Вал КПП ГАЗ: основа трансмиссии автомобилей из Нижнего Новгорода
Во всех старых и новых автомобилях ГАЗ (в «ГАЗонах», «Волгах», «ГАЗелях») используются коробки передач с ручным управлением классической трехвальной конструкции. О трансмиссии автомобилей ГАЗ, их коробках передач и используемых в них валах, а также о некоторых неисправностях КПП читайте в данной статье.
Схемы трансмиссии автомобилей ГАЗ
Трансмиссия всех автомобилей Горьковского автозавода выполнена по традиционным схемам, которых сегодня используется две:
• Автомобили с колесной формулой 4х2 и задним приводом — ГАЗ-53, ГАЗ-3307, «ГАЗель», «ГАЗон Next», легковые автомобили «Волга»;
• Автомобили с колесной формулой 4х4 — ГАЗ-66, семейство ГАЗ-3308 и другие.
Также ГАЗ ограниченными партиями выпускает автомобили специального назначения на колесном и полугусеничном ходу, эти автомобили имеют различные колесные формулы, однако их трансмиссия построена на тех же принципах, что и соответствующие системы массовых серийных моделей.
Устройство трансмиссии всех заднеприводных автомобилей ГАЗ следующее. Крутящий момент с коленчатого вала двигателя посредством механизма сцепления поступает на МКПП (4-х или 5-ступенчатую), где он изменяется по величине. С КПП момент посредством обычного карданного вала направляется на главную передачу ведущего моста, где еще раз изменяется, а затем на дифференциал, где разделяется на два потока. Оба потока с помощью привода (роль которого играют полуоси) поступают на правое и левое колеса.
Полноприводные грузовики ГАЗ имеют более сложную трансмиссию. Здесь появляется еще одна коробка передач (механическая, 2-ступенчатая), называемая раздаточной. «Раздатка» разделяет мощность на два независимых и противоположно направленных потока, поступающих (посредством обычных карданных валов) на передний и задний ведущие мосты.
На серийных моделях грузовых и легковых автомобилей ОАО «ГАЗ» до самого недавнего времени устанавливались исключительно механические 4-ступенчатые КПП. Однако сегодня на автомобили «ГАЗель», «Соболь», «Валдай», актуальные модели «Волга» (с 1994 года), ГАЗ-3308/33086, «ГАЗон Next» и другие устанавливаются механические 5-ступенчатые МКПП.
В качестве эксперимента на некоторые ранние модели автомобилей «Волга», а также на все представительские ГАЗ-13 «Чайка» устанавливалась автоматическая 3-ступенчатая КП, которая, однако, широкого применения не нашла. Более современной АКПП оснащался легковой автомобиль Volga Siber, который выпускался с 2008 по 2010 годы. Но к сегодняшнему дню «автоматы» так и не получили массового распространения.
Во многих моделях грузовых автомобилей ГАЗ возможна установка коробки отбора мощности (КОМ), с помощью которой производится отбор крутящего момента для привода разнообразных механизмов. Главным образом, КОМ используется для привода насоса гидравлической системы. Специально для установки КОМ в картере КПП предусмотрен лючок с установленной на болтах крышкой.
Здесь мы рассмотрим устройство и особенности работы только наиболее распространенных 4-х и 5-ступенчатых МКПП актуальных и снятых с производства автомобилей ГАЗ.
Устройство коробок передач автомобилей ГАЗ
Можно выделить три основных типа коробок передач, имеющих принципиально одинаковое устройство:
• 4-ступенчатые КПП легковых автомобилей «Волга» до 1994 года выпуска;
• 4-ступенчатые КПП грузовых автомобилей ГАЗ-53, ГАЗ-3307, ГАЗ-66;
• 5-ступенчатые КПП легковых автомобилей «Волга» после 1994 года и «ГАЗель»;
• 5-ступенчатые КПП грузовиков ГАЗ-3308, ГАЗ-33086 и других актуальных моделей.
Основу КПП составляет цельнолитой картер. В его верхней части расположены ведущий и ведомый валы (также они называются первичным и вторичным). Ниже располагается промежуточный вал, играющий роль посредника между первыми двумя. В верхней крышке КПП предусмотрен специальный механизм выбора передач, в его состав входит рычаг, три горизонтальных штока (а также фиксаторы), на каждом из которых установлена вилка, с помощью которой производится передвижение муфт или шестерен.
Валы несут на себе косозубые и прямозубые шестерни, которые в том или ином порядке входят в зацепление друг с другом, что и обеспечивает изменение величины крутящего момента. Более подробно об устройстве валов в «ГАЗовских» КПП рассказано чуть ниже.
Включение и выключение скоростей может производиться разными способами:
• Фиксацией (заклиниванием) неподвижных шестерен ведомого вала посредством подвижной муфты (которая обычно объединена в единую конструкцию с синхронизатором);
• Зацеплением венцов подвижной шестерни на вторичном валу и неподвижной шестерни на промежуточном валу.
В КПП обязательно присутствует отдельный вал малой длины с одной или двумя шестернями, который служит для включения задней скорости. Шестерня (или шестерни) этого вала включаются между шестернями 1-й (в 4-ступенчатых КПП) или 5-й (в 5-ступенчатых передач) скорости промежуточного и ведомого вала. Введение дополнительной шестерни изменяет направление вращения выходного вала на противоположное, что изменяет и направление движения авто.
Теперь рассмотрим конструктивные отличия разных типов КПП автомобилей Горьковского автозавода.
Четырехступенчатые КПП легковых автомобилей ОАО «ГАЗ». Используемые на «Волгах» (ГАЗ-24 и более поздних) коробки оснащаются ведущими (вторичными) валами с неподвижными шестернями. Включение и выключение передач (заклинивание шестерен на валу) осуществляется посредством двух инерционных муфт синхронизаторов. Рычаг, с помощью которого осуществляются манипуляции по переключению передач, монтируется сверху, со стороны задней стенки картера коробки, на специальном удлинении — это сделано для более удобного расположения КПП и возможности вывода рычага в салон.
Четырехступенчатые КПП грузовиков ГАЗ-53, ГАЗ-66, ГАЗ-3307. Переключение передач производится с помощью одной муфты (3-я и 4-я передачи) и подвижной шестерни (1-я и 2-я передачи). Рычаг переключения передач расположен непосредственно в верхней части картера КПП. Такая конструкция обеспечивает компактность коробки, что облегчает компоновку трансмиссии и ее обслуживание.
Пятиступенчатые КПП актуальных моделей ГАЗ. В данных коробках все шестерни ведомого вала неподвижны, а включение скоростей производится с помощью трех подвижных муфт синхронизаторов (одна муфта служит для включений 1-й и 2-й передач, вторая — для включения 3-й и 4-й передач, и третья — для включения 5-й и задней скоростей). Рычаг монтируется непосредственно на верхней части картера, со стороны ведомого вала.
Более подробно нужно рассказать о конструкции и особенностях используемых в коробках передач ГАЗ валах.
Назначение и устройство валов КПП
Каждый из трех валов имеет свое место в КПП и решает свои задачи, чем обусловлено их конструкция и расположение.
Ведущий (он же первичный) вал. Данная деталь принимает поток мощности от сцепления, и передает его на промежуточный вал (либо напрямую на ведомый вал в случае выбора прямой передачи, роль которой в «ГАЗовских» коробках выполняет четвертая скорость). Ведущий вал на всех КПП ОАО «ГАЗ» имеет малую длину, на его внутреннем конце расположена косозубая шестерня, зубчатый венец которой входит в постоянное зацепление с венцом шестерни промежуточного вала. Внешний конец вала имеет шлицевое соединение со ступицей ведомого диска сцепления.
Ведущий вал имеет две опоры, одну — в коробке, другую — за ее пределами. Роль первой опоры играет подшипник, который установлен непосредственно в картере КПП (в его передней стенке), а вторая опора — подшипник, которые монтируется в специальной выточке на торце коленчатого вала. Такой способ установки просто и изящно решает задачу обеспечения соосности коленчатого вала двигателя, сцепления и коробки передач, исключая перекосы и упрощая конструкцию агрегатов трансмиссии.
Ведомый (он же вторичный) вал. Наиболее сложный узел в КПП, что обусловлено выполняемыми им функциями:
• Данный вал является одним из ключевых узлов механизма включения передач — он служит основой для установки подвижных муфт синхронизаторов или шестерен (в КПП ГАЗ-53, 66 и других), обеспечивающих включение передач;
• С данного вала снимается поток мощности, который поступает на ведущий мост автомобиля.
Ведомый вал — это сложная составная конструкция, ее основой выступает стальной вал, на который устанавливаются шестерни (на подшипниках) и муфты синхронизаторов (на шлицах, в КПП ГАЗ-53 и ГАЗ-66 на шлицах устанавливается также одна подвижная шестерня). На заднем конце вала, выступающем из КПП, выполнены шлицы, на которых монтируется фланец для соединения с карданным валом.
Вал также имеет две опоры, обе находятся внутри коробки. Роль первой играет выточка, выполненная в заднем торце ведущего вала, внутри которой установлен подшипник. Роль второй берет на себя подшипник, вмонтированный в картер (его заднюю стенку). Это обеспечивает соосность и центрирование ведущего и ведомого валов.
Промежуточный вал. Данный вал конструктивно представляет собой неразборный блок шестерен различного диаметра и типа. Он устанавливается непосредственно под ведущим и ведомым, его опорами служат подшипники, зафиксированные в передней и задней стенках картера КПП.
В 4-ступенчатых КПП грузовиков ГАЗ-53 (и его «потомка» ГАЗ-3307) и ГАЗ-66 венцы только трех шестерен, смонтированных на промежуточном валу, постоянно соединены (зацеплены) с венцами шестерен на остальных двух валах — это передняя шестерня, а также шестерни второй и третьей скоростей. Венцы шестерен первой передачи и заднего хода соединяется с венцами соответствующих шестерен на ведомом валу только при включении передачи.
В 4-ступенчатых КПП автомобилей «Волга» венцы всех шестерен промежуточного и ведомого валов находятся в постоянном зацеплении, поэтому они вращаются независимо от включенной передачи. Такая же ситуация наблюдается и в современных 5-ступенчатых КПП всех автомобилей ОАО «ГАЗ».
Отметим, что валы многих коробок передач, используемых (и применяемых ранее) на различных моделях автомобилей ГАЗ взаимозаменяемы, так как номенклатура КПП и валов не слишком широка. В частности, идентичные коробки и валы используются в старых ГАЗ-53 и их преемниках ГАЗ-3307, а также в «Шишиге» ГАЗ-66. Взаимозаменяемы коробки и валы грузовиков ГАЗ-3308, ГАЗ-33086, «ГАЗон Next» и других моделей.
Высокую степень унификации имеют пятиступенчатые коробки передач автомобилей «Волга» и «ГАЗель». Во многих моделях КПП этих машин используются одинаковые валы, шестерни и другие детали, поэтому с покупкой запасных частей и ремонтом этих коробок проблем не возникает.
Неисправности «ГАЗовских» валов КПП
Валы — одни из самых надежных компонентов МКПП, так как это стальные прочные детали, в которых особо и нечему ломаться. Обычно приходится сталкиваться с проблемами со стороны деталей, контактирующих с валами, главным образом — с износом и разрушением венцов установленных на них косозубых и прямозубых шестерен, и с износом и поломками разнообразных подшипников.
Однако необходимо понимать, что первичный и промежуточный валы — это не просто цилиндры с надетыми шестернями, которые можно снять. Шестерни этих валов — несъемные, зачастую выточены с ними заодно из одной болванки (либо изготовлены отдельно, но зафиксированы так, что снять их можно только с помощью специального приспособления). А это значит, что разрушение зубчатых венцов шестерен или их чрезмерный износ равноценен поломке всего вала. На ведомом валу выточены шлицы, которые, как и шестерни, подвержены износу и поломкам. Так что валы КПП подвержены износу и периодически нуждаются в замене.
Проявляются такие неисправности повышенной шумностью работы КПП, резкими стуками и скрежетом при манипуляции рычагом, а также чрезмерным нагревом масла и всей коробки. При возникновении таких «симптомах» коробку необходимо снять, полностью разобрать, и произвести замену неисправных деталей. Для успешного проведения ремонта кроме запчастей нужно использовать и ремкомплекты, которые значительно упрощают и ускоряют работы.