Главная передача служит для увеличения крутящего момента и изменения его направления под прямым углом к продольной оси автомобиля. С этой целью главную передачу выполняют из конических шестерен.
На автомобилях ГАЗ-53-12 и ГАЗ-24 установлена гипоидная одинарная главная передача, состоящая из ведущей - малой конической шестерни, выполненной вместе с валом, и ведомой - большой конической шестерни. Для достижения бесшумной и плавной работы зубья шестерен - спиральные. Вал малой конической шестерни закреплен на двух конических и одной цилиндрическом подшипниках.
Большая коническая шестерня закреплена на коробке дифференциала и вместе с ней установлена на двух конических подшипниках в картере заднего моста.
Гипоидные передачи по сравнению с простыми обладают рядом преимуществ: они имеют ось ведущего колеса, расположенную ниже оси ведомого, что позволяет опустить ниже карданную передачу, понизить пол кузова легкового автомобиля. Вследствие этого снижается центр тяжести и повышается устойчивость автомобиля. Кроме того, гипоидная передача имеет утолщенную форму основания зубьев шестерен, что существенно повышает их нагрузочную способность и износостойкость.
Но это обстоятельство обусловливает применение для смазки шестерен специального масла (гипоидного), рассчитанного для работы в условиях передачи больших усилий, возникающих в контакте между зубьями шестерен.
На поворотах и на неровной дороге при движении по прямой правые и левые колеса проходят неодинаковый путь. Если в этих случаях колеса заставить вращаться с одной скоростью, то одно из ведущих колес (описывающее меньший путь) должно частично проскальзывать относительно дороги. Чтобы качение ведущих колес происходило без проскальзывания, необходимо иметь механизм, допускающий вращение колес с разными скоростями. Такой механизм называется дифференциалом. На автомобилях применяют шестеренчатый дифференциал, который состоит из крестовины, конических шестерен - сателлитов, полуосевых шестерен и коробки. На цилиндрические пальцы крестовины свободно насажаны сателлиты. Крестовина вместе с сателлитами закреплены в коробке дифференциала и вращение вместе с ним.
Сателлиты находятся в постоянном зацеплении с шестернями правой и левой полуосей. Когда автомобиль движется по прямой и ровной дороге, оба ведущих колеса (правое и левое) встречают равное сопротивление качению, при этом ведомая шестерня главной передачи вращает коробку дифференциала с крестовиной и сателлитами. Сателлиты находятся в зацеплении с правой и левой полуосевыми шестернями, своими зубьями приводят их во вращение с одинаковой скоростью, сателлиты в этом случае вокруг своей оси не вращаются. На поворотах, когда внутреннее колесо встречает большее сопротивление, его вращение замедляется, сателлиты начинают вращаться вокруг своих осей, в результате чего второе колесо, описывающее большой путь, начинает вращаться быстрее. Учитывая, что ведущие колеса должны в определенных условиях вращаться с неодинаковой скоростью, крутящий момент от дифференциала к колесам должен передаваться через две отдельные полуоси. Каждая полуось соединена с сателлитами дифференциала при помощи полуосевых шестерен.
Полуосевые шестерни своими шлицованными отверстиями насажаны на полуось. Другой конец полуосей соединен либо фланцем со ступицами колес (ГАЗ-53А и ЗИЛ -130), либо с тормозными барабанами (ГАЗ-24 «Волга»).
Шестеренчатый дифференциал состоит из:
1. Полуосевых шестерен.
2. Сателлитов.
3. Крестовин
4. Ведомой шестерни главной передачи.
5. Коробки дифференциала.
Что представляет собой масло гипоидное? Этот вопрос вызывает интерес потребителей. Смешивание некондиционных и отработанных масел при небольшой модификации вполне может быть использовано в механизмах рулевого управления и некоторых типах трансмиссионных узлов.
При эксплуатации автомобиля очень важно какое масло используется для его коробки передач.
Под небольшой модификацией имеется в виду добавление в нефтепродукт некоторого количества присадок, которые придают продукту высокие противозадирные характеристики. Трансмиссионные масла подобной категории относят к типу GL-5 и вполне пригодны к эксплуатации в трансмиссионных агрегатах автомобилей, где в ведущих мостах применяют гипоидные шестерни. Подобный продукт широко используют даже для смазки карданов и редукторов вертолетов.
Характеристики гипоидного масла
Благодаря присадкам происходит смягчение процесса переключения передач.
Гипоидное масло имеет определенные характеристики.
В маслах для гипоидных механизмов должно находиться порядка 3-4 % серы, что, с одной стороны, предотвращает схватывание металлов при значительных нагрузках, а с другой, способствует быстрому окислению этого же металла. Чтобы как-то уравнять эти процессы, широко используют присадки.
Так, специальная добавка MOLYVAN L значительно повышает защитные свойства смеси в условиях сильных контактных нагрузок. Поэтому в смазках для коробок передач (включая гипоидные) и моторных смазках она применяется в качестве противоизносной присадки. Ее концентрация в трансмиссионной смазке может достигать 5%. Подобная категория нефтепродуктов для коробок передач и рулевого управления вполне работоспособна при температуре до -30º.
Значительным стимулом для развития масел, используемых в трансмиссионных механизмах, стало все большее распространение гипоидных ведущих мостов современных легковых автомобилей. Для грузового транспорта таким толчком послужило распространение червячных главных передач, которые стали популярны в грузовых автомобилях большой грузоподъемности и в междугородных автобусах. Обе новинки требуют использования специального вида масла именно для таких механизмов.
С середины прошлого века за границей начали развивать направление универсальных смазок, способных работать в любом автотранспорте. За основу были приняты стандарты Англии и США для гипоидных масел с повышенным содержанием хлора, фосфора и серы. Немецкие производители смазок основной акцент сделали на стендовых испытаниях продукта с целью получения максимально износостойких смазок, не способствующих коррозии. В последнее время автомобилестроители все реже используют ведущие гипоидные мосты, которым необходима универсальная смазка типа GL-6. Не имея спроса, этот тип постепенно уходит с рынка.
Созданы новые модификации масел для высокоскоростных гипоидных передач разных типов. Создана комплексная серо- и фосфорсодержащая присадка ВИР-1 специально для использования в трансмиссионных маслах разных типов. Стендовые испытания показали пригодность этой присадки для смазок, работающих в условиях повышенных нагрузок и скоростей, в том числе и в гипоидных передачах.
Транспортные средства, имеющие гипоидные передачи, в основном используют всесезонную смазку, разработанную для условий умеренного климата. Масла гипоидные предотвращают абразивный износ поверхностей благодаря использованию смазки с классом вязкости не менее SAE 90. По своим характеристикам гипоидные смазки не слишком отличаются от обыкновенных трансмиссионных, исключение составляет только их вязкость.
Условия эксплуатации гипоидного масла достаточно сильно отличаются от условий работы масел в двигателе.
В коробке передач основному износу подвергается зубчатая сцепка конической, червячной и гипоидной передач. На узком участке контакта зубьев шестеренок развивается довольно значительная температура. Масляная пленка, покрывающая зубья шестеренок, одновременно подвергается воздействию крайне высокого давления, больших скоростей и температур. Для работы в подобных условиях масло обязано максимально сохранять поверхность деталей от износа и не допускать схватывания поверхностей зубьев шестерен. Подобная «холодная сварка» может привести к катастрофическим последствиям.
В промышленном автотранспорте трансмиссия служит для передачи мощности от двигателя к колесам или другому двигателю. Отличие только в передаваемой мощности. Агрегаты подразделяются на:
- механические;
- гидравлические.
Конструкция механической коробки передач вполне традиционная и мало чем отличается от привычных механизмов. В машинах повышенной проходимости предусмотрено несколько ведущих мостов, использующих различные агрегаты для отбора мощности. Для всех этих узлов предназначено гипоидное масло.
Вернуться к оглавлению
Классификация масла по условиям применения
Трансмиссионное масло также разделяется по условиям применения на:
- летнее;
- зимнее.
В России принято разделять гипоидные смазки по вязкости и эксплуатационным свойствам.
По вязкостным характеристикам различают 4 группы, а по условиям эксплуатации – целых 5 категорий.
В гипоидных передачах для работы с ударными нагрузками при очень высоком давлении и температуре подходит только трансмиссионное масло 5 категории ТМ-5.
Согласно спецификации, это должно быть минеральное масло с достаточным количеством противозадирных присадок, способное выполнять многофункциональные действия универсального характера.
Подобная смазка используется исключительно в самых трудных эксплуатационных условиях, а ее окончательный состав зависит от конкретной конструкции трансмиссии.
Эксплуатация автомобилей требует выполнения различных операций, а, следовательно, и знаний в области регулировки и ухода за узлами передач
Используется для увеличения крутящего момента, а также для смены его направления к продольной автомобильной оси под прямым углом. Поэтому ее производят из конических шестерен. Главная передача по числу шестерен подразделяется на одинарную коническую и двойную. Первые имеют две разновидности: простые и гипоидные передачи. Одинарные простые конические передачи используются на легковых и грузовых машинах с малой и средней грузоподъемностью. Гипоидная передача по сравнению с простой имеет преимущественные особенности:
1. Расположение оси ведущего колеса ниже оси ведомого.
2. Снижение центра тяжести и повышение устойчивости автомобиля.
3. Утолщение формы основания зубьев шестерен.
Гипоидная передача (гиперболоидная) автомобиля отличается износостойкостью и большой прочностью. Помимо таких положительных моментов, повышается плавность и бесшумность работы. В гипоидных передачах происходит скольжение поверхностей зубьев. В связи с этим следует использовать специальную смазку с повышенной прочностью пленки. Обычные смазывающие вещества непригодны для гипоидных передач, применять их не рекомендуется. В противном случае, шестерни выйдут из строя через один-два часа эксплуатации.
Гипоидная передача имеет недостаток: повышенную опасность заедания шестерен. Неисправность возникает в результате контакта при скольжении зубьев. Такое явление сопровождается ослабеванием несущей способности клина масла. Существует способ устранения заедания - это применение гипоидного масла, термическая обработка зубьев. При этом обеспечивается высокая твердость их поверхности. Используется гипоидная передача в следующих механизмах:
Приводах ведущих колес автомобилей, тракторов, тепловозов;
В текстильных станках при передаче вращения от одного вала нескольким десяткам веретен;
В станках с целью обеспечения наибольшей точности при большом передаточном числе.
Большинства гиперболоидных передач, как правило, не превышает цифру 10, но иногда достигает 30, а то и больше. Нагрузочная способность названной передачи по сравнению с другими выше (благодаря линейному соприкосновению зубьев и увеличению количества зубцовых пар, находящихся в зацеплении).
Конические Движения механизмов во многих моделях машин связано с необходимостью передачи вращения с одного вала на другой. Это происходит в том случае, если оси валов или скрещиваются, или пересекаются. В таких случаях используют конические передачи.
Двойная главная передача автомобиля устанавливается на технике с большой грузоподъемностью с целью увеличения общего придаточного трансмиссионного числа и повышения передаваемого момента (крутящего). Двойная главная передача является одной из частей механизма ведущего моста. При работе главной передачи крутящий момент передается от на фланец вала ведущего и его шестерни. Затем передача крутящего момента поступает на коническую ведомую шестерню, на конический вал с его шестерней, цилиндрическую ведомую шестерню и через детали дифференциала на полуоси, связанные со ступицами автомобильных колес.
Освоение основ кинематического и структурного анализа различных механизмов, регулирования хода машин, знание способов оценки функциональных возможностей механизмов, параметров качества передачи движения — важные условия для правильной и грамотной эксплуатации передвижной техники и станков.
Немногие автомобилисты знают, что такое гипоидное масло и для чего оно вообще предназначено? Этот смазочный материал предназначен преимущественно для трансмиссионных узлов, но также его применяют в механизмах рулевого управления.
При производстве этих смазок компании добавляют в базовый нефтепродукт многие присадки, обеспечивающие хорошие противозадирные свойства. Подобные трансмиссионные жидкости относятся к категории GL-5 и подходят для трансмиссий многих современных транспортных средств, в мостах которых находятся гипоидные шестерни. Этот смазочный продукт активно применяется для смазывания редукторов и карданов, и не только в автомобилях, но даже в вертолетах.
Что собой представляет гипоидное масло?
Гипоидным маслом называется смазка, предназначенная для сверхвысоких механических нагрузок. Соответственно, эта жидкость создана для специфических эксплуатационных условий, присущих гипоидным передачам.
Гипоидные передачи передают крутящий момент за счет зацепления пары шестерен, имеющих криволинейные или косые формы зубьев. Эти передачи обладают меньшей шумностью при работе трансмиссий и могут функционировать долгое время без износа, при условии, что для их смазывания будет применяться подходящая жидкость – гипоидное масло.
Между зубьями гипоидных передач площадь зацепления ограничена маленьким пятном контакта, но все усилие сосредотачивается точечно. Благодаря этому удельное давление в конкретной точке сильно возрастает. Это может приводить к образованию задиров, опасных для шестерен. Во избежание этого требуется хорошее гипоидное масло, сохраняющее надежную пленку в местах контакта. За счет этой пленки детали соприкасаются с минимальным коэффициентом трения.
Свойства гипоидных масел
В смазочных жидкостях, предназначенных для гипоидных передач, должно присутствовать до 3-4 процентов серы. С одной стороны она предупреждает схватывание металлов под воздействием экстремальных нагрузок, а с другой вызывает окисление металлических деталей. Для уравнивания данных процессов требуются уникальные присадки.
Например, особенная добавка под названием MOLYVAN L существенно увеличивает защитные характеристики состава в жестких эксплуатационных условиях. В связи с этим в жидкости для КПП, в том числе гипоидные, а также в моторные масла эту добавку добавляют почти все производители. Концентрация присадки может быть до 5 процентов. Гипоидные трансмиссионные масла, предназначенные для рулевых механизмов и КПП, могут нормально работать при температуре до -30.
Назначение гипоидных масел
Гипоидные ведущие мосты некоторое время назад начали устанавливаться на все современные автомобили, а производители масел начали выпускать подходящие для них смазочные составы. Для грузовых машин толчком к появлению гипоидных передач послужило возникновение червячных главных передач. Их использовали производители грузовиков большой грузоподъемности.
С 50-х годов прошлого века в зарубежных странах начало развиваться направление масле с универсальными свойствами, которые подходили для всех транспортных средств. В качестве основы выступали стандарты США и Англии, по которым производились гипоидные масла с большой концентрацией фосфора, серы и хлора.
Производители смазок из Германии активно проводили стендовые испытания для получения наиболее стойких к износу масел, которые не были подвержены коррозии. В последние годы производители автомобилей все реже устанавливают гипоидные ведущие мосты, требующие универсальной смазки класса GL-6, поэтому эта жидкость теряет спрос.
При этом появляются новые разновидности масел, подходящие для гипоидных передач, работающих на высоких скоростях. Также появилась комплексная присадка с содержанием фосфора и серы ВИР-1 – ее применяют в разных видах масел. Стендовые испытания подтверждают пригодность данной присадки, работающей под высокими нагрузками и с высокими скоростями, в том числе и с гипоидными передачами.
В автомобилях с гипоидными передачами в основном используется всесезонная жидкость, которая создана для умеренных климатических условий. Гипоидные масла предупреждают абразивный износ поверхностей за счет применения составов вязкостью SAE 90 и более. По характеристикам эти жидкости мало отличаются от традиционных трансмиссионных, за исключением вязкости.
В КПП наиболее сильному износу подвержена зубчатая сцепка червячной, конической и гипоидной передач. В узких точках соприкосновения зубьев шестерен возникает довольно высокая температура. Пленка масла, которой покрыты зубья, подвергается также высокому давлению, высоким скоростям и температурам. Для того, чтобы смазочная жидкость не утрачивала свои первоначальные свойства, а поверхности деталей не изнашивались и зубья шестерен не схватывались, в нее добавляются присадки.
В автомобилях промышленного назначения трансмиссии используются для передачи мощности от мотора колесам или другому узлу. Главное отличие – передаваемая мощность. Все агрегаты делятся на гидравлические и механические. Конструктивно МКПП с гипоидной передачей усилий принципиально не отличается от других коробок.
Что нужно знать о гипоидных маслах?
Как уже было сказано, гипоидные передачи используются в главных передачах многих современных транспортных средств. Автомобилистам со стажем хорошо знакомо , о котором у нас была отдельная подробная статья. Эту жидкость раньше использовали владельцы всех отечественных машин, но когда в стране начали активно появляться иномарки, ассортимент жидкостей для трансмиссий начал быстро расти.
Главной характеристикой гипоидных масел для КПП является их вязкость. На сегодняшний день все производители смазок, в том числе отечественные, переключились на классификацию SAE – она используется во всем мире. Данная классификация включает семь классов вязкости, среди которых три летних и четыре зимних.
Зимние масла дополнительно маркируются буквой W:
- SAE70W;
- SAE75W;
- SAE80W;
- SAE85W.
Что касается летних классов, к ним букву не добавляют, а маркируются они следующим образом:
- SAE90;
- SAE140;
- SAE250.
Следует отметить, что сезонные масла редко вырабатывают свой эксплуатационный ресурс за зиму или за лето, поэтому их использование является не самым рациональным. В связи с этим более распространены среди автомобилистов всесезонные гипоидные жидкости, имеющие двойную маркировку типа SAE80W-90.
За исключением класса вязкости, все трансмиссионные жидкости разделяются по характеристикам API – от GL-1 до GL-6. Чем выше этот класс, тем больше присадок в масле, которые поддерживают работу механического узла. Что касается гипоидных масел, они относятся к одному из трех классов GL-4, GL-5 или GL-6.
Отличительные черты масел GL-4 и GL-5
Первым и наиболее значимым отличием между этими двумя жидкостями является область их использования. Жидкость GL-4 создана для КПП к гипоидными или коническими передачами. Контактные напряжения в них обычно не превышают показателя в 3000 МПа, а рабочая температура масла не поднимается выше 150 градусов.
Что касается GL-5, эта смазочная жидкость предназначена для нормальной работы гипоидных передач с ударными нагрузками. Эти механизмы могут испытывать напряжения более 3000 Мпа. Применяют эту смазку для агрегатов с дифференциалами повышенного трения, так как она гарантирует нормальную защиту металлических элементов под высокими нагрузками и температурными воздействиями.
Среди важных отличительных особенностей масел GL-4 относят минимальное содержание серо-фосфорных присадок. Они обеспечивают создание прочной защитной пленки, которая значительно тверже некоторых мягких сплавов, среди которых медь. Использование жидкости GL-5 в коробках передач, где по рекомендациям производителя должно использоваться масло классом ниже, недопустимо. В противном случае, это вызовет возникновение металлической стружки и приведет к износу механизма.
Каким параметрам должно удовлетворять гипоидное масло?
Однозначно сказать, каким критериям обязано соответствовать гипоидное трансмиссионное масло, нельзя. Хорошая смазочная жидкость – это та, который подходит под рабочие условия конкретного узла или агрегата. Критерии подбора масла определяются автопроизводителем индивидуально, так как все марки и даже модели авто отличаются между собой.
Каждому авто свойственны конструктивные особенности, поэтому для них нужна смазка определенного класса. Гипоидная передача одной машины по конструкции и рабочим условиям может заметно отличаться от аналогичного по назначению узла другого автомобиля. Здесь важны множественные факторы, среди которых:
- крутящий момент;
- смещение оси;
- скорость вращения;
- сила ударной нагрузки и многое другое.
Таким образом, если для определенного узла жидкость GL- 4 будет оптимальной и рекомендованной, то для другой трансмиссии она может вовсе не подойти. Таким образом, при подборе гипоидного масла изучите руководство по эксплуатации автомобиля.
Лучшие гипоидные масла для авто
В технических руководствах ко всем машинам всегда есть нужная информация. Если вы ограничены в финансах, можно купить жидкость не от рекомендованного бренда, а что-нибудь подешевле, но масло должно соответствовать по классу вязкости. На лидирующие позиции рейтинга по результатам многих тестов выходит жидкость Motul Gear 300. Это гипоидное масло обладает высокими защитными свойствами, поэтому предотвращает появление задиров. Индекс защиты составляет 60,1 единицы, а также у масла хороший показатель сваривания. Масляная пленка у этой жидкости очень стабильна, поэтому минимизирует коэффициент трения между элементами. Показатель износа равен 0,75 мм. Среди недостатков этой гипоидной жидкости выделяют лишь слабые вязкостные показатели при отрицательных температурах зимой.
Castrol Syntrans Transaxle – еще одно популярное гипоидное масло, которое заслуженно заняло второе место в рейтинге. Низкотемпературная текучесть, высокая защита от задиров и доступная цена делает этот продукт востребованным среди автомобилистов. Жидкость обладает хорошим коэффициентом износа – 59,4 единицы.
Если вы по тем или иным причинам не признаете масла Кастрол, можете выбрать другой бренд — Mobil Mobilube. Данное масло обладает хорошими вязкостно-температурными показателями, предотвращает окисление и термическую деструкцию, а также нормально работает при продленных интервалах техобслуживания. Данное масло продается под маркировкой API GL4/5.
На четвертой позиции рейтинга стоит жидкость Total Transmission SYN FE. По уровню защиты от задиров жидкость оторвалась от предыдущих продуктов – он равен 58,8 единиц, что считается неплохим показателем. Увы, водители говорят о малой текучести при отрицательных температурах, а также слабой защите от механического износа.
LIQUI MOLY Hypoid-Getriebeoil тоже имеет хорошие рабочие характеристики, в особенности текучесть. Масло даже при температуре до -40 не утрачивает эксплуатационных свойств. Данное гипоидное масло продлевает срок службы агрегатов, защищая детали от коррозии и износа.
Если желаете снизить шумность работы КПП и получить хорошую защиту от задиров, можно купить гипоидную жидкость ZIC G-F TOP. Масло легко переносит даже жесткие эксплуатационные нагрузки и обладает широким температурным диапазоном.
Автомобиль – технически сложное изделие. Если внимательно присмотреться к его конструкции, то практически везде, так или иначе, происходит изменение значения крутящего момента. Да это и неудивительно, ведь именно он поступает от двигателя к колесам машины. Для его преобразования, как по величине, так и по направлению, используются разнообразные узлы, в некоторых из них применяется гипоидная передача.
Что и как изменяется
Переход момента от одного узла до другого происходит при помощи специальных элементов – валов и зубчатых шестерней. Форма их зубьев, находящихся в зацеплении между собой, может быть разнообразная:
- цилиндрическая;
- коническая;
- гипоидная (сокращение от слова гиперболоидная) и т.д.
Вид последней показан на рисунке:
Число зубьев на различных шестернях может отличаться, и расположены они могут быть по-разному друг относительно друга. Благодаря этому происходит изменение величины передаваемого момента, как по направлению, так и по величине. Устройство, осуществляющее подобное действие, носит название редуктора.
Гипоидная передача редуктора
По сути дела, с помощью редуктора в автомобиле происходят все изменения передаваемого от двигателя к колесам усилия. Та же самая КПП – это редуктор, в котором благодаря соединению различных пар шестеренок, имеющих разное количество зубьев, величина усилия изменяется по-разному. Другим элементом, где происходит изменение момента по направлению и величине, необходимо считать гипоидную главную передачу (ГП).
Просто в порядке напоминания – ГП предназначена для смены направления распространения крутящего момента (с осевого на перпендикулярное) на автомобиле, а также изменения его величины. Она может быть выполнена на шестернях любого типа, но в современных машинах обычно используется гипоидная передача, которая входит в состав редуктора заднего моста .
Почему для него применяется именно такая передача? Это обусловлено присущими ей особенностями, среди которых необходимо отметить:
- меньшие габариты при тех же характеристиках по отношению к другим типам шестеренок, которые могут использоваться в конструкции такого редуктора;
- уменьшенная нагрузка, прикладываемая к одному зубу, что обеспечивает надежную работу шестерен, а также позволяет им передавать большую нагрузку и служить при этом более длительное время;
- меньший уровень шума благодаря тому, что одновременно несколько зубьев находятся в зацеплении;
- возможность понижения центра масс автомобиля из-за того, что ГП выполняется со смещением.
Однако стоит отметить и недостатки, которые возможны у редуктора, в котором используется гипоидная передача. К ним стоит отнести повышенную вероятность заедания, возникающую из-за скольжения вдоль линии контакта. Для уменьшения этого, при изготовлении, гипоидные шестерни проходят специальную обработку. Водителям во избежание подобных неприятностей стоит применять только специальные сорта масла — трансмиссионные .
Использование в ГП гипоидных шестерней, в современном легковом автомобиле, стало общепринятой практикой.
Отказ от шестерней любого другого типа, при построении подобного узла, обусловлен теми преимуществами, которые обеспечивает применение подобных шестерней.
