Гіпоїдна олія. Умови застосування.
Гіпоїдною називають передачу моменту, що крутить, за допомогою зачеплення двох шестерень, які мають косу або криволінійну форму зуба. Такі передачі успішно вирішують проблему підвищеного шуму трансмісій і можуть працювати протягом тривалого терміну експлуатації за умови, що для мастила робочих поверхонь зубів застосовується спеціальна олія для гіпоїдних передач.
Площа зачеплення між зубами шестерень гіпоїдної передачі обмежується мінімальною плямою контакту. Але в той же час всі зусилля зосереджено в одній точці, що призводить до значного збільшення в цьому місці питомого тиску. Щоб цього не трапилося, застосовують олії, що дозволяють зберігати в місці контакту зубів міцну плівку, завдяки якій шестерні контактують між собою з мінімальним тертям.
Огляд олій для гіпоїдних КПП
Гіпоїдні передачі застосовуються сьогодні у головних передачах та КПП більшості сучасних автомобілів. Багато автолюбителів знають масло ТАД-17, яке широко застосовується для трансмісій вітчизняних автомобілів. Але з появою на теренах пострадянських держав іномарок асортимент трансмісійних мастильних рідин почав розширюватися.
Основною характеристикою масел є в'язкість. Нині вітчизняні виробники перейшли на класифікацію SAE, якою користуються у світі повсюдно. Вона передбачає сім класів в'язкості: 4 зимові та 3 літні. Зимові класи додатково позначають буквою W (SAE70W, SAE75W, SAE80W, SAE85W). До літніх класів буква не додається (SAE90, SAE140, SAE250). Однак у більшості випадків сезонні олії не встигають виробляти свій ресурс, і їх застосування є нерентабельним. Тому ширше поширення набули всесезонні матеріали, в позначенні яких є подвійне маркування, наприклад SAE80W-90.
Крім класу в'язкості олії діляться за експлуатаційними характеристиками API на 6 класів: GL-1, GL-2, GL-3, GL-4, GL-5, GL-6. Чим вище клас по API, тим більше олія містить присадок, що сприяють роботі гіпоїдних передач. Для гіпоїдних передач легкових автомобілів можуть застосовуватись лише мастильні рідини класу GL-4, GL-5, GL-6.
Яким критеріям має відповідати хороша олія?
Однозначно відповісти це питання неможливо. Хороша олія те, що відповідає умовам роботи того чи іншого вузла. Критерії вибору визначає виробник. У світі безліч марок автомобілів. Ще більше їх модифікацій. Кожна має свої конструктивні особливості та вимагає застосування мастильного матеріалу певного класу. Гіпоїдна передача одного автомобіля за своєю конструкцією та умовами роботи може істотно відрізнятися від аналогічної за призначенням робочої пари іншого авто. Тут мають значення багато факторів, наприклад, момент, що крутить, швидкість обертання, зміщення осі, величина ударного навантаження і т.д. І якщо для однієї передачі олія GL-4 буде оптимальним варіантом, то для іншої може виявитися абсолютно непридатною. Тому для забезпечення безвідмовної роботи автомобіля потрібно обов'язково виконувати інструкції виробника.
Гіпоїдна зубчаста (шестерна) передача відрізняється від звичайної, з прямими або косими зубами, тим, що її зуби криволінійні. Вони вигнуті за особливою геометричною кривою – гіперболоїдою, що видно на малюнку. Звідси й назва: гіпоїда – скорочена від .
Основних особливостей у гіпоїдної передачі дві. По-перше, вона може бути застосована тільки у вузлах з осями зубчаток, що схрещуються. Намагатися побудувати гіпоїдну передачу з паралельними валами немає сенсу: її відразу ж заклинить.
По-друге, осі валів повинні бути додатково зміщені один щодо одного, інакше знову заклинювання. Величина усунення має бути точно узгоджена з математичними параметрами гіпоїди, це так зване гіпоїдне усунення.
Переваги гіпоїдної передачі
Вперше у автомобілебудуванні гіпоїдну головну передачу застосували інженери американської фірми Packard 1926 р. Що це дало?
Головна передача передає момент, що крутить, від карданного валу на диференціал провідних коліс. Виконується завжди знижувальною, щоб узгодити обороти двигуна з необхідними для коліс і збільшити при цьому момент, що крутить, на них.
Перше карданний вал опустився вниз на величину гіпоїдного зміщення. Це дозволило зменшити висоту його тунелю в салоні та одночасно знизити центр тяжіння машини, покращивши тим самим її стійкість.
Друге, момент гіпоїдна передача передає більш плавно, ніж косозубий, не кажучи вже про . І, нарешті, гіпоїдна передача менше шумить і може передавати більший момент, що крутить, ніж звичайна. Як кажуть інженери, вона має велику здатність навантаження.
Все це разом взяте, збільшує як комфорт автомобіля, так і його довговічність. Тому гіпоїдна головна передача - неодмінний атрибут автомобілів досить високого класу, таких, як Лексус «Інфініті».
Її недоліки
Однак у гіпоїдної передачі є і суттєві недоліки, крім складності виготовлення та, відповідно, дорожнечі. При обертанні шестерень виникає через те, що зубці вигнуті, зусилля, що діє вздовж осі малої, провідної шестерні. Внаслідок цього гіпоїдна передача дуже чутлива до зношування, якості виготовлення не тільки шестерень, а й усіх її деталей, особливо підшипників. При її неточному регулюванні вона легко заклинює, особливо при зміні напрямку обертання, при включенні заднього ходу.
Немає худа без добра: схильність гіпоїдної передачі до заклинювання використовується в центральних (міжосьових) диференціалах типу Торсен, що самоблокуються. Вони використовуються в автомобілях з повним автоматичним приводом (4WD).
Зуби гіпоїдної передачі прилягають один до одного щільніше, ніж у звичайної, тому вона також дуже забруднена в маслі. Олію в картер гіпоїдної передачі потрібно заливати тільки спеціальну гіпоїдну, з протизносними та протизадирними присадками. Причому заливати потрібно певну кількість.
Застосування гіпоїдної передачі нині
Проте всі недоліки «гіпоїди» з лишком окупаються її перевагами, а технологічно вони цілком переборні. З розвитком автомобільної промисловості та загальної культури виробництва «гіпоїда» перейшла й у трансмісію машин споживчих класів. Нині її вже можна бачити і у бюджетних китайських авто.
Сьогодні гіпоїдна передача має широке застосування. Нею укомплектовують автомобілі, трактори, тепловози, верстати легкої та важкої промисловості.
Чи знаєте ви?Легковий автомобіль був оснащений гіпоїдною передачею 1926 року американською компанією «Паккард».
Що таке гіпоїдна передача її призначення в автомобілі
Гіпоїдна передача являє собою гвинтову зубчасту передачу, що працює за допомогою конічних шестерень з осями, що схрещуються. В автомобілі вона потрібна для зміни напряму моменту, що крутить, і зміни його величини, що покращує характеристики головної передачі. З розвитком автомобілебудування тип гіпоїдних передач завойовує велику популярність і використовується не тільки в машинах представницького класу, а й у бюджетних авто. У будь-якому випадку, це машини з провідним заднім приводом, де двигун і редуктор головної передачі розташовані паралельно руху, а момент, що крутить, на провідну вісь передається під прямим кутом. 
Як працює гіпоїдна передача редуктора
Розберемося, як працює гіпоїдна передача і що це дає у роботі машини. У цій передачі момент сили передається від двигуна через зчеплення, коробку передач і кардан на вісь ведучої гіпоїдної шестерні передачі.Вісь провідної шестерні встановлена паралельно осям первинного валу двигуна та вторинного валу коробки передач. За рахунок криволінійної форми зубів у шестерень цієї передачі - момент сили, що здається, має більше значення, ніж, наприклад, в конічній передачі. Це покращує динамічні та механічні показники роботи машини.
Важливо!У гіпоїдних передачах для мастила її елементів використовують спеціальні рідини, що мають високу якість і властивості (протизносні та протизадирні присадки), що дають можливість тривалої безперебійної експлуатації.
Плюси використання в автомобілі гіпоїдної передачі
Перше достоїнство це розташування карданного валу. Він істотно опустився, що скоротило обсяг його каналу в салоні, поступово розподілило центр ваги автомобіля і підвищило його стійкість. Друге, плавна передача обертального моменту, що покращило характеристику руху автомобіля.
Не менш значущий факт – менше навантаження і рівень шуму. Ці показники обумовлені тим, що у гіпоїдному типі зачеплення бере участь більше зубів, порівняно з тією ж конічною передачею.
Всі ці фактори збільшують довговічність машини, не говорячи про комфорт пересування. Тому гіпоїдний тип передачі – невід'ємна приналежність автомобілів високого класу, таких як «Інфініті».
Цікаво! Рішення про випуск нового класу престижних автомобілів у компанії «Nissan» було прийнято у 1985 році. Авто отримало назву «Infiniti», у перекладі – безмежність, нескінченність.
Гіпоїдна передача в машині: чи є недоліки
До недоліківгіпоїдної передачі відноситься можливість заїдання вздовж лінії контакту, що виникає через тертя. Щоб знизити такі можливості шестерні головної передачі проходять спеціальну обробку в процесі виготовлення.
Крім труднощі у виготовленні, є зусилля при обертанні шестерень так, як їх зуби вигнуті, це зусилля передається на осі. Ці моменти роблять гіпоїдну передачу сприйнятливою до зносу.
Ця передача вимоглива до якості як шестерень, а й інших її елементів. При недбалому регулюванні вона заклинює, особливо при зміні напрямку обертання або увімкнення задньої передачі.
Увага! Якщо ви застрягли на дорозі, наприклад у колії, витягувати сівшу машину потрібно тільки переднім ходом, інакше може статися поломка зубів шестерень.
Дуже багатьох автолюбителів цікавить питання: що таке гіпоїдна олія, в чому її відмінність від звичайного трансмісійного? Якщо розглянути гіпоїдний склад, можна виявити суміш відпрацьованого та некондиційного масла, яке підходить редукторам кермового керування, а також деяким трансмісійним вузлам.
Для поліпшення якості таких мастил проводять невелику модифікацію. До складу додаються спеціальні присадки, завдяки яким гіпоїдна мастило отримує відмінні протизадирні характеристики.
Ці трансмісійні рідини належать до категорії GL-5. Їх можна використовувати у трансмісії автомобілів, обладнаних провідними мостами з гіпоїдними шестернями. Такі змащувальні суміші знайшли широке застосування в редукторах вертольотів та карданах автомобілів.
Характеристики
Щоб гіпоїдні механізми працювали нормально, вони повинні змащуватись компонентом, до складу якого входить приблизно 4% сірки. Вона захищає метали від схоплювання, проте при цьому призводить до швидкого окиснення. Для нейтралізації такого процесу додають унікальні присадки.
MOLYVAN L покращує захисні властивості мастила, коли деталі зазнають підвищених контактних навантажень. Така властивість присадки дала можливість використовувати її в КПП, оснащених гіпоїдними шестернями як захист від підвищеного зносу. У рідинах трансмісії концентрація цієї добавки іноді перевищує 5%. Мастило не замерзає при температурі мінус 30.
Час не стоїть на місці. Сьогодні з'явилося багато нових модифікацій масел для роботи у високошвидкісних гіпоїдних механізмах. Присадка ВІР-1 містить одночасно фосфор та сірку. Це дозволяє додавати її в різні види трансмісійних масел. Проведені випробування показали, що вона покращує якість мастил, призначених для поліпшення роботи гіперболоїдної зубчастої передачі.
Всі автомобілі, що мають коробки з гіпоїдною передачею, зазвичай користуються всесезонним мастилом, яке показує відмінні результати в помірному кліматі. Гіпоїдні автомастила сприяють зменшенню зносу поверхні деталі. В принципі, їх властивості мало чим відрізняються від характеристик звичайних трансмісійних, єдина відмінність – в'язкісний коефіцієнт.
Які олії можна використовувати в гіпоїдних передачах
У сучасних авто обов'язково встановлюються КП із гіперболоїдними передачами. Практично всі автовласники знайомі зі змащенням ТАД-17. Вона постійно заливається у трансмісії вітчизняних автомашин. Після появи в Росії іноземних автомобілів список рідин для трансмісій став швидко зростати.
Головною характеристикою таких автомасел стала їхня в'язкість. Сьогодні вітчизняні виробники витратних матеріалів почали користуватися класифікацією SAE, яка застосовується у сучасному світі. До неї входить кілька груп в'язкості:
- Літні – 3.
- Зимові – 4.
Щоб відрізнити зимові олії від літніх, в їхню назву додається буква W, наприклад:
- SAE70W,
- SAE75W,
- SAE80W.
У складах для літнього періоду ця літера відсутня: SAE90, SAE140, SAE250. Сезонні варіанти розраховані на тривале використання, але після закінчення певного періоду їх доводиться змінювати, хоча ресурс повністю не вичерпаний. Тому їхнє застосування вважається нерентабельним. Сьогодні найпопулярнішими стали всесезонні, позначення яких має подвійне маркування – SAE80W-90.
Відповідно до стандарту API, трансмісійні олії поділяються на класи залежно від своїх експлуатаційних якостей (GL 1-6). Від величини цифри залежить кількість присадок, що містяться в них, які покращують роботу КП.
Для легкових автомобілів, оснащених гіперболоїдною гвинтовою передачею, застосовуються трансмісійні олії GL-4/5/6.
Щоб ваша машина їздила мало залити бензин і натиснути педаль газу, важливо постійно контролювати справність всіх органів залізного коня. Адже машина – складний механізм, у якому тільки правильна взаємодія всіх гвинтиків та «шестерень» утворює єдине ціле, яке і працюватиме як годинник.
Однією з таких важливих складових безперебійної роботи автомобільного організму є гіпоїдна передача, на кшталт використовуваних шестерень. Виділяють ще два типи передач: конічна та циліндрична. Ми зупинимося на гіпоїдній передачі.
Спочатку розберемося з назвою. Чому гіпоїдна? Це скорочене від гіперболоїдної. Справа в тому, що зуби у такої передачі криволінійні й рухаються геометричною фігурою — гіперболоїдою.
Гіпоїдну передачу винайшли майже 90 років тому – у 1926 році. Її основним завданням було зниження центру мас у легковиках. Пізніше, з'ясувавши, що цей тип передачі має ще масу переваг, її стали використовувати і на вантажівках, таких як - 133 Г і ЗІЛ - 433100 (замість подвійної передачі).
Чим же гіпоїдна передача відрізняється від двох інших типів?
Головне. Звернути увагу на два моменти: осі валів обов'язково потрібно змістити відповідно до спеціальних математичних розрахунків, плюс гіпоїдну передачу можна застосовувати лише у вузлах, у яких осі зубчаток схрещуються. Якщо цих двох правил не буде дотримано, передачу відразу заклинить.
Переваги гіпоїдної передачі
У чому її переваги проти іншими двома типами передач? Серед основних майстри виділяють її практично безшумну роботу (через те, що одночасно в зачепленому стані знаходяться кілька зубів) та більшу міцність (збільшений середній діаметр шестірні) порівняно з канонічною передачею.
Це досягається завдяки розташуванню зубчастих коліс: не перетинається, а перехрещується. Крім того, зменшено навантаження, яке відчуває один зубець, завдяки цьому робота всіх шестерень більш надійна і довговічна.
Автомобілі, в яких використана гіпоїдна передача відрізняє, до всього іншого, ще стійкість та плавність ходу. Ці характеристики для автолюбителів грають чи не першорядну роль при виборі «залізного коня», і завжди знаходяться на особливому контролі у автомобільних концернів, які постійно вдосконалюються у напрямку покращення не тільки «мозку» машини, але й комфортності їзди.
Тому гіпоїдну передачу ви найчастіше можете спостерігати в автомобілях представницького класу. Більше того, зуби гіпоїдної передачі характеризуються більшою опірністю втоми, якщо порівнювати з конічною передачею. Але там, де є плюси, трапляються й мінуси.
Недоліки
Давайте розглянемо недоліки використання такої передачі у редукторі. До мінусів використання гіпоїдної передачі можна записати, по-перше, її дорожнечу. Причина тут у тому, що виготовити її не так просто. Однак, гіпоїдну передачу вже активно впроваджують навіть у бюджетні авто з Піднебесної, тож щодо дорожнечі ще спірне питання. Ще з мінусів — висока ймовірність заїдання шестерень. Це можливо через ковзання вздовж лінії контакту.
Причина заїдання, звісно, лікується. Водіям рекомендують використовувати тільки трансмісійні олії, які ніби обволікають шестірні спеціальною плівкою і не допускають заїдання. До заїдання може призвести неправильне регулювання та низька якість «витратників». Цікаво, що цей недолік такого типу передачі перетворили на гідність розробники повнопривідних авто та успішно його використовують.
Плюс до всього гіпоїдна передача славиться тим, що швидко стає непридатним. Разом з відносною дорожнечею це часто стає вирішальним чинником для виробників авто. І гіпоїдній передачі вони надають перевагу більш дешевим варіантам.
І все ж, якщо вам пощастило стати власником авто з гіпоїдною передачею, знайте, що придбали надійну «конячку», яка при грамотному догляді та періодичному контролі буде працювати вам на радість.
Загалом рівних доріг вам!
