Коробка перемены передач ЯМЗ-239: конструкция, управление и применение

Предпосылки создания и назначение КПП ЯМЗ-239

Ярославский моторный завод Автодизель (ЯМЗ) разработал семейство девятиступенчатых коробок передач типа ЯМЗ-239 в ответ на появление более мощных двигателей ЯМЗ-7511 V8 (до 420 л.с.) и ужесточение требований к тягово-динамическим характеристикам автомобилей повышенной грузоподъёмности. Основная задача новой КПП — обеспечить надёжную передачу повышенного крутящего момента — до 1800 Н·м (183 кгс·м). Серийное производство началось в 2004 году, что позволило оснащать этими коробками передач грузовые автомобили МАЗ, КрАЗ, УралАЗ, БЗКТ и другие.

Конструкция и компоновка

Коробка передач ЯМЗ-239 представляет собой девятиступенчатый механический агрегат, состоящий из двух конструктивно объединённых модулей:

• Основная пятиступенчатая коробка передач
  • схема — трёхвальная, с шестернями постоянного зацепления;
  • предусматривает пять передач для движения вперёд и одну передачу заднего хода;
  • синхронизаторы установлены на всех передачах, кроме первой и заднего хода.
• Двухступенчатый планетарный демультипликатор
  • установлен в общем картере с основной КПП и соединён с её вторичным валом;
  • обеспечивает удвоение количества ступеней (5 × 2 = 9) без физического увеличения количества шестерён в основной части;
  • исключает возможность использования первой передачи с высшим диапазоном, что предотвращает работу в режиме десятиступенчатой КПП.

Устройство и функциональность основных валов

• Первичный (ведущий) вал
  • выполнен как единое целое с шестернёй постоянного зацепления;
  • через шлицевое соединение связан с ведомым диском сцепления, получая крутящий момент непосредственно от двигателя;
  • в передней части имеет посадочное место для подшипника, устанавливаемого в торец коленчатого вала двигателя.
• Промежуточный вал
  • представляет собой сборную конструкцию, на которую напрессованы шестерни 2-й, 3-й, 5-й передач и шестерня привода;
  • находится в постоянном зацеплении с шестернёй первичного вала;
  • в модификации ЯМЗ-2391 на проточку шестерни 5-й передачи дополнительно напрессована шестерня бокового отбора мощности, позволяющая подключить коробку отбора мощности (КОМ) для привода вспомогательных агрегатов (до 44 кВт / 60 л.с.).
• Вторичный (ведомый) вал
  • расположен соосно с первичным валом;
  • на нём свободно вращаются на роликовых подшипниках шестерни 1-й, 2-й, 3-й, 5-й передач и заднего хода;
  • для включения передач на валу установлены: два синхронизатора инерционного типа (для 2–3 и 4–5 передач) и скользящая зубчатая муфта — для включения 1-й передачи и заднего хода (передачи без синхронизаторов);
  • задний торец вала через соединительную муфту связан с солнечной шестернёй демультипликатора.

Система управления переключением передач

Конструкция предусматривает два типа управления, взаимозаменяемых на одной посадочной плоскости верхней крышки КПП:

• Дистанционное управление
  • применяется на автомобилях МАЗ и БЗКТ;
  • для автомобилей УралАЗ используется модификация с увеличенной длиной валика механизма;
  • состоит из системы тяг, рычагов или тросов, передающих усилие от рычага в кабине к механизму переключения на КПП.
• Прямое (непосредственное) управление
  • используется на автомобилях КрАЗ:
  • рычаг переключения передач с опорой устанавливается непосредственно на верхний фланец крышки КПП.

Механизм переключения передач, встроенный в верхнюю крышку, содержит: три штока с вилками (для 4–5 передач, 2–3 передач, 1-й и задней передачи), фиксаторы шарикового типа для чёткой фиксации нейтрального и включённых положений, замковое устройство, предотвращающее одновременное включение двух передач и предохранитель, затрудняющий случайное включение заднего хода.

Устройство и работа демультипликатора

• Конструкция: демультипликатор представляет собой двухступенчатый планетарный редуктор, крепящийся к картеру основной КПП восемью болтами. Основные элементы:
  • солнечная шестерня — получает вращение от вторичного вала основной КПП;
  • пять сателлитов, вращающихся на осях, связанных с водилом, которое жёстко соединено с выходным валом КПП;
  • коронная (эпициклическая) шестерня — зубчатый венец с внутренним зацеплением, который может блокироваться относительно картера.
• Принцип работы и переключение диапазонов:

• 1. Высший диапазон (прямая передача, коэффициент = 1.0):
     • коронная шестерня блокируется с помощью зубчатой муфты с водилом;
     • вся планетарная передача вращается как единое целое, и выходной вал имеет ту же скорость, что и солнечная шестерня (и вторичный вал основной КПП).
  2. Низший диапазон (понижающая передача, коэффициент = 3.5):
     • коронная шестерня блокируется относительно картера (неподвижна) через другую зубчатую муфту;
     • вращение от солнечной шестерни передаётся на сателлиты, которые, обкатываясь по неподвижной коронной шестерне, вращают водило и выходной вал с уменьшенной в 3.5 раза скоростью, но с соответственно увеличенным крутящим моментом.
• Синхронизатор и привод демультипликатора:

• 1. Перемещение коронной шестерни для блокировки осуществляется пневматическим цилиндром через качающуюся вилку.
  2. Для безударного включения используется инерционный синхронизатор конусного типа, аналогичный по принципу действия синхронизаторам основной КПП, но с другой конструкцией блокирующих элементов.
  3. Процесс синхронизации при включении низшего диапазона:
     • коронная шестерня, вращающаяся по инерции, с помощью конусного кольца синхронизатора прижимается к неподвижному конусу зубчатой муфты;
     • за счёт сил трения скорости выравниваются (корона останавливается);
     • после выравнивания скоростей блокировка синхронизатора снимается, и шестерня входит в зубчатое зацепление с муфтой, фиксируясь на картере.
  4. Управление пневмоцилиндром осуществляется через воздухораспределитель и кран в кабине, система включает электронную блокировку, предотвращающую включение низшего диапазона на высокой скорости.

Общая характеристика и применение

Коробка передач ЯМЗ-239, как и другие запасные части ЯМЗ, является современным, мощным и надёжным агрегатом для тяжёлой коммерческой и специальной техники. Её модульная конструкция (основная КП + демультипликатор) обеспечивает широкий диапазон передаточных чисел при компактных размерах. Разнообразие модификаций по типу управления и наличию отбора мощности позволяет адаптировать её для нужд различных производителей автомобилей и специальных шасси, обеспечивая эффективную работу в паре с высокомоментными дизельными двигателями ЯМЗ-7511.