Главная передача ГАЗ-71 в трансмиссии легкого вездехода.

val_001 · Сообщение **val_001** » 11 мар 2016, 11:54

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/
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. 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 КАМАЗа и сравнивайте с главной передачей (ГП) ГАЗ-71. Во сколько раз дифференциал КАМАЗа 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_rukovo ... ii/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

022.jpg

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 вздехода.
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 вездеходаГАЗ-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.
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.

Данная публикация является теоретической работой и не претендует на установление пределов прочности тех или иных узлов вездеходов ГАЗ-34039 или Шерп.
Эта работа - предостережение от необоснованного применения узлов вездехода ГАЗ-34039 в трансмиссиях легких вездеходов без понимания пределов прочности ГП ГАЗ-34039.
Данная работа предназначена только для публикации на сетевом ресурсе http://lunohoda.net/
Копирование любой части этой работы на других сетевых ресурсах категорически запрещено.
Цитирование публикации допустимо только в объемах, разрешенных законодательством РФ и с обязательной ссылкой на источник цитирования.

так все- как узнать какой максимальный момент сможет передать главная передача ГТС 71? Из практики знаю что на ГТСку ставили ЯМЗ 236. ГП выдерживала, но вырывало крепления. (данные опыты по замене двиг. проводили геологи )

Сообщение **Bookvoed** » 11 мар 2016, 16:51

новичок, в чем смысл узнавать пиковые максимальные моменты и мощности? Никакой узел не будет долго работать на пределе прочности. На примере звуковой техники нормальное заявленное качество звучания достижимо не более чем на 30 % максимальной мощности.

Вспомнились обычные китайские колонки диаметром 8 см с максимальной мощностью 150Вт

и наши здоровые Корветы с 25 ваттами заявленной мощности. Не электронщик и не меломан, ток что если наврал прошу "понять и простить" (с)

Bookvoed писал(а): новичок, в чем смысл узнавать пиковые максимальные моменты и мощности?

штатно эта ГП рассчитывалась под бензиновый двиг
.Номинальная мощность двигателя / при частоте вращения коленчатого вала 92 кВт - (125 л.с.) / 3400 об/мин
Максимальный крутящий момент / при частоте вращения коленчатого вала 294 Н•м / 2000-2500 об/мин
тут уже используют

val_001 писал(а): http://off-roader.ru/load/gaz_71_rukovo ... ii/1-1-0-1
Дизельный двигатель Д245.12С вездехода ГАЗ-34039 развивает максимальный крутящий момент 353 Нм.

Вот и хочется понять какой макс. момент без вреда может переварить этот узел.

Aлексей

val_001

val_001 писал(а): 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.

При этих условиях, каким дифференциалом можно заменить ГП ГАЗ-71?

val_001 · Сообщение **val_001** » 12 мар 2016, 23:20

новичок писал(а):Вот и хочется понять какой макс. момент без вреда может переварить этот узел.

Принято. Попробую набрать статистику применений и изобразить хоть какую-нибудь аналитику на эту тему. Пока информации очень мало, а производитель не горит желанием прямо сообщить, какой максимальный крутящий момент может выдержать его изделие на входе.

val_001 · Сообщение **val_001** » 12 мар 2016, 23:24

Aлексей писал(а):При этих условиях, каким дифференциалом можно заменить ГП ГАЗ-71?

Принято. Давайте попробую сделать два варианта. Первый - доказательно подобрать дифференциальный аналог ГП ГАЗ-71. Второй - посчитать, какой дифференциал точно подойдет для вездехода с полной массой 2 тонны.

Юрич · Сообщение **Юрич** » 13 мар 2016, 09:24

Узлы трансмиссии должны выдерживать статическую нагрузку от момента, передаваемого сцеплением, при условии отсутствия буксования в муфте сцепления.
Для сухих сцеплений автомобилей обычно рассчитывают на коэффициент запаса сцепления 1,8, т.е. муфта может передавать без буксования момент, превышающий максимальный момент двигателя по внешне-скоростной характеристике, умноженный на этот коэффициент.
Мсц = Ме мах * В, где В-коэффициент запаса сцепления.

При замене двигателя, если немного растет его момент, обычно оставляют унифицированное сцепление, а вот если момент вырастает существенно и сцепление не обеспечивает коэффициент запаса сцепления хотя бы 1,4, то требуется усиление пружины или увеличение размеров сцепления.
Так увеличили размер сцепления на переднеприводном агрегате ВАЗ с 184 мм до 200, а на Ниве с 200 до 215...

val_001 · Сообщение **val_001** » 14 мар 2016, 16:10

Aлексей писал(а):При этих условиях, каким дифференциалом можно заменить ГП ГАЗ-71?

В качестве альтернативы механическому поворотному узлу легкого вездехода на базе главной передачи (ГП) ГАЗ-71рассмотрим 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.

025.jpg

Трансмиссия УАЗ-Хантер.

024.jpg

Трансмиссия ГАЗ-66.

023.jpg

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 недотягивает до нагрузочной способности ГП ГАЗ-71, ГП УАЗ-Хантер практически полностью соответствует по нагрузочной способности ГП ГАЗ-71, а ГП ГАЗ-66 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 (лучше УАЗ-Хантер, а еще лучше УАЗ-Патриот).
Дифференциальный поворот на базе ГП ГАЗ-66 обязан по всем параметрам намного превосходить фрикционный поворот на базе ГП ГАЗ-71.

val_001,
а учитывается какой модуль зуба в ГП моста. Вроде как мелкомодульный слабей.

val_001 писал(а): Дифференциальный поворот на базе ГП ГАЗ-66

там не совсем простой диф. он типа немного самоблокирующийся

val_001 · Сообщение **val_001** » 14 мар 2016, 19:13

новичок писал(а):а учитывается какой модуль зуба в ГП моста. Вроде как мелкомодульный слабей.

Взял самое стандартное заводское значение. Про мелкий зуб - вопрос не самый простой. На практике почему-то по отзывам получается слабей. Хотя и не должно быть такого. Тут уже при выборе действительно надо руководствоваться реальными отзывами о производителе конкретной железяки.

val_001 · Сообщение **val_001** » 14 мар 2016, 19:20

новичок писал(а):
val_001 писал(а): Дифференциальный поворот на базе ГП ГАЗ-66
там не совсем простой диф. он типа немного самоблокирующийся

Сателлитам от этого становится только легче именно в трудный момент. А полуось (и ее шестеренка) при блокировке должна выдерживать уже полный крутящий момент всего моста. Посему на практике разрыв между ГП ГАЗ-66 и ГП ГАЗ-71 еще больше. Я же рассчитываю все по минимуму, чтобы образовывающийся запас был всегда бонусом в пользу потребителя.

Юрич · Сообщение **Юрич** » 14 мар 2016, 19:56

val_001 писал(а): Аналогичный расчет дает значения для шестерен полуосей моста ВАЗ-2101 688 Нм и 1030 Нм для ВАЗ-2121 Нива

Шестерни полуосей унифицированы на всех классических и полноприводных моделях ВАЗ от 2101 до 2123...Судя по тому, что сначала летит полуось. то шестерни работоспособны при нагрузке 150 кГм на каждую.

В мостах ГАЗ-66 стоят кулачковые блокировки а не конические дифференциалы...да и момент, посчитанный выше никогда не наступает, колеса просто буксуют при гораздо меньших моментах, такие низкие передачи нужны для "ползучих" скоростей и редко используются на полном газу.

Юрич · Сообщение **Юрич** » 14 мар 2016, 19:58

val_001 писал(а):.... Я же рассчитываю все по минимуму, чтобы образовывающийся запас был всегда бонусом в пользу потребителя.

В нашем случае запас металла вреден для проходимости, земное притяжение...