Переборка пятиступенчатой КПП Газель\Волга. Часть 3 - Синхронизаторы нового образца.

    В сборе конструкция синхронизаторов нового образца (далее НО) выглядит следующим образом:

Были изменены ступица с муфтой, венец шестерни и непосредственно сам синхронизатор. Далее рассмотрим отличия более подробно. На венце шестерни НО имеется 6 отверстий, в которые вставляется латунное кольцо: У шестерён старого образца венец другого типа, вместо отверстий у них конус, с которым контаткирует латунное кольцо:

    Для сравнения, с боков синхронизаторы НО, в центре латунное кольцо синхронизатора СО:

Главное отличие синхронизаторов - в старом с муфтой вращается латунное кольцо, в новом оно вращается вместе с шестернёй, а вместе с муфтой вращаются внешнее и внутреннее кольца: Отличие ступицы НО - пазы для выступов внутреннего кольца: Износ синхронизаторов НО определяется зазором от торца внешнего кольца до шестерни: Как показали замеры, внутреннее кольцо практически не изнашивается: Изнашивается латунное кольцо, что видно по сечению из поперечных маслогонных каналов: Второе место усиленного износа - зубья внешнего кольца. При регулярной замене и достаточном уровне масла в остальных узлах синхронизатора износа быть не должно: При сборке вторичного вала важно правильно расположить кольца, как на фото. Иначе может случиться неприятность, но про это в следующей части:

    Далее попробую объяснить, как же работает синхронизатор. Общее для всех синхронизаторов - ход зубьев синхронизирующего кольца относительно муфты - но он должен быть в пределах одного зуба муфты и при движении муфты он должен попасть на внешнюю сторону зуба синхронизирующего кольца, при дальнейшем скольжении зуба по зубу смещаяя синхронизирующий элемент к центру, в зазор между зубьями муфты. В зависимости от направления передачи крутящего момента это будут разные положения:

Принципиальное отличие синхронизаторов НО и СО - у синхронизаторов СО рабочая поверхность с одной стороны, у синхронизатора нового образца латунное кольцо зажимается с двух сторон, то есть рабочая поверхность вдвое выше. Также у синхронизаторов нового образца имеются вертикальные прорези для отвода масла, что увеличивает скорость включения передачи:

   

    Сам процесс включения передачи заключается в выравнивании скоростей вращения шестерни включаемой передачи (соответственно промвала, первичного вала и ведомого диска сцепления) и вторичного вала. Условно можно выделить три этапа во включении передачи:

Этап 1 - муфта начинает движение, выбираются все зазоры. Зуб муфты упирается в зуб синхронизирующего кольца. Поскольку зубья скошены под углом 45 градусов, то на синхронизирующее кольцо под таким углом действует сила Fп (сила переключения). Её можно разложить на 2 составляющие - Fx горизонтальная составляющая, двигающая муфту вперёд, а за компанию и прижимающая латунное кольцо к ответной рабочей поверхности. И верикальная составляющая Fу - ей противодействует сила Fпн - я её назвал сила поверхностного натяжения. Возможно это и не точно, но суть в том что в зазоре между латунным кольцом и ответной поверхностью есть масло, и ввиду различия скоростей вращения шестерня через масло либо разгоняет, либо затормаживает выпавнивающий элемент, жёстко зацепленный со ступицей муфты. До тех пор, пока вертикальная составляющая силы переключения не сравняется с силой поверхностного натяжения, дальнейшего движения зубьев муфты не будет. Таким образом чем сильнее различаются скорости вращения муфты и шестерни, тем сильнее нужно давить на рычаг КПП (неожиданно, правда ? :)).

    Следующий этап 2 - когда вертикальная составляющая силы, приложенной к муфте, превышает силу поверхностного натяжения. Либо за счёт естественного сокращения оборотов разница скорости вращения уменьшается и уменьшается сама сила поверхностного натяжения. У силы переключения Fп есть также и горизонтальная составляющая Fх, именно она и прижимает латунное кольцо к ответным поверхностям. Здесь происходит непосредственно синхронизация - высокое трение между латунью и сталью, выравнивание скоростей шестерни и муфты. Крутящий момент передаётся в требуемом направлении.

    На третьем этапе скорости вращения выравниваются, силы сопротивления ослабевают и муфта заходит до упора в зацепление с зубъями венца шестерни.

    Включенная передача не вылетает, так как зубья имеют скос в 4 градуса. И при передаче крутящего момента, чем большее усилие передаётся, тем сильнее муфта прижимается к шестерне:

    Если сравнивать синхронизаторы, то получается сравнение как в аннотации - лучше быть богатым и здоровым, чем бедным и больным. Минус у синхронизаторов НО только один - цена, новый комплект стоит порядка 2 тыс. Латунное кольцо СО образца стоит порядка 400 рублей. Поездив на 4х ступке я наглядно увидел преимущества синхронизаторов НО - свободное включение, понижение на 1 и 2 передачу без напряга. А главное - скорость переключения. За счёт увеличенной вдвое рабочей поверхности и каналов отвода масла, вторая передача втыкается всегда и сразу. Особенно это критично при разгоне. Можно ли переключится на вторую передачу с синхронизаторами СО менее, чем за секунду - большой вопрос. А для синхронизаторов НО - это фигня вопрос. На убитой четырёх ступке я пытался втыкать передачи, как на пятиступке. Звуки хруста были такие, особенно при понижении передачи - что чувствовал себя чОтким пацаном на тазике. В общем для достижения высоких результатов альтернативе синхронизаторам НО просто нет. Их можно воткнуть в любую пятиступку, нужны муфты со ступицей НО и шестерни НО. И само собой сами синхронизаторы НО. Необходимость синхронизаторов НО в 1й передаче неочевидна, но вот во 2й передаче они совершенно необходимы.

    Далее кратко рассмотрю причины неисправностей включения передач:

• не включается (приходится давить сильно, и всё равно никак) - износ зубьев синхронизирущего элемента, либо поперечный ход стал запредельным и зуб муфты не находит на внешнюю грань зуба синхронизирующего элемента. Либо как вариант зуб настолько слизан, что нет контакта под 45 градусов. У меня такое было до ремонта на холодную на 1й передаче.
• вылетает включенная передача - износ муфты. Выше было фото - муфты и зубья имеют скос зацепляемых поверхностей на 4 градуса. Если данног угла нет, то и причин для соединения передачи нет.
• хруст при включении - либо износ синхронизатора (зазор от синхронизирующего элемента до шестерни менее 1мм). Либо проблемы с маслом - недостаточное количество, неоптимальная вязкость. Как описывал ранее - зацелпение за счёт поверхностного натяжения между латунным кольцом и ответной стальной частью - обязательное условие работы синхронизатора. Без масла синхронизаторы не будут работать вообще.
• гул - причин много, вероятен износ подшипников.

    Немного мыслей вдогонку. При переключении передач важно сильно давить на ручку. Если давить слегка, ожидая вклчюения передачи - это бессмысленный износ элементов синхронизатора, переключение в таком случае достигается не за счёт синхронизатора, а за счёт выравнивания скоростей вращения шестерни и вторичного вала. При вращении первичного вала вращаются все шестерни, все рабочие поверхности синхронизаторов, это дополнительное сопротивление. То есть в теории пятиступенчатая КПП с синхронизаторами НО за счёт увеличенного паразитного трения приводит к чуть более высокому расходу топлива. Также более вязкое масло ощутимо повысит расход топлива. Слишком жидкое затруднит работу синхронизаторов - такая вот дилемма. Лично я лью полусинтетику Роснефть гл-4.