BUDOWA I ZASADA DZIAŁANIA SKRZYNKI BIEGÓW Wykonał : Artur Mioduszewski Klasa : II TPS Data : 2010-05-17

Skrzynka biegów mechanizm służący do przekazywania mocy wytwarzanej przez silnik, służącej do napędu maszyny roboczej lub pojazdu. Biegiem w skrzyni biegów nazywamy realizowanie konkretnego przełożenia. Przełożeniem natomiast nazywamy stosunek prędkości obrotowej na wale wejściowym, do prędkości obrotowej na wale wyjściowym. Zmiana przełożenia jest wprost proporcjonalna do zmiany przekazywanego momentu obrotowego. Skrzynia biegów łączona jest z silnikiem za pomocą sprzęgła.

MECHANIZMY STEROWNIA SKRZYNEK BIEGÓW Niezależnie od rozwiązania konstrukcyjnego skrzynek biegów, do przełączania biegów niezbędne jest przesunięcie kół zębatych, elementów sprzęgieł zębatych lub synchronizatorów. Służy do tego układ sterowania, przenoszący siłę przykładaną przez kierowcę do dźwigni zmiany biegów na widełki przełączające, działające bezpośrednio na przesuwne elementy. Układy sterowania muszą zapewniać: łatwe przełączanie przekładni, pełne włączanie zazębień (przekładni lub sprzęgieł zębatych) oraz takie przełożenia kinematyczne i dynamiczne, aby przesuniecie dźwigni niezbędne do przełączania biegów nie było zbyt duże oraz aby siła, jaką kierowca musi wywierać na dźwignię, była możliwie mała. W mechanizmach zdalnego sterowania musi być uwzględniona możliwość regulacji długości dźwigni i cięgien, w celu likwidowania skutków zużywania się elementów sterowania, kasowania luzów itp.

Mechanizmy sterowania skrzynką biegów powinny odpowiadać następującym wymaganiom: Wszystkie przekładnie powinny być włączone za pomocą jednej dźwigni Włączenie przekładni musi być zawsze całkowite tak, aby koła zębate pracowały na całej szerokości, a przy włączaniu sprzęgłowym tuleja powinna zachodzić na wieniec zębaty W położeniu włączenia i wyłączenia elementy przesuwne powinny być ustalone; nie może zachodzić samoczynne włączanie lub wyłączanie biegów Mechanizm musi całkowicie zabezpieczać przed włączeniem dwóch biegów równocześnie Wymagane jest zabezpieczenie przed omyłkowym włączeniem biegu wstecznego Mechanizm nie powinien przenosić drgań zespołu napędowego na elementy nadwozia

Mechanizm sterowania można podzielić na dwie części: MECHANIZMY ZEWNĘTRZNE Mechanizm zewnętrzny łączy dźwignię zmiany biegów umieszczoną w kabinie kierowcy ze skrzynką biegów. W rozwiązaniu najprostszym skrzynka biegów jest umieszczona pod podłogą kabiny kierowcy, a dźwignia zmiany biegów, umieszczona jest obok fotela kierowcy, jest wprowadzona przez otwór w podłodze bezpośrednio do wnętrza skrzynki

Przy sterowaniu bezpośrednim występuje dźwignia zmiany biegów z gałką osadzoną przegubowo i zakończona wybierakiem 1 – wybierak 2 – przegub kulowy 3 – sprężyna dociskowa 4 – sworzeń ograniczający ruch dźwigni

Bardziej złożone są układy, gdy skrzynka biegów jest oddalona od miejsca kierowcy. Przy znacznym oddaleniu skrzynki (np. w autobusach) stosuje się hydrauliczne lub pneumatyczne układy zdalnego sterowania. W przypadku odległościowego sterowania skrzynka biegów w skład mechanizmu zewnętrznego wchodzą dźwignie, cięgna lub linki łączące dźwignię zmiany biegów ze skrzynką biegów.

Sterowanie skrzynką biegów z dźwignią w podłodze – gdy skrzynka jest oddalona od miejsca kierowcy. 1 – dźwignia zmiany biegów 2 – osłona przeciwkurzowa 3 – wspornik 4 – oprawa osłony 5 – osłona 6 – podkładka elastyczna 7 – nakrętki do mocowania i regulacji mechanizmu włączenia 8 – drążek zmiany biegów 9 – cięgno zewnętrzne wybierania biegów 10 – przeciwnakrętka 11 – końcówka cięgna 12 – dźwignia zewnętrzna wybierania biegów 13 – dźwignia zewnętrzna włączania biegów

MECHANIZMY WEWNĘTRZNE Mechanizmy wewnętrzne znajdują się wewnątrz skrzynki biegów. Do mechanizmów wewnętrznych zaliczamy: przesuwki, wodziki, widełki, wybierak, ewentualnie wałek wybieraka. Wodziki wykonane są głównie ze stali węglowej. Gniazda ustalające, miejsca osadzenia widełek i powierzchnie oporowe wodzików podlegają cementowaniu (stal 20) cyjanowaniu (stal 45) lub hartowaniu powierzchniowemu prądami wysokiej częstotliwości (stal 45). Natomiast widełki najczęściej wykonane są jako odkuwki stalowe. Wykonuje się je również z żeliwa lub jako wytłoczki z blachy stalowej.

Mechanizm zmiany biegów 1 – widełki 2, 3, 4 – przesuwki 5 – występy zabezpieczające przed obrotem widełek 6 – wodziki 7 – wybierak

W skład mechanizmu wewnętrznego wchodzą również mechanizmy ustalające położenie przesuwek oraz zabezpieczające przed jednoczesnym włączeniem dwóch biegów. 16 – wałek widełek I i II biegu 17 – wałek widełek III i IV biegu 18 – wałek widełek wstecznego biegu 19 – widełki wstecznego biegu 20 – widełki III i IV biegu 21 – widełki I i II biegu 27 – kołek blokady wałka widełek I i II biegu 28 – kołek blokady wałka widełek wstecznego biegu 29 – kołek blokujący

URZĄDZENIA USTALAJĄCE POŁOŻENIE PRZESUWEK. Zgodnie z podanymi wymaganiami, widełki muszą być przytrzymywane zarówno w położeniu wyłączenia, jak i w położeniu włączenia. Uzyskuje się to za pomocą: zatrzasków kulkowych umieszczonych miedzy obudową i wałkami (przy ruchomych wałkach) lub między piastą widełek i wałkiem (przy nieruchomych wałkach) dźwigni obrotowych zatrzasku kulkowego na wałku wybieraka

Na rysunku pokazane jest typowe rozwiązanie zatrzasków przy ruchomych wałkach. Zatrzask taki składa się ze sprężyny umieszczonej w nadlewach skrzyni biegów oraz kulki dociskanej przez sprężynę do wałka.

1, 2, 3 – wałki włączania biegów 4 – kulka metalowa 5 – sprężyna Na ruchomych wałkach znajdują się gniazda, w które wchodzi kulka w położeniu neutralnym lub w położeniu włączonego biegu, przy czym odległości miedzy tymi gniazdami dobrane są w ten sposób, aby zapewnić włączanie kół zębatych na całej szerokości wieńca. 1, 2, 3 – wałki włączania biegów 4 – kulka metalowa 5 – sprężyna

Na tym rysunku pokazane jest z kolei rozwiązanie zatrzasku przy nieruchomych wałkach ustalających w pokrywie skrzynki biegów, po których przesuwają się widełki. W odpowiednio ukształtowanych wałkach znajdują się zatrzaski kulkowe, a wałki mają odpowiednie gniazda do utrzymania kulek.

Jeszcze inne rozwiązanie urządzenia ustalającego położenie przesuwek przedstawione jest na kolejnym rysunku . W rozwiązaniu tym zatrzask kulkowy współpracuje z wycięciami na wałku, który osadzony jest na wałku wybieraka. Wałek ma tak dobraną długość aby wybierak mógł swobodnie współpracować ze wszystkimi przesuwkami. Zatrzask można regulować poprzez śrubę regulacyjną. 1 – śruba regulacyjna 2 – przeciw nakrętka 3 – wałek wybieraka 4 – pierścień zabezpieczający 5 – zatrzask kulkowy 6 – wałek osadzony na wałku wybieraka 7 – wybierak

Przekrój przez śrubę blokady V biegu 1 – śruba  2 – przeciwnakrętka       3 – kołek

Siła sprężyny dociskowej w zatrzaskach kulkowych jest tak dobrana, aby z jednej strony uniemożliwiała samoczynne przesuwanie się kół zębatych, z drugiej zaś strony nie stawiała kierowcy zbyt dużego oporu przy włączaniu biegów. Siła sprężyny zatrzasku (przy maksymalnym ściśnięciu) w samochodach osobowych z synchronizatorami wynosi zwykle od 78 do 98 N. Przy odpowiednio dobranym gnieździe kulki, siła potrzebna do przesunięcia widełek jest około 50% większa. W skrzyniach 3-biegowych stosowane są zwykle dwa wałki wewnętrznego mechanizmu zmiany biegów, przy czym oba wałki mają po trzy gniazda ustalające, z których środkowe służą do ustalenia położenia biegu luzem, krańcowe zaś do włączenia odpowiednich biegów. W skrzyniach 4 i 5-biegowych stosowane są zwykle trzy wałki (wodziki) w wewnętrznym mechanizmie zmiany biegów. W skrzynkach 4-biegowych wałki służące do włączania biegu trzeciego i czwartego oraz pierwszego i drugiego mają po trzy gniazda ustalające (środkowy do ustalenia położenia włączania, krańcowe do włączania zmiany odpowiednich biegów). Natomiast wałek biegu wstecznego ma tylko dwa gniazda ustalające, z których jedno służy do ustalania położenia biegu luzem, drugie zaś do włączania biegu wstecznego. W skrzyniach 5-biegowych wszystkie trzy wałki mają po trzy gniazda ustalające. Aby zatrzask był sprawny, kąt przylegania kulki musi być stały i nie powinien ulegać zmianom wskutek niedokładności obróbki lub późniejszego zużycia.

Jak pokazano na rysunku a, utrzymywanie stałej siły zatrzasku przy rowku półokrągłym nie jest możliwe i zmniejsza się stale wraz z zużyciem gniazda. Głębokość gniazda o tym kształcie jest więc bardzo ważna i może wymagać szlifowania po obróbce cieplnej. Gdy zostanie zastosowane gniazdo trapezowe rys. b kulka nie styka się z przesuwką na krawędziach zużywających się gniazda, a tym samym nie ma potrzeby dokładnego sprawdzania jego głębokości. Gniazda ustalające zatrzasku kulkowego. a – półkuliste b - trapezowe

Ustalenie przesuwek na wodzikach odbywa się za pomocą śrub o stożkowym kształcie. Przy przesuwaniu wodzików w kierunku wzdłużnym ich końce wyciskają smar i mogą wybić zaślepki, którymi zakryte są gniazda wodzików rys. 12 A. Aby zapobiec temu, należy wykonać ścięcia lub rowki na wodzikach rys.12 B. Rowki lub ścięcia służą do odpowietrzania układu. Konstrukcja zakończeń wodzików A – nieprawidłowe  B – prawidłowe

KONIEC