Переборка пятиступенчатой КПП Газель\Волга. Часть 3 — Синхронизаторы нового образца.
Обзор конструкции
В сборе конструкция синхронизаторов нового образца (далее НО) выглядит следующим образом:
Для сравнения, с боков синхронизаторы НО, в центре латунное кольцо синхронизатора СО:
Далее попробую объяснить, как же работает синхронизатор. Общее для всех синхронизаторов — ход зубьев синхронизирующего кольца относительно муфты — но он должен быть в пределах одного зуба муфты и при движении муфты он должен попасть на внешнюю сторону зуба синхронизирующего кольца, при дальнейшем скольжении зуба по зубу смещаяя синхронизирующий элемент к центру, в зазор между зубьями муфты. В зависимости от направления передачи крутящего момента это будут разные положения:
Принцип работы синхронизатора
Сам процесс включения передачи заключается в выравнивании скоростей вращения шестерни включаемой передачи (соответственно промвала, первичного вала и ведомого диска сцепления) и вторичного вала. Условно можно выделить три этапа во включении передачи:
Следующий этап 2 — когда вертикальная составляющая силы, приложенной к муфте, превышает силу поверхностного натяжения. Либо за счёт естественного сокращения оборотов разница скорости вращения уменьшается и уменьшается сама сила поверхностного натяжения. У силы переключения Fп есть также и горизонтальная составляющая Fх, именно она и прижимает латунное кольцо к ответным поверхностям. Здесь происходит непосредственно синхронизация — высокое трение между латунью и сталью, выравнивание скоростей шестерни и муфты. Крутящий момент передаётся в требуемом направлении.
На третьем этапе скорости вращения выравниваются, силы сопротивления ослабевают и муфта заходит до упора в зацепление с зубъями венца шестерни.
Включенная передача не вылетает, так как зубья имеют скос в 4 градуса. И при передаче крутящего момента, чем большее усилие передаётся, тем сильнее муфта прижимается к шестерне:
Если сравнивать синхронизаторы, то получается сравнение как в аннотации — лучше быть богатым и здоровым, чем бедным и больным. Минус у синхронизаторов НО только один — цена, новый комплект стоит порядка 2 тыс. Латунное кольцо СО образца стоит порядка 400 рублей. Поездив на 4х ступке я наглядно увидел преимущества синхронизаторов НО — свободное включение, понижение на 1 и 2 передачу без напряга. А главное — скорость переключения. За счёт увеличенной вдвое рабочей поверхности и каналов отвода масла, вторая передача втыкается всегда и сразу. Особенно это критично при разгоне. Можно ли переключится на вторую передачу с синхронизаторами СО менее, чем за секунду — большой вопрос. А для синхронизаторов НО — это фигня вопрос. На убитой четырёх ступке я пытался втыкать передачи, как на пятиступке. Звуки хруста были такие, особенно при понижении передачи — что чувствовал себя чОтким пацаном на тазике. В общем для достижения высоких результатов альтернативе синхронизаторам НО просто нет. Их можно воткнуть в любую пятиступку, нужны муфты со ступицей НО и шестерни НО. И само собой сами синхронизаторы НО. Необходимость синхронизаторов НО в 1й передаче неочевидна, но вот во 2й передаче они совершенно необходимы.
Далее кратко рассмотрю причины неисправностей включения передач:
- не включается (приходится давить сильно, и всё равно никак) — износ зубьев синхронизирущего элемента, либо поперечный ход стал запредельным и зуб муфты не находит на внешнюю грань зуба синхронизирующего элемента. Либо как вариант зуб настолько слизан, что нет контакта под 45 градусов. У меня такое было до ремонта на холодную на 1й передаче.
- вылетает включенная передача — износ муфты. Выше было фото — муфты и зубья имеют скос зацепляемых поверхностей на 4 градуса. Если данног угла нет, то и причин для соединения передачи нет.
- хруст при включении — либо износ синхронизатора (зазор от синхронизирующего элемента до шестерни менее 1мм). Либо проблемы с маслом — недостаточное количество, неоптимальная вязкость. Как описывал ранее — зацелпение за счёт поверхностного натяжения между латунным кольцом и ответной стальной частью — обязательное условие работы синхронизатора. Без масла синхронизаторы не будут работать вообще.
- гул — причин много, вероятен износ подшипников.
Немного мыслей вдогонку. При переключении передач важно сильно давить на ручку. Если давить слегка, ожидая вклчюения передачи — это бессмысленный износ элементов синхронизатора, переключение в таком случае достигается не за счёт синхронизатора, а за счёт выравнивания скоростей вращения шестерни и вторичного вала. При вращении первичного вала вращаются все шестерни, все рабочие поверхности синхронизаторов, это дополнительное сопротивление. То есть в теории пятиступенчатая КПП с синхронизаторами НО за счёт увеличенного паразитного трения приводит к чуть более высокому расходу топлива. Также более вязкое масло ощутимо повысит расход топлива. Слишком жидкое затруднит работу синхронизаторов — такая вот дилемма. Лично я лью полусинтетику Роснефть гл-4.
Устройство и работа синхронизатора автомобилей ГАЗ – 53, ГАЗ – 24.
Устройство синхронизатора представлено на рисунке 1. В конструкции КПП один синхронизатор обслуживает две передачи.
Конструктивной основой синхронизатора является ступица. Она имеет внутренние и наружные шлицы. С помощью внутренних шлицев ступица соединяется с вторичным валом КПП и имеет возможность осевого перемещения по нему в разные стороны. Наружные шлицы соединяют ступицу с муфтой включения.
По окружности ступицы под углом 120° выполнены три паза, в которые установлены подпружиненные сухари. В синхронизаторе сухари нажимают на блокирующее кольцо при включении передачи и способствуют блокировке муфты на этапе синхронизации.
Муфта синхронизатора обеспечивает жесткое соединение вала и шестерни. Муфта насажена на ступицу и имеет внутренние шлицы. На шлицах выполнена кольцевая проточка, в которой размещаются выступы сухарей. Снаружи муфта синхронизатора соединяется с вилкой коробки передач.
Рисунок 1 — Синхронизатор автомобилей ГАЗ–53, ГАЗ–24.
1 — блокирующее кольцо; 2 — ступица; 3 — сухарь; 4 — кольцевая пружина; 5 — фрикционный конус шестерни; 6 — шестерня; 7 — блокирующее кольцо; 8 — муфта синхронизатора; 9 — сухарь; 10 – шестерня.
Блокирующее кольцо обеспечивает синхронизацию и препятствует замыканию муфты до момента выравнивания скоростей вала и шестерни. С внутренней стороны блокирующее кольцо имеет коническую поверхность, которая взаимодействует с фрикционным конусом шестерни. Снаружи блокирующее кольцо имеет шлицы, с помощью которых производится блокировка муфты включения.
На торцевой поверхности блокирующего кольца со стороны ступицы выполнено три паза, в которые входят сухари ступицы. Пазы препятствуют прокручиванию кольца при соприкосновении с фрикционным конусом (в них упираются сухари). Размер пазов в 1,5 раза превышает размер сухарей. В некоторых конструкциях синхронизаторов, наоборот, на блокирующем кольце выполнены выступы, а пазы — в ступице.
Работа синхронизатора. В нейтральном положении рычага КПП (рис.2) муфты синхронизаторов находятся в среднем положении, шестерни на ведомом валу вращаются свободно, поток мощности не передается.
При включении передачи вилка перемещает муфту синхронизатора из среднего положения в направлении шестерни. Вместе с муфтой сдвигаются сухари, которые воздействуют на блокирующее кольцо. Кольцо прижимается к конусу шестерни. На поверхности возникает сила трения, которая поворачивает кольцо до упора сухарей в пазах кольца (кольцо стопорится от проворачивания). В этом положении блокирующее кольцо препятствует дальнейшему продвижению муфты синхронизатора по оси вала, так как торцы шлицев блокирующего кольца располагаются напротив торцов шлицев муфты.
Далее под действием сил трения происходит синхронизация скоростей шестерни и ведомого вала. Когда скорости выравнены, под нажимом шлицев муфты блокирующее кольцо поворачивается в противоположную сторону, блокировка муфты снимается, шлицы муфты свободно проходят для зацепления с венцом шестерни. Происходит жесткое соединение вторичного вала КПП и шестерни.
Весь процесс синхронизации и включения передачи занимает доли секунды.
а) Исходное положение б) Синхронизация
в) Включение передачи
Рисунок 2 — Работа синхронизатора автомобилей ГАЗ – 53, ГАЗ — 24
1 — сухарь; 2 — включаемая шестерня; 3 — блокирующее кольцо; 4 — муфта синхронизатора; 5 — ступица; 6 — торец шлица муфты синхронизатора; 7 — торец шлица блокирующей муфты; 8 — паз в ступице; 9 — выступ блокирующего кольца; 10 — зубчатый венец шестерни.
Переборка пятиступенчатой КПП Газель\Волга. Часть 3 — Синхронизаторы нового образца.
Обзор конструкции
В сборе конструкция синхронизаторов нового образца (далее НО) выглядит следующим образом:
Для сравнения, с боков синхронизаторы НО, в центре латунное кольцо синхронизатора СО:
Далее попробую объяснить, как же работает синхронизатор. Общее для всех синхронизаторов — ход зубьев синхронизирующего кольца относительно муфты — но он должен быть в пределах одного зуба муфты и при движении муфты он должен попасть на внешнюю сторону зуба синхронизирующего кольца, при дальнейшем скольжении зуба по зубу смещаяя синхронизирующий элемент к центру, в зазор между зубьями муфты. В зависимости от направления передачи крутящего момента это будут разные положения:
Принцип работы синхронизатора
Сам процесс включения передачи заключается в выравнивании скоростей вращения шестерни включаемой передачи (соответственно промвала, первичного вала и ведомого диска сцепления) и вторичного вала. Условно можно выделить три этапа во включении передачи:
Следующий этап 2 — когда вертикальная составляющая силы, приложенной к муфте, превышает силу поверхностного натяжения. Либо за счёт естественного сокращения оборотов разница скорости вращения уменьшается и уменьшается сама сила поверхностного натяжения. У силы переключения Fп есть также и горизонтальная составляющая Fх, именно она и прижимает латунное кольцо к ответным поверхностям. Здесь происходит непосредственно синхронизация — высокое трение между латунью и сталью, выравнивание скоростей шестерни и муфты. Крутящий момент передаётся в требуемом направлении.
На третьем этапе скорости вращения выравниваются, силы сопротивления ослабевают и муфта заходит до упора в зацепление с зубъями венца шестерни.
Включенная передача не вылетает, так как зубья имеют скос в 4 градуса. И при передаче крутящего момента, чем большее усилие передаётся, тем сильнее муфта прижимается к шестерне:
Если сравнивать синхронизаторы, то получается сравнение как в аннотации — лучше быть богатым и здоровым, чем бедным и больным. Минус у синхронизаторов НО только один — цена, новый комплект стоит порядка 2 тыс. Латунное кольцо СО образца стоит порядка 400 рублей. Поездив на 4х ступке я наглядно увидел преимущества синхронизаторов НО — свободное включение, понижение на 1 и 2 передачу без напряга. А главное — скорость переключения. За счёт увеличенной вдвое рабочей поверхности и каналов отвода масла, вторая передача втыкается всегда и сразу. Особенно это критично при разгоне. Можно ли переключится на вторую передачу с синхронизаторами СО менее, чем за секунду — большой вопрос. А для синхронизаторов НО — это фигня вопрос. На убитой четырёх ступке я пытался втыкать передачи, как на пятиступке. Звуки хруста были такие, особенно при понижении передачи — что чувствовал себя чОтким пацаном на тазике. В общем для достижения высоких результатов альтернативе синхронизаторам НО просто нет. Их можно воткнуть в любую пятиступку, нужны муфты со ступицей НО и шестерни НО. И само собой сами синхронизаторы НО. Необходимость синхронизаторов НО в 1й передаче неочевидна, но вот во 2й передаче они совершенно необходимы.
Далее кратко рассмотрю причины неисправностей включения передач:
- не включается (приходится давить сильно, и всё равно никак) — износ зубьев синхронизирущего элемента, либо поперечный ход стал запредельным и зуб муфты не находит на внешнюю грань зуба синхронизирующего элемента. Либо как вариант зуб настолько слизан, что нет контакта под 45 градусов. У меня такое было до ремонта на холодную на 1й передаче.
- вылетает включенная передача — износ муфты. Выше было фото — муфты и зубья имеют скос зацепляемых поверхностей на 4 градуса. Если данног угла нет, то и причин для соединения передачи нет.
- хруст при включении — либо износ синхронизатора (зазор от синхронизирующего элемента до шестерни менее 1мм). Либо проблемы с маслом — недостаточное количество, неоптимальная вязкость. Как описывал ранее — зацелпение за счёт поверхностного натяжения между латунным кольцом и ответной стальной частью — обязательное условие работы синхронизатора. Без масла синхронизаторы не будут работать вообще.
- гул — причин много, вероятен износ подшипников.
Немного мыслей вдогонку. При переключении передач важно сильно давить на ручку. Если давить слегка, ожидая вклчюения передачи — это бессмысленный износ элементов синхронизатора, переключение в таком случае достигается не за счёт синхронизатора, а за счёт выравнивания скоростей вращения шестерни и вторичного вала. При вращении первичного вала вращаются все шестерни, все рабочие поверхности синхронизаторов, это дополнительное сопротивление. То есть в теории пятиступенчатая КПП с синхронизаторами НО за счёт увеличенного паразитного трения приводит к чуть более высокому расходу топлива. Также более вязкое масло ощутимо повысит расход топлива. Слишком жидкое затруднит работу синхронизаторов — такая вот дилемма. Лично я лью полусинтетику Роснефть гл-4.