Ремонт и обслуживание

Особенности работы гипоидной передачи

Сергей Василенков от 22-12-2022, 10:47 Просмотров: 389 6

Не все механизмы для распределения мощности от мотора к колесам обеспечивают хорошую проходимость. Редукторы внедорожников мощные и надежные, потому что машинам приходится ездить по грунтовым дорогам. Гипоидная передача — основной узел дифференциалов на джипах и кроссоверах. Порой на аналогичных принципах функционирует рулевое управление.

Что это такое

Гипоидная передача — это тип соединения, который используют в механизмах для перенаправления мощности или усилия с одного привода на другой. Она состоит из двух конических валов, которые находятся на разных осях и соединены посредством изогнутых зубьев. Один из валов называется ведущим, а другой — ведомым.

Характерная особенность — изогнутые зубцы, которые движутся по гиперболе.

Гиперболоидные шестерни обеспечивают высокую степень передачи мощности при малых габаритах. Их применение снижает шум и вибрацию внутри редуктора. Гипоидные передачи нужны в авиации, автомобилестроении, космонавтике.

Устройство гипоидаУстройство гипоида
Схема гипоидной передачи

Механизмы используют в конструкциях, которым требуется большой коэффициент передачи мощности, а также в системах, где важен малый размер и вес. Они часто становятся узлами в авиационной и космической технике, так как способны передавать большие усилия при минимальной массе в трансмиссиях.

Историческая справка

Идея оснастить легковые машины гипоидами принадлежит инженерам компании Packard. В 1926 г. в США с конвейера сошел первый автомобиль с гиперболоидными шестернями. Большая нагрузочная способность механизма позволила улучшить проходимость транспорта по дорогам с плохим покрытием.

Автопроизводители только разработали концепцию передачи. Внедрить ее в работу смогли сотрудники фирмы Gleason Works. Они сконструировали станки для создания изогнутых зубьев на шестернях. Осваивать новые для начала XX века технологии Packard и Gleason начали еще в 1913 году. Тогда впервые появилась передачи с косыми зубьями. Это позволило существенно снизить шум дифференциала при движении. Сейчас подобный вой могут услышать разве что водители автомобилей с механической коробкой (МКПП) на борту, когда движутся задним ходом. В соединении применяются шестерни с прямыми зубьями.

ЗиС-110ЗиС-110
Первой советской машиной с гипоидной передачей в конструкции редуктора стал ЗиС-110, выпущенный в 1945 г. Его прототипом был Packard 180

По сравнению с конической передачей, гипоидная имеет особенность — конусы ведущей и ведомой шестерен не совпадают в верхней части. Профиль этого типа передачи — усеченный гиперболоид вращения. Это дает преимущество за счет увеличения площади контакта и большего размера зубьев, усиливая их способность «раздавать» бо́льший крутящий момент.

Геометрическая ось ведущей шестерни в гипоиде ниже, чем у ведомой. Это позволяет опустить приводной вал, создавая ровное пространство на полу автомобиля. Гипоидные трансмиссии известны своей эффективностью, а также бесшумной работой.

Принцип работы

Маховик двигателя крутит приводные шестерни коробки передач, с КПП мощность идет на кардан, а оттуда в редуктор. Ведущий вал с шестерней вращает ведомый. Криволинейные зубья обеспечивают высокую нагрузочную способность. Динамика и проходимость улучшаются. Так крутящий момент передается на приводные валы, а далее на колеса. Дифференциал обеспечивает разную скорость вращения.

Чтобы гипоидные передачи работали без «закусывания» и облома зубьев, надо смазывать их составом с присадками. Добавки замедляют скорость износа металла, предотвращают появление задиров и не дают появляться ржавчине. Ресурс редуктора увеличивается.

Плюсы и минусы

У каждого узла есть плюсы и минусы. Главное, чтобы преимущества перекрывали набор недостатков и не слишком отражались на характеристиках автомобиля, его цене на первичном и вторичном рынках.

Достоинства

Главная передача, собранная по гипоидному принципу, практически не шумит. Водитель и пассажиры не слышат в салоне гула, характерного для механических коробок. Причина — изогнутая форма зубцов с максимальной контактной площадью. У ведомой шестерни большой диаметр, поэтому она прочная, не трескается при нагрузках. Конические и цилиндрические передачи не могут похвастаться аналогичными свойствами. Они довольно хрупкие.

Дифференциал с гиперболоидным зацеплениемДифференциал с гиперболоидным зацеплением
Редуктор моста с гипоидными шестернями

Шестерни специально расположены крест-накрест. Конструкция позволяет значительно снизить давление на каждый отдельный зуб. Поэтому шестерни работают без перебоев, их не надо менять через каждые три тысячи километров пробега.

Гипоидные передачи долговечны, особенно по сравнению с коническими. Они могут эффективно работать годами без каких-либо проблем.

Машины с гипоидными передачами устойчивы и не вибрируют при движении. Обычно «гиперболоиды» устанавливают в автомобилях класса люкс.

Недостатки

Недостатки минимальны. Они почти не ухудшают полезные свойства. Первое — системы гипоидных передач дорогие. Для их производства нужны точные станки, которые вносят свою лепту в себестоимость автомобиля.

Использование шестерней этого типа — гарантированное увеличение прайса на машину. Производители могут пытаться снизить стоимость за счет экономии материалов и технологий. Но это регулярно вызывает проблемам с заеданием механизма и быстрыми поломками. Шестерни все чаще встречаются даже в бюджетных автомобилях. Экономия на их качестве может сильно сократить срок службы дифференциала.

При использовании гипоидной передачи в системе трансмиссии наблюдаются общие проблемы. Основная — шестерни могут заедать из-за трения друг о друга вдоль линии контакта, что создает потенциальный риск разрушения.

Гипоид широко распространен в производстве полноприводных внедорожников и кроссоверов, однако не всегда его качество высокое.

Для предотвращения трудностей следует использовать специальную смазку. Эти масла образуют надежный масляный слой на сегментах шестерни. Гипоидную передачу можно уберечь от заклинивания с помощью пленки, которая способна выдерживать давление и защищать компоненты от прямого контакта. Смазка снижает силу трения и температуру соприкасающихся шестерней.

Заедание может произойти не только из-за недостаточной или неправильной смазки. Виной тому низкое качество металла, ошибки при сборке, калибровке и настройке.

Сломался зуб на шестернеСломался зуб на шестерне
Обломанный зуб из-за заедания

Если трансмиссия автомобиля подвергается интенсивной эксплуатации и не обслуживается регулярно, гипоидная передача может легко выйти из строя. Износ ускоряет плохая смазка. Поскольку это дорогой механизм, многие производители автомобилей предпочитают другие решения вместо «гиперболоидов», особенно в «народных» моделях.

Характеристики гипоидного масла

Смесь нефтепродуктов с присадками — гипоидное масло (ГМ), созданное для улучшения противозадирных свойств. Смазочные материалы способны выдерживать очень высокое механическое давление.

Трансмиссионные жидкости категорий GL-6, GL-5 и GL-4 используют внутри механических соединений легковых и грузовых автомобилей. Аналогичные смазки применяют для промышленного оборудования. Вязкие жидкости защищают такие элементы, как системы рулевого управления, трансмиссии, шестерни и карданные шарниры.

Покрытие из масла создает надежный «экран» на соприкасающихся деталях, снижая тем самым уровень их истирания. Добавление серы (3-4 %) в эти смазочные материалы обеспечивает защиту от заедания металлических зубьев. У серы есть побочное действие — она окисляет металл. Но существует «антидот» — присадка, составляющая около 5 % от общего объема ГМ. Она защищает от окисления и повышает прочность гипоидных масел при высоких контактных нагрузках.

Смазка для гипоидных передачСмазка для гипоидных передач
Масло для гипоидных соединений

Согласно стандарту SAE, зимние масла обозначают буквенно-цифровым кодом: 70W, 80W, 85W. Летние смазки маркируют цифрами: 90, 140, 150. Но в России чаще используют всесезонные ГМ: 75W-90, 80W-90. Они не застывают на морозе и сохраняют вязкость в жаркую погоду, когда шестерни гипоидной передачи нагреты до предела.

Как выбрать смазку

Чтобы выбрать гипоидную трансмиссионную смазку, следует учитывать такие факторы:

  1. Тип масла. Жидкость может быть синтетической, полусинтетической или минеральной. Синтетика обычно лучше подходит для тяжелых условий эксплуатации, таких как высокие температуры или экстремальные нагрузки. Минералка может быть более экологически чистой, но менее эффективной при тяжелых условиях эксплуатации.
  2. Класс вязкости. Гипоидное масло имеет высокую вязкость, что позволяет создать на поверхности пленку, устойчивую к высоким температурам. Есть побочный эффект. Слабая текучесть может уменьшить эффективность масла. Лучше выбирать смазку с подходящим классом вязкости, указанным в руководстве по эксплуатации или спецификациях оборудования.
  3. Температурный диапазон. Стоит учитывать максимальные и минимальные температуры, в которых будет работать смазка. Гипоидное масло обычно имеет высокую теплостойкость, но надо выбирать жидкость по температурному коридору в регионе.
  4. Совместимость с резиной. Следует учитывать агрессивную реакцию гипоидного масла с материалами, с которыми оно будет взаимодействовать, такими как уплотнители, прокладки.
  5. Цена и доступность. Стоимость смазки может отличаться в 2-3 раза. Надо убедиться в доступности масла в регионе, где оно будет использоваться, чтобы избежать задержек в работе из-за перебоев с поставками.

Лучше следовать рекомендациям производителя оборудования или техники по выбору гипоидного масла, так как неправильная смазка может привести к неисправностям и ухудшению работы дифференциала. Еще надо соблюдать регулярный интервал замены масла. Тогда с редуктором все будет в порядке.

Похожие публикации


Авто с длительным сроком эксплуатации: особенности выбора моторного масла Решаем, какое масло нужно заливать в бензиновый двигатель с длительным сроком эксплуатации, классификация смазывающих материалов.
Обслуживание и определение неисправностей коробки скоростей ВАЗ 2110 На протяжении всего периода серийного выпуска «десятки» конструкция ее пятиступенчатой МКПП постоянно модернизировалась, использовались разные передаточные числа главной передачи. 

Комментарии0

Комментариев к статье "Особенности работы гипоидной передачи" пока нет.

Добавить комментарий