Илья Мельников - Грузовые автомобили. Ведущие мосты
Обзор книги Илья Мельников - Грузовые автомобили. Ведущие мосты
Грузовые автомобили. Ведущие мосты
Общие сведения
Передний ведущий мост применяется в автомобилях повышенной проходимости. Он состоит из картера, главной передачи, дифференциала и полуосей. Если передний ведущий мост имеет управляющие колеса, то крутящий момент от дифференциала к ступицам колес должен передаваться под изменяющимся углом и полуоси выполняют расчлененными на две части. Между двумя частями полуоси установлен кардан равных угловых скоростей.
Приводной вал размещен внутри полой поворотной цапфы на бронзовой втулке. На конце приводного вала сделаны шлицы, которые входят во втулку фланца, соединенную шпильками со ступицей колеса. Ступица установлена на полой поворотной цапфе на двух роликовых конических подшипниках. Поворотная цапфа со ступицей установлена на конических подшипниках в разъемном корпусе на шипах шкворней, приваренных к сферической чашке кожуха полуоси. Зазор в подшипниках устраняется регулировочными прокладками под крышками, закрепляющими подшипник в гнездах.
Главная передача
Главная передача представляет собой редуктор, уменьшающий частоту вращения ведущих колес по сравнению с карданным валом.
У заднеприводных автомобилей главная передача конструктивно соединена с ведущим мостом. Ведущим мостом называют мост, агрегаты и механизмы которого передают крутящий момент от коробки передач колесам. Ведущий мост состоит из: картера (корпуса), главной передачи, дифференциала и полуоси. На автомобиле, валы, приводящие в движение колеса, размещены по отношению к оси автомобиля и карданному валу под углом 90 градусов. Чтобы увеличить крутящий момент после коробки передач и передать его под прямым углом применяют главную передачу. Главная передача выполнена в виде пар шестерен, как одной, так и двух. Обычно коническая пара состоит из зубчатых шестерен и зубчатых колес. Зубчатая шестерня является ведущей, а зубчатое колесо – ведомым. В двойной главной передаче соединение состоит из одной пары конических шестерен и одной пары цилиндрических шестерен. Главная передача, состоящая из одной пары конических шестерен, называется одинарной, а из двух пар шестерен – конической и цилиндрической – двойной.
Коническая передача позволяет передать крутящий момент от двигателя к задним колесам под прямым углом, а различные передаточные числа –снизить обороты и увеличить крутящий момент. Передаточные числа главных передач автомобилей следующие: ЗИЛ-130 – 6,32, ГАЗ-53А – 6,83,, КамАЗ – 7,22, 6,53; 5,94; 5,43. Передаточные числа 7,22 и 6,53 предназначены для автомобилей в составе автопоезда и седельных тягачей, а передаточные числа 5,94 и 5,43 – для одиночных автомобилей.
Рассмотрим главную передачу на примере автомобиля ГАЗ-53А. В автомобиле используют одинарную главную передачу. Одинарная главная передача может быть как обычной, так и гипоидной (передача с коническими шестернями со скрещивающими непересекающимися осями).Ось ведущей шестерни опущена относительно оси ведомой шестерни, что снижает центр тяжести и повышает устойчивость автомобиля.
Рис. Главная передача. А – обычная передача, б – одинарная гипоидная. В – двойная, 1 –ведущая шестерня с валом, 2 – ведомая коническая шестерня, 3 – промежуточная шестерня, 4 – промежуточная цилиндрическая шестерня с валом, 5 – ведомая цилиндрическая шестерня, 6 – дифференциал.
Главная передача состоит из ведущей малой конической шестерни 1, выполненной вместе с валом, ведомой – большой конической шестерни 2. Вал малой конической шестерни 1 установлен на двух конических и одном цилиндрическом роликовых подшипниках. Ведомая шестерня 2 и ведомая шестерня 5, изготовленные в виде съемных венцов, прикреплены к коробке дифференциала 6 болтами или заклепками. Во время движения автомобиля ведущий вал вместе с малой конической шестерней приводит в движение ведомую шестерню. Ведомые шестерни вращаются вместе с коробкой дифференциала на конических роликовых подшипниках, закрепленных в гнездах картера заднего моста.
Преимущество главной гипоидной передачи в отличие от обыкновенной конической – бесшумность работы шестерен и плавность зацепления. Такое зацепление повышает скорость скольжения зубьев шестерен друг по другу и такому зацеплению требуется специальная смазка.
Двойная главная передача применяется на автомобилях ЗИЛ – 130. Крутящий момент в такой передаче передается через две пары шестерен. Ведущий вал вместе с малой конической шестерней 1, приводит во вращение ведомую коническою шестерню 2, закрепленную на фланце промежуточного вала. Вместе с промежуточным валом выполнена малая промежуточная цилиндрическая шестерня 4, приводящая в движение большую ведомую цилиндрическую шестерню 5. Большая ведомая цилиндрическая шестерня закреплена на коробке дифференциала и вместе с ней вращается на подшипниках и в гнездах картера ведущего моста.
Преимущество двойной главной передачи, применяемой на некоторых грузовых автомобилях, по сравнению с одинарной – возможность несколько уменьшить наружные размеры средней части картера заднего моста, повысить дорожный просвет автомобиля (расстояние от его низшей точки до дороги), при больших передаточных числах.Дифференциал
При движении по неровной дороге и при поворотах правые и левые колеса автомобиля проходят неодинаковый путь. Если бы колеса вращались с одинаковой скоростью, то одно из колес проходило бы меньший путь и проскальзывало относительно дороги. Для того, чтобы не происходило проскальзывание и колеса вращались с различной скоростью (частотой вращения) применяют специальный механизм (дифференциал).
Дифференциал состоит из корпуса 1, в котором установлена крестовина 3. На нее одеты четыре шестерни 4, называемые сателлитами. Сателлиты находятся в постоянном зацепление с двумя полуосевыми шестернями 2, полуосей 8 и 7 (правой и левой). Оси шестерен 4 жестко связаны с корпусом дифференциала 1.Крестовина вместе с сателлитами закреплена в коробке дифференциала и вращается вместе с ней. При движении автомобиля по прямой, оба колеса проходят одинаковые пути, сателлиты, вращаются как одно целое с коробкой дифференциала и коническим колесом (ведомым колесом большего размера) и сообщают обеим полуосевым шестерням 2 одинаковую частоту вращения. Шестерни – сателлиты при этом вокруг своих осей не вращаются. Когда одна из шестерен 2 замедлит движение, сателлиты начинают вращаться вокруг своих осей, из –за чего другая из шестерен 2, связанные с полуосью 7или 8 и ведущими колесами, будет вращаться быстрее, а следовательно и колесо, описывающее больший путь, начинает вращаться быстрее.
Рис. Дифференциал а – устройство, б – схема работы при прямолинейном движении, в – схема работы при повороте, 1 – корпус (чашка), 2 – полуосевые шестерни, 3 – крестовины, 4 – сателлит, 5 –ведомая шестерня главной передачи, 6 – ведущий вал главной передачи, 7 – правая полуось, 8 – левая полуось, 9 – наружное ведущее колесо.
Полуоси
Учитывая то, что в различных условиях, крутящий момент от дифференциала к ведущим колесам должен передаваться различным по частоте, нужны две полуоси. Полуоси 7 и 8 связывают дифференциал с ведущими колесами и приводят их в движение. Каждая из полуосей соединена одним концом с шестерней 2, другим – со ступицей колеса.
Главная передача, дифференциал и полуоси находятся в разъемном картере, который представляет собой полую балку, выполняющую функции задней оси автомобиля. Вместе с главной передачей, дифференциалом и полуосями, а также установленными на концах его балки ступицами, колесами и колесными тормозными механизмами картер образует задний мост.
На автомобиле КамАЗ установлены два ведущих моста – средний и задний, для уменьшения нагрузки на заднюю ось. Для равномерного распределения крутящего момента и уменьшения износа шин, на грузовых автомобилях с двумя ведущими мостами устанавливают межосевой дифференциал, который установлен в промежуточном мосту в отдельном корпусе 13.
Рис. Средний (промежуточный) мост и межосевой дифференциал автомобиля КамАЗ. 1 –дифференциал промежуточного моста, 2 и 18 – соответственно ведущая и ведомая цилиндрические шестерни, 3 – ведомая коническая шестерня, 4 –вал привода заднего моста, 5 – ведущая коническая шестерня промежуточного моста, 6 – диафрагменная камера, 7 – шток, 8 – вилка, 9 – муфта блокировки дифференциала, 10 – задняя чашка, 11 – передняя чашка с ведущим валом, 12 – коническая шестерня привода среднего моста, 13 – корпус, 14 – коническая шестерня привода заднего моста, 15 – сателлит, 16 – крестовина, 17 – левая полуось, 19 картер, 20 – правая полуось промежуточного моста.
Корпус 13 крепится болтами к фланцу стакана подшипникового узла ведущей конической шестерни среднего моста. В картере расположены задняя 10 и передняя 11 чашки межосевого дифференциала, конические шестерни 12 и 14 привода среднего и заднего мостов, между которыми расположена крестовина 16 с посаженными на ней сателлитами 15 (на бронзовых втулках). В корпусе расположении механизм блокировки дифференциала, состоящий из муфты блокировки 9, вилки муфты 8, диафрагменной камеры 6. Муфта 9 жестко соединена с конической шестерней 12 привода главной передачи среднего моста.
При применении дифференциала в главной передаче есть и отрицательный эффект, для нейтрализации которого и применяют механизм принудительной блокировки дифференциала . При попадании автомобиля одними колесами, например, правыми, на участок дороги с коэффициентом сцепления, сильно отличающимся от коэффициента дороги, на который попали левые колеса, дифференциал может сыграть отрицательную роль. Дифференциал в этом случае автоматически распределит весь крутящий момент к тому колесу, под которым меньше сопротивление. Поэтому зимой, автомобиль, попавший одним ведущим колесом на лед, никак не может двинуться с места, хотя второе ведущее колесо находится на чистом асфальте. Автомобили, предназначенные для работы в таких сложных условиях и для движения по скользким и размокшим дорогам оборудуются механизмом принудительной блокировки дифференциала. Системы блокирующие работу дифференциала позволяют подавать на ведущие колеса одинаковый по величине крутящий момент. Блокировку следует производить при малой скорости движения автомобиля или перед началом его движения. При движении на сухих дорогах с твердым покрытием блокировать межосевой дифференциал не следует, так как это приводит к повышенному износу шин и перерасходу топлива.
