сообщение №900

Карданная и главная передачи, дифференциал, полуоси

Карданная передача.

Карданы (карданные сочленения) подразделяются на жесткие и мягкие (упругие), жёсткие в свою очередь на вильчатые и карданы равных угловых скоростей.

Вильчатый кардан (рис. 78, а) имеет крестовину 3, которая соединяет две вилки 4 и 7.

При соединении валов 8 и 9 (рис. 78, б) вильчатым карданом 10 вал 9 будет вращаться неравномерно. Эта неравномерность вызывает значительную инерционную нагрузку на детали трансмиссии. Для достижения равномерного вращения вала 11 ведущей шестерни главной передачи карданы 10 и 12 устанавливают на обоих концах карданного вала 9, а в приводе к передним ведущим колесам применяют карданы равных угловых скоростей.

Рис. 78. Карданы: а — вильчатый кардан; б — двойная карданная передача; в и г — карданы равных угловых скоростей;
Рис. 78. Карданы: а — вильчатый кардан; б — двойная карданная передача; в и г — карданы равных угловых скоростей;

1 — игольчатый подшипник; 2 — сальник; 3 — крестовина; 4 и 7 — вилки кардана; 5 — предохранительный клапан; 6 — масленка; 8 — ведущий вал; 9 — карданный вал; 10 и 12 — вильчатые карданы; 11 — вал ведущей шестерни главной передачи; 13 — наружная полуось; 14 — внутренняя полуось; 15 и 17 — шпильки; 16 — желоба вилок; 18 — центральный шарик; 19 — ведущие шарики; 20 — кулаки дискового кардана; 21 — диск кардана

Шариковый кардан равных угловых скоростей (ГАЗ-66, ЗИЛ-131) состоит из двух вилок 4 и 7 (рис. 78, в), четырех ведущих шариков 19 и центрального шарика 18. Вилка 7 является ведущей и составляет одно целое с внутренней полуосью 14. Ведомая вилка 4 откована вместе с наружной полуосью 13, на конце которой крепится ступица колеса. Крутящий момент от ведущей вилки к ведомой передается через шарики, которые катятся по круговым желобам 16 вилок. Центральный шарик 18 служит для центрирования вилок и удерживается в определенном положении шпильками 15 и 17. Угловые скорости ведущей и ведомой вилок одинаковые вследствие симметричности механизма относительно вилок.

Вилки 4 и 7 (рис. 78, г) дискового кардана равных угловых скоростей (КрАЗ-214Б, Урал-375) охватывают два цилиндрических кулака 20. Во внутренние пазы кулаков вставлен диск 21 кардана, который, соединяя оба кулака, позволяет передавать вращение от внутренней полуоси 14 к наружной 13. Внутренняя и наружная полуоси могут качаться каждая на своем кулаке в вертикальной плоскости и вместе с кулаком вокруг диска в горизонтальной плоскости.

Дисковый кардан работает подобно двум сочлененным вильчатым карданам, из которых первый создает неравномерность вращении, а второй устраняет эту неравномерность. В результате вращение от внутренней полуоси к наружной передается равномерно.

Главная передача.

Крутящий момент, подведенный к главной передаче от карданного вала, увеличивается в соответствии с ее передаточным числом и передается через дифференциал и полуоси на ведущие колеса автомобиля.

Рис. 79. Главная передача автомобиля ГАЗ-66:
Рис. 79. Главная передача автомобиля ГАЗ-66:

1 — упор ведомой шестерни; 2 и 8 — регулировочные прокладки; 3 — муфта подшипников; 4 — фланец; 5 — гайка; 6 — вал ведущей шестерни; 7 — крышка сальника; 9 — гайка подшипника дифференциала; 10 — полуось; 11 и 17 — чашки коробки дифференциала; 12 — стопорная пластина; 13 — крышка подшипника; 14 — внешняя обойма дифференциала; 15 — сухарь; 16 — ведомая шестерня; 18 — внутренняя обойма дифференциала; 19 — маслосъемная трубка; 20 — верхний масляный канал

Главные передачи подразделяются на одинарные (легковые автомобили, автомобили ГАЗ-66) — с одной парой конических или гипоидных шестерен — и двойные (ЗИЛ-131, МАЗ-500, КрАЗ-257),— с одной парой конических и одной парой цилиндрических шестерен.

У гипоидной главной передачи (ГАЗ-53А, ГАЗ-66) ось вала ведущей конической шестерни не пересекается с осью ведомой шестерни, а расположена ниже ее (рис. 79). Гипоидная передача позволяет расположить ниже карданный вал, опустить пол кузова легкового автомобиля и сам кузов, что снижает высоту центра тяжести и повышает устойчивость автомобиля. Такая передача бесшумна в работе и более долговечна, так как имеет большую длину и толщину зубьев ведущей шестерни при прочих равных размерах передачи.

С другой стороны, гипоидная передача весьма чувствительна к нарушению правильности зацепления, в ней большее, чем у передачи с коническими шестернями, взаимное скольжение зубьев, более высокий нагрев деталей и выдавливание смазки. Поэтому поверхности зубьев гипоидной главной передачи должны обладать высокой твердостью, необходимы тщательная обработка и сборка шестерен, а в процессе эксплуатации — применение масел, обладающих высокой прочностью пленки, и особо тщательное обслуживание.

Рис. 80. Главная передача среднего и заднего мостов автомобиля ЗИЛ-131:
Рис. 80. Главная передача среднего и заднего мостов автомобиля ЗИЛ-131:

1 — ведущая шестерня; 2 — ведомая шестерня; 3 — ведущая цилиндрическая шестерня; 4 и 18 — регулировочные прокладки; 5 — крышка; 6 — подшипник; 7 — распорное кольцо; 8 — ведомая цилиндрическая шестерня; 9 — сателлит; 10 — крестовина: 11 — шестерня полуоси; 12 — чашка; 13 — стопор; 14 — регулировочная гайка; 15 — картер; 16, 19 и 21 — фланцы; 17 — проходной вал; 20 — регулировочные шайбы

Двойная главная передача автомобиля ЗИЛ-131 (рис. 80) состоит из двух конических шестерен 1 и 2 и двух цилиндрических шестерен 3 и 8. Вал 17 ведущей шестерни среднего моста является одновременно проходным валом, передающим крутящий момент к главной передаче заднего моста. Поэтому на заднем конце вала среднего моста имеется фланец 19, а задний конец вала заднего моста закрыт крышкой.

На автомобилях МАЗ-503 применена двойная главная передача, состоящая из центрального одноступенчатого редуктора, имеющего одну пару конических шестерен (рис. 81), и планетарной колесной передачи.

Применение колесных передач позволяет разгрузить дифференциал и полуоси, уменьшить габаритные размеры моста и увеличить дорожный просвет.

Колесная передача (рис. 81, б) состоит из цилиндрических шестерен: солнечной шестерни 18, насаженной на полуоси 14; трех сателлитов 20, свободно вращающихся на осях 21; коронной шестерни 8 с внутренними зубьями, соединенной со ступицей 16 колеса. Сателлиты свободно вращаются на цилиндрических роликовых подшипниках 22. Три оси 21 сателлитов закреплены в неподвижном водиле.

Рис. 81. Главная передача автомобиля МАЗ-500: а — центральный редуктор; б — планетарная колесная передача;
Рис. 81. Главная передача автомобиля МАЗ-500: а — центральный редуктор; б — планетарная колесная передача;

1 — полуосевая шестерня; 2 — сателлит; 3 — распорное кольцо; 4 — регулировочная шайба; 5 — ведущая коническая шестерня; 6 — ведомая коническая шестерня; 7 — упор; 8 — коронная (ведомая) шестерня; 9 — контргайка; 10 — стопорная шайба; 11 — гайка подшипников ступицы; 12 — кожух полуоси; 13 — упор солнечной шестерня; 14 — полуось; 15 — внутренняя чашка водила; 16 — ступица колеса; 17 — наружная чашка водила; 18 — солнечная (ведущая) шестерня; 19 — стопорное кольцо; 20 — сателлит; 21 — ось сателлита; 22 — подшипник сателлита; 23 — стопорный болт

Водило колесной передачи состоит из двух чашек: внутренней 15 со шлицевой ступицей и наружной 17, соединенных между собой болтами. Водило крепится на кожухе полуоси гайкой 11 и контргайкой 9 подшипников ступицы. Между гайкой и контргайкой имеется стопорная шайба 10.

Солнечная шестерня 18 фиксируется на полуоси 14 стопорным кольцом 19. Смещение шестерни 18 внутрь ограничивается упором 13.

От осевого смещения оси сателлитов удерживаются стопорными болтами 23.

Задние мосты автомобилей ЗИЛ и МАЗ могут выполняться двухступенчатыми. При этом достигаются высокие динамические свойства автомобиля в различных условиях движения и увеличивается количество передач между двигателем и ведущими колесами. Так, при пятиступенчатой коробке передач и двухступенчатом заднем мосте возможны десять передач.

Рис. 82. Схема двухступенчатой главной передачи: 1 — ведущий вал; 2 — ведомая шестерня; 3 — коронная шестерня; 4 — сателлит; 5 — водило; 6 — шестерня
Рис. 82. Схема двухступенчатой главной передачи: 1 — ведущий вал; 2 — ведомая шестерня; 3 — коронная шестерня; 4 — сателлит; 5 — водило; 6 — шестерня, связанная с коробкой дифференциала; 7 — солнечная шестерня; 8 — шестерня картера моста; 9 — муфта; 10 — коробка дифференциала

Двухступенчатая (с понижающей передачей) главная передача (рис. 82) имеет коронную шестерню 3, сателлиты 4 и солнечную шестерню 7, жестко связанную с подвижной зубчатой муфтой 9. Когда муфта 9 входит в зацепление с шестерней 8, шестерня 7 неподвижна. Шестерня 3, вращаясь от вала 1 главной передачи, обкатывает сателлиты 4 по неподвижной шестерне 7. Сателлиты при этом вращают с пониженной скоростью водило 5 и коробку дифференциала 10.

Если муфту 9 вывести из зацепления с шестерней 8, а солнечную шестерню 7 ввести в зацепление с шестерней 6, связанной с коробкой дифференциала 10, то планетарная передача блокируется. В этом случае механизм вращается со скоростью коронной шестерни 3, равной скорости вращения ведомой шестерни 2 главной передачи.

Перемещение муфты 9 в осевом направлении осуществляется пневматическим цилиндром управляемым из кабины водителя.

Межколесный дифференциал.

Наибольшее распространение получили межколесные дифференциалы с коническими сателлитами. Межколесные дифференциалы легковых автомобилей имеют два сателлита, грузовых — четыре.

В коническом дифференциале (см. рис. 81, а) усилие от ведомой шестерни 6 главной передачи и скрепленной с ней коробки дифференциала передается на крестовину сателлитов. Так как это усилие равномерно распределяется между полуосевыми шестернями 1, то полуоси всегда нагружаются одинаковыми крутящими моментами.

Рис. 83. Кулачковый дифференциал:
Рис. 83. Кулачковый дифференциал:

1 — левая чашка; 2 — сухари; 3 — внутренняя обойма; 4 — внешняя обойма; 5 — правая чашка дифференциала

У автомобилей с дифференциальным приводом к колесам при недостаточном сцеплении одного из ведущих колес с дорогой крутящий момент передается через буксующее колесо, вращающееся с большой скоростью, а другое колесо остается неподвижным. Для устранения этого недостатка дифференциала и повышения проходимости автомобиля по плохим дорогам иногда применяют механизмы для выключения дифференциала (блокировки) или дифференциалы с повышенным внутренним трением.

На рис. 83 показаны детали кулачкового дифференциала повышенного трения, устанавливаемого на автомобилях ГАЗ-66.

В радиальные прорези левой чашки 1 дифференциала, соединенной с ведомой шестерней главной передачи, свободно вставлены сухари 2. Обоймы 3 и 4 имеют кулачки (выступы) и соединяются с полуосями. Вращение от ведомой шестерни передается через сухари 2 и кулачки обойм 3 и 4 на полуоси. Полуоси могут вращаться с разными скоростями за счет радиального перемещения сухарей 2 по кулачкам обойм 3 и 4. Однако вследствие повышенного трения между сухарями и обоймами для проворачивания полуосей требуется значительная разница в величине сопротивлений на колесах. В результате на обе полуоси передается крутящий момент, достаточный для движения автомобиля, и при буксовании одного из колес полная остановка другого колеса, испытывающего большее сопротивление дороги, происходит реже.

Полуоси.

Крутящий момент Мк (рис. 84), подведенный к ведущему колесу от коленчатого вала двигателя, вызывает со стороны дороги толкающую силу Хк. Вертикальная нагрузка Gк на колесо вызывает вертикальную реакцию от дороги Zк. При движении на повороте, по дороге, имеющей поперечный уклон, и при воздействии на автомобиль бокового ветра колесо воспринимает боковую силу Y и соответствующую ей боковую реакцию Yк.

Рис. 84. Схема сил, действующих на ведущее колесо автомобиля: vа — направление скорости движения; rк — радиус качения колеса
Рис. 84. Схема сил, действующих на ведущее колесо автомобиля: vа — направление скорости движения; rк — радиус качения колеса

В зависимости от расположения подшипников полуоси воспринимают различные нагрузки и по условиям работы подразделяются на два основных типа: полностью разгруженные (грузовые автомобили) и полу разгруженные (легковые автомобили).

Полностью разгруженная полуось передает только крутящий момент Мк. Одним концом полуось лежит в коробке дифференциала, а другим при помощи фланца соединена со ступицей колеса. Ступица колеса вращается на двух подшипниках качения, установленных на кожухе полуоси.

Полуразгруженная полуось передает крутящий момент и воспринимает изгибающие моменты от всех трех реакций, действующих на ведущее колесо; подшипник колеса установлен на полуоси.

Привод к передним ведущим колесам.

Так как передние колеса являются управляемыми, то между наружной 2 и внутренней 14 полуосями (рис. 85) ставится кардан равных угловых скоростей 15. Внутренняя полуось 14 шлицами соединена с полуосевой шестерней дифференциала, а наружная 2 — фланцем 4 со ступицей 5 колеса. В картер переднего моста запрессованы кожухи 12 полуосей, на которые посажены шаровые опоры 11; фланцы шаровых опор крепятся к фланцам 13 картера переднего моста. В шаровые опоры запрессованы и приварены шкворни 8 и 17.

Рис 85. Привод к переднему ведущему колесу автомобиля КрАЗ-214Б:
Рис 85. Привод к переднему ведущему колесу автомобиля КрАЗ-214Б:

1 — поворотная цапфа; 2 — наружная полуось; 3 — регулировочная гайка подшипников ступицы; 4 — фланец; 5 — ступица колеса; 6 — опорный тормозной диск; 7 — верхняя крышка шкворня; 8 и 17 — шкворни; 9 и 16 — поворотные рычаги; 10 — корпус поворотной цапфы; 11 — шаровая опора; 12 — кожух полуоси; 13 — фланец картера переднего моста; 14 — внутренняя полуось; 15 — кардан равных угловых скоростей; 18 — опора корпуса поворотной цапфы

К литому корпусу 10 прикреплены поворотная цапфа 1, опорный тормозной диск 6 и маслоуловитель. На шейках поворотной цапфы установлены роликовые конические подшипники ступицы колеса; на резьбовом конце цапфы имеется гайка 3 для крепления и регулировки подшипников. Корпус поворотной цапфы установлен на шкворнях на двух цилиндрических роликовых подшипниках. Упорный шариковый подшипник нижнего шкворня 17 расположен в опоре 18, которая ввертывается в корпус и закрепляется контргайкой и замочной шайбой. Эта опора позволяет регулировать зазор между верхним шкворнем 8 и крышкой 7 (должен быть не более 0,5 мм). Крышка 7 изготовлена за одно целое с рычагом 9. К нижней части корпуса 10 прикреплен поворотный рычаг 16.

В.М. Кленников, Н.М. Ильин

Статья из книги «Устройство грузового автомобиля». Читайте также другие статьи из

Глава «Шасси автомобиля»: