Коробка передач автомобилей КамАЗ-4310 и Урал-4320

В этих автомобилях устанавливается пятиступенчатая коробка передач с шестернями постоянного зацепления на всех передачах и с синхронизаторами включения второй, третьей, четвертой и пятой передач. Все шестерни коробки передач косозубые, кроме шестерни первой передачи и заднего хода.

На автомобиле КамАЗ-4310 устанавливается коробка передач моде­ли 14, а на автомобиле Урал-4320 — модели 141 (модификация модели 14). Коробки одинаковы по устройству, но имеют разные передаточные числа (модели 14 имеет прямую передачу пятую, модель 141 — четвертую, пятая передача здесь ускоряющая). Кроме того, привод коробки передач автомобиля КамАЗ-4310 дистанционный, на автомобиле Урал-4320 непосредственного действия.

Таблица 4. Передаточные числа коробок передач

Передачи КамАЗ-4310 УРАЛ-4320 ЗИЛ-131

Первая 7,62 5,62 7,44

Вторая 4,03 2,89 4,10

Третья 2,50 1,64 2,29

Четвертая 1,53 1,0 1,47

Пятая 1,0 0,724 1,0

Заднего хода 7,38 5,30 7,09

Передаточные числа коробок передач приведены в таблице 4. Крепит­ся коробка передач к картеру сцепления.

Рис. 102. Коробка передач автомобиля КамАЗ-4310: 1, 20 — шестерни первой передачи; 2 — шестерня заднего хода; 3 -сливная пробка; 4, 17 — шестерни второй передачи; 5, 15 — шестерни третьей передачи; 6, 14 — шестерни четвертой передачи; 7 — картер; 8 — ведомый вал: 9 — шестерня привода промежуточного вала; 10 — промежуточный зал; 11 — ведущий вал; 12 — маслонагнетающее кольцо; 13 — синхронизатор четвертой и пятой передач; 16 — синхронизатор второй и третьей передачи; 18 — шестерня заднего хода; 19 — муфта включения первой передачи и передачи заднего хода; 21 — ступица; 22 — стакан подшипника; 23 — ось; 24 — блок шестерен заднего хода.

Основными частями коробки передач являются: картер 7 с крышкой (рис.102), ведущий вал 11 с шестерней и подшипниками, промежуточный вал 10 с шестернями и подшипниками, ведомый вал 8 с шестернями и под­шипниками, блок шестерен заднего хода 24 с осью 23, синхронизаторы 13 и 16, муфта включения первой передачи и передачи заднего хода 19, механизм переключения передач.

Картер отлит из чугуна и закрывается сверху крышкой, в которой размещается механизм переключения передач. В боковых стенках картера имеются люки, через которые к коробке передач присоединяются коробки отбора мощности, при их отсутствии люки закрываются крышками, На правой стенке картера имеется маслозаливная горловина, к пробке которой прикреплен указатель уровня масла, на левой стенке с внутренней стороны отлит маслонакопитель, куда масло забрызгивается при вращении шестерен. В нижней части картера имеются два сливных отверстия, закрываемых пробками, в передней пробке установлен магнит для улавливания металлических частиц — продуктов износа. В передней и задней стенках картера выполнены расточки для установки подшипников валов.

Ведущий вал изготовлен заодно с шестерней и устанавливается на двух шариковых подшипниках, передний подшипник размещен в расточке коленчатого вала, задний — в расточке стенки картера. Задний подшипник закрывается крышкой, в которой расположены две резиновых манжеты. Между крышкой и наружным кольцом заднего подшипника устанавливает­ся набор регулировочных прокладок для ограничения осевого перемещения ведущего вала. Перед подшипником на валу установлено маслонагнетательное кольцо 12.

Промежуточный вал вращается на роликовом однорядном и сферическом двухрядном подшипниках; задний подшипник расположен в стакане 22. Шестерни первой и второй 4 передач, а также шестерня 2 заднего хода изготовлены заодно с промежуточным валом. Шестерни третьей 5, четвертой б передач и шестерня 9 привода промежуточного вала установлены на сегментных шпонках и зафиксированы кольцом, вставленным в проточку вала между передним подшипником и шестерней 9.

Ведомый вал 8 также вращается на двух подшипниках. Передний роликовый подшипник расположен в расточке ведущего вала, задний — в расточке стенки картера. Задний подшипник закрывается крышкой, под которую установлены регулировочные прокладки, ограничивающие осевое перемещение ведомого вала. На шлицах вала установлен фланец для под­соединения карданной передачи. Выход вала уплотняется резиновым сальником.

На ведомом валу размещены шестерни первой передачи 20, шестер­ня заднего хода 18, шестерни второй 17, третьей 15 и пятой 14 передач. Все шестерни находятся в постоянном зацеплении с шестернями промежуточного вала и вращаются на специальных роликовых подшипниках без колец. На шлицах вала установлены каретки синхронизаторов 13 и 16, ступица 21 зубчатой муфты включения первой передачи и заднего хода. Внутри ведомого вала имеется канал для подвода масла к подшипникам шестерен.

Блок шестерен заднего хода установлен на оси 23 на двух ролико­вых подшипниках. Большая шестерня блока находится в постоянном зацеп­лении с шестерней 2 промежуточного вала, меньшая шестерня блока постоянно соединена с шестерней 18 ведомого вала. Осевые перемещения блока ограничены двумя упорными шайбами.

Синхронизаторы служат для бесшумного переключения передач путем выравнивания условных скоростей шестерни и вала. В рассматриваемой коробке два инерционных синхронизатора с блокировочными пальцами. По принципу действия оба синхронизатора одинаковы, но отличаются друг от друга некоторыми конструктивными особенностями.

Рис. 103. Синхронизатор второй и третьей передач: 1 — палец фиксатора; 2,4- фрикционные кольца; 3 — блокирующий палец; 5 -каретка; 6 — пружина; 7 — шарик.

Синхронизатор второй и третьей передач (рис. 103) состоит из карет­ки 5, двух фрикционных колец 2 и 4, восьми блокирующих пальцев 3 и четырех фиксаторов.

Внутренне отверстие каретки имеет три зубчатых венца. Крайние зубчатые венцы утонены по сравнению со средним и вместе с зубчатыми венцами ведомого вала образуют так называемый замок, предотвращающий самовыключение второй и третьей передач па ходу автомобиля. В каретке просверлены восемь отверстий под блокирующие пальцы и четыре отверстия под пальцы фиксаторов. На каретке проточена канавка, в которую входят сухари вилки включения передач.

Фрикционные кольца имеют наружную коническую поверхность и соединяются между собой блокирующими пальцами, концы которых раз­вальцованы. Пальцы в средней части имеют конические поверхности являющиеся блокирующими. Отверстия в каретке, через которые проходят блокирующие пальцы, также имеют блокирующие поверхности в виде фасок с каждой стороны отверстия.

Фиксаторы удерживают каретку в среднем положении относительно колец. Каждый фиксатор состоит из пальца 1, шарика 7 и пружины 6. Пальцы фиксаторов установлены в отверстиях каретки между фрикционными кольцами о Шарики с пружинами, располагаются в отверстиях каретки. В нейтральном положении под действием пружины шарик входит в канавку пальца и предотвращает самопроизвольное перемещение каретки.

При перемещении каретки вилкой механизма переключения передач одно из фрикционных колец подводится к венцу включаемой шестерни. Вследствие разности частоты вращения каретки, связанной с ведомым валом, и шестерни, связанной через промежуточный вал с ведущим валом, происходит сдвиг конусного кольца относительно каретки до соприкосно­вения блокирующих пальцев с блокирующими поверхностями каретки, после чего дальнейшее перемещение каретки становится невозможным. За счет сил трения на конических поверхностях конуса шестерни и кольца происходит выравнивание их частоты вращения, после чего блокирующие поверхности не препятствуют дальнейшему перемещению каретки, и она бесшумно соединяется с зубчатым венцом включаемой шестерни.

Рис. 104 Синхронизатор четвертой и пятой передач: 1 — каретка; 2 — фрикционные кольца; 3 — блокирующий палец; 4 -сухарь; 5 -пружина; А — зубчатый венец.

Синхронизатор четвертой и пятой передач (рис.104) состоит из каретки 1, двух фрикционных колец 2, восьми блокирующих пальцев и восьми фиксаторов.

На каретке нарезаны зубчатые венцы двух диаметров. Зубчатый венец меньшего диаметра служит для соединения с зубчатым венцом шестерни пятой передачи. Зубчатый венец большего диаметра предназначен для соединения с зубчатым венцом ведущего вала (прямая передача).

Фрикционные кольца соединяются блокирующими пальцами, которые одновременно выполняют роль пальцев фиксаторов. В нейтральном положении сухари 4 фиксаторов входят в канавки пальцев под действием пружин 5.

При включении передачи блокирующие пальцы перемещают фрикционные кольца до соприкосновения с конусом шестерни. С возникновением сил трения кольца вместе с пальцами поворачиваются относительно каретки, блокируя ее перемещение. После выравнивания частоты вращения кольца и шестерни каретка соединяются с шестерней, при этом сухари 4 фиксаторов утапливаются.

Муфта включения 19 (см.рис. 102) первой передачи и заднего хода установлена на зубчатой ступице 21, которая в свою очередь установлена на шлицах ведомого вала между шестернями этих передач.

Механизм переключения передач (рис. 105) состоит из трех штоков 1 с вилками 3, 4, 5; трех шариковых фиксаторов, замкового устройства и предохранителя от случайного включения первой передачи и заднего хода.

Штоки размещены в отверстиях крышки картера. На штоках установлены вилки переключения передач; вилки фиксируются винтами, которые шплинтуются проволокой. Вилки 5 и 4 соединены с каретками синхронизаторов, а вилка 3 с муфтой переключения.

Фиксаторы предотвращают возможность самопроизвольного включения или выключения передач. Каждый фиксатор состоит из стакана 7, шарика 10 и пружины 8. Шарик входит в лунки на штоках при нейтральном положении и при включенной передаче удерживая шток в нужном поло­жении.

Замковое устройство не допускает одновременное включение двух и более передач. Устройство расположено в поперечном отверстии крышки и состоит из четырех шариков 6 и штифта 9. При перемещении среднего штока шарики выкатываются из его лунок и закатываются в лунки крайних штоков, препятствуя тем самым их перемещению. Чтобы переместить один из крайних штоков, нужно средний шток вернуть в нейтральное положение, т.е. выключить передачу. Аналогично при перемещении какого-либо край­него штока остальные штоки запираются замковым устройством. Таким образом, одновременно передвигать можно только один шток, включая нужную передачу, а два других штока неподвижны, что исключает воз­можность включения двух передач.

Предохранитель от случайного включения заднего хода и первой передачи состоит из пружины 11, штока 12 и толкателя 13. Толкатель препятствует введению в паз головки штока нижнего конца рычага механизма переключения передач и тем самым предохраняет от случайного включения заднего хода при движении вперед или первой передачи при движении с большой скоростью. Для включения заднего хода или первой передачи необходимо преодолеть усилие пружины 17, чтобы сместить тол­катель 19 и шток 18.

Работа коробки передач. При включении первой передачи водитель через привод (на автомобиле КамАЗ-4310) или непосредственно через рычаг (автомобиль Урал-4320) перемешает муфту 19, которая соединяется с зубчатым венцом шестерни 20. Крутящий момент передается от шестерни ведущего вала на шестерню 9 промежуточного вала, через шестерни 1, 20 и муфту 19 на ее ступицу 21 и далее на ведомый вал. Остальные шестерни коробки вращаются вхолостую.

На второй передаче водитель перемещает синхронизатор 16. После выравнивания угловых скоростей синхронизатор соединяет шестерню 17 с валом. Крутящий момент передается через шестерни 9, 4, 17, каретку синхронизатора 16 на ведомый вал.

На третьей передаче тот же синхронизатор соединяет с ведомым валом шестерню 15. На четвертой передаче синхронизатор 13 перемещается назад и соединяет с ведомым валом шестерню 14, а при включении пятой передачи синхронизатор 13 соединяет напрямую ведущий и ведомый валы.

На передаче заднего хода муфта 19 соединяет с ведомым валом шестерню 18. Крутящий момент передается с ведущего вала через шестерню 9 на промежуточный вал, через шестерню 2 этого вала на большую шестерню блока шестерен заднего хода, с малой шестерни этого блока на шестерню 18 ведомого вала и далее через ступицу муфты 19 на ведомый вал. В передаче крутящего момента участвуют три пары шестерен, поэтому ведущий и ведомый валы вращаются в разные стороны.

Рис. 106. Привод управления коробкой передач автомобиля КамАЗ-4310: 1 — кронштейн; 2 — опора; 3 — наконечник; 4 — рычаг переключения передач; 5 -рукоятка; 6, 16 — рычаги передней тяги; 7 — рычаг наконечника; 8, 22 — контргайки; 9,21 -регулировочные болты; 10 -передняя тяга; 11 — сухарь; 12 -уплотнительные кольцо; 13 -шаровая втулка; 14 — пружина; 15 — крышка шаровой опоры; 17 — промежуточная тяга; 18 — регулировочная тяга; 19 — соединительный болт; 20 — верхняя крышка картера коробки передач; 23 — шток механизма переключения передач; 24 — болт крепления регулировочного фланца.

Привод управления коробкой передач автомобиля КамАЗ-4310 механический, дистанционный. Он состоит из рычага 4 (рис.106) с рукояткой 5, опоры 1 рычага переключения передач, передней тяги 10 с рычагами 6 и 16, промежуточной тяги 17 с регулировочным фланцем.

Рис. 107 Опора рычага переключения передач: 1- кронштейн; 2, 12 -чехол; 3 — рычаг наконечника; 4 -уплотнительная манжета; 5 -опора уплотнителя люка; 6 — фрикционный диск тормоза; 7 — держатель колпака; 8 — пружина; 9 — опорная шайба пружины; 10 — ось; 11 — наконечник рычага; 13 — упорная гайка; 14 -нажимной диск тормоза; 15 — регулировочный винт.

Опора рычага переключения передач крепится болтами к переднему торцу блока цилиндров. Опора состоит из кронштейна 1 (рис.107), на­конечника 11 с рычагом 3, уплотнительного и фрикционного устройств. Наконечник 11 имеет две сферические головки — большую и малую, боль­шой головкой он устанавливается в расточке кронштейна 1 на оси 10; ось стопорится двумя штифтами. Внутри большой головки наконечника соосно расточены два конических отверстия, вершинами вовнутрь, что позволяет рычагу переключения передач перемещаться в любом направлении от центра. К сферической поверхности кронштейна 1 наконечник 11 поджимается пружиной 8 через опорную шайбу 9. Сверху пружина 8 упирается в гайку 13. С нижней стороны сферическая головка наконечника уплотняется манжетой 4.

На нижнюю часть наконечника 11 насажен на шпонке и закреплен болтами рычаг 3 с защитным чехлом 2. Рычаг 3 шарнирно соединяется с рычагом 6 (см. рис 106) передней тяги 10. Внутри сферической головки рычага 3 (см. рис.106) в глухом отверстии установлен шарик с пружиной, который, прижимаясь к сферической поверхности рычага тяги управления, создает дополнительное усилие, фиксирующее привод в определенных положениях. Аналогичное устройство имеет задний рычаг передней тяги.

Уплотнительное устройство опоры рычага переключения передач состоит из опоры люка пола кабины 5, держателя колпака 7 и резинового чехла 12. Опора 5 крепится к кронштейну 1 сверху болтами, держатель колпака, в свою очередь, крепится болтами к опоре 5.

Для снижения вибрации рычага переключения передач, возникающей при движении автомобиля, в опоре рычага предусмотрено устройство, состоящее из фрикционного диска 6, верхней конической пружины с тарелкой 14, выполняющей роль нажимного диска. Малая сферическая головка наконечника 11 соединяется без зазора с фрикционным диском, который усилием верхней конической пружины прижимается к торцу гайки 13, образующей совместно с диском 6 фрикционную пару. Сила трения Фрикционного устройства гасит вибрации рычага переключения передач.

С помощью винта 15, конец которого при завертывании входит в отверстие рычага 3, производится стопорение рычага переключения пере­дач в нейтральном положении при регулировке привода.

Передняя тяга 10 (см.рис.106) установлена на двух сферических опорах в развале блока цилиндров двигателя. Передняя опора тяги раз­мещена в опоре 1 рычага переключения передач, задняя — в картере маховика. Передняя и задняя опоры конструктивно выполнены одинаково, и каждая состоит из двух шаровых втулок 13 с уплотнительными кольцами 12, двух сухарей 11 и распорной пружины 14. На переднем конце тяги 10 установлен рычаг 6, который соединяется с шаровой головкой рычага 3 (см. рис. 106); на заднем конце тяги установлен рычаг 16 (см. рис.107) с шаровой головкой, соединяющейся о рычагом промежуточной тяги. Места соединений закрыть резиновыми чехлам.

Промежуточная тяга 17 выполнена заодно с рычагом, на ее заднем конце установлен регулировочный фланец, которым тяга соединяется со штоком 23 механизма переключения передач. Тяга в сборе со штоком установлена на двух сферических опорах; одна опора расположена в кар­тере сцепления, другая — в верхней крышке картера коробки передач. Сферические опоры тяги одинаковы по устройству с опорами передней тяги. На штоке 23 внутри верхней крышки картера установлен рычаг механизма переключения передач. С помощью болта 21 производится стопорение рычага механизма переключения передач при регулировке привода.

При нейтральном положении рычага 4 рычаг механизме переключения передач входит в паз головки штока включения второй и третьей передач. При поперечном наклоне рычага 4 его перемещение передается через детали привода так, что нижний конец рычага механизма переключения передач может входить в пазы головок штоков включения первой передачи и заднего хода или четвертой и пятой передач. Продольное перемещение рычага 4 вызывает перемещение штока 23, который через рычаг механизма переключения передач передвигается соответствующий выбран­ный шток, включая передачу.

Привод управления коробкой передач автомобиля Урал-4320 непос­редственного действия. Он представляет собой рычаг, который сферичес­кой головкой установлен в верхней крышке коробки передач. Водитель воздействует непосредственно на верхний конец рычага, а его нижний конец перемещает штоки соответствующих передач.

Смазка коробок передач осуществляется комбинированно. Под давлением, создаваемым маслонагнетающим кольцом 12 (см. рис.102) масло подается к игольчатым подшипникам шестерен ведомого вала. К маслонагнетающему кольцу масло поступает из маслонакопителя. Остальные трущиеся поверхности смазываются разбрызгиванием.

В картер коробки передач заправляется (8,5л) масло марки ТСп-15к. Опоры тяг дистанционного привода управления коробкой передач авто­мобиля КамАЗ-4310 смазываются через пресс-масленки смазкой 158.