embargo, estas "habilidades del pasado" también pueden ser útiles para un automóvil de pasajeros moderno. Por ejemplo, ayudarán a cambiar la misma marcha en caso de falla del embrague, o si es necesario un frenado repentino del motor cuando el sistema de frenos en funcionamiento ha fallado.

La transmisión de cualquier automóvil es un sistema que realiza las funciones de convertir, distribuir y llevar el par del motor a las ruedas motrices. La caja de cambios es el elemento más importante de este sistema.

Caja de cambios: funciones y tipos principales

La caja de cambios del automóvil está diseñada para convertir y distribuir el par motor para luego llevarlo a las ruedas motrices, así como para cambiar la cantidad de esfuerzo de tracción en diversas condiciones de conducción del vehículo. Además, está diseñado para garantizar el funcionamiento desconectado de las ruedas motrices y el motor (por ejemplo, cuando el motor se está calentando o funcionando en punto muerto).

En este momento hay cuatro tipos principales de caja:

1. mecánico;
2. robótico;
3. automático;
4. accionamiento de velocidad variable.

La transmisión manual ("mecánica", transmisión manual) tiene el principio de funcionamiento más simple. Es una caja de cambios cilíndrica, para la cual se proporciona un método de cambio de marchas manual.

Los principales tipos de transmisión manual.

Nos centramos en la "mecánica". Este será el más óptimo, aunque solo sea porque el conocimiento de la transmisión manual permitirá, con ciertas habilidades y habilidades, llevar a cabo su mantenimiento continuo e incluso reparaciones.

"Mecánica" es una caja de cambios manual. En otras palabras, el principio de funcionamiento de la mecánica es el siguiente: el par motor cambia en pasos: pares de engranajes que interactúan entre sí. Cada etapa tiene una determinada relación de transmisión que convierte la velocidad de rotación del cigüeñal del motor y proporciona rotación con la velocidad angular requerida.

El número de pasos con los que está equipada una caja de cambios es la base para la clasificación de las transmisiones manuales. Entonces, asigna:

1. cuatro etapas;
2. cinco velocidades;
3. seis o más.

La opción más óptima entre los especialistas es una caja de cambios de cinco velocidades, que es la más común entre los "mecánicos".


El segundo criterio para clasificar una caja mecánica es el número de ejes utilizados en la conversión y distribución del par motor. Hay cajas de cambios de tres ejes (utilizadas principalmente en vehículos de tracción trasera) y cajas de cambios de dos ejes (utilizadas en vehículos de tracción delantera).

El dispositivo de una caja de cambios de dos ejes y el principio de su funcionamiento.

Nos limitamos al análisis del tipo más común de caja de cambios mecánica: dos ejes. El dispositivo de transmisión mecánica incluye las siguientes partes y conjuntos:

1. eje primario (o impulsor);
2. bloque de engranajes del eje de entrada;
3. eje secundario (o conducido);
4. bloque de engranajes del eje secundario;
5. mecanismo de cambio de marchas;
6. embragues sincronizadores;
7. caja del cigüeñal;
8. engranaje principal;
9. diferencial.

Las funciones del eje de entrada se reducen a la transmisión del par motor (mediante la conexión al embrague). El bloque de engranajes del eje primario está rígidamente fijado en el eje.

El eje secundario es paralelo al primario. Sus engranajes, que giran libremente sobre el eje, están acoplados con los engranajes del eje de entrada. Además, un engranaje se encuentra rígidamente fijo en el eje impulsado, un elemento del engranaje principal.

El propósito del engranaje principal y del diferencial es transmitir torque a las ruedas motrices del vehículo. El mecanismo de cambio permite elegir la marcha necesaria en las condiciones específicas de conducción del automóvil.
A pesar de que el dispositivo de la caja (dos y tres ejes) es diferente, el principio de su funcionamiento es el mismo.


Neutral excluye el suministro de torque del motor a las ruedas. Mover la palanca (cambio) significa mover el embrague sincronizador con una horquilla especial. El embrague sincroniza las velocidades angulares del eje de salida y el engranaje correspondiente. Luego, la corona dentada del embrague engrana con la corona dentada, que bloquea el engranaje del eje de salida en el propio eje. Como resultado, la caja transmite par con una determinada relación de transmisión desde el motor del automóvil a las ruedas motrices.

El principio de funcionamiento de una caja de cambios manual al cambiar de marcha es absolutamente idéntico.

Los principales fallos de funcionamiento de la transmisión manual.

El mal funcionamiento de la transmisión manual está determinado por las características de su diseño y operación. Los problemas técnicos de transmisión mecánica más comunes son los siguientes.

1. Dificultad para cambiar (o acoplar) marchas.
El mal funcionamiento indicado se debe a la falla del mecanismo de cambio de marchas, desgaste de sincronizadores o engranajes, nivel insuficiente o baja calidad de aceite de engranajes en el cárter.

2. Desconexión involuntaria de los engranajes.
Esta circunstancia (coloquialmente denominada “velocidad vuela”) está determinada por el mal funcionamiento del dispositivo de bloqueo (por ejemplo, bolas de bloqueo) y el desgaste crítico de sincronizadores y engranajes.

3. Ruido de fondo estable durante el funcionamiento.
Este error debe especificarse. Los expertos distinguen tres de sus manifestaciones:

• ruido durante el funcionamiento de la caja;
• ruido durante la operación de un solo engranaje en particular;
• ruido de caja en la posición neutral de la palanca de control.

El ruido general de la caja es causado por el desgaste o daño de cojinetes, engranajes, sincronizadores, conexiones estriadas, así como por un bajo nivel de aceite de engranajes en el cárter. El ruido durante el funcionamiento de uno de los engranajes es un indicador de desgaste o daño en engranajes y sincronizadores específicos. Pero el ruido de fondo en la posición "neutral" indica con mayor frecuencia desgaste en el cojinete del eje de transmisión (primario).

4. Fuga de aceite de engranajes.
Este problema de la caja de cambios está asociado con un exceso de lubricante en la caja de cambios o una fuga general en el cárter causada por daños en los sellos de aceite, sellos y tapas sueltas.
En la mayoría de los casos, las fallas de funcionamiento descritas anteriormente asociadas con el desgaste y el daño de las piezas y los conjuntos se eliminan exclusivamente mediante su reemplazo. Además, lo más preferible en este caso es ponerse en contacto con un servicio de automóviles especializado.

Conceptos básicos de operación y mantenimiento de transmisión manual.

Sujeto a las reglas de operación, mantenimiento y servicio adecuados, el conductor no debería tener problemas con la caja de cambios del automóvil. En este caso, funciona hasta el final de la vida útil del vehículo.


Durante el funcionamiento de la caja, es necesario monitorear constantemente el nivel de lubricación (aceite de engranajes) y mantener el indicador requerido, sin permitir que se exceda o se subestime. En el primer caso, la presión excesiva se concentrará en la caja de engranajes, en el segundo, no se proporcionará una lubricación adecuada de los componentes y piezas de fricción, lo que conducirá a una disminución de su vida útil. Además, una medida preventiva importante es el reemplazo completo periódico del lubricante, que se lleva a cabo de acuerdo con la documentación técnica del vehículo. Este principio de funcionamiento de la caja de cambios puede ser controlado por el conductor de forma independiente, sin la participación de un especialista.

Son muy frecuentes los casos de averías mecánicas de la caja como consecuencia de un trabajo excesivamente agresivo y brusco del conductor con la palanca de cambios. Es importante recordar que cambiar de marcha es un cambio en los modos de funcionamiento de la caja (cambio de pasos). Un cambio de marcha brusco y rápido puede provocar una falla rápida del mecanismo de cambio, los sincronizadores y los ejes de los engranajes.

Y una cosa más: es importante controlar el funcionamiento de la caja de cambios. Nadie reemplazará el factor humano: un conductor que siente que el funcionamiento del punto de control no es estándar debe encontrar y eliminar de forma independiente la causa del mal funcionamiento o (preferiblemente) ponerse en contacto con un técnico en la estación de servicio.

El dispositivo y el propósito de la caja de cambios.

Objetivo

Una caja de cambios (abreviada como caja de cambios) está diseñada para cambiar el par en magnitud y dirección y transferirlo desde el embrague (nos familiarizaremos con el mecanismo del embrague en la siguiente sección) a las ruedas motrices. En otras palabras, con la ayuda de la caja de cambios a una potencia constante del motor, cambia la fuerza de tracción en las ruedas motrices del automóvil. Además, la caja de cambios le permite encender la marcha atrás y por un tiempo ilimitado (a diferencia del embrague) desconectar el motor de las ruedas motrices. Los automóviles pueden estar equipados con una transmisión manual o automática. Tenga en cuenta que una transmisión manual es más común hoy en día, se instaló en todos los automóviles antes de la invención de la "automática", que apareció a mediados del siglo pasado. eje de transmisión de cambio de caja

Dispositivo

Una caja de cambios manual contiene los siguientes elementos principales: cárter, eje de entrada, eje secundario, eje intermedio, engranajes, eje adicional, marcha atrás, sincronizadores, mecanismo de cambio de marcha, dispositivo de bloqueo, dispositivo de bloqueo, palanca de cambios. Tenga en cuenta que la palanca de cambios (palanca de cambios abreviada) es el único de los elementos enumerados que es accesible desde el habitáculo.

La carcasa de la caja de cambios está montada en la carcasa del embrague, que, a su vez, está montada en el cárter del motor. La mitad del volumen de la carcasa de la caja de cambios está ocupada por el aceite de engranajes que se utiliza para lubricar las piezas de la caja de cambios. El cambio de aceite en la caja de cambios es raro, en muchos automóviles modernos no es necesario cambiarlo (se llena en la fábrica y está diseñado para toda la vida útil del automóvil). Esto se debe a que en el reductor, en comparación con el motor, las piezas giran mucho más lentamente. En consecuencia, no se desgastan tan intensamente, y mucho menos los productos de su trabajo (limaduras de metal, virutas, etc.) ingresan al aceite. Por lo tanto, el aceite en la caja de cambios permanece en condiciones utilizables por más tiempo.

La carcasa de la caja de cambios contiene cojinetes sobre los que giran los ejes. Estos ejes tienen juegos de engranajes con diferente número de dientes. Para cambiar de marcha de forma suave y silenciosa, se utilizan sincronizadores en la caja de cambios. La esencia de su trabajo es que igualan las velocidades angulares de los engranajes giratorios.

La unidad principal de la caja de cambios es el mecanismo de cambio de marchas, con la ayuda de la cual, de hecho, se lleva a cabo el cambio de marcha. Este mecanismo se controla mediante una palanca ubicada en la cabina. Por lo general, la palanca de cambios se encuentra entre los asientos delanteros y al mismo tiempo frente a ellos, pero también se puede ubicar, por ejemplo, en la columna de dirección.

El dispositivo de bloqueo evita la inclusión de dos engranajes al mismo tiempo, y el dispositivo de bloqueo evita el desacoplamiento espontáneo de los engranajes.

Trabajar

El principio básico de la caja de cambios se basa en el hecho de que diferentes engranajes tienen un número diferente de dientes. Suponga que el cigüeñal gira a 3000 rpm y transmite este par al eje de entrada con un engranaje que engrana con otro engranaje que es más grande y tiene el doble de dientes. El eje en el que está montado este segundo engranaje girará a la mitad de la velocidad, es decir, 1500 revoluciones por minuto. Cuando se utilizan diferentes combinaciones de engranajes (montados en diferentes ejes), este principio le permite recibir y transmitir diferentes pares a las ruedas motrices. Como resultado, cuando el cigüeñal gira a una velocidad de 3000 rpm, las ruedas motrices, cuando se engranan los engranajes apropiados, pueden girar, por ejemplo, a una velocidad de 1500 rpm o 2000 rpm, etc.

Para la marcha atrás, la caja de cambios ofrece la posibilidad de engranar la marcha atrás. En este caso, el eje de salida de la caja de cambios gira en la dirección opuesta debido al uso de un número impar de engranajes que se acoplan (en este caso, la dirección del par se invierte). Este engranaje "extraño" se encuentra en el eje auxiliar de la caja de cambios.

El conductor del automóvil cambia de marcha de forma independiente con la palanca, según las condiciones de conducción, el modo de funcionamiento del motor, sus capacidades y otros factores. Los automóviles de pasajeros modernos suelen estar equipados con una caja de cambios de cinco velocidades: esto significa que el automóvil tiene cinco marchas para conducir hacia adelante y una marcha para conducir hacia atrás.

Recuerda que cuanto más baja es la marcha, más fuerte es, pero al mismo tiempo, más lento es. Por lo tanto, las marchas más fuertes utilizadas para arrancar y conducir a bajas velocidades son la primera y la marcha atrás. Cuando están encendidos, el motor gira fácilmente las ruedas motrices, pero no podrá acelerar a alta velocidad: el motor "rugirá" con fuerza, pero el automóvil no irá a más de 10-20 km / h. Por lo tanto, después de comenzar a moverse y establecer la velocidad mínima, es necesario cambiar a la segunda marcha, menos potente, pero más rápida. Luego, puede desarrollar una velocidad de 40-50 km / h para cambiar a la tercera marcha, incluso más rápido y menos potente, etc.

Cuando los principiantes se ponen al volante de un automóvil, tienen problemas con la caja de cambios en la etapa de aprender a conducir, o mejor dicho, con la necesidad de cambios constantes. Muchos han pensado más de una vez que sin este "póker" el coche sería más ideal. Pero, desafortunadamente, sin el automóvil no podría funcionar de manera efectiva. Esto se debe a las características del motor de combustión interna. Averigüemos el propósito de sus tipos, dispositivo y principio de funcionamiento.

¿Por qué necesita una caja de cambios en un automóvil?

Si abre los libros de referencia, dice que este mecanismo se usa para cambiar el par generado por el motor de combustión interna. La caja de cambios también sirve para desconectar temporalmente el par del motor y para dar marcha atrás.

Y ahora considere la cita desde el punto de vista de las personas lejos del dispositivo y la teoría del automóvil. También vale la pena averiguar por qué cada vez que conduce necesita cambiar los pasos de la caja de cambios.

La necesidad de cambiar constantemente de marcha está directamente relacionada con las características de los motores de combustión interna. A diferencia de las unidades eléctricas, el par de un motor de combustión interna tiene una característica desigual.

HIELO y motor eléctrico

La principal diferencia entre los motores eléctricos y los motores de combustión interna está en las características de empuje. Esta característica describe cómo cambian la potencia y el par con las rpm. En el caso de los motores eléctricos, el par está disponible de inmediato y, a medida que aumenta la velocidad, el par disminuye.

Esta característica es más adecuada para un automóvil: en el momento de iniciar el movimiento y durante la aceleración, cuando necesita hacer un gran esfuerzo para superar la inercia, es mejor tener un gran par. Para moverse más uniformemente, se requiere mucho menos esfuerzo. La potencia de los motores eléctricos en cualquier rango de velocidades del rotor está cerca del máximo, y en cualquier modo se realiza y utiliza casi por completo. Por lo tanto, los motores eléctricos son más adecuados para su uso como sistema de propulsión de vehículos. En ICE, las cosas son un poco diferentes. Cuando las rpm del cigüeñal son bajas, la potencia también es baja. El momento de rotación prácticamente no cambia.

Si la resistencia al movimiento aumenta y la velocidad comienza a disminuir, entonces el motor eléctrico aumentará el par. En el caso de un motor de combustión interna, el momento aumentará solo un poco y luego disminuirá.

La característica de tracción del motor de combustión interna se considera completamente insatisfactoria. Pero incluso ahora, en términos de eficiencia, dimensiones generales y otras cualidades, son significativamente superiores a las unidades de energía eléctrica modernas. Con base en estas consideraciones, los ingenieros aceptaron la falta de motores de combustión interna y crearon una caja de cambios para resolver este problema. Su propósito es cambiar la relación de transmisión entre el cigüeñal y el par de ruedas motrices. Como resultado, el par máximo está disponible en un rango estrecho de rpm óptimas, pero en diferentes marchas. Por lo tanto, el motor funciona de manera más eficiente.

relaciones de transmisión

Para comprender mejor el propósito de una caja de cambios en un automóvil, se debe recordar el curso de física escolar y algunas secciones de mecánica.

En los sistemas de transmisión basados ​​en engranajes donde operan dos engranajes, el diámetro y la cantidad de dientes determinarán las RPM y el par. La relación entre el número de dientes del engranaje impulsado y el número de dientes del engranaje impulsor es la relación de transmisión. Cuando el engranaje impulsor tiene un diámetro menor que el engranaje conducido, las revoluciones de este último serán menores y el par, por el contrario, mayor.

Con una ganancia en fuerza, habrá una pérdida en velocidad. Y habiendo ganado en velocidad, notaremos pérdidas en fuerza. Si hay varios engranajes en el mecanismo de transmisión, entonces la relación de transmisión se determina multiplicando los números de cada par de engranajes. El propósito de la caja de cambios es precisamente cambiar las relaciones de transmisión.

Para obtener el par diferente que se necesita para conducir el automóvil en diferentes condiciones de la carretera, hay varios pares de engranajes en la caja de cambios. Vienen con diferentes relaciones de transmisión. Si instala un engranaje intermedio en un par de engranajes impulsores e impulsados, este último girará en la dirección opuesta: esta es la marcha atrás.

Cualquier tipo de caja de cambios del vehículo es necesaria para que el motor de combustión interna funcione a la velocidad óptima y en sus modos de funcionamiento normales, así como para poder utilizar eficazmente la potencia del motor en todas las situaciones de conducción simplemente cambiando la relación de transmisión.

¿Cuándo y cómo cambiar de marcha?

Para comenzar a conducir un automóvil y alcanzar una velocidad baja inicial, así como para moverse en condiciones todoterreno, se necesita un par cercano al máximo. Se puede lograr en el rango medio de velocidades del cigüeñal del motor. En este caso, no hay necesidad de alta velocidad. Para hacer esto, hay marchas más bajas en el punto de control: primero, segundo, a veces tercero. Al mismo tiempo, incluso a altas velocidades en primera marcha, el automóvil conducirá con bastante lentitud.

Para moverse uniformemente a mayor velocidad, las ruedas deben girar a alta frecuencia. En este caso, la velocidad del motor debe ser óptima. Para esto, hay marchas más altas: cuarta, quinta (y si la caja de cambios es de 6 velocidades, entonces sexta). Aquí las relaciones de transmisión son más bajas. El automóvil se moverá rápidamente a la misma velocidad óptima hasta que el motor de combustión interna alcance la velocidad máxima o máxima permitida. En marchas más altas, la aceleración ya no será tan efectiva. Además, en marchas más altas, no podrá conducir a baja velocidad. El coche no podrá moverse. El motor simplemente no puede proporcionar el par requerido.

Principio de operación

Dispositivo de transmisión manual

En el mundo ahora hay muchos diseños diferentes de transmisión manual. La mayoría de los automóviles con tracción delantera tienen mecanismos de dos ejes. Los tres ejes están instalados en la tracción trasera. Debo decir que incluso en nuestro tiempo, cuando la tecnología se desarrolla muy rápidamente, la mecánica es muy popular. El hecho es que las reparaciones de este tipo son simples y económicas, a diferencia de las transmisiones automáticas y CVT.

Caja de doble eje

Se basa en el eje primario y secundario de la caja de cambios. También en el dispositivo de caja de cambios del automóvil también hay un bloque de engranajes junto con sincronizadores. El mecanismo de engranaje principal y el diferencial están instalados en la carcasa de transmisión de metal.

Usando el eje de entrada, la transmisión del vehículo se puede conectar al conjunto del embrague. Un bloque con engranajes está rígidamente fijado en el eje. La caja de cambios también tiene un eje secundario. Se ubica paralelo al primario. También está equipado con un bloque de engranajes. Estos últimos están constantemente en acoplamiento rígido con los elementos del bloque en el eje de entrada. Además, el eje de salida de la transmisión está conectado a través de un engranaje al engranaje principal. El bloque de engranajes está equipado con sincronizadores. En diferentes diseños, puede haber varios ejes secundarios.

Además, la caja está equipada con un mecanismo de cambio de marchas. La mayoría de las veces es remoto. Dado que la caja de transmisión del automóvil es pequeña, los elementos están ubicados debajo del capó.

Punto de control de tres ejes

El eje de entrada sirve para conectar el mecanismo de la caja de cambios al conjunto del embrague. En el eje hay estrías en las que se coloca el disco conducido. El momento del motor se transmite a través del engranaje de la caja de cambios, que se acopla con este elemento. Un elemento intermedio se encuentra en paralelo. Está equipado con un bloque de engranajes que están en acoplamiento rígido con el eje.

El eje secundario está en el mismo eje que el primario. Los engranajes no están engranados rígidamente y giran libremente. Los engranajes de los ejes intermedio y de salida, así como la parte del eje de entrada, están constantemente engranados.

Los sincronizadores están instalados entre los engranajes. El mecanismo de cambio se instala directamente en la caja de transmisión del automóvil. Es una palanca de cambios, así como deslizadores y horquillas.

Conclusión

Entonces, descubrimos qué es una caja de cambios. Como puede ver, este es un nodo muy importante en el diseño de cualquier automóvil. Es él quien permite el movimiento del automóvil con diferente esfuerzo y velocidad. El movimiento del automóvil está determinado en gran medida por la caja de cambios.