Что такое кулиса в механике

Что такое автомобильная кулиса: зачем нужна и как устроена?

Абсолютно любой владелец транспортного средства должен обладать минимальными знаниями устройства автомобиля. Во время прохождения курсов по вождения всем дается минимальная информация об устройстве коробки передач и практически не освещается вопрос о назначении такой немаловажной детали как кулиса. По этой причине автомобилисты и склонны недооценивать важность этого элемента. Кулиса в конструкции КПП играет важнейшую роль и не представляет собой обычный рычаг, посредством которого выполняется максимально удобное переключение передач. Вообще кулиса — это тяга привода управления коробки, которая является составной и многокомпонентной деталью. Благодаря кулисе обеспечивается связь между рычагом переключения скорости и штоком. Подробнее об устройстве и признаках неисправности кулисы далее будет рассказано в этом полезном материале.

Устройство кулисы: важные моменты

Несмотря на то, что кулиса в механике частенько претерпевает изменения и становится более надежной и современной, устройство ее по-прежнему остается неизменным. В привычном понимании кулиса выглядит как рычаг для переключения скорости автомобиля, как тяга для возможного выбора передач и как палец вилки выборного механизма. Кроме того, в ней есть фиксирующее устройство для пальца, а также вилка и сальник. Вся эта конструкция надежно скрыта от глаз водителя, поэтому ей зачастую и уделяется так мало внимания. Многие водители склонны игнорировать нарушения в работе кулисы и нередко это приводит к печальным последствиям, которые отрааются на работе автомобиля.

Неисправности кулисы: распространенные признаки

Поскольку кулису невозможно рассмотреть, автомобилисты в основном не связывают неприятные проявления с этим механизмом. А вместе с тем эта деталь ежедневно испытывает на себе колоссальные нагрузки. В среднем резерва кулисы хватает на преодоление 100 тысяч км. Лишь в редких случаях она может продержаться до 200 тысяч км. проблемы с элементом чаще всего возникают по причине низкого содержания смазочного вещества в механизме или же из-за попадания в конструкцию влаги, мусора и накопления пыли. Узнать, что с кулисой есть проблемы можно по увеличенному люфту на ручке коробки передач. Особенно заметным люфт будет при нейтральном положении. Нередко о неисправности кулисы свидетельствует проблемное переключение скоростей с характерным хрустом или тугим ходом рычага. Еще одним явным признаком неполадки кулисы можно назвать также неправильное включение скоростей, которое может не соответствовать выбранному водителем положению. В любом случае ни одна из этих проблем не должна игнорироваться и при малейшем подозрении на неисправность кулисы автомобилист должен сразу же проводить диагностику.

Подробнее об автомобильной кулисе будет рассказано в этом видеоматериале:

Кулисные механизмы

Механизм может быть образован из замкнутой кинематической цепи (рис.1.10, б), если сделать неподвижным звено 1 (рис.2.2).

Звено 3 в таком механизме называется кулисой. Она образует низшую поступательную кинематическую пару со звеном 2, которое, в данном случае, называется кулисным камнем.

Если ОА < ОК, то кулиса совершает качательное движение, если ОА > ОК-вращательное.

При замене вращательной пары 3 — 4 на поступательную получим кулисный механизм с поступательно движущейся кулисой (рис.2.3).

Если в кинематической цепи (рис.1.10, б) неподвижным сделать звено 2, то получается другой вариант (рис.2.4) кулисного механизма с качающейся кулисой 3.

Механизм шарнирного четырёхзвенника

Этот механизм образуется с использованием только низших вращательных кинематических пар. Выходное звено ВК в таком механизме может качаться или вращаться (в зависимости от выбранных размеров звеньев). В первом случае (рис.2.5) выходное звено 3 называется коромыслом. Во втором случае (рис.2.6) выходное звено также кривошип, а механизм называется двухкривошипным.

1-кривошип

Кулачковые механизмы

На рис.2.7 представлены наиболее часто применяемые схемы плоских кулачковых механизмов. Входным (ведущим) звеном является вращающийся кулачок 1. Ведомое звено называется толкателем 3. Для уменьшения потерь на трение в конструкциях кулачковых механизмов часто предусматривают

ролик 2, образующий вращательную пару с толкателем.

В названии кулачкового механизма указывается вид движения толкателя и вид его рабочей поверхности.

На рис.2.7, а представлена схема кулачкового механизма с поступательным роликовым толкателем. В этом механизме ось вращения кулачка и линия перемещения центра ролика в общем случае смещены относительно друг друга. Расстояние е между ними называется эксцентриситетом. В частном случае, когда е = 0, механизм называют центральным кулачковым механизмом с поступательным роликовым толкателем.

Механизм на рис.2.7, б называется кулачковым механизмом с качающимся роликовым толкателем.

На рисунках 27, в и 2.7, г представлены механизмы с плоским толкателем: кулачковый механизм с поступательным плоским толкателем и механизм с качающимся плоским толкателем.

ФРИКЦИОННЫЕ МЕХАНИЗМЫ

В этих механизмах движение от входного звена к выходному передаётся за счёт сил трения, возникающих в результате контакта этих звеньев.

Простейшая фрикционная передача показана на рис.2.8. Она состоит из двух цилиндрических катков и стойки. Один каток прижимается к другому силой упругости пружины.

Кулиса переключения передач: назначение, устройство, регулировка кулисы КПП

Многие водители в процессе эксплуатации ТС рано или поздно сталкиваются с различными неисправностями автомобиля. Что касается коробки передач, кроме самой КПП, с пробегом нередко внимания требует кулиса коробки передач, особенно в случае с МКПП.

На практике кулиса АКПП также может работать со сбоями, однако именно на механике кулиса МКПП выходит из строя заметно чаще. Далее мы поговорим о том, что такое кулиса в коробке передач, как работает механизм, а также какие неисправности кулисы КПП обычно встречаются.

Кулиса коробки передач: устройство и принцип работы

Начнем с того, что название кулиса является обиходным. На самом деле данный элемент специалисты называют тягой привода управления коробки передач. Сама кулиса является достаточно крепкой деталью, однако конструкция состоит из нескольких составных элементов, что несколько снижает надежность.

При этом кулиса в МКПП может изнашиваться достаточно быстро, так как езда на механике, в отличие от АКПП, предполагает постоянную работу с рычагом переключения передач. Обычно срок службы составляет около 100-150 тыс. км., однако проблемы могут появиться раньше.

Как уже было сказано выше, кулиса состоит из нескольких деталей, причем выработка или поломка любой из них приводит к тому, что работоспособность всего механизма будет нарушена. Также кулиса в автомобиле страдает от таких факторов, как попадание пыли, грязи, влаги, недостаточное количество смазки и т.д.

Перейдем к устройству кулисы КПП. Сразу отметим, каждый производитель стремится повысить надежность, а также добиться четкости и легкости включения передач, уменьшить люфты и т.п. В результате конструкция данного механизма на разных авто может отличаться. Однако можно выделить основные (базовые) элементы в устройстве кулисы КПП:

• рычаг КПП;
• тяга передач;
• вилка и палец вилки;
• сальник вилки;
• фиксатор сальника;

Если же с механизмом возникают проблемы, признаки неисправности кулисы проявляются достаточно отчетливо. Как правило, неполадки кулисы приводят к возникновению определенных трудностей при переключении передач КПП.

Среди основных проблем стоит выделить:

• люфты рычага переключения передач;
• затруднения при переключении передач, когда к рычагу нужно приложить больше усилий;
• стук или хруст при работе рычагом; или включается не та передача, которую выбрал водитель (пропала четкость включения передач);

Сразу отметим, некоторые люфты по мере износа допустимы, однако значительное их усиление не только снижает комфорт эксплуатации, но и может стать причиной более серьезных поломок.

В остальных случаях, когда нужные передачи включаются с большим усилием или передачу невозможно включить, необходима профилактика кулисы и регулировка, замена или ремонт, так как езду с поврежденной кулисой вполне можно считать крайне небезопасной.

Регулировка кулисы КПП

Как правило, при возникновении тех или иных проблем с КПП и переключением передач, необходимо начать с регулировки кулисы. Указанная регулировка кулисы является штатной операцией, не требующей особых денежных затрат.

1. На начальном этапе следует убедиться, что кулиса рабочая, то есть узел может иметь определенную выработку, но при этом должна сохраняться его полная функциональность.
2. Далее автомобиль следует загнать на яму или поднять на подъемнике, поставить на ручник, под колеса при необходимости подставляются противооткатные упоры.
3. Теперь можно переходить к чистке кулисы. Двигатель должен быть заглушен. Кулису КПП нужно почистить от грязи, затем смазать кулису подходящей смазкой.
4. Регулировку кулисы можно провести по задней передаче. Чтобы отрегулировать кулису по задней передаче, сначала на ней нужно ослабить хомут, затем перевести рычаг коробки в положение, когда задняя включается лучше всего. Теперь хомут можно затянуть.

Рекомендуем также прочитать статью о том, как проверить уровень масла в коробке автомат. Из этой статьи вы узнаете о том, на что обратить внимание при проверке уровня трансмиссионной жидкости в автоматической коробке.

Добавим, что выше были приведены общие рекомендации касательно регулировки кулисы. На разных авто могут возникать определенные отличия. Чтобы выполнить работу качественно, необходимо заранее изучить мануал для конкретной модели.

Подведем итоги

Как видно, кулиса МКПП постоянно подвергается различным нагрузкам, на нее оказывают влияние внешние факторы и т.д. По этой причине даже такой относительно простой и достаточно надежный механизм требует выполнения периодических работ по очистке, смазке и регулировке.

Рекомендуем также прочитать статью о том, как выполняется замена масла в коробке механика и автомат. Из этой статьи вы узнаете о том, какие существуют общие рекомендации по замене масла в МКПП и АКПП.

Если же регулировка не дает желаемого результата, тогда потребуется менять отдельные элементы в конструкции или заменить весь механизм в сборе. При этом нередко только замена кулисы позволяет добиться мягкости хода рычага КПП и одновременно четкости включения передач.

Устройство и принцип работы механической коробки передач. Виды механических коробок (двухвальная, трехвальная), особенности, отличия

Выбор масла для механической коробки передач: виды трансмиссионных масел, особенности и отличия. Какое масло лучше заливать в МКПП, что нужно учитывать.

Как заменить трансмиссионное масло в коробке передач: замена масла в МКПП и АКПП. Когда менять масло в коробке на автомате и механике. Полезные советы.

Как заменить автоматическую коробку передач АКПП на механическую МКПП, а также замена механики на автомат: нюансы. Полезные советы и рекомендации.

Проверка уровня масла в автоматической коробке передач: как проверить уровень ATF. На что еще обратить внимание: цвет, запах, загрязненность АТФ и т.д.

Как обслуживать коробку — автомат: замена масла и масляного фильтра АКПП, стоимость замены масла в автоматической коробке. Способы замены ATF, рекомендации.

Кулисный механизм: виды, схема, принцип работы

Кулисная пара – это разновидность рычажных механизмов. Она преобразует вращательное движение в возвратно-поступательное или наоборот. При этом вращающееся звено может совершать не полный оборот. Тогда его называют качательным.

Механизм состоит их двух основных звеньев- кулисы и ползуна. Один конец кулисы закреплен на неподвижной оси.

Кулисный механизм

Кулиса представляет собой прямой или изогнутый рычаг с прорезью, в которой скользит конец другого рычага. Он движется относительно кулисы прямолинейно. Кулисные механизмы бывают качающиеся, вращающиеся и прямые.

Кривошипно-кулисные механизмы способны обеспечивать высокую скорость линейного перемещения исполнительных органов. Характерным примером механизма кулисного типа служит система управления клапанами в автомобильных моторах, устройство управления реверсом парового двигателя и т. д.

Используются кулисные пары в металлообрабатывающих и деревообрабатывающих станках, там, где рабочий орган должен совершать многократные линейные перемещения с возвратным ходом.

Еще одна область применения- аналоговые вычислительные устройства, там кулисные пары помогают определять значения синусов либо тангенсов заданных углов.

Виды кулисных механизмов

В исходя из типа подвижного звена рычажной схемы в установках и подвижных узлах используются следующие виды кулисных пар:

• Ползунный. Система рычагов, состоящая из четырех звеньев. Основные части- это кулиса и ползун с зафиксированной направляющей. Она дает ползуну единственную степень свободы, для совершения линейных перемещений. Качания кулисы превращаются устройством в линейное перемещение ползуна. Кинематическая схема обратима- возможно и обратное преобразование движения.
• Кривошипный. Кривошипно-кулисного механизм построен по четырехрычажной кинематической схеме. Передает вращение кривошипа кулисе, также вращающейся или качающейся. Распространен в промышленных установках, например — в продольно-долбежных и строгальных. Для них применяют кривошипно-коромысловый механизм c вращающейся кулисой. Такая схема обеспечивает очень высокую скорость прямого ходя и медленный возврат. Применяется также в установках для упаковки.
• Двухкулисный. В кинематической четырехзвенной схеме есть пара кулис. Передается вращение или качание через промежуточный рычаг. Передаточное число неизменно и всегда составляет единицу. Применяется в компенсирующих муфтах.
• Коромысловый. Состоит из коромысла, кулисы и связывающего их шатуна. Позволяет располагать оси симметрии зон движения, ведущего и ведомого звеньев под углом около 60°. Находит применение в автоматизированных производственных линиях.

Реже находит применение в транспортных средствах и некоторых измерительных приборах стоящий несколько особняком прямолинейно- направляющий или конхоидальный механизм.

Конструктивные особенности

Устройство является одним из подвидов кривошипно-шатунного механизма. Большинство кулисных пар построены по четырехзвенной кинематической схеме.

Третье звено определяет тип механизма: двухкулисный, ползунный, коромысловый или кривошипный.

Схема содержит как минимум две неподвижные оси и от одной до двух подвижных осей.

В зависимости от соотношения длин в каждый момент исполнительный орган может описывать как простые траектории (линейные, круговые или часть окружности), таки сложные в виде многоугольников или замкнутых кривых. Вид траектории определяется законом движения кинематической пары – функцией координат исполнительного органа от угла поворота оси, положения ползуна или от времени.

Принцип действия механизма

Принцип действия основывается на базовых законах прикладной механики, кинематики и статики, описывающий взаимодействие системы рычагов, имеющих как подвижные, так и неподвижные оси. Элементы системы полагаются абсолютно жесткими, но обладающими конечными размерами и массой. Исходя из распределения масс рассчитывается динамика кулисного механизма, строятся диаграммы ускорений, скоростей, перемещений, рассчитываются эпюры нагрузок и моментов инерции элементов.

Силы считаются приложенными к бесконечно малым точкам.

Рычажное устройство, имеющее два подвижных элемента (кулиса и кулисный камень) называют кинематической парой, в данном случае кулисной.

Чаще всего встречаются плоские схемы из четырех звеньев. Исходя из вида третьего звена рычажного механизма, различают кривошипные, коромысловые, двухкулисные и ползунные механизмы. Каждый из них обладает собственным способом преобразования вида движения, но все они используют единый прицеп действия- линейное или вращательное перемещение рычагов под действием приложенных сил.

Траектория движения каждой точки кривошипно кулисного механизма определяется соотношением длин плеч и рабочими радиусами элементов схемы.

Вращающееся или качающееся звено системы рычагов оказывает воздействие на поступательно движущееся звено в точке их сочленения. Оно начинает перемещение в направляющих, оставляющих этому звену только одну степень свободы, и движется до тех пор, пока не займет крайнее положение. Это положение соответствует либо первому фазовому углу вращающегося звена, либо крайнему угловому положению качающегося. После этого при продолжении вращения или качании в обратную сторону прямолинейно движущееся звено начинает перемещение в обратном направлении.

Обратный ход продолжается до тех пор, пока не будет достигнуто крайнее положение, соответствующее либо полному обороту вращающегося звена, либо второй граничной позиции качающегося. После этого рабочий цикл повторяется.

Если кулисный механизм, наоборот, преобразует поступательное движение во вращательное, взаимодействие осуществляется в обратном порядке. Усилие, передаваемое через сочленение от ползуна, прикладывается в стороне от оси вращения звена, обладающего возможностью поворота. Возникает крутящий момент, и вращающееся звено начинает поворачиваться.

Преимущества и недостатки кулисного механизма

Основным достоинством устройства служит его способность обеспечить высокую линейную скорость возвратного движения. Это свойство нашло применение в станках и механизмах, которые по условиям работы имеют холостой возвратный ход. Это прежде всего долбежные и строгальные станки. Применение кулисно-рычажного механизма привода позволяет существенно повысить общую эффективность использования установки, сократив время на непроизводительные такты.

Преимуществом двухкулисных систем, применяемых в аналоговых вычислительных устройствах, служит высокая надежность и стабильность их работы. Они отличаются высокой устойчивостью к таким факторам внешней среды, ка вибрации и электромагнитные импульсы. Это обуславливало их широкое применение в системах сопровождения целей и наведения вооружений.

Недостатком данной кинематической схемы является малые передаваемые усилия. Кривошипно-шатунная схема позволяет предавать в несколько раз большую мощность.

Недостатком аналоговых вычислительных устройств является исключительная сложность или даже невозможность их перепрограммирования. Они могут вычислять только одну, наперед заданную функцию. Для вычислительных систем общего назначения это неприемлемо. С развитием программно- аппаратных средств цифровой техники, повышением ее надежности и устойчивости к воздействиям внешней среды такие вычислительные системы сохраняются в нишах узкоспециальных применений.

Проектирование (производство) кулисного механизма

Несмотря на кажущуюся простоту устройств кулисного механизма, для того, чтобы он работал эффективно, требуется провести большую работу по его расчету и проектированию. При этом рассматриваются следующие основные аспекты:

• производительность и КПД;
• себестоимость производства и эксплуатации;
• отказоустойчивость и межремонтный ресурс;
• точность действия;
• безопасность.

Учитывая сложность взаимовлияния этих аспектов друг на друга, расчет кривошипно-кулисного механизма представляет из себя многоступенчатую итеративную задачу.

В ходе проектирования проводят следующие виды расчета и моделирования:

• расчет кинематики;
• динамический расчет;
• статический расчет.

Обычно проектирование и расчет разбивается на следующие этапы:

• Определение требуемого закона движения расчетно-аналитическим или графоаналитическим методом.
• Кинематическое моделирование. Выполнение общего плана, скоростного плана, графическое моделирование моментов инерции, графика энерго-массовых зависимостей.
• Силовое моделирование. Построение плана ускорений, эпюр сил, приложенных к звеньям в нескольких положения.
• Синтез кулисно-рычажного механизма. Построение графиков перемещения, скорости, ускорений графико-дифференциальным методом. расчет динамики кулисного механизма и его динамический синтез.
• Проверка на соответствие закону движения. Окончательное профилирование кулис.
• Проверка на соблюдение норм безопасности и охраны труда.
• Выпуск чертежей.

Расчет и проектирование кулисного механизма долгое время представлял собой весьма трудоемкий процесс, требовавший большого сосредоточения и внимательности от конструктора. В последнее время развитие средств вычислительной техники и программных продуктов семейства CAD-CAE существенно облегчил все рутинные операции по расчету. Конструктору достаточно выбрать подходящую кинематическую пару или звено из поставляемых производителем программ библиотек и задать их параметры на трехмерной модели. Существуют модули, на которых достаточно отобразить графически закон движения, и система сама подберет и предложит на выбор несколько вариантов кинематической его реализации.

Область применения

Кулисные механизмы находят применение в тех устройствах и установках, где требуется преобразовать вращение или качание в продольно- поступательное перемещение или сделать обратное преобразование.

Наиболее широко они используются в таких металлообрабатывающих станках, как строгальные и долбежные. Важное преимущество кулисно-рычажного механизма, заключается в его способности обеспечивать высокую скорость движения на обратном ходе. Это дает возможность существенно повысить общую производительность оборудование и его энергоэффективность, сократив время, затрачиваемое на непроизводительные, холостые движения рабочих органов. Здесь же находит применение кулисный механизм с регулируемой длиной ползуна. Это позволяет наилучшим образом настаивать кинематическую схему исходя из длины заготовки.

Механизм конхоидального типа применяется в легком колесном транспорте, приводимом в действие ножной мускульной силой человека- так называемом шагоходе. Человек, управляющий машиной, имитируя шаги, поочередно нажимает на педали механизма, закрепленные на оси с одного конца. Кулисная пара преобразует качательное движение во вращение приводного вала, передаваемое далее цепным или карданным приводом на ведущее колесо.

В аналоговых вычислительных машинах широко применялись так называемые синусные и тангенсные кулисные механизмы. Для визуализации различных функции в них применяются ползунные и двухкулисные схемы. Такие механизмы использовались в том числе в системах сопровождения целей и наведения вооружений. Их отличительной чертой являлась исключительная надежность и устойчивость к неблагоприятным воздействиям внешней среды (особенно- электромагнитных импульсов) на фоне достаточной для решения поставленных задач точности. С развитием программных и аппаратных средств цифровой техники область применения механических аналоговых вычислителей сильно сократилась.

Еще одна важная сфера применения кулисных пар — устройства, в которых требуется обеспечить равенство угловых скоростей кулис при сохранении угла между ними. Муфты, в которых допускается неполная соосность валов, системы питания автомобильных двигателей, устройство реверса на паровом двигателе.