Как работает коробка передач?

Именно в далекие времена первой технической революции на всех станках начали устанавливать сцепление и коробку передач. О сцеплении и о коробке передач мы узнаем сейчас, начиная знакомиться с автомобилем, однако коробки передач продолжают использоваться в станках и инструментах. Есть такая коробка, например, в швейной машинке. Принцип работы этих устройств за две сотни лет не изменился.

Дело в том, что большая паровая машина, установленная на предприятии, не могла, да и не должна была изменять скорость своей работы. Огромный маховик, к которому присоединялись все ременные передачи, шедшие в цеха, к станкам, вращался с одной и той же скоростью, и машинист следил за постоянством этой скорости. Но для каждого станка, токарного, сверлильного или же ткацкого, была нужна своя скорость, своя мощность, свой ритм. Для этого между передачей и станком устанавливалась специальная коробка с набором зубчатых колес (шестерен). Благодаря этому механизму приблизительно постоянная скорость приводного вала повышалась или понижалась, до необходимых пределов. Эта коробка и называлась коробкой передач.

То же самое происходит и в автомобиле. Как у любого двигателя, у автомобильного мотора имеется некоторая комфортная&rзона работы. В пределах этой зоны можно изменять скорость вращения маховика, нажимая на педаль газа. Сильнее нажатие в камеру сгорания поступает больше топлива мощность мотора повышается выходной маховик вращается быстрее. Но таким образом повышать количество оборотов до бесконечности нельзя. Кроме того, максимальную мощность двигатель внутреннего сгорания дает в небольшом диапазоне оборотов. Коробка передач, называемая еще трансмиссией, позволяет изменять скорость вращения колес автомобиля в более широких пределах. Например, при трогании с места, скорость вращения колес не высока, зато толкающее усилие они обеспечивают высокое. А вот при движении по шоссе колеса вращаются очень быстро. При этом их толкающее усилие ниже, но оно и не должно быть большим. Автомобиль и так едет быстро, его не нужно разгонять, только подталкивай немножко. При этом количество оборотов двигателя между первым и вторым режимами изменяется не намного.

В коробке передач имеются несколько валов, на которые насажены шестеренчатые колеса различного диаметра, а значит, с различным числом зубьев. Соотношение числа зубцов на зацепленных шестеренчатых колесах называется передаточным числом.

Один из валов, входной, приводится во вращение двигателем и вращается с приблизительно постоянной угловой скоростью. Другой вал, выходной, приводит в движение колеса. Угловая скорость вращения выходного вала определяется конфигурацией соединения зубчатых колес.

При зацеплении таких зубчатых колес, шестерня с меньшим количеством зубьев будет иметь большую угловую скорость, чем шестерня с большим количеством зубьев. Зато шестерня с большим количеством зубьев передает большее усилие. Пара взаимно сцепленных шестерен обеспечивает определенное передаточное число и называется ступенью коробки передач. Шестерни могут передвигаться по валам горизонтально с помощью механизма переключения передач. Сам механизм переключения передач закрепляется на коробке передач. Рядом с сидением водителя находится рычаг переключения передач, с помощью которого можно осуществлять переключение коробки передач со ступени на ступень. При переключении добиваются различных вариантов зацепления, благодаря чему скорость выходного вала изменяется в широких пределах.

Если рычаг управления находится в нейтральном положении, крутящий момент от двигателя на ведущие колеса не передается. Коробка передач обеспечивает также движение автомобиля задним ходом. Для этого в коробке передач на отдельной оси устанавливается шестерня заднего хода.

Каждая ступень коробки передач позволяет повышать скорость автомобиля приблизительно на 20 километров в час. Начинают движение на первой передаче. После того, как скорость автомобиля достигла 20 километров в час, следует переключиться на вторую ступень, а после достижения скорости в 40 километров в час на третью ступень. Для движения задним ходом следует поставить рукоятку переключения передач в особенное положение. Движение задним ходом никогда не происходит на высокой скорости.

При остановке (например, у светофора) следует перевести коробку передач на первую ступень. Ведь начинать движение на повышенных передачах нельзя – мотор не справится с тяжелой нагрузкой и заглохнет. Это распространенная среди начинающих водителей ошибка.

В сложных дорожных условиях (движение по бездорожью, движение в гору) следует двигаться на пониженной передаче, которая обеспечивает больший крутящий момент на движущих колесах.

На многих современных автомобилях установлена автоматическая коробка передач, которая при достижении автомобилем определенной скорости сама переводит коробку передач на новую ступень, обеспечивающую большую скорость. Конечно, автомобиль с автоматической коробкой передач более удобен для водителя. Особенно в городских условиях, где то и дело приходится останавливаться.