Autobutik-kr.ru

АвтоЖурнал
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Шумит коробка передач на газели

Шумит коробка передач на газели

Когда люди интересуются видео про механическую коробку передач? Ну все правильно, когда КПП требует ремонта, появляется шум, гул, треск коробки передач, требуется замена подшипников КПП и синхронизаторов.

В этом видео мы покажем на примере Газель Бизнес Некст( NExt ), что будет, если ездить на машине и не менять подшипники КПП первичного вала, вторичного и промежуточного.

Зашумела у нас коробка передач на Газели и решили мы проверить сколько она сможет проехать, тест драйв длился около 3 месяцев и наконец КПП гавкнула последний раз и развалилась на ночном маршруте. Три часа ночи, беру Газель Некст и выезжаю на помощь.

Кое как на 4 передаче смог развернуться и поехать мне на встречу. Обменялись машинами и я поехал разбирать коробку передач Газель Бизнес.
Снятие коробки передач Газель: 4 гайки крепления к колоколу, 2 гайки поперечной траверсы и кардан.

Причины поломок механизма

Трансмиссия грузовых коммерческих автомобилей ГАЗ-3302 отличается своей выносливостью и высокой надёжностью. Но, к сожалению, некоторые водители принимают решение испытать надёжность своей коробки передач, тем самым выжав из неё все соки. Это действие приводит запчасть в неисправность, поэтому испытывать силы трансмиссии не рекомендуется, поскольку именно эта деталь передаёт крутящий момент на колёса.

Что случается при небрежном отношении к данной запчасти?

Коробка передач ГАЗели не любит издевательств, поэтому если вы не хотите столкнуться с такими проблемами, как самовыключение КПП, трудный переход с пониженной скорости на повышенную и наоборот, лучше не испытывайте её силы. Кстати, это касается всех трансмиссий, которыми укомплектовываются грузовые автомобили ГАЗ, – «Валдай», «Соболь» и так далее.

Шум в коробке

Довольно часто после резких рывков скоростей коробка передач ГАЗели повреждается (но не полностью), и в салоне возникает постоянный шум и визг. Это говорит о том, что данная запчасть нуждается в диагностике и последующем ремонте. Чаще всего посторонние звуки возникают из-за сильно изношенных шестерен, валов и подшипников. Но даже если вы и эксплуатируете автомобиль в нормальных условиях и без рывков, коробка передач ГАЗели может визжать из-за недостаточного объёма моторного и трансмиссионного масла. Если такого нет, главная проблема заключается в частых перегрузах. Как это взаимосвязано? Всё очень просто – при чрезмерно высокой нагрузке машина выдерживает сильное давление на раму, задний мост, двигатель, а также на синхронизатор коробки передач. Ну а если перегруз сочетается с лихой манерой езды, такая трансмиссия точно долго не проживёт.

Многие водители-ГАЗелисты задаются этим вопросом. Но здесь никаких секретов нет: всё, что нужно для долгой и бесперебойной работы шестерен и валов, – это своевременная диагностика и устранение неисправностей, применение качественного масла в КПП, а также соблюдение рекомендуемой производителем нагрузки на грузовик (не более чем 1,5 т на трехметровое шасси и не больше 1,1 т на четырёхметровые модификации). Также нужно вовремя менять сцепление и не рвать передачи. Следуйте этим правилам и тогда замена коробки передач на новую вам точно не пригодится.

Шум в коробке передач обычно бывает следствием износа подшипников, выкрашиванием рабочей поверхности зубьев шестерен и даже их поломкой. Требуется разборка коробки передач и замена поврежденных деталей.

Еще одна причина, из-за которой может шуметь даже новая коробка – это пониженный уровень масла в картере. Эта неисправность – следствие течи масла из коробки передач.

Возможно также нарушение соосности коленчатого вала и картера сцепления. С помощью индикатора, установленного на стойке, прикрепленной к заднему концу коленчатого вала двигателя (коробка передач и сцепление сняты), вращая вал, проверить биение посадочного отверстия под коробку передач в картере сцепления (д. б. 0,3 max) и неперпендикулярность заднего торца картера сцепления (д. б. 0,15 max).

Как снять коробку переключения передач можно прочитать во многих печатных и электронных изданиях, таких как руководство по ремонту и техническому обслуживанию, поэтому эта операция в данной статье описываться не будет.

Особенности устройства МКПП

Неисправности МКПП достаточно часто появляются из-за тяжелых условий эксплуатации, высоких нагрузок и особенностей строения КПП. По сути, любая КПП является редуктором, который служит для изменения оборотов, мощности и крутящего момента на входе и выходе из него.
Устройство КПП на «Газели» достаточно сложное. Из-за этого при эксплуатации периодически возникают различные неисправности КПП. Как правило, КПП состоит из следующих элементов:

  • валы и шестерни;
  • дополнительный вал (задний ход);
  • картер;
  • синхронизаторы;
  • сальниковые уплотнители и подшипники;
  • механизм переключения передач и рычаг переключения передач.

В большинстве случаев неисправности коробки передач «Газель» возникают при износе одной или нескольких вышеперечисленных деталей. В крайнем случае, всегда есть возможность купить коробку передач «Газель NEXT».

Присадки в масло: можно ли обойтись без ремонта?

Если замена масла не помогает, коробка передач воет, то необходимо проводить ремонт агрегата. Многие могут сказать о добавлении присадок, но это не помогает в 80 процентов случаев. Согласно отзывам многих автомобилистов добавление присадок может лишь на время или не в полном объеме приглушить звуковое сопровождение, но окончательно проблему не решит.

Химически активные вещества, содержащиеся в добавках-ревитализантах, образуют на поверхности изношенных шестерен и подшипников металлокерамический слой, которые по утверждению производителя восстанавливает геометрию деталей и компенсирует износ. Конечно, если вой коробки передач слышен едва заметно, он только начался, то добавление, например, Хадо, вполне может отсрочить проблему с ремонтом КПП. Но может не помочь, если проблема уже застарелая, а износ узлов агрегата значительный. Тогда точно необходим ремонт.

Как устроена коробка

В ГАЗелях установлены 4- или 5-ступенчатые коробки передач механического типа. Составные элементы устройства:

  • 2 картера из алюминия, соединенные 100 болтами;
  • шестеренка привода спидометра;
  • первичный и вторичный валы, связанные с карданом и коленвалом;
  • промежуточный вал, на котором расположены нарезанные зубья заднего хода и 1-й ступени;
  • напрессованный шестереночный блок;
  • инерционные синхронизаторы;
  • задний ход обеспечивается блоком шестеренок;
  • муфта для включения 3 и 4 передачи;
  • система блокировки одновременного запуска нескольких скоростей;
  • подпружинные шарики крепления разных уровней коробки;
  • механизм демпферного устройства рычага и элементов управления.

Устройство агрегата позволяет своевременно диагностировать первые признаки неисправности для предотвращения более опасных сбоев.

Технические характеристики

Ключевые характеристики коробки передач автомобилей марки ГАЗель:

  • 4- или 5-ступенчатая трансмиссия;
  • 5 скоростей — 1 задняя и 4 передних.

Для трансмиссии можно отметить следующие параметры:

  • трехходовой рычаг, расположенный в узле;
  • масса детали составляет 56 кг;
  • емкость бака для масла — 3 л;
  • передаточные числа для пяти ступеней — 6,55; 3,09; 1,71; 1; 7,77.
  • четвертая ступень в КПП — прямая.

Базовые модели устройства предполагают наличие в механизме синхронизаторов для обеспечения надежного функционирования.

Схема переключения передач

Схема передач на ГАЗель отличается наличием синхронизатора. Перемещение рычага из нейтральной позиции в левую сторону приводит к тому, что его нижняя часть способствует смещению штока и вилки переключения. Это вызывает движение назад шестеренки первой ступени, и ее контакт с элементом, ответственным за первую передачу, расположенным на промежуточном вале. При запущенном сцеплении вращательный момент передается через шестеренки и промежуточные элементы на вторичный вал.

Включение третьей скорости обусловлено движением рычага из нейтральной позиции сначала в правую сторону, а после — вперед. Под влиянием вилки начинается движение муфты назад и воздействие конструкции на синхронизатор. Вращательный момент следует в направлении: первичный вал, постоянно сцепленные шестеренки, промежуточный и вторичный вал коробки переключения передач.

Для запуска четвертой скорости потребуется перевод селектора в правую сторону и назад относительно нейтрали. Движение муфты вперед способствует сцеплению блокирующего кольца синхронизатора с первичным валом. После балансировки скоростей происходит включение передач. Задняя скорость запускается переводом рычага вправо, после преодоления сопротивления предохранительной системы.

Синхронизатор — механизм в виде ступицы, закрепленной на вторичном валу коробки. По шлицам, расположенным снаружи, под воздействием вилки перемещается муфта. Другие ключевые элементы синхронизатора:

  • стопорные пружины;
  • «блокирующие» части;
  • боковые бронзовые кольца для блокировки механизма;

Работа синхронизатора задействована во включении 3 и 4 передачи и выражается в обеспечении плавного перехода с одного уровня на другой.

Сколько масла заливать

Перед процедурой замены масла в 5 ступке необходимо проконтролировать текущий уровень. Подобное действие рекомендуется проводить через каждые 20000 км. Если масла в коробке передач достаточно, жидкость добавляют в картер.

Техническая документация не содержит данных о необходимом количестве масла в коробке ГАЗель. Цифра меняется в зависимости от модификации техники, колеблется в пределах 1,2-1,6 л. Во время работ смесь шприцем наливают в отверстие, пока из него не потечет масло.

ГАЗель Некст, ГАЗель Бизнес и другие модификации автомобиля нельзя запускать с низким уровнем масляной жидкости. Малый объем — причина воздушных пробок, оказывающих негативное влияние на подшипники и другие элементы коробки передач.

Как моделировать вибрации и уровень шума в коробке передач с помощью COMSOL Multiphysics®

Зубчатые передачи используются в таких устройствах, как часы, промышленное оборудование, музыкальные шкатулки, велосипеды и автомобили. Коробка передач является основным источником вибраций и шума в таких устройствах. Для эффективного снижения уровня шума в коробке передач необходимо выполнить виброакустическое моделирование с последующим улучшением конструкции. Давайте посмотрим, как можно использовать программное обеспечение COMSOL Multiphysics® для создания более тихих систем передач.

Расчёт уровня шума, вибрации и жёсткости в коробке передач

Коробка передач обычно состоит из зубчатых шестерней, валов, подшипников и корпуса. При работе коробка передач сильно шумит по двум причинам:

  1. Передача нежелательных поперечных и осевых сил на подшипники и корпус при зацеплении одного вала с другим
  2. Люфт в различных частях коробки передач: в зацеплении зубчатых шестерней, в подшипниках и в корпусе

Самым шумным узлом в коробке передач является зацепление зубчатых шестерней. Ниже показана схема возникновения и распространения шума в окружающую среду.

Свист и треск зубчатых шестерёнок

Можно выделить две разновидности шума, возникающего при зацеплении зубчатых шестерней: свист и треск.

Первый — один из самых распространённых шумов в коробке передач, особенно когда двигатель работает под нагрузкой. Он возникает из-за вибрации в коробке передач вследствие погрешности зубчатого зацепления при включении передачи, а также из-за различия жёсткости в зацеплении. Свист зубчатых шестерней возникает при частоте зацепления и обычно достигает уровня шума от 50 до 90 dB по относительной шкале уровня звукового давления при измерении на расстоянии одного метра.

Треск зубчатых шестерней обычно возникает при работе двигателя без нагрузки. Примерами могут служить дизельные автобусы и грузовики, работающие на холостом ходу. Треск — это ударная разновидность шума, вызванная работой коробки передач на холостом ходу. Одним из параметров зубчатой шестерни, который непосредственно влияет на треск, является окружной зазор, необходимый для смазки. Простое регулирование величины этого зазора может снизить уровень шума.

Погрешность зубчатого зацепления

Что же такое погрешность зубчатого зацепления? Когда две шестерни имеют идеальный эвольвентный профиль, вращение выходной шестерни зависит от крутящего момента на входной шестерне и передаточного отношения. Постоянное вращение входной шестерни приводит к постоянному вращению выходной. Существуют различные причины модификации формы зуба шестерни, такие как износ, смещение по оси, модификация профиля ножки и вершины зубца. Такие изменения могут привести к отклонению по центральной оси выходной шестерни при вращении. Это и есть погрешность зубчатого зацепления (ПЗЗ). При динамической нагрузке вибрация зубьев в шестернях также приводит к погрешности зубчатого зацепления. Комбинированная погрешность называется динамической погрешностью зубчатого зацепления (ДПЗЗ).

Моделирование уровня шума и вибраций в коробке передач в COMSOL Multiphysics®

Снижение шума до приемлемого уровня — сложная задача, особенно в современных коробках передач, которые состоят из множества работающих одновременно зубчатых шестерней. Правильно смоделировав данный механизм, мы можем разработать более тихую коробку передач. COMSOL Multiphysics позволяет разработчикам точно обозначить проблемы и предложить методы их решения, учитывая конструктивные ограничения. С помощью данного программного обеспечения мы можем оптимизировать существующие разработки, чтобы уменьшить уровень шума и, более того, сделать это задолго до стадии производства.


Модель коробки передач в рабочем интерфейсе COMSOL.

Рассмотрим пятиступенчатую синхронизированную механическую коробку переключения передач (МКПП) в автомобиле, чтобы изучить распространение вибрации и шума. МКПП в автомобиле служит для передачи крутящего момента от двигателя к колёсам.
Геометрия пятиступенчатой МКПП в автомобиле.

Для численного моделирования данной задачи мы будем использовать два физических интерфейса:

  1. Механических нализ многотельных систем
  2. Акустический анализ

Во временной области мы рассчитаем динамику вибрации зубчатых шестерней и корпуса. Входными данными будут являться частота вращения двигателя и выходной крутящий момент. В акустической части анализа мы рассчитаем уровни звукового давления вокруг коробки передач для заданного диапазона частот, используя нормальную составляющую ускорения корпуса в качестве источника шума.

Анализ вибраций в коробке передач

В начале рассмотрим механизм синхронизированной коробки передач. В ней используются шестерни с косыми зубцами для передачи крутящего момента от начала приводного вала через обратный вал к концу приводного вала.


Механизм синхронизированной пятиступенчатой коробки передач без учёта синхронизирующих колец, соединяющих шестерни с основным валом.

Параметры шестерней представлены в таблице:

ПараметрЗначение
Угол зубчатого зацепления25 [deg]
Угол наклона линии зуба30 [deg]
Жёсткость зубчатых шестерней1e8 [N/m]
Коэффициент перекрытия1.25

Шестерни на приводном валу могут вращаться свободно, в то время как шестерни на обратном валу закреплены. На валу фиксируется только одна передача. На практике это достигается при помощи синхронизирующих колец. В модели для зацепления и расцепления зубчатых шестерней с приводным валом используются шарнирные соединения (hinge joints) с условием включения.

Валы задаются жёсткими и прикреплёнными к корпусу через шарнирное соединение. Сам корпус задаётся гибким, стоящим на земле и прикреплённым одним концом к двигателю. Данные, необходимые для расчёта движения, следующие:

Входная величинаЗначение
Скорость вращения двигателя5000 [об/мин]
Крутящий момент1000 [Н-м]
Количество передач5

Задав все необходимые параметры, можно выполнить расчёт и получить анимацию распределения вибраций в корпусе, как показано ниже:

Анимация распределения напряжений по Мизесу в корпусе и скорости различных шестерней.

Выберем произвольную точку на корпусе, чтобы построить графики нормальной составляющей ускорения. На левом графике ниже показана зависимость нормальной составляющей ускорения от угла поворота приводного вала. Разложим данную функцию в частотной области с помощью преобразования Фурье (используя FFT-решатель). На правом графике ниже показан частотный спектр вибраций. По графику видно, что нормальная составляющая ускорения содержит несколько резонансных пиков. Вибрации максимальны в диапазоне частот от 1000 до 3000 Гц.

Зависимость нормальной составляющей ускорения от угла поворота приводного вала и её разложение в частотный спектр Фурье в произвольной точке на корпусе.

Расчёт уровня шума в коробке передач

Теперь давайте разберём, как смоделировать распространение шума в COMSOL Multiphysics. Для начала ограничим область вокруг коробки передач воздушной сферой, чтобы в ней моделировать распространение шума.

Для связи двух физических интерфейсов добавим одностороннюю взаимосвязь, полагая, что внешняя среда — это воздух. Такая взаимосвязь означает, что вибрации корпуса влияют на окружающую среду, в то время как влиянием акустических волн на конструкцию мы пренебрегаем. Это позволит быстрее решить нашу задачу.

Акустический анализ выполняется в частотном диапазоне. Поскольку расчёт многотельных систем производится во временной области, необходимо преобразовать ускорение корпуса из временной области в частотную. Для этого используется преобразование Фурье (FFT-решатель).


Воздушная сфера, ограничивающая область вокруг коробки передач для акустического расчёта. Показаны два микрофона, измеряющие уровень шума.

В качестве источника шума используется нормальная составляющая ускорения, которая применяется на внутренние границы акустической области. Чтобы не допустить каких-либо отражений от внешних границ акустической области, добавим узел Spherical Wave Radiation (Сферическое условие излучения). Настроив модель таким образом, мы можем выполнить акустический расчёт и посмотреть на уровни звукового давления на поверхности коробки передач, а также в области вокруг неё на разных частотах. Для лучшего понимания направленности шума, добавим графики распределения звукового давления в разных плоскостях при различных частотах.

Уровень звукового давления на поверхности коробки передач (справа) и вокруг неё (слева).

Уровень звукового давления на расстоянии 1м в плоскости xy (слева) и в плоскости xz (справа).

Теперь рассмотрим уровни звукового давления. Как раз для этого мы расположили два микрофона в воздушном пространстве.

МикрофонРазмещениеРасположение
1Сбоку от коробки передач(0, -0.5 m, 0)
2Над коробкой передач(0, 0, 0.75 m)

Расположение микрофонов задаётся в узле Параметры и может быть изменено в любой момент без пересчёта модели.


Частотный спектр амплитуд давления в местах расположения микрофонов.

Вышеприведённый график даёт хорошее представление о частотной составляющей уровня шума. Однако, было бы ещё лучше, если бы мы могли слышать шум, поступающий на микрофон, прямо как в физическом эксперименте. Это возможно реализовать, если написать спциальный скрипт на языке Java®, используя данные об амплитуде и фазе звукового давления, как функцию от частоты.

Давайте послушаем звуковые файлы, в которые записыван шум с двух микрофонов…

Мы уже рассмотрели результаты акустического моделирования на различных частотах. Было бы здорово увидеть данные результаты во временной области. Представим результаты во временной области с помощью преобразователя Фурье (FFT-решатель), чтобы затем визуализировать распространение в динамике акустических волн вокруг коробки передач.

Анимация распространения акустических волн вокруг коробки передач.

Проектирование менее шумной коробки передач

В данной заметке мы рассмотрели методику расчёта шума от коробки передач с помощью комбинации механического анализа многотельной системы и последующего акустического исследования. Данная методика может быть использована перед началом производственного процесса для создания менее шумных коробок передач в рабочем диапазоне скоростей. Новые функциональные возможности в версии 5.3 пакета COMSOL Multiphysics® позволяют записывать реальный шум в работающей коробке передач, что приближает моделирование к настоящему физическому эксперименту.

0 0 голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector