Гипоидное масло. Критерии выбора

Сегодня гипоидная передача имеет широкое применение. Ею укомплектовывают автомобили, трактора, тепловозы, станки лёгкой и тяжёлой промышленности.

Знаете ли вы? Легковой автомобиль был оснащён гипоидной передачей в 1926 году американской компанией «Паккард».

Что такое гипоидная передача ее предназначение в автомобиле

Гипоидная передача представляет собой винтовую зубчатую передачу, работающую при помощи конических шестерней со скрещивающимися осями. В автомобиле она нужна для смены направления крутящего момента и перемены его величины, что улучшает характеристики главной передачи. С развитием автомобилестроения тип гипоидных передач завоёвывает большую популярность и используется не только в машинах представительского класса, но и бюджетных авто. В любом случае, это машины с ведущим задним приводом, где двигатель и редуктор главной передачи расположены параллельно движению, а крутящий момент на ведущую ось передаётся под прямым углом.

Как работает гипоидная передача редуктора

Разберёмся, как работает гипоидная передача и что это даёт в работе машины. В данной передаче момент силы передаётся от двигателя через сцепление, коробку передач и кардан на ось ведущей шестерни гипоидной передачи. Ось ведущей шестерни установлена параллельно осям первичного вала двигателя и вторичного вала коробки передач. За счёт криволинейной формы зубьев у шестерней этой передачи – предаваемый момент силы имеет большее значение, чем, например, в конической передаче. Это улучшает динамические и механические показатели работы машины.

Важно! В гипоидных передачах для смазки её элементов используют особые жидкости, обладающие высоким качеством и свойствами (противоизносные и противозадирные присадки), дающими возможность длительной бесперебойной эксплуатации.

Плюсы использования в автомобиле гипоидной передачи

Первое достоинство это расположение карданного вала. Он значительно опустился, что уменьшило размер его канала в салоне, равномерно распределило центр тяжести авто и повысило его устойчивость. Второе, плавная передача вращательного момента, что улучшило характеристику движения автомобиля.

Не менее значимый факт меньшая нагрузка и уровень шума. Эти показатели обусловлены тем, что в гипоидном типе зацепления участвует большее число зубьев, в сравнении с той же конической передачей.

Все эти факторы увеличивают долговечность машины, не говоря о комфорте передвижения. Поэтому гипоидный тип передачи – неотъемлемая принадлежность автомобилей высокого класса, таких, как «Инфинити».

Интересно! Решение о выпуске нового класса престижных автомобилей в компании « Nissan » было принято в 1985 году. Авто получило название « Infiniti », в переводе – безграничность, бесконечность.

Гипоидная передача в машине: есть ли недостатки

К недостаткам гипоидной передачи относится возможность заедания вдоль линии контакта, возникающую из-за трения. Чтобы снизить такие вероятности шестерни главной передачи проходят специальную обработку в процессе изготовления.

Кроме трудности в изготовлении, есть усилие при вращении шестерён так, как их зубья изогнуты, это усилие передаётся и на оси. Эти моменты делают гипоидную передачу восприимчивой к износу.

Данная передача требовательна к качеству не только шестерен, но и остальных её элементов. При небрежной регулировке она заклинивает, особенно при смене направления вращения или включении задней передачи.

Внимание! Если вы застряли на просёлочной дороге, например в колее, вытаскивать севшую машину нужно только передним ходом, иначе может случиться поломка зубьев шестерней.

Немногие автомобилисты знают, что такое гипоидное масло и для чего оно вообще предназначено? Этот смазочный материал предназначен преимущественно для трансмиссионных узлов, но также его применяют в механизмах рулевого управления.

При производстве этих смазок компании добавляют в базовый нефтепродукт многие присадки, обеспечивающие хорошие противозадирные свойства. Подобные трансмиссионные жидкости относятся к категории GL-5 и подходят для трансмиссий многих современных транспортных средств, в мостах которых находятся гипоидные шестерни. Этот смазочный продукт активно применяется для смазывания редукторов и карданов, и не только в автомобилях, но даже в вертолетах.

Что собой представляет гипоидное масло?

Гипоидным маслом называется смазка, предназначенная для сверхвысоких механических нагрузок. Соответственно, эта жидкость создана для специфических эксплуатационных условий, присущих гипоидным передачам.

Гипоидные передачи передают крутящий момент за счет зацепления пары шестерен, имеющих криволинейные или косые формы зубьев. Эти передачи обладают меньшей шумностью при работе трансмиссий и могут функционировать долгое время без износа, при условии, что для их смазывания будет применяться подходящая жидкость – гипоидное масло.

Между зубьями гипоидных передач площадь зацепления ограничена маленьким пятном контакта, но все усилие сосредотачивается точечно. Благодаря этому удельное давление в конкретной точке сильно возрастает. Это может приводить к образованию задиров, опасных для шестерен. Во избежание этого требуется хорошее гипоидное масло, сохраняющее надежную пленку в местах контакта. За счет этой пленки детали соприкасаются с минимальным коэффициентом трения.

Свойства гипоидных масел

В смазочных жидкостях, предназначенных для гипоидных передач, должно присутствовать до 3-4 процентов серы. С одной стороны она предупреждает схватывание металлов под воздействием экстремальных нагрузок, а с другой вызывает окисление металлических деталей. Для уравнивания данных процессов требуются уникальные присадки.

Например, особенная добавка под названием MOLYVAN L существенно увеличивает защитные характеристики состава в жестких эксплуатационных условиях. В связи с этим в жидкости для КПП, в том числе гипоидные, а также в моторные масла эту добавку добавляют почти все производители. Концентрация присадки может быть до 5 процентов. Гипоидные трансмиссионные масла, предназначенные для рулевых механизмов и КПП, могут нормально работать при температуре до -30.

Назначение гипоидных масел

Гипоидные ведущие мосты некоторое время назад начали устанавливаться на все современные автомобили, а производители масел начали выпускать подходящие для них смазочные составы. Для грузовых машин толчком к появлению гипоидных передач послужило возникновение червячных главных передач. Их использовали производители грузовиков большой грузоподъемности.

С 50-х годов прошлого века в зарубежных странах начало развиваться направление масле с универсальными свойствами, которые подходили для всех транспортных средств. В качестве основы выступали стандарты США и Англии, по которым производились гипоидные масла с большой концентрацией фосфора, серы и хлора.

Производители смазок из Германии активно проводили стендовые испытания для получения наиболее стойких к износу масел, которые не были подвержены коррозии. В последние годы производители автомобилей все реже устанавливают гипоидные ведущие мосты, требующие универсальной смазки класса GL-6, поэтому эта жидкость теряет спрос.

При этом появляются новые разновидности масел, подходящие для гипоидных передач, работающих на высоких скоростях. Также появилась комплексная присадка с содержанием фосфора и серы ВИР-1 – ее применяют в разных видах масел. Стендовые испытания подтверждают пригодность данной присадки, работающей под высокими нагрузками и с высокими скоростями, в том числе и с гипоидными передачами.

В автомобилях с гипоидными передачами в основном используется всесезонная жидкость, которая создана для умеренных климатических условий. Гипоидные масла предупреждают абразивный износ поверхностей за счет применения составов вязкостью SAE 90 и более. По характеристикам эти жидкости мало отличаются от традиционных трансмиссионных, за исключением вязкости.

В КПП наиболее сильному износу подвержена зубчатая сцепка червячной, конической и гипоидной передач. В узких точках соприкосновения зубьев шестерен возникает довольно высокая температура. Пленка масла, которой покрыты зубья, подвергается также высокому давлению, высоким скоростям и температурам. Для того, чтобы смазочная жидкость не утрачивала свои первоначальные свойства, а поверхности деталей не изнашивались и зубья шестерен не схватывались, в нее добавляются присадки.

В автомобилях промышленного назначения трансмиссии используются для передачи мощности от мотора колесам или другому узлу. Главное отличие – передаваемая мощность. Все агрегаты делятся на гидравлические и механические. Конструктивно МКПП с гипоидной передачей усилий принципиально не отличается от других коробок.

Что нужно знать о гипоидных маслах?

Как уже было сказано, гипоидные передачи используются в главных передачах многих современных транспортных средств. Автомобилистам со стажем хорошо знакомо , о котором у нас была отдельная подробная статья. Эту жидкость раньше использовали владельцы всех отечественных машин, но когда в стране начали активно появляться иномарки, ассортимент жидкостей для трансмиссий начал быстро расти.

Главной характеристикой гипоидных масел для КПП является их вязкость. На сегодняшний день все производители смазок, в том числе отечественные, переключились на классификацию SAE – она используется во всем мире. Данная классификация включает семь классов вязкости, среди которых три летних и четыре зимних.

Зимние масла дополнительно маркируются буквой W:

• SAE70W;
• SAE75W;
• SAE80W;
• SAE85W.

Что касается летних классов, к ним букву не добавляют, а маркируются они следующим образом:

• SAE90;
• SAE140;
• SAE250.

Следует отметить, что сезонные масла редко вырабатывают свой эксплуатационный ресурс за зиму или за лето, поэтому их использование является не самым рациональным. В связи с этим более распространены среди автомобилистов всесезонные гипоидные жидкости, имеющие двойную маркировку типа SAE80W-90.

За исключением класса вязкости, все трансмиссионные жидкости разделяются по характеристикам API – от GL-1 до GL-6. Чем выше этот класс, тем больше присадок в масле, которые поддерживают работу механического узла. Что касается гипоидных масел, они относятся к одному из трех классов GL-4, GL-5 или GL-6.

Отличительные черты масел GL-4 и GL-5

Первым и наиболее значимым отличием между этими двумя жидкостями является область их использования. Жидкость GL-4 создана для КПП к гипоидными или коническими передачами. Контактные напряжения в них обычно не превышают показателя в 3000 МПа, а рабочая температура масла не поднимается выше 150 градусов.

Что касается GL-5, эта смазочная жидкость предназначена для нормальной работы гипоидных передач с ударными нагрузками. Эти механизмы могут испытывать напряжения более 3000 Мпа. Применяют эту смазку для агрегатов с дифференциалами повышенного трения, так как она гарантирует нормальную защиту металлических элементов под высокими нагрузками и температурными воздействиями.

Среди важных отличительных особенностей масел GL-4 относят минимальное содержание серо-фосфорных присадок. Они обеспечивают создание прочной защитной пленки, которая значительно тверже некоторых мягких сплавов, среди которых медь. Использование жидкости GL-5 в коробках передач, где по рекомендациям производителя должно использоваться масло классом ниже, недопустимо. В противном случае, это вызовет возникновение металлической стружки и приведет к износу механизма.

Каким параметрам должно удовлетворять гипоидное масло?

Однозначно сказать, каким критериям обязано соответствовать гипоидное трансмиссионное масло, нельзя. Хорошая смазочная жидкость – это та, который подходит под рабочие условия конкретного узла или агрегата. Критерии подбора масла определяются автопроизводителем индивидуально, так как все марки и даже модели авто отличаются между собой.

Каждому авто свойственны конструктивные особенности, поэтому для них нужна смазка определенного класса. Гипоидная передача одной машины по конструкции и рабочим условиям может заметно отличаться от аналогичного по назначению узла другого автомобиля. Здесь важны множественные факторы, среди которых:

• крутящий момент;
• смещение оси;
• скорость вращения;
• сила ударной нагрузки и многое другое.

Таким образом, если для определенного узла жидкость GL- 4 будет оптимальной и рекомендованной, то для другой трансмиссии она может вовсе не подойти. Таким образом, при подборе гипоидного масла изучите руководство по эксплуатации автомобиля.

Лучшие гипоидные масла для авто

В технических руководствах ко всем машинам всегда есть нужная информация. Если вы ограничены в финансах, можно купить жидкость не от рекомендованного бренда, а что-нибудь подешевле, но масло должно соответствовать по классу вязкости. На лидирующие позиции рейтинга по результатам многих тестов выходит жидкость Motul Gear 300. Это гипоидное масло обладает высокими защитными свойствами, поэтому предотвращает появление задиров. Индекс защиты составляет 60,1 единицы, а также у масла хороший показатель сваривания. Масляная пленка у этой жидкости очень стабильна, поэтому минимизирует коэффициент трения между элементами. Показатель износа равен 0,75 мм. Среди недостатков этой гипоидной жидкости выделяют лишь слабые вязкостные показатели при отрицательных температурах зимой.

Castrol Syntrans Transaxle – еще одно популярное гипоидное масло, которое заслуженно заняло второе место в рейтинге. Низкотемпературная текучесть, высокая защита от задиров и доступная цена делает этот продукт востребованным среди автомобилистов. Жидкость обладает хорошим коэффициентом износа – 59,4 единицы.

Если вы по тем или иным причинам не признаете масла Кастрол, можете выбрать другой бренд — Mobil Mobilube. Данное масло обладает хорошими вязкостно-температурными показателями, предотвращает окисление и термическую деструкцию, а также нормально работает при продленных интервалах техобслуживания. Данное масло продается под маркировкой API GL4/5.

На четвертой позиции рейтинга стоит жидкость Total Transmission SYN FE. По уровню защиты от задиров жидкость оторвалась от предыдущих продуктов – он равен 58,8 единиц, что считается неплохим показателем. Увы, водители говорят о малой текучести при отрицательных температурах, а также слабой защите от механического износа.

LIQUI MOLY Hypoid-Getriebeoil тоже имеет хорошие рабочие характеристики, в особенности текучесть. Масло даже при температуре до -40 не утрачивает эксплуатационных свойств. Данное гипоидное масло продлевает срок службы агрегатов, защищая детали от коррозии и износа.

Если желаете снизить шумность работы КПП и получить хорошую защиту от задиров, можно купить гипоидную жидкость ZIC G-F TOP. Масло легко переносит даже жесткие эксплуатационные нагрузки и обладает широким температурным диапазоном.

Гипоидная зубчатая (шестеренчатая) передача отличается от обычной, с прямыми или косыми зубьями, тем, что ее зубья криволинейны. Они изогнуты по особой геометрической кривой – гиперболоиде, что видно на рисунке. Отсюда и название: гипоида – сокращенное от .

Основных особенностей у гипоидной передачи две. Во-первых, она может быть применена только в узлах со скрещивающимися осями зубчаток. Пытаться построить гипоидную передачу с параллельными валами смысла нет: ее сразу же заклинит.

Во-вторых, оси валов должны быть дополнительно смещены друг относительно друга, иначе снова заклинивание. Величина смещения должна быть точно согласована с математическими параметрами гипоиды, это так называемое гипоидное смещение.

Преимущества гипоидной передачи

Впервые в автомобилестроении гипоидную главную передачу применили инженеры американской фирмы Packard в 1926 г. Что это дало?

Главная передача передает крутящий момент от карданного вала на дифференциал ведущих колес. Выполняется всегда понижающей, чтобы согласовать обороты двигателя с необходимыми для колес и увеличить при этом крутящий момент на них.

Первое, карданный вал опустился вниз на величину гипоидного смещения. Это позволило уменьшить высоту его туннеля в салоне и одновременно понизить центр тяжести машины, улучшив тем самым ее устойчивость.

Второе, момент гипоидная передача передает более плавно, чем косозубая, не говоря уже о . И, наконец, гипоидная передача меньше шумит и может передавать больший крутящий момент, чем обычная. Как говорят инженеры, она имеет большую нагрузочную способность.

Все это, вместе взятое, увеличивает как комфорт автомобиля, так и его долговечность. Поэтому гипоидная главная передача – непременный атрибут автомобилей достаточно высокого класса, таких, например, как Лексус «Инфинити».

Ее недостатки

Однако у гипоидной передачи есть и существенные недостатки, помимо сложности изготовления и, соответственно, дороговизны. При вращении шестерен возникает, из-за того, что зубья изогнуты, усилие, действующее вдоль оси малой, ведущей шестерни. Вследствие этого гипоидная передача очень чувствительна к износу, качеству изготовления не только шестерен, но и всех ее деталей, особенно подшипников. При ее неточной регулировке она легко заклинивает, особенно при смене направления вращения, при включении заднего хода.

Нет худа без добра: склонность гипоидной передачи к заклиниванию используется в центральных (межосевых) самоблокирующихся дифференциалах типа Торсен. Они применяются в автомобилях с полным автоматическим приводом (4WD).

Зубья гипоидной передачи прилегают друг к другу плотнее, чем у обычной, поэтому она также очень загрязнений в масле. Масло в картер гипоидной передачи нужно заливать только специальное гипоидное, с противоизносными и противозадирными присадками. Причем заливать нужно строго определенное количество.

Применение гипоидной передачи в настоящее время

Однако все недостатки «гипоиды» с лихвой окупаются ее преимуществами, а технологически они вполне преодолимы. С развитием автомобильной промышленности и общей культуры производства «гипоида» перешла и в трансмиссию машин потребительских классов. Ныне ее уже можно видеть и в бюджетных китайских авто.

Очень многих автолюбителей интересует вопрос: что такое гипоидное масло, в чем его отличие от обыкновенного трансмиссионного? Если рассмотреть гипоидный состав, можно обнаружить смесь отработанного и некондиционного масла, которое подходит редукторам рулевого управления, а также некоторым трансмиссионным узлам.

Для улучшения качества таких смазочных материалов проводят небольшую модификацию. В состав добавляются специальные присадки, благодаря которым гипоидная смазка получает отличные противозадирные характеристики.

Эти трансмиссионные жидкости относятся к категории GL-5. Их можно использовать в трансмиссии автомобилей, оборудованных ведущими мостами с гипоидными шестернями. Такие смазывающие смеси нашли широкое применение в редукторах вертолетов и карданах автомобилей.

Характеристики

Чтобы гипоидные механизмы работали нормально, они должны смазываться компонентом, в состав которого входит примерно 4% серы. Она защищает металлы от схватывания, однако при этом приводит к быстрому окислению. Для нейтрализации такого процесса добавляют уникальные присадки.

MOLYVAN L улучшает защитные свойства смазки, когда детали испытывают повышенные в контактные нагрузки. Такое свойство присадки дало возможность использовать ее в КПП, оснащенных гипоидными шестернями, как защиту от повышенного износа. В жидкостях для трансмиссии концентрация этой добавки иногда превышает 5%. Смазка не замерзает при температуре минус 30.

Время не стоит на месте. Сегодня появилось много новых модификаций масел для работы в высокоскоростных гипоидных механизмах. Присадка ВИР-1 содержит одновременно фосфор и серу. Это позволяет добавлять ее в самые разные виды трансмиссионных масел. Проведенные испытания показали, что она улучшает качество смазочных смесей, предназначенных для улучшения работы гиперболоидной зубчатой передачи.

Все автомобили, имеющие коробки с гипоидной передачей, обычно пользуются всесезонной смазкой, которая показывает отличные результаты в умеренном климате. Гипоидные автомасла способствуют уменьшению износа поверхности детали. В принципе, их свойства мало чем отличаются от характеристик обычных трансмиссионных, единственное отличие – вязкостной коэффициент.

Какие масла можно использовать в гипоидных передачах

В современных авто обязательно устанавливаются КП с гиперболоидными передачами. Практически все автовладельцы знакомы со смазкой ТАД-17. Она постоянно заливается в трансмиссии отечественных автомашин. После появления в России иностранных автомобилей список жидкостей для трансмиссий стал быстро увеличиваться.

Главной характеристикой таких автомасел стала их вязкость. Сегодня отечественные производители расходных материалов начали пользоваться классификацией SAE, применяемой в современном мире. В нее входит несколько групп вязкости:

1. Летние – 3.
2. Зимние – 4.

Чтобы отличить зимние масла от летних, в их название добавляется буква W, например:

• SAE70W,
• SAE75W,
• SAE80W.

В составах для летнего периода эта буква отсутствует: SAE90, SAE140, SAE250. Сезонные варианты рассчитаны на длительное использование, но по окончанию определенного периода их приходится менять, хотя ресурс полностью не исчерпан. Поэтому их применение считается нерентабельным. Сегодня более популярными стали всесезонные, обозначение которых имеет двойную маркировку – SAE80W-90.

Согласно стандарту API, трансмиссионные масла подразделяются на классы в зависимости от своих эксплуатационных качеств (GL 1-6). От величины цифры зависит количество содержащихся в них присадок, которые улучшают работу КП.

Для легковых автомобилей, оснащенных гиперболоидной винтовой передачей, применяются трансмиссионные масла GL-4/5/6.

Автомобиль – технически сложное изделие. Если внимательно присмотреться к его конструкции, то практически везде, так или иначе, происходит изменение значения крутящего момента. Да это и неудивительно, ведь именно он поступает от двигателя к колесам машины. Для его преобразования, как по величине, так и по направлению, используются разнообразные узлы, в некоторых из них применяется гипоидная передача.

Что и как изменяется

Переход момента от одного узла до другого происходит при помощи специальных элементов – валов и зубчатых шестерней. Форма их зубьев, находящихся в зацеплении между собой, может быть разнообразная:

• цилиндрическая;
• коническая;
• гипоидная (сокращение от слова гиперболоидная) и т.д.

Вид последней показан на рисунке:

Число зубьев на различных шестернях может отличаться, и расположены они могут быть по-разному друг относительно друга. Благодаря этому происходит изменение величины передаваемого момента, как по направлению, так и по величине. Устройство, осуществляющее подобное действие, носит название редуктора.

Гипоидная передача редуктора

По сути дела, с помощью редуктора в автомобиле происходят все изменения передаваемого от двигателя к колесам усилия. Та же самая КПП – это редуктор, в котором благодаря соединению различных пар шестеренок, имеющих разное количество зубьев, величина усилия изменяется по-разному. Другим элементом, где происходит изменение момента по направлению и величине, необходимо считать гипоидную главную передачу (ГП).

Просто в порядке напоминания – ГП предназначена для смены направления распространения крутящего момента (с осевого на перпендикулярное) на автомобиле, а также изменения его величины. Она может быть выполнена на шестернях любого типа, но в современных машинах обычно используется гипоидная передача, которая входит в состав редуктора заднего моста .


Почему для него применяется именно такая передача? Это обусловлено присущими ей особенностями, среди которых необходимо отметить:

1. меньшие габариты при тех же характеристиках по отношению к другим типам шестеренок, которые могут использоваться в конструкции такого редуктора;
2. уменьшенная нагрузка, прикладываемая к одному зубу, что обеспечивает надежную работу шестерен, а также позволяет им передавать большую нагрузку и служить при этом более длительное время;
3. меньший уровень шума благодаря тому, что одновременно несколько зубьев находятся в зацеплении;
4. возможность понижения центра масс автомобиля из-за того, что ГП выполняется со смещением.

Однако стоит отметить и недостатки, которые возможны у редуктора, в котором используется гипоидная передача. К ним стоит отнести повышенную вероятность заедания, возникающую из-за скольжения вдоль линии контакта. Для уменьшения этого, при изготовлении, гипоидные шестерни проходят специальную обработку. Водителям во избежание подобных неприятностей стоит применять только специальные сорта масла — трансмиссионные .

Использование в ГП гипоидных шестерней, в современном легковом автомобиле, стало общепринятой практикой. Отказ от шестерней любого другого типа, при построении подобного узла, обусловлен теми преимуществами, которые обеспечивает применение подобных шестерней.