что такое главная пара в коробке передач
Главная пара в автомобиле
Автор: Сочи Авто Ремонт
Многие из автомобилистов не раз слышали о «главной паре», но не все ясно представляют, что это такое — главная пара в автомобиле. Рассмотрим главную пару на примере заднеприводного автомобиля. В заднем мосту находится редуктор заднего моста, который состоит из различных планетарных шестерен. Через двигатель и коробку передач крутящий момент передается на карданный вал, который в свою очередь вращает большую планетарную шестерню.
Главная пара в автомобиле
Число Главной пары вытекает именно из количества оборотов, которое совершает маленькая планетарка для прохождения большого круга.
На большинстве современных легковых автомобилей отношение главной пары колеблется от 3.7 до 4.3:1. То есть во втором случае маленькая планетарка пройдет большую дистанцию для прохождения одного круга.
Именно та главная пара, которая отличается большим числом — называется короткой главной парой. Короткая главная пара легче разгоняет машину. Грузовые автомобили всегда имеют короткую ГП, ведь для них не важна менее высокая максимальная скорость, для них самое важное — это тяга на низах и возможность преодолеть подъем.
Длинная главная пара замедляет набор скорости, ведь двигателю становится тяжелее раскручивать такую ГП. Зато при достаточно мощном моторе, длинная главная пара будет обеспечивать более высокую максимальную скорость, и в целом более высокую скорость при тех же оборотах мотора, что на короткой ГП.
На мощный заднеприводный автомобиль можно установить самоблокирующийся дифференциал. Такая главная пара позволяет обеспечить равномерное вращение колес в поворотах, а также одинаковое вращение, при том что автомобиль левым и правым колесом стоит на разном покрытии.
Ведь если обычная машина одним колесом станет на лед, а другим на асфальт, колесо стоящее на льду будет буксовать, а колесо остающееся на асфальте не будет получать крутящий момент. Машина с самоблокирующейся главной парой не окажется в такой ситуации, ведь и на то колесо, под которым лед и на то — под которым асфальте, передается равный крутящий момент.
Главная пара с самоблокирующимся дифференциалом очень эффективна на спортивных автомобилях, ведь при разгоне минимизируется вероятность пробуксовки, на которую бы уходило время.
Главная пара может издавать неприятный гул, в большинстве случаев он вызван эксплуатацией редуктора без масла в нем. Как правило гул редуктора заднего моста убирается при установке нового редуктора.
Понравилась статья? Поделись с друзьями в соц.сетях!
Главная передача и все,что нужно о ней знать.
Главная передача автомобиля – элемент трансмиссии, в наиболее распространенном варианте состоящий из двух шестерен (ведомой и ведущей), призванный преобразовывать крутящий момент, поступающий от коробки передач, и передавать его на ведущую ось. От конструкции главной передачи напрямую зависят тягово-скоростные характеристики автомобиля и расход топлива. Рассмотрим устройство, принцип действия, виды и требования к механизму трансмиссии.
Устройство главной передачи
По сути, главная передача — это не что иное, как шестеренчатый понижающий редуктор, в котором ведущая шестерня связана с вторичным валом КПП, а ведомая – с колесами автомобиля. По типу зубчатого соединения главные передачи различаются на следующие разновидности:
В автомобилях с классическим задним приводом главная передача установлена в корпусе ведущего моста и соединена с коробкой передач посредством карданного вала. В функционал гипоидной передачи заднеприводного автомобиля также входит и разворот вращения на 90 градусов за счет конических шестерен. Несмотря на различные типы и расположение, предназначение главной передачи остается неизменным.
Принцип работы
Основная характеристика этого редуктора — передаточное число. Данный параметр отражает отношение количества зубьев ведомой шестерни (связана с колесами) к ведущей (связана с вторичным валом коробки передач). Чем больше передаточное число, тем быстрее автомобиль разгоняется (крутящий момент увеличивается), но при этом уменьшается значение максимальной скорости. Уменьшение передаточного числа увеличивает максимальную скорость, при этом машина начинает ускоряться медленнее. Для каждой модели автомобиля передаточное число подбирается с учетом характеристик двигателя, КПП, размера колес, тормозной системы и т.д. Принцип действия главной передачи достаточно прост: во время движения автомобиля крутящий момент от двигателя передается коробке переменных передач (КПП), а затем, посредством главной передачи и дифференциала, приводным валам автомобиля. Таким образом, главная передача непосредственным образом изменяет крутящий момент, который передается колесам машины. Соответственно, посредством нее изменяется и скорость вращения колес.
Основные требования. Современные тенденции
Главным передачам выдвигается немало требований, основными из которых являются:
Естественно, идеального варианта не существует, поэтому конструкторам при выборе типа главной передачи приходится искать компромиссы.
Отказаться от использования главной передачи в конструкции трансмиссии пока не получается, поэтому все наработки направлены на повышение эксплуатационных показателей.
Примечательно, что изменение рабочих параметров редуктора является одним из основных видов тюнинга трансмиссии. За счет установки шестерен с измененным передаточным числом можно существенно повлиять на динамику авто, максимальную скорость, расход топлива, нагрузку на КПП и силовой агрегат.
Напоследок стоит упомянуть особенности конструкции роботизированных КПП с двойным сцеплением, что сказывается и на устройстве главной передачи. В таких КПП парные и непарные передачи разделены, поэтому на выходе имеется два вторичных вала. И каждый из них передает вращение на свою ведущую шестерню главной передачи. То есть, в таких редукторах ведущих шестерен – две, а ведомая только одна.
Схема коробки передач DSG
Эта конструктивная особенность позволяет сделать передаточное число на редукторе изменяемым. Для этого всего лишь используются ведущие шестеренки с разным количеством зубьев. К примеру, при задействовании ряда непарных передач для повышения тягового усилия используется шестерня, обеспечивающая большее передаточное число, а шестерня парного ряда имеет меньшее значение этого параметра.
Двойные главные передачи
Эти передачи применяются на грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности, на полноприводных трехосных автомобилях и автобусах для увеличения передаточного числа трансмиссии, чтобы обеспечить передачу большого крутящего момента. КПД двойных главных передач находится в пределах 0,93…0,96.
Двойные главные передачи имеют две зубчатые пары и обычно состоят из пары конических шестерен со спиральными зубьями и пары цилиндрических шестерен с прямыми или косыми зубьями. Наличие цилиндрической пары шестерен позволяет не только увеличить передаточное число главной передачи, но и повысить прочность и долговечность конической пары шестерен.
В центральной главной передаче (рисунок 2, г) коническая и цилиндрическая пары шестерен размещены в одном картере в центре ведущего моста. Крутящий момент от конической пары через дифференциал подводится к ведущим колесам автомобиля.
В разнесенной главной передаче (рисунок 2, д) коническая пара шестерен 5 находится в картере в центре ведущего моста, а цилиндрические шестерни 6 — в колесных редукторах. При этом цилиндрические шестерни соединяются полуосями 7 через дифференциал с конической парой шестерен. Крутящий момент от конической пары через дифференциал и полуоси 7 подводится к колесным редукторам.
Широкое применение в разнесенных главных передачах получили однорядные планетарные колесные редукторы. Такой редуктор состоит из прямозубых шестерен — солнечной 8, коронной 11 и трех сателлитов 9. Солнечная шестерня приводится во вращение через полуось 7 и находится в зацеплении с тремя сателлитами, свободно установленными на осях 10, жестко связанных с балкой моста. Сателлиты входят в зацепление с коронной шестерней 11, прикрепленной к ступице колеса. Крутящий момент от центральной конической пары шестерен 5 к ступицам ведущим колес передается через дифференциал полуоси 7, солнечные шестерни 8, сателлиты 9 и коронные шестерни 11.
При разделении главной передачи на две части уменьшаются нагрузки на полуоси и детали дифференциала, а также уменьшаются размеры картера и средней части ведущего моста. В результате увеличивается дорожный просвет и тем самым повышается проходимость автомобиля. Однако разнесенная главная передача более сложна, имеет большую металлоемкость, дорогостояща и трудоемка в обслуживании.
Классификация главных передач
По числу пар зацеплений
По виду зубчатого соединения
Отметим, что в полноприводных автомобилях расположение главной пары зубчатых колес зависит от разновидности привода.
Преимущества и недостатки
Цилиндрическая главная передача. Максимальное передаточное число ограничено значением 4,2. Дальнейшее увеличение отношения числа зубьев ведет к существенному увеличению размера механизма, а также повышению уровня шума. Каждый из типов зубчатых соединений имеет свои плюсы и минусы. Рассмотрим их:
Устройство и принцип работы главной передачи в автомобиле
Различные автомобили, как правило, оснащены бензиновыми или дизельными двигателями разной мощности, с разной величиной крутящего момента и, соответственно, разной частой вращения коленчатого вала.
Также независимо от типа ДВС автомобили оборудованы разными коробками переключения передач. При этом для большинства КПП актуально такое понятие, как главная передача автомобиля. Далее мы поговорим о том, что такое главная передача и для чего нужна.
Для чего нужна главная передача и что это такое
Как известно, сегодня на автомобили устанавливаются следующие типы КПП:
Для повышения крутящего момента и снижения скорости вращения служит главная передача автомобиля, имеющая определенное передаточное число. Передаточное число главной передачи зависит от типа, назначения автомобиля и оборотистости двигателя. Обычно передаточные числа главных передач легковых автомобилей находятся в диапазоне 3,5-5,5, грузовых 6,5-9.
Устройство главной передачи в автомобиле
Главная передача автомобиля представляет собой шестеренчатый зубчатый редуктор постоянного зацепления, состоящий из ведущей и ведомой шестерен разного диаметра. Расположение главной передачи автомобиля зависит от конструктивных особенностей самого ТС:
Одинарная главная передача состоят из одной пары шестерен ведущей и ведомой. Применяется на легковых и грузовых автомобилях. Двойная главная передача состоит из двух пар шестерен и применяется в основном на грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности для увеличения крутящего момента или для увеличения клиренса на внедорожных автомобилях. КПД передачи 0,93-0,96.
Двойные передачи можно разделить на два вида:
При разделении главной передачи на две части снижаются нагрузки на полуоси и детали дифференциала. Еще уменьшаются размеры картера средней части ведущего моста, в результате увеличивается дорожный просвет и проходимость автомобиля. Однако разнесенная передача более дорогая и сложная в изготовлении, имеет большую металлоемкость, ее сложнее обслуживать.
Типы главной передачи по виду зубчатого соединения
Если разделить типы главных передач, тогда можно выделить:
Цилиндрическая главная передача применяется на легковых переднеприводных автомобилях с поперечным расположением двигателя и коробки передач. Ее передаточное число находится в пределах 3,5-4,2.
Оси шестерней и колеса такой передачи пересекаются. В этих передачах применяют прямые, косые или криволинейные (спиральные) зубья. Снижение шума достигается применением косого или спирального зуба. КПД главной передачи со спиральным зубом достигает 0.97-0.98.
Передача применяется на заднеприводных легковых и грузовых автомобилях. Оси шестерней и колеса гипоидной передачи не пересекаются, а скрещиваются. Сама передача может быть как с нижним, так и с верхним смещением.
Главная передача с нижним смещением позволяет расположить ниже карданную передачу. Следовательно, смещается и центр тяжести автомобиля, повысив его устойчивость при движении.
При всех своих плюсах гипоидная передача имеет один недостаток – порог заклинивания при обратном ходе автомобиля (превышение расчетных оборотов). По этой причине водителю необходимо проявлять особую осторожность при выборе скорости движения задним ходом.
Подведем итоги
Итак, разобравшись с тем, для чего нужна главная передача автомобиля и какие типы главных передач используются в трансмиссии, становится понятно ее назначение. Как видно, устройство и принцип работы этого узла относительно простые.
При этом важно понимать, что данный элемент трансмиссии в значительной степени влияет на расход топлива, динамику и целый ряд других характеристик и показателей автомобиля.
Дифференциал коробки передач: что это такое, устройство дифференциала, виды дифференциалов. Как работает дифференциал КПП в трансмиссии автомобиля.
Как работает коробка-автомат: классическая гидромеханическая АКПП, составные элементы, управление, механическая часть. Плюсы, минусы данного типа КПП.
Карданная передача: что это такое, устройство, особенности, принцип работы. Виды карданных передач в устройстве автомобильной трансмиссии.
Коробка передач «механика»: основные плюсы и минусы данного типа КПП, принцип работы механической трансмиссии автомобиля (МКПП).
Устройство и принцип работы механической коробки передач. Виды механических коробок (двухвальная, трехвальная), особенности, отличия
Моторное масло вместо трансмиссионного: можно или нельзя залить масло для двигателя в коробку передач. Отличие масел для ДВС от масла для КПП, рекомендации.
Виды, устройство и принцип работы главной передачи
Главная передача автомобиля – элемент трансмиссии, в наиболее распространенном варианте состоящий из двух шестерен (ведомой и ведущей), призванный преобразовывать крутящий момент, поступающий от коробки передач, и передавать его на ведущую ось. От конструкции главной передачи напрямую зависят тягово-скоростные характеристики автомобиля и расход топлива. Рассмотрим устройство, принцип действия, виды и требования к механизму трансмиссии.
Принцип работы
Принцип действия главной передачи достаточно прост: во время движения автомобиля крутящий момент от двигателя передается коробке переменных передач (КПП), а затем, посредством главной передачи и дифференциала, приводным валам автомобиля. Таким образом, главная передача непосредственным образом изменяет крутящий момент, который передается колесам машины. Соответственно, посредством нее изменяется и скорость вращения колес.
Основная характеристика этого редуктора – передаточное число. Данный параметр отражает отношение количества зубьев ведомой шестерни (связана с колесами) к ведущей (связана с вторичным валом коробки передач). Чем больше передаточное число, тем быстрее автомобиль разгоняется (крутящий момент увеличивается), но при этом уменьшается значение максимальной скорости. Уменьшение передаточного числа увеличивает максимальную скорость, при этом машина начинает ускоряться медленнее. Для каждой модели автомобиля передаточное число подбирается с учетом характеристик двигателя, КПП, размера колес, тормозной системы и т.д.
Устройство и основные требования к главной передаче
Устройство рассматриваемого механизма простое: главная передача состоит из двух шестерен (зубчатый редуктор). Ведущая шестерня имеет меньший размер, при этом она имеет связь с вторичным валом коробки передач. Ведомая шестерня больше ведущей, а связана она с дифференциалом и, соответственно, с колесами машины.
Рассмотрим основные требования, предъявляемые к главной передаче:
Увеличить КПД главной передачи можно повысив качество изготовления зубьев обоих шестерен, а также увеличив жесткость деталей и применив в конструкции подшипники качения. Отметим, что максимально сокращать вибрации и шум при работе чаще всего требуется для зубчатых редукторов легковых автомобилей. Вибрации и шум можно минимизировать, обеспечив надежное смазывание зубьев, повысив точность зацепления зубчатых колес, увеличив диаметр валов, а также прочими мерами, которые повышают жесткость элементов механизма.
Классификация главных передач
По числу пар зацеплений
По виду зубчатого соединения
По компоновке
Отметим, что в полноприводных автомобилях расположение главной пары зубчатых колес зависит от разновидности привода.
Преимущества и недостатки
Каждый из типов зубчатых соединений имеет свои плюсы и минусы. Рассмотрим их:
Главная передача – это неотъемлемая часть трансмиссии, от которой зависит расход топлива, максимальная скорость и время разгона машины. Именно поэтому при тюнинге трансмиссии пару зубчатых колес часто меняют на улучшенный вариант. Это помогает снизить нагрузку на КПП и сцепление, а также улучшить разгонную динамику.
Легенды и мифы о КПП
© Федорыч (Атисков Александр, г. Москва)
Про неоспоримое преимущество ГП в КПП.
Нередко в различных источниках приходится читать высказывания типа:
“ Замена главной пары открывает возможность улучшить динамику вашего автомобиля не прибегая к форсировке мотора. В городе расход топлива не изменится, на трассе возможно увеличение на 3 % при движении с макс скоростью, что несущественно, заметно же улучшится динамика, двигателю будет проще выходить на максимальные обороты, пятая передача станет более рабочей, появиться ровный подхват на всех передачах, станет легче трогаться с места, преодолевать крутые горки, реже придется переключать передачи при спокойной езде или при движении в городском потоке.”
Рис. 2 Скорость – Время
Рис. 3 Ускорение – Скорость
Рис. 4 Ускорение – Время
Ну вроде бы как по графикам не очень впечатляет, приведем все это в цифирях:
Можно рассмотреть это дело немного подробнее. Прежде всего, необходимо отметить, что приведенные данные расчетов разгона построены для “фанатичного” разгона – техники ударного переключения передач, немилосердной раскрутке двигателя до 6652 – 6366 RPM (c 1 ‑й на 2 ‑ю, со 2 ‑й на третью). Эти данные конечно относительно условные (с точностью до принятых данных, ВСХ в первую очередь), но тем не менее, такие режимы вызвать печальные последствия для деталей КПП (шестерни, синхронизаторы, сцепление) буквально через пару-тройку подобных стартов. А что будет, если ограничить обороты двигателя величиной, ну скажем (это я уже навскидку, сознательно выбрал для иллюстрации “наибольшего эффекта ГП”) в 3700 с копейками RPM. Вот результаты такого численного эксперимента:
Когда же целесообразно переключать передачи при фанатичном разгоне?
Сколько людей, столько и мнений. Посмотрим, что тут можно придумать. Сразу отнесем за границу рассмотрения моменты, связанные со шлифом колес, раскруткой трансмиссии во время переключения и некоторые другие моменты. Сейчас скажу немного странную на первый взгляд мысль. Так что же разгоняет автомобиль? Ответ – дорога… Странно, не так ли, все про двигатель говорим, а тут – дорога. Ну конечно не само полотно дороги, а ее реакция на колесья (помните Ньютона, про действие-противодействие и про то, что не уравновешиваются, поскольку приложены к разным телам). Итак, нужен крутящий момент на колесах. Его (а точнее говоря его отношение крутящего момента, деленного на динамический радиус качения ведущих колес за вычетом разнообразных сил сопротивлений, к массе авто) иногда называют динамическим фактором. Да в конечном итоге хрен с ним, с пресловутым фактором – в первом приближении можно предположить, что передачи переключаются мгновенно (скорость, а и следовательно потери, практически не меняются), коэффициент полезного действия (КПД) трансмиссии (передний привод, поперечное расположение двигателя) на разных передачах практически одинаков. Тогда можно ограничиться рассмотрением одного крутящего момента.
Рис. 5 Крутящий момент – обороты и линии переключения.
Рис. 6 Мощность – обороты и линии переключения.
1 – 2 передача 6652 – 3548 RPM
2 – 3 передача 6366 – 4404 RPM
3 – 4 передача 6380 – 4392 RPM
Напрашивается вывод – для идеальной коробки (моментальное переключение, любое возможное передаточное число, типа бесступенчатый вариатор), с учетом принятых допущений, в плане “фанатичного” разгона целесообразно ехать на пике мощности
Короткая первая – недостатки и преимущества.
Наверно обратили внимание, что линия переключения передач 1 – 2 лежит гораздо ниже остальных линий и как бы выпадает (см.рис. 6 ). Вот этот то эффект частенько называют “разрывом”, “ступенькой”, короткой первой. Уже как бы выше пришли к выводу, что при фанатичном разгоне надо держаться как можно ближе к максимальному значению мощности на кривой ВСХ. Вот это (не оптимальный разгон) и является основным недостатком короткой первой передачи. Но, как говорится, жизнь богаче, есть и несомненные плюсы. К ним можно отнести и повышенное значение крутящего момента – для примера представьте езду скажем по раскисшему осеннему проселку. Лемехи грязи, облепившие колеса, на длинной первой на малых скоростях тривиально не хватает крутящего момента, а добавить оборотов – того и гляди, зароешься. Подобная ситуация возможна и в глубоком снегу.
Облегчили маховик, что имеем?
Вообще говоря, речь нужно вести не про облегчение маховика, а про уменьшение момента инерции. Конечно, уменьшение массы маховика тоже пойдет на пользу делу разгона, но это такой мизер, что не имеет смысла обсуждать (что такое снижение массы на 2 кг по сравнению со снаряженной под тонну?). А вот уменьшение момента инерции должно привести к выигрышу в разгоне, более быстрой реакция на педаль газа без нагрузки и, с другой стороны, к менее стабильным холостым, небольшому напрягу (выражающимся в увеличенных оборотах двигателя) при трогании с места.
Сразу скажу, что по графикам мало что видно, так что сразу приведу результаты численного моделирования разгона:
Разогнали зубило до 190 км/час.
На таких скоростях главные затраты двигателя приходятся на преодоление сил аэродинамического сопротивления. А последние, как известно, пропорциональны коэффициенту аэродинамического сопротивления, площади миделевого сечения, скоростному напору (половине произведения плотности воздуха на квадрат его скорости).