Понижайка или доступно о сложном
В наш нелегкий век нано технологий и добычи нефти в Арктике счастливые обладатели «джипов» начинают привыкать включать полный привод красивой кнопочкой на торпеде и радоваться как дети тому что у них «настоящий» внедорожник, но как только большинство этих монстров офроада съезжают с асфальта владельцы начинают вспоминать о таком атавизме как понижайка и громко материться на перегретую вискомуфту.
Но мы то с вами настоящие джиперы и знаем, что без понижайки это совсем не джип и без нее живется плохо, и именно поэтому при выборе машины предпочитаем пусть и из прошлого века и гнилой как прошлогодний помидор, но все-таки настоящий джип.
Не так давно, в процессе постройки железного коня пришлось вникать в вопрос что и зачем и с чем это едят.
Все с умным видом вещают про какие то ньютоны, кстати про них и в тест драйвах любых машин любят упоминать с таким видом, как будто средний автолюбитель просто обязан знать как они влияют на поведение машины. Забегая вперед скажу, что ничего эти цифры не скажут, если нет понимания о том что в итоге дойдет до колес. Больше всего меня добили рассуждения более опытных товарищей о том какое понижение раздатки лучше 4,16 или 4,9. Вот лично для меня это просто цифры и смысловой нагрузки в них не больше, чем в данных о населении Аргентины. От странных цифр и умных слов закружилась голова и захотелось кнопку на торпеде, вместо всей этой заумной фигни. Но это не наш метод, поэтому я решил разобраться что это за фигня и полез изучать вопрос, в процессе и родилась эта статья, так как ни одного вменяемого источника где по простому рассказано не нашлось, вернее нашлись, но тоже срывающихся в «заумные дали». Постараюсь объяснить все максимально просто и доступно. Сразу оговорюсь, во всех расчетах будет много допущений из серии «берем одного белого коня в вакууме», в частности не будем учитывать потери на трение, КПД агрегатов и прочее иначе формулы и выкладки будут очень длинными, кому надо точные цифры разберется и сам, мы же ограничимся «общим обзором в идеальных условиях». Итак, глубокий вдох и поехали!
Будем считать, что все знают общий принцип работы коробки передач и объяснять его не надо, но если кто не в курсе, то ее задача передавать вращение двигателя, преобразовав его в зависимости от выбранной передачи на карданный вал, а дальше на редуктор и колеса. Но для движения без дорог зачастую получается, что «надо бы пониже» для этого ставят раздатку, то есть по сути еще один промежуточный блок шестеренок, который позволяет еще раз преобразовать вращение и понизить частоту вращения. Как это работает? Самый простой и понятный пример – велосипед. Катались когда-нибудь на велосипеде с переключалкой скоростей? Помните, как себя чувствуете, когда спереди стоит самая большая шестеренка, а сзади самая маленькая? Велосипед очень трудно сдвинуть с места, но если сдвинули, то на один оборот педалей он делает несколько оборотов колеса и летит стрелой. А если наоборот? Да, да вы в мыле крутите педали, а велосипед ползет как черепаха, зато ползет и в горку и по грязи и куда угодно. Ну вот с понижайкой то же самое, только вместо вас работает двигатель. На пониженной передаче нагрузка на двигатель становится заметно меньше, скорость движения тоже, зато ползет где угодно и как угодно.
Но на велосипеде все просто – две шестеренки, на авто тоже ничего сложного, но шестерёнок больше и чуть ли не в каждом узле вращение преобразуется на ту или иную величину. Но давайте по порядку. Сначала двигатель у нас раскручивает БОЛЬШУЮ шестеренку, которую называют маховиком. На картинке ниже это такая большая шестеренка справа.
Маховик
Дальше это вращение передается на коробку передач, за ней в раздаточную коробку (если есть), потом уже через карданный вал на дифференциал и потом уже на колеса.
Теперь математика и физика.
Как только начинаешь разбираться с вопросом, то всплывают какие-то страшные цифры, которыми собеседники оперируют, а ты как дурак ничего не понимаешь, но уже уловил, что столько то процентов понижение это круто, а если 1к еще сколько то, «ваще трактор», а заодно и в мостах можно понизить. Все эти разговоры начинаются когда встает вопрос о настоящем бездорожье, когда штатного понижения уже не хватает, что бы вращать колеса от трактора, которые вы насмотревшись на более опытных товарищей зачем то поставили на машину.
Итак, пробуем вместе разобраться, на примере Suzuki Jimny.
Сразу оговорюсь, цифры примерные и взятые из интернета, могу ошибиться.
Для начала мы открываем мануал и находим следующие данные:
— Передаточные числа в коробке передач
-Передаточные числа в раздаточной коробке
-Передаточные числа в дифференциалах
Еще нам потребуется вращающий момент на ДВС и Диаметр колеса.
Конкретно для джимника это выглядит так:
— В штатных дифференциалах (редукторах, называйте как угодно) это 4.3 (хотя бывают и другие)
— Так же из книжки максимальный момент силы у Suzuki Jimny 110Нм при 4500 оборотах двигателя.
Остается вопрос диаметра колеса. Можно просто померять рулеткой или посчитать по формуле.
Стандартный размер колес Джимни – 205/70/15. Это означает, что диаметр колеса составляет 2 профиля+диаметр диска=205мм х 70% х 2 + 15 х 25,2 = 665 мм или примерно 26,4 дюйма.
Ну вот вроде всеми исходными данными мы запаслись начинаем считать страшные цифры. Хотя нет, прежде чем забивать себе голову этой фигней надо объяснить зачем это все. А нужно это для того что бы вы могли лучше понять физику движения автомобиля, могли рассчитать оптимально понижение при возросших нагрузках. Ведь производитель совершенно не рассчитывал, что его продукцию будут запихивать по стекла в болото и соответственно, если вы хотите большей проходимости без ущерба для агрегатов, то стоит задуматься о занижении штатных значений.
Для начала у нас есть двигатель, который передает вращение на коробку передач, с какой частотой он вращается мы можем посмотреть на тахометре. Дальше мы лезем в ТТХ коробки передач и выясняем, что на первой передаче понижение составляет 2.962 (для коробки АТ) то есть на выходе после коробки карданный вал будет делать почти в три раза меньше оборотов, грубо говоря на 1000 оборотов двигателя мы получим 337 оборотов карданного вала. Дальше идет раздатка на пониженной передаточное число составляет 2,145, то есть за раздаткой мы имеем уже 157 оборотов, и дальше уходим на мосты, на главную пару, которая имеет понижение 4.3 итого на выходе на колесах 36.5 оборотов колеса в минуту с тысячи оборотов на двигателе. Общее понижение составляет: iоб=2,962×2.145×4.3=37.32
Ну вроде, с передаточными числами мы разобрались. Что нам это дает. Для начала мы можем вычислить скорость автомобиля. Для этого нам понадобится школьный курс математики и диаметр колеса, что бы определить радиус качения колеса по формуле L=2ПиR, у джимника на штатных колесах это значение L= 2*3.14*0,332= 2,084м . То есть за полный оборот колеса машина проезжает 2 м. Дальше просто V= 36,5*2*60=4380 м/ч или 4,3км/час. На первой пониженной на 1000 оборотов (считай на холостых) скорость джимника чуть больше 4 км в час. Вроде, похоже на правду.
Крутящий момент
Еще мы можем посчитать крутящий момент на колесах – эта характеристика куда реальнее, чем абстрактные лошадиные силы или крутящий момент двигателя.
Разобраться, что такое крутящий момент, можно на простом примере. Возьмем палку и один ее конец зажмем в тисках. Если надавить на другой конец палки, на нее начнет воздействовать крутящий момент (Мкр). Он равен силе, приложенной к рычагу, умноженной на длину плеча силы. В цифрах это выглядит так: если на рычаг длиной один метр подвесить 10-килограммовый груз, появится крутящий момент величиной 10 кг*м. В общепринятой системе измерения СИ этот показатель (умножается на значение ускорения свободного падения – 9,81 м/с2) будет равен 98,1 Н*м. Из этого следует, что получить больший крутящий момент можно двумя путями – увеличив длину рычага или вес груза.
Двигатель создает крутящий момент Mдв. После преобразования трансмиссией этот момент передается на каждое ведущее колесо машины в виде Mк и заставляет колесо вращаться, т. е. создает сдвигающую силу Fкт=Mк/R в точке контакта колеса с дорогой, причем эта сила через колесо приложена к дороге. Поверхность дороги препятствует вращению колеса силой трения Fрт той же величины, но приложенной к колесу и направленной противоположно. Чтобы показать, что силы действуют на разные объекты, точки приложения сил на рисунке условно немного разнесены по вертикали:
Эта сила реакции трения Fрт, умноженная на число ведущих колес, и движет машину. Применительно к jimny разгоняющим усилием будет величина 4Fрт. Определим эту величину.
Максимальный крутящий момент Mдв=110 Н.м двигатель развивает при 4500 об/мин Значит, на первой передаче в КПП при всех наших понижаниях:
4Mк=Mдв.iт=110×37.32 = 4105.2 Н.м.
При колесах штатного размера тяговое усилие всех четырех колес составит:
4Fрт=Mдв.iт/R=4105/0,332=12364 Н=1236 кГ.
То есть, немногим больше тонны.
Для сравнения для 1й передачи без понижения это будет всего 557кг, а для третий 437кг
Ну вот во общих чертах мы и разобрались. Конечно в реальных условиях все эти цифры сильно меняются в зависимости от рельефа, грунта и прочих факторов, но хотя бы в общих чертах стало понятно, что и зачем. Опять же, если вы хотите понизить передаточное число в раздатке или главных парах, то теперь может подставив свои цифры посчитать что из этого может получится. Вообще считается что для автомобилей которые покоряют тяжелое бездорожье общее передаточное число должно быть с механической коробкой передач – от 50:1 до 80:1 и с автоматической коробкой — от 40:1 до 70:1.
Так что включайте понижайку и вперед!
PS При написании материала использованы всякие разные источники, в частности этот
Очень рекомендую для тех кто хочет глубже влезть в вопрос с точки зрения физики процесса.
Для чего необходима понижающая передача?
Одного только полного привода в автомобиле недостаточно для езды по бездорожью, настоящий внедорожник просто обязан иметь ещё и раздатку с понижающей передачей. Но для чего же так нужна эта понижающая передача?
Езда в тяжёлых условиях
Что бы там себе владельцы кроссоверов не фантазировали, но их подключаемого полного привода хватит лишь на покорение газона возле дома. Для езды по песку, рыхлому снегу, и грязи нужен серьёзный автомобиль и умение им пользоваться. Электронные системы на кроссоверах не позволят ехать по таким тяжёлым покрытиям — попытка форсирования, например, снежной целины гарантированно окончится закапыванием в снег и пробуксовкой колёс на месте. Понижайка способна обеспечить постоянный и высокий крутящий момент на колёса при невысокой скорости вращения. Таким образом, внедорожник способен без газа в пол ехать без пробуксовок и не зарываясь.
Езда на цыпочках
Но не только снег и песок приходится преодолевать любителям активного отдыха, есть преграды и по сложнее, например, наст, мокрое глинистое поле или болотистое место в лесу. Чтобы ездить по таким местам, нужно иметь немалый джиперский опыт и автомобиль с пониженной передачей. Даже малейшая пробуксовка приведёт к закапыванию колеса, замыливанию протектора и необходимости цеплять лебёдку или домкратить автомобиль. Опытные водители перед преодолением таких мест стравливают давление в шинах, чтобы обеспечить наибольшее пятно контакта и снизить давление на грунт.
Когда нужна максимальная мощность?
Пониженная передача очень сильно выручает, когда необходимо использовать по максимуму все возможности автомобиля, например, при езде по горным дорогам и перевалам, и когда необходимо затащить в гору тяжёлый груз. В этих условиях трансмиссия и двигатель внедорожника испытывают максимальные нагрузки и без понижающей передачи автомобиль просто бы не смог проехать в таких местах. Кроме того, буксование на подъёме очень опасно, так как автомобиль может сорваться вниз по склону без возможности им как-то управлять.
Зачем нужна пониженная передача в автомобиле
Устройства
Как вы знаете, основная задача коробки передач — передача крутящего момента от двигателя к ведущим колесам. Трансмиссия не только передает, но и преобразует крутящий момент. Большинство водителей знают, что коробка передач имеет низшие и высшие передачи. Обычно 1,2 и 3 можно считать низшими передачами, 4 считается прямой передачей, а 5 и 6 — высшими.
Сразу отметим, что такого условного деления недостаточно для внедорожников, грузовиков и различных видов техники. Дело в том, что в коробках передач таких автомобилей есть не только «нижние» и «верхние» передачи, но и так называемые понижающие передачи. Далее мы рассмотрим, зачем нужна понижающая передача, что это такое и как она работает, а также как ее использовать.
Для чего нужна пониженная передача
Итак, рассмотрим пример внедорожника. В этом случае понижающая передача позволяет значительно увеличить проходимость автомобиля. Проще говоря, наличие понижающей передачи позволяет такому автомобилю проехать там, где машины с обычными коробками передач не имеют возможности преодолеть препятствие и продолжить движение.
Проще говоря, понижающая передача в трансмиссии позволяет колесам вращаться на пониженном числе оборотов, при этом двигатель работает в стандартном диапазоне оборотов. Это стало возможным благодаря тому, что в коробках передач таких автомобилей используется редуктор (раздаточная коробка). В раздаточной коробке крутящий момент распределяется на ведущие оси внедорожника.
Чтобы объяснить это, необходимо отметить следующие моменты. Обычно трансмиссия достигает максимальной мощности при определенном количестве оборотов. Кроме того, на определенных оборотах, а не на оборотах максимальной мощности, достигается максимальный крутящий момент, который передается трансмиссией на ведущие колеса.
Поэтому, как правило, трансмиссии проектируются таким образом, чтобы двигатель выдавал максимальный крутящий момент и мощность достаточно равномерно на разных скоростях. Первая передача позволяет автомобилю стартовать с места с «толчком» для максимального крутящего момента, а на пятой передаче автомобиль может двигаться на высокой скорости с максимальной мощностью.
Для стандартных дорожных условий эти характеристики трансмиссии вполне адекватны, но когда приходится преодолевать препятствия, возникают трудности. Дело в том, что, например, при попытке движения в гору, когда покрытие грунта скользкое или хрупкое (снег, лед, земля, песок, размягченная земля), крутящий момент на первой передаче слишком высок.
В результате при нажатии на педаль акселератора автомобиль «вгрызается» в снег или грязь, глохнет и не может ехать дальше. Если он переключается на вторую скорость и выше, двигатель просто обездвиживается, поскольку ему не хватает оборотов и мощности для преодоления сложного рельефа.
Это означает, что в ситуации, когда вам требуется большая мощность двигателя (высокие обороты), но в то же время нужна плавная езда с низкими оборотами и низкой скоростью вращения колес, обычная коробка передач бессильна. Именно с учетом этих характеристик водители внедорожников получают понижающую коробку передач.
Активная понижающая коробка передач теперь имеет высокое передаточное число. Это позволяет снизить частоту оборотов колеса, одновременно разгоняя двигатель до максимальной мощности. В результате машина может двигаться на низкой скорости с максимальной мощностью. Эта функция незаменима в полевых условиях, на подъемах и спусках.
Пониженная передача и особенности использования
Начнем с того, что понижение передачи (downshift) может происходить как в устройстве с механической, так и с автоматической коробкой передач. В этом случае решение с отдельным редуктором считается наилучшим вариантом. К сожалению, дорогие полнофункциональные внедорожники сегодня обычно оснащаются отдельной коробкой передач, что увеличивает вес и снижает стоимость автомобиля. Если у него нет отдельной коробки передач (с собственным рычагом), необходимо понижение передачи через отдельную кнопку.
Отсутствие отдельной коробки передач даже в полноценных внедорожниках является существенным недостатком. Например, в автомобилях с комбинированным полным приводом автомобиль имеет возможность двигаться на пониженной передаче только вперед. В некоторых ситуациях это является серьезным недостатком.
Также важно помнить, что пониженная передача в разных автомобилях имеет определенное передаточное число. Чем выше передаточное число, тем лучше автомобиль «буксует» под нагрузкой на плохом дорожном покрытии.
Следует также учитывать, что наличие понижающей передачи накладывает определенные обязательства на водителя. Другими словами, нужно знать, как использовать это решение, так как некоторые непродуманные действия и вопиющие ошибки могут вывести передачу из строя. Рассмотрим, если на автомобиле есть пониженная передача, как правильно ее использовать.
Рекомендуем также прочитать статью об устройстве и работе понижающей передачи, а также о том, что такое понижающая передача. В этой статье вы узнаете, как работает полный привод и как он устроен.
- Вам нужно начинать движение на высоких оборотах, разгоняя двигатель до максимального крутящего момента/мощности, чтобы эффект от понижающей передачи был максимально выражен. В то же время важно знать, как управлять педалью сцепления в автомобиле с механической коробкой передач, чтобы не сжечь само сцепление. Даже с учетом того, что нагрузка на сцепление после переключения на пониженную передачу гораздо меньше по сравнению с обычной первой или второй передачей, сцепление может «сгореть» или даже перестать работать.
- Запрещается движение в режиме пониженной передачи на твердом покрытии. Дело в том, что в этом случае коробка передач подвергается большой нагрузке, двигатель также работает под большой нагрузкой и сильнее изнашивается. Оказывается, на ухабистом грунте или снегу можно ехать на пониженной передаче на малой скорости, но на ровном асфальте или грунтовой дороге ехать с включенной пониженной передачей определенно не рекомендуется.
- Во-первых, вы должны включать пониженную передачу только тогда, когда автомобиль не находится в движении. Например, при механической коробке передач сначала необходимо зафиксировать автомобиль педалью тормоза, затем выжать сцепление и переместить рычаг переключения передач для включения передачи (например, первая передача вниз). Современные автомобили также могут быть оснащены отдельной электронной кнопкой запуска.
Это возможно, когда водитель слишком сильно нажимает на акселератор и держит двигатель на максимальных оборотах, интенсивно нажимая на педаль сцепления.
Что в итоге
Как видите, понижающая передача в автомобиле, который позиционируется как внедорожник, является необходимостью. В то же время передаточное число влияет на эффективность самого понижения передачи.
Вы также можете прочитать статью о том, что такое дифференциал в трансмиссии. Из этой статьи вы узнаете о назначении, принципах работы, а также о конструкции дифференциала. Наконец, следует отметить, что водитель также должен знать, как правильно использовать пониженную передачу, поскольку ошибки могут привести к повреждению как самой коробки передач, так и, в некоторых случаях, самого двигателя автомобиля.
Что такое пониженная передача и как ей правильно пользоваться
Многие автовладельцы знают, что в автомобилях есть пониженная передача или пониженная передача, как называют ее в простонародье. Такой режим работы коробки передач присутствует исключительно на внедорожниках, автомобилях, которые часто ездят по проблемным дорогам и преодолевают различные препятствия. Снисходительность что это такое и как правильно ею пользоваться? Ответы на эти и другие вопросы вы найдете в этой статье.
- Что такое пониженная передача
- Пониженная и высшая передача: что это такое
- Когда необходимо понижение передачи
- Зачем нужна понижающая передача
- Зачем нужна пониженная передача на внедорожниках
- Особенности использования пониженной передачи
- Как переключиться на пониженную передачу
- Как переключиться на пониженную передачу
Что такое пониженная передача
Ездить приходится в самых разных условиях, но не везде может проехать переднеприводный седан. Часто в сельской местности и в лесу требуется сильная тяга. Для таких условий были придуманы вездеходы, машины с повышенной проходимостью за счет более мощного двигателя, большего дорожного просвета и наличия полного привода. А вот для преодоления крутых препятствий требуется больше тяги, которую, как ни странно, создает понижающая передача. Это дополнительный режим раздаточной коробки, предназначенный для повышения проходимости за счет снижения скорости и увеличения крутящего момента.
Пониженная и повышенная передача: что это
Понижающая передача — это дополнительный набор передач в раздаточной коробке, который позволяет двигателю работать с меньшей нагрузкой за счет рычажного действия, обеспечивая высокую проходимость. Дело в том, что даже на первой передаче минимальная скорость очень быстрая. В местах с рыхлым песком автомобиль буквально закапывается. Чтобы преодолеть препятствие, необходимо переключиться на пониженную передачу. Для этого на машине была придумана пониженная передача. Зачем нужна пониженная передача на внедорожниках? Чтобы не застрять на дорогах с:
- сэнди;
- снег;
- густая грязь.
Еду по этим дорогам. Вы не можете поступить неправильно. Слишком высокие обороты двигателя приведут к заносу и заглублению. Это необходимо, чтобы повышенный крутящий момент передавался на колеса при пониженной скорости. Понижающая передача решает все эти проблемы.
Когда требуется понижающая передача
Отвечая на вопрос, что такое понижение в автомобиле, нужно понимать, когда его необходимо использовать. Это специальный режим трансмиссии, при котором автомобиль безопасно движется вперед, не застревая в грязи, снегу и песке. Его следует включать при необходимости преодоления ранее описанных препятствий. При наличии в раздаточной коробке рычаг раздаточной коробки должен быть максимально опущен для активации режима. Также может понадобиться при преодолении каменистых дорог, при движении по крутой горке, при буксировке по бездорожью и в других местах, где автомобиль в обычном режиме передачи на первой скорости закапывается и не может проехать.
Чтобы понять, зачем нужна понижающая передача, достаточно вспомнить, что для преодоления очередных неровностей необходимо увеличивать количество оборотов двигателя. Это то, что делает водитель, нажимая на педаль газа.
Но если сцепление с дорогой плохое, т.е под колесами песок, то начинают закапываться, так как не могут сцепиться. На пониженной передаче колеса вращаются медленнее, а двигатель менее нагружен. За счет увеличения рычага требуется меньше усилий для преодоления препятствия. Понижающая передача — это практичный режим, предохраняющий двигатель от перегрузки.
Зачем нужна пониженная передача
Повышение и понижение передачи — это специальные режимы передач. Узел имеет дополнительную шестерню, которая увеличивает передаточное число, снижает скорость и увеличивает крутящий момент. При добавлении этих передач скорость машины снижается, но увеличивается пропускная способность. Благодаря ему вы сможете преодолевать сверхтяжелые препятствия. В машинах с этим режимом редуктор имеет большую сложность конструкции, но двигатель лучше защищен от перегрузок. Проблема в том, что включаться он будет только вручную, поэтому часто водитель забывает и заставляет двигатель работать на износ.
Для чего нужна пониженная передача на внедорожниках
Чтобы понять, что такое пониженная передача, достаточно разобраться в типах дорожных покрытий. На сухой и твердой дороге с гладким покрытием нет необходимости увеличивать крутящий момент. Двигатель работает на средней или малой мощности. Когда машина стоит на неровностях, резко возрастает расход мощности и двигатель уже не выдерживает нагрузки. Здесь поможет понижение. Именно благодаря дополнительным парам передач танк огромной массы движется по череде дорог с полностью отсутствующим покрытием. Тот же принцип применим и к внедорожникам.
Особенности использования пониженной передачи
При переключении на пониженную передачу машина едет заметно медленнее, но при этом имеет дополнительную тягу. Это связано с двумя причинами:
- в первом блесна еще дает колеса достаточно быстро, и они из-за этого закапываются в рыхлый песок;
- увеличивается мощность двигателя при движении по рыхлому песку, увеличивается нагрузка на него и износ деталей.
Пониженная передача защищает двигатель от износа, передавая больший крутящий момент на колеса. Автомобиль медленно, но легко преодолевает сложные участки.
Как включить пониженную передачу
Каждый полноприводный внедорожник оснащен пониженной передачей, но не все водители ею пользуются. Механизм включения на разных автомобилях разный и зависит от типа коробки передач. Функции понижения передачи в автомобилях с коробкой передач выполняет сама коробка, и активируется она в соответствии с моделью устройства:
- рычаг коробки передач в положении D3 – коробка не будет переключаться выше третьей передачи;
- D2 или S – для движения в сложных условиях включаются только первая и вторая передачи;
- D1 — включается только первая передача.
Как переключаться на пониженную передачу
На импортных автомобилях режим пониженной передачи может обозначаться словом «Low» или буквой «L». В отечественных автомобилях две буквы «ПП». В современных машинах используются кнопки управления и селекторы. Активировать режим необходимо непосредственно перед выездом на сложный участок дороги. Выйдя из квартиры, обязательно выключите его, так как увеличение скорости на пониженной передаче приводит к ускоренному износу коробки передач и ДВС.