Дифференциал и главная передача.
Главная передача.
При движении автомобиля крутящий момент от коленвала двигателя передается коробке передач и затем, через главную передачу и дифференциал, на ведущие колеса. Главная передача позволяет увеличивать или уменьшать крутящий момент передаваемый колесам автомобиля и одновременно уменьшать и соответственно увеличивать скорость вращения колес. Передаточное число в главной передаче подбирается таким образом, что максимальный крутящий момент и частота вращения ведущих колес находятся в наиболее оптимальных значениях для конкретного автомобиля. Кроме того, главная передача очень часто является объектом тюнинга автомобиля.
Устройство главной передачи.
По сути, главная передача — это не что иное, как шестеренчатый понижающий редуктор, в котором ведущая шестерня связана с вторичным валом КПП, а ведомая – с колесами автомобиля. По типу зубчатого соединения главные передачи различаются на следующие разновидности:
цилиндрическая – в большинстве случаев применяется на автомобилях с поперечным расположением двигателя и коробки передач и передним приводом; коническая – применяется очень редко, так как имеет большие габариты и высокий уровень шума; гипоидная – наиболее востребованная разновидность главной передачи, которая применяется на большинстве автомобилей с классическим задним приводом. Гипоидная передача отличается малыми размерами и низким уровнем шума; червячная – практически не применяется на автомобилях по причине трудоемкости изготовления и высокой стоимости.
коническая – применяется очень редко, так как имеет большие габариты и высокий уровень шума;
гипоидная – наиболее востребованная разновидность главной передачи, которая применяется на большинстве автомобилей с классическим задним приводом. Гипоидная передача отличается малыми размерами и низким уровнем шума;
червячная – практически не применяется на автомобилях по причине трудоемкости изготовления и высокой стоимости.
Также стоит отметить, что автомобили с передним и задним приводом имеют различное расположение главной передачи. В переднеприводных автомобилях с поперечным расположением КПП и силового агрегата, цилиндрическая главная передача располагается непосредственно в картере КПП. В автомобилях с классическим задним приводом главная передача установлена в корпусе ведущего моста и соединена с коробкой передач посредством карданного вала. В функционал гипоидной передачи заднеприводного автомобиля также входит и разворот вращения на 90 градусов за счет конических шестерен. Несмотря на различные типы и расположение, предназначение главной передачи остается неизменным.
Дифференциал автомобиля.
Дифференциал автомобиля чаще всего совмещен с главной передачей и располагается соответственно в картере коробки передач или в корпусе заднего моста. Однако дифференциал может быть установлен и между ведущими осями полноприводного автомобиля. Дифференциал представляет собой планетарный редуктор и делится на следующие разновидности:
конический – в большинстве случаев устанавливается совместно с главной передачей между колесами одной приводной оси;
цилиндрический – наиболее часто применяется для развязки ведущих осей полноприводных автомобилей;
червячный – является универсальным и устанавливается как между колесами, так и между ведущими осями.
Основное предназначение дифференциала заключается в распределении крутящего момента между колесами автомобиля и изменения их частоты вращении относительно друг друга. Так, например поворот автомобиля без дифференциала был бы попросту невозможен, так как при повороте внешнее колесо обязательно должно вращаться с большей частотой, нежели внутреннее.
Дифференциалы существуют симметричные и несимметричные. Симметричный дифференциал передает равный крутящий момент на оба колеса и устанавливается чаще всего совместно с главной передачей. Несимметричный дифференциал позволяет передать крутящий момент в различных пропорциях и устанавливается между приводными осями автомобиля.
Дифференциал состоит из корпуса, шестерен сателлитов и полуосевых шестерен. Корпус обычно совмещен с ведомой шестерней главной передачи. Шестерни сателлиты играют роль планетарного редуктора и соединяют полуосевые шестерни с корпусом дифференциала. Полуосевые (солнечные) шестерни соединены с ведущими колесами посредством полуосей на шлицевых соединениях. При всех плюсах у простейшего дифференциала существует и недостаток. Дело в том, что частота вращения может быть распределена на колеса не только в соотношении, например 50/50, 40/60 или 35/65, но и 0/100. То есть, на одно колесо автомобиля может быть передан абсолютно весь крутящий момент, в то время как второе колесо будет абсолютно статично. Такое случается в том случае если автомобиль застрял в грязи или на льду. Однако современные дифференциалы более совершенны и практически лишены данного недостатка. Многие дифференциалы имеют жесткую автоматическую или ручную блокировку. Кроме того современные легковые полноприводные автомобили снабжаются системой курсовой устойчивости, которая основана на оптимальном распределении крутящего момента между осями и отдельными колесами в зависимости от траектории движения.
Главная передача переднеприводных автомобилей
Составными частями главной передачи являются ведущая и ведомая шестерни. Путь крутящего момента начинается от коленчатого вала. Затем идут сцепление, КПП и карданная передача. В итоге он передается на косозубые шестерни, находящиеся в непрерывном зацеплении.
Рассматривая следы, которые оставляют на поворотах мокрые колеса автомобиля, можно обнаружить, что колесо, находящееся на внешней, относительно центра поворота, стороне, преодолевает гораздо больший путь, чем колесо на внутренней стороне.
В случае если бы на каждое колесо автомобиля выдавались равные обороты, то мы получили бы ситуацию, когда поворот машины без темных следов на асфальте оказался бы невозможен. Таким образом, автомобиль имеет определенный механизм, который позволяет совершать повороты без вышеописанной проблемы. «Имя» этому механизму — дифференциал.
При совершении поворота или при езде по неровной дороге задачей дифференциала является распределение между полуосями колес (ведущих) автомобиля крутящего момента. Это делает возможным вращение колес с отличающейся угловой скоростью и прохождение ими разного пути без проскальзывания на покрытии дороги.
Таким образом, весь крутящий момент, поступающий на дифференциал и передающийся на ведущие колеса, может разделяться в соотношении 50х50 и в любой иной пропорции. В определенной ситуации эта пропорция может составить и 100 на 0. Это означает, что одно колесо не двигается с места (попало в яму), а другое буксует (по снегу, глине, сырой земле).
Здесь поделать нечего. Ведь ничего не бывает идеальным, зато дифференциал дает возможность автомобилю исключить заносы на поворотах, а водителю не делать каждый день замену полностью изношенных покрышек.
Дифференциал и главная передача выполняются в одном узле. Конструкция дифференциала включает две шестерни полуосей и столько же шестерней сателлитов.
Особенности главной передачи и дифференциала автомобилей с передним приводом
У данного типа автомобилей рассматриваемые узлы находятся в корпусе КПП. Двигатель переднеприводных машин устанавливается поперек оси движения, и крутящий момент изначально передается от мотора в плоскости колес. В данной ситуации не нужно менять на 90 градусов направление крутящего момента (как это делается у автомобилей с задним приводом). Задача же по увеличению крутящего момента и распределению его по колесным осям остается неизменной.
При движении на большой скорости может возникать шум («вой» главной передачи). Причиной этому может быть износ шестеренок, неправильная их регулировка или же отсутствие масла в картере главной передачи.
Для решения этой проблемы нужно настроить зацепление шестерен, долить до необходимого уровня масло, заменить изношенные детали.
Сальники и неплотные соединения служат причиной возможной течи масла через них. Для устранения данной неполадки необходимо заменить сальники и надежно затянуть крепления.
Все шестеренки главной передачи и дифференциала (как и все прочие) нуждаются в «смазке и ласке». Поговорим о «ласке». Все детали этих узлов выглядят как массивные «железки», но и их запас прочности не вечен. Исходя из этого, все рекомендации по резким стартам и торможениям, грубым включениям сцепления и другим перегрузкам не теряют силы.
Ранее уже упоминалось, что трущиеся детали и зубья шестерен постоянно нуждаются в смазке.
Поэтому в картер блока или в картер заднего моста заливается масло (соответственно, для передне- и заднеприводных машин). Его уровень обязательно нужно время от времени проверять. Часто масло может утекать через неплотные соединения или изношенные сальники.
Любому картеру необходима постоянная связь с открытым воздухом. Во время работы механизмов всегда выделяется тепло. В закрытой коробке с шестернями и маслом резко увеличивается давление, и масло непременно найдет для себя щелочку. Чтобы не заливать масло несколько раз за день необходимо знать о небольшой детали каждого картера — сапуне. Он представляет собой подпружиненный колпачок, который прикрывает отверстие или трубку для вентиляции.
Сапун может «залипнуть», это приведет к потере связи картера и атмосферы. Во время плановой замены или раньше (если необходимо) следует провернуть колпачки и привести пружины всех сапунов вашего автомобиля в рабочее состояние. Это довольно простая операция, в ее результате утечка масла может прекратиться.
Обычному водителю довольно трудно разобраться в обилии звуков, издаваемых его «заболевшим» автомобилем. Хороший слух здесь не является выходом из ситуации. Нужно еще и иметь представление о том, что же означают все эти «завывания», «поскрипывания» и «похрустывания», исходящие из разных зон автомобиля.
Область поиска неполадки можно и сузить. Если возникают подозрения на неполадки с трансмиссией, то одно из ведущих колес машины нужно поднять домкратом (и в обязательном порядке опустить на «козла»). Далее заведите двигатель, включите передачу и заставьте вращаться данное колесо. Внимательно посмотрите на все крутящиеся элементы и прослушайте все, откуда доносятся подозрительные звуки. После этого поднимите колесо с другой стороны (опять же с помощью домкрата). При наличии вибраций, течи масла и повышенном шуме смело ищите специалиста. Вы с гордостью сможете ему рассказать о стороне автомобиля, с которой у него есть проблемы.
Виды, устройство и принцип работы главной передачи
Главная передача автомобиля – элемент трансмиссии, в наиболее распространенном варианте состоящий из двух шестерен (ведомой и ведущей), призванный преобразовывать крутящий момент, поступающий от коробки передач, и передавать его на ведущую ось. От конструкции главной передачи напрямую зависят тягово-скоростные характеристики автомобиля и расход топлива. Рассмотрим устройство, принцип действия, виды и требования к механизму трансмиссии.
Принцип работы
Принцип действия главной передачи достаточно прост: во время движения автомобиля крутящий момент от двигателя передается коробке переменных передач (КПП), а затем, посредством главной передачи и дифференциала, приводным валам автомобиля. Таким образом, главная передача непосредственным образом изменяет крутящий момент, который передается колесам машины. Соответственно, посредством нее изменяется и скорость вращения колес.
Основная характеристика этого редуктора – передаточное число. Данный параметр отражает отношение количества зубьев ведомой шестерни (связана с колесами) к ведущей (связана с вторичным валом коробки передач). Чем больше передаточное число, тем быстрее автомобиль разгоняется (крутящий момент увеличивается), но при этом уменьшается значение максимальной скорости. Уменьшение передаточного числа увеличивает максимальную скорость, при этом машина начинает ускоряться медленнее. Для каждой модели автомобиля передаточное число подбирается с учетом характеристик двигателя, КПП, размера колес, тормозной системы и т.д.
Устройство и основные требования к главной передаче
Устройство рассматриваемого механизма простое: главная передача состоит из двух шестерен (зубчатый редуктор). Ведущая шестерня имеет меньший размер, при этом она имеет связь с вторичным валом коробки передач. Ведомая шестерня больше ведущей, а связана она с дифференциалом и, соответственно, с колесами машины.
Рассмотрим основные требования, предъявляемые к главной передаче:
Увеличить КПД главной передачи можно повысив качество изготовления зубьев обоих шестерен, а также увеличив жесткость деталей и применив в конструкции подшипники качения. Отметим, что максимально сокращать вибрации и шум при работе чаще всего требуется для зубчатых редукторов легковых автомобилей. Вибрации и шум можно минимизировать, обеспечив надежное смазывание зубьев, повысив точность зацепления зубчатых колес, увеличив диаметр валов, а также прочими мерами, которые повышают жесткость элементов механизма.
Классификация главных передач
По числу пар зацеплений
По виду зубчатого соединения
По компоновке
Отметим, что в полноприводных автомобилях расположение главной пары зубчатых колес зависит от разновидности привода.
Преимущества и недостатки
Каждый из типов зубчатых соединений имеет свои плюсы и минусы. Рассмотрим их:
Главная передача – это неотъемлемая часть трансмиссии, от которой зависит расход топлива, максимальная скорость и время разгона машины. Именно поэтому при тюнинге трансмиссии пару зубчатых колес часто меняют на улучшенный вариант. Это помогает снизить нагрузку на КПП и сцепление, а также улучшить разгонную динамику.
Что такое главная передача и дифференциал автомобиля
Главная передача представляет собой узел, передающий конечный крутящий момент на ведущие колеса автомобиля. Несмотря на простое устройство главной передачи, состоящей из одной пары шестерни, ее конструктивные особенности, непосредственно влияют на эксплуатационные характеристики автомобиля.
Конические и гипоидные передачи. Задний и передний привод
У классических заднеприводных автомобилей главная передача гипоидная, потому как требует передать момент на колеса под углом 90 градусов. В сторону выбора гипоидной передачи существует множество “за” относительно конической, несмотря на простоту второй, гипоидная пара менее шумная, выдерживает высокие нагрузки, конструкция позволяет расположить карданный вал низко, уменьшив центральный тоннель кузова, понижая центр тяжести авто, тем самым улучшая его устойчивость.
Зубья на шестернях криволинейные и косые, что позволяет применить большее количество таковых, а значит увеличивается потолок нагрузки, снижается шум работы, а износ зубьев становится минимальным. Главный недостаток гипоидных передач состоит в потребности контроля зазора между ведомой и ведущей шестерней.
В переднеприводных автомобилях необходимости менять угол направления передачи момента не требуется, за счет этого применена цилиндрическая пара с большой и малой зубчатой шестерней. Устанавливается главная пара в один корпус с коробкой передач, а в зависимости от типа КПП, может иметь свой картер (АКПП, Робот и Вариатор работают на “своем” масле). Для таких дифференциалов можно применять моторное масло 10W40 и любое трансмиссионное с допуском GL-4.
Передаточное число ГП
Любая пара шестерен имеет определенное соотношение зубьев, что называется передаточным числом. Чем меньше передаточное число главной пары — тем выше максимальная скорость и медленнее разгон, чем меньше передаточное число — тем быстрее происходит разгон в ущерб максимальной скорости. Поэтому короткие пары устанавливают на высокомощные авто, а длинные для коммерческих автомобилей.
Дифференциал главной пары
Дифференциалом называется узел, позволяющий колесам, при необходимости вращаться с разной скоростью. Впервые о дифференциале начали говорить тогда, когда возросла скорость автомобилей, а при повороте происходило опрокидывание. Во Избежание такового требуется, чтобы сторона колеса, куда поворачивает машина, вращалась с меньшей скоростью.
Устройство: четыре сателлита, ось и корпус. Крепится ось к ведомой шестерне пары, к нему же крепится ось, на которой располагаются сателлиты.
Как работает дифференциал: принцип действия
Когда автомобиль движется прямо, то передача крутящего момента происходит 50/50, при этом сателлиты находятся в состоянии покоя. Как только меняется траектория движения, сателлиты начинают вращаться вокруг своей оси нагружая то колесо, которое вращается медленнее.
Данная особенность конструкции несет за собой недостаток: при проскальзывании одного из колеса, вся мощность передается на него, а это влечет за собой занос со всеми вытекающими последствиями. Предотвратить подобное призвана блокировка дифференциала.
Жесткая блокировка
Система применяется в полноценных полноприводных внедорожниках, в том случае, если необходимо преодолеть труднодоступный участок бездорожья, при котором одно из колес может пробуксовывать. Жесткая блокировка позволяет равноценно распределить момент на одной оси, но категорически запрещается ездить с блокированным дифференциалом по трассе.
Частичная блокировка
Наиболее распространенная схема блокировки дифференциала в автоматическом режиме, когда это потребуется. Усилие блокировки колеса увеличивается пропорционально нагрузке на ось, что очень удобно при зимной езде, а также на щебне и проселочных дорогах. Делятся “самоблоки” на три вида:
Вискомуфта
Внутри корпуса вязкостной муфты расположено два пакета фрикционов, один из которых жестко соединены с корпусом, а второй с полуосью. Полости между дисками заполнены силиконом. В состоянии покоя вискомуфта себя никак не проявляет, как только полуось начинается поворачивается резко сильнее, жидкость нагревается, увеличивается вязкость, а диски при этом слипаются, из-за чего и происходит процесс блокирования межосевого дифференциала. Как только жидкость остывает, полуоси снова начинают свободное вращение. Для преодоления бездорожья такие блокировки не подойдут, поэтому их устанавливают в кроссоверы или моноприводные автомобили серии “Cross”.
Дисковая блокировка
Конструкция представляет собой наличие дополнительных фрикционных дисков с пружиной преднатяга. Один пакет соединен с корпусом дифференциала, второй с полуосью. При одинаковой скорости вращения колес, диски вращаются как одно целое, как только возникает разница между вращением, происходит постепенная блокировка за счет сцепления фрикционных дисков, тем самым стремясь выровнять скорость полуосей. Регулируется сила преднатяга пружинами, однако использование дисковой блокировки быстрее изнашивает резину, фрикционы имеют свойство изнашиваться, а значит постепенно эффективность блокировки снижается.
Дифференциал с повышенным внутренним сопротивлением (LSD) или винтовая блокировка
Червячная передача винтовой блокировки работает по принципу “червяк легко вращает колесо, а колесо трудно вращает червяк”. При повороте авто червячная пара испытывает высокое сопротивление, далее работает порядок действий: при большем сопротивлении активируется червячная пара — шестерня полуоси приводит во вращения сателиллитную шестерню — далее передается момент ко второй шестерне полуоси. За счет небольшой разницы в моменте между двумя колесами, нагрузка на червяк минимальна. Такая система считается наиболее надежной, выносливой и эффективной.
Что необходимо знать об обслуживании дифференциалов
Крайне важно вовремя менять масло в дифференциалах не только вовремя, но и с соблюдением допусков. Каждая пара имеет свои особенности конструкции, степень нагрузки а так далее. Если эксплуатируется машина в “боевом” режиме, то сокращается регламент минимум вдвое, иначе процесс разрешения, начиная с мелкой стружки — обеспечен. Конические передачи требует проверки пятна контакта между ведомой и ведущей шестерней, а также своевременную замену конических подшипников ведущей шестерни.
Устройство и принцип работы главной передачи в автомобиле
Различные автомобили, как правило, оснащены бензиновыми или дизельными двигателями разной мощности, с разной величиной крутящего момента и, соответственно, разной частой вращения коленчатого вала.
Также независимо от типа ДВС автомобили оборудованы разными коробками переключения передач. При этом для большинства КПП актуально такое понятие, как главная передача автомобиля. Далее мы поговорим о том, что такое главная передача и для чего нужна.
Для чего нужна главная передача и что это такое
Как известно, сегодня на автомобили устанавливаются следующие типы КПП:
Для повышения крутящего момента и снижения скорости вращения служит главная передача автомобиля, имеющая определенное передаточное число. Передаточное число главной передачи зависит от типа, назначения автомобиля и оборотистости двигателя. Обычно передаточные числа главных передач легковых автомобилей находятся в диапазоне 3,5-5,5, грузовых 6,5-9.
Устройство главной передачи в автомобиле
Главная передача автомобиля представляет собой шестеренчатый зубчатый редуктор постоянного зацепления, состоящий из ведущей и ведомой шестерен разного диаметра. Расположение главной передачи автомобиля зависит от конструктивных особенностей самого ТС:
Одинарная главная передача состоят из одной пары шестерен ведущей и ведомой. Применяется на легковых и грузовых автомобилях. Двойная главная передача состоит из двух пар шестерен и применяется в основном на грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности для увеличения крутящего момента или для увеличения клиренса на внедорожных автомобилях. КПД передачи 0,93-0,96.
Двойные передачи можно разделить на два вида:
При разделении главной передачи на две части снижаются нагрузки на полуоси и детали дифференциала. Еще уменьшаются размеры картера средней части ведущего моста, в результате увеличивается дорожный просвет и проходимость автомобиля. Однако разнесенная передача более дорогая и сложная в изготовлении, имеет большую металлоемкость, ее сложнее обслуживать.
Типы главной передачи по виду зубчатого соединения
Если разделить типы главных передач, тогда можно выделить:
Цилиндрическая главная передача применяется на легковых переднеприводных автомобилях с поперечным расположением двигателя и коробки передач. Ее передаточное число находится в пределах 3,5-4,2.
Оси шестерней и колеса такой передачи пересекаются. В этих передачах применяют прямые, косые или криволинейные (спиральные) зубья. Снижение шума достигается применением косого или спирального зуба. КПД главной передачи со спиральным зубом достигает 0.97-0.98.
Передача применяется на заднеприводных легковых и грузовых автомобилях. Оси шестерней и колеса гипоидной передачи не пересекаются, а скрещиваются. Сама передача может быть как с нижним, так и с верхним смещением.
Главная передача с нижним смещением позволяет расположить ниже карданную передачу. Следовательно, смещается и центр тяжести автомобиля, повысив его устойчивость при движении.
При всех своих плюсах гипоидная передача имеет один недостаток – порог заклинивания при обратном ходе автомобиля (превышение расчетных оборотов). По этой причине водителю необходимо проявлять особую осторожность при выборе скорости движения задним ходом.
Подведем итоги
Итак, разобравшись с тем, для чего нужна главная передача автомобиля и какие типы главных передач используются в трансмиссии, становится понятно ее назначение. Как видно, устройство и принцип работы этого узла относительно простые.
При этом важно понимать, что данный элемент трансмиссии в значительной степени влияет на расход топлива, динамику и целый ряд других характеристик и показателей автомобиля.
Дифференциал коробки передач: что это такое, устройство дифференциала, виды дифференциалов. Как работает дифференциал КПП в трансмиссии автомобиля.
Как работает коробка-автомат: классическая гидромеханическая АКПП, составные элементы, управление, механическая часть. Плюсы, минусы данного типа КПП.
Карданная передача: что это такое, устройство, особенности, принцип работы. Виды карданных передач в устройстве автомобильной трансмиссии.
Коробка передач «механика»: основные плюсы и минусы данного типа КПП, принцип работы механической трансмиссии автомобиля (МКПП).
Устройство и принцип работы механической коробки передач. Виды механических коробок (двухвальная, трехвальная), особенности, отличия
Моторное масло вместо трансмиссионного: можно или нельзя залить масло для двигателя в коробку передач. Отличие масел для ДВС от масла для КПП, рекомендации.