Гипоидное масло. Условия применения.
Гипоидной называют передачу крутящего момента с помощью зацепления двух шестерен, которые имеют косую или криволинейную форму зуба. Такие передачи успешно решают проблему повышенного шума трансмиссий и могут работать в течение длительного срока эксплуатации при условии, что для смазки рабочих поверхностей зубьев применяется специальное масло для гипоидных передач.
Площадь зацепления между зубьями шестерен гипоидной передачи ограничивается минимальным пятном контакта. Но в то же время все усилие сосредоточено в одной точке, что приводит к значительному увеличению в этом месте удельного давления.В результате могут появляться задиры, создающие опасность разрушения шестерен. Чтобы этого не случилось, применяют масла, позволяющие сохранять в месте контакта зубьев прочную пленку, благодаря которой шестерни контактируют между собой с минимальным трением.
Обзор масел для гипоидных КПП
Гипоидные передачи применяются сегодня в главных передачах и КПП большинства современных автомобилей. Многие автолюбители знают масло ТАД-17, широко применяемое для трансмиссий отечественных автомобилей. Но с появлением на просторах постсоветских государств иномарок ассортимент трансмиссионных смазочных жидкостей начал расширяться.
Основной характеристикой масел является вязкость. В настоящее время отечественные производители перешли на классификацию SAE, которой пользуются в мире повсеместно. Она предусматривает семь классов вязкости: 4 зимних и 3 летних. Зимние классы обозначают дополнительно буквой W (SAE70W, SAE75W, SAE80W, SAE85W). К летним классам буква не добавляется (SAE90, SAE140, SAE250). Однако в большинстве случаев сезонные масла не успевают вырабатывать свой ресурс, и применение их является нерентабельным. Поэтому более широкое распространение получили всесезонные материалы, в обозначении которых присутствует двойная маркировка, например SAE80W-90.
Кроме класса вязкости масла делятся по эксплуатационным характеристикам API на 6 классов: GL-1, GL-2, GL-3, GL-4, GL-5, GL-6. Чем выше класс по API, тем больше масло содержит присадок, способствующих работе гипоидных передач. Для гипоидных передач легковых автомобилей могут применяться только смазочные жидкости класса GL-4, GL-5, GL-6.
Каким критериям должно соответствовать хорошее масло?
Однозначно ответить на этот вопрос невозможно. Хорошее масло то, которое соответствует условиям работы того или иного узла. Критерии выбора определяет производитель. В мире множество марок автомобилей. Еще больше их модификаций. Каждая имеет свои конструктивные особенности и требует применения смазочного материала определенного класса. Гипоидная передача одного автомобиля по своей конструкции и условиям работы может существенно отличаться от аналогичной по назначению рабочей пары другого авто. Здесь имеют значение многие факторы, например, крутящий момент, скорость вращения, смещение оси, величина ударной нагрузки и т.д. И если для одной передачи масло GL- 4 будет оптимальным вариантом, то для другой может оказаться абсолютно непригодным. Поэтому для обеспечения безотказной работы автомобиля нужно неукоснительно выполнять инструкции производителя.
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.
Чтобы ваша машина ездила не достаточно залить бензин и нажать педаль газа, важно постоянно контролировать исправность всех органов «железного коня». Ведь машина - сложный механизм, в котором только правильное взаимодействие всех винтиков и «шестеренок» образует единое целое, которое и будет работать как часы.
Одной из таких важных составляющих бесперебойной работы автомобильного организма является гипоидная передача, по типу используемых шестерней. Выделяют еще два типа передач: коническая и цилиндрическая. Мы остановимся на гипоидной передаче.
Для начала разберемся с названием. Почему гипоидная? Это сокращенное от гиперболоидная. Дело в том, что зубья у такой передачи криволинейны и движутся по геометрической фигуре — гиперболоиде.
Гипоидную передачу изобрели почти 90 лет назад - в 1926 году. Ее основной задачей было снижение центра масс в легковушках. Позже, выяснив, что у этого типа передачи есть еще масса достоинств, ее стали использовать и на грузовиках, таких как - 133 Г и ЗИЛ - 433100 (вместо двойной передачи).
Чем же гипоидная передача отличается от двух других типов?
Главное. Обратить внимание на два момента: оси валов обязательно нужно сместить в соответствии со специальными математическими расчетами, плюс гипоидную передачу можно применять лишь в узлах, в которых оси зубчаток скрещиваются. Если эти два правила не будут соблюдены, передачу тут же заклинит.
Достоинства гипоидной передачи
В чем же ее достоинства по сравнению с остальными двумя типами передач? Среди основных мастера выделяют ее практически бесшумную работу (из-за того, что одновременно в зацепленном состоянии находятся несколько зубьев) и большую прочность (увеличен средний диаметр шестерни) по сравнению с канонической передачей.
Это достигается благодаря расположению зубчатых колес: не пересекающемуся, а перекрещивающемуся. Кроме того, уменьшена нагрузка, которую испытывает один зубец, благодаря этому работа всех шестеренок более надежна и долговечна.
Автомобили, в которых использована гипоидная передача отличает, ко всему прочему, еще устойчивость и плавность хода. Эти характеристики для автолюбителей играют едва ли не первостепенную роль при выборе «железного коня», и всегда находятся на особом контроле у автомобильных концернов, которые постоянно совершенствуются в направлении улучшения не только «мозга» машины, но и комфортности езды.
Поэтому гипоидную передачу вы чаще всего можете наблюдать в автомобилях представительского класса. Таких как «Инфинити», «Лексус» и др. Больше того, зубья гипоидной передачи характеризуются большей сопротивляемостью усталости, если сравнивать с конической передачей. Но там, где есть плюсы, встречаются и минусы.
Недостатки
Давайте рассмотрим недостатки использования такой передачи в редукторе. К минусам использования гипоидной передачи можно записать, во-первых, ее дороговизну. Причина здесь в том, что изготовить ее не так просто. Однако, гипоидную передачу уже активно внедряют даже в бюджетных авто из Поднебесной, так что насчет дороговизны еще спорный вопрос. Еще из минусов — высокая вероятность заедания шестеренок. Это возможно из-за скольжения вдоль линии контакта.
Причина заедания, конечно, лечится. Водителям рекомендуют использовать только трансмиссионные масла, которые как бы обволакивают шестерни специальной пленкой и не допускают заедания. К заеданию может привести неправильная регулировка и низкое качество «расходников». Интересно, что этот недостаток такого типа передачи превратили в достоинство разработчики полноприводных авто и успешно его используют.
Плюс ко всему гипоидная передача славится тем, что быстро приходит в негодность. Вкупе с относительной дороговизной это может часто становится решающим фактором для изготовителей авто. И гипоидной передаче они предпочитают более дешевые варианты.
И все же, если вам посчастливилось стать обладателем авто с гипоидной передачей, знайте, что приобрели надежную «лошадку», которая при грамотном уходе и периодическом контроле будет трудится вам на радость.
В общем, ровных дорог вам!
