раздаточные коробки грузовых автомобилей повышенной проходимости

Содержание

Раздаточные коробки грузовых автомобилей повышенной проходимости

Передача крутящего момента от двигателя к нескольким ведущим мостам автомобиля осуществляется через раздаточную коробку, которая в большинстве случаев также увеличивает число передач в трансмиссии. Раздаточные коробки предназначены для выполнения следующих функций:

Раздаточные коробки выполняют по схемам с блокированным, дифференциальным или со смешанным приводом. Особенностью коробки с блокированным приводом является то, что она обеспечивает синхронное вращение колес разных мостов, а крутящие моменты распределяются пропорционально силам сопротивления качению. Так, если задний мост имеет весовую нагрузку 60% от общей массы автомобиля с колесной формулой 4х4, а на передний приходится 40%, то силы сопротивления качению колес заднего и переднего мостов будут относиться друг к другу как 60:40. В таком же соотношении на ровном шоссе будут находиться и моменты, приложенные к валам.

На практике из-за неровностей дороги и непрямолинейности движения колеса разных осей проходят разное расстояние, и синхронность их вращения провоцирует возникновение «циркуляции мощности» в трансмиссии, при которой дополнительно нагружаются зубчатые передачи, подшипники, валы, что в итоге приводит к их повышенному износу при параллельном увеличении потребления топлива. Шины, частично снижающие остроту негативных явлений при «циркуляции мощности», подвергаются повышенному нагреву и износу.

У раздаточных коробок с дифференциальным приводом крутящий момент передается от ведущего вала к ведомым через дифференциал. Поэтому выходные (ведомые) валы такой раздаточной коробки могут вращаться с неодинаковыми угловыми скоростями. Распределение моментов между ведущими осями автомобиля определяются конструкцией дифференциала и местом его положения в кинематической схеме. Дифференциал, размещенный в раздаточной коробке, называют межосевым в отличие от межколесного, установленного в ведущем мосту.

При повороте автомобиля с раздаточной коробкой, оснащенной дифференциалом, колеса управляемого моста вращаются быстрее колес неуправляемых мостов, поскольку проходят больший путь. Разность в скоростях компенсирует межосевой дифференциал. Следует заметить, что соотношение между крутящими моментами на валах дифференциала остается постоянным и равным внутреннему передаточному числу дифференциала. Поскольку силовой поток через дифференциал передаваться не может, «циркуляция мощности» полностью исключена.

В раздаточных коробках со смешанным приводом одни ведомые валы связаны между собой так, что имеют одинаковую угловую скорость, а другие соединены через дифференциал. К «смешанным» можно отнести и коробки с блокируемым дифференциалом, или с устройствами, повышающими трение в дифференциале.

Силовой поток, подводимый от основной коробки передач или гидромеханической трансмиссии, может распределяться раздаточной коробкой на один передний и один или два задних моста автомобиля (4х4 или 6х6), на два передних и два задних моста – на тележки (8х8), на ведущие колеса одного из бортов, на правый и левый борт автомобиля. В соответствии с этим раздаточные коробки называются: межосевые, межтележечные, межколесные, межбортовые.

Существует две схемы полного привода: с постоянным подводом мощности к передним колесам и с отключаемым передним мостом. В последнем случае при движении по хорошей дороге передний мост отключают от трансмиссии, что сказывается на повышении топливной экономичности автомобиля.

Следует иметь ввиду, что отключать передний мост на дорогах плохого качества не всегда целесообразно, так как потери в отключенном приводе переднего моста могут оказаться весьма значительными, что скажется на общем сопротивлении движению автомобиля и, следовательно, на его топливной экономичности. Пример тому из отечественной автомобильной истории: на автомобиле 6х6 «Урал»-375 вначале устанавливали муфту отключения переднего моста, а затем от нее отказались.

Раздаточные коробки, как правило, изготавливаются в виде отдельного агрегата, который крепится самостоятельно на раме или непосредственно на картере коробки передач. Реже раздаточные коробки и коробки передач объединяет общий картер.

Чаще всего раздаточные коробки выпускаются с двумя передачами, прямой и понижающей, представляя собой четырехвальный демультипликатор, смонтированный в едином корпусе. Раздаточная коробка автомобиля ГАЗ-63, к примеру, соединялась с основной коробкой карданным валом, имела специальную зубчатую муфту включения переднего моста. В этом случае устранялась возможность появления «циркуляции мощности» при прямолинейном движении автомобиля.

При создании коробки передач следующего поколения для автомобиля ГАЗ-66 удалось отказаться от зубчатой муфты, осуществив включение моста передвижением каретки, сидящей на промежуточном валу. Общий вес агрегата стал меньше на 5 кг при упрощении конструкции деталей. В коробке передач автомобилей УАЗ с двумя понижающими передачами введена блокировка валов, связанных с передним и задним ведущими мостами автомобиля. В случае возникновения «циркуляции мощности» между мостами силовой поток не будет проходить через зубчатые колеса, а пойдет непосредственно по сблокированным валам. Это уменьшает износ деталей коробки и увеличивает ее КПД.

В раздаточной коробке автомобиля ЗИЛ-157К две понижающие ступени. Передачи переключаются верхней кареткой. Передний мост отключается зубчатой муфтой. При включенной муфте передний и средний мосты соединены напрямую. Между этими мостами циркулирующая мощность имеет наибольшую величину, так как передний мост управляемый. Между средним и задним мостами величина циркулирующей мощности невелика, так как они неуправляемые и близко расположены один к другому.

В США, странах Западной Европы и у нас в настоящее время на трехосных автомобилях широко применяется тандемный привод, при котором крутящий момент к заднему мосту передается сквозным валом через средний мост. Раздаточная коробка при трех ведущих мостах имеет в этом случае два выходных вала. Пример такой конструкции – раздаточная коробка автомобиля ЗИЛ-131. В ней на прямой передаче силовой поток на средний и задний мосты передаются без потерь, а на передний – через один полюс зацепления при включении нижней правой зубчатой муфты. На первой ступени силовой поток передается на средний и задний мосты через два полюса (включена нижняя левая муфта), а на передний мост – через один полюс. При такой схеме коробка имеет высокий КПД и конструктивно получается простой.

Раздаточные коробки с несимметричным дифференциалом применяют на автомобилях большой грузоподъемности. На двух- и трехосных автомобилях крутящий момент может распределяться в следующей пропорции: на передний мост – 1/3, на задний (или задние) – 2/3. Это достигается выбором эпициклического зубчатого колеса дифференциала, диаметр которого в 2 раза больше диаметра солнечного колеса в планетарном механизме.

Примером может служить раздаточная коробка с несимметричным дифференциалом двухосного автомобиля МАЗ-502. Коробка имеет две понижающие передачи. Дифференциал распределяет крутящий момент: на передний мост – 1/3, на задний – 2/3. На труднопроходимой местности дифференциал раздаточной коробки можно блокировать. Передний мост в этой конструкции не отключается.

Раздаточная коробка автомобилей «Урал»-375 первых образцов так же, как и коробка вездехода МАЗ-502 имеет две понижающие передачи и планетарный несимметричный дифференциал. С помощью зубчатой муфты, установленной на нижнем валу, можно выполнять три операции: муфта в крайнем правом положении – передний мост включен, силовой поток по мостам распределяется через дифференциал. В настоящее время в коробках этого типа муфта блокирует только дифференциал, вал же от раздаточной коробки на передний мост целый.

В раздаточной коробке четырехосных автомобилей МАЗ с симметричным дифференциалом, установленным между двумя передними и задними ведущими мостами, силовой поток к ним подводится через два нижних выходных вала коробки, которые соединяются с дополнительными раздаточными редукторами. От этих редукторов привод идет к ведущим мостам. Коробка имеет прямую и понижающую передачи и выполнена по схеме с промежуточным валом. Передачи включаются верхней муфтой, а блокируется дифференциал нижней муфтой с помощью пневмопривода.

Источник

Коробки передач грузовых автомобилей

Способность двигателей внутреннего сгорания приспосабливаться к изменениям внешней нагрузки по сравнению с поршневой паровой машиной или сериесным электромотором невелика. Это обстоятельство обусловило установку на автомобиле коробки передач, обеспечивающей необходимые тяговые усилия на ведущих колесах в разных режимах движения.

Благодаря коробке передач автомобиль может двигаться и с малой скоростью, и с максимальной. Она позволяет регулировать скорость в гораздо большем диапазоне, чем тот, который может обеспечить двигатель. Заметим также, что именно коробка передач дает возможность автомобилю двигаться задним ходом, и она же отсоединяет от ведущих колес двигатель при его пуске, на стоянке или при движении накатом.

Коробки передач грузовых автомобилей стараются разрабатывать так, чтобы они гарантировали машине необходимые динамические и экономические свойства, работали бесшумно, с высоким КПД, отличались надежностью, простотой обслуживания, имели по возможности малые габариты и массу, а также невысокую стоимость.

По способу изменения передаточных чисел коробки передач делятся на ступенчатые и бесступенчатые. Бесступенчатое изменение передаточного числа, как правило, достигается за счет гидротрансформатора, хотя на легких машинах могут использоваться и вариаторы, а на специальных шасси встречается объемный гидропривод. На концептуальных машинах можно найти и вовсе экзотические конструкции, но в эксплуатацию они, естественно, не попадают. Кроме того, коробки передач могут иметь неподвижные или вращающиеся (планетарные) оси валов, а также их комбинацию.

В последние годы изготовители грузовиков все больше внимания уделяют автоматизации процесса переключения передач. На грузовых автомобилях, работающих в городе, это кардинально улучшает условия труда водителя и, соответственно, положительно сказывается на безопасности движения. На магистральном транспорте автоматизация переключения передач еще и повышает эффективность перевозок, поскольку позволяет оптимизировать взаимодействие двигателя и трансмиссии.

Как компромиссный вариант, более дешевый, чем автоматические трансмиссии, все большее распространение получают полуавтоматические коробки, как правило, без гидротрансформатора. Они избавляют водителя от одной из наиболее энергоемких операций, связанных с переключением передач: или от выжима педали сцепления, или от собственно переключения, которое сводится к заданию передачи с помощью джойстика. Появились уже конструкции, например, Volvo I-Shift, работающие как полный автомат с гидротрансформатором. Заметим, что во всех трех случаях базовая коробка является механической.

Ступенчатые коробки передач, обладая большим КПД (при передаче полной мощности он составляет от 0,96 до 0,98), по конструкции проще бесступенчатых, дешевле в производстве и поддаются автоматизации процесса управления. Они-то и получили наибольшее распространение на грузовых автомобилях.

Необходимые динамические и экономические качества машины достигаются правильным выбором диапазона передаточных чисел в коробке передач, числом передач и тщательным подбором передаточного числа каждой из них. Диапазоном называют частное от деления передаточных чисел низшей и высшей передачи. Он должен быть тем больше, чем разнообразнее дорожные условия, в которых работает грузовой автомобиль, и меньше удельная мощность его двигателя.

Для коммерческих автомобилей, работающих преимущественно в городских условиях, диапазон передаточных чисел современных коробок передач составляет 5,0 – 8,0; для магистральных тягачей и грузовых автомобилей повышенной проходимости он уже равен 10 – 20. Число передач в механических коробках грузовых автомобилей варьируется от 5 до 16.

Увеличение числа ступеней в коробке позволяет лучше использовать мощность двигателя, и соответственно, меньше расходовать топлива, повышает среднюю скорость движения, и как результат, большая производительность автомобиля и снижение стоимости перевозок. Отметим, что увеличение числа ступеней в коробке усложняет и утяжеляет ее, возрастают размеры и стоимость агрегата, усложняется привод управления коробкой.

При механическом приводе быстрое и безошибочное переключение шести передач прямого хода осуществить уже довольно трудно. Именно такое их количество сегодня принято считать предельным при ручном переключении. Дальнейшее увеличение числа передач требует усложнения привода или установки дополнительной коробки со своим независимым приводом, который используется сравнительно редко – только на определенных режимах движения.

Одно время в коробках передач грузовиков широко применялась «ускоряющая» высшая передача, которая имела передаточное отношение 0,7 – 0,8. Считалось, что это позволяет полнее использовать мощность двигателя и снизить суммарное число оборотов коленвала на 1 км пути, и в конечном счете, экономить топливо. Однако эффект от их применения оказался сомнительным: по сравнению с прямой высшей передачей «ускоряющие» имели меньший КПД и вскоре от них отказались. Этому способствовал также рост удельных мощностей двигателей грузовых автомобилей.

К числу важнейших факторов, влияющих на КПД ступенчатых коробок передач, относятся правильный выбор кинематической схемы, от которой зависит число пар зубчатых колес, находящихся в зацеплении при передаче момента, а также частоты вращения, передаваемая мощность, эффективность системы смазки, точность изготовления зубчатых колес и деталей картера.

На грузовых автомобилях наибольшее распространение получили трехвальные коробки с прямой передачей, получающейся при соединении первичного и вторичного валов. По взаимному расположению ведущего и ведомого валов коробки передач разделяют на соосные и несоосные. Последние встречаются в основном на переднеприводных грузовых автомобилях.

Подавляющее большинство механических коробок передач выполняют с неразветвленным силовым потоком, так что через каждое включенное зубчатое зацепление проходит весь поток мощности. Встречаются, однако, коробки, в которых поток мощности делится на две или три ветви. В них больше зубчатых колес, которые имеют меньшие размеры, а следовательно, меньшие моменты инерции и окружные скорости. Применение таких схем объясняется желанием повысить срок службы трансмиссии при большой передаваемой мощности.

Многоступенчатые трансмиссии создают на базе основной четырех-, пяти- или шестиступенчатой базовой соосной трехвальной коробки, присоединяя к ней дополнительную коробку. Обычно она имеет две передачи (прямую и понижающую) и обеспечивает удвоение числа передач. Применение трехступенчатой дополнительной коробки позволяет утроить число передач базовой коробки. Водитель в обоих случаях использует два органа управления: один базовой, другой дополнительной коробкой.

Если передаточное число пониженной передачи в дополнительной коробке достаточно большое, чтобы увеличить общий диапазон, по крайней мере, вдвое, ее называют «демультипликатор». Если же она почти не увеличивает общий диапазон, а служит для получения «половинок» между передачами основной коробки, ее называют «делителем», имея в виду, что она делит имеющийся диапазон на большее число ступеней. Сегодня к базовой коробке часто пристыковываются две дополнительных – и спереди, и сзади. Естественно, одна из них является демультипликатором, другая – делителем.

Делитель имеет простую конструкцию и минимальное число зубчатых колес. КПД коробки с делителем практически не отличается от КПД базовой коробки, так как сохраняется число зубчатых зацеплений, передающих силовой поток. При передней установке недостатком делителя является увеличение крутящего момента на входе базовой коробки, что заставляет использовать в ее качестве более мощный, и соответственно, тяжелый агрегат. Эту проблему можно решить, установив делитель сзади, однако там обычно оставляют место для демультипликатора, установка которого спереди практически исключена из-за большого передаточного числа низшей передачи.

Задний демультипликатор конструктивно может повторять делитель или выполняться планетарным. При этом не происходит увеличения нагрузок в базовой коробке. Его диапазон ограничивают 4,0, поскольку при больших величинах усложняется переключение ступеней.

Большой диапазон демультипликатора используют как для расширения общего диапазона многоступенчатой трансмиссии, так и для одновременного сокращения диапазона базовой коробки. Правда, в таком случае уменьшается унификация базовой коробки и коробки с редуктором, так как сокращенный диапазон не позволяет использовать ее без демультипликатора. Зато уменьшается крутящий момент на вторичном валу базовой коробки, и она может быть выполнена более компактной и легкой. Кроме того, значительно уплотняется ряд ее передаточных чисел, что облегчает как работу синхронизаторов (можно поставить их на все передачи), так и собственно переключение передач. Вместе с тем, при работе на низшей передаче демультипликатора КПД трансмиссии снижается на 3 – 4%. Применение в демультипликаторах планетарных рядов сделает конструкцию легче и компактнее.

Источник

Конструкция раздаточной коробки ГАЗ

На рисунке 1 представлена раздаточная коробка грузовых автомобилей ГАЗ повышенной проходимости. Коробка двухступенчатая с прямой и понижающей передачами и блокированным приводом. Валы ведущий 1, промежуточный 8 и приводов переднего 10 и заднего 7 мостов установлены на шариковых подшипниках в картере 3 и крышке 6 раздаточной коробки. Задним концом ведущий вал 1 опирается на цилиндрический роликовый подшипник в выточке вала 7. На шлицах валов установлены шестерня 4 понижающей и прямой передач, шестерня 9 включения переднего моста и ведомые шестерни 2 и 11 понижающей передачи и вала привода переднего моста. Шестерня 5 изготовлена вместе с валом 7. Все шестерни раздаточной коробки прямозубые.

Рисунок 1 – Раздаточная коробка грузовых автомобилей ГАЗ повышенной проходимости

а – продольный разрез; б, в – механизм переключения; 1 – ведущий вал; 2, 4, 5, 9, 11 – шестерни; 3 – картер; 6 – крышка; 7, 10 – валы привода мостов; 8 – промежуточный вал; 12, 13, 18, 19, 20 – выемки; 14, 17 – ползуны; 15, 16 – сухари

При включении прямой передачи шестерня 4 вводится в зацепление с шестерней 5 и валы 1 и 7 соединяются напрямую. При включении переднего моста вводятся в зацепление шестерня 9 с шестернями 5 и 11. Для включения понижающей передачи шестерня 4 вводится в зацепление с шестерней 2. Перед включением понижающей передачи необходимо включить передний мост, иначе передача не включится. Передний мост может быть включен и без понижающей передачи.

Механизм переключения и привод управления

Механизм переключения передач раздаточной коробки имеет блокирующее устройство (замок), препятствующее включению понижающей передачи, если выключен передний мост, или включению моста, если включена понижающая передача.

Блокирующее устройство предохраняет механизмы привода колес заднего ведущего моста от перегрузок. Устройство состоит из двух сухарей 15 и 16 и разжимной пружины, которые находятся в картере между ползунами 14 и 17. Под действием разжимной пружины сухари входят в выемки ползунов. На ползуне 14 переключения передач имеется три выемки. В среднюю глубокую выемку 12 сухарь 15 входит при нейтральном положении шестерни 4, а в крайние меньшей глубины выемки 13 и 20 – при включении соответственно прямой и понижающей передач.

Между выемками 12 и 13 выполнена лыска. Ползун 17 имеет две выемки – глубокую 18 для включения переднего моста и меньшей глубины 19 для выключения переднего моста. Положение ползунов, соответствующее включению переднего моста и прямой передачи, показано на рисунке 1, б, а понижающей передачи и переднего моста – на рисунке 1, в. Выключить передний мост при включенной понижающей передаче невозможно, так как зазор между сухарями блокирующего устройства меньше глубины выемки 18. При включенном переднем мосту сухарь 15 из выемки 12 можно переместить только в выемку 13 по лыске на ползуне 14.

Привод управления раздаточной коробкой имеет два рычага. Один рычаг служит для переключения передач и связан с ползуном 14. Другой рычаг служит для выключения переднего моста, он соединен с ползуном 17. Включать передний мост можно без выключения сцепления, так как скорости вращения шестерен 9 и 11 практически одинаковы.

Источник

Раздаточные коробки грузовых автомобилей повышенной проходимости

Существующие разновидности коробок переключения передач, по сути, являются ответом на спрос автолюбителей. Коробка совместно с рулевым колесом дает возможность эффективно управлять возможностями современного автомобиля. Кому-то нравится комфорт, кто-то быстро устает от управления, кто-то вообще ничего не умеет и всего боится. В современной классификации различают три основных вида коробок передач и их варианты:

Несмотря на то, что последний вид считают вариантом механической коробки передач, существующие отличия от классической схемы позволяют ее выделять в отдельной строке. Можно смело определять ее в отдельный вид коробки передач.

Вариаторная КПП более всего отвечает образу жизни современного человека и позволяет вообще отказаться от управления трансмиссией. Первая требует максимального участия водителя в управлении скоростью и крутящим моментом колес. Автомат сильно облегчил жизнь человека за рулем, но требует тщательного отношения к своей работе.

Простые и надежные ручные системы

В колесном транспорте планетарный вид механики используется только в автоматических коробках, в горных велосипедах и военной технике. Планетарка компактнее и легче многовального вида механизма, но значительно дороже в производстве.

Основная проблема механической коробки передач состоит в том, чтобы при переключении по команде ручки плавно и безударно вводить в зацепление пары косозубых шестерней, имеющих разные угловые скорости. Для выравнивания оборотов в коробке каждая пара шестерней оснащена кольцом синхронизации, изготовленным из бронзы.

При переключении передачи водитель выключает сцепление, тем самым дает возможность синхронизаторам выровнять скорости вращения шестерен. После чего ручкой переключения либо напрямую, либо через систему тяг или тросовых приводов, перемещают зубчатую муфту включения внутри корпуса коробки, тем самым введя в зацепление необходимую пару шестерен. Остается только отпустить педаль сцепления и продолжить движение.

Такие механические коробки называются синхронизированными. Управлять ими достаточно просто и удобно при наличии определенного навыка вождения автомобиля. Правда, неполное выключение сцепления, пробуксовка или иные проблемы с отключением трансмиссии приводят к тому, что синхронизаторы механики начинают интенсивно изнашиваться, вплоть до невозможности включения передачи без промежуточной постановки ручки на нейтральное положение. Переход на следующую передачу происходит после повторного выжимания сцепления. Подобный способ переключения широко использовался ранее и используется сейчас на грузовом транспорте с механикой, не оснащенной системой синхронизаторов.

Важно! Изношенные синхронизаторы, кроме затрудненного включения передачи, ведут к интенсивному износу венцов шестерен, местному выкрашиванию отдельных участков зубьев.

Секвентальная КПП, как высшая точка развития механики

Из преимуществ секвентального механизма можно отметить:

Роботизированные системы коробки передач

Такой вид коробки использует преселективный режим. Хитрость конструкции состоит в том, что компьютер заранее, используя данные о режиме работы трансмиссии, вычисляет наиболее подходящую для включения следующую передачу. С помощью соленоида выполняет ее зацепление на противоположном ряду передач при выключенном сцеплении. В момент переключения останется только включить сцепление и продолжить движение. Благодаря этому переключение происходит с очень высокой скоростью.

В своем роде коробки-роботы занимают промежуточное положение между автоматическими коробками и механикой. При этом по выполняемым функциям и степени компьютеризации этот вид коробки можно назвать более автоматическим, чем существующие гидромеханические системы.

Если вы надумали купить авто с подобной системой передач, стоит учитывать следующее:

Интересно! При всех критических замечаниях роботы дешевле в изготовлении, имеют более высокий КПД и, по заявлениям экспертов, возможно, именно этот вид вытеснит устаревшую гидромеханику с рынка легковых автомобилей.

В современных автоматических коробках передач гидротрансформатор исполняет роль компенсатора, увеличивающего или уменьшающего на небольшую величину основную передачу планетарного механизма. Таким образом, совместная работа двух агрегатов обеспечивает оптимальное число передачи трансмиссии в конкретных условиях.

Большие потери в гидравлике заставили инженеров несколько усовершенствовать работу этого вида автомата. Теперь работа гидротрансформатора на скоростях более 20 км/ч блокируется муфтой, а передача крутящего момента выполняется напрямую через фрикционы на планетарную коробку.

В ряде случаев, вместо подключения гидротрансформатора, его функции на переходных режимах обеспечиваются пробуксовкой пакетов фрикционных накладок, что проще и эффективнее.

Одной из разновидностей автоматической трансмиссии является адаптивная автоматическая коробка, в которой компьютерным блоком управления осуществляется подбор наиболее подходящего передаточного числа в планетарной коробке.

Этот вид автоматической коробки пока остается вне конкуренции в трансмиссии авто повышенной проходимости, внедорожниках и машинах с большим объемом двигателя. В обслуживании и ремонте сложен, требует высокой квалификации и качественных расходных материалов.

Вариаторные системы

В результате 30 лет эволюции первых вариаторов для маломощных мотоколясок и скутеров технологам удалось довести уровень надежности и долговечности толкающего ремня (основного элемента бесступенчатого вариатора) до вполне приемлемой величины пробега в 150 тыс. км. Сам толкающий ремень представляет чудо инженерной мысли. Он изготовлен из большого числа абсолютно одинаковых металлических элементов, благодаря чему ремень может быть гибким и жестким одновременно.

Этот вид автоматики не любит пробуксовки, крайне уязвим при низком качестве гидравлической жидкости. В большинстве случаев вариатор комплектуют с гидротрансформатором.

Еще информации о различных видах КПП на видео:

Общее устройство и принцип работы легкового автомобиля по структурной схеме

Состав и принцип работы современных легковых автомобилей, передне-приводных, заднеприводных и полноприводных в общем одинаковы.

Структурная схема заднеприводного автомобиля показана на рис. 6.1.1.

В состав автомобиля входят:

У переднеприводных автомобилей нет карданной передачи и надкарданного короба в кузове, поэтому салон становится просторней и комфортабельней, а масса автомобиля меньше.

На большинстве современных автомобилей установлены поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС), в которых часть энергии, выделяющейся при сгорании топлива в цилиндре, преобразуется в механическую работу вращения коленчатого вала (рис. 6.1.2).

Для изменения количества топливной смеси, подаваемой в цилиндр (для изменения мощности двигателя), служит педаль подачи топлива (педаль газа) 2.

На коленчатом валу установлен маховик с зубчатым венцом, который является ведущим 5.

Сцепление 5 осуществляет постоянную механическую связь между двигателем и коробкой передач и предназначено для кратковременного ее отключения на время, необходимое для включения или переключения передачи.

Включение и выключение сцепления осуществляется водителем с помощью педали 8 (когда педаль нажата, сцепление выключено). При нажатии на педаль диски сцепления 1 и 3 расходятся, ведущий диск 1, связанный с двигателем 13, вращается, но это вращение на ведомый диск 3 не передается (сцепление выключено). Выключать сцепление нужно на период включения или переключения передач для безударного соединения шестерен в коробке передач.

При плавном отпускании педали происходит плавное сцепление ведущего и ведомого дисков. При этом за счет проскальзывания ведущий диск плавно навязывает вращение ведомому диску. Тот начинает вращаться, передавая крутящий момент на первичный вал коробки передач 14. Таким образом автомобиль может начать плавное движение с места или же продолжит движение на новой передаче.

Коробка переключения передач служит для изменения по величине и на-правлению крутящего момента и передачи его от двигателя к ведущим колесам, а также для длительного разобщения двигателя от ведущих колес во время стоянки автомобиля.

Коробка передач может быть механической (с ручным переключением передач) или автоматической (гидротрансформатор, роботизированная или вариаторная коробка).

Механическая коробка переключения передач (рис. 6.1.4) представляет собой редуктор со ступенчато изменяемым коэффициентом передач.

Водитель переключает передачи с помощью рычага переключения 7. Поскольку в коробке передач современного автомобиля имеется большой набор шестерен, то вводя в зацепление различные их пары (при включении любой передачи), водитель изменяет и общее передаточное число (коэффициент передачи). Чем ниже передача, тем ниже скорость движения автомобиля, но больший крутящий момент и наоборот.

При работающем двигателе перед включением или переключением передач в механической коробке для безударного переключения шестерен нужно выжимать педаль сцепления (выключать сцепление).

Наиболее распространенные схемы переключения передач в легковых автомобилях приведены на рис. 6.1.5.

В автоматическую коробку переключения передач (рис. 6.1.6) входят:

Для управления автоматической, роботизированной или вариаторной коробкой передач служит селектор переключения передач (рис. 6.1.7).

Рис. 6.1.7. Типовые схемы селекторов автоматических коробок переключения передач:

Карданная передача (в задне- и полноприводном автомобиле) позволяет передавать крутящий момент от коробки передач на задний мост (главную передачу) в условиях движения автомобиля по неровной дороге (рис. 6.1.8).

Главная передача 5 служит для увеличения крутящего момента и передачи его под прямым углом на полуоси 6 автомобиля (рис. 6.1.9).

Дифференциал обеспечивает вращение ведущих колес с различными скоростями при повороте автомобиля и движении колес по неровной дороге.

Полуоси 6 передают крутящий момент ведущим колесам 7.

Механизмы и детали ходовой части связывают колеса с кузовом, гасят его колебания, воспринимают и передают силы, действующие на автомобиль.

Находясь в салоне легкового автомобиля, водитель и пассажиры испытывают медленные колебания с большими амплитудами и быстрые колебания с малыми амплитудами. От быстрых колебаний защищает мягкая обивка сидений, резиновые опоры двигателя, коробки передач и пр. Защитой от мед-ленных колебаний служат упругие элементы подвески, колеса и шины.

Подвеска (рис. 6.1.10) предназначена для смягчения и гашения колебаний, передаваемых от неровностей дороги на кузов автомобиля. Благодаря подвеске колес кузов совершает вертикальные, продольные, угловые и поперечно-угловые колебания. Все эти колебания определяют плавность хода автомобиля. Подвеска может быть зависимой и независимой.

Зависимая подвеска (рис. 6.1.10), когда оба колеса одной оси автомобиля связаны между собой жесткой балкой (задние колеса). При наезде на неровность дороги одного из колес второе наклоняется на тот же угол. Независимая подвеска, когда колеса одной оси автомобиля не связаны жестко друг с другом. При наезде на неровность дороги одно из колес может менять свое положение, положение второго колеса не изменяется.

Рис. 6.1.10. Схема работы зависимой (а) и независимой (б) подвески колес автомобиля

Упругий элемент подвески (пружина или рессора) служит для смягчения ударов и колебаний, передаваемых от дороги к кузову.

Рис. 6.1.11. Схема амортизатора:

Рулевое управление (рис. 6.1.12) служит для изменения направления движения автомобиля с помощью рулевого колеса. При вращении руля 6 шестерня 5 вращается и перемещает рейку 4 в ту или иную сторону. Рейка при перемещении изменяет положение тяг 3 и связанных с ними поворотных рычагов 2. Колеса поворачиваются.

Тормозная система (рис. 6.1.13) служит для снижения скорости вращения колес за счет сил трения, возникающих между тормозными колодками 11 и тормозными барабанами А или дисками Б, а также для удержания автомобиля в неподвижном состоянии на стоянках, на спусках и подъемах с помощью ручной тормозной системы (7-10). Водитель управляет тормозной системой с помощью педали тормоза 6 основной тормозной системы и рычага стоя-ночного (ручного) тормоза 7.

Силовая передача автомобиля состоит из ряда механизмов, которые передают усилия от двигателя к ведущим колесам автомобиля и позволяют изменять величину этого усилия в соответствии с условиями движения автомобиля, а также отъединять двигатель от ведущих колес.

В некоторых моделях двухосных автомобилей с приводом на заднюю ось (ГАЗ-13 «Чайка», ЗИЛ-111 и ЗИЛ-114) в силовой передаче вместо сцепления и коробки передач применяется автоматическая передача, состоящая из гидротрансформатора и планетарного редуктора с автоматическим управлением.

Коробка передач необходима для изменения тягового усилия на колесах автомобиля, получения заднего хода и отъединения двигателя от ведущих колес.

Тяговое усилие на колеса, необходимое для преодоления всех сопротивлений, возникающих при движении автомобиля, должно изменяться в зависимости от условий работы автомобиля. Коробка передач состоит из набора шестерен, которые входят в зацепление одна с другой в различных сочетаниях, образуя несколько передач, или ступеней с различными передаточными числами (ступенчатая коробка передач).

Коробка передач в автомобиле «Волга» двухходовая трехступенчатая с включением второй и третьей передач с помощью синхронизатора и с рычагом переключения, расположенным на рулевой колонке.

Служит для передачи вращающего усилия от коробки передач или раздаточной коробки к ведущему мосту автомобиля при изменяющихся углах наклона между валами. Карданная передача состоит из вала, их опор и карданных шарниров.

Во всех отечественных автомобилях применяются двойные открытые карданные передачи с жесткими карданными шарнирами на игольчатых подшипниках.

Жесткий кардан состоит из двух вилок и крестовины. Шипы крестовины входят в отверстия вилок и закреплены в них на игольчатых подшипниках. Подшипник представляет собой стальной стакан, набор тонких роликов (игл) и сальник, удерживающий смазку в подшипнике. Подшипники закреплены в отверстиях вилок крышками и винтами или замочным кольцом.

Существует другая конструкция игольчатого подшипника кардана, в которой применены резиновые самоподжимные сальники, а стаканы подшипников закреплены в вилках стопорными кольцами. Такой кардан применяется в автомобиле ГАЗ-21 «Волга».

Главная передача, дифференциал и полуоси входят в устройство привода к ведущим колесам двухосного автомобиля с одной задней ведущей осью. Все эти устройства заключаются в общем картере с полуосевыми рукавами и носят название заднего ведущего моста.

Главная передача служит для передачи тягового усилия на ведущие колеса и обеспечивает вращение с карданного вала на полуоси под углом 90?. В главной передаче применяют одинарные или двойные шестеренчатые передачи. В легковых автомобилях в основном используют одинарную гипоидную передачу.

Обеспечивает качение правого и левого ведущих колес с различным количеством оборотов при поворотах автомобиля и движении по неровностям дороги. Дифференциал состоит из коробки, крестовины, конических сателлитов и полуосевых шестерен.

Полуоси служат для передачи вращения от дифференциала на ведущие колеса. В зависимости от расположения подшипников полуоси воспринимают различные нагрузки и разделяются по усилиям работы на три основных типа: разгруженные, разгруженные на три четверти и полуразгруженные.

Если полуось не воспринимает изгибающих моментов и передает только крутящий момент, то она называется разгруженной. Большинство грузовых автомобилей имеет полуоси этого типа.

Полуось, разгруженная на три четверти, отличается от разгруженной тем, что ее наружный конец соединен со ступицей ведущего колеса, опирающейся на кожух заднего моста не через два, а через одни подшипник. Полуоси этого типа устанавливаются в легковых автомобилях «Победа».

Полуразгруженные полуоси воспринимают все изгибающие моменты, и наружные концы полуосей непосредственно опираются на подшипники, установленные в картере заднего моста. Применяются они преимущественно в легковых автомобилях «Москвич-408», ГАЗ-21 «Волга», ГАЗ-13 «Чайка». Автомобили ЗАЗ-965 и ЗАЗ-966 имеют качающиеся полуоси разгруженного типа.

Ведущие мосты и колесная передача

Устройство и взаимодействие главной передачи, дифференциала и узлов привода задних колес рассмотрим на примере ведущих мостов автомобилей и автобусов с различными колесными формулами.

Ведомое коническое зубчатое колесо крепится к фланцу промежуточного вала, с которым как заодно целое изготовлена ведущая цилиндрическая шестерня. Прокладки между катером главной передачи и корпусом служат для регулировки зацепления зубьев ведущей шестерни и ведомого зубчатого колеса.

Промежуточный вал установлен на конических ролико-подшипниках, расположенных в крышках картера. Для регулировки подшипников и положения ведомого конического колеса относительно оси ведущей шестерни под крышки подложены прокладки. Ведомое цилиндрическое зубчатое колесо жестко соединено с двумя чашками 20 и 23 коробки дифференциала, в которых находятся полуосевые конические зубчатые колеса. Полуоси, размещенные в балке заднего моста, внутренними концами установлены в шли-цевых отверстиях полуосевых зубчатых колес.

Коробка дифференциала вращается на конических роликоподшипниках, закрытых крышками. Эти подшипники регулируют при помощи гаек. Между чашками дифференциала помещена крестовина, на шипах которой сидят сателлиты, находящиеся одновременно в зацеплении с полуосевыми зубчатыми колесами. Для уменьшения трения под полуосевые зубчатые колеса и сателлиты установлены опорные шайбы из низкоуглеродистой стали.

Крутящий момент от полуоси к ступице ведущего колеса передается через подшипниковый узел. В зависимости от расположения подшипников этого узла относительно кожуха, в котором находятся полуоси, различны и нагрузки, действующие на них. В связи с этим полуоси разделяются на два основных типа: полуразгруженные и полностью разгруженные.

Пол уразгру женной полуосью называется полуось, которая опирается на шарикоподшипник, расположенный внутри ее кожуха. Такая полуось не только передает крутящий момент, скручивающий ее, но и воспринимает изгибающие моменты.

Полностью разгруженной называется полуось, разгруженная от изгибающих моментов и передающая только крутящий момент. Это достигается тем, что ступицу колеса устанавливают на кожухе полуоси на двух широко расставленных роликоподшипниках, в результате чего изгибающие моменты воспринимаются кожухом, а полуоси передают только крутящий момент.

На всех легковых автомобилях, автобусах особо малого класса и на многих грузовых автомобилях особо малой и малой грузоподъемности устанавливают полуразгруженные полуоси. На всех грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности, а также автобусах среднего и большого классов устанавливают полностью разгруженные полуоси.

Установленная на подшипниках ступица закрепляется регулировочной гайкой с замочной шайбой и контргайкой, которая зажимает сальник, препятствующий попаданию смазочного материала в ступицу из картера заднего моста. Для предотвращения вытекания его из ступицы и попадания ее в тормозной барабан на трубе размещен сальник. Фланец полуоси крепится к ступице с помощью шпилек и гаек. Для повышения надежности крепления полуосей на каждой шпильке установлены конусные разжимные втулки, при помощи которых достигается беззазорное соединение фланца полуоси на шпильках. В результате этого при передаче крутящего момента одновременно работают все шпильки.

На фланце ступицы с помощью шпилек крепится тормозной барабан, а с другой стороны на

этих же шпильках с помощью гаек крепятся диски колес. Внутри тормозного барабана расположен разжимной кулак, воздействующий при торможении на колодки с приклепанными к ним фрикционными накладками.

В рассмотренной конструкции узла привода ведущего колеса полуось воспринимает только крутящий момент, а подшипники ступицы, расположенные симметрично относительно средней плоскости колеса, воспринимают изгибающие моменты: и передают их на балку, разгружая при этом полуось.

Внутренняя вилка соединена с наружной вилкой карданным шарниром равных угловых скоростей шарикового типа, который обеспечивает одинаковые скорости вращения вилок независимо от угла управляемых колес. На шлицах вала установлен фланец, прикрепленный к ступице шпильками. Ступица колеса вращается на двух конических роликовых подшипниках, установленных на поворотной цапфе.

Центральная передача состоит из пары конических зубчатых колес со спиральными зубьями и межколесного дифференциала.

Колесный редуктор автобуса ЛиАЗ-677М выполнен в виде прямозубых цилиндрических зубчатых колес с внешним и внутренним зацеплением (планетарного типа). Он включает в себя полностью разгруженную полуось, ведущую (солнечную) шестерню, шестерни-сателлиты, оси, водило и коронное зубчатое колесо.

Крутящий момент полуосью подводится к ведущей шестерне и передается трем шестерням-сателлитам, установленным на осях, концы которых запрессованы в отверстие водила. Водило при помощи шпилек крепится к ступице колеса, вращающегося на шарико и роликоподшипниках. В бортовой передаче такого типа крутящий момент на ступицу колеса передается через водило, а коронное зубчатое колесо является застопоренным зубчатой опорой, которая неподвижно соединена с цапфой.

Коронное колесо является ведомым элементом передачи и прикреплено винтами к ступице колеса. Водило состоит из двух чашек: наружной и внутренней, соединенных между собой болтами. Оно посажено на конец кожуха полуоси и связано с ним шлице-вым соединением, поэтому не вращается (застопорено).

Рис. 4. Колесная передача автобуса ЛиАЗ-677М

Рассмотренная колесная передача с застопоренным водилом представляет собой зубчатую передачу с промежуточными шестернями (три шестерни-сателлита). Передаточное число такой передачи равно отношению чисел зубьев коронного колеса и солнечной (ведущей) шестерни и обычно находится в пределах 1,4-1,5.

Рис. 5. Колесная передача автомобилей семейства МАЗ

Она выполнена в виде планетарного шестеренчатого редуктора. Ведущая (солнечная) шестерня установлена на полуоси и находится в зацеплении с тремя шестернями-сателлитами. Оси сателлитов установлены в неподвижном стакане, выполняющем роль водила и состоящем из внутренней и наружной чашек, которые соединены между собой болтами. Ведомая шестерня, имеющая внутренние зубья, крепится к ступице ведущего колеса.

Передаточное число такой передачи обычно составляет 1,4-1,5. Применение колесных передач позволяет уменьшить габариты главной передачи, увеличить дорожный просвет и снизить нагруженность дифференциала и полуосей.

Материал из Энциклопедия журнала «За рулем»