Автомобиль – технически сложное изделие. Если внимательно присмотреться к его конструкции, то практически везде, так или иначе, происходит изменение значения крутящего момента. Да это и неудивительно, ведь именно он поступает от двигателя к колесам машины. Для его преобразования, как по величине, так и по направлению, используются разнообразные узлы, в некоторых из них применяется гипоидная передача.

Что и как изменяется

Переход момента от одного узла до другого происходит при помощи специальных элементов – валов и зубчатых шестерней. Форма их зубьев, находящихся в зацеплении между собой, может быть разнообразная:

• цилиндрическая;
• коническая;
• гипоидная (сокращение от слова гиперболоидная) и т.д.

Вид последней показан на рисунке:

Число зубьев на различных шестернях может отличаться, и расположены они могут быть по-разному друг относительно друга. Благодаря этому происходит изменение величины передаваемого момента, как по направлению, так и по величине. Устройство, осуществляющее подобное действие, носит название редуктора.

Гипоидная передача редуктора

По сути дела, с помощью редуктора в автомобиле происходят все изменения передаваемого от двигателя к колесам усилия. Та же самая КПП – это редуктор, в котором благодаря соединению различных пар шестеренок, имеющих разное количество зубьев, величина усилия изменяется по-разному. Другим элементом, где происходит изменение момента по направлению и величине, необходимо считать гипоидную главную передачу (ГП).

Просто в порядке напоминания – ГП предназначена для смены направления распространения крутящего момента (с осевого на перпендикулярное) на автомобиле, а также изменения его величины. Она может быть выполнена на шестернях любого типа, но в современных машинах обычно используется гипоидная передача, которая входит в состав редуктора заднего моста .


Почему для него применяется именно такая передача? Это обусловлено присущими ей особенностями, среди которых необходимо отметить:

1. меньшие габариты при тех же характеристиках по отношению к другим типам шестеренок, которые могут использоваться в конструкции такого редуктора;
2. уменьшенная нагрузка, прикладываемая к одному зубу, что обеспечивает надежную работу шестерен, а также позволяет им передавать большую нагрузку и служить при этом более длительное время;
3. меньший уровень шума благодаря тому, что одновременно несколько зубьев находятся в зацеплении;
4. возможность понижения центра масс автомобиля из-за того, что ГП выполняется со смещением.

Однако стоит отметить и недостатки, которые возможны у редуктора, в котором используется гипоидная передача. К ним стоит отнести повышенную вероятность заедания, возникающую из-за скольжения вдоль линии контакта. Для уменьшения этого, при изготовлении, гипоидные шестерни проходят специальную обработку. Водителям во избежание подобных неприятностей стоит применять только специальные сорта масла — трансмиссионные .

Использование в ГП гипоидных шестерней, в современном легковом автомобиле, стало общепринятой практикой. Отказ от шестерней любого другого типа, при построении подобного узла, обусловлен теми преимуществами, которые обеспечивает применение подобных шестерней.

В автомобиле применяется ряд рабочих жидкостей, которые обеспечивают его долгосрочную исправную работу в течение всей эксплуатации. Одной из таких жидкостей является . Оно предназначено для смазки зубчатых соединений, которые находятся ручных КПП, механизмах рулевого управления, ведущих мостах и раздаточных коробках. В статье рассматриваются : классификация по SAE и API, а также размещено видео о разных видах классификации масел.

В нашей стране для классификации смазочных материалов используется стандарт ГОСТ 17479.2–85. Главными критериями разделения масел является вязкость и эксплуатационные характеристики. По вязкости смазочные вещества делятся на 4 класса: 9, 12, 18, 34. Исходя из области применения и эксплуатационных качеств, трансмиссионные смазки делятся на 5 групп. Смазочные материалы, входящие в первую группу, не содержат присадок. В остальных присутствуют присадки, защищающие от износа. Чем выше группа, тем эффективнее добавки. К пятой группе относятся универсальные смазки для трансмиссий.

На российском рынке появилось большое количество иностранной продукции для автомобилей, поэтому стали применять классификацию согласно международных стандартов.

Существует несколько международных систем квалификации:

[ Скрыть ]

SAE

Во всем мире получила широкое распространение маркировка трансмиссионных смазок по индексу вязкости – SAE. Разработанный в Соединенных Штатах, стандарт SAE J306 разделяет смазочные жидкости для трансмиссий, в зависимости от вязкости при эксплуатации автотранспорта в условиях предельных температур: низких и высоких. По этой квалификации можно определить диапазон температур, в котором разрешается применять определенную смазку для механической КПП и ведущих мостов.

Рекомендации по вязкости трансмиссионных масел, которые могут применяться для МКПП и ведущих мостов автомобиля, указываются производителем в мануале пользователя. Основываясь на этих рекомендациях, владелец автомобиля выбирает трансмиссивную жидкость среди ассортимента смазочных жидкостей. Когда выбирается смазка, следует учитывать самую низкую и самую высокую температуру, при которой будет эксплуатироваться авто. Классификация SAE J306 учитывает индекс вязкости при предельных температурах.

Значение низкотемпературного предела вязкости соответствует температуре, при которой достигается динамическая вязкость по Брукфильду 150000 сантипуазов (сП). Для определения показателей проводились реальные испытания с агрегатами различных конструкций. При превышении этих значений подшипники шестерен на вале разрушались. Поэтому важно следовать рекомендациям производителей по низкотемпературному пределу применения.

Значение высокотемпературного предела определяется по показаниям кинематической вязкости смазки при температуре 100 градусов. Этот показатель помогает приблизительно определить, какую нагрузку может выдержать защитная масляная пленка и насколько достаточно ее будет, чтобы защитить механизм коробки передач при значительных нагрузках и при высоких рабочих температурах.

По классификации SAE смазочные материалы делятся на 9 классов по аналогии с моторными маслами:

• 4 зимних, индекс вязкости которых содержит букву W (Winter): 70W, 75W, 80W, 85W;
• 5 летних, у которых отсутствует буквенное обозначение: 80, 85, 90, 140, 250.

Всесезонные масла маркируются с применением обеих маркировок, первая идет зимняя, вторая — летняя, например, SAE 75W-85, SAE 85W-90 и т.п.

Таблица классификации по SAE трансмиссионных смазок по индексу вязкости:

Эксплуатация сезонных смазок экономически не выгодна, так как трансмиссионные жидкости имеют большой ресурс. Если использовать сезонные смазки, их приходится менять раньше, чем они выработали свой ресурс. Поэтому более популярны всесезонные.

API

Единой классификации трансмиссионных жидкостей по качеству, эксплуатационным свойствам и применению не существует. Американским институтом API была разработана система классификаций масел для ручных трансмиссий, содержащая комплексную оценку эксплуатационных качеств смазок. Разделение на категории зависит от особенностей конструкции механических трансмиссий и условий эксплуатации.

На сегодняшний день API признана во всем мире. По этой системе классы имеют обозначение API GL с соответствующим индексом от 1 до 5. На данный момент уже существует пять классов и несколько находятся в стадии разработки. Действующий ныне ГОСТ имеет ту же классификацию и отличается только буквой, стоящей перед индексом.

Таблица классификации API смазочных материалов по качеству:

В таблице отсутствуют категории, находящиеся на стадии проектирования. Для высоконагруженных агрегатов разработан новый тип трансмиссионной смазки API MT-1. Ее применяют для тягачей и автобусов. Для ручных коробок тяжелых грузовиков предлагается категория API PG-1, для ведущих мостов автобусов и грузовых автомобилей — API PG-2. Они являются эквивалентами масла API GL-5, но имеют более высокую термическую стабильность и устойчивы к высокотемпературным отложениям.

Видео «Классификация трансмиссионных жидкостей»

В этом видео рассказывается о классификации смазочных материалов для трансмиссий.

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.

Что представляет собой масло гипоидное? Этот вопрос вызывает интерес потребителей. Смешивание некондиционных и отработанных масел при небольшой модификации вполне может быть использовано в механизмах рулевого управления и некоторых типах трансмиссионных узлов.

При эксплуатации автомобиля очень важно какое масло используется для его коробки передач.

Под небольшой модификацией имеется в виду добавление в нефтепродукт некоторого количества присадок, которые придают продукту высокие противозадирные характеристики. Трансмиссионные масла подобной категории относят к типу GL-5 и вполне пригодны к эксплуатации в трансмиссионных агрегатах автомобилей, где в ведущих мостах применяют гипоидные шестерни. Подобный продукт широко используют даже для смазки карданов и редукторов вертолетов.

Характеристики гипоидного масла

Благодаря присадкам происходит смягчение процесса переключения передач.

Гипоидное масло имеет определенные характеристики.

В маслах для гипоидных механизмов должно находиться порядка 3-4 % серы, что, с одной стороны, предотвращает схватывание металлов при значительных нагрузках, а с другой, способствует быстрому окислению этого же металла. Чтобы как-то уравнять эти процессы, широко используют присадки.

Так, специальная добавка MOLYVAN L значительно повышает защитные свойства смеси в условиях сильных контактных нагрузок. Поэтому в смазках для коробок передач (включая гипоидные) и моторных смазках она применяется в качестве противоизносной присадки. Ее концентрация в трансмиссионной смазке может достигать 5%. Подобная категория нефтепродуктов для коробок передач и рулевого управления вполне работоспособна при температуре до -30º.

Значительным стимулом для развития масел, используемых в трансмиссионных механизмах, стало все большее распространение гипоидных ведущих мостов современных легковых автомобилей. Для грузового транспорта таким толчком послужило распространение червячных главных передач, которые стали популярны в грузовых автомобилях большой грузоподъемности и в междугородных автобусах. Обе новинки требуют использования специального вида масла именно для таких механизмов.

С середины прошлого века за границей начали развивать направление универсальных смазок, способных работать в любом автотранспорте. За основу были приняты стандарты Англии и США для гипоидных масел с повышенным содержанием хлора, фосфора и серы. Немецкие производители смазок основной акцент сделали на стендовых испытаниях продукта с целью получения максимально износостойких смазок, не способствующих коррозии. В последнее время автомобилестроители все реже используют ведущие гипоидные мосты, которым необходима универсальная смазка типа GL-6. Не имея спроса, этот тип постепенно уходит с рынка.

Созданы новые модификации масел для высокоскоростных гипоидных передач разных типов. Создана комплексная серо- и фосфорсодержащая присадка ВИР-1 специально для использования в трансмиссионных маслах разных типов. Стендовые испытания показали пригодность этой присадки для смазок, работающих в условиях повышенных нагрузок и скоростей, в том числе и в гипоидных передачах.

Транспортные средства, имеющие гипоидные передачи, в основном используют всесезонную смазку, разработанную для условий умеренного климата. Масла гипоидные предотвращают абразивный износ поверхностей благодаря использованию смазки с классом вязкости не менее SAE 90. По своим характеристикам гипоидные смазки не слишком отличаются от обыкновенных трансмиссионных, исключение составляет только их вязкость.

Условия эксплуатации гипоидного масла достаточно сильно отличаются от условий работы масел в двигателе.

В коробке передач основному износу подвергается зубчатая сцепка конической, червячной и гипоидной передач. На узком участке контакта зубьев шестеренок развивается довольно значительная температура. Масляная пленка, покрывающая зубья шестеренок, одновременно подвергается воздействию крайне высокого давления, больших скоростей и температур. Для работы в подобных условиях масло обязано максимально сохранять поверхность деталей от износа и не допускать схватывания поверхностей зубьев шестерен. Подобная «холодная сварка» может привести к катастрофическим последствиям.

В промышленном автотранспорте трансмиссия служит для передачи мощности от двигателя к колесам или другому двигателю. Отличие только в передаваемой мощности. Агрегаты подразделяются на:

• механические;
• гидравлические.

Конструкция механической коробки передач вполне традиционная и мало чем отличается от привычных механизмов. В машинах повышенной проходимости предусмотрено несколько ведущих мостов, использующих различные агрегаты для отбора мощности. Для всех этих узлов предназначено гипоидное масло.

Вернуться к оглавлению

Классификация масла по условиям применения

Трансмиссионное масло также разделяется по условиям применения на:

• летнее;
• зимнее.

В России принято разделять гипоидные смазки по вязкости и эксплуатационным свойствам.
По вязкостным характеристикам различают 4 группы, а по условиям эксплуатации – целых 5 категорий.

В гипоидных передачах для работы с ударными нагрузками при очень высоком давлении и температуре подходит только трансмиссионное масло 5 категории ТМ-5.

Согласно спецификации, это должно быть минеральное масло с достаточным количеством противозадирных присадок, способное выполнять многофункциональные действия универсального характера.

Подобная смазка используется исключительно в самых трудных эксплуатационных условиях, а ее окончательный состав зависит от конкретной конструкции трансмиссии.

Главная передача служит для увеличения крутящего момента и изменения его направления под прямым углом к продольной оси автомобиля. С этой целью главную передачу выполняют из конических шестерен.

На автомобилях ГАЗ-53-12 и ГАЗ-24 установлена гипоидная одинарная главная передача, состоящая из ведущей - малой конической шестерни, выполненной вместе с валом, и ведомой - большой конической шестерни. Для достижения бесшумной и плавной работы зубья шестерен - спиральные. Вал малой конической шестерни закреплен на двух конических и одной цилиндрическом подшипниках.

Большая коническая шестерня закреплена на коробке дифференциала и вместе с ней установлена на двух конических подшипниках в картере заднего моста.

Гипоидные передачи по сравнению с простыми обладают рядом преимуществ: они имеют ось ведущего колеса, расположенную ниже оси ведомого, что позволяет опустить ниже карданную передачу, понизить пол кузова легкового автомобиля. Вследствие этого снижается центр тяжести и повышается устойчивость автомобиля. Кроме того, гипоидная передача имеет утолщенную форму основания зубьев шестерен, что существенно повышает их нагрузочную способность и износостойкость.

Но это обстоятельство обусловливает применение для смазки шестерен специального масла (гипоидного), рассчитанного для работы в условиях передачи больших усилий, возникающих в контакте между зубьями шестерен.

На поворотах и на неровной дороге при движении по прямой правые и левые колеса проходят неодинаковый путь. Если в этих случаях колеса заставить вращаться с одной скоростью, то одно из ведущих колес (описывающее меньший путь) должно частично проскальзывать относительно дороги. Чтобы качение ведущих колес происходило без проскальзывания, необходимо иметь механизм, допускающий вращение колес с разными скоростями. Такой механизм называется дифференциалом. На автомобилях применяют шестеренчатый дифференциал, который состоит из крестовины, конических шестерен - сателлитов, полуосевых шестерен и коробки. На цилиндрические пальцы крестовины свободно насажаны сателлиты. Крестовина вместе с сателлитами закреплены в коробке дифференциала и вращение вместе с ним.

Сателлиты находятся в постоянном зацеплении с шестернями правой и левой полуосей. Когда автомобиль движется по прямой и ровной дороге, оба ведущих колеса (правое и левое) встречают равное сопротивление качению, при этом ведомая шестерня главной передачи вращает коробку дифференциала с крестовиной и сателлитами. Сателлиты находятся в зацеплении с правой и левой полуосевыми шестернями, своими зубьями приводят их во вращение с одинаковой скоростью, сателлиты в этом случае вокруг своей оси не вращаются. На поворотах, когда внутреннее колесо встречает большее сопротивление, его вращение замедляется, сателлиты начинают вращаться вокруг своих осей, в результате чего второе колесо, описывающее большой путь, начинает вращаться быстрее. Учитывая, что ведущие колеса должны в определенных условиях вращаться с неодинаковой скоростью, крутящий момент от дифференциала к колесам должен передаваться через две отдельные полуоси. Каждая полуось соединена с сателлитами дифференциала при помощи полуосевых шестерен.

Полуосевые шестерни своими шлицованными отверстиями насажаны на полуось. Другой конец полуосей соединен либо фланцем со ступицами колес (ГАЗ-53А и ЗИЛ -130), либо с тормозными барабанами (ГАЗ-24 «Волга»).

Шестеренчатый дифференциал состоит из:

1. Полуосевых шестерен.

2. Сателлитов.

3. Крестовин

4. Ведомой шестерни главной передачи.

5. Коробки дифференциала.