Ведущий мост автомобиля

Общие сведения.

Для уменьшения нагрузки на заднюю ось при­меняют два ведущих моста: средний (промежуточный) и задний. На грузовых автомобилях с тремя осями устанавливают межосевой дифференциал.

Межосевой дифференциал

Для равномерного распределения вращающего момента между двумя ведущими мостами и умень­шения износа шин служит межосевой дифференциал, который установлен в среднем (промежуточном) мосту в отдельном кор­пусе 13 (рис. 8), прикрепленном к корпусу главной передачи через стакан подшипников ведущей конической шестерни. В кор­пусе расположены задняя 10 и передняя 11 чашки, конические шестерни 12 и 14 привода соответственно среднего и заднего мостов, между которыми находится крестовина 16 с посаженны­ми на ней на бронзовых втулках сателлитами 15. Здесь же распо­ложен механизм блокировки дифференциала, состоящий из муф­ты 9 блокировки, вилки 8 и диафрагменной камеры 6. Муфта 9 помещена на внутренней зубчатой муфте, жестко соединенной с конической шестерней 12 привода главной передачи среднего моста.

Механизм блокировки.

Предназначен для принудитель­ной блокировки дифференциала при движении по скользким и размокшим дорогам. При его включении ручкой крана управле­ния, расположенной в кабине под рулевой колонкой, воздух из пневматической системы поступает в диафрагменную камеру 6. Диафрагма прогибается, преодолевая сопротивление пружины, и перемещает шток 7 с вилкой и муфтой 9 блокировки вперед. Пос­ледняя находит шлицами на зубчатый венец задней чашки диффе­ренциала и блокирует его, жестко соединяя корпус дифференциа­ла с конической шестерней 12. Блокировку следует применять при малой скорости движения автомобиля или перед началом его дви­жения.

При выключении механизма блокировки воздух из-под диаф­рагмы камеры 6 уходит в атмосферу, а пружина диафрагмы пере­мещает шток, вилку и муфту в первоначальное исходное положе­ние.

Рис. 8. 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

Во время движения по сухим дорогам с твердым покрытием блокировать межосевой дифференциал не следует, так как это в результате приводит к повышенному износу шин и перерасходу топлива.

Полуоси 17 и 20 (см. рис. 8) промежуточного моста установле­ны в картере моста и выполнены со шлицами на концах. Полуосевые шестерни дифференциала шлицованными отверстиями наса­жены на полуоси. Наружные концы полуосей соединены фланца­ми со ступицами ведущих колес 1 (рис. 9)

В зависимости от характера установки полуосей в картере мос­та они могут быть полностью или частично разгружены от изгиба­ющих моментов, возникающих под действием сил, действующих на колесо.

На грузовых автомобилях применяют полностью разгруженные полуоси. На такую полуось действует только вращающий момент, а все остальные силы воспринимаются кожухом полуоси, так как ступица колеса установлена на подшипники, посаженные непос­редственно на кожух.

Рис. 9. Схемы полуосей:

а — полуразгруженная полуось; б — полностью разгруженная полуось;

1 — веду­щее колесо; 2 — полуось; 3 — кожух; 4 — подшипник; 5 — ступица; G — сила, действующая на кожух и полуось; М — вращающий момент

Разновидности автомобильных мостов

• Управляемые;
• Ведущие;
• Поддерживающие;
• Управляемые ведущие.

Ведущие мосты автомобиля подразделяются на задние, передние и промежуточные. А также они бывают разрезанные и неразрезанные – в зависимости от варианта подвески. Если подвеска автомобиля независимая, ведущий мост изготавливается разрезным, в случае, если подвеска зависимая, мост – неразрезной. На автомобилях классической компоновки легкового типа задний мост является ведущим, на автомобилях с системой полного привода оба моста являются ведущими.

Управляемый мост. Когда рассматривается управляемый мост, в большинстве случаев подразумевается передний мост авто с полным или задним приводом. Однако у машин специального назначения (сельскохозяйственная колесная техника, автомобили коммунальных служб, погрузчики) задний мост может быть управляемым, а передний – ведущим.

Данный мост может быть как разрезным, так и не разрезным. Неразрезной мост – это балка с поворотными кулачками, благодаря которым обеспечивается возможность вра­ще­ния управляемой колесной оси во время движения транспортного средства.

Балка моста должна быть одновременно жесткой, прочной и легкой. Данным ус­ло­ви­ям отвечают по большей части стальные кованые балки двутаврового сечения. На балке имеются опорные площадки для того, чтобы закрепить элементы подвески.

В своей средней части балка выгнута вниз, для того, чтобы расположить силовой агрегат как можно ниже, и это дает возможность смены центра тяжести для увеличения устойчивости транспортного средства.

Разрезной передний управляемый мост. Разрезным мостом называется редуктор, закрепленный на подрамнике со специальными приводными валами, которые передают крутящий момент колесам. Подвеска (независимая) соединяется с поворотными кулаками, как это свойственно автомобилям с системой переднего привода. Управляемые колеса автомобиля, прикрепленные к ступицам, могут проворачиваться одновременно со стойками, что позволяет маневрировать автомобилем.

Задний ведущий мост

Теперь вернемся к заднеприводным автомобилям и остановимся на устройстве заднего ведущего моста автомобиля. Рассмотрим конструкцию заднего ведущего моста и работу составных его механизмов: главной передачи, дифференциала и полуосей.

Задача главной передачи — увеличить крутящий момент и перпендикулярно передать его к колесам. Мы помним, карданная передача автомобиля заканчивается шарниром. Этот шарнир жестко соединен с ведущим валом главной передачи.

Неразрезной ведущий мост. Такой мост конструктивно изготавливается пус­то­те­лым в виде балки для расположения в ней трансмиссионных узлов: дифференциала, полуосей, являющихся приводом к ведущей колесной оси автомобиля и главной пары. На концах балки имеются подшипники полуосей и фланцы для присоединения тормозных механизмов и опорных дисков. На теле балки имеются площадки под крепления пружин или рессор, а также специальные кронштейны для присоединения к подвеске.

Предназначение заднего ведущего моста автомобиля заключается в перемене подведенного крутящего момента и его передачи под углом 90° на ведущие колеса. Во время прохождения поворота этот мост предоставляет возможность ведущей колесной паре вращаться с разными скоростями. Также мост выполняет передачу реактивного момента и тяговых усилий к несущему кузову или раме от ведущих колес и воспринимает боковые реакции и силу веса во время движения машины при повороте.

Конструктивные особенности неразрезного заднего моста. Автомобильный задний ведущий мост состоит из следующих элементов: дифференциал, картер заднего моста, полуоси привода колес, главная передача. Картер заднего моста предназначен для монтажа необходимых узлов с их взаимным заданным расположением, передающих к ведущим колесам крутящий момент. Вместе с этим картер заднего моста является одной из составляющих в подвеске задней колесной пары. Мост через подвеску воспринимает массу автомобиля, передающуюся на колеса.

Картер заднего ведущего моста изготовлен по методу штамповки. Концы картера оснащены приваренными и запрессованными стальными коваными фланцами, которые после сварки обрабатываются. Фланцы отличаются специальными гнездами для монтажа подшипников полуосей, а также резьбой крепления щита тормозов. В средней области картера моста спереди располагается отверстие для монтажа редуктора заднего ведущего моста, а сзади данное отверстие закрыто приваренной штампованной крышкой. В крышке находится маслозаливное отверстие под резьбовую пробку. Нижняя часть картера оснащена отверстием для слива масла, оно также закрывается пробкой с резьбой. Как правило, пробка имеет магнитный элемент, который собирает металлические продукты износа; они уда­ля­ют­ся с пробки во время замены масла в редукторе.

Усилие, подводимое к заднему ведущему мосту от силового агрегата через карданную передачу, увеличивается за счет главной передачи в редукторе. Кроме этого главная передача выполняет изменение положения вращения оси на 90° за счет передачи крутящего момента с помощью шестерен дифференциала на полуоси.

Полуоси изготовлены из углеродистой стали и по всей своей длине закалены ТВЧ, чтобы увеличить их прочность и придать упругость. Концы полуосей оснащены отлитыми воедино с ней фланцами, к которым присоединяются колеса и тормозные механизмы. Внутренности полуосей имеют накатанные шлицы, которые вступают в зацепление с шестернями дифференциала.

На рисунке ниже показана схема главной передачи заднего ведущего моста ав­то­мо­би­ля.

Смотрим на рисунок. На конце вала расположена коническая шестеренка, которая входит в зацепление с другой, ведомой шестерней, расположенной на оси колес. Таким образом, крутящий момент «поворачивает» на 90°. А за счет того, что ведомая шестерня больших размеров, чем ведущая – крутящий момент еще и сразу возрастает.

Ведущие мосты автомобиля. Назначение и устройство

Ведущие мосты служат для передачи крутящего момента непосредственно к ведущим колесам автомобиля. Обычные автомобили (ГАЗ-51А, ЗИЛ-164А) имеют один или два (автомобиль КрАЗ-219) задних ведущих моста, автомобили повышенной проходимости (ГАЗ-69, ГАЗ-69А, ГАЗ-63) — передний ведущий мост и один или два (автомобили ЗИЛ-157К, ЗИЛ-157, ЗИЛ-151, Урал-375, КрАЗ-214) задних ведущих мостов.

Ведущие мосты состоят из главной передачи, дифференциала и полуосей, заключенных в общий кожух. Передний ведущий мост, имеющий не только ведущие, но и направляющие колеса, по своему устройству отличается от заднего ведущего моста тем, что полуоси у него составные; соединяются они через шарниры равной угловой скорости.

Главная передача предназначена для передачи крутящего момента под прямым углом от карданного вала к полуосям ведущих колес, а также для увеличения передаваемого крутящего момента.

Главные передачи разделяются на одинарные и двойные. Одинарная главная передача состоит из двух конических шестерен — ведущей (малой) 1 (рис. а) и ведомой (большой) 2. Шестерни главной передачи обычно изготовляются со спиральным зубом, что повышает прочность зубьев шестерен и обеспечивает более плавную и бесшумную их работу.

В одинарной передаче ведущая коническая шестерня имеет малое число зубьев, следовательно, нагрузка на ее зубья получается весьма значительной. Одинарная передача поэтому применяется в основном на легковых автомобилях и на грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности.

В двойной главной передаче крутящий момент передается через две пары шестерен: с ведущей, (малой) конической шестерни 1 (рис. б) на ведомую (большую) коническую шестерню 2 и далее с малой цилиндрической шестерни 3 на большую цилиндрическую шестерню 4. Конические шестерни обычно имеют спиральные зубья, цилиндрические — прямые или косые.

В двойной передаче большое передаточное число получается вследствие того, что в зацеплении находятся две пары шестерен. Это дает возможность увеличить число зубьев на малой конической шестерне и тем самым снизить нагрузку на ее зубья.

Кроме обычной конической передачи, у которой оси ведущей и ведомой шестерен взаимно пересекаются, на некоторых легковых автомобилях применяются гипоидные передачи (рис. в). В этих передачах ось ведущей шестерни смещена вниз относительно оси ведомой (на величину «С»). Это дает возможность несколько снизить расположение карданного вала и опустить кузов, т.е. снизить центр тяжести автомобиля, что важно для обеспечения устойчивости автомобиля при движении с большой скоростью. Обе шестерни в такой передаче имеют спиральные зубья. Гипоидные передачи отличаются большой плавностью и бесшумностью в работе.

Дифференциал обеспечивает ведущим колесам возможность вращения с различным числом оборотов. Это необходимо потому, что за одно и то же время колеса левой и правой полуосей проходят неодинаковые пути как на поворотах, так и при движении автомобиля по неровной дороге.

Рис. Главные передачи: а — одинарная; б — двойная; в — одинарная гипоидная; 1 — ведущая коническая шестерня; 2 — ведомая коническая шестерня; 3 — малая цилиндрическая шестерня; 4 — большая цилиндрическая шестерня

Работает дифференциал следующим образом. Между шестернями 2 и 5 полуосей размещены конические шестерни (сателлиты) 3, свободно вращающиеся на шипах 8 крестовины 4. При вращении ведомой шестерни 6 вместе с коробкой дифференциала, состоящей из двух половин 1 и 7, и крестовины 4 одновременно будут поворачиваться и сами сателлиты 3, а с ними полуоси колес. Вся система будет вращаться как одно целое. Это происходит до тех пор, пока обе шестерни полуосей оказывают сателлитам одинаковое сопротивление.

Рис. Дифференциал: 1 — левая половина коробки дифференциала; 2 — шестерня левой полуоси; 3 — сателлиты; 4 — крестовина; 5 — шестерня правой полуоси; 6 — ведомая шестерня главной передачи; 7 — правая половика коробки дифференциала; 8 — шипы крестовины

При повороте автомобиля, например, направо правое колесо 1 проходит меньший путь и скорость вращения его относительно левого колеса замедляется; соответственно возрастает и сопротивление прокручиванию правой полуоси. В этом случае сателлиты начинают перекатываться по шестерне правой полуоси и, вращаясь на шипах, увеличивают скорость вращения левого колеса, которое при правом повороте должно пройти больший путь, чем правое колесо. Число оборотов левого колеса при этом увеличивается настолько, насколько, уменьшается число оборотов правого колеса.

Рис. Схема перемещения колес при повороте автомобиля: 1 — правое колесо; 2 — левое колесо

При наличии дифференциала крутящий момент, передаваемый от главной передачи к полуосям, распределяется между полуосями поровну. Эта особенность дифференциала в некоторых случаях затрудняет движение автомобиля на скользкой дороге или по бездорожью. Так, при попадании одного из ведущих колес на скользкий участок дороги (грязь, лед) колесо при недостаточном сцеплении с дорогой начинает буксовать, а колесо при большем сцеплении с дорогой останавливается.

Для повышения проходимости па специальных автомобилях применяют блокировку дифференциала (принудительную или автоматическую), т.е. при помощи специальных устройств жестко соединяют между собой шестерни обеих полуосей. Будучи сблокированы, полуоси вращаются как одно целое, автомобиль движется без пробуксовки колес.

Полуоси служат для передачи крутящего момента от дифференциала к ведущим колесам. Ведущие мосты автомобилей повышенной проходимости и большинства грузовых автомобилей устроены так, что полуоси передают только крутящий момент и полностью разгружены от изгибающих усилий. Такие полуоси называются полностью разгруженными.

На легковых автомобилях, где нагрузка невелика, полуоси не только передают крутящий момент, но и воспринимают часть изгибающих нагрузок от веса автомобиля, тяговых и тормозных усилий, осевого усилия при заносе автомобиля и т.д.

Колеса переднего ведущего моста не только ведущие, но и направляющие, поэтому устройство переднего ведущего моста сложнее заднего, так как в него входят дополнительные механизмы, позволяющие передавать крутящий момент к направляющим колесам при изменении плоскости их вращения в момент поворота автомобиля.

Такими дополнительными механизмами являются шарниры равной угловой скорости, которые в отличие от обычных карданных шарниров обеспечивают равномерное вращение ведомого и ведущего валов с равной угловой скоростью при любом угле между этими валами. Шарниры равной угловой скорости применяются двух типов: шариковые (на автомобилях ГАЗ-69 и ГАЗ-69А, ГАЗ-63, ЗИЛ-157К, ЗИЛ-157 и ЗИЛ-151) и дисковые (на автомобилях Урал-375 и КрАЗ-214).

Шарнир равной угловой скорости шарикового типа состоит из двух вилок 1 и 3, пяти шариков, пальца 7 и стопорной шпильки 6.

Рис. Шарниры равной угловой скорости: а — шарикового типа; б — дискового типа; 1 — вилка полуоси колеса; 2 — отверстие для шпильки; 3 — вилка полуоси; 4 — фигурные канавки; 5 — центральный шарик; 6 — шпилька; 7 — палец; 8 — шарики; 9 — кулаки; 10 — диск

Одна вилка 3 шарнира соединена с полуосью моста, а другая вилка 1 — с полуосью колеса. Вилки центрируются шариком 5, который установлен на пальце 7. Палец крепится в отверстии 2 вилки 1 при помощи стопорной шпильки 6. Вилки имеют фигурные канавки 4, в которых устанавливаются четыре рабочих шарика 8. Через эти шарики и передается вращение от одной вилки шарнира к другой.

Особенностью такого шарнира является то, что при любом угле между валами боковые шарики в канавках вилок шарнира устанавливаются в плоскости, делящей этот угол пополам. Поэтому колесо вращается равномерно, не изменяя скорости вращения при изменении угла его поворота.

Шарнир равной угловой скорости дискового типа состоит из двух вилок 1 и 3, причем вилка 3 соединена с полуосью моста, а вилка 1 — с полуосью колеса. В каждой вилке размещается кулак 9, изготовленный в виде двухстороннего грибка, на круглой ножке которого имеется срез, чтобы заводить кулак в вилку. Со стороны среза в теле кулаков имеются углубления, в которые входит диск 10. Крутящий момент от вилки 3, соединенной с полуосью, через кулак и диск передается второму кулаку, от него — на вилку 1 полуоси колеса. При повороте колёса кулак вилки, соединенной с полуосью, как бы перекатывается по диску, не выходя из соединения с ним, а вилка поворачивается относительно своего кулака; при этом вращение с. одной вилки шарнира на другую передается равномерно. Главная передача, дифференциал, полуоси, ступицы колес, а в переднем мосту и шарниры равной угловой скорости составляют единый агрегат, называемый ведущим мостом автомобиля.

Для смазки механизмов заднего моста в его картер заливается трансмиссионное масло до уровня заливного отверстия. Сливается масло через отверстие в нижней части картера. Заливное и сливное отверстия закрываются пробками с конической резьбой.

Чтобы предотвратить повышение давления внутри картера при нагреве масла во время работы шестерен и тем самым устранить возможное выдавливание масла через сальники и уплотнения, на картере или на кожухе полуосей устанавливается сапун — дыхательный клапан, сообщающий полость картера с атмосферой.