Принцип работы МКПП
Частота вращения коленчатого вала большинства двигателей внутреннего сгорания находится в диапазоне 800-8000 об/мин, а скорость вращения колёс автомобиля составляет 50-2500 об/мин. Эксплуатация двигателя на малых оборотах не позволяет маслонасосу создать нормальное давление, вследствие чего возникает режим «масляного голодания», способствующий быстрому износу движущихся частей. Возникает существенная разница между режимами вращения коленчатого вала двигателя и колёс автомобиля.
Это несоответствие невозможно исправить простыми методами, поскольку для разных ситуаций требуются свои режимы мощности. Например, при начале движения для преодоления инерции покоя нужна большая мощность, а для поддержания скорости уже разогнанной машины требуется гораздо меньшее усилие. При этом, чем меньше скорость вращения коленвала двигателя, тем меньше его мощность. Коробка передач служит для преобразования момента вращения, полученного от коленчатого вала двигателя, в необходимый для данной ситуации режим мощности и передачи его на колёса.
Картер более чем наполовину наполнен маслом для смазки, участвующих в работе, шестерёнок
Принцип действия механической коробки передач основан на использовании пар шестерней, обладающих определённым передаточным числом (соотношение количества зубьев на двух взаимодействующих шестернях). Несколько упрощённо, на валу двигателя устанавливается шестерня одного размера, а на валу коробки передач — другая. Существуют разные типы механических коробок, основными их которых являются:
- Двухвальная. Используется на переднеприводных автомобилях.
- Трёхвальная. Устанавливается на заднеприводных машинах.
Конструкция коробок состоит из рабочего и ведомого валов, на которых установлены шестерни определённого диаметра. Переключением разных пар шестерней достигаются соответствующие режимы мощности и скорости движения. Существуют коробки с 4,5, 6 или большим числом пар или, как их называют, ступеней. Большинство автомобилей имеют пятиступенчатую коробку передач, но и другие варианты — не редкость. Первая ступень имеет наибольшее передаточное число, обеспечивает максимальную мощность при минимальной скорости и применяется для трогания машины с места. Вторая обладает меньшим передаточным числом, что позволяет увеличить скорость, но даёт меньшую мощность и т. д. Пятая передача позволяет добиться максимальной скорости на предварительно разогнанной машине.
Переключение передач производится при отключенном соединении с коленвалом двигателя (сцеплении). Примечательно, что на МКПП имеется возможность перейти с первой передачи сразу на пятую. Обычно переход с высоких передач на низкие происходит без существенных проблем, тогда как при переключении с первой сразу на четвёртую у двигателя, скорее всего, не хватит мощности и он заглохнет. Это требует от водителя понимания принципа переключения скоростей.
ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ СКОРОСТЕЙ НА ВЕЛОСИПЕД, КАКИЕ ВИДЫ БЫВАЮТ
Переключатель скоростей на велосипед является компонентом трансмиссии, который непосредственно служит для переключения скоростей. Переключение скоростей для велосипеда – это очень важная и порой очень необходимая функция для велосипеда, которая позволяет эффективно распределять энергию, затрачиваемую на усилие, направленное на нажатие педалей, и частоту их вращения.
Передаточное соотношение между колесом и педалями, которое изменяется, и позволяет происходить этому распределению.
Существует несколько видов переключателей:
- механизм внешнего переключения;
- механизм внутреннего переключения;
- комбинированный механизм.
Рассмотрим их поподробнее.
МЕХАНИЗМ ВНУТРЕННЕГО ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ
В переключателях такого типа используются планетарные втулки. В данном случае, механизм переключения спрятан внутри задней втулки, что обуславливает наличие одной звезды на переднем колесе, цепи, и одной звезды на заднем колесе.
Нынешние планетарные втулки имеют различное количество передач (от трех до четырнадцати), также могут иметь встроенный тормоз.
Такие механизмы в основном применяются на прогулочных и дорожных велосипедах, очень редко на горных.
Рассмотрим достоинства таких переключателей:
- повышенная сопротивляемость погодным и дорожным условиям (детали механизма находятся в корпусе);
- наличие встроенного тормоза;
- они достаточно надежны и долговечны;
- такой механизм позволяет переключать передачи, не вращая педали;
- достаточно простое обслуживание.
Однако такие механизмы имеют и недостатки:
- достаточно большой вес;
- может происходить усложнение движения из-за сильного трения узлов;
- в походных условиях ремонтировать механизм невозможно.
МЕХАНИЗМ ВНЕШНЕГО ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ
Эти переключатели используются гораздо чаще на велосипедах. Переключение передач происходит с помощью двух переключателей: заднего и переднего. Рассмотрим каждый из них поподробнее.
Передний переключатель
Его конструкция позволяет перебрасывать цепь с одной на другую на передних звездах. Работает он так: внутри есть перемещающаяся рамка, через которую проходит цепь.
Когда нужно переключить скорость, происходит перемещение этой рамки (она становится над нужной звездой) и соответственно перемещение на звезду цепи.
Есть несколько параметров, по которым отличаются передние переключатели:
- Существует несколько способов крепления их к раме. Первый способ – это использование хомутов для того, чтобы прикрепить переключатель. Также можно использовать второй способ (особенно для рам с нестандартной геометрией) – зажимать пластину, которая удерживает переключатель картриджем или кареткой.
- Также могут быть различными углы установки переключателя относительно рамы (следует выбирать правильно и точно этот параметр, чтобы вы могли корректно переключать передачи).
- Еще одним параметром, который может отличаться, является способ крепления тросика. Его можно подводить к переключателю сверху или снизу (есть модели, которые в своей конструкции имеют оба способа подключения).
Для всех передних переключателей является невозможным перебрасывание цепи под нагрузкой. Конечно, практически все производители пытаются найти решение, однако появляющиеся системы дорогие и, зачастую малоэффективные.
Задний переключатель
Он выполняет ту же работу, что и передний, однако имеет больше звезд (до девяти), также в его конструкции имеется специальная рамка, которая обеспечивает натяжение цепи.
Такие переключатели также отличаются по определенным характеристикам:
- Для каждого типа велосипеда свой задний переключатель.
- Фиксированный размер самой большой звезды.
- Различное удлинение троса при перемещении переключателя (его шаг).
- Емкость переключателя (разница между размером самой большой и самой маленькой звезд).
- Тип тяги (прямая либо обратная тяга).
- Тип крепления (при помощи петуха либо прямо к раме).
Плюсы таких переключателей:
- простая конструкция;
- маленький вес;
- небольшая цена;
- количество передач у таких переключателей много.
Минусы таких переключателей:
- сильное влияние внешних факторов;
- большой износ цепи;
- частое обслуживание переключателя;
- большая вероятность поломки, если велосипедист падает;
- переключение передач невозможно, если велосипед стоит.
Такие механизмы являются гибридами обычного механизма переключения и планетарной втулки.
Такие механизмы в большинстве случаев устанавливают на городские велосипеды. На других типах велосипедов они не получили свое распространение, так как обладают всеми недостатками, которые имеют механизмы внутреннего и внешнего переключения.
Как правильно переключать скорости на велосипеде
Сколько бы скоростей не было у вашего байка, вам обязательно нужно знать как правильно ими пользоваться, чтобы продлить ресурс компонентов трансмиссии и езда не превратилась в ночной кошмар с тресками или проскоками цепи
Важно помнить несколько правил, которые помогут сделать переключение передач легким, а главное безопасным
Изучите трансмиссию своего велосипеда — вы должны знать сколько у вас всего передач; какое количество звездочек находится впереди, а какое сзади; куда нужно двигать ручки переключения чтобы происходило увеличение или понижение нагрузки.
Вращение педалей — это обязательное условие для того чтобы скорость переключилась
Недостаточно просто нажать или повернуть рукоятку, важно сделать один полноценный оборот передних педалей, чтобы цепь заняла выбранную вами звезду впереди или сзади.
Смена передач произойдет только в том случае, когда к педалям не прикладывается или подается минимальная нагрузка. Даже самый дорогой переключатель не способен сдвинуть цепь на соседнюю звездочку, если вы со всех сил давите не педали
Поэтому тренируйтесь делать это среди ровных участков, и со временем сможете менять передачи даже в самых сложных условиях.
Следите за техническим состоянием системы переключения вашего велосипеда. Когда узлы не изношены, вовремя смазаны, а переключатели настроены, тогда смена передач происходит в одно мгновение.
Помните, главное как можно больше ездить на велосипеде используя систему переключения передач. Выработанная мышечная память позволит менять передачи не смотря на трансмиссию или индикаторы на руле легкими движениями пальцев без скрипов и прочих неприятностей.
Зачем нужны скорости на велосипеде
В автомобилях переключение передач необходимо для уменьшения нагрузки на двигатель и экономии топлива при изменении условий езды.
Переключение передач в велосипедной трансмиссии преследует ту же цель: уменьшить усилие на педалях и снизить утомляемость велосипедиста.
Если вы неспешно катаетесь несколько раз в неделю по стандартному маршруту, то нагрузка на ваши мышцы более-менее равномерна и особой необходимости переключать передачи нет.
Каденс – количество оборотов педалей, выполняемых велосипедистом за одну минуту. Например, говорят: «каденс 90». Подразумевают езду в темпе 90 оборотов педалей в минуту. Также существуют такие понятия как высокий, низкий и оптимальный каденс:
- Низкий каденс – вы делаете мало оборотов в минуту но при этом усилие на педалях большое. Долго ездить в таком темпе небезопасно из-за огромной нагрузки на сердце и суставы!
- Высокий каденс – вы крутите педали очень быстро. Нагрузка на ноги небольшая, но толку от такой езды мало – двигаться с черепашьей скоростью не очень приятно.
- Оптимальный каденс – удобный лично вам темп педалирования, позволяет не очень уставая ехать далеко и долго. Вы едете в свое удовольствие, но при этом ваши мышцы и суставы не перегружаются и тренируют выносливость. Для любителя считается оптимальным каденс 60-70 в начале сезона и спустя пару месяцев непрерывного катания можно педалировать с каденсом около 90-100. Спортсмены, выполняющие регулярные тренировки, способны поддерживать оптимальный каденс больше 100.
Переключая передачи, вам легче поддерживать постоянный каденс на всем пути, независимо от того, двигаетесь вы в гору, со встречным ветром или мчитесь по ровному асфальту. Велолюбитель должен постоянно следить за поддержанием каденса. Для этого удобно использовать велокомпьютер с возможностью подсчета каденса.
Как правильно переключать передачи
Общий для всех типов МКПП принцип переключения скоростей таков:
- Полностью выжимается сцепление. Движение резкое, медлить не следует.
- Включается нужная передача. Действовать надо плавно, но быстро. Рычаг последовательно переводится в нейтральное положение, затем включается нужная скорость.
- Плавно отпускается педаль сцепления до появления контакта, одновременно слегка прибавляется газ. Это необходимо для компенсации потери скорости.
- Сцепление отпускается полностью, газ прибавляется до появления нужного режима движения.
На большинстве механических коробок имеется возможность переключения скоростей без использования педали сцепления. Это работает только во время движения, для старта с места пользоваться педалью сцепления необходимо в обязательном порядке. Для переключения надо отпустить педаль газа и перевести рычаг переключения скоростей в нейтральное положение. Передача выключится сама. Затем рычаг переводится в нужное положение, соответствующее передаче, которую требуется включить. Если рычаг нормально встанет на место, останется подождать несколько секунд, пока скорость вращения двигателя не достигнет нужного значения, чтобы синхронизатор не препятствовал включению. Подобным же образом включаются и понижающие передачи, но желательно подождать, пока обороты двигателя не упадут до соответствующего значения.
Необходимо учитывать, что возможность переключения без сцепления имеется не у всех видов МКПП. Кроме того, если переключение выполнено неправильно, следствием становится громкий хруст зубцов шестерён, свидетельствующий о недопустимых действиях. В этом случае не следует пытаться включить передачу, надо установить рычаг в нейтральное положение, выжать педаль сцепления и включить скорость штатным способом.
Для подобного переключения нужен навык вождения автомобиля с механической коробкой, новичкам использовать такой приём сразу не рекомендуется. Польза от наличия подобного навыка в том, что при отказе сцепления водитель может добраться своим ходом до СТО, не вызывая эвакуатор или буксир.
Как правило, передачи выше четвёртой используются для снижения расхода топлива, однако не стоит переключаться на повышенную ступень раньше времени
Для начинающих водителей важно внимательно изучить схему положений рычага, чтобы не допускать ошибок и включать именно нужную передачу. Особенно важно запомнить положение задней скорости, так как на разных коробках оно имеет своё расположение
Рекомендуется потренироваться во включении разных передач, чтобы не возникало заминок во время движения. Из-за них падает скорость и приходится нагружать двигатель, чтобы вновь разогнать автомобиль.
Основная задача, возникающая при переключении передач, состоит в плавности, отсутствии рывков или толчков автомобиля. Это вызывает дискомфорт у пассажиров, способствует раннему износу трансмиссии. Причинами рывков являются:
- Выключение передачи не синхронно с нажатием педали сцепления.
- Слишком резкая подача газа после включения.
- Несоответствие операций с педалями сцепления и газа.
- Чрезмерная пауза при переключении.
Типичной ошибкой новичков является плохая координация действий, несоответствие работы педали сцепления и рычага переключения передач. Об этом обычно свидетельствует хруст в коробке или рывки машины. Все движения следует отработать до автоматизма, чтобы не вывести из строя сцепление или иные элементы трансмиссии. Кроме того, неопытные водители часто запаздывают с включением второй передачи или вообще плохо ориентируются в выборе нужной скорости. Рекомендуется ориентироваться по звуку двигателя, который наилучшим образом способен сигнализировать о перегрузке или недостаточном разгоне. Это способствует экономии топлива, так как своевременный переход на более высокую передачу позволяет снизить обороты двигателя, а соответственно и расход горючего.
Перед запуском двигателя всегда необходимо проверить, установлен ли рычаг переключения скоростей на нейтральное положение. Если включена какая-либо передача, при запуске автомобиль рванётся вперёд или назад, что может послужить причиной ДТП или несчастного случая.
Переключение при подъеме в гору
Начинающих велолюбителей часто пугают тем, что переключаться в гору категорически нельзя. Но это не так! Правила переключения в гору просты. Если вам необходимо сбросить скорость на передних звездах, то вам следует замедлить вращающий момент педалями, то есть сделать переключение максимально плавным.
Замедлять вращающий момент педалями при переключении передних скоростей следует потому что разница между звездами на передней трансмиссии как правило состовляет около 10 зубьев, и это требует плавного переключения. Поэтому, двигаясь в гору (да и просто по ровной местности), вам необходимо замедлить вращающий момент педалями, тогда произойдет плавное и корректное переключение.
Если же двигаясь в гору вам необходимо переключить скорость на задней трансмиссии, то вам необходимо наоборот увеличить вращающий момент педалями.
Единственное, чего точно не следует делать при подъеме в гору – это увеличивать скорость на передних звездах (переключать с 1 на 2, а также со 2 на 3) Увеличивать и уменьшать скорость на задних звездах при подъеме в гору вы можете абсолютно спокойно, не боясь, что с вашим велосипедом что-то случится.
Если честно, то правильному переключению скоростей вас научит личный опыт, поэтому катайтесь, пробуйте, тренируйтесь, и тогда у вас все получится!
И помните, что правильное переключение скоростей – это не только залог исправности вашего велосипеда, но и максимальная продуктивность езды при любом рельефе местности!
Каденс
Рассмотрим физическую подготовку велосипедиста.
Каденс – это частота педалирования, с которой едет велосипедист. Идеальным для длительного передвижения является стабильный каденс, т.е., если на всём протяжении пути педали крутятся равномерно, а неровности ландшафта, встречный ветер компенсируются с помощью комбинаций скоростей.
Но если выносливость важна только на длительных дистанциях, то в любой момент следует иметь в виду здоровье суставов и мышц. Многие начинающие райдеры перегружают колени, выдавая на каждом обороте шатунов максимальное усилие. Это не только утомляет и повреждает мышцы, но и при долгом повторении скажется на здоровье коленного сустава. Профессионалы используют стабильные и частые движения без серьёзной нагрузки на ноги. Этот режим наиболее безопасен и для велосипедиста, и для велосипеда.
Как нужно подбирать скорости
Начиная движение на велосипеде, профессионалы рекомендуют выбирать вторую переднюю передачу и проехать небольшой отрезок пути, интенсивно крутя педалями. Это наиболее выгодный вариант скорости для велосипедиста и его ног. Если стартовать с большой третьей передней передачи, то нагрузка будет слишком велика, а с первой – недостаточна для удержания равновесия на байке.
Набрав темп и сориентировавшись на трассе, можно правильно подобрать передачи на кассете. Если дорожное покрытие ровное, плавно выбирают на правой манетке задние передачи. До максимальной скорости, соответствующей второй передней звезде, это буде 7. Только в этом положении возможно произвести переключение на третью большую переднюю передачу.
Когда трасса ухудшается или впереди подъем, совершают переключение скорости велобайка так:
- плавно регулируют задние передачи до минимальной (в примере со второй звездой – это 4-3);
- переключают переднюю звезду на малую – первую;
- после прохождения трудных участков трассы, следует снова выбрать вторую переднюю и если это необходимо, то и третью.
Важно знать, что:
- передняя вторая (средняя) звезда является основной рабочей, с ней начинают движение велосипеда и ею же заканчивают его;
- переключение скоростей проводят только на движущемся велосипеде;
- в момент переключения скорости усердно крутить педалями нельзя, в этот момент качение должно быть инерционным;
- зона переключения перед подъемом, спуском или другими изменениями на дороге считается несколько метров до препятствия.
ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ СКОРОСТЕЙ НА ВЕЛОСИПЕДЕ — КОГДА НЕОБХОДИМО?
Давайте разберемся, как правильно и когда необходимо выполнять переключение скоростей на велосипеде, т.е. выясним принцип переключения скоростей.
У большинства велосипедов в своей конструкции есть две-три ведущие звезды, которые находятся спереди, и семь-десять ведомых звезд, которые находятся сзади.
Нумерация передних звезд идет от маленькой к большой, а нумерация задних – от большой к маленькой. Рассмотрим, как происходит переключение скоростей на велосипеде, три звезды спереди и восемь звезд сзади:
Большая передняя звезда используется в том случае, если вы едете по ровной хорошей дороге, и вам на встречу не дует сильный ветер. Эта звезда предполагает использование ведомых звезд под номерами 4-8.
Средняя ведущая звезда предназначена для езды по грунтовой дороге, песку и неровному асфальту. Ведомые звезды, которые с ней используются, это номера 2-6. Эта звезда позволит вам кататься, если встречный ветер достаточно силен.
Маленькая передняя звезда предназначена для подъема на горку, а также, если вы едете по грязи, либо песку, болотистой почве, густой траве. Номера задних звезд, которые используются вместе с ней – это 1-5.
Неправильная эксплуатация этих механизмов, сокращает их срок службы. К примеру, если вы допускаете сильный перекос цепи.
При выборе передач, следует помнить про понятие “каденс”. Это слово обозначает — с какой частотой вращаются ваши педали велосипеда. Каденс зависит от количества оборотов в минуту. Для комфортного передвижения, он должен быть равен где-то 80-110 оборотов в минуту.
Следовательно, выбирать передачи стоит так, чтобы каденс держался около 80-110 оборотов. При старте не следует сразу брать высокие передачи.
Лучше разогреть мышцы на легких скоростях и дойти до комфортного каденса, а потом можно и переключать передачи выше. С повышением опыта езды, вы научитесь интуитивно чувствовать, какую передачу и когда необходимо переключать.
https://youtube.com/watch?v=oRG6KeMEM0E
На что обратить внимание при езде на механике
Как правило, среди частых ошибок начинающих водителей можно выделить то, что возникают сложности с отпусканием сцепления при старте, а также водители неправильно выбирают передачу с учетом конкретных условий и скорости движения ТС.
Часто у новичков переключения резкие, сопровождаются рывками и ударами, что часто становится причиной поломок отдельных узлов и самой коробки. Бывает так, что страдает и двигатель (например, движение на 5 передаче на подъем с низкими оборотами), звенят и стучат «пальцы» в моторе, начинается детонация.
Нередко начинающий водитель сильно перекручивает мотор на первой, затем ездит на второй или третьей передаче со скоростью 60-80 км/ч вместо перехода на повышенную. Результат – высокий расход топлива, лишние нагрузки на ДВС и трансмиссию.
Еще добавим, что нередко причиной проблем становится и неправильная работа с педалью сцепления. Например, привычка не переводить коробку в нейтраль во время стоянки на светофоре, то есть удерживание нажатыми педалей сцепления и тормоза одновременно, тогда как передача остается включенной. Такая привычка приводит к быстрому износу и выходу из строя выжимного подшипника сцепления.
Также некоторые водители при езде держат ногу на педали сцепления, даже слегка нажимая на нее и, таким образом, контролируя тягу. Это также неверно. Правильное положение левой ноги на специальной площадке возле педали сцепления. Также привычка заносить ногу над педалью сцепления приводит к усталости, ухудшается эффективность рулежки
Еще отметим, что очень важно правильно регулировать водительское кресло, чтобы было легко достать до руля, педалей и рычага КПП
Напоследок хотелось бы добавить, что во время обучения на машине с механикой, правильно переключать передачи МКПП может помочь тахометр. Фактически, по тахометру, который показывает обороты двигателя, можно определить момент переключения передачи.
На бензиновых ДВС оптимальным можно считать момент около 2500-3000 тыс. об/мин, тогда как на дизелях это 1500-2000 оборотов. В дальнейшем водитель привыкает, момент переключений определяется по слуху и по ощущениям нагрузки на мотор, то есть интуитивно «чувствуются» обороты двигателя.
