Гипоидная зубчатая (шестеренчатая) передача отличается от обычной, с прямыми или косыми зубьями, тем, что ее зубья криволинейны. Они изогнуты по особой геометрической кривой – гиперболоиде, что видно на рисунке. Отсюда и название: гипоида – сокращенное от .
Основных особенностей у гипоидной передачи две. Во-первых, она может быть применена только в узлах со скрещивающимися осями зубчаток. Пытаться построить гипоидную передачу с параллельными валами смысла нет: ее сразу же заклинит.
Во-вторых, оси валов должны быть дополнительно смещены друг относительно друга, иначе снова заклинивание. Величина смещения должна быть точно согласована с математическими параметрами гипоиды, это так называемое гипоидное смещение.
Преимущества гипоидной передачи
Впервые в автомобилестроении гипоидную главную передачу применили инженеры американской фирмы Packard в 1926 г. Что это дало?
Главная передача передает крутящий момент от карданного вала на дифференциал ведущих колес. Выполняется всегда понижающей, чтобы согласовать обороты двигателя с необходимыми для колес и увеличить при этом крутящий момент на них.
Первое, карданный вал опустился вниз на величину гипоидного смещения. Это позволило уменьшить высоту его туннеля в салоне и одновременно понизить центр тяжести машины, улучшив тем самым ее устойчивость.
Второе, момент гипоидная передача передает более плавно, чем косозубая, не говоря уже о . И, наконец, гипоидная передача меньше шумит и может передавать больший крутящий момент, чем обычная. Как говорят инженеры, она имеет большую нагрузочную способность.
Все это, вместе взятое, увеличивает как комфорт автомобиля, так и его долговечность. Поэтому гипоидная главная передача – непременный атрибут автомобилей достаточно высокого класса, таких, например, как Лексус «Инфинити».
Ее недостатки
Однако у гипоидной передачи есть и существенные недостатки, помимо сложности изготовления и, соответственно, дороговизны. При вращении шестерен возникает, из-за того, что зубья изогнуты, усилие, действующее вдоль оси малой, ведущей шестерни. Вследствие этого гипоидная передача очень чувствительна к износу, качеству изготовления не только шестерен, но и всех ее деталей, особенно подшипников. При ее неточной регулировке она легко заклинивает, особенно при смене направления вращения, при включении заднего хода.
Нет худа без добра: склонность гипоидной передачи к заклиниванию используется в центральных (межосевых) самоблокирующихся дифференциалах типа Торсен. Они применяются в автомобилях с полным автоматическим приводом (4WD).
Зубья гипоидной передачи прилегают друг к другу плотнее, чем у обычной, поэтому она также очень загрязнений в масле. Масло в картер гипоидной передачи нужно заливать только специальное гипоидное, с противоизносными и противозадирными присадками. Причем заливать нужно строго определенное количество.
Применение гипоидной передачи в настоящее время
Однако все недостатки «гипоиды» с лихвой окупаются ее преимуществами, а технологически они вполне преодолимы. С развитием автомобильной промышленности и общей культуры производства «гипоида» перешла и в трансмиссию машин потребительских классов. Ныне ее уже можно видеть и в бюджетных китайских авто.
Сегодня гипоидная передача имеет широкое применение. Ею укомплектовывают автомобили, трактора, тепловозы, станки лёгкой и тяжёлой промышленности.
Знаете ли вы? Легковой автомобиль был оснащён гипоидной передачей в 1926 году американской компанией «Паккард».
Что такое гипоидная передача ее предназначение в автомобиле
Гипоидная передача представляет собой винтовую зубчатую передачу, работающую при помощи конических шестерней со скрещивающимися осями.
В автомобиле она нужна для смены направления крутящего момента и перемены его величины, что улучшает характеристики главной передачи. С развитием автомобилестроения тип гипоидных передач завоёвывает большую популярность и используется не только в машинах представительского класса, но и бюджетных авто. В любом случае, это машины с ведущим задним приводом, где двигатель и редуктор главной передачи расположены параллельно движению, а крутящий момент на ведущую ось передаётся под прямым углом.
Как работает гипоидная передача редуктора
Разберёмся, как работает гипоидная передача и что это даёт в работе машины. В данной передаче момент силы передаётся от двигателя через сцепление, коробку передач и кардан на ось ведущей шестерни гипоидной передачи. Ось ведущей шестерни установлена параллельно осям первичного вала двигателя и вторичного вала коробки передач. За счёт криволинейной формы зубьев у шестерней этой передачи – предаваемый момент силы имеет большее значение, чем, например, в конической передаче. Это улучшает динамические и механические показатели работы машины.
Важно! В гипоидных передачах для смазки её элементов используют особые жидкости, обладающие высоким качеством и свойствами (противоизносные и противозадирные присадки), дающими возможность длительной бесперебойной эксплуатации.
Плюсы использования в автомобиле гипоидной передачи
Первое достоинство это расположение карданного вала. Он значительно опустился, что уменьшило размер его канала в салоне, равномерно распределило центр тяжести авто и повысило его устойчивость. Второе, плавная передача вращательного момента, что улучшило характеристику движения автомобиля.
Не менее значимый факт меньшая нагрузка и уровень шума. Эти показатели обусловлены тем, что в гипоидном типе зацепления участвует большее число зубьев, в сравнении с той же конической передачей.
Все эти факторы увеличивают долговечность машины, не говоря о комфорте передвижения. Поэтому гипоидный тип передачи – неотъемлемая принадлежность автомобилей высокого класса, таких, как «Инфинити».
Интересно! Решение о выпуске нового класса престижных автомобилей в компании « Nissan » было принято в 1985 году. Авто получило название « Infiniti », в переводе – безграничность, бесконечность.
Гипоидная передача в машине: есть ли недостатки
К недостаткам гипоидной передачи относится возможность заедания вдоль линии контакта, возникающую из-за трения. Чтобы снизить такие вероятности шестерни главной передачи проходят специальную обработку в процессе изготовления.
Кроме трудности в изготовлении, есть усилие при вращении шестерён так, как их зубья изогнуты, это усилие передаётся и на оси. Эти моменты делают гипоидную передачу восприимчивой к износу.
Данная передача требовательна к качеству не только шестерен, но и остальных её элементов. При небрежной регулировке она заклинивает, особенно при смене направления вращения или включении задней передачи.
Внимание! Если вы застряли на просёлочной дороге, например в колее, вытаскивать севшую машину нужно только передним ходом, иначе может случиться поломка зубьев шестерней.
Очень многих автолюбителей интересует вопрос: что такое гипоидное масло, в чем его отличие от обыкновенного трансмиссионного? Если рассмотреть гипоидный состав, можно обнаружить смесь отработанного и некондиционного масла, которое подходит редукторам рулевого управления, а также некоторым трансмиссионным узлам.
Для улучшения качества таких смазочных материалов проводят небольшую модификацию. В состав добавляются специальные присадки, благодаря которым гипоидная смазка получает отличные противозадирные характеристики.
Эти трансмиссионные жидкости относятся к категории GL-5. Их можно использовать в трансмиссии автомобилей, оборудованных ведущими мостами с гипоидными шестернями. Такие смазывающие смеси нашли широкое применение в редукторах вертолетов и карданах автомобилей.
Характеристики
Чтобы гипоидные механизмы работали нормально, они должны смазываться компонентом, в состав которого входит примерно 4% серы. Она защищает металлы от схватывания, однако при этом приводит к быстрому окислению. Для нейтрализации такого процесса добавляют уникальные присадки.
MOLYVAN L улучшает защитные свойства смазки, когда детали испытывают повышенные в контактные нагрузки. Такое свойство присадки дало возможность использовать ее в КПП, оснащенных гипоидными шестернями, как защиту от повышенного износа. В жидкостях для трансмиссии концентрация этой добавки иногда превышает 5%. Смазка не замерзает при температуре минус 30.
Время не стоит на месте. Сегодня появилось много новых модификаций масел для работы в высокоскоростных гипоидных механизмах. Присадка ВИР-1 содержит одновременно фосфор и серу. Это позволяет добавлять ее в самые разные виды трансмиссионных масел. Проведенные испытания показали, что она улучшает качество смазочных смесей, предназначенных для улучшения работы гиперболоидной зубчатой передачи.
Все автомобили, имеющие коробки с гипоидной передачей, обычно пользуются всесезонной смазкой, которая показывает отличные результаты в умеренном климате. Гипоидные автомасла способствуют уменьшению износа поверхности детали. В принципе, их свойства мало чем отличаются от характеристик обычных трансмиссионных, единственное отличие – вязкостной коэффициент.
Какие масла можно использовать в гипоидных передачах
В современных авто обязательно устанавливаются КП с гиперболоидными передачами. Практически все автовладельцы знакомы со смазкой ТАД-17. Она постоянно заливается в трансмиссии отечественных автомашин. После появления в России иностранных автомобилей список жидкостей для трансмиссий стал быстро увеличиваться.
Главной характеристикой таких автомасел стала их вязкость. Сегодня отечественные производители расходных материалов начали пользоваться классификацией SAE, применяемой в современном мире. В нее входит несколько групп вязкости:
- Летние – 3.
- Зимние – 4.
Чтобы отличить зимние масла от летних, в их название добавляется буква W, например:
- SAE70W,
- SAE75W,
- SAE80W.
В составах для летнего периода эта буква отсутствует: SAE90, SAE140, SAE250. Сезонные варианты рассчитаны на длительное использование, но по окончанию определенного периода их приходится менять, хотя ресурс полностью не исчерпан. Поэтому их применение считается нерентабельным. Сегодня более популярными стали всесезонные, обозначение которых имеет двойную маркировку – SAE80W-90.
Согласно стандарту API, трансмиссионные масла подразделяются на классы в зависимости от своих эксплуатационных качеств (GL 1-6). От величины цифры зависит количество содержащихся в них присадок, которые улучшают работу КП.
Для легковых автомобилей, оснащенных гиперболоидной винтовой передачей, применяются трансмиссионные масла GL-4/5/6.
Современный автомобиль представляет собой целый комплекс различных технических и инженерных решений. Благодаря слаженной работе всех агрегатов, устройств и механизмов различных типов удается в конечном итоге получить надежное, экономичное и комфортное транспортное средство.
Как известно, основными узлами автомобиля принято считать и . Фактически, двигатель вырабатывает энергию, тогда как трансмиссия преобразует крутящий момент и передает его на колеса.
При этом важным элементов в устройстве многих авто является гипоидная передача. Далее мы поговорим о том, что такое гипоидные передачи, какие типы подобных передач бывают, как работает такая передача, а также какие плюсы и минусы имеет подобное решение.
Читайте в этой статье
Что такое гипоидная передача в автомобиле и ее особенности
Итак, различные передачи делятся по типу используемых шестерней. Передачи бывают коническими, цилиндрическими, гипоидными и т.д. Давайте рассмотрим гипоидную передачу более подробно.
Гиперболоидная (сокращенно гипоидная) передача представляет собой решение, где зубья передачи криволинейны, а их движение осуществляется по гиперболоиде (геометрическая фигура). Появилась такая передача давно (в 1920-х годах). Главной задачей ее внедрения в устройство авто стало снижение центра масс.
Затем, благодаря ряду очевидных преимуществ, гипоидная передача появилась на грузовых машинах и других типах техники. Гипоидной передачей стали заменять двойную передачу.
Основным отличием гипоидной передачи от других типов передач является то, что оси валов в обязательном порядке нужно сместить в соответствии со строгими математическими расчетами. Еще гипоидную передачу можно использовать только в узлах, где оси зубчаток будут скрещены. Важно понимать, что если проигнорировать первое и второе правило, произойдет заклинивание передачи.
Преимущества и недостатки гипоидной передачи
Итак, гипоидная главная передача или другая передача данного типа имеет целый ряд плюсов по сравнению с другими видами передач. Прежде всего, необходимо отдельно отметить минимальный уровень шума во время ее работы, что означает высокий акустический комфорт.
Это становится возможным благодаря тому, что сразу несколько зубьев одновременно находятся в зацеплении. Параллельно можно выделить высокую прочность по причине увеличенного диаметра шестерни, особенно в сравнении с другими видами передач.
Также следует отметить особое расположение зубчатых колес, которые не пересекаются, а перекрещиваются. Параллельно такое устройство позволяет достичь заметного снижения нагрузки, которая распространяется на один зубец. Результат — высокоточная работа шестерен, повышенная надежность и значительно увеличенный ресурс.
Зубья гипоидной передачи отличаются высокой износостойкостью (особенно если сравнивать с конической передачей), что позволяет механизмам с такой передачей работать долго и безотказно.
В целом, машины, где используется гипоидная передача, получают лучшую устойчивость, а также более высокую плавность хода. Как правило, гипоидные передачи активно используются в устройстве автомобилей премиального класса. Другими словами, если автопроизводитель стремится обеспечить лучшие характеристики, именно гипоидная передача является оптимальным решением.
- Теперь о недостатках гипоидных передач. Казалось бы, с учетом всех преимуществ, минусов быть не должно. Однако на практике все не совсем так. Прежде всего, гипоидная передача является дорогостоящим механизмом, который требует высокой точности при изготовлении.
Вполне очевидно, что ее использование приводит к удорожанию агрегатов и узлов. Конечно, некоторые производители экономят на материалах и технологии производства, стараясь снизить конечную стоимость, однако на практике это часто становится причиной заклинивания и быстрого выхода из строя. При этом все чаще и чаще данный тип передач встречается даже на бюджетных авто.
Еще наиболее часто нарекания возникают в том случае, если такая гипоидная передача использована в редукторе. В этом случае главным минусом можно считать повышенные риски заедания шестерен. Заедания возможно по причине скольжения вдоль линии контакта.
На практике, гипоидная повсеместно используется в устройстве различных короссоверов и внедорожников с полным приводом. При этом качество изготовления далеко не всегда является высоким.
Главная передача в устройстве трансмиссии автомобиля: принцип работы, особенности конструкции. Виды главных передач по типу зубчатого соединения.
Трансмиссионные масла используются в большинстве механических коробок передач, раздаточных коробках, промежуточных и ведущих мостах, червячных и реечных передачах рулевого управления автомобиля. В ряде случаев трансмиссионные жидкости применяются наравне с пластичными смазками для обеспечения высокого ресурса работы узлов трения: шарниров рулевых тяг, карданных передач, шаровых опор. При этом к герметичности этих узлов предъявляются повышенные требования.
Как классифицируют трансмиссионные масла?
Многообразие требований к маслам для трансмиссий, различные условия их применения и обилие марок приводят к необходимости обобщения спецификаций производителей и потребителей масел и созданию единой классификационной системы их обозначения.
В настоящее время за рубежом действует несколько классификаций таких жидкостей. Наиболее известные из них – SAE и API.
Чаще всего производители на этикетках указывают обозначение по этим обеим системам. Российские масла чаще всего классифицируют также по ГОСТ.
Классификация по ГОСТ
В России для разделения по классам вязкости и эксплуатационным группам, а также установления стандартных обозначений принят ГОСТ-17479.2-85. По данному стандарту трансмиссионные масла в зависимости от величины вязкости при температуре +100 °С подразделяются на четыре класса: 9, 12, 18, 34, а по уровню эксплуатационных свойств, составу и возможным областям применения – на пять групп: 1, 2, 3, 4, 6, 5. Принцип классификации по областям применения подобен принципам, заложенным в системе API.
В обозначении трансмиссионных масел по ГОСТ присутствуют три группы символов. Вначале указывается буквы "ТМ" (масло трансмиссионное), затем, через дефис, идет числовое указание области применения и состава. Третья группа символов в обозначении - цифры, описывающие вязкостные характеристики при высоких и низких температурах.
Так как по обозначению ГОСТ достаточно трудно с ходу определить температурный диапазон применения трансмиссионных масел, отечественные производители дополнительно указывают их вязкость по SAE.
Как разделяются масла по SAE?
Классификация SAE J306 разделяет трансмиссионные масла по вязкости на "зимние" (70W, 75W, 80W, 85W) и "летние" (80, 85, 90, 140, 250). Всесезонные масла имеют двойное обозначение, например, 75W-90, 80W-140 и т. д.
Какие масла выделяет API?
Классификация API подразделяет трансмиссионные масла по эксплуатационным свойствам на семь групп: GL-1, GL-2 , GL-3 , GL-4 , GL-5 , GL-6 и МТ-1. В агрегатах трансмиссии легковых автомобилей чаще всего используются масла GL-4 (для цилиндрических, спирально-конических и гипоидных зубчатых передач при умеренных условиях эксплуатации) и GL-5 (для гипоидных передач при жестких условиях эксплуатации).
Таблица. Выбор трансмиссионных масел по API
| Категория по API | Тип | Применение | Соответствие ГОСТ |
|---|---|---|---|
| GL-1 | Минеральное масло без присадок | ТМ1 | |
| GL-2 | Содержит жирные продукты | Червячные передачи, промышленное оборудование | ТМ2 |
| GL-3 | Содержит противозадирные присадки | ТМ3 | |
| GL-4 | Ручные КПП, спирально-конические передачи (КПП и задние мосты грузовых автомобилей) | ТМ4 | |
| GL-5 | Содержит противозадирные, противоизносные и другие присадки | Гипоидные и другие типы передач (ведущие мосты легковых автомобилей) | ТМ5 |
Масла категории GL-6 – это более новые материалы, требования к которым учитывают не только повышенные рабочие свойства, но и современные требования экологических стандартов. Такие масла выдерживают более высокие температуры при экстремальных нагрузках. Они хорошо работают в гипоидных передачах и имеют повышенный ресурс.
В настоящее время существуют еще два дополнительных класса API. Они имеют ограниченную сферу применения, поэтому распространены не так широко.
Масла класса MT-1 – это аналог категории Gl-5, однако эти материалы способны работать в условиях более высоких термических нагрузок.
Категория PG-2 по требованиям также в основном совпадает с GL-5, однако масла этой группы имеют низкую агрессивность по отношению к эластомерным (резиновым) уплотнительным элементам, которые используются в конструкции современной трансмиссии.
Можно ли смешивать трансмиссионные жидкости?
Чтобы разобраться в этом вопросе, надо понимать, что даже масла, имеющие схожие эксплуатационные свойства и выпускаемые одним производителем, могут иметь различный химический состав. Так, например, в общем случае, такие материалы могут быть изготовлены на минеральной или полусинтетической основе. Состав используемых присадок еще более разнообразен. При смешивании масел разных марок эти компоненты могут взаимодействовать между собой и вступать в химические реакции. Продукты этих реакций изменяют, порой кардинально, первоначальные свойства исходных масел.
Чаще всего соединение различных масел приводит к повышенному вспениванию продукта, что значительно ухудшает параметры смазывания и приводит к повышенному нагреву узлов трансмиссии.
Таким образом, от смешивания масел различных групп лучше воздержаться. В исключительных случаях можно доливать масло той же классификационной группы.
На что обращать внимание при выборе масла?
При выборе масла для узлов трансмиссии обычно ориентируются на два критерия: удельные нагрузки, действующие в механизме, и скорости относительного скольжения.
В зависимости от этого подбирают трансмиссионные масла, различающиеся вязкостью и количеством присадок, в первую очередь, противозадирных. Последние, как правило, содержат сернистые соединения, вызывающие в критических режимах химические изменения (модификацию) металла. Поверхностный слой материала не вырывается, образуя задиры, а превращается в тонкую пленку, которая впоследствии становится продуктом износа. Несмотря на то, что металл при этом химически "разъедается", общий износ в тяжелых условиях работы оказывается меньше.
В каждом конкретном случае выбор того или иного сорта трансмиссионного масла должен обусловлен, прежде всего, указаниями заводской инструкции по эксплуатации автомобиля. Использование жидкости более низкой категории по градации API недопустимо, поскольку ведет к выходу агрегата из строя, а более высокой – нецелесообразно, в первую очередь, по экономическим соображениям. Если же специальных указаний нет, то принцип выбора заключается в следующем.
Работу агрегатов грузовых автомобилей со спирально-коническими передачами достаточно надежно обеспечивают масла с уровнем эксплуатационных свойств GL-3. Что касается редукторов с гипоидным зацеплением шестерен, то для них во всех случаях пригодно только масло класса GL-5. В равной мере это относится и к грузовым, и к легковым автомобилям. Масло более низкой группы не сможет предохранить зубья гипоидной пары от задиров.
Потребность легковых автомобилей в общем случае такова: масло класса GL-5 используется для ведущих мостов, класса GL-4& – для механических коробок передач.
Однако выбор трансмиссионного масла определяется не только уровнем его эксплуатационных свойств, но и вязкостью смазочного материала. В зоне умеренных температур лучше ориентироваться на значение вязкости 90.
Если рациональнее использовать "всесезонное" масло, то речь может идти о сортах с индексами 75W-90, 80W-90 и 85W-90. Причем последнее не очень подходит для суровой зимы, так как при сильных морозах становится слишком густым. Масло класса 80W-90 достаточно универсально, a 75W-90 позволяет не испытывать трудностей даже в период самых сильных морозов.
Покупайте только качественные фирменные продукты. Трансмиссионные масла таких известных компаний как Mobil, Esso, Molykote помогают предотвратить износ и перебои в работе систем передачи мощности и их составляющих, максимизируют интервалы между сменами масла.
Загрузка...
