Приветствую Вас, Гость
Главная » Статьи » Мои статьи

Статья 6. Пределы применимости главной передачи ГАЗ-71 в трансмиссии легкого вездехода.

Данная информация предназначается для тех, кто имеет базовые представления о проектировании и расчете трансмиссии легкого вездехода и понимает смысл крутящих моментов в узлах автомобиля и вездехода.

Если таких представлений нет, то в краткой форме их можно почерпнуть здесь:

http://off-roader.ru/publ/vaz_2101/1-1-0-1

В самодеятельном вездеходостроении появилась устойчивая тенденция замены парадигмы  не оправдавшего надежды  многих дифференциального поворота на фрикционный поворот.

Такая замена в большей степени продиктована не здравыми рассуждениями, а неудачным опытом использования дифференциальных механизмов в трансмиссиях вездеходов.

Основными аргументами противников дифференциального поворота является падение крутящего момента на инициирующей поворот гусенице и якобы пониженная надежность дифференциального механизма от автомобиля.

Вместо отработки надежных решений дифференциального поворота началось массовое увлечение поворотом фрикционным.

Технология фрикционного поворота по сути своей еще хуже технологии дифференциального поворота. И вот по каким причинам. Фактически фрикционный поворот – это езда на муфтах сцепления при условии частого манипулирования этими муфтами. Что в этом может быть хорошего, прогрессивного и надежного? Условия поворота зачастую требуют снятия потока мощности с борта вездехода с полной потерей тяги вездехода на этой стороне. Это катастрофа для транспортного средства, которое претендует на движение в любых условиях. При прямолинейном движении части трансмиссий обоих бортов вездехода жестко связаны между собой, что приводит к более высоким нагрузкам на трансмиссию по сравнению с дифференциальным вариантом, особенно на сильно развитой местности. При использовании дифференциального механизма поворота при движении по сильно развитой местности гусеницы (или пары колес борта) проходят разный путь. При фрикционном механизме гусеницы или пары колес борта в силу жесткой связки бортов вынуждены проходить одинаковый путь, что приводит к проволакиванию одного из бортов, что означает повышенные энергозатраты на преодоление бездорожья. По этим же причинам борт может потерять сцепление с почвой. У фрикционного механизма поворота число деталей больше, и это в основном детали трения.

Часто приходится слышать аргумент, что главная передача ГАЗ-71 (наиболее часто используемый механизм фрикционного поворота в легком вездеходе) намного надежней дифференциала моста ВАЗ-2101.

Нашли что сравнивать – фрикционный механизм от снегоболотохода полной массой под 6 тонн и дифференциальный механизм легкового автомобиля полной массой немногим более тонны. Если хочется объективных сравнений, возьмите дифференциальный узел моста ГАЗ-66 и сравнивайте  с главной передачей (ГП) ГАЗ-71. Во сколько раз дифференциал ГАЗ-66 прослужит дольше фрикционных накладок ГП ГАЗ-71? Несопоставимо дольше. Жизнь сыграла злую шутку с дифференциальным поворотом: огромный выбор дифференциалов автомобилей и отсутствие навыков расчетов трансмиссии приводит к установке на вездеходы относительно легких (и по этой причине слабых) дифференциалов с неизбежным разрушением их непосильными нагрузками. 

Впрочем, не будем мешать ажиотажу и ожиданиям в отношении фрикционного поворота. Попробуем просто оценить, на что способна ГП ГАЗ-71, чтобы ее не постигла участь дифференциалов в ближайшем же будущем.

Из-за отсутствия должной информации буду производить расчет нагрузочных способностей ГП ГАЗ-71 на основе документации на снегоболотоход ГАЗ-34039.

http://off-roader.ru/load/gaz_71_rukovodstvo_po_ehkspluatacii/1-1-0-1

Дизельный двигатель Д245.12С вездехода ГАЗ-34039 развивает максимальный крутящий момент 353 Нм. Двигатель соединен с 5-ступенчатой коробкой переключения передач (КПП),  которая имеет на первой скорости передаточное число 6,555. В результате на выходе КПП может появиться максимальный крутящий момент

353 Нм х 6,555 = 2314 Нм.

Далее крутящий момент поступает на двухскоростную дополнительную передачу, максимальное передаточное число которой составляет 0,96. Максимальный крутящий момент на выходе дополнительной передачи (ДП) составит

2314 Нм х 0,96 = 2221 Нм.

Дополнительная передача объединена с главной передачей (ГП) с передаточным числом (ПЧ) 1,9. На выходе ГП максимальный крутящий момент составит

2221 Нм х 1,9 = 4220 Нм.

С выхода ГП ГАЗ-71 поступает на бортовые редукторы (БР) с передаточным числом 3,9. На выходе БР максимальный крутящий момент может составить

 4220 Нм х 3,9 = 16458Нм.

В результате получается следующая схема трансмиссии

Собственно, все вычисления мы производили для того, чтобы установить, что на вход ГП ГАЗ-71 можно подавать максимальный крутящий момент 2221 Нм, а на выходе ГП обязана выдать как минимум крутящий момент 4220 Нм.

Посмотрим, какой крутящий момент может создать народно любимый двигатель Kubota V1505 в сочетании с КПП ВАЗ-2110, то есть пытаемся проверить обоснованность применения в вездеходе Шерп трансмиссии, состоящей из двигателя Kubota, КПП + ГП ВАЗ-2110 и ГП ГАЗ-71.

Максимальный крутящий  момент двигателя составляет порядка 115 Нм, КПП имеет максимальное передаточное число (ПЧ) порядка 16. Значит, на выходе КПП максимальный крутящий момент может составить  около 1840 Нм. Практически идеальное сочетание двигателя, КПП и ГП ГАЗ-71. Вариант основы трансмиссии типа двигатель ВАЗ-2108 + КПП ВАЗ-2108 + ГП ГАЗ-71 можно рекомендовать для применения в любых легких вездеходах, как гусеничных, так и колесных. Минимальные переделки заводских узлов самым благоприятным образом скажутся на сроках изготовления вездехода.

Что еще необходимо проверить при использовании ГП ГАЗ-71 в составе трансмиссии легкого вездехода? В состав ГП входит тормозная система. На что она рассчитана?

Полная масса вездехода ГАЗ-34039 составляет 5600 кг. При повороте на тормозящую гусеницу приходится на ровной местности 2800 кг. Предположим, что коэффициент сцепления с почвой равен единице. Ведущее колесо гусеничного движителя может иметь диаметр 535 мм или 560 мм. Считать будем худший вариант. 

При торможении максимальный крутящий момент, который пытается растормозить вездеход, составляет

2800 кг х 9,8 Н/кг х 0,28 м = 7863 Нм, где 0,28 м – радиус ведущего колеса движителя.

При наличии бортового редуктора с ПЧ=3,9 максимальный растормаживающий момент на выходе ГП ГАЗ-71 составит

7863 Нм / 3,9 = 2016 Нм.

Фактически это тот минимальный крутящий момент, который должен выдерживать тормозной механизм одной стороны ГП ГАЗ-71.

Посмотрим, какие крутящие моменты, действующие на тормозную систему ГП ГАЗ-71, могут возникнуть в случае применения ГП на легком вездеходе с диаметром колес 1600 мм (то есть, на аналоге Шерпа).

Предположим, что наш вездеход имеет полную массу 2000 кг, то есть на каждый борт приходится по 1000 кг. При диаметре колес 1600 мм максимальный растормаживающий крутящий момент на оси колеса составит

1000 кгс х 9,8 х 0,8 м (радиус колеса) = 7840 Нм.

Однако, максимальный растормаживающий момент ГП Газ-71 составляет всего 2016Нм.

Необходимо растормаживающий момент от колеса понизить в 3,89 раза;

7840 Нм / 2016 Нм = 3,89

Таким образом, применение ГП ГАЗ-71 в колесных вездеходах с диаметром колес 1600 мм возможно только в том случае, если между колесом и ГП ГАЗ-71 установлен бортовой (или колесный ) редуктор с передаточным числом не менее 3,89. На эту роль очень хорошо подходят как цепной редуктор, так и бортовой редуктор (БР) ГАЗ-71. Для тех, кто принципиально не любит бортовые редукторы очень хорошей находкой при создании колесного бортповоротного вездехода будет использование ГП ГАЗ-71 в сочетании с БР ГАЗ-71, то есть использование значительной части трансмиссии вездехода ГАЗ-71.

Вот, собственно, все требования, соблюдение которых позволяют использовать ГП ГАЗ-71 в составе трансмиссии легкого колесного вездехода.

В варианте гусеничного вездехода все проще. Использование в качестве ведущей звездочки гусеничного движителя автомобильного стального диска диаметром 13 или 12 дюймов обычно не требует наличия бортового редуктора. Для легкого гусеничного вездехода обосновано и оправдано применение ГП ГАЗ-71. Собственно, для этого ГП ГАЗ-71 и создавалась.    

В качестве альтернативы механическому поворотному узлу легкого вездехода на базе главной передачи (ГП) ГАЗ-71 рассмотрим возможность и обоснованность применения главных передач мостов УАЗ и ГАЗ-66.

Делая расчет по аналогии с расчетом трансмиссии вездехода ГАЗ-34039, получим следующие схемы трансмиссии.

Трансмиссия УАЗ-469.

Трансмиссия УАЗ-Хантер.

Трансмиссия ГАЗ-66.

Собственно, из схем трансмиссий нас интересует только максимальный крутящий момент на полуосях мостов в режиме незаблокированного дифференциала. В этом режиме на каждую полуось приходится половина максимального крутящего момента.

Как мы установили выше, главная передача ГАЗ-71 обязана на выходе обеспечить крутящий момент как минимум 4220 Нм. Шестерни полуосей (а значит, и сателлиты тоже) главной передачи УАЗ-469 обязаны выдерживать крутящий момент 3527 Нм, УАЗ-Хантер – 4123 Нм и ГАЗ-66 – 12861 Нм.

Таким образом, ГП УАЗ-469 немного не дотягивает до нагрузочной способности ГП ГАЗ-71, ГП УАЗ-Хантер практически полностью соответствует по нагрузочной способности ГП ГАЗ-71, а ГП ГАЗ-66 на выходе в три раза превосходит по нагрузочной способности ГП ГАЗ-71.

Аналогичный расчет дает значения для шестерен полуосей моста ВАЗ-2101 688 Нм и 1030 Нм для ВАЗ-2121 Нива. Нагрузочная способность ГП ГАЗ-71 превосходит ГП ВАЗ-2101 в 6,13 раза, и ГП ВАЗ-2121 Нива в 4,1 раза.

Вывод: сравнивать с точки зрения нагрузочных способностей фрикционный поворот на базе ГП ГАЗ-71 и дифференциальный поворот на базе ГП ВАЗ-2101 (равно как и абсолютно всего семейства ВАЗ) абсолютно некорректно. ГП ГАЗ-71 несопоставимо мощней.

Корректными сравнениями можно считать сравнения фрикционного поворота на базе ГП ГАЗ-71 и дифференциального поворота на базе УАЗ-Хантер.

Дифференциальный поворот на базе ГП ГАЗ-66 обязан по всем параметрам намного превосходить фрикционный поворот на базе ГП ГАЗ-71.

Следует обратить внимание на то важное обстоятельство, что по способности передавать крутящие моменты ГП ГАЗ-66 превосходит ГП ГАЗ-71 с двумя бортовыми редукторами ГАЗ-71. При этом вес ГП ГАЗ-71 составляет около 123 кг, вес ГП ГАЗ-66 составляет 74 кг. С учетом веса корпуса для ГП ГАЗ-66 и тормозных узлов колес можно считать, что узлы поворота на ГП ГАЗ-71 и ГП ГАз-66 будут иметь приблизительно одинаковую массу.

Также стоит отметить, что задний мост УАЗа весит около 100 кг, что также с учетом его распространенности делает отличным конкурентом ГП ГАЗ-71.

Вместе с тем, реализовать бортповоротный колесный вездеход на базе ГП моста ГАЗ-66 – задача довольно непростая. Проблема заключается в том, что дифференциальный механизм мостов ГАЗ-66 – это кулачковый дифференциал повышенного трения. В силу конструктивного решения коэффициент блокировки при передачи крутящего момента на левое колесо отличается довольно существенно от коэффициента блокировки при передаче момента на правое колесо. Сам коэффициент блокировки меняется в процессе эксплуатации в зависимости от степени износа деталей дифференциала. Поэтому создавать бортповоротный вездеход на базе ГП ГАЗ-66 можно только при наличии большого опыта и при условии возможности подбора ГП ГАЗ-66 по коэффициенту блокировки. Наградой будет уникальная тяговая характеристика вездехода без разрыва потока мощности при повороте.

Намного лучше свойства дифференциала повышенного трения моста ГАЗ-66 проявляются в вездеходах с переломной рамой.

Менее опытным вездеходостроителям при строительстве бортповоротного колесного вездехода лучше обратить внимание на главную передачу моста ГАЗ-3309. О применимости такой ГП рассказывается в следующей статье

http://off-roader.ru/publ/reinkarnacija_dif_4/1-1-0-9

Данная публикация является теоретической работой и не претендует на установление пределов прочности тех или иных узлов.

Эта работа - предостережение от необоснованного применения ГП ГАЗ-71 в трансмиссиях легких вездеходов без понимания пределов прочности ГП ГАЗ-71.

Главной задачей статьи являлось определение диапазона применимости ГП ГАЗ-71 и доказательство некорректности сравнения нагрузочных способностей ГП ГАЗ-71 и ГП ВАЗ.  

 

Категория: Мои статьи | Добавил: val_001 (25.03.2016)
Просмотров: 4551 | Рейтинг: 5.0/2
Всего комментариев: 0
avatar