Как работает блокировка на «Ниве»: принцип действия
Любимый автомобиль рыбаков и охотников – «Нива». А причиной подобного отношения является возможность с его помощью попасть в глухие и редко посещаемые места. Что же позволяет добиваться таких результатов? На «Ниве» работает блокировка. Как она помогает и в чем – об этом речь пойдет ниже.
О трансмиссии
Прежде всего несколько слов об устройстве «Нивы». Она обладает постоянным полным приводом. Что это значит? Все просто – крутящий момент одновременно передается на четыре колеса. В этом и состоит одно из принципиальных отличий «Нивы» от других автомобилей. У них момент подается только на один из мостов (передний или задний).
Полный привод реализован благодаря использованию раздаточной коробки. Крутящий момент, пройдя КПП, поступает на раздатку, а с нее – на передний и задний мосты. Такая конструкция позволяет создать блокировку межосевого дифференциала на «Ниве», которая совместно с полным приводом обеспечивает ей повышенную проходимость. Здесь нельзя не сказать несколько слов о дифференциале. Во многом благодаря ему реализуются отличные внедорожные характеристики «Нивы».
Понятно о дифференциале
Это устройство позволяет автомобилю свободно двигаться в заданном направлении. При повороте левое и правое колеса машины проходят разный путь. А если они жестко соединены, то одно будет проскальзывать, а другое тормозить. Кроме того, в этом случае резко возрастает нагрузка на ось, следствием чего будет ее поломка или чрезмерный износ резины.
Справиться с этой проблемой позволяет дифференциал. На обычных автомобилях он располагается на оси между колесами, что позволяет им вращаться независимо друг от друга. Дифференциал распределяет между колесами поступивший к нему момент, причем не в равной пропорции, а в зависимости от условий движения каждого – на одно больше, на другое меньше.
То же самое относится к мостам в целом (переднему и заднему). Их движение, например в повороте, также различается. Для распределения усилий применяют так называемый межосевой дифференциал. Благодаря ему, в зависимости от условий движения, передаваемый на передний и задний мосты момент будет различаться.
Особенности работы дифференциала
Момент распределяется таким образом, что передается туда, где нагрузка меньше. Подтверждением сказанному может служить обычная картина – машина стоит тремя колесами на асфальте, а одним – на льду. Тронуться с места ей не удается. Сила трения резины о лед гораздо меньше, чем резины об асфальт, а значит, и нагрузка на колесе, стоящем на льду, меньше, чем на других.
А дифференциал весь крутящий момент передает в сторону минимальной нагрузки. В результате одно колесо вращается с бешеной скоростью, а остальные стоят на месте, автомобиль не движется. Примерно так же выглядит ситуация, когда автомобиль не может подняться в гору по обледеневшей дороге. В этом случае одно колесо, попавшее на наледь, крутится, но машина стоит.
Производится никому не нужная работа. Колесо «шлифует» дорожное покрытие (наледь). Избавление от подобной бесполезной работы – блокировка как на «Ниве», так и на любом другом автомобиле, приспособленном к трудным дорогам. Но обычно описываемые устройства есть далеко не на всех машинах.
Какие бывают блокировки
Обычно различают два типа – межколесные и межосевые. Первые блокируют работу дифференциала, установленного между колесами, на одной оси. Задача межосевой блокировки – обеспечить распределение усилий между мостами.
У «Нивы» три дифференциала, межосевой и два межколесных. Но они принципиально разные. Если межколесные дифференциалы свободные, на них нет никаких дополнительных устройств, то межосевой имеет принудительную блокировку. Она значительно облегчает движение автомобиля в условиях бездорожья, частично придавая ему возможности вездехода.
Как работает блокировка дифференциала на «Ниве», принцип работы
При движении по нормальной дороге крутящий момент распределяется относительно равномерно между всеми колесами. Но на бездорожье, в грязи этого недостаточно. Простая ситуация – машина забуксовала, например левое заднее колесо. Тогда весь крутящий момент будет поступать именно туда, и автомобиль не сможет ехать. В такой ситуации не поможет никакой полный привод.
Но выход есть. Надо включить межосевую блокировку. Как работает на «Ниве» такое устройство? В раздаточной коробке есть специальная муфта. При включении блокировки она соединяет валы, передающие момент на мосты. Скажем так, между ними принудительно поровну делится усилие, выдаваемое двигателем. Таким образом, момент не уходит весь на буксующее колесо, а часть его поступает на передний мост (в нашем примере).
Теперь начинает работать полный привод. На передний мост при включенной блокировке принудительно поступает половина момента, выдаваемого двигателем. Благодаря этому автомобиль начинает двигаться. Как только он тронется с места, прекратится пробуксовка заднего колеса, и крутящий момент поступит на все остальные. Тогда «Нива» благополучно преодолеет трудный участок.
Надо отметить, что автомобиль «Лада 4х4» не является единственным обладателем описанного устройства. Подобная блокировка дифференциала работает как на «Шевроле-Ниве», так и на других моделях внедорожников, правда, реализована она может быть по-разному. Но тем не менее выполняет аналогичные задачи.
Когда надо пользоваться блокировкой
В условиях нормальной дороги на «Ниве» ничего включать не надо. А вот на проселке или перед крутым подъемом водителю стоит подумать о подстраховке. Как работает блокировка на «Ниве», мы уже выяснили. Так что к ее помощи стоит прибегать в случае возникновения препятствий при движении, и сделать это надо заблаговременно, до того как машина застряла.
Если впереди трудный участок, то лучше всего заранее включить блокировку, тем более что много времени это не занимает. Надо только помнить, что пользование блокировкой без необходимости не способствует сохранности автомобиля, приводит к перерасходу бензина и износу резины.
Как включить блокировку
Делать это довольно просто. На автомобиле «Лада 4х4» справа от водителя есть три рычага, нас интересует из них самый маленький. Когда водитель передвинет его назад, работает блокировка на «Ниве 2121», как только переведет ручку вперед – режим отключится. Производить все манипуляции лучше всего на неподвижном автомобиле.
Опытные водители знают, что включается (выключается) блокировка не всегда с первого раза. Дело в том, что валы могут стоять не в том положении или их может «закусить», если на муфту приложено дополнительное усилие (например, автомобиль остановился на повороте). Тогда надо немного проехать вперед или назад, выровнять колеса и повторить попытку. Как правило, в этом случае все включается.
На «Шевроле-Ниве» эта процедура производится по-другому. Там не два рычага для управления режимами раздатки, а один. Нужный нам расположен ближе к водителю. Хотя работают блокировки на «Ниве-Шевроле», как и на автомобиле «Лада 4х4», одинаково, но включаются по-другому. На «Шевроле» для этого рычаг управления режимами раздаточной коробки надо перевести при выжатом сцеплении на стоящем автомобиле влево (к себе). Чтобы отключить блокировку – в противоположную сторону.
Блокировка дифференциала на «Ниве» – верный помощник водителя
Полный привод не всегда обеспечивает проходимость по бездорожью. Зачастую этого мало. Вот когда, как на «Ниве», блокировка работает совместно с полным приводом, можно говорить, что автомобиль, по крайней мере, близок к вездеходам. И на такой машине вполне реально если не покорять распутицу, то довольно смело передвигаться по проселочным и заброшенным дорогам.
Но при этом не стоит забывать, что блокировка дифференциала – режим для трудных условий движения. Но и бояться его не нужно. Надо помнить, что блокировка позволяет «Ниве» проехать там, где другие не будут и пытаться это сделать. Но не стоит без необходимости ее включать в городе. Это чревато излишним расходом бензина, износом резины и в конечном итоге – поломкой машины.
Как включить блокировку дифференциала на ниве
Для нивовода очень важно знать, как устроена трансмиссия Нивы, и еще важнее это знание правильно применять. Этой теме посвящен раздел Полный привод, в частности статья Привод Нивы, где есть в том числе и рекомендации, как лучше включать и выключать блокировку дифференциала раздатки, но без объяснения причин возникающих при этом проблем. Статья написана несколько лет назад. С тех пор появилось новое понимание проблемы и путей ее решения. Поэтому я задался целью подробнее описать процессы включения и выключения, не затрагивая вопросы о ситуациях, когда это необходимо делать.
Устройство дифференциала в раздатке
Достаточно подробно устройство раздатки рассмотрено в Иллюстрированном альбоме (Раздаточная коробка, ее привод и схема работы).
Рассмотрим устройство дифференциала и принцип его работы. Вот фрагмент из приведенной в альбоме схемы раздатки:
Передача крутящего момента и вращения от двигателя, а также дальнейшая их трансформация показана голубой и оранжевой линией. Линии две из-за того, что выше на этой схеме показано также переключение передач в раздатке.
Корпус дифференциала образован несколькими соединенными деталями, которые вращаются на подшипниках 16 и 36. С корпусом соединена ось сателлитов 26, на которой могут вращаться два сателлита 25, представляющие собой конические зубчатые шестерни. Сателлиты находятся в постоянном зацеплении с шестернями вала переднего привода (на схеме не обозначен) и вала заднего привода 24. Будем называть валы просто: передний и задний.
Момент и вращение поступают на корпус дифференциала с промежуточного вала раздатки через зубчатую передачу, вместе с корпусом вращается и ось сателлитов. Вращение и крутящий момент передаются сателлитами на шестерни валов. Здесь отметим важное обстоятельство: поскольку передаточные отношения от корпуса дифференциала к валам одинаковы, подаваемый на валы крутящий момент делится строго пополам, 50/50. А вот вращаться валы могут с разной скоростью: если какой-то вал вращается медленнее, то сателлиты начинаю проворачиваться вокруг оси 26, отрабатывая эту разницу и заставляя другой вал вращаться быстрее. Поэтому скорость вращения корпуса дифференциала в точности равна средней скорости выходных валов (т .е. их полусумме). Крутящий момент по-прежнему делится поровну.
Включение блокировки
Теперь рассмотрим механизм блокировки дифференциала:
 |
 |
Передним рычагом в раздатке перемещается муфта блокировки дифференциала 5. Она постоянно находится в зацеплении с зубчатым венцом на корпусе дифференциала 6. При смещении муфты вперед (рычаг при этом движется назад), муфта входит в зацепление также и с зубчатым венцом 7 на переднем валу, т. е. соединяет два венца. Благодаря такому соединению скорость вращения дифференциала становится равной скорости вращения переднего вала. Сателлиты относительно шестерни переднего вала проворачиваться больше не могут и вынуждают задний вал вращаться с той же скоростью, т. е. дифференциал оказывается заблокированным.
Блокировка вполне может не включиться на стоящей машине из-за того, что зубья муфты 5 оказались против зубьев венца 7 и упираются в них, т. е. муфта не может переместиться. Чтобы включить блокировку нужно заставить дифференциал немного повернуться. Проще всего это сделать, поворачивая на небольшой скорости: передние колеса в повороте проходят больший путь, чем задние, и эта разница путей отрабатывается проворотом дифференциала относительно переднего вала. Если при этом тянуть рычаг блокировки на себя, то в момент, когда зубья венца окажутся против впадин в муфте, блокировка легко включится.
К сожалению, этот прием помогает не всегда. Вспоминаю, как на первой Нивке в 1999 году я еще мало что соображал в машинке. Блокировкой пользовался только при проезде на дачу. Там тогда были ой какие сложные последние 10 километров! Зимой поездок на дачу нет, соответственно, блокировку не включал совсем. А перед первой весенней поездкой в апреле спохватился — а она не включается. Ну совсем никак не включается! Позвонил в какой-то нивский сервис (телефон дал продавец на рынке). Позже выяснилось, что это был как раз НИИ КМ. Цену за ремонт назвали такую, что ненамного дороже было купить новую раздатку, что я и сделал, а прежнюю потом продал за полцены, пробег у нее был всего 45 тык.
Для себя я объясняю причину так. Корпус раздатки силуминовый, при зимней эксплуатации активно образуются окислы, причем объем окиси алюминия вдвое больше, чем у самого алюминиевого сплава. Окислы препятствуют перемещению штока, который толкает вилку муфты блокировки. После той истории я профилактически включаю и выключаю блокировку раз в неделю.
Но может быть и другая причина. Участник форума Артем попросил помочь: не включается блокировка. В одном из ответов было высказано предположение, что виноват датчик блокировки. Вот, что пишет Артем:
Ура! Я ее починил!
Действительно — датчик включения блокировки был сильно прикручен и препятствовал блокировке дифференциала. Смотрите какая ямка образовалось на нем от попыток включить блокировку.
Подобрал шайбочку нужной толщины — и все заработало. Судя по конструкции узла — это может быть распространенной проблемой.
Фотография из этого постинга:
Выключение блокировки
Участок, который нужно было пройти с включенной блокировкой, закончился, водитель толкает рычаг от себя — а она не выключается. Объяснение тоже простое: дифференциал пытается провернуться, но этому препятствует блокировка. Между муфтой и венцами, по которым она перемещается, возникает большое усилие, которое прижимает муфту к венцам, и сила трения между муфтой и венцами не дает муфте переместиться. Надо создать такие условия, чтобы это соединение разгрузилось. Как это сделать?
Нередко можно услышать такой совет: медленно ехать по прямой, виляя рулем, и толкать от себя рычаг блокировки. Я сам давал подобные советы. Но когда писал статью, задумался: а зачем вилять рулем? При повороте в любую сторону задние колеса проходят меньший путь, значит, что при повороте вправо, что при повороте влево дифференциал будет проворачиваться в одну и ту же сторону. Т. е. такой прием может и не помочь выключить блокировку. И, кстати, я понял, почему на одних экземплярах Нивы блокировка выключается легко, а на других вырастает в просто гигантскую проблему.
Когда машина с заблокированным дифференциалом находится в повороте, задние колеса должны были бы идти по меньшему пути, но блокировка делает это невозможным. Из-за стремления провернуться дифференциал прижимает муфту к венцам, и это усилие прижима очень велико. Вся трансмиссия и колеса испытывают при этом значительные нагрузки, колеса начинают проскальзывать. И эти нагрузки тем больше, чем лучше сцепление протектора с поверхностью дороги.
Теперь опять представим дифференциал разблокированным. На рисунке (красная кривая) приведено изменение скорости проворота дифференциала относительно переднего вала:
Чем круче поворот, тем сильнее отстают задние колеса, и тем сильнее дифференциал отстает от переднего вала. При возвращении на прямой участок скорости валов уравниваются и отставание дифференциала становится равным нулю.
При включенной блокировке отставание задних колес невозможно, что проявляется в упомянутом выше усилии, зажимающем муфту и зубчатые венцы. Но в тот момент, когда машина закончила поворот и вышла на прямую (красная кривая достигла максимума), усилие между муфтой и зубцами может уменьшиться до нуля, и блокировка легко выключится.
Всегда ли она выключится ли?
Так, чтобы скорости вращения выходных валов раздатки при выключенной блокировке были в точности одинаковыми, не бывает практически никогда. Радиусы колес отличаются — пусть на доли миллиметров, но отличаются — поэтому на самом деле кривая может пойти либо выше, либо ниже.
Зеленая кривая соответствует ситуации, когда передние колеса чуть больше, чем задние. Из-за этого они вращаются немного медленнее. Если выключать раздатку при прямолинейном движении машины, то муфта будет зажата в противоположном направлении — дифференциал стремится вращаться быстрее, чем передний вал. Помочь в этой ситуации должно то самое виляние рулем, а еще лучше — просто небольшой поворот руля. т. е. смещение от максимума кривой к точкам, где кривая пересекает горизонтальную ось.
Более частая ситуация отображена на рисунке синей линией, когда задние колеса больше передних. Действительно, передние колеса изнашиваются быстрее задних. Во-первых, это управляющие колеса, во-вторых, передние дисковые тормоза эффективнее задних, что ускоряет износ передних колес. Еще один фактор: передние колеса нагружены сильнее: такова развесовка Нивы. Вследствие большей деформации уменьшается и радиус качения колеса. Длина окружности из-за большей нагрузки практически не меняется, но и дифференциалу, чтобы зажать муфту, достаточно минимальных различий в оборотах переднего и заднего вала. Получается, что при таком соотношении размеров колес кривая нигде не переходит через ноль, т. е. дифференциал просто невозможно выключить. И это совсем не редкая ситуация — очень часто звучат жалобы нивоводов, что блокировка не выключается.
Так что можно сделать в этой ситуации?
Первое, что приходит в голову: остановиться и поддомкратить одно из колес. После отрыва колеса от дороги внутреннее напряжение в трансмиссии исчезнет, и блокировка легко выключится. Сложно? Зато результат стопроцентный. Но, конечно, это очень неудобно.
Я задался вопросом: а что будет, если переключиться на задний ход? Нам нужно, чтобы вращение дифференциала относительно переднего вала поменяло свое направление. Будет ли это изменение? При этом нас в первую очередь интересует ситуация, когда задние колеса вращаются медленнее передних (синяя кривая). Мысленно выключаем блокировку и смотрим, как ведет себя дифференциал.
Движение вперед, оба вала и дифференциал вращаются по часовой стрелке, но задний — чуть медленнее. Значит, и дифференциал будет чуть-чуть отставать от переднего вала. Фактически это означает, что дифференциал вращается относительно переднего вала против часовой стрелки. Представили? Тогда представьте, как муфта, когда блокировка включена, прижимается к одним сторонам зубьев.
Движение задним ходом, оба вала и дифференциал вращаются против часовой стрелки, но задний (машина едет задними колесами вперед) чуть медленнее. Тогда и дифференциал чуть-чуть отстает от переднего вала. Фактически это означает, что дифференциал вращается относительно переднего вала по часовой стрелке. А нам это и надо! Для заблокированного дифференциала это означает, что муфта будет прижата к другим сторонам зубьев.
Значит, при изменении направления движения машины вперед-назад обязательно будет момент, когда муфта поменяет направление прижима. Поймайте этот момент — и блокировка легко выключится!
Нужно учесть еще один фактор. При движении с заблокированным дифференциалом механические напряжения в трансмиссии вызывают еще и деформацию покрышек, причем резина как бы запасает это усилие, подобно пружине. Из-за этого при изменении направления движения усилие, прижимающее муфту к венцам, может исчезнуть не сразу, а только после проезда нескольких десятков сантиметров или метров.
Вот подтверждение моих теоретических изысканий.
vzhik: «Недавно прокатился на Ниве, в которой раздатка была закисшая намертво. Блокировка включилась после нескольких минут долбежки рукой по рычагу. После этого выключаться она не захотела, и ехать было страшно — треск ШРУСов и лязг трансмиссии были слышны сквозь рев двигателя. Так вот, удалось выключить блокировку после того, как я с прямыми колесами прокатился вперед-назад пару раз. После этого все отключилось».
Vorobey: «У меня на старой ниве она без проблем выключалась только при движении задним ходом".
Barin: «Блокировка выключилась, как только проехал метров 10 назад».
ZanudA: «. выяснил — чтобы выключить блокировку надо проехать вперед, затем включить заднюю, потянуть рычаг выключения блокировки назад и отпустив сцепление — тронуться с места. Через некоторое время рычаг выскочит. Можно наоборот, проехав назад, начать трогаться вперед, выключая блокировку».
Azs: «Без проблем выключаю, сдавая помаленьку задом, желательно в горочку. Руль при этом не выворачиваю. Давление в колесах 1,8 спереди, 1,7 сзади».
При написании статьи я сначала обсудил изложенные сомнения и идеи по ЛС с несколькими форумчанами, затем выложил тезисы в форум. MasterHome, mouse733, ЛадаСпорт и Oleg! Хочу поблагодарить вас за ценное обсуждение.
1. Если блокировка не включилась сразу, при движении вперед немного поверните руль, подтягивая на себя рычаг блокировки.
2. Если блокировка не выключилась сразу, попробуйте выключить ее при прямолинейном движении, виляя рулем. Если выключения все-таки не произошло, остановитесь и сдайте немного назад, толкая вперед рычаг блокировки вперед.
3. Не забывайте переставлять колеса, хотя бы перед-зад по одной стороне.
4. Чтобы привод блокировки нормально работал, рекомендуется хотя бы раз в неделю включать и выключать раздатку. Особенно важно это зимой.
Как включить полный привод на Ниве
Ответ на этот вопрос будет некорректным, поскольку привод на “Ниве” постоянный полный. Многие путают функцию рычага раздатки, считая что он включает/выключает передний мост, в то время как его функция — блокировать/разблокировать межосевой дифференциал.
Поэтому реализовать функцию включения/отключения полного привода на “Ниве” можно только вмешательством в конструкцию автомобиля. Детальнее об этом всем в статье.
Как на “Ниве” включить полный привод
На “Ниве” постоянный полный привод. Что это означает? Что схема полного привода Niva подразумевает, что он работает всегда — энергию вращения от двигателя через карданы и дифференциалы все четыре колеса получают постоянно.
Информация о том, что на Шевроле Ниве и Нива 4х4 можно рычагом отключать и включать полный привод является очень распространенным мифом. Такую версию иногда озвучивают даже менеджеры дилеров Lada — якобы рычаг раздатки подключает передний мост, подключая полный привод. На самом деле у Нивы постоянный полный привод, а не подключаемый!
Самый распространенный аргумент в пользу неправильной теории — почему же при выключенной раздатке, если вывесить одно колесо на “Ниве”, то машина не сдвинется с места? Например, вот в этом видео говорят про “плавающий” и непостоянный полный привод “Нивы”.
Постоянный или не постоянный у Нивы полный привод (смотрите с временной отметки 2.40)
Ответ прост — потому что на этом автомобиле, в обоих поколениях, используются свободные, неблокирующиеся дифференциалы. Как это работает — читайте в соответствующем материале. Поэтому при вывешенном колесе вся мощность двигателя уходит на его вращение, а остальные три колеса практически не крутятся.
Почему же тогда на бездорожье помогает включение рычага “раздатки”? Не потому ли что он “включает” работу полного привода “Нивы”? Нет, этот рычаг блокирует межосевой дифференциал. В результате мощность двигателя отправляется не на то колесо, которое крутится легче всего (в соответствии с принципами работы дифференциала), а распределяется поровну между осями. И одна из осей в состоянии вытащить автомобиль.
Следовательно, вопросом “как включить полный привод на “Ниве Шевроле”, Нива 2121 или 4х4 задаваться не надо, потому что он уже включен. А вот использовать возможности блокировки межосевого дифференциала надо. Как — рассмотрим дальше.
Как пользоваться полным приводом и раздаткой на “Ниве”
Так как уже выяснили, что когда задают вопрос “как включить 4ВД на Ниве”, на самом деле подразумевается как включить блокировку межосевого дифференциала, то рассмотрим инструкцию по использовании раздатки.
На нормальных асфальтовых дорогах всегда используется повышающий вал передач и выключенная блокировка дифференциала. Это “обычный” режим работы машины, когда она должна ехать как любой городской автомобиль. Как правильно установить рычаги — читайте ниже в разделе про управление разных моделей “Нивы”.
На бездорожье используются следующие режимы. Понижающая передача без блокировки дифференциала, нужны когда автомобилю требуется больше тяги — в песке, в грязи, при езде под горку, трогании с тяжелым прицепом.
Блокировка используется в следующих случаях — если участок становится особенно труднопроходимым и при пробуксовке/вывешивании колеса на одной из осей. Блокировать дифференциал можно в движении автомобиля, но до попадания на сложный участок дороги. Чаще всего эта функция используется вместе с понижающей передачей. С повышающей передачей заблокированный дифференциал можно использовать при движении на относительно ровных участках дороги без асфальтового покрытия.
Не рекомендуется делать никаких переключений непосредственно в момент пробуксовки колес.Также нельзя ездить с заблокированными дифференциалом на скорости выше 40 км/час. В том числе потому, что такая езда ухудшает управляемость автомобиля, повышает расход топлива и износ шин. А постоянное движение в таком режиме вообще приведет к поломке механизмов и деталей трансмиссии. Поэтому во всех автомобилях “Нива” и на “Шевроле Нива” горит значок полного привода на панели приборов, когда дифференциал заблокирован. Даже если вы забыли его разблокировать, сигнальная лампа подскажет исправить ситуацию.
На практике бывает что включить блокировку дифференциала может быть очень сложно. Это происходит потому, что зубцы муфты узлов уперлись в зубцы шестеренки. Прикладывать силу в такой ситуации не стоит — так можно просто сломать рычаг или механизм! Такое “заедание” — не признак поломки, а нормальная работа раздаточной коробки. Это чисто механический узел, который работает таким образом.
Согласно инструкции, включение блокировки дифференциала “Нива” необходимо при движении по прямой на скорости до 5 км/ч, при этом дважды нажав/выжав сцепление. Но практика автовладельцев показывает, что эффективнее будет это делать не при прямолинейном движении, а выполнив не крутой поворот. При повернутых колесах рычаг блокировки легко включается. Аналогичная проблема может быть с выключением блокировки. Метод тот же, но эффективнее будет движение назад с небольшим поворотом руля.