Как сделать кулачковую коробку
Кулачковая коробка передач
Вопрос улучшения динамических и скоростных характеристик автомобиля всегда оставался приоритетным для конструкторов и разработчиков. А для совершенствования этих характеристик, необходима модернизация не только двигателя, но и коробки переключения передач, увеличив скорость её переключения и максимально-допустимые нагрузки на шестерни. Именно кулачковая коробка передач стала очередным важным шагом в развитии гоночного спорта.
Особенности конструкции
Автомобиль ВАЗ-2108, который впервые получил такую коробку переключения передач, произвел фурор среди автолюбителей того времени. Для создания этой КПП, была упрощена конструкция обычной механической коробки, что также удивило многих. В кулачковом аналоге отсутствуют синхронизаторы, мелкие зубцы на шлицевых муфтах отсутствуют, вместо них расположены до семи крупных кулачков (что и явилось поводом для названия агрегата). Также кулачки расположены и на шестеренке, с которой муфта входит в зацепление. Такие изменения конструкции позволяют максимально сократить длительность каждого переключения. Коробка, адаптированная для гоночных заездов, имеют прямозубые шестерни. За счет этого конструкторы обеспечили повышенный коэффициент полезного действия, уменьшив трение. Кроме этого, нагрузка на валы уменьшается. Однако передача крутящего момента у них ниже, в связи с этим необходимо увеличивать их размер.
ВАЗ- 2108
Распределение передаточных чисел в коробках делается с учетом использования агрегата. Для автомобилей повседневного пользования, например, ВАЗ-2108, первая ступень более короткая, так как необходимы ходовые характеристики для движения в сложных условиях. Использованные в гоночных авто, коробки, конструируются с более длинной первой ступенью, что обеспечивает необходимую динамику на старте. Механизм переключения бывает:
Преимущества и недостатки
Главным достоинством кулачковых коробок является увеличенная скорость переключений, которая втрое выше, чем в МКПП. Ради этого они и были созданы. Исходя из первого преимущества, происходит и второе — обороты двигателя не падают, благодаря чему, разгон обретает дополнительную динамику. Это особенно важно для двигателей с узким рабочим диапазоном. Кроме перечисленных, кулачковые коробки имеют ряд достоинств:
К недостаткам можно отнести высокую стоимость, небольшой ресурс и повышенный уровень шума при работе. Экстремальные условия переключений для элементов коробки, приводят к износу и деформации кулачков, которые принимают всю нагрузку на себя, уберегая шестерни от повреждений. Это приводит к необходимости частой замены масла, которое загрязнено частицами металла.
Применение кулачковых агрегатов
Использование таких коробок для не гоночных авто практически возможно. Однако это не имеет смысла, если говорить о практичности. Отсутствие синхронизаторов, при повседневной езде, требует от водителя совсем другой системы переключения передач. Для увеличения срока службы элементов коробки, необходимо выжимать сцепление при переключениях, перегазовывать.
Конструкторы ВАЗ проделали огромную работу, разработав такую коробку передач и воплотив в жизнь своё изобретение. Кулачковая коробка подняла показатели гоночных автомобилей на высший уровень.
Кулачковая КПП
За динамику автомобиля и его скоростные характеристики отвечает не только двигатель, но и трансмиссия. Чтобы почувствовать тюнинг двигателя, необходимо провести и тюнинг трансмиссии. Хорошая трансмиссия должна обладать высокой скоростью переключения, другими передаточными числами, способностью выдерживать большие нагрузки. Таким требованиям идеально подходит кулачковая КПП, используемая на всех спортивных автомобилях.
За динамику автомобиля и его скоростные характеристики отвечает не только двигатель, но и трансмиссия. Чтобы почувствовать тюнинг двигателя, необходимо провести и тюнинг трансмиссии. Хорошая трансмиссия должна обладать высокой скоростью переключения, другими передаточными числами, способностью выдерживать большие нагрузки. Таким требованиям идеально подходит кулачковая КПП, используемая на всех спортивных автомобилях.
Кулачковая КПП, как ни странно, проще по конструкции, чем обычная. У нее нет синхронизаторов, так как из-за него увеличивается время переключения передачи. Вместо синхронизаторов и зубьев шестерен зацепление производится выступами шестерен – кулачками. На каждой шестерне их не больше 7, то есть между ними имеется достаточный запас по ширине. Отсюда происходит характерное клацанье при переключении передачи. Но за счет этого шестерни кулачковой КПП менее склонны к трещинам и прочим повреждениям.
Кулачковая КПП имеет шестерни большего диаметра с не косозубыми шестернями, как в обычной КПП, а прямозубые. Соответственно уменьшаются затраты на трение, их изготовление проще, но падает крутящий момент. Но он компенсируется большим диаметром шестерен.
У кулачковой КПП имеется две разновидности процесса переключения передач: поисковый и секвентальный. Поисковый практически ничем не отличается от стандартного. А при секвентальном переключении передачи переключить можно только последовательно как вверх, так и вниз. Он легче в управлении, но сложнее в конструкции. Это удобнее для гонок.
Для переключения передачи секвентальной кулачковой КПП необходимо просто передвинуть рычаг вперед или назад, а передача сама переключится на следующую/предыдущую. Для предотвращения случайного включения «нейтралки» и заднего хода, имеется блокировка КПП. Для ее снятия перед переключением на последние передачи необходимо нажать на кнопку сбоку. Для гоночных машин рычаг КПП делают максимально длинным, чтобы водитель сэкономил время на движении руки к рычагу. Полное переключение передачи такой КПП составляет примерно 150 миллисекунд.
Еще более «продвинутым» вариантом кулачковой КПП является полуавтоматика. В такой КПП необходимо вовремя нажать на «лепесток» за рулем или передвинуть рычаг, а автоматика сама решит какую передачу включать, а гидромеханизмы сделают переключение более плавным, что уменьшит разрушение шестерен.
Для езды по городу кулачковая КПП имеет большой недостаток – для переключения передач необходимо задействовать технику перегазовки или двойного выжима сцепления. А для неопытных водителей это обернется сломанной трансмиссией.
ТОЛЬЯТТИ : +7(906) 129-31-33
Добро пожаловать
на VAZ.EE+ Extended Edition
С мая 2013 года наш портал расширил тематические разделы форума по обмену опытом: добавлены подфорумы Американцы, Корейцы, Немцы, Французы, Японцы, в связи с увеличением автопарков наших посетителей.
Помимо изменения стиля, наш Чат, Почта, Развлекательные и фото/видео разделы, Литература стали встроенными и не трубеют отдельной регистрации. Кроме этого, есть и другие полезные и приятные новшевства с которыми Вы все можете ознакомиться при посещении портала.
С вопросами и предложениями можете обращаться к администрации в специальном разделе форума или через форму обратной связи.
Кулачковая КПП ВФТС
Автор темы Vulgaris, 7.5.2008, 23:45
#1 Vulgaris
Сообщение добавлено 7.5.2008, 23:45
Обращаются много людей с форума по поводу классической кулачковой коробки, поэтому решил отписаться в этой теме.
Думаю рядов было разработанно много, но чертежи имеются только на два ряда, это 2.89-1.89-1.51-1.19-1 и
2.37-1.72-1.43-1.19-1.
Установка и снятие валов аналогично как и в стандартной коробке. Настройка валов (положения шестеренок и вилок) производится в специальном корпусе, с окнами на боковых стенках
Масло использую Castrol TAF X
Кулачковая коробка передач
Если устроить соревнования по гонкам двух машин с одинаковыми показателями мощности, первая из которых будет обычной, а вторая – гоночной, то победа достанется именно ей. Залогом успешного заезда будет установленная коробка переключения скоростей кулачкового типа, основным преимуществом которой будет оперативное переключение скоростных режимов.
Содержание:
Что представляет собой кулачковая прямозубая коробка
Устроена она просто и надежно, шестеренчатые зубья не скошены. Это гарантированно обещает, что трансмиссия будет работать без отвлечения на трение и вылеты передач.
Но главное достоинство заключается в одной особенности – в процессе езды передачи переключаются без использования сцепления. Все управляется силой, с которой нажимают на педаль газа. Кулачковая коробка передач – работает просто. Движением рычага на себя водитель переходит на высшую передачу, а от себя – на низшую. Своим названием кулачковое передаточное устройство обязано особым строением муфт включения – они представляют собой небольших размеров кулачки, численностью от пяти до семи штук.
На шестерне они сцепляются, создавая зазор, необходимый для оперативного переключения скоростей. Синхронизаторных элементов в данном устройстве не предусмотрено.
Секвентальная коробка
Последовательно передачи включаются на мотоцикле. «Нейтралка» там в большинстве случаев расположена между первой и второй скоростью. Такой же принцип механики устанавливается на трактора, большегрузные автомобили. Но чаще всего последовательность переключения скоростей используется в спортивных машинах, когда время очень дорого, и его не хочется терять почем зря. Применение гидравлики дает возможность ускорить процесс, максимально его сократив.
В секвентальном механизме основу составляет простая механическая коробка, немного модернизированная. Основным отличием считается то, что с ее применением переключаются скорости с меньшей на большую без изменения скоростного режима машины, чего нельзя сказать про обычную КПП.
Что лучше?
Уже отмечалось, что на некоторых коночных машинах используют коробку передач кулачкового типа. А если ее сделать секвентальной, то скорость переключения станет еще выше.
Ведь именно прямые зубья шестерен роднят такую транссмиссионную систему с секвентальной, давая возможность быстро выполнять включение.
Отличительные особенности
На машинах, оснащенных коробкой секвентального типа, рычаг для переключения расположен на рулевом управлении. Как правило, на колесе монтируются кнопки, необходимая из которых маркируется буквой «S». Переключение может выполняться в ручном либо автоматическом режимах, и коробка будет работать по трем вариантам:
Преимуществами такой машины считаются следующие отличия:
Но известен и один минус – слабая сопротивляемость к изнашиванию механизма самой коробки.
Традиционная коробка и автомат
Первый вариант чаще всего встречается на машинах отечественного производства, и нейтральное положение в них находится посредине. Чтобы начать движение, приходится выжать сцепление и включить первую скорость. После этого, наращивая режим, передачи необходимо переключать последовательно.
Но нет помех, чтобы начать двигаться со второй скорости, если для этого подходит состояние дорожного полотна и возможности мотора. А если машину необходимо завести буксиром, то для облегчения действий есть возможность установить коробку на третью или четвертую скорости.
Коробку-автомат придумали, чтобы облегчить управление машиной. Переключение происходит автоматически, водителю остается только газом прибавлять или уменьшать режим.
Итак, применение кулачкового механизма создает сильную нагрузку на мотор, трансмиссию и даже привод. Да и шумовой эффект у нее значительный. Преимущества в вождении имеются, но они не компенсируют способные возникнуть недостатки.
Ninja-VAV › Блог › Кулачковая коробка передач
Особенности гоночной механики
Денис Комаров, технический директор гоночной команды, готовит кулачковую коробку передач к фотосъемке. Он бережно протирает ветошью одну из шестеренок агрегата – огромное прямозубое колесо. Если бы такая шестерня лежала в мастерской сама по себе, можно было бы подумать, что она из коробки большого старого грузовика. Между тем она принадлежит компактному хетчбэку Citroёn С2.
Большой диаметр колеса объясняется двумя факторами. Во-первых, коробка раллийной машины передает от двигателя на колеса солидный крутящий момент. А во-вторых, колесо прямозубое. Достоинство привычных косозубых шестерен, которые применяются в коробках «гражданских» автомобилей, заключается в том, что за счет более длинного зуба и, соответственно, большей поверхности распределения нагрузок они могут передавать тот же крутящий момент при меньших размерах. Кроме того, они работают заметно тише. Но прямозубые колеса применяются в гоночных машинах не случайно: они не создают осевых нагрузок на валах и повышают КПД коробки.
Удивительно, но гоночная коробка передач не сложнее, а даже проще обычной гражданской. Здесь нет никаких синхронизаторов, а вместо большого количества мелких зубцов, которые входят в зацепление при включении передачи на обычной коробке, применяются крупные кулачки – торцевые выступы на шестерне и муфте (обычно их 5–7 штук на колесо). Чтобы передачи включались как можно скорее, кулачки входят в зацепление с большим зазором по ширине. Поэтому при включении передач на раллийной машине можно слышать характерное металлическое клацанье – это кулачки шестерни и муфты столкнулись друг с другом.
Вперед-назад: хорошо и плохо
Есть и еще одна причина, почему кулачковые коробки не подходят для обычных дорог. Хотя эти агрегаты нередко оборудуют обычным поисковым механизмом переключения, самые быстрые и популярные у гонщиков коробки – секвентальные. В раллийных машинах пилота сильно трясет, поэтому водить рычаг переключения вперед-назад куда удобнее, чем выбирать передачи, как в обычном автомобиле. К тому же такая кинематика рычага позволяет сэкономить несколько миллисекунд на каждом переключении.
Но ездить с секвентальной коробкой кулачкового типа по дорогам общего пользования – страшная мука. Дело в том, что когда мы попадаем в пробку или под прямым углом поворачиваем с главной дороги на второстепенную, то обычно перескакиваем сразу на несколько передач вниз. Например, с пятой на вторую. При секвентальной же коробке такой трюк не выйдет: придется с перегазовкой vk.com/autobap последовательно перейти на четвертую, третью и лишь затем – на вторую передачу. Денис показывает, почему так происходит на коробке «ситроена». Когда пилот раллийной машины толкает рычаг этой секвентальной коробки вперед или назад, на определенный угол поворачивается специальная ось с многочисленными кулачками. При этом один из кулачков возвращает вилку переключения передач в нейтральное положение, а другой давит на еще одну вилку, и она вводит в зацепление муфту с шестерней нужной передачи. Чтобы включить, скажем, пятую передачу, надо последовательно несколько раз повернуть ось, которая управляется вилками переключения.
Утешение гражданского гонщика
Выходит, что кулачковая коробка абсолютно неприменима для гражданских автомобилей. Это не совсем так. Британские фирмы – главные производители кулачковых коробок – традиционно имеют много запросов среди любителей тюнинга, желающих приобрести их коробки, а в нашей стране на базе кулачковой коробки даже был разработан современный агрегат для «гражданского» использования, который почти лишен недостатков.
Произошло это так. Компания «Спортмобиль», которая занималась тюнингом и подготовкой для соревнований и без того быстрых автомобилей Mitsubishi Lancer Evolution, освоила установку на этих машинах кулачковой коробки фирмы Gemini. Эффективное использование такого устройства предполагает превосходные навыки водителя. Но поскольку применение кулачковой коробки кардинально изменяет динамические характеристики, инженеры и основатели компании Алексей Чернышев и Павел Рустанович решили адаптировать гоночную коробку для использования обычными водителями при каждодневной езде.
Для решения этой задачи привлекли электронику. За основу взяли компьютер Motec, позволяющий программировать функции автомобиля. К нему написали собственное программное обеспечение, которое в совокупности с разработанным электронным блоком и стало основой его системы, получившей название SGSM (Sequental Gearshift Management).vk.com/autobap Сотрудники компании «Спортмобиль» смогли связать переключения передач в коробке с работой систем зажигания и впрыска. При переходе вниз мотор в автоматическом режиме совершал перегазовку. С одной стороны, это облегчало жизнь пилоту, а с другой – повышало срок службы кулачковой коробки за счет гарантированно более плавных переключений. Стоит заметить, что похожая система до этого применялась на гоночных мотоциклах – в них датчик движения рычага коробки был связан с блоком управления зажиганием. В момент переключения вниз угол опережения зажигания резко увеличивался, и обороты падали, что и требовалось для перехода на пониженную передачу. Но система «Спортмобиля», которая автоматизировала систему впрыска, стала следующим уровнем развития идеи.
Применение кулачковой коробки наряду с тюнинговым 420-сильным двигателем сделало подготовленный в компании автомобиль самым динамичным Evolution в истории этого культового автомобиля. До 100 км/ч автомобиль разгонялся за 3,53 с! Узнав о таком достижении российских инженеров, в Москву приезжали журналисты известного английского журнала Autocar и остались в полном восторге. В итоге за рубежом сразу несколько компаний заинтересовались возможностью выпуска подобных коробок, а в Москве образовалась группа отчаянных парней, желающих приобрести Evolution с кулачковой коробкой.
Денис Комаров собирает кулачковую коробку, готовя машину к очередному этапу ралли, за этим процессом наблюдает известный раллийный пилот Евгений Аксаков. По дорогам общего пользования Евгений ездит на автомобиле с обычным гидромеханическим «автоматом», но в гонках переключает передачи, разумеется, сам. Несмотря на развитие технологий, пока только комбинация секвентальной кулачковой коробки и опытного пилота позволяет достичь самой высокой скорости переключений.