ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 15
Тема: «Призначення, будову та принцип роботи головної передачіта диференціала»
Мета роботи: вивчення призначення, устрою та принципу роботи головної передачі та диференціала.
На більшості сучасних автомобілівдо складу трансмісії включаються одна або кілька (за кількістю приводних осей) головних передач та відповідне число міжколісних диференціалів. Крім того, на автомобілях з кількома приводними осями (провідними мостами) можуть бути встановлені міжосьові диференціали.
Головна передача на автомобілі виконує дві функції:
1) узгодження частот обертання колінчастого валудвигуна та провідних коліс та обумовлене цим постійне підвищення крутного моменту, що передається на провідні колеса;
2) зміна напрямку вектора крутного моменту відповідно до компоновочної схеми автомобіля (наприклад, поворот вектора крутного моменту на 90° при поздовжньому розташуванні двигуна).
Диференціал - механізм трансмісії автомобіля, що розподіляє момент, що підводиться до нього, крутний момент між валами і дозволяє їм обертатися з неоднаковими кутовими швидкостями.
Міжколісний диференціал служить для кінематичного неузгодженості коліс однієї осі під час руху автомобіля на поворотах або по нерівностях.
Міжосьовий диференціалслужить для кінематичного неузгодженості коліс різних осейпри русі автомобіля по нерівностях або зміні швидкості руху, і навіть для постійного розподілу у певному співвідношенні крутного моменту між мостами повнопривідних автомобілів.
Головна передача
При русі автомобіля крутний момент від колінвала двигуна передається коробці передач і потім, через головну передачу та диференціал, на провідні колеса. Головна передача дозволяє збільшувати або зменшувати момент, що крутить, переданий колесам автомобіля і одночасно зменшувати і відповідно збільшувати швидкість обертання коліс.
Передатне число в головній передачі підбирається таким чином, що максимальний момент, що крутить, і частота обертання провідних коліс знаходяться в найбільш оптимальних значеннях для конкретного автомобіля. Крім того, головна передача дуже часто є об'єктом тюнінгу автомобіля.
По суті, головна передача - це не що інше, як шестерний понижувальний редуктор, в якому провідна шестерня пов'язана з вторинним валомКПП, а керована – з колесами автомобіля. За типом зубчастого з'єднанняОсновні передачі різняться такі різновиди:
· циліндрична– у більшості випадків застосовується на автомобілях з поперечним розташуванням двигуна та коробки передач та переднім приводом;
· конічна- застосовується дуже рідко, тому що має великі габаритиі високий рівеньшуму;
· гіпоїдна– найбільш затребуваний різновид головної передачі, що застосовується на більшості автомобілів з класичним заднім приводом. Гіпоїдна передача відрізняється малими розмірами та низьким рівнемшуму;
· черв'ячна– практично не застосовується на автомобілях через трудомісткість виготовлення та високу вартість.
Також варто відзначити, що автомобілі з переднім та заднім приводом мають різне розташування головної передачі. У передньопривідних автомобіляхз поперечним розташуванням КПП та силового агрегатуциліндрична головна передача розташовується безпосередньо в картері КПП. У автомобілях з класичним заднім приводом головна передача встановлена в корпусі провідного моста і з'єднана з коробкою за допомогою карданного валу. До функціоналу гіпоїдної передачі задньопривідного автомобіля також входить і розворот обертання на 90 градусів за рахунок конічних шестерень. Незважаючи на різні типита розташування, призначення головної передачі залишається незмінним.
Схема роботи головної передачі автомобіля
1 – фланець; 2 – вал провідної шестерні; 3 – провідна шестерня; 4 – ведена шестерня; 5 – провідні (задні) колеса; 6 – півосі; 7 – картер головної передачі
Диференціал
Диференціал- це механізм, що дозволяє (за потреби) провідним колесам автомобіля обертатися з різними швидкостями. Для чого це потрібно? При русі по прямій колеса проходять однаковий шлях, а в повороті зовнішнє колесо проходить шлях більший, ніж внутрішнє колесо. Тому, щоб «встигнути» за автомобілем, зовнішнє колесо має обертатися швидше.
Влаштування диференціаланескладне - корпус, вісь сателітів та два сателіти (шестірні). Корпус кріпиться до веденої шестерні головної париі обертається разом із нею. Сателіти входять у зачеплення із шестернями півосей, які безпосередньо обертають колеса.
У такій конструкції сателіти передають більший момент, що крутить, на ту піввісь, яка чинить менший опір обертанню. Тобто, з більшою швидкістюобертатиметься колесо, яке диференціалу легше розкрутити. Під час руху по прямій колеса навантажені однаково, диференціал ділить крутний момент порівну, сателіти не обертаються навколо своєї осі. У повороті внутрішнє колесо навантажено більше, зовнішнє розвантажується. Тому сателіти починають обертатися навколо осі, підкручуючи менш навантажене колесо, збільшуючи цим швидкість його обертання.
Але така особливість диференціалу іноді призводить до дуже неприємним наслідкам. Якщо, наприклад, одне з коліс потрапить на слизьку поверхню, диференціал обертатиме лише його, повністю ігноруючи колесо, що має нормальний контакт із дорогою. Тобто автомобіль буде «буксувати».
Для боротьби із цим явищем застосовуються блокування диференціала. Способів блокування придумано безліч - від простих механічних до витончених електронних.
Яким би не був автомобіль, Любі друзі, Неймовірно розкішним або спартансько-бюджетним, в його надрах завжди відбувається єдиний основний процес - передача моменту, що крутить, від двигуна до коліс. У ньому беруть участь різні вузлиі агрегати, кожен з яких несе певну частку відповідальності за наше з вами комфортне і в міру швидке пересування дорогами. А головна передача автомобіля це той вузол, завдяки якому крутяться колеса транспортного засобу і ми маємо незабутнє почуття польоту, нехай навіть на супер малій висоті.
Отже, головна передача автомобіля це вузол, без якого потуги двигуна та коробки були б марною витратою енергії. Чому? Справа в тому, що саме вона відповідає за передачу моменту, що крутить, від безпосередньо провідним колесам.
Крім цього, обертанню, як правило, ще необхідно змінити напрямок - від поздовжнього (по осі авто) на поперечний, щоб дістатися до коліс. І все це виконує, по суті, один шестерний механізм, відомий так само, як зубчастий редуктор. На додаток до всього, передавальні числа шестерень підібрані таким чином, щоб збільшувати момент мотора, що крутить.
Де знаходиться?
Призначення головної передачі автомобіля ми як би з'ясували, тепер непогано б відшукати її. Зробити це може виявитися непростим завданням, адже розташування даного вузла буває різним і залежить від типу приводу машини та фантазії інженерів-розробників.
На щастя, політ думок обмежується кількістю осей. Так, наприклад, якщо ми маємо передній привід, то в цьому випадку шукати головну передачу автомобіля стоїть у КПП разом з , транспортних засобахіз задніми провідними колесами – прямо у задньому мосту. Якщо ж , то тоді вибирають один із перерахованих вище варіантів. 
Різноманітність основних передач
Як ми вже з Вами зрозуміли, головна передача автомобіля – це дуже серйозний вузол. Зрозуміло, що для такого відповідального завдання, яке покладено на нього, необхідне надійне і водночас нескладне інженерне рішення, і для конструкторів відкрилися широкі простори для дій. Давайте розглянемо види основних передач автомобілів. Залежно від кількості шестерень, цей вузол буває таким:
- одинарний;
- подвійний.
Перший тип є поєднанням двох зубчастих деталей – провідною і веденою шестернею. Він найбільш поширений серед легкових автомобілів та невеликий вантажної техніки. Подвійні головні передачі мають, як можна здогадатися, кілька пар шестерень, і зазвичай використовуються там, де необхідне підвищення передавального числа, наприклад, в автобусів і спецтехніки.
Неповною була б картина, без згадки про види зубчастих сполук, що використовуються. Їх чимало, і розрізнять такі:
- циліндричні;
- гіпоїдні;
- конічні;
- черв'ячні.
Циліндрична головна передача автомобіля - це найбільш популярний різновид для компонування з переднім приводом, а також поперечно розташованим двигуном і коробкою. У ній використовується, як можна зрозуміти з назви, циліндричні косозубі, прямозубі або шевронні шестерні. Передатне число таких вузлів знаходиться в межах від 3,5 до 4,2 – більше не виходить, оскільки надмірно збільшуються габарити та шум від роботи.
Не менш популярні, але, щоправда, у класичної задньопривідної техніки, так звані гіпоїдні передачі. Їх ключовою особливістює криволінійні зуби, завдяки чому вдається передавати крутний момент великих значень.
Крім цього, шестірні в цьому випадку можуть бути зміщені один до одного, що дозволяє, наприклад, знизити рівень підлоги в машині. Головна передача автомобіля цього різновиду має передавальне число в межах 3,5-4,5.
Що ж до конічних і черв'ячних механізмів, то вони трапляються рідше. Побачити головну передачу автомобіля цих типів можна на різної технікиіз задніми провідними колесами, але через свої конструктивних особливостейнині їх використовують дедалі менше. До недоліків перших відносять великі розміри та шумність, а другі вимагають високої точності у виготовленні, що тягне за собою зайві витрати.
Ну ось, шановні читачі нашого блогу, ми з Вами і познайомилися із призначенням головної передачі автомобіля, дізналися, яким може бути цей вузол і де він знаходиться. У наступній публікації ми розглянемо інший не менш важливий агрегат машини. Який? Підписуйтесь на нас і дізнаєтеся про це серед перших!
> Головна передача
Трансмісія
Призначення та типи основних передач.
Головна передача служить для збільшення моменту, що крутить, і зміни його напрямку під прямим кутом до поздовжньої осі автомобіля. З цією метою головну передачу виконують із конічних шестерень. Залежно від числа шестерень головні передачі поділяють на одинарні конічні, що складаються з однієї пари шестерень, і подвійні, що складаються з конічних пари і пари циліндричних шестерень. Одинарні конічні, у свою чергу, поділяють на прості та гіпоїдні передачі.
1 - провідна конічна шестерня, 2 - ведена конічна шестерня,
3 - провідна циліндрична шестерня; 4 - ведена циліндрична шестерня.
Одинарні конічні прості передачі(рис. а) застосовують переважно на легкових автомобіляхі вантажних автомобіляхмалої та середньої вантажопідйомності. У цих передачах провідна конічна шестерня 1 з'єднана з передачею карданної, а ведена 2 з коробкою диференціала і через механізм диференціала з півосями. Для більшості автомобілів одинарні конічні передачі мають зубчасті колеса з гіпоїдним зачепленням (рис. 6). Гіпоїдні передачі в порівнянні з простими мають ряд переваг: вони мають вісь ведучого колеса, розташовану нижче осі веденого, що дозволяє опустити нижче карданну передачу, знизити підлогу кузова легкового автомобіля Внаслідок цього знижується центр тяжкості та підвищується стійкість автомобіля. Крім того, гіпоїдна передачамає потовщену форму основи зубів шестерень, що істотно підвищує їх здатність навантаження і зносостійкість. Але ця обставина обумовлює застосування для мастила шестерень спеціальної олії(Гіпоїдного), розрахованого для роботи в умовах передачі великих зусиль, що виникають в контакті між зубами шестерень.
Подвійні головні передачі (мал. в) встановлюють на автомобілях великої вантажопідйомностідля збільшення загального передавального числа трансмісії та підвищення переданого крутного моменту. У цьому випадку передавальне число головної передачі підраховується як добуток передавальних чисел конічної (1, 2) та циліндричної (3, 4) пар.
Влаштування головної передачі.
Подвійна головна передача автомобіля ЗІЛ-130 є частиною механізмів провідного заднього моста, які розміщені в його балці 8. Ведучий вал головної передачі виконаний за одне ціле з провідною конічною шестернею 1. Він встановлений на конічних роликових підшипниках у склянці, закріпленому на картері 9 головної передачі . Тут же в картері встановлений на роликових конічних підшипниках проміжний вал з провідною циліндричною шестернею 5 з'єднана з шеф коробки. У коробці встановлені деталі диференціала: хрестовина 4 із сателітами 11 та півосьовими шестернями 10.
Механізми провідного заднього моста
При роботі головної передачі крутний момент передається від карданної передачі на фланець провідного валу і його шестерню 1, далі на ведену конічну шестерню 2, проміжний вал і його шестерню 12, ведену циліндричну шестерню 5 і через деталі диференціалу на півосі 7, пов'язані .
Подвійні основні передачі знаходять широке застосуванняна автомобілях середньої та великої вантажопідйомності, коли необхідне передатне число не вдається отримати за допомогою одинарної передачі. Однією з основних цілей застосування подвійних головних передач є необхідність розвантажити конічну пару і підшипники провідного валу від великих окружних, радіальних і осьових сил. Зубчасті колеса подвійної головної передачі можуть передавати великий момент, що крутить. Передавальне число конічної пари зазвичай становить від 1,5 до 2,5. Отже, основна трансформація моменту, що крутить, відбувається в циліндричній парі.
У вітчизняному автомобілебудуваннінайбільш поширена центральна подвійна головна передача, в якій обидві пари зубчастих коліс поміщені в картер, що знаходиться в центральній частині провідного моста.
На рис. 14.9 показано головну передачу автомобіля КамАЗ-4310. Перша пара зубчастих коліс – конічна, друга пара – циліндрична. Конічні зубчасті колеса мають спіральні зуби, циліндричні – косозубі. Загальне передатне число передачі 7,22.
Мал. 14.9. Головна передача автомобіля КамАЗ-4310: 1 - Картер головної передачі; 2 - пробка заливного отвору; 3 - ведене конічне зубчасте колесо; 4 - шпонка; 5 - провідне циліндричне зубчасте колесо; 6 , 9, 16 - конічні підшипники; 7 – склянка; 8 - кришка підшипника; 10 , 19, 24 - Опорні шайби; 11 - гайка; 12 - регулювальна шайба; 13 - регулювальне прокладання; 14 - прокладання; 15 - регулювальна гайка; 17 - чашка диференціалу; 18 - сателіт; 20 - хрестовина; 21 - напівосьове зубчасте колесо; 22 - болт кріплення диференціалу; 23 - ведене циліндричне зубчасте колесо; 25 - втулка сателіту;
26 - циліндричний підшипник
Провідне конічне зубчасте колесо редуктора заднього моста встановлено на шліцях провідного валу. Ведене конічне зубчасте колесо 3 встановлено на вал провідного циліндричного зубчастого колеса на шпонці 4. Провідне циліндричне зубчасте колесо 5 виконано в одному блоці з валом. Ведене циліндричне зубчасте колесо 23 болтами 22 прикріплено до чашок//диференціала. Вал провідного циліндричного зубчастого колеса встановлений у двох конічних роликових підшипниках 6 і 9, розташованих у склянці 7, і одному циліндричному 26, встановленому у картері.
Попереднє натягування підшипників конічної пари зубчастих коліс встановлюється шляхом підбору товщини регулювальних шайб. 12, підшипників, що знаходяться між внутрішніми обоймами.
Регулювання зачеплення (плями контакту) конічних зубчастих коліс проводиться підбором товщини пакетів регулювальних прокладок. 13, які встановлюються під фланці склянок 7 конічних підшипників. Регулювання положення веденого циліндричного зубчастого колеса щодо ведучого здійснюється регулювальними гайками. 15, що знаходяться з двох сторін диференціалу. Для змащування підшипників вузлів у картері редуктора є маслозбірники, з яких масло каналами в стінках картера надходить до підшипників.
Головні передачі середнього та заднього мостівзазвичай уніфікують. До переднього мосту картер головної передачі кріпиться фланцем, розташованим у вертикальній площині. Тому головні передачі переднього мостуне взаємозамінні з головними передачами середнього та заднього мостів.
Розміри центрального редуктора головної передачі впливають на величину дорожнього просвіту, а отже, прохідність автомобіля по м'яких грунтах. Крім того, розміри головної передачі переднього провідного моста визначають висоту розташування двигуна та компонування автомобіля загалом. Тому з метою збільшення передавального числа головної передачі при незмінних розмірах центрального редуктора другий ступінь подвійної передачі розміщують у районі провідних коліс (рис. 14.10).
Подвійну головну передачу, у якої друга пара зубчастих коліс знаходиться у приводі до кожного з провідних коліс, називають рознесеною головною передачею.Вона складається з центральної конічної 1 або гіпоїдної передачі та двох колісних планетарних редукторів 2 (Рис. 14.10, а).Такі передачі дозволяють розвантажити конічну передачу і карданну передачу від великих моментів, що крутять, і, отже, зробити ці вузли надійними, компактними і порівняно малої маси. Крутний момент збільшується в основному в колісних редукторах (рис. 14.10, б),до складу яких входять сонячне зубчасте колесо 4, епіциклічне зубчасте колесо 8, три сателіти 5, що обертаються на осях 6, закріплених у водилі 7. Епіциклічне зубчасте колесо з'єднане з маточиною ведучого колеса автомобіля. Водило нерухомо закріплене на фланцях рукавів півосей. Від центральної конічної передачі момент через півосі передається на сонячні зубчасті колеса, які обертають сателіти, а ті, своєю чергою, - епіциклічні зубчасті колеса зі ступицами.
Мал. 14.10. Рознесена головна передача: а - принципова схема; б -планетарний колісний редуктор; / - Центральна конічна передача; 2 - колісний редуктор; 3 - Піввісь; 4 - Сонячне зубчасте колесо; 5 - сателіт; 6 - вісь сателіту; 7 - водило; 8 - Епіциклічне зубчасте колесо
На ряді закордонних автомобіліввеликої вантажопідйомності в планетарному колісному редукторі нерухомим є епіциклічне зубчасте колесо, а пов'язане з маточиною колеса. Це дозволяє отримати дещо більше передатне число за тих же габаритних розмірів. Колісні редукториможуть являти собою циліндричну пару зубчастих коліс з внутрішнім зачепленням, як на автомобілі УАЗ-469Б, або конічний редуктор типу міжколісного диференціала, як на автомобілях марки «MAN».
До недоліків рознесеної подвійної головної передачі слід віднести складність конструкції, велику трудомісткість технічного обслуговування.
При цьому для більшості КПП актуальним є таке поняття, як головна передача автомобіля. Далі ми поговоримо про те, що таке головна передача і навіщо потрібна.
Читайте у цій статті
Навіщо потрібна головна передача і що це таке
Як відомо, сьогодні на автомобілі встановлюються такі типи КПП:
- (Вибір передачі здійснюється вручну);
- (забезпечує автоматичний вибір передачі, що відповідає поточним умовам руху);
- (забезпечує плавну зміну передавального числа.);
- (механічна коробкапередач, функції вимикання зчеплення та перемикання передач автоматизовані).
Основне завдання КПП — передача та зміна моменту, що крутить, від двигуна до провідних колес з можливістю зміни передавальних чисел. На виході з коробки момент, що крутить, невеликий, а швидкість обертання вихідного валу висока.
Для підвищення моменту, що крутить, і зниження швидкості обертання служить головна передача автомобіля, що має певне передатне число. Передатне число головної передачі залежить від типу, призначення автомобіля та спритності двигуна. Зазвичай передавальні числа основних передач легкових автомобілів перебувають у діапазоні 3,5-5,5, вантажних 6,5-9.
Пристрій головної передачі в автомобілі
Головна передача автомобіля є шестерним зубчастим редуктором постійного зачеплення, що складається з провідної і веденої шестерень різного діаметру. Розташування головної передачі автомобіля залежить від конструктивних особливостей самого транспортного засобу:
- автомобілі з переднім приводом – головна передача встановлюється з диференціалом у єдиному корпусі коробки;
- автомобілі із заднім приводом – головна передача встановлюється як окремий вузол у картер провідного мосту;
- автомобілі з повним приводом– головна передача може бути встановлена як у коробці, так і окремо у провідному мосту. Все залежить від розташування ДВС автомобіля(Поперечне або поздовжнє).
Ще існує класифікація основних передач за кількістю щаблів редуктора. Залежно від призначення та компонування на автомобілях застосовують як одинарні, так і подвійні головні передачі.
Одинарна головна передача складаються з однієї пари шестерень ведучої та ведучої. Застосовується на легкових та вантажних автомобілях. Подвійна головна передача складається з двох пар шестерень і застосовується в основному на вантажних автомобілях середньої та великої вантажопідйомності для збільшення крутного моменту або для збільшення кліренсу на позашляхових автомобілів. ККД передачі 0,93-0,96.
Подвійні передачі можна розділити на два види:
- подвійна центральна головна передача - обидві ступені розташовані в одному картері в центрі провідного мосту;
- подвійна рознесена головна передача - конічна пара знаходиться в центрі провідного моста, а циліндрична в колісних редукторах.
При розділенні головної передачі на дві частини знижуються навантаження на деталі . Ще зменшуються розміри картера середньої частини провідного мосту, в результаті збільшується дорожній просвітта прохідність автомобіля. Однак рознесена передача дорожча і складніша у виготовленні, має більшу металомісткість, її складніше обслуговувати.
Типи головної передачі на вигляд зубчастого з'єднання
Якщо розділити типи основних передач, можна виділити:
- циліндричну;
- конічну;
- черв'ячну;
- гіпоїдну;
Циліндрична головна передача застосовується на легкових передньопривідних автомобілях з поперечним розташуванням двигуна та коробки передач. Її передатне число знаходиться в межах 3,5-4,2.
Шестерні головної циліндричної передачі можуть бути прямозубими, косозубими і шевронними. Циліндрична передача має високий ККД(Не менше 0.98) але вона зменшує дорожній просвіт і досить галаслива.
- Конічна головна передача застосовується на задньопривідних автомобіляхмалої та середньої вантажопідйомності з поздовжнім розташуванням ДВС, де габаритні розміринемає значення.
Осі шестерень та колеса такої передачі перетинаються. У цих передачах застосовують прямі, косі або криволінійні (спіральні) зуби. Зниження шуму досягається застосуванням косого чи спірального зуба. ККД головної передачі зі спіральним зубом досягає 0,97-0,98.
- Головна черв'якова передача може бути як з нижнім, так і з верхнім розташуванням черв'яка. Передатне число такої головної передачі знаходиться в межах від 4 до 5.
У порівнянні з іншими типами передач, черв'ячна передача компактніша і менш галаслива, але має низький ККД 0.9 - 0.92. В даний час застосовується рідко через трудомісткість виготовлення та дорожнечі матеріалів.
- Гіпоїдна головна передача є одним з популярних видів зубчастого з'єднання. Ця передача свого роду компроміс між конічною та черв'ячною головною передачею.
Передача застосовується на задньопривідних легкових та вантажних автомобілях. Осі шестерень та колеса гіпоїдної передачі не перетинаються, а схрещуються. Сама передача може бути як з нижнім, так і верхнім зсувом.
Головна передача з нижнім зміщенням дозволяє розташувати нижче передачу кардану. Отже, зміщується і центр тяжіння автомобіля, підвищивши його стійкість під час руху.
Гіпоїдна передача порівняно з конічною має більшу плавність, безшумність, менші габарити. Її застосовують на легкових автомобілях з передатним числомвід 3,5-4,5, та на вантажних замість подвійної головної передачі з передатним числом від 5-7 . При цьому ККД гіпоїдної передачі становить 0,96-0,97.
При всіх власних достоїнствах гіпоїдна передача має один недолік - поріг заклинювання при зворотному ході автомобіля (перевищення розрахункових оборотів). Тому водієві необхідно виявляти особливу обережність при виборі швидкості руху заднім ходом.
Підведемо підсумки
Отже, розібравшись про те, навіщо потрібна головна передача автомобіля та які типи головних передач використовують у трансмісії, стає зрозуміло її призначення. Як видно, пристрій та принцип роботи цього вузла відносно прості.
При цьому важливо розуміти, що даний елементтрансмісії значною мірою впливає на витрату палива, динаміку та цілий рядінших характеристик та показників автомобіля.
Читайте також
Диференціал коробки: що це таке, пристрій диференціала, види диференціалів. Як працює диференціал КПП у трансмісії автомобіля.
