4.7. Полуоси

м

4.7. Полуоси


огут быть приложены изгибающие моменты от вертикальной реакции на действие силы тяжести, приходящейся на колесо, от касательной реакции, обусловленной тяговой и тормозной силами, и от боковой силы, возникающей при заносе, а также под действием бокового ветра. Полуоси, в зависимости от конструкции внешней опоры, определяющей степень их нагруженности изгибающими моментами, бывают двух типов — полуразгруженные и разгруженные. По конструкции полуоси могут иметь на одном конце фланец для крепления болтами к ступице колеса, а на другом шлицевую часть, входящую в зацепление с полуосевым зубчатым колесом дифференциала. Другая конструкция предусматривает шлицевую часть на обоих концах полуоси. На грузовых автомобилях малой грузоподъемности и на легковых автомобилях применяют обычно полуразгруженные полуоси, у которых подшипник установлен между полуосью и кожухом на определенном расстоянии от средней плоскости колеса. Благодаря этому создаются изгибающие моменты на плече (плоскость наружной части диска и подшипника), действующие на полуось в вертикальной и горизонтальной плоскостях, в вертикальной плоскости и (боковая реакция) на плече, равном радиусу колеса. На автобусах и грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности применяют полностью разгруженные полуоси. В этом случае все изгибающие моменты воспринимаются подшипниками, установленными между ступицей колеса и кожухом полуоси, а полуось передает только крутящий момент. Полуоси в процессе эксплуатации автомобилей испытывают значительные нагрузки, особенно при движении по грунту и по шоссе с твердым покрытием в плохом состоянии. Поэтому к полуосям предъявляют особые требования. Снижение напряжений достигается увеличением радиусов перехода между полуосью и фланцем. Долговечность подшипников колес обеспечивается надежной защитой от попадания в них грязи.


parkers | 10.06.2009

4.6. Дифференциалы



Дифференциал предназначен для распределения крутящего момента между ведущими колесами и позволяет вращаться колесам с разными угловыми скоростями. Дифференциалы по конструкции делятся на шестеренчатые, кулачковые и червячные. Шестеренчатые дифференциалы по типу используемых зубчатых колес могут быть коническими и цилиндрическими. По крутящим моментам на выходных валах дифференциалы делятся на симметричные (крутящий момент поровну распределяется между выходными валами) и несимметричные. По распределению крутящего момента дифференциалы могут быть:

  • с постоянным распределением — конические и цилиндрические;
  • с непостоянным распределением — с принудительной блокировкой и самоблокирующиеся, а также пульсирующие, свободного хода (обгонные) и повышенного трения.

При движении автомобиля на повороте его внешнее и внутреннее колеса проходят разные пути. Колесо, катящееся по внутренней кривой, проходит меньший путь, чем колесо, катящееся по внешней кривой. Следовательно, внешнее колесо автомобиля должно вращаться несколько быстрее внутреннего. Это происходит и при прямолинейном движении, если задние колеса автомобиля имеют неодинаковые диаметры, что наблюдается при неравномерном распределении нагрузки в кузове, неодинаковом износе шин, различном внутреннем давлении воздуха в шинах или при движении по неровной дороге. Чтобы ведущие колеса автомобиля могли вращаться с различной частотой, их крепят не на одном общем валу, а на двух, так называемых полуосях, которые соединяются между собой специальным механизмом — дифференциалом, подводящим к полуосям крутящий момент от главной передачи. При наличии нескольких ведущих мостов возникает необходимость применения межосевого дифференциала. В основном применяют шестеренчатые и кулачковые дифференциалы. Шестеренчатый дифференциал — планетарный механизм с двумя степенями свободы. Симметричный конический дифференциал состоит из следующих элементов:

  • корпуса (две чашки — левая и правая);
  • сателлитных зубчатых колес (два или четыре);
  • ось сателлитных зубчатых колес (крестовина с шипами осей);
  • двух полуосевых зубчатых колес.

Крутящий момент с корпуса, являющегося водилом планетарного механизма, через свободно вращающиеся на своих осях сателлитные зубчатые колеса передаются на полуосевые зубчатые колеса, далее через полуоси на ступицы ведущих колес. Скорость вращения полуосей непропорционально зависит от угловой скорости корпуса дифференциала. Если такой дифференциал использовать в качестве межколесного, то при движении автомобиля угловые скорости колес будут определяться отношением пути, пройденным колесом, и их радиусом качения (при отсутствии скольжения колес). Единственное кинематическое ограничение: на сколько одна полуось обгоняет корпус, на столько другая отстает от него. В дифференциалах легковых автомобилей обычно два сателлитных зубчатых колеса, установленных на одной общей оси. В дифференциалах большегрузных автомобилей устанавливают по четыре сателлитных зубчатых колеса, а их оси объединяют. Кулачковый дифференциал повышенного трения автомобиля ГАЗ-66-11 (рис. 101) состоит из следующих элементов:

  • корпуса дифференциала, состоящего из левой и правой чашек;
  • наружной звездочки с внутренним кулачковым профилем, которая передает крутящий момент на правую полуось;
  • внутренней звездочки с двумя рядами кулачковых профилей на наружной поверхности, которая перелает крутящий момент на левую полуось;
  • сепаратора, выполненного как одно целое с левой чашкой коробки дифференциала, с двумя рядами отверстий под сухари;
  • двадцати четырех сухарей, расположенных в шахматном порядке в отверстиях сепаратора.

Крутящий момент передается через сепаратор сухарям, которые своими торцами взаимодействуют с кулачками. Крутящий момент от сепаратора к кулачкам передают только сухари, находящиеся в сужающихся участках канавки, образованной профилями кулачков, и упирающихся в кулачки, другие сухари в этот момент не работают. Если полуоси вращаются с разными скоростями, то профили кулачков смещаются относительно друг друга, а работающие сухари, оказавшись в расширяющейся части канавки, работают вхолостую, и вместо них в работу вступают сухари, которые до этого не были задействованы. Взаимное смещение профилей кулачков при разных угловых скоростях полуосей сопровождается скольжением сухарей относительно кулачков и сепаратора. Это скольжение, в свою


очередь, сопровождается трением, величина которого обеспечивает коэффициент блокировки дифференциалов Кб = 5. При радиальном расположении сухарей коэффициент блокировки зависит от того, какая полуось является отстающей, а какая — опережающей. В двухрядном кулачковом дифференциале рабочая поверхность широкого наружного кулачка взаимодействует с двумя рядами сухарей, установленных в одном сепараторе, а рабочая поверхность внутренней звездочки состоит из двух профилей, смещенных на половину шага выступов. Высокая износостойкость кулачкового дифференциала достигается применением высококачественных легированных сталей. Межосевой дифференциал автомобиля КамАЗ-5320 (рис. 102) распределяет крутящий момент между промежуточным (средним) и задним мостами. Картер межосевого дифференциала прикреплен к картеру главной передачи промежуточного моста. Корпус дифференциала состоит из двух чашек, соединенных между собой болтами. Внутри помещен дифференциальный механизм, в который входят сателлитные зубчатые колеса с крестовиной, конические зубчатые колеса привода промежуточного моста и привода заднего моста. Зубчатое колесо привода промежуточного моста шлицами постоянно соединено с коническим зубчатым колесом главной передачи промежуточного моста. Зубчатое колесо привода промежуточного моста имеет наружные зубья, с которыми в постоянном зацеплении находятся внутренняя зубчатая муфта и муфта блокировки дифференциала. Передвигая муфту в зацепление с наружными зубьями зубчатого колеса привода промежуточного моста (соединяется с корпусом дифференциала), осуществляется блокировка дифференциала. Включение механизма блокировки осуществляется с помощью пневмоцилиндра с мембраной и пружиной, которые перемещают шток с вилкой зубчатой муфты включения блокировки.

parkers | 10.06.2009

4.5. Главные двойные передачи



Наибольшее передаточное число, которое можно получить, применив одинарную зубчатую передачу, ограничивается диаметром ведомого зубчатого колеса. Для того чтобы передаточное число было больше 6,7, применяются главные двойные передачи. Они позволяют обеспечить практически любое передаточное число и создавать проходные передачи, предусмотренные конструкцией трансмиссии. Главные двойные передачи устанавливаются на автомобилях большой грузоподъемности, когда общее передаточное число трансмиссии должно быть значительным, так как передаются крутящие моменты большой величины. В главной двойной передаче крутящий момент увеличивается последовательно двумя парами зубчатых колес, одна из которых — коническая, а другая — цилиндрическая. Общее передаточное число двойной передачи равно произведению передаточных чисел составляющих пар. Центральная главная двойная передача автомобилей ЗИЛ-4314.10 (рис. 99) состоит из следующих элементов:

  1. ведущего конического зубчатого колеса, изготовленного как одно целое с валом, который получает крутящий момент от карданной передачи;
  2. ведомого конического зубчатого колеса со спиральными зубьями, которое крепится к фланцу промежуточного вала заклепками;
  3. промежуточного вала с косозубым цилиндрическим зубчатым колесом (ведущим), изготовленным как одно целое с валом;
  4. ведомого цилиндрического косозубого колеса, которое крепится болтами к корпусу коробки дифференциала, состоящего из левой и правой чашек.
Опорами вала ведущего конического зубчатого колеса служат роликоподшипники, расположенные в стакане, прикрепленном болтами к картеру главной передачи. Опорами промежуточного вала ведущего цилиндрического зубчатого колеса являются конические роликоподшипники, которые размешены в боковых крышках картера главной передачи. Для регулировки подшипников предусмотрены регулировочные прокладки. Коробка дифференциала вращается на двух конических роликоподшипниках, закрытых крышками. Эти роликоподшипники регулируются специальными гайками. Разнесенная главная двойная передача (рис. 100) состоит из центральной главной конической передачи и двух колесных редукторов. Разделение второго элемента главной передачи надвое и разнесение этих половин к колесам существенно осложняют и утяжеляют конструкцию, но в то же время дают следующий ряд преимуществ:
  • уменьшение вертикальных размеров центральной части передачи тем, что в ней находится одна лишь коническая пара с небольшим диаметром ведомого зубчатого колеса;
  • увеличение дорожного просвета автомобиля путем поднятия оси главной передачи над осью колес;
  • уменьшение диаметра приводных валов;
  • уменьшение реактивного момента, воспринимаемого средней частью балки моста.

Это обусловливает широкое применение разнесенных главных передач, в частности, на грузовых автомобилях и автобусах большой массы. При этом в большинстве случаев применяются планетарные редукторы, которые благодаря малым размерам удается разместить внутри обода колеса. Двойная разнесенная главная передача (автомобиль МАЗ-5335) состоит из главной конической передачи, установлен в картере заднего моста. Колесный редуктор состоит из следующих элементов:

  • солнечной шестерни;
  • коронного (ведомого) зубчатого колеса, которое жестко крепится к ступице колеса;
  • водила, состоящего из двух чашек, на которых крепятся оси сателлитных зубчатых колес, жестко прикрепленных к кожуху полуосей;
  • трех сателлитных зубчатых колес, сидящих на неподвижных осях водила.

Крутящий момент от полуоси передается на солнечную шестерню, а от нее через три сателлита и коронное зубчатое колесо на ступицу колеса. Передаточные числа колесного редуктора определяются отношением числа зубьев коронного зубчатого колеса и солнечной шестерни, поэтому изменением указанных чисел зубьев может быть получен ряд передаточных чисел при сохранении межосевого расстояния. Сателлиты не влияют на передаточное число. Конические и гипоидные зубчатые пары очень чувствительны к нарушению расчетного взаимного расположения контактирующих профилей зубьев, при нарушении которого увеличивается уровень шума передачи, снижается КПД и срок службы. Неправильное взаимное расположение зубчатых колес может иметь место вследствие неточной регулировки при сборке или из-за упругих прогибов деталей под действием рабочих нагрузок. Для уменьшения прогибов необходимо увеличивать жесткость главной передачи, котора


я зависит от конструкции подшипниковых узлов, типа применяемых подшипников, длины консольных участков, плотности посадки деталей и т. п. Поскольку валы главных передач испытывают большую осевую нагрузку, в их конструкциях применяются радиально-упорные подшипники. Для увеличения жесткости главной передачи их располагают так, чтобы вершины конусов, образованных нормалями к рабочим поверхностям подшипников, находились снаружи подшипникового узла. Такое расположение требует применения разных по размерам (из-за неравномерности нагрузок на подшипники) подшипников и позволяет существенно увеличить жесткость подшипникового узла, уменьшая прогиб зубчатого колеса под действием радиальной силы, возникающей в зацеплении.


Дополнительное увеличение жесткости дает раздвижение подшипников на некоторое расстояние. При консольной конструкции ведущего конического зубчатого колеса это применяется всегда. Радикально увеличивает жесткость ведущего зубчатого колеса устранение консоли путем установки дополнительного (обычно третьего) подшипника. Очень важным в повышении жесткости подшипникового узла является предварительный натяг подшипников, который устраняет зазоры и создает начальное сжатие тел качения. В результате предварительного натяга подшипников при сборке на тела качения подшипников действуют радиальные и осевые силы, которые после приложения рабочей нагрузки перераспределяются между подшипниками, а внутри подшипника — между телами качения. Регулирование подшипников ведомых валов (коробка дифференциала) осуществляется с помощью специальных гаек, которые стопорятся после регулировки пластинами, имеющими выступ, входящий в паз между специальными торцевыми зубьями гаек.

parkers | 09.06.2009

4.4. Главные одинарные передачи



Цилиндрическая одинарная главная передача — самая простая конструкция главной передачи обычно бывает у легковых автомобилей с поперечным расположением силового агрегата. Одинарная цилиндрическая передача с косозубыми зубчатыми колесами (для уменьшения уровня шума), ведущее зубчатое колесо выполнено как одно целое с ведомым валом коробки передач и ведомое зубчатое колесо (зубчатый венец крепится к корпусу коробки дифференциала). Коническая и гипоидная главные передачи. На автомобилях с продольным расположением силового агрегата конструкция главной передачи более сложная. Используют конические и гипоидные главные передачи (рис. 98), которые состоят из вала-шестерни ведущего и ведомого зубчатых колес, последнее крепится к корпусу коробки дифференциала. Вал-шестерня получает крутящий момент от карданной передачи. Зубчатые колеса конических и гипоидных передач с точки зрения технологии производства примерно равнозначны. Однако эксплуатационные свойства этих передач различаются. Преимуществом гипоидной передачи является то, что ось ее ведущего зубчатого колеса расположена ниже оси ведущих колес, вследствие чего центр тяжести автомобиля ниже, что повышает его устойчивость. Гипоидная передача более надежна, обеспечивает более низкий уровень шума при работе, чем передача с обычными коническими зубчатыми колесами со спиральными зубьями. Червячная передача. Основные свойства червячной передачи — низкий уровень шума при работе, небольшие габаритные размеры, большое передаточное число и относительно низкий КПД. Кроме того, следует отметить большие компоновочные возможности. Червячная передача позволяет легко обеспечить последовательную передачу крутящего момента через две или несколько главных передач, увеличить дорожный просвет автомобиля или понизить пол, например, в городском автобусе.


parkers | 09.06.2009

4.3. Главные передачи

Главные передачи увеличивают крутящий момент и передают его на полуось, расположенную под углом 90° к продольной оси автомобиля (при расположении двигателя параллельно продольной оси автомобиля). Требования, предъявляемые к главной передаче:

  1. оптимальное значение передаточного числа;
  2. высокий КПД;
  3. низкий уровень шума;
  4. небольшие вертикальные размеры (как правило, именно нижняя точка картера главной передачи определяет величину дорожного просвета).
По числу ступеней преобразования передаточного числа главные передачи делятся на одинарные (рис. 97, а, б) и двойные (рис. 97, в). Главные одинарные передачи могут быть:
  1. коническими (оси зубчатых колес пересекаются);
  2. гипоидными (оси зубчатых колес перекрещиваются);
  3. цилиндрическими;
  4. червячными (с верхним или нижним расположением червяка).
В отличие от одинарной, двойная передача состоит из двух пар зубчатых колес. По компоновочной схеме главные двойные передачи делятся на центральные и разнесенные. В центральной главной передаче обе пары зубчатых колес составляют центральный редуктор. В разнесенной главной передаче одна пара зубчатых колес образует центральный редуктор, а вторая идет к ведущим колесам, образуя два колесных редуктора с одинаковыми передаточными числами. По типу главные двойные передачи делятся на следующие зубчатые зацепления:
  1. коническо-цилиндрические;
  2. цилиндрическо-конические;
  3. коническо-планетарные.
Главная передача называется проходной, если имеет проходной вал, посредством которого она связана с другой главной передачей или непроходной, если возможность вывода крутящего момента не предусмотрена. Существуют переключаемые главные передачи, обеспечивающие возможность выбора одного из двух передаточных чисел. Такие передачи называются двухступенчатыми.

parkers | 09.06.2009

4.2. Комбинированный мост



Комбинированный мост чаще всего является передним управляемым и ведущим. Балка комбинированного моста (рис. 96) из-за наличия шарниров в приводе управляемых колес имеет более сложную конструкцию, особенно в части шкворневого узла. Поскольку ось вала, подводящего к колесу крутящий момент, должна пересекаться с осью шкворня, последний в качестве отдельной детали не существует, а представлен в виде двух соосных шипов, установленных в расположенных по краям балки шаровых опорах поворотного устройства. Определенное расположение шипов создает необходимые для стабилизации управляемых колес углы наклона оси поворота колеса в поперечной и продольной плоскостях. Поворотный кулак имеет сборную конструкцию и устанавливается на шипах шаровой опоры с помощью роликовых конических подшипников. Регулировка обеспечивается посредством установленных между их наружными кольцами и крышками прокладок. Крутящий момент через шарнир равных угловых скоростей передается на вал привода колеса, на наружном конце которого выполнены шлицы для установки ведущего фланца, посредством которого крутящий момент передается ступице колеса. Изменение плоскости вращения колеса обеспечивается входящим в состав рулевого управления рычагом поворотного кулака.

parkers | 08.06.2009

4.1. Ведущий мост

Мостом автомобиля (прицепа, полуприцепа) называют агрегат, связывающий между собой правое колесо и левое колесо оси, воспринимающие силы, действующие на них со стороны дороги, и через подвеску передающие их на несущую конструкцию. Отличительной особенностью моста является наличие балки, связывающей между собой колеса одной оси и являющейся опорой для их подшипниковых узлов. Автомобиль может иметь один или несколько мостов или не иметь ни одного, если колеса правого и левого бортов не связаны между собой или связаны с подвеской не через общую для них несущую конструкцию, а посредством элементов, не образующих самостоятельного агрегата. В таком случае следует говорить только о наличии подвески, даже если колеса каким-либо другим способом связаны между собой, например, через элементы трансмиссии или рулевого управления. Конструкция моста может влиять на такие эксплутационные качества автомобиля, как надежность, безопасность, комфортабельность, управляемость, проходимость. Требования, предъявляемые к мостам:

  • малая масса (при уменьшении массы повышается плавность хода);
  • жесткость конструкции;
  • небольшие размеры в вертикальном направлении;
  • учет компоновочных особенностей транспортного средства;
  • прочность (оказывает значительное влияние на безопасность автомобиля).

По расположению на автомобиле мосты могут быть:

  • передними;
  • промежуточными (на трехосном автомобиле такой мост называют средним);
  • задними;

Различают мосты:

  • управляемые;
  • ведущие;
  • комбинированные (колеса моста и ведущие, и управляемые);
  • поддерживающие (колеса моста не являются ни ведущими, ни управляемыми).



Как правило, балка моста представляет собой жесткую бесшарнирную конструкцию. Такой мост называют неразрезным. Если же при наличии независимой подвески правого и левого колес их связь осуществляется посредством моста, то такой мост называют разрезным.


parkers | 05.06.2009