Механизмы ведущих мостов

Мосты автомобиля выполняют функции осей, на которые уста­навливают колеса. В зависимости от схемы трансмиссии мосты могут быть ведущими, ведомыми и управляе­мыми, поддерживающими. На автомобилях чаще всего устанавливают два или три моста. Если автомобиль имеет два моста, то в качестве ведущего обычно используют задний мост, реже передний. У двухосных автомобилей повышенной проходимости ведущие оба моста. При наличии трех мостов на автомобиле ведущими являются два задних моста или все три моста. Наиболее простую конструкцию имеет задний ведущий мост у автомобилей с колесной формулой 4x2.

Ведущий мост обычно объединяет в одном агрегате следующие механизмы: главную передачу, дифференциал и полуоси. Указанные механизмы конструктивно располагаются в общем картере ведущего моста и служат для передачи крутящего момента на колеса. Механизмы моста увеличивают передаваемый момент и распреде­ляют его на колеса в соответствии с условиями контакта каждого колеса с дорогой. При передаче крутящего момента картер моста нагружается реактивным моментом, который стремится повернуть его против вращения колеса. От такого поворота мост удерживается подвеской или ее направляющими элементами. Подвеска передает на картер моста также вертикальные, горизонтальные и боковые усилия, возникающие при движении автомобиля.

Механизмы переднего ведущего моста отличаются от механизмов заднего ведущего моста наличием более сложного привода к колесам. На грузовых автомобилях полуоси к каждому колесу делают разрезными и соединяют одним карданным шарниром равных угловых скоростей. На переднеприводных лег­ковых автомобилях полуось соединяется с колесом и диффе­ренциалом двумя шариковыми шарнирами равных угловых скоростей. На автомобилях повышенной проходимости для увеличения тягового усилия в приводе к ведущему и управляемому колесу иногда встраивают колесную передачу планетарного типа. Остальные механизмы (главная передача и дифференциал) в перед­нем и заднем ведущих мостах выполняют одинаковыми.

Главная передача.

Назначение и типы главных передач. Главная передача служит для увеличения крутящего момента и изменения его направления под прямым углом к продольной оси автомобиля. С этой целью главную передачу выполняют из конических шестерен. В зависимости от числа шестерен главные передачи разделяют на одинарные конические, состоящие из одной пары шестерен, и двойные, состоящие из пары конических и пары цилиндрических шестерен. Одинарные конические, в свою очередь, подразделяют на простые и гипоидные передачи.

Одинарные конические простые пере­дачи (рис.90, а) применяют Преимущественно на легковых автомобилях и грузовых автомобилях малой и средней грузоподъ­емности. В этих передачах ведущая коническая шестерня 1 соединена с карданной передачей, а ведомая 2 с коробкой дифференциала и через механизм дифференциала с полуосями.

Для большинства автомобилей одинарные конические передачи имеют зубчатые колеса с гипоидным зацеплением (рис.90, б). Гипоидные передачи по сравнению с простыми обладают рядом преимуществ: они имеют ось ведущего колеса, расположенную ниже оси ведомого, что позволяет опустить ниже карданную передачу, понизить пол кузова легкового автомобиля. Вследствие этого снижается центр тяжести и повышается ус­тойчивость автомобиля. Кроме того, гипоидная передача имеет утолщенную форму основания зубьев шестерен, что существенно повышает их нагрузочную способность и износостойкость. Но это обстоятельство обусловливает применение для смазки шестерен специального масла (гипоидного), рассчитанного для работы в условиях передачи больших усилий, возникающих в контакте между зубьями шестерен.

Двойные главные передачи (рис.90, в) уста­навливают на автомобилях большой грузоподъемности для увеличения общего передаточного числа трансмиссии и повышения передаваемого крутящего момента. В этом случае передаточное число главной передачи подсчитывается как произведение переда­точных чисел конической (1, 2) и цилиндрической (3, 4) пар.

Устройство главной передачи. Двойная главная передача авто­мобиля ЗИЛ-130 (рис.91) является частью механизмов ведущего заднего моста, которые размещены в его балке 8. Ведущий вал главной передачи выполнен за одно целое с ведущей конической шестерней 1. Он установлен на конических роликовых подшип­никах в стакане, закрепленном на картере 9 главной передачи. Здесь же в картере установлен на роликовых конических подшипниках промежуточный вал с ведущей цилиндрической шестерней 12. На фланце вала жестко закреплена ведомая коническая шестерня 2, находящаяся в зацеплении с шестерней 1. Ведомая цилиндрическая шестерня 5 соединена с левой 3 и правой 6 чашками дифференциала, образующими его коробку. В коробке установлены детали диффе­ренциала: крестовина 4 с сателлитами 11 и полуосевыми шестер­нями 10.

При работе главной передачи крутящий момент передается от карданной передачи на фланец ведущего вала и его шестерню 1, далее на ведомую коническую шестерню 2, промежуточный вал и его шестерню 12, ведомую цилиндрическую шестерню 5 и через детали дифференциала на полуоси 7, связанные со ступицами колес автомобиля.

Дифференциал.

Назначение, принцип действия дифференциала. Дифференциал предназначен для передачи крутящего момента от главной передачи к полуосям и позволяет им вращаться с разной скоростью при повороте автомобиля и на неровностях дорога.

На автомобилях применяют шестеренчатые конические дифференциалы (рис.92, а), которые состоят из полуосевых шестерен 3, сателлитов 4 и объединяющего их корпуса, прикрепленного к ведомой шестерне главной передачи.

Дифференциалы такого типа используют между колесами ведущих мостов как межколесные. Для различных автомобилей они отличаются конструкцией корпуса и числом сателлитов. Конические дифференциалы используют также и в качестве межосе­вых. В этом случае они распределяют крутящий момент между главными передачами ведущих мостов.

На рис.92 для упрощения не показан корпус дифференциала, поэтому для рассмотрения принципа действия будем считать, что ось 1 сателлитов установлена в корпусе. При вращении ведущей шестерни 5 и ведомой шестерни 2 главной передачи крутящий момент передается на ось 1 сателлитов, далее через сателлиты 4 на полуосевые шестерни 3 и на полуоси 6.

При движении автомобиля по прямой и ровной дороге задние колеса встречают одинаковое сопротивление и вращаются с одина­ковой частотой (рис.92, а). Сателлиты вокруг своей оси не вращаются и на оба колеса передаются одинаковые крутящие моменты. Как только условия движения изменяются, например на повороте (рис.92, б), левая полуось начинает вращаться медлен­нее, так как колесо, с которым она связана, встречает большое сопротивление. Сателлиты приходят во вращение вокруг своей оси, обкатываясь по замедляющейся полуосевой шестерне (левой) и увеличивая частоту вращения правой полуоси. В результате правое колесо ускоряет свое вращение и проходит большой путь по дуге наружного радиуса.

Одновременно с изменением скоростей полуосевых шестерен происходит изменение крутящего момента на колесах - на уско­ряющемся колесе момент падает. Так как дифференциал распреде­ляет моменты на колеса поровну, то в этом случае на замед­ляющемся колесе происходит также уменьшение момента. В резуль­тате суммарный момент на колесах падает и тяговые свойства автомобиля снижаются. Это сказывается отрицательно на про­ходимости автомобиля при движении по бездорожью и скользким дорогам. Но на дорогах с хорошим сцеплением шестеренчатый конический дифференциал обеспечивает лучшую устойчивость и управляемость.

Типы дифференциалов. Для повышения проходимости авто­мобиля при движении по бездорожью применяют дифференциалы с принудительной блокировкой или самоблокирующийся диффе­ренциал.

Сущность принудительной блокировки состо­ит в том, что ведущий элемент (корпус) дифференциала в момент включения блокировки жестко соединяется с полуосевой шестер­ней. Для этого предусмотрено специальное дистанционное устрой­ство с зубчатой муфтой.

Самоблокирующийся дифференциал повы­шенного трения (кулачковый), применяемый на автомобиле ГАЗ-66, показан на рис.93, а, б. Он состоит из внутренней 5 и наружной 6 звездочек, между кулачками которых заложены сухари 3 сепаратора 4. Сепаратор выполнен за одно целое с левой чашкой дифференциала и соединен с ведомой шестерней 2 главной пере­дачи. Правая чашка (на чертеже не показана) свободно охватывает наружную звездочку и в сборе с левой чашкой образует корпус дифференциала. Звездочки дифференциала своими внутренними шлицами соединяются полуосями 1.

При вращении ведомой шестерни главной передачи и движении автомобиля по прямой сухари оказывают одинаковое давление на кулачки обеих звездочек и заставляют их вращаться с одной ско­ростью.

Если одно из колес попадает на поверхность дороги с большим сопротивлением движению, то связанная с ним звездочка начинает вращаться с меньшей частотой, чем сепаратор. Сухари, находясь в сепараторе, оказывают большее давление на кулачки замедляющей­ся звездочки и ускоряют ее вращение.

Таким образом, в местах контакта сухарей с кулачками звездочек возникает повышенное трение, которое препятствует сильному изме­нению относительных скоростей обеих звездочек, и колеса вращаются примерно с одной угловой скоростью. Из-за сил трения сухарей по кулачкам происходит перераспределение моментов. На ускоряющейся звездочке силы трения направлены против вращения, на отстающей - по направлению вращения. Крутящий момент на отстающей звездочке возрастает, а на ускоряющейся уменьшается на момент сил трения, в результате пробуксовка колес исключается.