Главная передача и дифференциал — назначение, устройство и типы

Главная  /  Учебник по устройству автомобиля  /  Глава 5. Трансмиссия » Подраздел 5.4 Главная передача и дифференциал. Назначение, устройство и типы

Главная передача

 Назначение главной передачи

Основное назначение главной передачи в трансмиссии — передача тяги двигателя к, так сказать, «конечному потребителю» – колесам. Если автомобиль заднеприводный, то тяга от коробки передач через карданный вал передается на главную передачу, а та, в свою очередь, перенаправляет поток мощности на колеса через полуоси (если задняя подвеска зависимая и имеет мост) или приводные валы с шарнирами равных угловых скоростей (об этом пойдет речь дальше). Если автомобиль переднеприводный, то главная передача через шестерню связана непосредственно с коробкой передач.

Есть такое понятие, как неразрезной мост. Означает оно то, что главная передача вместе с дифференциалом находятся в корпусе, к которому подсоединены или отлиты вместе с ним изначально два кожуха полуосей. Полуоси — это валы, соединяющие дифференциал и главную передачу с колесами. Данная конструкция является частью зависимой подвески автомобиля, так как жестко связывает правое и левое ведущие колеса. Полуось жестко связывает колесо и главную передачу, то есть при преодолении какоголибо препятствия весь мост перемещается вместе с колесами и всем содержимым. Убираем кожух полуосей, корпус главной передачи устанавливаем на кузов или подрамник, колеса с главной передачей соединяем с помощью приводных валов через шарниры равных угловых скоростей и получаем разрезной мост и независимую подвеску колес. Все это подробнее описано ниже в разделе «Устройство главной передачи» и представлено на рисунке 5.32.

Примечание
Главная передача служит для понижения числа оборотов, передаваемых от двигателя к колесам, и увеличения тягового усилия. Она обеспечивает передачу вращения с карданного вала на полуоси под углом 90° при классической компоновке автомобиля (о которой подробно рассказывается в главе 3). В главной передаче применяют шестеренчатые передачи, одинарные или двойные.

 Устройство главной передачи

Главная передача состоит из двух шестерен, а точнее, из конической шестерни (на рисунке 5.33 — ведущая шестерня) и конического колеса (на рисунке 5.33 — ведомое колесо).

Рисунок 5.33 Главная передача заднего неразрезного моста.

Шестерня является ведущим элементом (к ней подводится тяга от коробки передач и двигателя), а колесо —ведомым (принимает тягу от шестерни и перенаправляет под углом 90 градусов).

Шестерни изготавливают со спиральными зубьями, благодаря чему повышается прочность зубьев, увеличивается число зубьев, одновременно находящихся в зацеплении, и шестерни работают более плавно и бесшумно.

Кроме конической простой шестеренчатой передачи, у которой оси взаимно пересекаются, в легковых автомобилях применяют гипоидную передачу (показана на рисунке 5.34). В этой передаче зубья имеют специальный профиль и ось малой конической шестерни смещена вниз относительно центра большой шестерни на некоторое расстояние «S». Это дает возможность расположить карданный вал ниже и уменьшить высоту выпуклой верхней части туннеля для размещения вала в полу кузова, вследствие чего достигается более удобное размещение пассажиров в кузове. Кроме того, имеется возможность несколько снизить центр тяжести автомобиля и повысить его устойчивость при движении. Гипоидная передача обладает большей плавностью работы, более высокой прочностью зубьев и износоустойчивостью.

Примечание
Однако у гипоидной передачи есть одна неприятная особенность: порог заклинивания при обратном ходе. Расчеты данной передачи, конечно, исключают такую возможность, но всегда стоит помнить, что данную главную передачу может заклинить при превышении расчетных оборотов (при вращении в обратную сторону). Так что будьте осторожны с выбором скорости движения задним ходом.

Для гипоидной передачи необходимо применение смазки специальных сортов из-за большого давления между зубьями при работе и больших скоростей относительного скольжения между зубьями. Кроме того, требуется более высокая точность монтажа передачи.

Рисунок 5.34 Элементы главной передачи. Гипоидная передача.

Дифференциал

 Назначение дифференциала

Дифференциал позволяет катиться правому и левому ведущим колесам с различным числом оборотов при поворотах автомобиля и при движении по неровностям дороги.

При движении автомобиля на повороте (как показано на рисунке 5.35) внутреннее ведущее колесо его проходит меньший путь, чем наружное, и, для того чтобы обеспечить качение без буксования, оно должно вращаться медленнее, чем наружное колесо. Для того чтобы колеса могли вращаться с разным числом оборотов, их подсоединяют через приводные валы к дифференциалу, а уже дифференциал жестко связан с ведомым колесом главной передачи.

 Принцип работы дифференциала

Дифференциал состоит из (смотрите рисунок 5.33) полуосевых шестерен, сателлитов, оси сателлитов (которая может быть крестовидной, если сателлитов четыре) и корпуса. Полуосевые конические шестерни закреплены на внутренних концах полуосей, на наружных концах которых крепятся ведущие колеса. Сателлиты, представляющие собой малые конические шестерни, посажены свободно на оси.

Рисунок 5.x Схема работы дифференциала.

При движении автомобиля на повороте, внутреннее колесо проходит меньший путь и вследствие сцепления с дорогой начинает вращаться медленнее. При этом сателлиты, вращаясь, начинают перекатываться по замедлившей свое вращение полуосевой шестерне внутреннего колеса. В результате сателлиты начинают вращаться около своих осей, увеличивая число оборотов второй полуосевой шестерни и наружного колеса соответственно.

Примечание
При наличии дифференциала между количеством оборотов колес существует определенная зависимость, при которой сумма чисел оборотов колес всегда равна удвоенному числу оборотов коробки дифференциала, т. е. при уменьшении числа оборотов одного из колес число оборотов другого колеса на столько же увеличивается. При неподвижной коробке дифференциала, если вращается одно из колес, другое колесо будет вращаться в обратную сторону.

Однако работа дифференциала и результат положителен только в случае сухой дороги. В определенных условиях дифференциал может отрицательно повлиять на движение автомобиля.

Так, при попадании одного из колес на скользкое место (лед, грязь) колесо из-за недостаточного сцепления с дорогой начинает буксовать. При значительном ухудшении сцепления буксующего колеса с дорогой тяговое усилие на нем становится очень низким. При этом второе колесо, имеющее достаточное сцепление с дорогой, останавливается, так как вследствие свойства дифференциала распределять усилие между колесами поровну тяговое усилие на втором колесе также становится очень малым и недостаточным для движения автомобиля. Буксующее колесо вращается при этом с удвоенным числом оборотов, и автомобиль полностью останавливается.

Разновидности дифференциалов

Дифференциалы могут быть симметричными и не симметричными, а так же свободными или с возможностью блокировки.

Примечание
Дифференциал, распределяющий тягу от двигателя поровну между колесами или между осями, называется симметричным. Если же дифференциал межосевой (делит тягу от двигателя в полноприводном автомобиле между передней и задней осью), он может быть несимметричным, то есть на одну из осей передавать меньше тяги, чем на другую.

Если симметричное распределение не всегда играет на руку управляемости или проходимости автомобиля, значит эту проблему необходимо решить. Есть два пути:

1. Установить в главную передачу дифференциал с возможностью его блокировки.

Так появились дифференциалы с блокировкой. Процесс блокировки может быть отдан на откуп механическому приводу с выведением рычага управления в салон автомобиля или же передан в ведение электроники и может быть автоматическим полностью или же с управлением при помощи контроллеров в салоне автомобиля.

2. Установить дифференциал повышенного трения, который при усложнившихся дорожных ситуациях просто-напросто не позволит всей тяге «уйти» на колесо, потерявшее сцепление с поверхностью.

Please enable JavaScript to view the comments powered by Disqus.
comments powered by Disqus

Главная передача автомобиля – назначение, типы передач, устройство, работа

Современные модели автомобилей имеют в своем арсенале, как правило, несколько двигателей – как бензиновых, так и дизельных. Двигатели различаются по мощности, величине крутящего момента, частоте вращения коленчатого вала. С разными двигателями применяются и разные коробки передач: механика, робот, вариатор и конечно автомат.

Адаптация коробки передач к конкретному двигателю и автомобилю осуществляется с помощью главной передачи, имеющей определенное передаточное число. В этом основное предназначение главной передачи автомобиля.

Конструктивно главная передача представляет собой зубчатый редуктор, который обеспечивает увеличение крутящего момента двигателя и уменьшение частоты вращения ведущих колес автомобиля.

На преднеприводных автомобиля главная передача расположена вместе с дифференциалом в коробке передач. В автомобиле с задним приводом ведущих колес главная передача помещена в картер ведущего моста, где кроме нее находится и дифференциал. Положение главной передачи в автомобилях с полным приводом зависит от типа привода, поэтому может быть как в коробке передач, так и в ведущем мосту.

В зависимости от числа ступеней редуктора главная передача может быть одинарной или двойной. Одинарная главная передача состоит из ведущей и ведомой шестерен. Двойная главная передача состоит из двух пара шестерен и применяется в основном на грузовых автомобилях, где требуется увеличение передаточного числа. Конструктивно двойная главная передача может выполняться центральной или разделенной. Центральная главная передача компонуется в общем картере ведущего моста. В разделенной передаче ступени редуктора разнесены: одна располагается в едущем мосту, другая – в ступице ведущих колес.

Вид зубчатого соединения определяет следующие типы главной передачи: цилиндрическая, коническая, гипоидная, червячная.

Цилиндрическая главная передача применяется на переднеприводных автомобилях, где двигатель и коробка передач расположены поперечно. В передаче используются шестерни с косыми и шевронными зубьями. Передаточное число цилиндрической главной передачи находится в пределах 3,5-4,2. Дальнейшее увеличение передаточного числа приводит к увеличению габаритов и уровня шума.

В современных конструкциях механической коробки передач применяется несколько вторичных валов (два и даже три), на каждом из которых устанавливается своя ведущая шестерня главной передачи. Все ведущие шестерни имеют зацепление с одной ведомой шестерней. В таких коробках главная передача имеет несколько значений передаточных чисел. По такой же схеме устроена главная передача роботизированной коробки передач DSG.

На пререднеприводных автомобилях может производиться замена главной передачи, являющаяся составной частью тюнинга трансмиссии. Это приводит к улучшению разгонной динамики автомобиля и снижению нагрузки на сцепление и коробку передач.

Коническая, гипоидная и червячная главные передачи применяются на заднеприводных автомобилях, где двигатель и коробка передач расположены параллельно движению, а крутящий момент на ведущую ось необходимо передать под прямым углом.

Из всех типов главной передачи заднеприводных автомобилей самой востребованной является гипоидная главная передача, которую отличает меньшая нагрузка на зуб и низкий уровень шума. Вместе с тем, наличие смещения в зацеплении зубчатых колес приводит к повышению трения скольжения и, соответственно, снижению КПД. Передаточное число гипоидной главной передачи составляет: для легковых автомобилей 3,5-4,5, для грузовых автомобилей 5-7.

Коническая главная передача применяется там, где не важны габаритные размеры и не ограничен уровень шума. Червячная главная передача ввиду трудоемкости изготовления и дороговизне материалов в конструкции трансмиссии автомобиля практически не применяется.

Как это работает: главная передача

Главная передача — самая большая часть системы трансмиссии автомобиля. Из-за этого узел конечной передачи, естественно, может быть сложным для понимания. Тем не менее, важно понимать главную передачу, особенно если вы работаете в строительстве и рассчитываете, что она будет правильно работать с тяжелой техникой, такой как экскаваторы. Есть много проблем, с которыми вы можете столкнуться с вашей последней передачей. Однако более глубокое знание того, как это работает не только в строительной технике, но и в других транспортных средствах, может помочь вам найти гораздо более эффективное решение любых проблем с поломкой. Узнайте, как работает главная передача.

Функции экскаватора

Главная передача является компонентом системы передачи мощности экскаватора и расположена в задней части ходовой части машины напротив отвала. Основная функция бортовой передачи состоит в том, чтобы уменьшить скорость вращения карданного вала за счет уменьшения числа оборотов в минуту и ​​увеличения крутящего момента. Все это начинается, когда крутящий момент, передаваемый двигателем главной передачи, распределяется между двумя ведущими гусеницами и может поворачивать главную передачу на угол 90 градусов. Это действие передает крутящий момент с карданного вала главной передачи на ведущие звездочки.

Типы для всех применений

Спирально-коническая шестерня

Существуют различные шестерни главной передачи, которые являются ключом к ее функции. Первое, что мы рассмотрим, это спирально-конические шестерни. Спирально-коническую шестерню обычно можно найти в грузовиках и старых транспортных средствах. Спирально-коническая шестерня состоит из зубьев шестерни и имеет вместе с ней шестерню и зубчатый венец. Все эти детали, как правило, располагаются на одной центральной линии и требуют большого количества смазочных материалов высокого качества для правильной работы.

Гипоидная передача

Новые грузовики и автомобили с задним приводом обычно имеют главную передачу с гипоидной передачей, которая немного отличается от упомянутой ранее спирально-конической передачи. Сегодня все больше автомобилей используют гипоидную передачу вместо спиральной конической передачи, потому что они могут улучшить зацепление шестерен. Еще одним важным преимуществом гипоидной передачи является то, что она может увеличить срок службы передачи и снизить уровень производимого ею шума.

Двухступенчатая главная передача

Тяжелые грузовики, которые вы найдете в транспортных средствах, используемых в армии, обычно используют главную передачу с двойным редуктором. Двухступенчатый привод не требует большого зубчатого венца, чтобы получить редуктор. Вместо этого на вал первичного зубчатого венца помещается вторая шестерня. Другая редукторная передача происходит, когда вторая шестерня является частью первичного зубчатого венца, который теперь может работать с большой косозубой шестерней, находящейся на картере дифференциала.

Дифференциалы

Помимо бортовых передач важно также знать о дифференциалах. У многих автомобилей задние колеса не будут вращаться с одинаковой скоростью. Происходит это потому, что задние колеса могут иметь разный диаметр, поэтому им придется вращаться с разной скоростью. Назначение дифференциала — предотвратить ситуацию, когда шины будут скользить, издавать необычные звуки или изнашиваться при повороте руля при наличии связи с осями и корпусом дифференциала.

Существует несколько способов управления транспортным средством. Если вы едете прямо, корпус дифференциала, ведущая шестерня, зубчатый венец и скользящие шестерни дифференциала будут вращаться вместе. Однако две шестерни теперь будут вращаться на валу шестерни. Это позволяет задним колесам автомобиля вращаться с той же скоростью, потому что боковые шестерни теперь будут вращаться с той же скоростью, что и зубчатый венец.

Еще одной важной функцией транспортных средств является то, что они могут поворачивать. Чтобы это произошло, шестерни будут вращаться на валу шестерни, потому что детали должны работать вокруг более медленно вращающейся боковой шестерни дифференциала. Из-за этого шестерни имеют дополнительное вращательное движение по сравнению с колесом снаружи, которое вращается быстрее, чем весь автомобиль.

Также бывают случаи, когда одно колесо может иметь меньшее сцепление с дорогой, если колесо наезжает на скользкую поверхность, например на лед. Это становится проблемой, потому что это колесо не может обеспечить необходимый крутящий момент. Способ придать вашему автомобилю большую тягу — установить дифференциал повышенного трения. Это то, чем пользуются многие автомобили, и это может предотвратить эту проблему. Дифференциал скольжения способен на это, потому что он может передать максимальный крутящий момент на колесо и увеличить сцепление вашего автомобиля с дорогой.

Служба смазки дифференциала

Чтобы поддерживать работу дифференциала, важно сливать отработанное масло и заменять его новым маслом, соответствующим стандартам оборудования. Масла естественным образом изнашивают жидкости с течением времени из-за высоких температур. Таким образом, очень важно обратиться к рекомендациям вашего производителя о том, когда вы должны изменить это.

Возможные проблемы

При таком большом количестве движущихся частей должен быть достаточный зазор и должны быть установлены подшипники, чтобы все работало должным образом. Когда детали расположены слишком близко друг к другу, это может привести к громким звукам и износу вашей главной передачи. Эта проблема устранена благодаря возможности сброса шестерен в главной передаче. Конические шестерни имеют тенденцию отдаляться друг от друга, поэтому их необходимо сдерживать. Еще одна проблема, с которой может столкнуться ваша главная передача, заключается в том, что могут быть проблемы с масляным уплотнением, что может привести к утечке. Чтобы избежать этого, замените уплотнения и уплотнительные кольца, если оборудование подвергается капитальному ремонту.

Есть много движущихся частей, которые обеспечивают правильную работу главной передачи. Это также ключ к системе трансмиссии автомобиля и может создать много проблем, если вы начнете испытывать проблемы с частью оборудования. Теперь, когда вы лучше понимаете, как работает главная передача , теперь вы можете получить нужные детали для любой имеющейся у вас главной передачи, будь то John Deere, Kobelco, Yanmar или любой другой, и выполнить необходимый ремонт, который вам нужен. Просматривая большой выбор на Mini Final Drives, вы можете выбрать именно то, что нужно вашей поездке, и все с гарантией отличного качества.

Загрузите нашу инфографику

Главная передача: как это влияет на характеристики автомобиля?

Главная передача — последняя передача, используемая для передачи мощности двигателя на колеса. У него две цели. Во-первых, он направляет поток мощности от карданного вала к задней оси под нужным углом. Во-вторых, это также обеспечивает механическое преимущество (рычаг) от карданного вала к задней оси. Главная передача содержит пару спирально-конических шестерен, состоящих из шестерни, которая соединяется с гребным валом, и зубчатого венца, который соединяется с фланцем на картере дифференциала.

Конечная передача

Шестерня получает привод от двигателя, а коронное колесо прикреплено к колесам и вращает их. Обычно на зубчатом венце в 3-4 раза больше зубьев, чем на шестерне. Таким образом, обеспечивается конечное снижение скорости от 3:1 до 4:1. Ведущая шестерня является составной частью вала шестерни. Его шлицевой конец крепится к концу карданного вала или заднего универсального шарнира.

Какое передаточное число главной передачи?

Передаточное число главной передачи — это степень, в которой скорость вращения карданного вала (выходного вала) из коробки передач окончательно снижается, прежде чем она достигнет ведущих колес. Если вы измените это соотношение, оно также изменит эффективное передаточное число каждой передачи, влияя на производительность и экономичность автомобиля. Следовательно, производители называют это передаточным числом главной передачи. По сути, это конечное передаточное число зубчатой ​​передачи.

Final Drive Ratio

Передаточное отношение угловой скорости зубчатого колеса дает передаточное отношение входа к выходу. Вы можете легко рассчитать передаточное число главной передачи непосредственно по количеству зубьев на ведущем колесе и шестерне. Изготовители определяют передаточное число конечной передачи и механическое передаточное отношение таким образом, чтобы в результате получилось число, образующее идеальную связь.

Как это работает в автомобиле?

Давайте обратимся к схеме выше. Например, на шестерне 8 зубьев, а на венце 30 зубьев, как показано на схеме. Чтобы повернуть коронное колесо (и, следовательно, колеса) на один оборот, шестерня должна повернуться в 3,75 раза больше. Предположим, что автомобиль движется на 4-й передаче с передаточным числом 1:1, что означает, что вход коробки передач равен ее выходу.

На 4-й передаче двигателю необходимо провернуть шестерню еще в 3,75 раза, чтобы повернуть колеса на один оборот. Таким образом, это означает, что самому двигателю нужно сделать 3,75 оборота, чтобы повернуть колеса на один оборот. Поскольку

1 оборот колеса = 3,75 оборота шестерни x 1 (в данном случае передаточное отношение 4-й передачи 1:1)

Следовательно, 1 оборот колеса = 3,75 оборота двигателя (на 4-й передаче)

Расчет:

Таким образом, в данном случае двигатель поворачивается 3,75 раза, чтобы повернуть колеса на один оборот. Таким образом, передаточное число главной передачи всегда снижает частоту вращения двигателя для поворота колес на один оборот. Точно так же на 1-й передаче, передаточное число которой равно 3,78, двигатель должен провернуться в 3,78 х 3,75 раза больше, чтобы повернуть колеса на один оборот. Следовательно, это соотношение известно как передаточное число главной передачи.

1 оборот колеса = 3,75 оборота шестерни x 3,78 (в данном случае передаточное число 1-й передачи 3,78:1)

Следовательно, 1 оборот колеса = 14,175 оборота двигателя (на 1-й передаче) транспортные средства могут легче подниматься по склонам на первой передаче, чем на других передачах.

Необходимость главной передачи в автомобиле:

Как правило, автомобильная трансмиссия имеет две или более зон, в которых производители используют зубчатую передачу. Один в редукторе, второй в мосту. Таким образом, это помогает обеспечить отличное сочетание скорости автомобиля и крутящего момента на колесах. Кроме того, современные трансмиссии также используют встроенную систему дифференциала. Производители называют такие агрегаты «трансмиссией». Коробка передач содержит множество различных наборов шестерен, которые служат этой цели. Он также включает в себя Final-Drive, который обеспечивает дальнейшее снижение скорости на колесах.

Что такое «трансмиссия»?

Трансмиссия представляет собой комбинацию трансмиссии и главной передачи (оси), объединенных в единый блок. Или же это могут быть два отдельных блока, которые соединяются через карданный вал. Передаточные числа в трансмиссии и главной передаче имеют жизненно важное значение. Это потому, что они изменяют характеристики производительности автомобиля.

Кроме того, дифференциал содержит механизм, который равномерно распределяет крутящий момент между двумя колесами. Это также позволяет им вращаться с разной скоростью при движении по криволинейной траектории. В большинстве современных автомобилей производители используют коробку передач, чтобы уменьшить вес или разместить последнюю передачу в более узких местах.