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 крутного моменту 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 автомобілівзнаходяться 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 особливостейсамого ТС:
- автомобілі з переднім приводом – головна передача встановлюється з диференціалом у єдиному корпусі коробки;
- автомобілі з заднім приводом– головна передача встановлюється як окремий вузол у картер провідного моста;
- 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 вантажопідйомностідля 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 просвіт та 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 автомобілях малої 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 передавальним числом від 3,5-4,5, і на вантажних замість подвійної головної передачі з передавальним 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.
Найбільше передатне число, яке можна отримати, застосувавши одинарну зубчасту передачуобмежується діаметром веденого зубчастого колеса. Для того, щоб передатне число було більше 6,7, застосовуються головні подвійні передачі. Вони дозволяють забезпечитипрактично будь-яке передавальне число та створювати прохідні передачі, передбачені конструкцією трансмісії Головні подвійні передачі встановлюютьсяна автомобілях великої вантажопідйомності, коли загальне передатне число трансмісії має бути значним, оскільки передаються моменти, що крутять великої величини. У головній подвійній передачі момент, що крутить, збільшується послідовно двома парами зубчастих коліс, одна з яких - конічна, а інша - циліндрична. Загальне передатне число подвійної передачі дорівнює добутку передавальних чисел складових пар.
Центральна головна подвійна передача автомобілів ЗІЛ складається з наступних елементів:
Провідного конічного зубчастого колеса, виготовленого як одне ціле з валом, який отримує момент, що крутить, від карданної передачі;
веденого конічного зубчастого колеса зі спіральними зубами, яке кріпиться до фланця проміжного валу заклепками;
проміжного валу з косозубим циліндричним зубчастим колесом (провідним), виготовленим як одне ціле з валом;
веденого циліндричного косозубого колеса, яке кріпиться болтами до корпусу коробки диференціала, що складається з лівої та правої чашок.
Опорами валу ведучого зубчастого колеса колеса служать роликопідшипники, розташовані в склянці, прикріпленому болтами до картера головної передачі. Опорами проміжного валу провідного циліндричного зубчастого колеса є конічні роликопідшипники, які розміщені в бічних кришках головного картера передачі. Для регулювання підшипників передбачені регулювальні прокладки. Коробка диференціала обертається двома конічних роликопідшипниках, закритих кришками. Ці роликопідшипники регулюються спеціальними гайками.
Ведучий міст автомобіля ЗІЛ та головні подвійні передачі ЗІЛ:
1 – фланець; 2 – манжета; 3, 15, 18 та 32 - кришки; 4 – шайба; 5 - ущільнювальне прокладання; 6, 9, 14 та 24 та 31 - роликові підшипники; 7 – склянка; 8 – регулювальні шайби; 10 та 13 - регулювальні прокладки; 11 - конічне провідне зубчасте колесо; 12 - конічне ведене зубчасте колесо; 16 - циліндричне провідне зубчасте колесо; 17-картер головної передачі; 19 та 29 - опорні шайби; 20-права чашка диференціалу; 21 - циліндричне ведене зубчасте колесо; 22 - напівосьове зубчасте колесо; 23 - ліва чашка диференціала; 25 - регулювальна гайка; 26 - піввісь; 27 - картер моста; 28 - сателіт; 30 - хрестовина; 33 – розпірна втулка.
Подвійна рознесена головна передача застосовується на вантажних автомобілях великої вантажопідйомності, коли передавальне число передачі io ≥ 11 і на багатоцільових автомобілях призначення для отримання необхідного дорожнього просвіту.
Перевагипередачі:
Передатне число передачі може досягати 20...30;
Менші розміри та маса міжколісного диференціалу та діаметр півосей;
Компактна Центральна частинапровідного мосту, що важливо для отримання низького рівняпідлоги та центру мас автомобіля, а також для забезпечення необхідного дорожнього просвіту;
Можливість коригування передавального числа головної передачі без зміни центральної частини провідного моста;
Бортові та колісні редуктори несуть лише частину навантаження, що припадає на провідний міст.
Недолікипередачі:
Висока трудомісткість обслуговування;
Ускладнення та подорожчання конструкції в порівнянні з подвійною центральною головною передачею через великої кількостідеталей;
Збільшення безпружинних мас(особливо при не залежною підвіскоюколіс).
Найчастіше рознесена головна передача складається з центрального редуктора (конічної або гіпоїдної передачі) та колісного (або бортового) редуктора. Така схема знаходить застосування як при жорсткому картері моста (при залежній підвісці коліс), так і у разі шарнірного провідного моста, коли центральний редуктор розміщений на кузові (або на рамі) автомобіля і пов'язаний з колісними редукторами карданними передачами (при незалежної підвіскиколіс).
Колісні редуктори, які використовуються в конструкціях автомобілів, можуть бути з нерухомими осями валів або планетарними. Їхні основні схеми наведені на рис. 6.12. Найбільшого поширенняотримали редуктори, виконані за схемами рис. 6.12 а, в, м. Редуктори, схематично показані на рис. 6.12, а, б, в, ж, мають нерухомі осі валів, а інші - являють собою планетарні механізми. У редукторах (рис. 6.12, аиб) провідна шестерня може розташовуватися нижче за осю веденої шестерні, що дозволяє знизити рівень підлоги в кузові автомобіля.
Змащування деталей колісних редукторів здійснюється розбризкуванням олії, залитої в їх картери.
Визначення параметрів зубчастих коліс колісних редукторів, вибір підшипників та розрахунок валів здійснюється за тими самими методиками, що і для коробок передач. Застосовувані матеріали виготовлення зубчастих коліс і валів також аналогічні.
При розробці провідних мостів із колісними редукторами знаходить застосування модульний принцип проектування. Так, змінюючи зубчасті пари в планетарному колісний редуктор, Можна змінювати загальне передатне число головної передачі при постійному передавальному числі в центральному редукторі, тобто. отримувати сімейство провідних мостів різних типорозмірів.
Диференціали
Диференціал - це механізм трансмісії, що виконує функцію розподілу моменту, що підводиться до нього, крутного моменту між колесами або мостами і дозволяє обертатися веденим валам з однаковими або різними. кутовими швидкостями, кінематично пов'язаними між собою
Крім загальнотехнічних вимог до всіх механізмів трансмісії, до диференціалів пред'являється одна вимога - вони повинні розподіляти крутний момент між колесами або мостами в пропорції, що забезпечує найкращі експлуатаційні властивостіавтомобілю (максимальну силу тяги, стійкість та керованість).
Для збільшення сили тяги автомобіля необхідно розподіляти момент, що крутить, по колесах пропорційно навантаженню на колесо і коефіцієнту зчеплення. При різних значеннях коефіцієнта зчеплення під колесами правого та лівого бортів сили тяги по бортах виявляться різними, внаслідок чого з'явиться момент цих сил щодо вертикальної осі, що проходить через центр мас автомобіля, що погіршує його стійкість та керованість. Для забезпечення хорошої стійкості руху необхідна рівність сил тяги на колесах правого і лівого бортів. При різних значеннях коефіцієнта зчеплення під колесами це призведе до обмеження сил тяги на всіх колесах силою тяги на колесі, що має мінімальні зчіпні можливості, і, як наслідок, погіршення. тягових властивостейавтомобіля. Зазначене протиріччя практично завжди дозволяється на користь підвищення тягових властивостей автомобіля.
Необхідно відзначити, що диференціал не впливає на загальну передавальну кількість трансмісії автомобіля. Він забезпечує кочення провідних коліс без прослизання на поворотах і під час руху по нерівностях дороги.
> 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 автомобілях та вантажних автомобілях малої та середньої вантажопідйомності. У цих передачах провідна конічна шестерня 1 з'єднана з карданною передачею, а ведена 2 з коробкою диференціала та через механізм диференціала з півосями. Для більшості автомобілів одинарні конічні передачі мають зубчасті колеса з гіпоїдним зачепленням (рис. 6). Гіпоїдні передачів 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 передача має потовщену форму основи зубів шестерень, що істотно підвищує їх здатність навантаження і зносостійкість. Але ця обставина обумовлює застосування для мастила шестерень спеціальної олії (гіпоїдної), розрахованої для роботи в умовах передачі великих зусиль, що виникають у контакті між зубами шестерень.
Подвійні головні передачі (мал. в) встановлюють на автомобілях великої вантажопідйомності для збільшення загального передавального числа трансмісії і підвищення крутного моменту, що передається. 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 ведучого заднього мосту, які розміщені в його балці 8. Ведучий вал головної передачі виконаний за одне ціле з провідною конічною шестернею 1. Він встановлений на конічних роликових підшипникаху 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 .
Матеріал з Енциклопедія журналу "За кермом"
Головна передача - механізм, частина трансмісії автомобіля, що передає крутний момент від коробки до провідних колес автомобіля. Головна передача може бути виконаною у вигляді окремого агрегату – провідного мосту ( задньопривідні автомобілікласичного компонування), або об'єднаної з двигуном, зчепленням і коробкою передач в єдиний силовий блок(заднемоторні та передньопривідні автомобілі)
.
За способом передачі крутного моменту основні передачі поділяються на зубчасті(шестерні) та ланцюгові. Ланцюгові головні передачі в даний час використовуються тільки на мотоциклах та велосипедах.
Ланцюгова головна передача складається з двох зірочок - ведучої, насадженої на вихідний вал коробки передач, і веденої, об'єднаної зі маточкою ведучого (заднього) колеса мотоцикла. Дещо складніше з пристрою головна передача велосипеда з планетарною коробкою передач. Ведена зірочка, що рухається ланцюгом, приводить у обертання шестерні планетарної коробки, вбудована в маточину колеса і через неї - провідне заднє колесо.
Іноді в мотоциклах класичного компонування в головній передачі замість ланцюга використовується армований зубчастий ремінь (наприклад, в головній передачі мотоциклів «Харлей-Девідсон»). У цьому випадку зазвичай говорять про ременную передачу, як про окремий тип головної передачі.
Ремінна головнапередача широко використовується в легких мотоциклах та в скутерах (моторолерах) з безступінчастим варіатором. У цьому випадку варіатор служить головною передачею, оскільки ведений шків ремінного варіатора об'єднаний зі маточкою ведучого колеса мотоцикла.
Класифікація зубчастих головних передач
Подвійна головна передача
За кількістю пар зачеплення головні передачі поділяються на одинарніі подвійні. Одинарні головні передачі встановлюються на легкові автомобілі та вантажівки, що містять одну пару конічних шестерень постійного зачеплення. Подвійні головні передачі встановлюють на вантажівки, автобуси та важкі транспортні машини спеціального призначення. У подвійній головній передачі постійно зачепленні знаходяться дві пари шестерень - конічних і циліндричних. Подвійна передачаздатна передати більший крутний момент, ніж одинарна.
На тривісних вантажних автомобілях та багатовісній транспортної технікизастосовуються прохідні основні передачі, у яких крутний момент передається як на середню провідну вісь, а й у наступну, і навіть ведучу. В абсолютній більшості легкових автомобілів та двовісних вантажних автомобілів, автобусів, в іншій транспортній техніці з однією провідною віссю застосовуються головні непрохідні передачі.
Одинарні основні передачі, що отримали найбільше поширення, за типом зачеплення поділяються на:
- 1. Черв'якові, в яких момент, що крутить, передається черв'яком на черв'ячне колесо. Черв'якові передачі, своєю чергою, поділяються передачі з нижнім і верхнім розташуванням черв'яка. Черв'якові головні передачі іноді застосовуються в багатовісних транспортних засобахз прохідною головною передачею (або з кількома прохідними головними передачами) та в автомобільних допоміжних лебідках.
У черв'ячних передачах ведоме шестерне колесо має однотипний пристрій (завжди великого діаметра, який залежить від закладеного в конструкцію редуктора передавального відношення, завжди виконується з косими зубами). А хробак може мати різну конструкцію.
За формою черв'яки поділяються на циліндричні та глобоїдні. У напрямку лінії витка - на ліві та праві. За кількістю канавок різьблення - на однозахідні та багатозахідні. За формою різьбової канавки – на черв'яки з архімедовим профілем, з конволютним профілем та евольвентним профілем.
- 2. ЦиліндричніОсновні передачі, у яких крутний момент передається парою циліндричних шестерень - косозубих, прямозубих чи шевронних. Циліндричні основні передачі встановлюються в передньопривідні автомобілі з поперечно розташованим двигуном.
- 3. Гіпоїдні(або спіроїдні) головні передачі, в яких момент, що крутить, передається парою шестерень з косими або криволінійними зубами. Пара шестерень гіпоїдної передачі або співвісна (зустрічається рідше), або осі шестерень зміщені відносно один одного - з нижнім або верхнім зміщенням. За рахунок складної форми зубів площа зачеплення збільшена, і шестерні пара здатна передавати більший крутний момент, ніж шестерні головної передачі інших типів. Гіпоїдні передачі встановлюються в легкові та вантажні автомобілікласичної (заднепривідної з переднім розташуванням двигуна) та задньомоторної компоновок.
Подвійні основні передачі за типом зачеплення поділяються на:
- 1. Центральні одно та двоступінчасті. У двоступінчастих головних передачах передбачено перемикання пар шестерень для зміни моменту, що крутить, що передається на провідні колеса. Такі основні передачі використовуються на гусеничній та важкій транспортній техніці спеціального призначення.
- 2. Рознесеніосновні передачі з колісними чи бортовими редукторами. Такі головні передачі встановлюють на легкові машини(джипи) та вантажні автомобілі для збільшення дорожнього просвіту, на колісні транспортери військового призначення.
Крім цього подвійні основні передачі поділяються за типом зачеплення пар шестерень на:
- 1. Конічно-циліндричні.
- 2. Циліндрично-конічні.
- 3. Конічно-планетарні.
У автомобілях зубчасті головні передачі виконані у вигляді єдиного агрегату з диференціалом - механізмом поділу моменту, що крутить, між двома колесами провідної осі. У важких мотоциклах з карданною передачею та приводом на заднє колесо диференціал не застосовується. У мотоциклах з бічною коляскою та повним приводом (на заднє колесо мотоцикла та на колесо коляски) диференціал виконаний у вигляді окремого механізму. На такі мотоцикли встановлюють дві незалежні головні передачі, пов'язані між собою диференціалом.
Принцип роботи гіпоїдної головної передачі
Крутний момент передається від двигуна через зчеплення, коробку передач та карданний вал на вісь провідної шестерні гіпоїдної головної передачі. Вісь ведучої шестерні встановлена співвісно ведучому валу двигуна та веденому валу КП. При обертанні провідна шестерня, що має менший діаметр, ніж ведена шестерня, передає крутний момент зубцям веденої шестерні, приводячи її в обертання. Оскільки контакт поверхні зубів збільшений за рахунок їх особливої форми - косої або криволінійної - крутний момент, що передається, може досягати дуже високих значень. Однак, складна форма зубів призводить до того, що на їх поверхню впливають не тільки ударні навантаження, але й сили тертя (через прослизання зубів щодо один одного). Тому в гіпоїдних головних передачах використовують спеціальна олія, що володіє високими мастильними властивостями та забезпечує довгий термінслужби шестерної пари.
Принцип дії головної черв'ячної передачі
В силу конструктивних особливостей, великого передатного відношення (від 8 у кермових механізмах, до 1000 в особливо потужних лебідках) та низького ККД черв'якова пара в автомобільних головних передачах (за рідкісним винятком) не застосовується. Найбільшого поширення вона набула у лебідках.
Крутний момент передається на черв'ячне колесо через коробку відбору потужності, що підключається до роздавальної коробкивстановленою (як правило, зустрічаються й інші кінематичні схеми) за коробкою передач автомобіля. Осі черв'яка і веденої шестерні (веденого колеса) розташовуються під прямим кутом (але зустрічається й інше розташування осей черв'ячної пари). Черв'ячне колесо входить у зачеплення з веденим косозубим (для забезпечення щільного контакту та збільшення поверхні зачеплення) шестерним колесом. Крутний момент передається від гвинтової канавки черв'яка на зуби шестерні. Частота обертання хробака набагато вище, ніж частота обертання веденого колеса. За рахунок цього пропорційно збільшується крутний момент – чим більше передавальні відносинитим більше зусилля здатна розвинути лебідка.
Черв'ячна передача має низку переваг перед головними передачами інших типів. Вона відрізняється високою зносостійкістю та не вимагає застосування високоякісних. мастильних матеріалів. Вона здатна передавати надвисокий момент, що крутить. Відрізняється малошумністю та плавністю ходу (через відсутність ударних навантажень на канавку черв'яка та поверхню зубів веденої шестерні). Нарешті, черв'ячна передача має властивість самогальмування - при припиненні передачі моменту, що крутить, на черв'як, обертання веденого колеса автоматично припиняється.
До недоліків черв'ячної передачі відносять схильність до нагрівання через сили тертя, до заїдання механізму при незначному зносі, підвищені вимоги до точності складання черв'ячної пари.
Черв'якова головна передача відноситься до редукторів незворотної дії. Якщо зусилля передається від веденого шестерного колеса до провідного черв'яка, тобто в зворотному порядку, хробак обертатися не буде. Отже, головна черв'якова передача виключає рух автомобіля за інерцією, накатом. Звідси її застосування на тихохідній транспортній техніці та машинах спеціального призначення. На лебідках для забезпечення вільного обертання барабана черв'ячну пару постачають муфтою вільного (зворотного) ходу, яка роз'єднує барабан і ведене зубчасте колесо при його обертанні у зворотному напрямку - розмотуванні троса лебідки.
