CC BY
10
1 2 3
Мишин Е.А. , Пономарев А.И. , Плахов С.А.
1 2 3
Студент; к.т.н., доцент; к.т.н. доцент; кафедра автомобиле - и тракторостроения, Калужский филиал Московского государственного технического университета имени Н.Э.
Баумана
К ВОПРОСУ ОБ УСТАНОВКЕ ПОДКЛЮЧАЕМОГО ПОЛНОГО ПРИВОДА НА
АВТОМОБИЛЬ CTEVROLET NIVA
Аннотация
В данной работе показано, что установка системы полного привода, подключаемого вручную с помощью электромагнитной фрикционной муфты, на автомобиль Шевроле Нива способствует экономии топлива и возможности водителю самостоятельно выбирать режим полного привода.
Ключевые слова: электромагнитная фрикционная муфта, трансмиссия, полный привод. Keywords: electromagnetic clutch, transmission, four-wheel drive.
Количество всевозможных внедорожников и кроссоверов на наших дорогах растет огромными темпами. Одним из главных достоинств таких автомобилей считается система полного привода, принцип работы которой может существенно отличаться. Трансмиссии полноприводных автомобилей имеют различные конструкции. В совокупности они образуют системы полного привода.
По принципу действия их можно объединить в три большие группы:
- постоянный полный привод;
- автоматически подключаемый полный привод;
- системы с ручным включением полного привода.
Определить, какой же полный привод наиболее оптимальный, достаточно сложно, так как каждый из них имеет свои преимущества и недостатки.
1. Постоянный полный привод. В системах постоянного полного привода (рис. 1) крутящий момент передается на все колеса автомобиля всегда и вне зависимости от внешних условий [1].
Достоинством данной системы является то, что в любой момент времени каждое колесо автомобиля является ведущим, машина имеет стабильные характеристики управляемости на любых дорогах без ограничения по сцеплению. Также у данной системы полного привода высокая надёжность. К недостаткам относятся:
- сложная конструкция трансмиссии;
- при движении по чистым дорогам общего пользования (а это основная часть пробега большинства машин) такие автомобили имеют больший расход топлива.
Рисунок 1 - Схема постоянного полного привода
2. Автоматически подключаемый полный привод. Дорожная обстановка часто складывается таким образом, что водитель не всегда может верно оценить ситуацию и своевременно переключиться в полноприводный режим. Развитие микропроцессорной техники и ее активное внедрение в автомобилестроение привело к возникновению трансмиссии с автоматически подключаемым полным приводом (рис. 2). Основная ее идея заключается в том, что в нормальных дорожных условиях такая трансмиссия работает как передне- или заднеприводная, а в экстремальных ситуациях, когда одно или два ведущих колеса теряют сцепление с дорогой и начинают пробуксовывать, крутящий момент перераспределяется и на колеса другой оси [1].
Рисунок 2 - Схема автоматически подключаемого привода
Конструкция системы полного привода, подключаемого автоматически, аналогична постоянному полному приводу. Исключение составляет наличие муфты подключения задней оси. Муфта обычно устанавливается вместо межосевого дифференциала или вне посредственной близости к заднему мосту. В нормальных условиях движения - муфта разблокирована, а в экстремальных ситуациях - блокирует и передает крутящий момент на колеса вспомогательной оси.
Главный недостаток подключаемого привода, управляемого электроникой, заключается в том, что такая трансмиссия не рассчитана на длительную работу в полноприводном режиме. Это связано с конструктивными особенностями подобной системы. Элементы такой трансмиссии, отвечающие за передачу крутящего момента на подключаемые колеса, не рассчитаны на продолжительную эксплуатацию под нагрузкой.
3. Системы с ручным подключением полного привода. Данная система (рис. 3) предполагает передвижение в обычных условиях с приводом только на передние или только на задние колеса и включение полного привода вручную, когда водитель понимает, что в нем есть необходимость - в грязи, в снегу, на льду, при движении по сильно пересеченной местности.
Рисунок 3 - Схема с ручным подключением полного привода
Обычно для подключения используется рычаг раздаточной коробки передачи. Хотя в некоторых версиях чтобы подключить передний мост необходимо выйти из машины и повернуть специальные ручки (хабы) на ступицах передних колес.
Отключение полного привода способствует экономии топлива, к тому же необходимость в четырех ведущих колесах в городе возникает не часто.
Несмотря на всю привлекательность подобного решения, оно имеет и недостатки. Полный привод, подразумевающий ручное подключение, не всегда может быть включен именно тогда, когда в нем действительно есть потребность.
4. Анализ привода автомобиля Шевроле Нива с указанием характеристик двигателя и предложения по дооборудованию Нивы другим типом привода. Конструкция трансмиссии у всех моделей Нивы, имеет постоянный полный привод на все четыре колеса с блокируемым межосевым дифференциалом [2]. Она состоит из коробки передач, двухступенчатой раздаточной коробки, переднего и заднего карданных валов, переднего и заднего моста. Основные технические характеристики автомобиля Шевроле Нива приведены в таблице 1 [3].
Технические характеристики
Таблица 1
Характеристика Значение
Рабочий объем двигателя[см ] 1690
Максимальная мощность [кВт]/[л.с.]/[об/мин] 58.5/80/5000
Максимальный крутящий момент [Нм][об/мин] 127.5/4000
Максимальная скорость [км/ч] 140
Расход топлива в смешанном цикле [л/100км] 9.6
Поскольку тип привода, применяемый на автомобиле Шевроле Нива, приводит к повышенному расходу топлива на дорогах высшей категории общего назначения, предлагается применить для данного автомобиля систему с ручным подключением полного привода.
Эти трансмиссии позволяют двигаться как с отключенным полным приводом для экономии топлива, так и в режиме постоянного полного привода без ущерба для управляемости и риска повредить трансмиссию. Фактически, это трансмиссия, которую можно принудительно перевести в режим, при котором крутящий момент передается только на два колеса.
В большинстве подобных систем применяются всевозможные вариации на тему многодисковой муфты - пакета дисков, прижимающихся друг к другу при активации полного привода и передающих крутящий момент на подключаемые колеса. Степень сжатия фрикционных дисков может быть фиксированной (реализуется с помощью пружин постоянной жесткости) или переменной (осуществляется с помощью электронного управления). Именно электронно-управляемая муфта является перспективным решением для установки на автомобиль Шевроле Нива, так как не требует дорогостоящих и трудоёмких операций по её установке.
В то же время нужно отметить, что при длительной работе под нагрузкой такие муфты сильно нагреваются, а при перегреве выходят из строя. Поэтому предлагается устанавливать муфту в раздаточную коробку между ведомыми валами переднего и заднего приводов за место межосевого дифференциала. Это обеспечит охлаждение муфты трансмиссионным маслом, находящимся в раздаточной коробке. Но нужно учитывать, что данная система не позволяет длительное время ехать в полноприводном режиме. В таком типе полного привода отсутствует межосевой дифференциал, который бы компенсировал разницу в скорости вращения передней и задней оси. Использование подобного типа привода на сухих покрытиях опасно, поскольку значительно снижает управляемость машины (особенно на поворотах) и создает значительные нагрузки на трансмиссию, что ведет к ускоренному ее износу.
Принцип работы системы полного привода подключаемого вручную, оборудованного многодисковой фрикционной муфтой (рис. 4), заключается в следующем. Крутящий момент от двигателя, через сцепление, коробку передач, раздаточную коробку, кардан, главную передачу и дифференциал передается на заднюю ось автомобиля. Также крутящий момент через ведомый вал заднего привода раздаточной коробки передаётся на фрикционную муфту. И, если переключатель установлен в положение полного привода, крутящий момент через муфту передается на ведомый вал переднего привода, а далее через кардан, главную передачу и дифференциал передается на переднюю ось автомобиля. Муфта обеспечивает жесткую связь передней и задней оси и передачу крутящего момента в соотношении 50:50. Когда переключатель установлен в положение отключенного полного привода, фрикционная муфта имеет минимальное сжатие, при котором на переднюю ось крутящий момент не передается.
УПРАВЛЯЮЩЕЕ МНОГОДИСКОВ СОЛЕНОИД ПИТАНИЕ
ОЕ СЦЕПЛЕНИЕ
Рисунок 4 - Устройство многодисковой фрикционной муфты
Многодисковая фрикционная муфта обеспечивает управляемую передачу крутящего момента от задней к передней оси автомобиля. Муфта имеет электронное управление, включающее блок управления и исполнительные устройства. Блок управления преобразует входящую информацию в управляющие воздействия на исполнительное устройство. Исполнительным устройством системы управления является электромагнит, регулирующий давление сжатия фрикционных дисков от 0 до 100% максимальной величины.
Таким образом, для автомобиля Chevrolet Niva целесообразно применить именно систему полного привода, подключаемого вручную с помощью электромагнитной фрикционной муфты.
Литература:
1.Системы полного привода. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://systemsauto.ru/transmission/polnyj_privod.html
2. Трансмиссия автомобилей Нива, Lada 4*4, Шевроле Нива. [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://nivaauto.ru/transniva.htm
3.Шевроле-Нива технические характеристики. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.cars.reif.ru/shevrole-niva.htm
