Manualna skrzynia biegów jest obecnie najczęściej spotykaną skrzynią biegów. Kierowcy bardzo szanują manualną skrzynię biegów za jej niezawodność, trwałość i względną łatwość naprawy. Ten ostatni punkt jest wart osobnej wzmianki, ponieważ "mechanika" jest dobrze opanowana i wielu mechaników umie z nią pracować. Przyjrzymy się mechanicznej skrzyni biegów oraz kluczowym cechom jej konserwacji i działania.
Struktura manualnej skrzyni biegów
Manualna skrzynia biegów zbudowana jest ze skrzyni korbowej, wałków z kołami zębatymi, mechanizmu zmiany biegów, synchronizatorów i dźwigni. Rodzaje wałów to wał główny, dodatkowy, pośredni i pomocniczy (w skrzyniach biegów trójwałowych). Połączenie wału głównego z wałem korbowym silnika realizowane jest poprzez zestaw sprzęgła — parę tarcz, koło zamachowe i łożysko zwalniające.
Manualna skrzynia biegów określana jest jako przekładnia — moment obrotowy w niej zmienia się etapami (biegami). Aby zmienić przełożenie, para kół zębatych musi ze sobą współpracować. Jest to zależność między kołami zębatymi, która powoduje zmianę przełożenia, czyli prędkości kątowej i momentu obrotowego.
Przełożenie to stosunek liczby zębów na przekładni napędzającej do liczby zębów na przekładni napędzanej. Jeśli przełożenie jest większe niż jeden, bieg jest wyższym, natomiast jeśli jest mniejsze jedynki, bieg jest niższym. W przypadku skrzyni biegów im wyższe przełożenie, tym niższy bieg. Obecnie najbardziej rozpowszechnione są następujące skrzynie biegów:
- pięciostopniowa (najczęściej spotykana),
- sześciostopniowa,
- siedmiostopniowa.
Istnieją również jednostki o mniejszej lub większej liczbie biegów, ale ich rozpowszechnienie jest niewielkie. Inną sprawą są konstrukcje. Istnieją skrzynie biegów dwu- i trójwałowe. W ręczne skrzynie biegów z podwójnym wałem wyposażone są samochody osobowe z napędem przednim, natomiast w skrzynie trzywałowe — samochody z napędem tylnym.
Główne elementy manualnej skrzyni biegów
Jak wcześniej wspomniano, manualna skrzynia biegów zmienia moment obrotowy. Ten moment obrotowy jest przenoszony na koła. Nie ma sensu zdejmować momentu obrotowego z wału korbowego i podawać go prosto na koła — prędkość obrotowa wału jest zbyt duża.
Aby samochód mógł się normalnie poruszać zarówno przy niskich, jak i wysokich prędkościach, potrzebny jest zespół napędowy, który przejmie zadanie zmiany momentu obrotowego. W przypadku skrzyni manualnej moment obrotowy jest zmieniany w najprostszy sposób — poprzez współdziałanie różnych konfiguracji biegów. Do podstawowych elementów takiej jednostki należą:
- skrzynia korbowa,
- wał główny i wtórny, w tandemie z którymi pracuje wał pośredni z przekładniami,
- dodatkowy wał z biegiem wstecznym (często nazywany czwartym wałem),
- wiele synchronizatorów,
- mechanizm zmiany biegów z blokadami,
- dźwignia zmiany biegów.
Skrzynia korbowa składa się z głównych elementów układu napędowego. Jest ona połączona z obudową sprzęgła, która z kolei jest zamontowana do silnika. Ponieważ koła zębate sprzęgła są mocno obciążone, należy je smarować — zapobiega to suchemu tarciu i pozwala na odprowadzenie nadmiaru ciepła. Skrzynia korbowa jest częściowo wypełniona olejem przekładniowym, który pełni rolę środka smarnego.
Wałki przekładni mechanicznych są zabezpieczone łożyskami, które są zamontowane w skrzyni korbowej. W tym miejscu znajdują się koła zębate o różnej liczbie zębów. Synchronizatory współpracują z nimi, umożliwiając płynną, szybką i bez wstrząsów zmianę biegów. Jest to możliwe dzięki wyrównaniu prędkości obrotowych kół zębatych.
Kluczowe znaczenie ma mechanizm zmiany biegów. To on zmienia biegi, ale sterowanie odbywa się przez kierowcę za pomocą dźwigni zmiany biegów znajdującej się w kabinie pasażerskiej. Urządzenie blokujące zapobiega jednoczesnemu włączeniu dwóch kół zębatych, natomiast urządzenie blokujące zapobiega samoistnemu rozłączeniu kół zębatych.
Więcej o obsłudze i konserwacji manualnej skrzyni biegów
Znaczna część awarii ręcznej skrzyni biegów może być spowodowana niewłaściwą obsługą i ignorowaniem zasad konserwacji urządzenia. Na przykład awarie kół zębatych, wałów, łożysk, a także połączeń wielowypustowych, sprzęgieł synchronizatorów mogą być spowodowane:
- zastosowaniem nieodpowiedniego oleju przekładniowego,
- ignorowaniem harmonogramu wymiany oleju,
- użyciem nieodpowiednich części zamiennych podczas naprawy,
- nieregularną konserwacją,
- eksploatacją urządzenia w skomplikowanych warunkach, jak np. jazda sportowa.
Unikanie awarii jest dość proste, choć trzeba brać pod uwagę, że będą się one zdarzać od czasu do czasu — nikt nie anulował naturalnego zużycia elementów skrzyni biegów. Przykładowo, prędzej czy później geometria kół zębatych ulegnie znacznej zmianie, co wpłynie na pracę całego agregatu. Proces ten jest nieodwracalny. Kompetentny kierowca powinien pamiętać o następujących zasadach:
- nie trzymaj cały czas ręki na dźwigni zmiany biegów — nawet niewielki nacisk w urządzeniu powoduje szybsze zużycie sprzęgieł i widełek,
- włączaj sprzęgło tylko wtedy, gdy naprawdę musisz ruszyć — aby zapobiec szybkiemu zużyciu łożyska zwalniającego,
- zmiana biegów powinna odbywać się płynnie,
- biegi należy dobierać rozsądnie — często sensowne jest sztuczne podnoszenie obrotów silnika, aby nie szarpać skrzyni biegów. Nie należy również znacznie zwiększać prędkości na nieodpowiednich biegach — trzeba je cały czas zmieniać,
- nie należy przeciążać samochodu — ma on dopuszczalną masę,
- sprzęgło należy całkowicie wyciskać.
Manualne skrzynie biegów są liderami pod względem maksymalnej trwałości w porównaniu z innymi rodzajami zespołów napędowych. Ponadto są absolutnymi liderami jeśli chodzi o przebieg od naprawy do naprawy.
Konserwacja samej skrzyni i zakup części jest stosunkowo niedrogi — kierowcy muszą jedynie zwrócić uwagę na kwalifikacje i profesjonalizm serwisantów, którzy będą ją serwisować, a także na jakość zakupionych części do napraw.
Ostatnią rzeczą, o której warto wspomnieć, jest wybór i napełnienie oleju przekładniowego.
Zdecydowana większość manualnych skrzyń biegów napełniana jest olejami API GL-1 i GL-4. W przypadku ciężarówki wystarczą API GL-2 i GL-3. Jeśli przekładnia jest mocno obciążona, zaleca się stosowanie olejów API GL-5. Preferowane powinny być oleje renomowanych producentów.
Należy również przestrzegać zaleceń producenta pojazdu oraz przepisów dotyczących wymiany środków smarnych. Warto przeanalizować instrukcję obsługi swojego samochodu i po niej wybrać olej do skrzyni biegów. Pamiętaj — manualne i automatyczne skrzynie biegów wypełniane są różnymi olejami i nie można ich stosować zamiennie.