Главная передача автомобиля – назначение, типы передач, устройство, работа
Современные модели автомобилей имеют в своем арсенале, как правило, несколько двигателей – как бензиновых, так и дизельных. Двигатели различаются по мощности, величине крутящего момента, частоте вращения коленчатого вала. С разными двигателями применяются и разные коробки передач: механика, робот, вариатор и конечно автомат.
Адаптация коробки передач к конкретному двигателю и автомобилю осуществляется с помощью главной передачи, имеющей определенное передаточное число. В этом основное предназначение главной передачи автомобиля.
Конструктивно главная передача представляет собой зубчатый редуктор, который обеспечивает увеличение крутящего момента двигателя и уменьшение частоты вращения ведущих колес автомобиля.
На преднеприводных автомобиля главная передача расположена вместе с дифференциалом в коробке передач. В автомобиле с задним приводом ведущих колес главная передача помещена в картер ведущего моста, где кроме нее находится и дифференциал.
Положение главной передачи в автомобилях с полным приводом зависит от типа привода, поэтому может быть как в коробке передач, так и в ведущем мосту.
В зависимости от числа ступеней редуктора главная передача может быть одинарной или двойной. Одинарная главная передача состоит из ведущей и ведомой шестерен. Двойная главная передача состоит из двух пара шестерен и применяется в основном на грузовых автомобилях, где требуется увеличение передаточного числа. Конструктивно двойная главная передача может выполняться центральной или разделенной. Центральная главная передача компонуется в общем картере ведущего моста. В разделенной передаче ступени редуктора разнесены: одна располагается в едущем мосту, другая – в ступице ведущих колес.
Вид зубчатого соединения определяет следующие типы главной передачи: цилиндрическая, коническая, гипоидная, червячная.
Цилиндрическая главная передача применяется на переднеприводных автомобилях, где двигатель и коробка передач расположены поперечно.
В передаче используются шестерни с косыми и шевронными зубьями. Передаточное число цилиндрической главной передачи находится в пределах 3,5-4,2. Дальнейшее увеличение передаточного числа приводит к увеличению габаритов и уровня шума.
В современных конструкциях механической коробки передач применяется несколько вторичных валов (два и даже три), на каждом из которых устанавливается своя ведущая шестерня главной передачи. Все ведущие шестерни имеют зацепление с одной ведомой шестерней. В таких коробках главная передача имеет несколько значений передаточных чисел. По такой же схеме устроена главная передача роботизированной коробки передач DSG.
На пререднеприводных автомобилях может производиться замена главной передачи, являющаяся составной частью тюнинга трансмиссии. Это приводит к улучшению разгонной динамики автомобиля и снижению нагрузки на сцепление и коробку передач.
Коническая, гипоидная и червячная главные передачи применяются на заднеприводных автомобилях, где двигатель и коробка передач расположены параллельно движению, а крутящий момент на ведущую ось необходимо передать под прямым углом.
Из всех типов главной передачи заднеприводных автомобилей самой востребованной является гипоидная главная передача, которую отличает меньшая нагрузка на зуб и низкий уровень шума. Вместе с тем, наличие смещения в зацеплении зубчатых колес приводит к повышению трения скольжения и, соответственно, снижению КПД. Передаточное число гипоидной главной передачи составляет: для легковых автомобилей 3,5-4,5, для грузовых автомобилей 5-7.
Коническая главная передача применяется там, где не важны габаритные размеры и не ограничен уровень шума. Червячная главная передача ввиду трудоемкости изготовления и дороговизне материалов в конструкции трансмиссии автомобиля практически не применяется.
Устройство главной передачи автомобиля — autoleek
Трансмиссия в конструкции авто обеспечивает изменение и передачу вращения от силовой установки на ведущие колеса. Эта составная часть включает в себя ряд узлов, среди которых и главная передача автомобиля.
Назначение, конструктивные особенности
Основная задача этого элемента сводится к изменению крутящего момента перед подачей его на привод колес. То же делает и коробка передач, но у неё существует возможность изменения передаточных чисел за счет ввода в зацепление тех или иных шестерен. Несмотря на наличие в конструкции автомобиля КПП, на выходе из нее крутящий момент небольшой, а скорость вращения выходного вала – высокая. Если передать вращение напрямую на ведущие колеса, то возникшая нагрузка «задавит» двигатель. В общем, авто просто не сможет сдвинуться с места.
Главная передача автомобиля обеспечивает повышение крутящего момента и снижение скорости вращения. Но в отличие от КПП передаточное число у нее фиксированное.
Расположение главной передачи на примере обычной МКПП
Представляет собой эта передача на легковом авто обычный шестеренчатый одноступенчатый редуктор постоянного зацепления, состоящий из двух шестерен разного диаметра. Ведущая шестерня небольшая по размерам и связана она с выходным валом КПП, то есть вращение подается на нее.
Ведомая же шестерня значительно больше по размерам и получаемое вращение она подает на приводные валы колес.
Передаточное число является соотношением количества зубьев шестерен редуктора. Для легковых авто этот параметр находится в диапазоне 3,5-4,5, а для грузовиков он достигает 5-7.
Чем больше передаточное число (больше количество зубьев ведомой шестерни относительно ведущей), тем выше крутящий момент, подаваемый на колеса. При этом тяговое усилие будет больше, но максимальная скорость ниже.
Передаточное число главное передачи подбирается исходя из эксплуатационных показателей силовой установки, а также других узлов трансмиссии.
Устройство главной передачи напрямую зависит от конструктивных особенностей самого автомобиля. Этот редуктор может быть, как отдельным узлом, установленным в своем картере (заднеприводные модели), так и входить в конструкцию КПП (авто с передним приводом).
Главная передача в заднеприводном автомобиле
Что касается некоторых полноприводных авто, то у них может использоваться разная компоновка.
Если в таком автомобиле расположение силовой установки – поперечное, то главная передача передней оси входит в конструкцию КПП, а задней располагается в отдельном картере. У автомобиля с продольной компоновкой главные передачи на обоих осях отделены от КПП и раздаточной коробки.
В моделях с отделенной главной передачей, этот редуктор выполняет еще одну задачу – изменяет угол направления вращения на 90 град. То есть выходной вал КПП и приводные валы колес имеют перпендикулярное расположение.
Расположение главной передачи передней оси Audi
В переднеприводных моделях, где главная передача входит в конструкцию КПП, указанные валы имеют параллельное расположение, поскольку менять угол направления не нужно.
В ряде грузовых авто применяются двухступенчатые редукторы. Примечательно, что их конструкция может быть разной, но наибольшее распространение получила так называемая разнесенная компоновка, в которой используется один центральный редуктор и два колесных (бортовых).
Такая конструкция позволяет существенно повысить крутящий момент, а соответственно и тяговое усилие на колесах.
Привод легковых автомобилей
Особенность работы редуктора сводится к тому, что он равномерно разделяет вращение на оба приводных вала. При прямолинейном движении такое условие является нормальным. Но при прохождении поворотов колеса одной оси проходят разное расстояние, поэтому необходимо изменение скорости вращения каждого из них. Это входит в задачу дифференциала, используемого в конструкции трансмиссии (он устанавливается на ведомой шестерне). В результате главная передача подает вращение на приводные валы не напрямую, а через дифференциал.
Виды и их применяемость
Основной характеристикой главных передач является тип шестерен и вид зацепления зубьев между ними. На авто используются такие типы редукторов:
- Цилиндрический
- Конический
- Гипоидный
- Червячный
Випы главных передач
Цилиндрические шестерни применяются в главных передачах переднеприводных авто.
Отсутствие надобности в изменении направления вращения и позволяет использовать такой редуктор. Зубья на шестернях – косые или шевронные.
Передаточное число для таких редукторов находится в диапазоне 3,5-4,2. Большее передаточное число не используется, поскольку для этого необходимо повышать размеры шестеренок, что сопровождается увеличением шумности работы передачи.
Коническая, гипоидная и червячная передачи используются там, где необходимо не только изменение передаточного числа, а и изменение направления вращения.
Конические редукторы применяются обычно на грузовых авто. Их особенность сводится к тому, что оси шестеренок перекрещиваются, то есть находятся на одном уровне. В таких передачах используются зубья косой или криволинейной формы. На легковых авто этот тип редуктора не используется из-за значительных габаритных размеров и повышенной шумности.
На заднеприводных легковушках чаще всего применяется иной тип – гипоидный. Его особенность сводится к тому, что оси шестерен смещены.
За счет расположения ведущей шестерни ниже относительно оси ведомой, удается уменьшить габариты редуктора. При этом этот тип передачи характеризуется повышенной устойчивостью к нагрузкам, а также плавностью и бесшумностью работы.
Червячные передачи – наименее распространенные и на авто практически не используются. Основная причина этого – сложность и дороговизна изготовления составных элементов.
Основные требования. Современные тенденции
Главным передачам выдвигается немало требований, основными из которых являются:
- Надежность;
- Минимальная потребность в обслуживании;
- Высокие показатели КПД;
- Плавность и бесшумность;
- Минимально возможные габаритные размеры.
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.
Редуктор | Типы и применение
Содержание
- 1. Что такое редуктор?
- 2. Механизм и применение
- 3. Типы редукторов передачи
- 3.1 Spure Gear
- 3.2 Зубчатая передача
- 3,3 спиральная шестерня
- 3.4 Планета.
- 4. Как выбрать лучший редуктор?
Редуктор, также известный как редуктор и редуктор, представляет собой устройство передачи мощности, которое снижает входную скорость вращения. Редукторы способствуют увеличению крутящего момента двигателя и позволяют приемному устройству вращаться под воздействием создаваемого крутящего момента. Эти устройства повышают эффективность операций. Например, двигатели обычно рассчитаны на работу с определенным числом оборотов в минуту. Хотя эту скорость можно регулировать с помощью частотно-регулируемого привода, во многих случаях более выгодно использовать для регулировки скорости определенный набор шестерен.
Рис.
Редукторы скорости соединяют источник питания (обычно двигатель или двигатель) с ведомой нагрузкой. Он регулирует крутящий момент/скорость между источником питания и нагрузкой, соединяя источник питания и ведомую нагрузку с шестернями, которые имеют разные передаточные числа. Передаточное отношение определяется «зубьями» на шестернях. Зацепление шестерен с разным количеством зубьев изменяет выходную скорость/крутящий момент. Вот видео, которое демонстрирует, как передаточное число влияет на выходную скорость с шестернями Lego.
Корпус обычно содержит два или более набора шестерен (в зависимости от требуемого передаточного числа), опорные подшипники, валы и уплотнения. Корпус также содержит смазку для шестерен и подшипников. Коробка передач переключает передачи с помощью сцепления. Сцепление представляет собой механическое устройство, которое отсоединяет и зацепляет шестерни.
Зубчатые редукторы соединяют источник энергии (обычно двигатель или двигатель) с ведомой нагрузкой.
Он регулирует крутящий момент/скорость между источником питания и нагрузкой, соединяя источник питания и ведомую нагрузку с шестернями, которые имеют разные передаточные числа. Передаточное отношение определяется «зубьями» на шестернях. Зацепление шестерен с разным количеством зубьев изменяет выходную скорость/крутящий момент. Вот видео, которое демонстрирует, как передаточное число влияет на выходную скорость с шестернями Lego.
Электродвигатели обычно рассчитаны на работу с определенной частотой вращения (оборотов в минуту). Хотя эту скорость можно регулировать с помощью частотно-регулируемого привода, во многих случаях более выгодно использовать определенный набор шестерен для регулировки выходной скорости, тем самым увеличивая крутящий момент.
Зубчатые редукторы используются для управления всеми типами промышленных и бытовых машин, включая автомобильные, велосипедные и конвейерные системы, которые требуют безопасного и эффективного снижения скорости двигателя. Обычно они состоят из нескольких шестерен, которые работают вместе внутри корпуса редуктора. В соответствии с потребностями и спецификациями различных приложений могут быть предоставлены различные конструкции редукторов.
Две основные конфигурации: редукторы с прямым углом и параллельным валом. С точки зрения прямого угла мы можем дополнительно различать червячные, конические и гипоидные зубчатые передачи. Наиболее распространенными типами с параллельным валом являются цилиндрические, косозубые и планетарные редукторы. Некоторые редукторы представляют собой комбинацию различных типов, специально разработанных для определенных применений. Давайте рассмотрим некоторые распространенные устройства редукторов и проверим их характеристики, преимущества и недостатки.
2 Чертеж цилиндрического зубчатого колесаЦилиндрические зубчатые редукторы могут работать с высокими передаточными числами с эффективностью, близкой к 100%, но они очень шумные при работе. Эти шестерни могут правильно зацепляться только в том случае, если они установлены на параллельных валах. Недостатком прямозубых шестерен является то, что зубья внезапно сходятся в прямолинейном контакте по всей ширине, вызывая шум. Этот шум особенно беспокоит при движении на высоких скоростях. Поэтому они часто используются в низкоскоростных приложениях или там, где контроль шума не является проблемой.
Червячная передача Рис. 3 Система червячной передачи
Этот тип редуктора имеет прямоугольную конструкцию, которая создает меньше шума и вибрации, так как большая часть контакта создается при скользящем движении. В прошлом он использовался для привода источников, но был заменен редукторами с ортогональными осями из-за низкой эффективности передачи. Червячные редукторы обеспечивают простой и компактный способ достижения передаточных чисел с высоким крутящим моментом на низких скоростях.
Однако недостатком является то, что эффективность намного ниже. Поскольку червячный механизм представляет собой одностороннюю конструкцию, он обеспечивает более высокий уровень безопасности и надежности (только червяк приводит в движение червячное колесо).
Косозубая шестерня Рис. 4 Косозубая шестерня
В косозубом типе передняя кромка зуба расположена не параллельно оси вращения, а под определенным углом. Шестерня изогнута, а ее профиль зуба описывает спираль. Косозубые шестерни могут зацепляться параллельно или крест-накрест, но грузоподъемность значительно снижается. В косозубых редукторах шестерни обычно блокируются под углом 90 градусов. Они обычно находятся в параллельном или пересекающемся положении. Они намного тише цилиндрических шестерен во время работы благодаря своей конструкции. Кроме того, косозубые редукторы более эффективны и могут выдерживать более высокие подвешенные нагрузки.
Планетарный редуктор Рис.
5 Планетарный редуктор Четыре основных компонента этого редуктора: солнечная шестерня, планетарная шестерня, зубчатый венец и каретка. Он характеризуется тем, что зубчатый венец вращается вокруг солнечной шестерни. Он компактен и может работать с высокими передаточными числами, таким образом передавая большой крутящий момент, и эффективен даже на низких скоростях. Типичная потеря эффективности составляет всего 3% на ступень.
Этот КПД гарантирует, что большая часть энергии, подводимой к редуктору, умножается и передается в крутящий момент, а не тратится на механические потери внутри редуктора. Еще одним преимуществом является распределение нагрузки. Передаваемая нагрузка распределяется между несколькими шестернями и сателлитами, что приводит к значительному увеличению крутящего момента. Они могут передавать крутящий момент, в три раза превышающий крутящий момент цилиндрического редуктора аналогичного размера. Основными преимуществами этого типа редуктора, помимо вышеупомянутой эффективности, являются его компактные размеры, низкий зазор и высокое отношение крутящего момента к весу.
Как видно из изображения выше, конические зубчатые редукторы имеют очень типичную конструктивную особенность: угловой кривошип. Операторы могут переключаться между продольным и поперечным вращением, получая дополнительную гибкость. Конические шестерни состоят из двух пересекающихся валов, а поверхность зуба шестерни имеет форму конуса. Эта конструкция обеспечивает максимальную гибкость угла между валами (хотя наиболее распространенным является 90 градусов). Шум на более высоких скоростях также является проблемой. Они могут работать с более низкими передаточными числами с более высокой эффективностью (около 95%). Обычно они используются только на более низких скоростях.
Как насчет магнитных шестерен? Без осколков, без смазки и без износа. Эти редукторы скорости действительно являются очень заманчивыми преимуществами нового типа редуктора, популярность которого в последние годы значительно возросла.
Как следует из названия, этот тип использует магнитное притяжение для обеспечения увеличения скорости и крутящего момента вместо перемещения шестерен друг против друга. Но с сегодняшними технологиями магнитные шестерни имеют больший вес и относительно низкий выходной крутящий момент по сравнению с их обычными аналогами. Поэтому они остаются специальными решениями для конкретных случаев, таких как приложения с высокими затратами на техническое обслуживание и операции в суровых условиях.
Рис. 7 Различные типы шестерен
Независимо от типа применения, при выборе зубчатого редуктора следует учитывать множество факторов. Прежде всего, вы должны учитывать, какой крутящий момент вам потребуется для вашего приложения. Ваша коробка передач должна увеличивать крутящий момент до уровня, позволяющего двигателю перемещать другой компонент с достаточной скоростью. Вы должны обращать внимание как на минимальный, так и на максимальный крутящий момент, а также на повторяющийся пиковый крутящий момент, крутящий момент ускорения и крутящий момент торможения.
Выставка IMTS объединяет производителей со всего мира. Отправьте нам сообщение с вашими требованиями, и наши эксперты IMTS с радостью помогут вам с вашими вопросами.
Зубчатые редукторы: основы — WorldWide Electric
Что такое зубчатый редуктор?
В мире механической передачи энергии много движущихся частей, и все может быстро усложниться. Очень важной частью этих систем являются редукторы — составные машины, передающие мощность от первичного двигателя к нагрузке.
Шестеренчатые редукторы находятся в центре внимания этой статьи.
Из шести основных простых механизмов в редукторах обычно используется колесо и ось и/или винт (червячный редуктор), чтобы выполнять работу более эффективно за счет получения механического преимущества. Двигатели, как правило, предназначены для работы с определенным числом оборотов в минуту или числом оборотов в минуту, и, хотя эта скорость может регулироваться с помощью частотно-регулируемых приводов, во многих случаях более выгодно использовать установленную конкретную зубчатую передачу для регулировки этой скорости. выходную скорость и тем самым увеличить крутящий момент.
Например, если двигатель вращается со скоростью 1800 об/мин, и этот двигатель подключен к редуктору 10:1, редуктор будет выдавать 180 об/мин. Если тот же двигатель имеет номинальный крутящий момент при полной нагрузке 30 фунт-футов, то выходная мощность редуктора 10:1 (при условии эффективности 85%) составит 255 фунт-футов.
предлагая значительное увеличение объема работы, которую можно выполнить. Распространенными приложениями такого рода могут быть конвейеры, где пропускная способность требует определенных рабочих скоростей и повышенного крутящего момента для перемещения материалов из одного места в другое.
Где обычно можно найти редукторы?
Зубчатые редукторы являются неотъемлемой частью работы агрегатных заводов.Редукторы используются во всех областях промышленности — в обработке агрегатов, сельском хозяйстве, химической переработке, нефтегазовой отрасли, системах передачи и распределения, логистике, складировании и хранении, и это лишь некоторые из них. Зубчатые редукторы обычно используются в областях, где требуется более высокий крутящий момент и / или более низкая скорость вращения, или если мощность должна передаваться под другим углом, например, под прямым углом к двигателю. Также возможно изменить направление вращения – по часовой стрелке или против часовой стрелки.
Что может привести к выходу из строя шестеренчатого редуктора?
Механические отказы являются серьезной проблемой для любого приложения и часто обсуждаются и обсуждаются.
Когда система не работает, это в конечном итоге приводит к потере производительности и, как следствие, к потере денег. Бригады технического обслуживания, линейные рабочие и другой персонал неустанно работают над тем, чтобы как можно быстрее вернуть систему в рабочее состояние, и в это время производство продукции не производится. Так что же является причиной неудач? Как и у любого вращающегося оборудования, у него может быть много потенциальных причин поломок и простоев, но обычно все сводится к одной из двух проблем:
- Неправильный размер или применение
- Несоблюдение технического обслуживания оборудования
даваться в процессе. Выбор неправильного редуктора, неспособность принять во внимание все требования или условия эксплуатации или выбор редуктора с недостаточным размером для экономии небольшой суммы денег в краткосрочной перспективе — все это потенциальные ловушки.
Поэтому важно провести надлежащее исследование перед установкой всей системы! «Вы можете заплатить мне сейчас, или вы можете заплатить мне позже» — гораздо лучше вложить надлежащие ресурсы в ваше приложение с самого начала и настроить его на гораздо более длительный срок службы, чем иметь непредвиденные простои позже, приводящие к огромным потерям. производительность и доход.
Вы же не купите новый грузовик, не сойдете с него со стоянки и не скажете: «Эта машина новая. Мне никогда не придется менять масло», а вы? Конечно, нет. Конечно, первые несколько месяцев, может быть, даже год или около того, все будет хорошо. Но в конце концов этому грузовику понадобится новый двигатель, когда детали начнут деформироваться, перегреваться и изнашиваться. Большинство зубчатых редукторов одинаковы — масло внутри должно быть доведено до определенного уровня и его необходимо регулярно менять в соответствии со спецификациями производителя.