Механічна коробка перед. Фото: Honda.
Перш ніж перейти до грубої механіці, вважаю за потрібне розповісти вам трохи загальної вступної інформації про те, що це взагалі таке механічна коробка передач, навіщо вона потрібна в автомобілі і принцип роботи МКПП. За традицією не бачу сенсу заглиблюватися в історію створення механічної коробки, так як це довго і нудно і дозвольте мені скорочувати назву коробки до МКПП.
Всі ми прекрасно розуміємо, що важіль перемикання передач - це не вся МКПП, а тільки орган її управління. Всі ми регулярно ним користуємося, щоб переключити МКПП на ту чи іншу передачу і взагалі водіння автомобіля практично не можна уявити без коробки передач. Взагалі призначення коробки передач в автомобілі це регулювання швидкості руху автомобіля і його напрямок (не забуваємо про задню передачу). Звичайно, як ви правильно вже розумієте, швидкість руху автомобіля залежить від обраної вами передачі МКПП. Для чого це потрібно? На практиці легко розібратися, чому коробка передач так необхідна. Спробуйте на своєму автомобілі весь час їздити на першій передачі, я думаю, що швидкість руху обмежитися максимум 60 км / год і шум двигуна не дозволить вам весь час їхати на максимумі. Якщо швидкість не влаштовує, то можна рухатися на 4-ій передачі, але навряд чи ви зможете рушити з місця, а навіть якщо вдасться, то вашої динаміці позаздрить тільки гужова візок. Тобто необхідність коробки змінних передач в автомобілі очевидна навіть самому недбайливому водієві.
Ми розібралися в тому, що МКПП є невід'ємною частиною нашого автомобіля. Але до сих пір не зрозуміло, як МКПП вдається при одних і тих же оборотах двигуна, рухатися на різних передачах з різною швидкістю? Все дуже просто. В МКПП закладений принцип редуктора, який був придуманий ще в 19 столітті. Цей принцип передбачає 2 вала, на яких закріплені шестерні різної величини з різною кількістю зубів. Якщо покриття один вал, то його шестерня почне штовхати шестерню другого валу. А так як одна шестерня більша за іншу, то вали будуть обертатися з різною швидкістю. А тепер уявіть, що МКПП складається з декількох таких пар з різними поєднаннями розмірів шестерень, перший вал обертає двигун, а другий - це вихід на колеса вашого автомобіля. Розберемося в вищесказаному. Виходить, що різні пари шестерень, встановлені в МКПП - це і є різні передачі, які ми перемикаємо. МКПП спочатку обертає двигун автомобіля з однією швидкістю, а на виході з коробки передач на колеса отримуємо іншу швидкість обертання. І швидкість цього обертання буде змінюватися в залежності від того, яку передачу (пару шестерень) ми виберемо.
Схема 1. Принципова схема роботи механічної коробки передач.
Фото: Autogurnal.
Тепер давайте по схемі 1 закріпимо, отриману інформацію. Отже, ми розібралися, що МКПП з одного боку пов'язана з двигуном, який обертає механізми всередині її. З іншого боку МКПП має вихідний вал, який пов'язаний з провідними колесами нашого автомобіля. Так само ми встигли зрозуміти, що МКПП є корпус, в якому встановлено кілька пар шестерень різного розміру. А за допомогою використання різних пар цих шестерень отримуємо різну швидкість руху вихідного вала на колеса автомобіля. Уявіть, що на схемі прямокутники однакового кольору це і є наші пари шестерень. Кожна пара відповідає своїй передачі. Тобто виходить, що обертання двигуна ми можемо передати колесам через будь-яку з цих пар шестерень. А так як розміри шестерень різні, то і швидкість обертання вихідного вала буде різна. Якщо ми змусимо зчепитися першу (синю) пару шестерень, то шлях крутного моменту покаже біла лінія. В цьому випадку якщо прокрутити вал 1 на один оборот, то вал 2 повернеться приблизно на 1/3 обороту. Це відбувається через те, що провідна шестерня в парі (тобто та, яка крутить) менше, ніж ведена шестерня (тобто та, яку крутять). При цьому сила обертання, яка передається на вал 2 найбільша, в порівнянні з іншими парами, показаними на схемі 1. Таким чином, ми побачили в дії роботу 1-ої передачі нашого автомобіля (дуже принципово і схематично звичайно). При включенні 1-ої передачі ми отримуємо малу швидкість, але більшу потужність, в чому Ви переконалися вже з особистого досвіду.
Ось ми рушили з місця на 1-ій передачі і набрали швидкість. Але ця швидкість, навіть якщо ви натиснете педаль газу «в підлогу», на більшості автомобілів не перевищить 60 км / год. Відповідно, ми перемикається на 2-у передачу. На нашій схемі їй відповідає 2-а зелена пара шестерень. Що ж відбувається? Ми зачепили 2-у пару шестерень. На валу 1 шестерня збільшилася, а на валу 2 навпаки - зменшилася. Це означає, що якщо зараз повернути вал 1 на один оборот, то вал 2 повернеться вже на 2/3 обороту. З цього можна зробити висновок, що вал 2, який виходить на колеса, стане обертатися швидше, ніж при 1-ої передачі, але потужність переданого обертання, стане менше. Так буде відбуватися і далі. Чим вище передача, тим більше швидкість і менше потужність, що передається на колеса нашого автомобіля. Це є закон механіки. Тому стронуть автомобіль з місця на 4-ій передачі практично неможливо. А чому ж тоді автомобілю стає легше розганятися, наприклад, на 3-ій передачі, якщо він вже рухається з якоюсь швидкістю? Відповідь проста. Наш автомобіль рухається, а значить, колеса крутяться, колеса з'єднані з валом 2, значить, він теж крутиться. І якщо вал 2 вже обертається з якою то швидкістю, то двигуну потрібно його просто підштовхувати, щоб рухатися ще швидше. А це набагато легше, ніж зіштовхувати з місця 1,5 тонну махину. Цей ефект можна порівняти з тим, коли ви штовхаєте автомобіль вручну. Зіштовхнути його з місця дуже важко, але коли він набрав хоч якусь швидкість, стає набагато легше.
У різних марок автомобіля діапазони швидкостей на тій чи іншій передачі можуть відрізнятися через різних розмірів шестерень. Тому радити на якій швидкості перемикатися на ту чи іншу передачу було б нерозумно. Потрібно покладатися на свої відчуття або якщо вони підводять, тоді можна користуватися тахометром. Ось і закінчилися мої думки з приводу того, як пояснити для початківців водіїв принцип роботи механічної коробки передач. Сподіваюся, вам ця інформація була корисна, незабаром я продовжу цю тему і викладу повний опис роботи МКПП на більш професійною мовою і в більш глибокій формі. Дякуємо за увагу.