ПРИВОД К ВЕДУЩИМ КОЛЕСАМ
Совокупность деталей, подводящих крутящий момент непосредственно к ведущим колесам, называют приводом ведущих колес.
Передача крутящего момента от дифференциала к ведущим колесам в зависимости от типа подвески колес осуществляется с помощью цельных валов полуосей или карданных передач. Полуоси применяются в приводе ведущих неуправляемых колес; карданные передачи с простыми карданными шарнирами — в приводе неуправляемых колес с подрессоренной главной передачей.
Карданные передачи с синхронными шарнирами (равных угловых скоростей) используются в приводе управляемых колес. Привод к ведущим колесам должен обеспечить отсутствие пульсации момента при полном ходе колеса, допускаемой подвеской автомобиля.
Полуоси ведущего моста с жесткой балкой (рис. 15) в зависимости от испытываемых полуосью нагрузок условно делятся на полуразгруженные (рис. 15-а), на три четверти разгруженные (рис. 15-б) и полностью разгруженные (рис. 15-в).
Полуразгруженная полуось (рис. 15-а) имеет внешнюю опору, установленную внутри балки 5 моста (рис. 16). При этом со стороны колеса полуось воспринимает все усилия и моменты, действующие от дорог. Полуразгруженные полуоси имеют наиболее простую конструкцию и поэтому широко применяются на легковых автомобилях. Обычно в таких конструкциях отсутствует ступица колеса; ее заменяет фланец полуоси, к которому непосредственно прикреплены диск колеса и тормозной барабан.
Рис.15. Схемы загруженности полуосей ведущих неуправляемых мостов:
а – полуразгруженная полуось; б — полуось разгружена на три четверти; в – полностью разгруженная полуось.
Наружный конец полуоси опирается на шариковые (рис. 16-а) или роликовые конические (рис. 16-б) подшипники, которые передают как нормальные, так в осевые усилия. При использовании шариковых подшипников для передачи осевой силы одного из направлений на полуось запрессовывается запорное кольцо 6 (рис. 16-а).
На три четверти разгруженная полуось (рис. 15-б) имеет внешнюю опору между ступицей колеса и балкой моста (рис. 17). При этом изгибающие моменты от реакций тангенциальной тяговой силы Рр или тормозной силы Рτ и от боковой (осевой) силы Y , возникающей, например, при повороте автомобиля, (см. рис. 15-б) воспринимаются одновременно и полуосью, и балкой моста через подшипник.
Рис.16. Соединение полуразгруженной полуоси с колесом:
1 – полуось; 2 – ступица колеса; 3 – подшипник; 4 – конусное крепление ступицы колеса; 5 – балка ведущего моста; 6 – запорное кольцо.
Доля нагрузок, приходящихся на полуось, зависит от конструкции подшипника и его жесткости.
Рис.17. Соединение разгруженной на три четверти полуоси с колесом:
1 – полуось; 2 – подшипник; 3 – балка ведущего моста; 4 – фланец полуоси.
Боковая (осевая) сила Y загружает подшипник моментом, который вызывает перекос подшипника и резко снижает срок его службы. Вследствие указанных недостатков полуоси такого типа имеют ограниченное применение.
Рис.18. Соединение полностью разгруженной полуоси со ступицей колеса:
1 – полуось; 2 – балка ведущего моста; 3 – ступица; 4 – подшипник; 5 – крепление ступицы колеса.
Полностью разгруженная полуось имеет внешнюю опору со ступицей колеса, установленной на разнесенных двух роликовых или радиально-упорных шариковых подшипниках (рис. 15-в и 18).
Полуось теоретически нагружается только крутящим моментом, передаваемым от дифференциала к колесам. Однако вследствие упругой деформации балки моста, технологической несоосности ступицы колеса и шестерни полуоси дифференциала, неперпендикулярности плоскости фланца к оси полуоси возможно возникновение деформации изгиба полуоси. Возникающее при этом напряжение изгиба составляет 5—70 МПа.
На рис. 19 приведена конструкция привода к управляемым колесам легкового автомобиля с полуразгруженной полуосью и кулачковым шарниром. Получили распространение приводы к управляемым колесам неразрезного моста, в котором полуось разгруженного типа имеет шарниры равных угловых скоростей.
Рис.19. Привод к ведущим управляемым колесам легкового автомобиля:
1 – ступица колеса; 2 – подшипник; 3 – полуось; 4 – пружина; 5 – шарнир равных угловых скоростей.
Полуоси воспринимают значительные переменные нагрузки. Обычно
их выполняют с утолщениями по концам, чтобы внутренний диаметр шлицев был не меньше основного диаметра полуоси. Для снижения концентрации напряжений стремятся увеличить радиусы переходов от одного диаметра к другому, уменьшить глубину шлицев, что вызывает необходимость увеличения их числа (от 10 для легковых автомобилей и до 18 — для грузовых). Значительно уменьшается концентрация напряжений при переходе на эвольвентные шлицы.
Устройство привода ведущих колес
На примере переднеприводного автомобиля ВАЗ изучить конструкцию приводов (шрусов) и освоить технику снятия и установку привода колес.
Пояснение к работе:
Крутящий момент от коробки передач передается непосредственно к ведущим колесам, а трансформируется через механизм, называемый дифференциалом привода.
Дифференциал предназначен для распределения крутящего момента между ведущими колесами автомобиля и дает им возможность вращаться с разными угловыми скоростями.
Распределение крутящего момента поровну между ведущими колесами целесообразно в случаях, когда автомобиль движется по дороге с высоким коэффициентом сцепления шин с дорогой. При этом уменьшается нагруженность привода колес, замедляется изнашивание шин и снижается расход топлива.
Однако ведущие колеса не всегда могут вращаться с разной угловой скоростью. При движении на закруглениях улиц и дорог, при повороте внутренние колеса катятся по дуге меньшего радиуса и проходят меньший путь, чем колеса, катящиеся по дуге большего радиуса, т.е. по внешней колее. Следовательно, внешние колеса должны вращаться быстрее внутренних. Частота вращения колес также будет разной при движении автомобиля по неровностям дорог и при разном диаметре шин. Ведущие колеса могут иметь неодинаковый диаметр из-за ненормального давления воздуха в шинах, разного износа шин или неравномерное распределение груза в кузове автомобиля.
Чтобы ведущие колеса автомобиля могли вращаться с разной частотой и проходить разные пути, необходимо устанавливать их не на общей оси, а на отдельных приводных валах и соединять эти валы специальным механизмом, способным обеспечивать вращение колес с разной частотой.
Таким механизмом является дифференциал. Он передает крутящий момент с ведомой шестерни главной передачи на приводные валы колес, у заднеприводных автомобилей это полуоси. У переднеприводных автомобилей – это привода (шрусы).
Особенность переднеприводнго автомобиля заключается прежде всего в том, что передние управляемые колеса являются одновременно движущими. Для поворота ведущих колес на валах (полуосях) привода имеют шаровые шарниры, которые должны допускать поворот колес без изменения скорости их вращения. Этому условию удовлетворяют карданы равных угловых скоростей (синхронные шаровые шарниры). Обычный карданный шарнир в этих условиях быстро выходит из строя, так как при отклонениях его ведущего и ведомого звеньев создается неравномерная по угловой скорости передача вращения на ведомое звено. Это вызывает перегрузку валов привода и быстрый износ карданного шарнира.
У современных переднеприводных автомобилей для привода передних колес применяются полуоси с двумя синхронными шаровыми шарнирами: у ведущего колеса жесткого типа (с угловой степенью свободы), у силового агрегата универсального типа (с угловой и осевой степенью свободы).
Применяемый на автомобиле ВАЗ привод передних колес компактен и надежен. Долговечность привода при правильной эксплуатации автомобиля обеспечивается совершенством конструкции шарниров, подбором улучшенных материалов, точностью изготовления деталей, хорошей герметичностью шарниров и применением специальной смазки.
Привод каждого колеса состоит из двух шарниров равных угловых скоростей и вала 10, который у привода левого колеса (маленький) сплошной, а у правого (большой) трубчатый.
Наружный шарнир состоит из корпуса 1, сепаратора 6, внутренней обоймы 3, и шести шариков. В корпусе шарнира и обойме выполнены канавки для размещения шариков. Канавки в продольной плоскости выполнены по радиусу, что обеспечивает угол поворота наружного шарнира до 40⁰. Шлицевый наконечник корпуса шарнира устанавливается в ступицу колеса и крепится к ней гайкой. Обойма 3, устанавливается на шлицах вала 10 между упорным кольцом 7 и стопорным кольцом 2.
Внутренний шарнир отличается от наружного тем, что дорожки корпуса и обоймы выполнены прямыми, а не радиусными, что позволяет деталям шарнира перемещаться в продольном направлении. Это необходимо для компенсации перемещений, вызванных колебаниями передней подвески и силового агрегата.
На демонстрационном автомобиле ВАЗ с передним приводом снять привод и зарисовать устройство привода в сборе.
Порядок выполнения практической работы:
Устанавливаем автомобиль на подъемник или смотровую канаву и выполняют с обеих сторон автомобиля следующие операции.
1. Ослабляют болты крепления переднего колеса, снимают колпак, ступицы и отвертывают гайку крепления ступицы колеса на корпусе наружного шарнира;
2. Вывешивают переднюю часть автомобиля и снимают переднее колесо;
3. Отсоединяют шаровой шарнир рычага подвески от поворотного кулака, отвернув болты его крепления;
4. Отводя в сторону телескопическую стойку передней подвески, вынимают из ступицы шлицевой хвостовик наружного шарнира;
5. Сливают масло из коробки передач;
6. Ударным съемником или молотком через выколотку выбивают корпус внутреннего шарнира из отверстия полуосевой шестерни;
7. Снимают привод колеса.
8. После отсоединения валов от коробки передач необходимо фиксировать полуосевые шестерни оправкой или технологической заглушкой, чтобы они не выпали в картер коробки передач.
9. Зарисовать привод в сборе в отчете и практической работе.
Установка привода колеса ведется в обратной последовательности. При этом обязательно заменяется стопорное кольцо 13 корпуса внутреннего шарнира, чтобы не допустить самопроизвольного разъединения привода колеса и полуосевой шестерни. При необходимости замены сальника полуоси пользуются оправкой.
1. Где и зачем устанавливают дифференциал?
2. Назначение приводов и полуосей
3. Чем отличается вал привода левого колеса от привода правого колеса ВАЗ 2110?
4. В какой последовательности выполняют работы по снятию и установки приводов?
5. Расскажите устройство шрусов.
Оборудование и инструмент применяемый при выполнении практической работы:1. Набор гаечных ключей
2.Привод переднеприводного леггового автомобиля в сборе
В.К.Вахлаев, М.Г. Шатров, А.А. Юриевский
Правило безопасности выполнения задания:
При работе с использованием подъемника будьте осторожны; Перед его включением убедитесь в отсутствии людей в опасной зоне.
Назначение и устройство приводов ведущих колес
Приводы ведущих колес предназначены для передачи крутящего момента от главной передачи к колесам .
На легковых автомобилях получили распространение две конструкции привода, которые применяются в зависимости от типа подвески (типы подвесок рассмотрены в главе «Ходовая часть»).
Первая конструкция — полуоси, установленные в жестком картере на подшипниках. Полуоси с картером и главной передачей образуют мост. Конструкция моста показана на рисунке ниже. В случае применения моста подвеска является зависимой. Стойки стабилизатора поперечной устойчивости обеспечивают подвижное соединение упругого стабилизатора со ступицей или поворотным кулаком. Мы бы рекомендовали полиуретановые стойки стабилизатора Триалли.
Вторая конструкция — приводы с шарнирами равных угловых скоростей. В этом случае допускается взаимное перемещение колес друг относительно друга и относительно главной передачи. Также возможен поворот управляемых колес.
Задний мост
Общий вид привода передних колес с шарнирами равных угловых скоростей показан на нашем сайте в разделе «Ходовая часть».
Принцип работы такого привода следующий. Внутренние шарниры 11 (рисунок ниже) шлицами соединены с полуосевыми шестернями дифференциала, куда приходит крутящий момент от коробки передач.
1 — гайка ступицы; 2-упорная шайба гайки; 3-корпус наружного шарнира; 4-большой хомут чехла наружного шарнира; 5 — защитный чехол наружного шарнира; 6 — малый хомут чехла наружного шарнира; 7 — вал привода; 8 — малый хомут чехла внутреннего шарнира; 9 — защитный чехол внутреннего шарнира; 10 — большой хомут чехла внутреннего шарнира; 11 — корпус внутреннего шарнира; 12 — стопорное кольцо хвостовика внутреннего шарнира; 13 — внутренняя обойма внутреннего шарнира; 14 — шарики внутреннего шарнира; 15 — сепаратор внутреннего шарнира; 16 — фиксатор внутреннего шарнира; 17 — стопорное кольцо обоймы внутреннего шарнира; 18 — упорное кольцо обоймы внутреннего шарнира; 19 — упорное кольцо обоймы наружного шарнира; 20 — стопорное кольцо обоймы наружного шарнира; 21 — внутренняя обойма наружного шарнира; 22 — шарики наружного шарнира; 23 — сепаратор наружного шарнира
Далее крутящий момент передается с внутренних шарниров на валы 7, а затем на наружные шарниры 3. На шлицах наружных шарниров установлены ступицы ведущих колес. Таким образом, крутящий момент передается от главной передачи к колесам автомобиля.
Наличие шариков 14 и 22 позволяет шарнирам поворачиваться на некоторый угол относительно вала, поэтому колесо имеет возможность перемещаться относительно главной передачи и противоположного колеса этой же оси. Вместо шариков в шарнире равных угловых скоростей могут быть установлены три подшипника особой формы. Такие шарниры называются «трипод».
