Распределение крутящего момента на ниве
Добавил пользователь Alex Обновлено: 19.09.2024
Конструкция трансмиссии у всех моделей Нивы, начиная с ВАЗ 2121 и по ВАЗ 2131, имеет постоянный полный привод на все четыре колеса с блокируемым межосевым дифференциалом. Конструкция состоит из коробки передач, раздаточной коробки, переднего и заднего карданных валов, переднего и заднего моста.
Крутящий момент с двигателя через коробку передач передается на раздаточную коробку, которая перераспределяет его в двух направлениях, к переднему и заднему мосту. Далее, крутящий момент от раздаточной коробки, посредством переднего и заднего карданов, передается на передний и задний редуктор. Крутящий момент от переднего редуктора, через дифференциал переднего редуктора и левый и правый шарнир равных угловых скоростей (ШРУС) перераспределяется на левое и правое передние колеса автомобиля. Крутящий момент от заднего редуктора через дифференциал заднего редуктора и левую и правую полуось, перераспределяется на левое и правое задние колеса автомобиля. Поскольку привод крутящего момента происходит на все четыре колеса, то он называется полным. А поскольку конструкция постоянно передает крутящий момент на все четыре колеса, то он называется постоянным полным приводом или в международном обозначении 4WD.
Какие дифференциалы у Нивы блокируются?
На пути при передаче крутящего момента от двигателя к колесам автомобиля у Нивы предусмотрены конструкцией три дифференциала. Первый, межосевой дифференциал, перераспределяет крутящий момент на переднюю и заднюю ось автомобиля. Он у Нивы является блокируемым. Блокировка межосевого дифференциала осуществляется малой рукояткой управления раздаточной коробкой. При блокировании межосевого дифференциала загорается сигнальная лампочка на панели приборов.
Два остальных дифференциала являются межколесными и расположены в переднем и заднем редукторах. Они перераспределяют крутящий момент к левому и правому колесам. Эти дифференциалы у Нивы являются свободными (т. е. не блокируются).
Когда и для чего надо блокировать межосевой дифференциал?
Межосевой дифференциал надо блокировать преодолевая сложные участки дорог. К таким участкам можно отнести: бездорожье, песок, крутые подъемы и спуски. При блокировании межосевого дифференциала на обе оси автомобиля начинает передается одинаковый крутящий момент (ALER: Ошибка! См. статью Привод Нивы). В связи с этим устраняются ситуации пробуксовки передней оси автомобиля по отношению к задней оси, что повышает его проходимость.
Блокировать дифференциал желательно до преодоления препятствия, а не после того, как автомобиль застрял. Это позволяет избежать многих неприятных ситуаций.
Я заблокировал межосевой дифференциал, но все равно застрял. При этом я заметил, что у меня вращаются только два колеса, одно спереди и одно сзади. Как это может быть?
При блокировании межосевого дифференциала передается одинаковый крутящий момент на переднюю и заднюю оси автомобиля (ALER: Ошибка: одинакова угловая скорость, а не крутящий момент. См. статью Привод Нивы). Поэтому, как минимум по одному колесу будет вращаться на передней и задней оси. Если бы межосевой дифференциал был бы не заблокирован, то вращалось бы только одно колесо на одной оси автомобиля.
Межколесные дифференциалы у Нивы являются свободными (не блокируемыми), поэтому они перераспределяют крутящий момент (ALER: перераспределяется не крутящий момент, а вращательное движение. См. статью Привод Нивы) в сторону меньшего сопротивления, т. е. на колесо, которое имеет меньшее сопротивление с дорожным покрытием. Поэтому при включенном межосевом дифференциале на передней и задней оси буксует по одному колесу.
Эту статью я пишу для того чтобы поделиться опытом и провести обоснование аспекта устойчивости автомобиля на дороге. Этим автомобилем будет ваз 2121 нива и все последующие полноприводные модели на этой базе.
Постоянный полный привод. Хорошо ли это или плохо? Трансмиссия Нивы построена таким образом что крутящий момент от двигателя передаётся на КПП далее на Раздаточную коробку в которой и установлен межколёсный дифференциал. который делит 50х50 крутящий момент между передним и задним мостом. далее момент переходит на передний и задний мост дифференциалы которых так же делят крутящий момент между колёсами 50х50. Равномерное распределение крутящего момента позволяет эластично работать полному приводу. В обычном состоянии при вывешивании одного из колёс крутящий момент на вывешенное колесо будет передаваться в 4 раза быстрее за счёт двух двух дифференциалов. То есть если машина застряла и вывесилось одно из колёс наименее загруженных, не важно переднее или заднее оно будет вращаться в 4 раза быстрее положенных оборотов. Если допустим скорость вращения на первой передаче 20 км ч. то на выходе колесо будет выдавать все 80. В раздаточной коробке предусмотрена жёсткая блокировка межосевого дифференциала которая позволяет синхронно передавать крутящий момент на передний и задний мост, то есть включать постоянный жёсткий полный привод.
При этом если будет диагональное вывешивание то момент будет передаваться на переднее и заднее колесо имеющее меньшее сцепление с почвой. Соответственно за счёт дифференциалов скорость вращения этих колёс будет удвоенной. В раздаточной коробке так же есть понижающая передача которая усиливает крутящий момент передаваемый на мосты и понижением скорости вращения.
Два коротеньких рычажка, Первый ближе к панели это блокировка межосевого дифференциала, второй включение пониженной передачи. Так вот для чего я это пишу. У Нивы есть одно свойство. она на скользкой дороге при не заблокированном дифференциале может неожиданно развернуться потеряв управление. Причём это происходит мгновенно, даже опытный водитель не успевает отреагировать на такой кульбит. Почему об этом пишу. Было время когда я работал на Ниве и возил почту по району. Изучил её повадки вдоль и поперёк. Конечно у неё отличная проходимость, даже при не заблокированном дифференциале. При движении и ускорении крутящий момент распределяется по полом по осям. И лишь только вывешивание одного из колёс может остановить движение. Но у нивы длинноходная подвеска и колёса практически всегда имеют сцепление с грунтом поэтому происходит перераспределение между колёсами равномерно и работает полный привод как и положено.
Нива прекрасно преодолевает грязь, песок, снежные заносы. И практически любую пересечённую местность. Но это статья не о вездеходных возможностях машины а о особенности управления в скользкое время. А именно, накатанная зимняя дорога, гололёд, грунт с малым сцеплением.
Я неоднократно попадал в ситуацию полного разворота автомобиля на скользкой дороге, причём если машину начало разворачивать этого уже не изменить, это не скорректировать рулём и прибавкой газа. Тем более если это происходит на достаточной скорости. доли секунды и машина едет задом на перёд. Водитель даже не успевает отреагировать. Но это в том случае если не заблокирован дифференциал. Хотя полный привод включен постоянно! Такой кульбит это норма. И вот теперь я хочу провести обоснование данного факта. С чем это связано?
Для этого небольшой экскурс и сравнение с другими приводами. И к примеру возьмём задний привод. На примере классики 2101-2107
Вращение предаётся только на задние колёса. В скользкое время приходится очень аккуратно работать педалью газа, небольшая ошибка вызывает срыв в пробуксовку и в этот момент при манёвре или наезде одним из колёс машину может легко развернуть. Более того двигатель расположенный в передней части машины загружает переднюю ось. Лёгкий задок не нагружает ведущие колёса в итоге от отсутствия сцепления и загруженности ведуще оси колёса буксуют.
Но водители приспосабливаются. Зимняя резина + Балласт в багажник 50-60 кг и двигаться можно. Занос при заднем приводе возникает как при ускорении так и при сбросе газа. Но водители знают эти повадки. Поэтому приспособится можно и все так ездят.
Передний привод на скользкой дороге куда предпочтительней заднему. Ведущие колёса нагружены двигателем + они ещё и тянут машину за собой в поворот. Единственное отличие что входя в поворот не сбрасывать газ иначе зад может закинуть и машину развернёт.
И так возвращаясь к полному приводу к Ниве. При выключенном межосевом дифференциале крутящий момент между мостами делится пополам. Но нагрузка на переднюю и заднюю ось разные. Пред загружен двигателем коробкой и раздаточной коробкой. зад автомобиля короткий на заднюю ось нагрузка меньшая. Теперь представим ситуацию движение по скользкой дороге. Водитель полностью уверен в себе, Полный привод всегда включен, чего опасаться. при движении и ускорении всё отлично. Машина уверенно едет и по скользкой дороге и на подъёмы. Но вот водитель сбросил газ пред препятствием немножко вильнул рулём. Задний колёса и без того меньше нагруженные предают под сброс газа часть нагрузки на передние колёса. Передние колёса имеют хорошее сцепление и ещё подружатся. Упираясь они замедляют движение автомобиля но через межосевой дифференциал перераспределяют часть нагрузки на заднюю в итоге сила направленная на разгруженные задние колёса. Повторюсь машина тормозится трансмиссией! Обороты двигателя падают и являются тормозом. Продолжу, через хорошее сцепление передних нагруженных колёс предаётся момент обратно в трансмиссию колёса заставляют двигатель крутиться в то время как он их тормозит. Но стоит меж осевой дифференциал и он не заблокирован, а значит часть энергии уходит на задний мост, и что победит либо раскрутиться двигатель либо задние колёса начнут скользить причём как только начнётся потеря сцепления, колёса сначала замедлят вращение потом крутящий момент с лёгкостью предастся с переднего моста на задний, и задние колёса будут иметь притормаживающий эффект. В то время как передние колёса будут крутиться не блокируясь, задние так же будут крутиться но с меньшей скоростью в погрешности на передний дифференциал. А в итоге что это значит? Полная потеря сцепления задней оси с дорогой. Это просто сани. Поэтому при любом манёвре машину мгновенно развернёт и поделать тут нечего. Особенность такой трансмиссии. Поэтому на скользком покрытии обязательно надо блокировать межосевой дифференциал. Тогда крутящий и тормозящий момент передаётся жёстко на две оси и машина имеет хорошую устойчивость.
Нива отличается от классических ВАЗов (и других одноприводных машин) постоянным полным приводом. Это потребовало введения в трансмиссию (связь между двигателем и колесами) раздаточной коробки (РК, раздатки). Отличие порождает у новичков много вопросов и заблуждений. Эта статья - попытка дать простым и понятным для непосвященных языком ответы на такие вопросы.
1. Дифференциалы Нивы
Все мало-мальски знакомые с автомобилем, знают, что такое дифференциал. Это механическое устройство, которое распределяет тяговое усилие от двигателя на два колеса, и при этом колеса могут вращаться с разной скоростью. Суммарная же скорость колес в мосту с дифференциалом зависит от общей скорости автомобиля и при постоянной скорости движения постоянна.
Необходимость установки дифференциала в ведущий мост автомобиля объясняется очень просто: на повороте внутреннее колесо проходит меньший путь (делает меньше оборотов), а внешнее - больше. Отсутствие дифференциала привело бы к катастрофическому износу резины: либо одно колесо при повороте буксовало, стремясь вращаться быстрее, либо другое терлось об асфальт - тормозило - стремясь вращаться медленнее. Кроме того, пробуксовка колес провоцирует занос. И, наконец, нагрузка на ось (усилие в ней) была бы чрезвычайно высокой.
В трансмиссии Нивы три таких дифференциала: в каждом мосту есть свой (межколесный), чтобы колеса оси могли вращаться с разной скоростью, а третий (межосевой) - в раздаточной коробке - распределяет тяговое усилие между мостами. Он позволяет колесам осей вращаться с разной суммарной скоростью: сумма скоростей колес передней оси может отличаться от суммы скоростей колес задней оси.
При прямолинейном движении автомобиля без пробуксовки все дифференциалы делят тяговое усилие точно пополам, и тяговые усилия на всех колесах равны. Если же сцепление колес с покрытием недостаточное, возникает пробуксовка, и через дифференциалы все движение, создаваемое двигателем, пойдет на вращение буксующего колеса, а тяговое усилие на остальных уменьшится.
2. Блокировка дифференциала
Одно из типичных заблуждений в отношении Нивы - это назначение передней (малой) ручки раздатки. Почему-то думают, что она "подключает передок". На самом деле "передок", т. е. передний привод у Нивы включен всегда, так же, как и задний - она имеет постоянный полный привод на все четыре колеса. А эта ручка управляет работой дифференциала раздатки. При нормальном положении - вперед - дифференциал в раздатке работает. Переключение ручки назад блокирует дифференциал.
При включенной блокировке выходы раздатки на передний и задний приводы соединяются между собой специальной муфтой. Тем самым принудительно приравниваются скорости этих приводов: сумма скоростей колес передней оси будет равна сумме скоростей колес задней оси. Распределение тягового усилия при включенной блокировке принципиально меняет свой характер. Теперь оно передается в сторону наибольшего сопротивления: например, если снять передний кардан, при заблокированной раздатке Нива поедет на заднем приводе - все тяговое усилие будет передано на заднюю ось.
Если буксует одно колесо - допустим, заднее, нужно включить блокировку. Тогда в сторону переднего привода будет передана бОльшая доля тягового усилия, и передние колеса могут вытащить машину. Но если забуксовало еще и одно из передних колес - Нива сама выбраться не сможет.
Блокировку дифференциала можно включать и выключать при выжатой педали сцепления, как на ходу, так и на стоящей машине. При некотором навыке это можно делать без выжима сцепления при сбросе газа.
Существуют подобные, блокируемые дифференциалы и для мостов, в том числе с автоматической блокировкой. Теоретически с ними застрявшая Нива сможет выбраться в том случае, если хотя бы одно колесо имеет достаточное сцепление с почвой. Такие устройства довольно дорого стоят, обычно имеют небольшой срок службы и используются преимущественно в спортивных машинах.
3. Понижающий ряд передач
Бытует еще одно заблуждение: якобы переключая заднюю ручку вперед, мы увеличиваем мощность двигателя. Ничего подобного - двигатель будет работать так же, как и раньше. Эта ручка может менять передаточное число трансмиссии между двигателем и колесами. Чем это число больше, тем больше тяговое усилие на колесах (быстрее разгон), но меньше скорость. Точно так же мы переключаем передачи в КПП - едем медленно, но быстро разгоняемся на низких передачах, едем быстро, но медленно разгоняемся на высоких.
Помимо дифференциала в раздатке имеется понижающий редуктор - как бы двухступенчатая коробка передач. Его-то работой и управляет вторая (задняя) ручка раздатки. В нормальном положении - назад - передаточное число раздатки 1,2. Если ручку переключить вперед до упора, передаточное число будет 2,135 - так называемая пониженная передача. Между этими двумя положениями есть среднее - нейтраль - когда редуктор в раздатке разомкнут и не передает тяговое усилие от двигателя.
Передаточные числа двух редукторов - коробки передач и раздатки - перемножаются. Включая пониженную передачу, мы смещаем передачи в КПП в сторону больших передаточных чисел (пониженный ряд передач). В результате, при той же передаче в КПП скорость будет меньше, а тяговое усилие - больше. В таблице приведены рассчитанные передаточные числа совокупности КПП и раздатки для нормального и пониженного ряда передач.
Давайте посмотрим, насколько "Нива" приспособлена к возможностям движения вне дорог, насколько она по своим конструктивным особенностям является вездеходом.
У "Нивы" ПОСТОЯННЫЙ ПРИВОД ВСЕХ КОЛЕС или, как это называют специалисты, постоянный полный привод. Это значит, что крутящий момент от двигателя постоянно подводится и к передней, и к задней оси.
Почему передний "мост" неотключаем? Такой вопрос задают многие автолюбители. Концепция постоянного привода "Нивы" основана на "трех китах".
"Кит первый" - ПРОХОДИМОСТЬ. Девиз - "Постоянная готовность к преодолению препятствий!" Водителю нет необходимости, как на УАЗе или ЛуАЗе, думать и гадать надо ли подключать второй "мост" и когда его выключить.
"НИВА" ВСЕГДА ГОТОВА К ПРЕОДОЛЕНИЮ ПРЕПЯТСТВИЙ.
"Кит" второй - УПРАВЛЯЕМОСТЬ. Девиз - "Долой неожиданности!" Дело в том, что в скользком повороте для автомобиля с задними ведущими колесами критическая ситуация - занос задней оси, а для переднеприводных - снос передней. Эти различные явления требуют принципиально разных приемов по их предупреждению и устранению.
Как правило, грамотные водители владеют такими приемами, но для автомобилей одного типа (заднеприводного либо переднеприводного). Но попробуйте после длительной езды по зимним дорогам, например на ВАЗ-2105, пересесть на ВАЗ-2108 или наоборот. Как говорится, почувствуйте разницу.
Полноприводный автомобиль с отключенной ведущей передней осью по характеру оказывается заднеприводным. Критическое явление управляемости здесь, как правило, занос (снос передка на заднеприводных автомобилях может возникать в очень редких случаях). Когда возникает необходимость проехать грязный участок, водитель подключает крутящий момент к передней оси и вдруг в повороте вместо ожидаемого привычного заноса задней оси совершенно неожиданно сталкивается с незнакомым явлением - сносом передка. Нет необходимости доказывать, что реакции автомобиля, неожиданные для водителя, могут привести к непоправимым последствиям.
У автомобиля с постоянным полным приводом возможен как занос, так и снос. Соотношение вероятности их возникновения непостоянно, так как определяется характеристиками управляемости, которые, в свою очередь, зависят от режима движения, коэффициента сцепления дорожного покрытия, загрузки автомобиля, состояния шин, давления в них и многих других факторов. Тем не менее водитель автомобиля с неотключаемым полным приводом обычно знаком и с первым, и со вторым явлением. Лучше уж иметь постоянный привод на обе оси.
"НИВА" НЕ МЕНЯЕТ ХАРАКТЕРА УПРАВЛЯЕМОСТИ.
"Кит" третий - ВОЗМОЖНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА. Девиз - "Максимальное использование серийных деталей (2101-2106)". Задний мост и его редуктор, примененный в переднем - от легкового автомобиля ВАЗ 2101-06. Полная масса "Нивы" заметно больше (1600 кг), чем самого тяжелого из "Жигулей"-2106 (1450кг.) К тому же суммарное передаточное число трансмиссии только на первой передаче на 20% больше. На столько же выше и величина крутящего момента, который передается на редукторы и полуоси. Распределение момента между двумя осями позволяет снизить нагрузки на эти узлы и детали. Поэтому совершенно не правы те владельцы "Нив", которые "экономят", сняв один из карданных валов. Эксплуатация "Нивы" в "моноприводном" варианте приводит к интенсивному износу и быстрому выходу из строя деталей трансмиссии - от шарниров карданного вала до полуосей.
В ТРАНСМИССИИ "НИВЫ" ПРИМЕНЯЮТСЯ ДЕТАЛИ ОТ ЛЕГКОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ.
Чтобы избежать паразитических моментов при движении по твердым дорогам (ведь на поворотах и при переезде неровностей все четыре колеса проходят разные пути и соответственно имеют разные скорости вращения), между осями имеется дифференциал. Он аналогичен тем, что находятся между полуосями, и выполняет те же функции - дает возможность вращаться с различными скоростями (не прерывая передачи крутящего момента) деталями, между которыми он находится. А так как он находится между осями, то и называется МЕЖОСЕВЫМ. Расположен межосевой дифференциал в раздаточной коробке.
В то время, когда рождалась "Нива", постоянный полный привод имел только автомобиль "Range Rover". Сегодня такой (не отключаемый) вид привода можно встретить на всех известных джипах: Land Rover - "Defender" и "Discovery"; Range Rover; Jeep - "Cherokee" и "Grand Cherokee"; Mercedes G с индексом "463"; Mitsubishi Pajero; Toyota Land Cruiser серий "80", "90" и "100"; Daihatsu Feroza в модификации "Full Time 4WD" и т.п.
Однако, прежде чем закончить эту главу, я должен сделать небольшое, но очень важное отступление.
"Нива" по своей сути является вездеходом примерно на 25, максимум на 30 процентов. Она, несмотря на свои выдающиеся способности в проходимости, рассчитана на эксплуатацию по твердым дорогам. И поэтому ни в коем случае не следует ее эксплуатировать вне дорог "безвылазно", она этого просто не выдержит.
Читайте также: