Полный привод грузовых автомобилей, краткий ликбез по схемам 4х4, 6х6, 8х6 и 8х8.
Что такое полный привод, типы и схемы, преимущества и назначение? Какой привод лучше, 8х6 и 8х8? Что еще нужно знать при выборе автомобиля с использованием полноприводной схемы подачи мощности на колеса? Наиболее оптимальные схемы привода для Российских (синоним жестких) условий эксплуатации? — это часты вопросы от покупателей техники. Отвечаем сжато.
Полный привод колёс грузовых автомобилей, часто называемый вэдовый, (или полный 4×4, 4WD, AWD и т.п.), это тип конструкции ходовой части и трансмиссии автомобиля, с использованием подачи момента на всех колеса, или AWD All Wheel Drive. Полный привод колёс обозначается с помощью осевой формулы, где первое число количество колес, второе число количество колёс с приводом. Типичные, и редко встречающиеся осевые формулы бывают 2×2, 3х3, 4×4, 6×6, 8×8, 10х10, 12×12, и даже 24×24. Где совсем уникальные 2х2 это моторизированные одноосные тягачи для сцепки с оборудованием, трех колёсные схемы 3х3 это трехопорные специальные грузовики, а 24-24 это многоосные с 12 осями транспортные системы для тяжелых грузов. Наиболее типичные привода, массово используемые и по-настоящему эффективные, это приводные грузовики 4х4, 6х6 и 8х8.
Не описанный в статье привод грузовых автомобилей по схеме 8х6, в силу малой полярности на рынке, имеет место быть в жизни. Этот вид подачи мощности часто представляет модернизацию транспортного средства с целью повышения ряда характеристик — проходимости и грузоподъемности. Поэтому за образец берётся трехосный грузовой внедорожник 6х6, в межосевое расстояние которого вкатывают ось. Эта ось может быть подъемная (пушер, или ленивец) и управляемая. Использование базовой машины 6х6 делает привод с подачей мощности на первый мост, хотя бывают и переделки, на которых первый мост не имеет привода. В целом эти доработки часто делают кузовные мастерские под заказ клиента, но иногда это есть заводской тип машины, разработанный исключительно с чистого листа. Второй мост, через который должен проходит кардан долен имеет выемку в средней части, по этой причине такие машины не всегда являются вездеходами, а лишь машинами повышенной проходимости, или обладающие высокой стабильностью работы в условиях сколькой поверхности. Это дорожные тяжелые тягачи, грузовые эвакуаторы, или коммунально-уборочные магистральные машины. На схеме: 1-силовой агрегат; 2-сцепление; 3-коробка передач; 4-раздаточная коробка; 5-вал отбора мощности; 6,8,11-коелсные приводные мосты; 7,9,10-карданная передача.
Полный привод колёс грузовых автомобилей ассоциируется преимущественно с вездеходами, ведь дополнительным преимуществом таких шасси еще является повышенной дорожный просвет, усиленные рамы, и другие атрибуты повышенной проходимости. Но современный автомобиль грузового назначения, это уже не только автомобиль вездеход, но и просто многофункциональный транспорт где использование всех приводных колёс, это признак универсальности и повышенной безопасности. Это стало следствие новых технологий, где помимо механической передачи мощности с помощью карданных валов, стали применять гидростатические схемы подключения части осей, для преодоления кратковременных препятствий. Схема полного привода так же отлично себя зарекомендовала в коммунально-уборочной технике, где высокие требования к тяге на колёсах особенно зимой. Для некоторых других грузовых авто, полноприводная ходовая часть обеспечивает наиболее эффективное использование мощности двигателя при любом режиме движения, улучшается управляемость, особенно на скользких покрытиях.
Итак, полный привод всех колёс автомобиля, это тип конструкции трансмиссии шасси, позволяющая передавать крутящий момент (или мощность, в случае применения гидропривода колёс), создаваемый двигателем, на все осевые агрегаты, с использованием в качестве метки для быстрого обозначения схему *х* , на которой спаренные колёса на одной полуоси учитываются как одно колесо.
Самый популярный тип полного привода грузовых автомобилей, который имеет золотую середину с точки зрения стоимости и характеристик проходимости с грузоподъемностью. Это привод с тремя приводными осями 6х6, на примере грузовика экстремальной проходимости MAN KAT 6×6. По компоновке привода это типичный внедорожник, с использованием силового агрегата (1), который сблокирован с коробкой смены передач моноблочного типа в составе гидротрансформатора (2), коробки смены передач (3) и раздаточной коробки (11). От РК момент идет на единственный передний мост (13), и на заднею тележку с помощью карданных валов (9,10,12), с использованием дополнительного редуктора на втором мосты, который объединяет в себе дифференциал и механизма его блокировки.
Компоновка и способы передачи мощности на колёсах многоосных грузовых автомобилей. Типичная схема привода на грузовом транспорте, и на грузовых автомобилях повышенной проходимости, внедорожные автобусы, и сконструированные на базе полноприводных шасси, без описания типа общей компоновки (вагонная, кабина над двигателем, палубная, или заднемоторная) имеют силовой агрегат, расположенный продольно, в одном блоке со сцеплением и коробкой передач. Крутящий момент передаётся через промежуточный карданный вал на раздаточную коробку, либо раздаточная коробка может быть в одном блоке с коробкой передач.
Четыре приводных колёсных моста на многоосном автомобильном шасси MAN SX 8×8, уже требует иного подхода к проектированию. Данный автомобиль является одним из самых законченных и совершенных шасси, характеристики которого как проходимости, надежность и ресурс допускают использования машины исключительно в условиях сильнопересечённой местности, по времени использования 24/365 т.е. в 100% от общей наработки машины. Поэтому общая конструкция машины представляет собой больше многоосный промышленный трактор, нежели автомобиль. Конструкция вездехода MAN 8×8 разработана с чистого листа, с полной увязкой между собой компоновки, двигателя, трансмиссии, мостов, рамы и подвески. Как пример совершенной машины, можно выделить в составе привода использованием мостов специальной серии для «тяжелых условий». Это мосты совместного производства Steyr, MAN, ZF, Mercedes. Мосты имеют рычажно-пружинную подвеску колёс, с активными гидравлическими стойками, два типа ширины колеи, бортовые планетарные редуктора разнесённой главной передачи, и механизм блокировки. Подача момента на первый и последний мост обеспечивается разделительным редуктором, который установлен в картере главной передачи второго и третьего моста.
Раздаточная коробка или РК это редуктор, часто имеющий дополнительные передачи для расширения диапазона трансмиссии, с главной функцией распределения мощности между передними и задними осями, поэтому РК устанавливается между осями. От раздаточной коробки карданные валы передают крутящий момент на передние ведущие мосты и на задние осевые приводные агрегаты, включая использование приводной тележки, или мостового блока, который может состоять из двух мостов, и даже трех, или быть выполнен с использованием задней тележки из качающегося блока, из четырех колес с тандемным продольным балансиром, по типу тележки автогрейдеров или самосвалов Moxy. Часто при этом средний мост выполнен проходным, включая второй колёсный мост при использовании схемы 8х8, с применением дополнительного цилиндрического редуктора с дифференциалом, и от него к заднему идёт карданный вал. На некоторых грузовых автомобилях с трехосной схемой, момент на третий мост идет дополнительным карданным валом от раздаточной коробки, с тремя выходами на кардан.
Главная особенность привода 4х4 от компании Mercedes-Benz на автомобилях Unimog, это использование уникальной рычажно-пружиной подвески колес, с жесткими мостовыми балками с П-образной портальной конструкцией, и с оригинальной концепцией ходового аппарата с фирменным названием «дышло». Ходовая часть данной конструкции с использованием рычага, который имеет жесткое крепление к картеру моста, и шарнирное крепление к раздаточной коробке, передает продольные динамические и тормозные усилия на кузов машины. Карданные валы в свою очередь находятся внутри трубы-дышла, с защитой от ударов. Использование длинноходной подвески колес на основе витых пружин с прогрессивной характеристикой упругости за счет переменного шага витков и рычага подвески позволяет трактору иметь малую массу, большой динамический ход колес и плавность хода, при сохранении главного преимущества тракторных шасси — высокий клиренс, и возможность скоростной езды по сильнопересеченной местности. Подвеска с помощью оригинальной ходовой части, допускает ход колеса в 550 мм, что особенно важно при пересечении холмистой местности, с постоянным контактом колеса с опорной поверхностью, и как следствие с постоянным тяговым усилием на всех колесах при пересечении дорожных неровностей.
Полный привод всех колёс бывает постоянный, с постоянной передачей мощности на все оси, и с подключением по требованию. Во втором случае это самая надежная схема полного привода: при нормальной эксплуатации момент передаётся только на одну ось, или на привод колёс задней тележки, а при необходимости подключаются дополнительные оси. Подключение производиться с помощью раздаточной коробки. При подключении осей «жестко», без использования дифференциала, или включения его блокировки, все связанные между собой колеса вращаются с одинаковой скоростью, что повышает значительно проходимость, но создаёт некоторые ограничения: полный привод можно использовать только на покрытиях, допускающих проскальзывание колес (грязь, песок, снег, лед и т. п.). При жесткой связи ведущих мостов в трансмиссии может возникнуть циркуляция мощности, что приводит к опасным рывкам и значительному снижению ресурса. Обе схемы привода имеют свои преимущества, и недостатки. При выборе механизма распределения мощности необходимо знать условиях эксплуатации, регион, и нагрузки, возникающие на транспортном средстве. От полученной информации можно сделать предложение по выгодной осевой схеме, и типу привода. Самые тяжелые условиях эксплуатации с высокими нагрузками могут потребовать применения четырёхосной схемы привода на односкатных колёсах крупногабаритного типа, неглубокие карьеры обычно используют трехосные внедорожные самосвалы как средство преодоления скользкой поверхности при движении на подъем и более полного использования тормозной мощности машины за счет торможения двигателем и встроенным гидродинамическим тормозом. Компактные машины с осевой схемой 4х4 это чаще всего коммунальный транспорт, где полный привод — это способ увеличения производительности, например, в зимний период при уборке снега.
Силовые агрегаты
«Группа ГАЗ» является ведущим производителем дизельных двигателей объёмом 11-26 литров в РФ. Дивизион «Силовые агрегаты» определяет и реализует стратегию развития двигателестроительного направления в «Группе ГАЗ». Задачи продуктовой стратегии двигательного бизнеса «Группы ГАЗ»:Создание полной линейки конкурентоспособных силовых агрегатов, соответствующих перспективным эксплуатационным и экологическим требованиям; Максимальное удовлетворение потребностей в силовых агрегатах предприятий, входящих в «Группу ГАЗ»; расширение продаж на рынках РФ, ближнего и дальнего зарубежья; Сохранение позиций «Группы ГАЗ» как ведущего на рынках России и СНГ производителя дизельных двигателей для всех отраслей.
Дивизион «Силовые агрегаты» «Группы ГАЗ» объединяет крупнейших в России разработчиков и производителей дизельных, бензиновых двигателей и топливоподающих систем и коробок передач:
ОАО «Автодизель» (ЯМЗ), ОАО «ЯЗДА», ОАО «УМЗ», ООО «Нижегородские моторы». Генеральным дистрибьютором, представляющим продукцию торговых марок ЯМЗ, ЯЗДА, УМЗ на рынках России и зарубежья, является ООО «Силовые агрегаты – Группа ГАЗ».
ОАО «Автодизель»(Ярославский моторный завод)
Ведущий в России разработчик и производитель дизельных двигателей многоцелевого назначения и силовых агрегатов. Год основания 1916. Основная продукция: тяжелые многоцелевые дизельные двигатели объемом 11-25 л, мощностью 150-800 л.с., предназначенные для коммерческого транспорта с экологическими параметрами Евро-3, для тракторной и специализированной техники ,коробки передач 5-, 6-, 8-, 9-ступенчатые, сцепления ,дизельные электроагрегаты, силовые установки 60-315 кВт .
ОАО «Ульяновский моторный завод»
Крупное предприятие машиностроительного комплекса по производству бензиновых двигателей для грузовых, пассажирских и многоцелевых автомобилей повышенной проходимости «ГАЗель», «Соболь», УАЗ. Основная продукция: бензиновые двигатели мощностью 90-125 л.с. (в перспективе 150-160 л.с.) для легких коммерческих автомобилей ГАЗ, УАЗ, бензиновые электроагрегаты 30 кВт. С 2008 года ОАО «УМЗ» выпускает двигатели УМЗ-4216, соответствующие экологическим нормам Евро-3 и специально разработанные для легкого коммерческого транспорта производства Горьковского автозавода.
ОАО «Ярославский завод дизельной аппаратуры»
Известное предприятие в России по производству топлиивоподающей аппаратуры для автотракторных дизельных двигателей. Ярославский завод диельной аппаратуры построен в 1972-1977 гг. как смежник Камского объединения.
ОАО «Ярославский завод топливной аппаратуры»
Ведущее в России предприятие по разработке и производству топливоподающих систем для дизельных двигателей ЯМЗ, КАМАЗ, ТМЗ, ММЗ, «Алтайдизель», ВгМЗ. Основная продукция: топливоподающие системы Евро-3, топливные насосы высокого давления семейств Компакт-32, Компакт-40; V-36; 60, 80, 90, форсунки, распылители, плунжерные пары, топливные насосы низкого давления, гидроизделия.
ООО «Нижегородские моторы»
Крупное предприятие по производству коробок передач для легковых, легких и среднетонажных коммерческих автомобилей, автобусов, выпускаемых «Группой ГАЗ». Основная продукция: Коробки передач для легковых автомобилей, лёгких и средних грузовиков, микроавтобусов, раздаточные коробки, рулевые механизмы для грузовых автомобилей, коробки отбора мощности для средних грузовиков, компрессора, дизельные двигатели.
По вопросам приобретения продукции дивизиона ГАЗ «Силовые агрегаты», вы можете обратиться к менеджерам по продажам.
Двигатель автомобиля: назначение и виды силовых агрегатов современных транспортных средств
Двигатель, пожалуй, можно назвать самой важной частью автомобиля. Ведь без двигателя автомобиль не сдвинется с места, но и без колес тоже далеко не уедешь, поэтому не будем делить автомобильные системы по важности, а просто попробуем узнать чуточку больше, об автомобильном двигателе.
Двигатель – это силовая установка, источник энергии автомобиля. Он используется для того чтобы машина могла выполнять свою основную функцию – перевозку грузов и пассажиров, но кроме этого, энергия, вырабатываемая двигателем, используется для обеспечения функционирования всех вспомогательных систем, например для работы кондиционера.
Впрочем, все вспомогательные системы, как правило, работают от электричества, вырабатываемого генератором или забираемой от аккумуляторов. А вот генератор как раз приводится в действие с помощью двигателя, передавая ему механическую энергию вращения вала.
Для обеспечения движения автомобиля так же используется механическая энергия вала двигателя, которая передается от двигателя на колеса через трансмиссию.
То есть, по сути, двигатель нужен для того, чтобы преобразовать какой-либо вид энергии в механическую энергию вращения вала, которая через систему механических связей передается на колеса, заставляя автомобиль двигаться.
Двигатель внутреннего сгорания
Когда мы говорим о двигателе автомобиля, то чаще всего представляем себе двигатель внутреннего сгорания, в качестве топлива для которого используется бензин, дизельное топливо, газ, а в последнее время пробуют и водород.
В двигателе внутреннего сгорания, как несложно догадаться, происходит преобразование энергии, выделяемой при сгорании легковоспламеняющихся веществ в механическую энергию. Конструкции двигателей внутреннего сгорания могут отличаться, бывают поршневые двигатели, роторные и газотурбинные.
Но принцип их работы остается неизменным. Энергия, выделяемая при сгорании топлива, в конечном итоге преобразуется в механическую энергию вращения вала двигателя и через систему механических связей передается на колеса, заставляя их вращаться.
Основной недостаток двигателей внутреннего сгорания их неэкологичность. При сжигании топлива выделяется много вредных веществ. Исключение в этом составляет водород, продуктом горения которого является обыкновенная вода, но проблема с его использованием на сегодняшний день заключается в дороговизне, хотя вероятно, что в будущем это будет основной вид топлива.
Но двигатели внутреннего сгорания – не единственные автомобильные двигатели.
Электро-двигатель
Существуют машины, которые используют в качестве исходной энергии – электричество. Наиболее популярный и близкий к автомобилю вид транспорта, работающий на электричестве – это всем известный троллейбус.
Но полноценным автомобилем его не назовешь, поскольку двигаться троллейбус может только лишь вдоль натянутых проводов, от которых он запитывается электричеством.
Но вы наверняка слышали о машинах, которые называются электромобилями. Электромобили – это автомобили, в которых в качестве силового агрегата используется электродвигатель.
Электродвигатель, как вы понимаете, работает от электрической энергии, которую он получает, как правило, от аккумуляторных батарей.
Электромобили, по сравнению с автомобилями, использующими двигатели внутреннего сгорания, имеют массу преимуществ.
Они экологичны, практически бесшумны (что не всегда плюс), быстро набирают скорость, им не нужна коробка скоростей можно даже обойтись без трансмиссии, если поставить двигатели на каждое из колес. То есть такие автомобили могли бы быть намного дешевле, чем автомобили с ДВС, если бы стали массовыми.
Но есть два существенных момента, которые очень сильно ограничивают применение электродвигателей на современных автомобилях. До сих пор не придумали аккумуляторов, которые бы могли запасти в себе достаточное количество электрической энергии.
То есть запас хода электромобиля сегодня ограничен несколькими десятками километров. Если не включать фары, магнитолу, кондиционер, то можно и до сотни километров проехать, но все равно это очень мало. Примерно в 5-6 раз меньше, чем на одной заправке бензином. Впрочем, над этим разработчики постоянно работают и возможно, что когда вы читаете эти строки, уже существует электромобиль с запасом хода более 500 км.
Но даже малый запас хода был бы не так страшен, если бы не время, требуемое на перезарядку аккумуляторов. Если заправка бензином, дизтопливом или газом занимает 5-10 минут, то аккумуляторы придется заряжать часов 12, а то и сутки.
Поэтому, пока электромобили могут использоваться лишь для непродолжительных поездок по городу, после чего всю ночь на зарядке.
Гибридные силовые агрегаты
Но преимущество электродвигателей над ДВС настолько велико, что желание их использовать хотя бы частично привело к появлению гибридных силовых установок, которые сегодня достаточно активно используются на автомобилях.
Гибридные силовые установки – это объединенные на одном автомобиле двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель (как правило, их 4, по одному на каждое колесо). Такие автомобили называют гибридными.
Существуют три схемы гибридных установок.
В первой энергия ДВС используется исключительно для выработки электрической энергии при помощи генератора. А уже от генератора энергия передается на зарядку аккумуляторов и на электродвигатели, обеспечивающие вращение колес.
Но более популярна другая схема. Во второй схеме привод на колеса осуществляется как от ДВС, так и от электродвигателей. ДВС и электродвигатели могут использоваться как самостоятельно, так и вместе.
Третий вариант – это сочетание первого и второго.
Вот такие они двигатели автомобиля, разнообразные и неоднозначные. Более подробно свойства, принцип работы, детали мы разберем в будущих публикациях.