Про устройство и эксплуатацию автомобиля

Механика, автомат, робот. Какой тип КПП для грузовика лучше?

Как известно, механическая коробка передач в автомобилях появилась раньше. В некоторых моделях грузовиков ранее устанавливались коробки с двойным выжимом сцепления. Но сегодня уже и на грузовых автомобилях устанавливается автоматическая КПП.

Многие водители по-прежнему предпочитают «механику», так как устройство ее проще, и при поломке в дороге, отремонтировать ее, соответственно, получается быстрее. В то же время механическая коробка передач обеспечивает меньший расход топлива. Недостатком можно назвать постоянную необходимость самостоятельно определяться с моментом переключения скорости, хотя некоторым водителям это по душе. Но, с плотным городским трафиком постоянное нажатие педалей и дергание ручки передач попросту утомляет.

Автоматические КПП для грузовиков позволяют с большим комфортом управлять транспортным средством. В современных автоматических коробках передач большее число диапазонов, чем в старых «автоматах» для грузовиков, где их было не более пяти. Разнится и принцип управления. В новых АКПП оно осуществляется за счет электроники, а не гидравлики. В современных автоматических коробках передач переключение передач происходит плавно. При езде за городом расход топлива уменьшается. Минус АКПП заключается в дорогом ремонте и обслуживании.

КПП роботизированная по принципу действия похожа на «механику». Вообще похожи они и по устройству, но в роботизированной КПП есть гидроприводы и сервоприводы, управляющие процессом переключения передач и работой сцепления.

Коробка-робот высокоэффективна. На ремонт и обслуживание роботизированной КПП много денег тратить не придется. Расход топлива в грузовом автомобиле с таким агрегатом такой же, как в машине с механической коробкой, а нередко и меньше.

MAN и Scania работают над КП для коммерческих автомобилей

Компании MAN и Scania объединили усилия, чтобы разработать новую модель КПП для коммерческих автомобилей. С 2016 года коробки передач Scania постепенно начнут устанавливать в автомобили MAN серий TGX и TGS. Задачей компании MAN станет разработка программного обеспечения для выбора наиболее удобного и эффективного варианта порядка переключения передач. Первые усовершенствованные таким образом машины уже проходят испытания.

Совместная разработка КПП – важный этап взаимодействия альянса компаний Scania, MAN и Volkswagen Commercial Vehicles. В рамках сотрудничества компании смогут обмениваться своим ноу-хау, и поэтому внедрять новые разработки максимально быстро.

Новые коробки передач производятся на базе трансмиссий Scania. Поставщиком для грузовиков и автобусов марки MAN по-прежнему остается Friedrichshafen.

Сотрудничество мощных производителей началось недавно, поэтому условия совместной работы пока лишь прорабатываются. Дело в том, что компании планируют работать друг с другом и в дальнейшем. Руководство MAN заявило, что цель сотрудничества со Scania заключается в создании деталей и узлов для коммерческих автомобилей по существенно усовершенствованным технологиям производства.

Контрольными пакетами акций Scania и MAN владеет концерн Volkswagen. Так что, два этих бренда начали сотрудничают не случайно. Однако, Volkswagen придерживается мультибрендовой стратегии, поэтому Scania и MAN останутся разными брендами. Эта же политика касается продаж и обслуживания.

Проект очень важен для налаживания эффективной синергии между тремя компаниями, так как объединенные усилия таких серьезных производителей способны внести в развитие автомобилестроения много нового.

Вышел 600-тысячный Foton Auman

Компания Beiqi Foton Motor Co, являющаяся крупнейшим производителем коммерческих автомобилей в КНР, спустила с конвейера 600-тысячный по счету тяжелый грузовик Foton Auman, на котором устанавливаются турбодизельные двигатели от Weichai Power.

Юбилейный автомобиль был выпущен во время нового этапа кооперации китайских фирм, чья деятельность связана с автомобилестроением.

Тяжеловозы Foton Auman GTL начали разрабатываться специалистами СП Foton-Daimler, и стали первыми китайскими грузовыми авто, которые полностью соответствуют международным экологическим стандартам и требованиям безопасности.

Машины планировалось оснащать лицензионным китайским мотором – аналогом силового агрегата Mercedes-Benz OM457 (490 л.с.). Однако, из-за отставания китайских поставщиков в разработках технологий, эти планы были сорваны. Поэтому грузовики Auman GTL оснащались лицензионными двигателями Cummins.

Соглашение с гигантом моторостроения Китая – Weichai – для компании Foton Motors стал новым этапом стратегического партнерства. Мотор Weichai дешевле немецкого двигателя компании Mercedes-Benz или мотора Cummins, и удешевление автомобиля в целом радует многих покупателей грузовиков.

КПП грузовиков (коробка переключения передач) — это агрегат (обычно шестерёнчатый) трансмиссий механических транспортных средств (автомобилей).

Коробка передач грузовых автомобилей изменяет частоту и крутящий момент на ведущих колесах в несколько более широких пределах, нежели это обеспечивает двигатель. Также КПП грузовых авто обеспечивает возможность движения задним ходом, длительного отключения двигателя от движителя во время пуска мотора и работе на стоянках.

Ремонт КПП грузовиков – это довольно сложная задача, которая по возможности должна осуществляться в специализированных мастерских. Но неприятность может случиться в самый неожиданный момент, когда водитель везет в каком-то поле. Поэтому любой дальнобойщик должен уметь выполнить ремонт КПП своими руками. Для этого необходимо понимать принцип функционирования коробки передач на грузовиках.

Общее устройство и принцип работы КПП грузовиков

Для плавного переключения передач современные КПП оснащают синхронизаторами, состоящими из корпуса и муфты. При переключении передач венцы муфты входят в зацепление с зубцами шестерни. Для выключения передачи муфта должна занять исходное положение, таким образом, зубчатые венцы муфты расцепляются с шестерней передачи. С появлением синхронизаторов конструкция коробки передач грузовых автомобилей несколько усложняется. Водитель должен более аккуратно эксплуатировать этот механизм.

Механическая КПП грузовых автомобилей работает при использовании сцепления, которое обобщает и разобщает двигатель и трансмиссию грузовика. Без данного разобщения просто невозможно переключить передачу. КПП в грузовых автомобилях многоступенчаты. Количество ступеней зависит от разных марок авто. ЗИЛ, ГАЗ обладают в основном четырехступенчатой КПП, КаМАЗ и МАЗ – пятиступенчатой. Среди импортных автомобилей (Man, и др.) зачастую встречаются шестиступенчатые варианты.

Основные причины неисправностей КПП

Много проблем при неисправности КПП доставляет тот факт, что коробку для ремонта необходимо снимать с грузовика. При этом разбирать МКПП полностью приходится достаточно редко. Обычно достаточно снять крышку.

Большая часть неисправностей КПП грузовых автомобилей вызвана нарушениями при ее эксплуатации. Чтобы преждевременный износ не наступил, переключать скорости нужно на определенной скорости, придерживаясь рекомендаций завода-изготовителя. Запрещено включать заднюю передачу при движении авто вперед, даже на небольшой скорости. Не следует долго выжимать сцепление, поскольку это приведет к износу выжимного подшипника. Выполняя торможение, понижать передачи нужно постепенно. Сцепление следует отпускать плавно. Также важно время от времени проверять наличие и уровень масла в картере КПП.

Основные моменты ремонта КПП грузовиков

Для ремонта КПП грузовиков лучше всего применять специальный поворотный стенд. Сначала необходимо снять механизм дистанционного переключения, потом крышку. Если есть необходимость заменить некоторые детали, тогда придется полностью разобрать коробку передач. При осмотре следует выявить имеющиеся трещины, срывы резьбы и прочее. Шестерни с поломанными зубьями необходимо заменить.

С помощью специальных съемников снимается промежуточный и ведомый вал, подшипники и замковые пружинные кольца шестерен.

КПП собирается в обратной последовательности, при этом все вращающиеся детали обязаны двигаться беспрепятственно.

Материал из Энциклопедия журнала «За рулем»

Главная передача — механизм, часть трансмиссии автомобиля, передающий крутящий момент от коробки передач к ведущим колесам автомобиля. Главная передача может быть выполненной в виде отдельного агрегата — ведущего моста (заднеприводные автомобили классической компоновки), либо объединенной с двигателем, сцеплением и коробкой передач в единый силовой блок (заднемоторные и переднеприводные автомобили) .
По способу передачи крутящего момента главные передачи подразделяются на зубчатые (шестеренчатые) и цепные . Цепные главные передачи в настоящее время используются только на мотоциклах и велосипедах.
Цепная главная передача состоит из двух звездочек — ведущей, насаженной на выходной вал коробки передач, и ведомой, объединенной со ступицей ведущего (заднего) колеса мотоцикла. Несколько сложней по устройству главная передача велосипеда с планетарной коробкой передач. Ведомая звездочка, приводимая в движение цепью, приводит во вращение шестерни планетарной коробки, встроенной в ступицу колеса и через нее — ведущее заднее колесо.
Иногда в мотоциклах классической компоновки в главной передаче вместо цепи используется зубчатый армированный ремень (например, в главной передаче мотоциклов «Харлей-Дэвидсон»). В этом случае обычно говорят о ременной передаче, как об отдельном типе главной передачи.
Ременная главная передача широко используется в легких мотоциклах и в скутерах (мотороллерах) с бесступенчатым вариатором . В этом случае вариатор служит в качестве главной передачи, поскольку ведомый шкив ременного вариатора объединен со ступицей ведущего колеса мотоцикла.

Классификация зубчатых главных передач

Двойная главная передача

По количеству пар зацепления главные передачи подразделяются на одинарные и двойные . Одинарные главные передачи устанавливаются на легковые автомобили и грузовики, содержат одну пару конических шестерен постоянного зацепления. Двойные главные передачи устанавливают на грузовики, автобусы и тяжелые транспортные машины специального назначения. В двойной главной передачи в постоянно зацеплении находятся две пары шестерен — конических и цилиндрических. Двойная передача способна передать больший крутящий момент, чем одинарная.
На трехосных грузовых автомобилях и многоосной транспортной технике применяются проходные главные передачи, в которых крутящий момент передается не только на среднюю ведущую ось, но и на последующую, также ведущую. В абсолютном большинстве легковых автомобилей и двухосных грузовых автомобилей, автобусов, в другой транспортной технике с одной ведущей осью применяются непроходные главные передачи.
Получившие наибольшее распространение одинарные главные передачи по типу зацепления подразделяются на:

• 1. Червячные , в которых крутящий момент передается червяком на червячное колесо. Червячные передачи, в свою очередь, подразделяются на передачи с нижним и верхним расположением червяка. Червячные главные передачи иногда применяются в многоосных транспортных средствах с проходной главной передачей (или с несколькими проходными главными передачами) и в автомобильных вспомогательных лебедках.

В червячных передачах ведомое шестеренчатое колесо имеет однотипное устройство (всегда большого диаметра, который зависит от заложенного в конструкцию редуктора передаточного отношения, всегда выполняется с косыми зубьями). А червяк может иметь различную конструкцию.
По форме червяки разделяются на цилиндрические и глобоидные. По направлении линии витка — на левые и правые. По числу канавок резьбы — на однозаходные и многозаходные. По форме резьбовой канавки — на червяки с архимедовым профилем, с конволютным профилем и эвольвентным профилем.

• 2. Цилиндрические главные передачи, в которых крутящий момент передается парой цилиндрических шестерен — косозубых, прямозубых или шевронных. Цилиндрические главные передачи устанавливаются в переднеприводные автомобили с поперечно расположенным двигателем.
• 3. Гипоидные (или спироидные) главные передачи, в которых крутящий момент передается парой шестерен с косыми или криволинейными зубьями. Пара шестерен гипоидной передачи либо соосна (встречается реже), либо оси шестерен смещены относительно друг друга — с нижним или верхним смещением. За счет сложной формы зубьев площадь зацепления увеличена, и шестеренчатая пара способна передавать больший крутящий момент, чем шестерни главной передачи других типов. Гипоидные передачи устанавливаются в легковые и грузовые автомобили классической (заднеприводной с передним расположением двигателя) и заднемоторной компоновок.

Двойные главные передачи по типу зацепления подразделяются на :

• 1. Центральные одно и двухступенчатые . В двухступенчатых главных передачах предусмотрено переключение пар шестерен для изменения крутящего момента, передаваемого на ведущие колеса. Такие главные передачи используются на гусеничной и тяжелой транспортной технике специального назначения.
• 2. Разнесенные главные передачи с колесными или бортовыми редукторами. Такие главные передачи устанавливают на легковые машины (джипы) и грузовые автомобили для увеличения дорожного просвета, на колесные транспортеры военного назначения.

Помимо этого двойные главные передачи подразделяются по типу зацепления пар шестерен на :

• 1. Коническо-цилиндрические.
• 2. Цилиндрическо-конические.
• 3. Коническо-планетарные.

В автомобилях зубчатые главные передачи выполнены в виде единого агрегата с дифференциалом — механизмом разделения крутящего момента между двумя колесами ведущей оси. В тяжелых мотоциклах с карданной передачей и приводом на заднее колесо дифференциал не применяется. В мотоциклах с боковой коляской и полным приводом (на заднее колесо мотоцикла и на колесо коляски) дифференциал выполнен в виде отдельного механизма. На подобные мотоциклы устанавливают две независимые главные передачи, связанные между собой дифференциалом.

Принцип работы гипоидной главной передачи

Крутящий момент передается от двигателя через сцепление , коробку передач и карданный вал на ось ведущей шестерни гипоидной главной передачи. Ось ведущей шестерни установлена соосно ведущему валу двигателя и ведомому валу КП. При вращении ведущая шестерня, имеющая меньший диаметр, чем ведомая шестерня, передает крутящий момент зубьям ведомой шестерни, приводя ее во вращение. Поскольку контакт поверхности зубьев увеличен за счет их особой формы — косой или криволинейной — передаваемый крутящий момент может достигать очень высоких значений. Однако, сложная форма зубьев приводит к тому, что на их поверхность воздействуют не только ударные нагрузки, но и силы трения (из-за проскальзывания зубьев относительно друг друга). Поэтому в гипоидных главных передачах используют специальное масло, обладающее высокими смазочными свойствами и обеспечивающее длительный срок службы шестеренчатой пары.

Принцип действия червячной главной передачи
В силу конструктивных особенностей, большого передаточного отношения (от 8 в рулевых механизмах, до 1000 в особо мощных лебедках) и низкого КПД червячная пара в автомобильных главных передачах (за редким исключением) не применяется. Наибольшее распространение она получила в лебедках.
Крутящий момент передается на червячное колесо через коробку отбора мощности, подключаемую к раздаточной коробке, установленной (как правило, встречаются и другие кинематические схемы) за коробкой передач автомобиля. Оси червяка и ведомой шестерни (ведомого колеса) располагаются под прямым углом (но встречается и иное расположение осей червячной пары). Червячное колесо входит в зацепление с ведомым косозубым (для обеспечения плотного контакта и увеличения поверхности зацепления) шестеренчатым колесом. Крутящий момент передается от винтовой канавки червяка на зубья ведомой шестерни. Частота вращения червяка намного выше, чем частота вращения ведомого колеса. За счет этого пропорционально увеличивается крутящий момент — чем больше передаточное отношение, тем большее усилие способна развить лебедка.
Червячная передача обладает рядом преимуществ перед главными передачами других типов. Она отличается высокой износостойкостью и не требует применения высококачественных смазочных материалов. Она способна передавать сверхвысокий крутящий момент. Отличается малошумностью и плавностью хода (из-за отсутствия ударных нагрузок на канавку червяка и поверхность зубьев ведомой шестерни). Наконец, червячная передача обладает свойством самоторможения — при прекращении передачи крутящего момента на червяк, вращение ведомого колеса автоматически прекращается.
К недостаткам червячной передачи относят склонность к нагреву из-за сил трения, к заеданию механизма при незначительном износе, повышенные требования к точности сборки червячной пары.
Червячная главная передача относится к редукторам необратимого действия. Если усилие передается от ведомого шестеренчатого колеса к ведущему червяку, то есть в обратном порядке, червяк вращаться не будет. Следовательно, червячная главная передача исключает движение автомобиля по инерции, накатом. Отсюда ее применение на тихоходной транспортной технике и машинах специального назначения. На лебедках для обеспечения свободного вращения барабана червячную пару снабжают муфтой свободного (обратного) хода, которая разобщает барабан и ведомое зубчатое колесо при его вращении в обратном направлении — разматывании троса лебедки.

Жесткая конкуренция между автопроизводителями и борьба за каждого покупателя на рынке способствует тому, что многообразие конструкций постоянно растет. Предлагаемые на рынке модели и модификации ведущих мостов при внешней схожести различаются по преобразуемому крутящему моменту, передаточному числу, осевой нагрузке и собственной массе. В последнее время автопроизводители все больше внимание уделяют облегченным мостам для решения транспортных задач, которые требовательны к полезной нагрузке. Причем это касается как одиночных, так и сдвоенных мостов.

ОДИНОЧНЫЕ МОСТЫ

Задний мост в автомобиле — это, прежде всего, несущая конструкция, которая должна обладать необходимой прочностью и жесткостью, чтобы воспринимать значительные нагрузки. На грузовиках малой и средней грузоподъемности сегодня в основном применяются штампованные ведущие мосты неразъемной конструкции. При необходимых прочностных характеристиках жесткости штамповка по сравнению с литьем имеет меньшую массу и дешевле в изготовлении. В свою очередь, неразъемные литые мосты находят применение в шасси тяжелых грузовиков. К примеру, в линейке продукции, предлагаемой сегодня крупнейшими мировыми производителями трансмиссий — ArvinMeritor, Rockwell, Eaton, ZF, Dana, обычно используются балки прямоугольного сечения, изготовленные литьем из чугуна с шаровидным графитом. Такие мосты обладают высокой жесткостью и прочностью, что позволяет получать компактную конструкцию с учетом того, что в картере моста размещаются главная передача, дифференциал и полуоси.

Одиночными ведущими мостами комплектуются автомобили колесной формулой 4х2 и 6х2. Используемые в таких мостах главные передачи в зависимости от количества зубчатых пар бывают одинарными или двойными. Одинарные главные передачи имеют одну зубчатую пару, в составе которой могут использоваться цилиндрические, конические, гипоидные зубчатые колеса или червячное зацепление.

Гипоидные передачи, характеризующиеся повышенной нагрузочной способностью, плавностью хода и бесшумностью работы, получили наибольшее распространение в автомобилестроении, в том числе и в грузовом. К слову, произошло это еще и потому, что на рынке значительно расширился ассортимент смазочных материалов, обеспечивающих повышенную прочность масляной пленки. Это требуется для устранения склонности к заеданию, характерной для гипоидной передачи.

В последнее время в силовой линии коммерческих автомобилей все шире стали использоваться новые подходы. Стремление к повышению грузоподъемности, с одной стороны, и уменьшению собственной массы, сокращению потерь на трение, увеличению КПД, с другой, направило разработчиков по пути как конструктивного, так и технологического совершенства, в том числе в области технологии изготовления. Примером может служить разработка ArvinMeritor — мост MS-13-17X Logix Drive с одинарной гипоидной передачей. Особенность конструкции редуктора заключается в способе крепления ведомой шестерни: она зафиксирована в картере моста не на болтах, а с помощью лазерной сварки. Новая конструкция стала компактнее и жестче, а отсутствие выступающих головок болтов (в прежней конструкции их было 36) снизило гидравлические потери, связанные с перемешиванием масла. Мост рассчитан на осевую нагрузку до 13 тонн, может применяться для автопоездов общей массой до 56 тонн и имеет несколько вариантов передаточных чисел — от 2,64 до 6,17. Входящая в стандартную комплектацию блокировка дифференциала увеличивает устойчивость автомобиля при движении по скользкой и рыхлой поверхности.

Что качается передаточных чисел, следует учитывать, что их меньшие значения используются преимущественно в ведущих мостах для магистрального применения. Мосты с так называемым «длинным» рядом передаточного отношения позволяют существенно снизить расход топлива и уровень выбросов на эксплуатационных скоростях. Обратной стороной медали является необходимость более частой смены трех высших передач во время грузоперевозок на дальние расстояния. Одним из решений этой проблемы может быть применение коробки передач с двойным сцеплением. Из реализуемых в этом направлении проектов следует упомянуть коробку передач ZF Traxon Dual со стратегической схемой переключения Top 3: за счет модуля двойного сцепления практически все переключения на пониженную передачу и обратно, например с 12-й на 11-ю, выполняются под нагрузкой и практически незаметно. Компания ZF утверждает, что такое техническое решение в связке с длинным ведущим мостом могло бы дать дополнительную экономию топлива до 2 %.

Когда необходимо увеличить передаточное число, но сохранить компактную конструкцию моста с большим дорожным просветом, используют двойную главную передачу. В последнее время такие передачи, позволяющие значительно повысить силу тяги на ведущих колесах, находят широкое распространение в высоконагруженной технике, например строительной или внедорожной. По компоновке двойные передачи выполняются центральными и разделенными. Центральные двойные главные передачи представляют собой сочетание конической или гипоидной пары с цилиндрической, которые объединены в общем картере. Разнесенные двойные передачи состоят из центрального редуктора в виде конической или гипоидной пары и двух редукторов, размещенных в ступицах колеса или близко к колесам. В числе плюсов разнесенных главных передач отмечается снижение нагрузки на полуоси и детали дифференциала, а в числе минусов — усложнение конструкции балки или ступичного узла. Сегодня находят применение два типа разнесенных передач. В первом случае входная группа в составе одноступенчатой конической или гипоидной передачи соединяется с планетарным редуктором, расположенным в ступице колеса, — соосный редуктор. В качестве примера можно привести одиночный мост RST1365HV, разработанный специально для грузовика Volvo FM с колесной формулой 4х4 и рассчитанный на крутящий момент 2200 Нм.

Во втором случае роль выходного звена отводится цилиндрической передаче с наружным зацеплением — эта передача обычно монтируется в отдельном картере вблизи ступицы колеса (несоосный редуктор). Схемы с несоосным редуктором используются в портальных мостах, применяемых в городских автобусах и специальных машинах высокой проходимости.

Еще одним достаточно редким, но интересным решением, позволяющим увеличить тягу на ведущих колесах, является многоскоростной редуктор. Наличие дополнительно подключаемой пары шестерен позволяет удвоить количество передач в трансмиссии без применения сложных КП с делителем. К слову, такая схема удобна еще и тем, что на пониженной передаче хвостовик редуктора и карданный вал не нагружаются высоким крутящим моментом, а значит, крестовины и шлицевые соединения могут иметь облегченную конструкцию. В современной двухступенчатой передаче «постоянным» звеном обычно является коническая передача, а «переменным» — либо цилиндрическая пара с внешним зацеплением, либо планетарный ряд. Последний вариант отличается компактностью, но имеет сравнительно высокую стоимость.

СДВОЕННЫЕ МОСТЫ

Сегодня большинство крупных производителей коммерческой техники имеют в своей производственной программе многоосные шасси, позволяющие повысить грузоподъемность транспортного средства и при этом ограничить нагрузку на дорожное полотно. В автомобилях с колесной формулой 6х4 или 6х6 применяются два типа привода: последовательный, при котором передача крутящего момента от раздаточной коробки к обоим мостам осуществляется одним карданным валом, и параллельный — с применением двух отдельных карданных валов, выходящих из раздаточной коробки. Параллельный привод ранее широко использовался в полноприводных автомобилях, например ЗиЛ-157. Однако необходимость установки дополнительной раздаточной коробки и «лишнего» карданного вала отрицательно повлияла на сферу применения данной конструктивной схемы, поэтому в современных конструкциях сдвоенных ведущих мостов преимущественно используется последовательная схема.

Последовательная схема раздачи крутящего момента реализуется разными путями с использованием комбинаций конических, гипоидных, цилиндрических и червячных передач. Наиболее простым считается привод с червячными главными парами: сказываются большое передаточное число при малых габаритах и удобство компоновки редуктора при использовании верхнего червяка. Такие редукторы можно встретить в трансмиссии многоосной спецтехники.

А вот на тяжелых грузовиках дорожной гаммы преимущественное распространение получила другая схема — с двойной главной передачей промежуточного моста. Например, в комбинации, используемой большинством зарубежных производителей, промежуточный мост имеет цилиндрический редуктор с передаточным числом 1,0 и коническую передачу, а в заднем мосту используется одноступенчатая главная передача. Крутящий момент между агрегатами передается сквозным валом через средний мост, внутри которого расположен меж осевой дифференциал. К слову, именно так устроен сдвоенный мост RTS2370A (Volvo FH, FM), предназначенный для тяжелых работ, в том числе и в неблагоприятных условиях эксплуатации. Агрегат рассчитан на передачу крутящего момента 3100 Нм и нагрузку тележки и полную массу автопоезда 23 и 70 тонн соответственно. Все сдвоенные задние мосты предлагаются с широкой гаммой передаточных чисел. Тем самым обеспечивается надежное трогание с места и преодоление подъемов, а также соответствие экономичному режиму частоты вращения двигателя на эксплуатационных скоростях. Сдвоенные мосты также имеют механизм блокировки дифференциала, которые устанавливаются между осями.

Независимо от того, для какой работы предназначен автомобиль, для любой задачи найдется соответствующее решение ведущего моста, утверждают автопроизводители.

МИНУС 280 КГ

На выставке Bauma 2016 компания MAN представила новый облегченный тандемный мост с гипоидной передачей для решения транспортных задач, которые требовательны к полезной нагрузке. По сравнению с мостом с планетарным колесным редуктором, он весит примерно на 280 кг меньше. В отличие от обычных мостов с гипоидной передачей, которые обеспечивают грузоподъемность 13 тонн, выигрыш в весе составляет 180 кг. Поэтому, например, автобетоносмесители смогут перевозить на 180 кг воды или бетона больше. Необходимость применения теплоизолированных кузовов при транспортировке асфальта дает дополнительный вес. Теперь транспортный оператор сможет компенсировать это за счет применения облегченного моста. Техническая полная масса автопоезда 60 тонн также открывает возможности применения помимо строительного сектора — в развозных и магистральных перевозках.

Помимо увеличения полезной нагрузки, новый тандемный мост имеет и другие преимущества: по сравнению с автомобилями, где используются мосты с планетарной передачей, новая ось приводит к некоторому снижению расхода топлива. В прямом сравнении мостов с гипоидной передачей новая конструкция, рассчитанная на полезную нагрузку в 11,5 т, дает также примерно 4 см дополнительного дорожного просвета. Это, в свою очередь, означает, что новая конструкция удовлетворяет требованиям для получения одобрения автомобилей повышенной проходимости N3G с шинами 315/80R22,5.

Новый мост предлагается для автомобилей TGX 6×4, TGS 6×4 и 8×4 мощностью до 480 л. с. в исполнении с нормальной высотой и в вариантах с рессорной и пневморессорной подвеской, а также для TGM с колесной формулой 6×4. Версии TGX 6×4, а также TGS 6×4 и 8×4 в исполнении со средней высотой и рессорной подвеской также выигрывают при оборудовании такой опцией. Новый тандемный мост имеет передаточное число 2,85. Раньше в этом сегменте более широко применялось число 3,08.

Применительно к автомобилю «мост» – это, прежде всего, несущая конструкция, объединяющая колеса одной оси, относящаяся к подвеске. «Ведущий мост» предполагает еще и передачу усилия к колесам. Именно этот аспект мы и рассмотрим, поскольку подвеске уже посвятили две статьи.

Для передачи крутящего момента к ведущим колесам несущая конструкция дополняется множеством устройств, которые могут выполняться в виде отдельных агрегатов (что более характерно для легковых машин), но чаще всего располагаются внутри балки. Они обеспечивают увеличение момента в соответствии с передаточным отношением главной передачи. Двух- и трехскоростные главные передачи предоставляют водителю возможность выбора передаточного отношения. К механизмам, передающим крутящий момент, относятся главная передача, дифференциал, полуоси и ступицы.

Одноступенчатая главная передача

Она может быть выполнена в виде спирально-конического, гипоидного, червячного или цилиндрического редуктора. В двухступенчатой передаче первую ступень обычно образуют с помощью конической или гипоидной передачи, а вторую – цилиндрической, шевронной или планетарной. При этом двухступенчатые передачи могут быть как одно-, так и двухскоростными.

Гипоидные передачи нашли широкое применение на грузовых автомобилях. Около 2/3 американских грузовиков, имеющих один ведущий мост, снабжены гипоидными передачами. Ford и GM оснащают гипоидной передачей грузовики всех типов, в том числе трехосные, магистральные тягачи, а также автомобили особо большой грузоподъемности.

Гипоидные передачи относятся к передачам со скрещивающимися осями. По свойствам они являются промежуточным звеном между коническими и червячными передачами. К характерным свойствам гипоидных передач относятся:

• менее шумная, чем у конических передач работа;
• КПД выше, чем у червячных передач, но ниже, чем у конических. Для получения высокого КПД гипоидной передачи не требуется добиваться особо высокой точности изготовления или малой шероховатости рабочих поверхностей. Для гипоидных шестерен применяют те же материалы, что и для конических, при этом стоимость обеих передач примерно одинаковая;
• при одинаковой прочности размеры гипоидной передачи значительно меньше, чем конической;
• допускает более низкое положение кузова и позволяет уменьшить высоту центра тяжести автомобиля, что особенно важно для туристических и междугородных автобусов;
• в многоосных автомобилях облегчает выполнение «проходного» моста для подвода крутящего момента к следующему ведущему мосту.

Специфика зацепления шестерен в гипоидной передаче предъявляет повышенные требования к смазке. Для гипоидных главных передач должны использоваться только специальные масла. Они отличаются от обычных тем, что благодаря специальным добавкам, содержащим серу, хлор или фосфор, обеспечивают высокую прочность масляной пленки, не разрушающейся даже в тех тяжелых условиях, которые возникают в гипоидном зацеплении, и тем самым зубья предохраняются от задира. Иные масла в эксплуатации использовать недопустимо.

Червячные главные передачи применяются в автобусах (ими снабжена треть австралийских автобусов) и многоосных грузовых автомобилях (американские Peterbilt, английские Atkinson, Seddon и др.). Червяк может находиться как над червячным колесом, так и под ним.

Червячные передачи обладают рядом достоинств:

• малые габариты и масса при большом передаточном числе (в грузовиках его диапазон составляет 8 – 12);
• малая шумность и высокая плавность работы, обусловленная продольным скольжением зубьев, вследствие чего динамические нагрузки, вызываемые погрешностями изготовления, в червячной передаче значительно меньше, чем в конической;
• возможность для опускания карданного вала при размещении червяка снизу. Это важно для автомобилей с низкой рамой и низкорасположенным полом;
• удобство и простота выполнения «проходного» промежуточного моста для привода к последующему ведущему мосту в многоосных автомобилях при использовании верхнего червяка.

Недостатками червячной передачи являются: сложность и высокая стоимость изготовления, меньший КПД. Современные червячные передачи по этому параметру приближаются к коническим редукторам, но для получения высокой эффективности зубчатый венец червячного колеса делают из высококачественной оловянистой бронзы (11 – 14% олова), используют передачи с большими углами высокой линии червяка, а обработка поверхности червяка должна быть весьма точной. Использование дорогих материалов, их дорогостоящая обработка и высокая стоимость нарезки самого червяка в производстве – причины, по которым применение червячных передач весьма ограничено.

Двухступенчатая главная передача

Когда величина передаточного числа обуславливает чрезмерные размеры ведомой шестерни в одноступенчатом редукторе, используют двухступенчатую главную передачу. Она позволяет получить большие передаточные числа, необходимые для создания значительной силы тяги на ведущих колесах. Последнее обстоятельство с каждым годом имеет все большее значение, так как способствует достижению лучшей динамики разгона автопоездов и повышению их средней скорости на трассе.

При распределении общего передаточного числа двухступенчатых передач по отдельным зубчатым парам руководствуются следующими положениями:

1 – передаточное число передачи, осуществляющей снабжение крутящим моментом непосредственно колес должно быть максимальным;

2 – передаточное число конической или гипоидной ступени должно быть по возможности малым. Исходя из этого, в грузовых автомобилях все чаще выполняют вторую ступень в виде планетарного ряда, размещенного в ступице колеса (разнесенная главная передача).

Двухступенчатые передачи по конструктивной схеме разделяют на две основные группы: передачи, расположенные в средней части моста (заключенные в одном картере) и разнесенные передачи (одноступенчатая главная передача располагается в картере моста и отдельно размещается связанный с ней привод колеса или колесный редуктор).

Колесные редукторы встречаются только на полноприводных грузовых автомобилях. Применение колесного редуктора приводит к увеличению числа деталей ведущего моста, но не увеличивает его массу. Это происходит потому, что основные части ведущего моста (главная передача, дифференциал, полуоси) воспринимают меньшие крутящие моменты, увеличиваемые в нужной мере лишь в колесных редукторах. Благодаря этому основные детали ведущего моста имеют меньшие размеры, а следовательно, меньшую массу, чем при получении идентичного крутящего момента с помощью одноступенчатой главной передачи.

Двухступенчатые разнесенные передачи бывают двух типов:

– одноступенчатая коническая или гипоидная передача в картере моста, соединенная с цилиндрической передачей наружного зацепления привода колес, которая может располагаться в отдельном картере между дифференциалом и ступицей колеса или даже в ступице колеса. Передача внутреннего зацепления обычно размещается в ступицах колес;

– одноступенчатая коническая или гипоидная главная передача, соединенная с планетарной передачей, расположенной в ступицах колес. Такая конструкция отличается рядом преимуществ: малые размеры конической или гипоидной передачи; планетарная передача размещена вне тормозов; соосное положение шестерен, передающих крутящий момент; разделение передаваемого момента между тремя или пятью сателлитами; высокий КПД и др.

С коробкой на мосту

А теперь о двухскоростных передачах в ведущих мостах. Их применение позволяет удвоить число передач трансмиссии без установки сложных многоступенчатых коробок передач, причем низшие передаточные числа могут быть получены путем включения второй ступени передачи, благодаря чему карданный вал и первая ступень не воспринимают увеличенного крутящего момента.

Двухскоростные передачи применяют на магистральных тягачах с одним ведущим мостом, созданных на базе обычных автомобилей. В этом случае двухскоростная передача позволит увеличить максимальное передаточное число трансмиссии (что необходимо в связи с увеличением полной массы грузовика) и число передач, так как разница между массами груженого и не груженого автомобиля (особенно в случае седельного тягача) весьма большая. В этом случае все остальные механизмы грузовика остаются неизменными.

Встречаются двухскоростные главные передачи, включающие цилиндрические шестерни внешнего зацепления, вращающиеся на поперечном валу, и кулачковую муфту, которая, перемещаясь по шлицам и входя в зацепление с зубчатыми венцами шестерни, жестко соединяют их с валом. При перемещении муфты влево включается большее передаточное число, а при перемещении вправо – меньшее. В главных передачах такого типа всегда работают две пары зубьев, в связи с чем потери в зацеплении такие же, как и в двухступенчатой главной передаче, однако потери на взбалтывание масла возрастают. Недостатком такой схемы является увеличение размеров и массы всего моста.

На некоторых грузовых автомобилях можно встретить ступенчатые планетарные главные передачи, преимущественно двухскоростные, а в последнее время и трехскоростные. Планетарные ряды способствуют повышению компактности узла, но при этом повышают его стоимость.

И в заключение

Многообразие типов задних мостов и главных передач помогают покупателю автомобиля лучше подобрать грузовик в соответствии с теми условиями, в которых машине предстоит работать. С другой стороны, жесткая конкуренция между автопроизводителями и борьба за каждого покупателя на рынке способствуют тому, что многообразие конструкций все больше возрастает.

Назначение и типы трансмиссии автомобиля

Трансмиссия служит для передачи крутящего момента от коленчатого вала двигателя на ведущие колеса, а также для изменения величины крутящего момента и его направления.

При движении автомобиля коленчатый вал двигателя развивает до 5000-6000 об/мин, а ведущие колеса при этом вращаются со скоростью не более 1300 об/мин. Следовательно, даже при благоприятных дорожных условиях колеса автомобиля вращаются в четыре с лишним раза медленнее коленчатого вала. А при неблагоприятных дорожных условиях, когда возрастает сопротивление движению машины и приходится двигаться с невысокой скоростью, это отношение возрастает. При эксплуатации автомобиля возникает необходимость изменять не только скорость движения и величину подводимого к колесам момента, но также маневрировать, останавливаться, двигаться задним ходом.
Выполнение всех этих действий становится возможным благодаря тому, что развиваемый двигателем крутящий момент подводится к ведущим колесам через механизмы, составляющие трансмиссию автомобиля.

Типы трансмиссий

Существуют три основные компоновки трансмиссии: заднеприводная (или классическая), переднеприводная и полноприводная.

Задний привод

Устройство системы заднего привода

Трансмиссия заднеприводного автомобиля включает в себя:

• сцепление,
• коробку передач,
• карданную передачу,
• главную передачу,
• дифференциал,
• полуоси.

Сцепление позволяет на непродолжительное время отсоединить трансмиссию от двигателя и обеспечивает плавное включение трансмиссии при трогании автомобиля с места или при переключении передач.

Коробка передач служит для получения различных тяговых усилий на ведущих колесах путем изменения крутящего момента, передаваемого от двигателя к карданному валу, а также для изменения направления вращения ведущих колес при движении задним ходом и для отключения трансмиссии от двигателя на длительное время.

Карданная передача позволяет передавать крутящий момент от выходного вала коробки передач к заднему мосту при изменяющемся (при движении автомобиля) угле между осями вала коробки передач и ведущего вала главной передачи.

Главная передача служит для того, чтобы передать крутящий момент под углом 90 градусов от карданного вала к полуосям, а также для уменьшения числа оборотов ведущих колес по отношению к числу оборотов карданного вала. Уменьшение частоты вращения механизмов трансмиссии после главной передачи приводит к увеличению крутящего момента и, соответственно, увеличивает силу тяги на колесах.

Дифференциал обеспечивает возможность вращения правого и левого ведущих колес с разными скоростями на поворотах и неровной дороге. Две полуоси, связанные с дифференциалом через полуосевые шестерни, передают крутящий момент от дифференциала к правому и левому ведущим колесам. Дифференциалы, устанавливаемые между приводами колес ведущей оси, называют межколесными, между разными осями – межосевыми (в полноприводных трансмиссиях).

Передний привод

Устройство системы переднего привода

В автомобиле с приводом на передние колеса все агрегаты трансмиссии расположены под капотом машины и объединены в один большой узел агрегатов. Коробка передач содержит в себе еще и главную передачу с дифференциалом. Поэтому валы привода передних колес выходят непосредственно из картера коробки передач.

Трансмиссия переднеприводного автомобиля включает в себя:

• сцепление,
• коробку передач,
• главную передачу,
• дифференциал,
• валы привода передних колес.

Полный привод

Устройство системы полного привода

Полноприводные автомобили имеют большое разнообразие схем трансмиссий. Их можно условно разделить на три группы.

a. Полный привод, подключаемый водителем. В такой схеме трансмиссии обязательно есть раздаточная коробка, при этом на большинстве моделей нет межосевого дифференциала. Раздаточная коробка распределяет крутящий момент между передней и задней осями (мостами).

б. Полный привод, подключаемый автоматически. В большинстве таких трансмиссий постоянно ведущими являются передние колеса, а между осями вместо дифференциала установлена фрикционная муфта с электронным управлением или вискомуфта. Вискомуфта (вязкостная муфта) – передает крутящий момент при разных скоростях вращения частей ее корпуса за счет трения кремнийорганической жидкости между дисками. Вискомуфта может устанавливаться между осями или встраиваться в корпус дифференциала для его автоматической блокировки. Фрикционные муфты передают крутящий момент за счет трения при сжатии пакета дисков.

в. Постоянный полный привод. Автомобили с такой трансмиссией обязательно имеют межосевой дифференциал.

Передачу мощности к четырем колесам используют не только для повышения проходимости (у вседорожников), но и для лучшей реализации разгонных свойств автомобиля. Оба эффекта достигаются за счет перераспределения силы тяги – на каждом колесе она получается меньше, соответственно ниже вероятность их пробуксовки.

http://neftyanic.ru/istoriya-marki-international-vidy-transmissii-gruzovyh-avtomobilei/
Источник http://avtonov.info/naznachenie-i-tipy-transmissii-avtomobilja