Схему трансмиссии грузового автомобиля повышенной проходимости

Назначение. Трансмиссия автомобиля служит для передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колесам. При этом передаваемый крутящий момент изменяется по величине и распределяется в определенном соотношении между ведущими колесами.

Крутящий момент на ведущих колесах автомобиля зависит от передаточного числа трансмиссии, которое равно отношению угловой скорости коленчатого вала двигателя к угловой скорости ведущих колес. Передаточное число трансмиссии выбирается в зависимости от назначения автомобиля, параметров его двигателя и требуемых динамических качеств.

Сцепление позволяет на непродолжительное время отсоединить трансмиссию от двигателя и обеспечивает плавное включение трансмиссии при трогании автомобиля с места или при переключении передач.

Коробка передач служит для получения различных тяговых усилий на ведущих колесах путем изменения крутящего момента, передаваемого от двигателя к карданному валу, а также для изменения направления вращения ведущих колес при движении задним ходом и для отключения трансмиссии от двигателя на длительное время.

Карданная передача позволяет передавать крутящий момент от выходного вала коробки передач к заднему мосту при изменяющемся (при движении автомобиля) угле между осями вала коробки передач и ведущего вала главной передачи.

Главная передача служит для того, чтобы передать крутящий момент под углом 90 градусов от карданного вала к полуосям, а также для уменьшения числа оборотов ведущих колес по отношению к числу оборотов карданного вала. Уменьшение частоты вращения механизмов трансмиссии после главной передачи приводит к увеличению крутящего момента и, соответственно, увеличивает силу тяги на колесах.

Дифференциал обеспечивает возможность вращения правого и левого ведущих колес с разными скоростями на поворотах и неровной дороге. Две полуоси, связанные с дифференциалом через полуосевые шестерни, передают крутящий момент от дифференциала к правому и левому ведущим колесам. Дифференциалы, устанавливаемые между приводами колес ведущей оси, называют межколесными, между разными осями — межосевыми (в полноприводных трансмиссиях).

Трансмиссии по способу передачи крутящего момента разделяют на механические, гидравлические, электрические и комбинированные (гидромеханические, электромеханические). На отечественных автомобилях наиболее распространены механические трансмиссии, в которых передаточные механизмы состоят из жестких недеформируемых элементов (металлических валов и шестерен). На автобусах Ликинского и Львовского заводов, а также на большегрузных автомобилях БелАЗ применяют гидромеханические трансмиссии с автоматизированным переключением передач. Часть большегрузных автомобилей БелАЗ имеют электромеханическую трансмиссию с моторколесами.

Схема трансмиссии автомобиля. Она определяется его общей компоновкой: размещением двигателя, числом и расположением ведущих мостов, видом трансмиссии.

Схемы трансмиссий:
а — автомобиля 4X2, б — переднеприводного автомобиля 4X2, в — автомобиля 4X4, г — автомобиля 6X4

Автомобили с механической трансмиссией и колесной формулой 4X2 имеют чаще всего переднее расположение двигателя, задние ведущие колеса и центральное размещение агрегатов трансмиссии (автомобили ЗИЛ-130, МАЗ-5335, ГАЗ-24 и др.). Здесь двигатель 1, сцепление 2 и коробка передач 3 (рис. а) объединены в один блок и образуют силовой агрегат. Крутящий момент от коробки передач 3 передается карданной передачей 4 на ведущий задний мост 5.

Существенные отличия имеет трансмиссия переднеприводного автомобиля ВАЗ-2108 с колесной формулой 4X2 (рис. 6). Особенностью этой схемы является выполнение ведущим переднего моста с управляемыми колесами. Это потребовало объединения в единый силовой агрегат двигателя 1, сцепления 2, коробки передач 3, механизмов ведущего моста 5 (главную передачу и дифференциал), карданных шарниров 6 равных угловых скоростей, соединенных с передними управляемыми колесами.

На (рис. в) представлена схема трансмиссии автомобиля с передним и задним ведущими мостами (автомобиль УАЗ-469). Отличительной особенностью этой схемы является применение в трансмиссии раздаточной коробки 7, которая через промежуточные 9 карданные валы передает крутящий момент переднему 8 и заднему 5 ведущим мостам. В раздаточной коробке имеется устройство для включения и выключения переднего моста и дополнительная понижающая передача, позволяющая значительно увеличить крутящий момент на колесах автомобиля в необходимых случаях.

Схема механической трансмиссии трехосных грузовых автомобилей КамАЗ представлена на (рис. г). На этих автомобилях средний 10 и задний 5 мосты являются ведущими. Крутящий момент к ним передается одним карданным валом 4, а в главной передаче среднего моста предусмотрен межосевой дифференциал и проходной вал, передающий крутящий момент на карданный вал 11 привода заднего моста. В других схемах трансмиссий трехосных автомобилей передача крутящего момента к ведущим мостам может производиться раздельно карданными валами от раздаточной коробки (автомобиль Урал-375).

Схемы гидромеханических трансмиссий предусматривают объединение в едином блоке двигателя и гидромеханической коробки передач, крутящий момент от которой передается ведущим колесам через карданный вал и механизмы заднего моста как в обычной механической трансмиссии.

На автомобилях (БелАЗ) с электромеханической трансмиссией дизельный двигатель приводит во вращение генератор постоянного тока, энергия от которого передается по проводам в электродвигатели колес. Колесный электродвигатель монтируют в ободе колеса совместно с понижающим механическим редуктором. Такая конструкция называется электромотор-колесом.

Полный привод грузовых автомобилей, краткий ликбез по схемам 4х4, 6х6, 8х6 и 8х8.

Что такое полный привод, типы и схемы, преимущества и назначение? Какой привод лучше, 8х6 и 8х8? Что еще нужно знать при выборе автомобиля с использованием полноприводной схемы подачи мощности на колеса? Наиболее оптимальные схемы привода для Российских (синоним жестких) условий эксплуатации? — это часты вопросы от покупателей техники. Отвечаем сжато.

Полный привод колёс грузовых автомобилей, часто называемый вэдовый, (или полный 4×4, 4WD, AWD и т.п.), это тип конструкции ходовой части и трансмиссии автомобиля, с использованием подачи момента на всех колеса, или AWD All Wheel Drive. Полный привод колёс обозначается с помощью осевой формулы, где первое число количество колес, второе число количество колёс с приводом. Типичные, и редко встречающиеся осевые формулы бывают 2×2, 3х3, 4×4, 6×6, 8×8, 10х10, 12×12, и даже 24×24. Где совсем уникальные 2х2 это моторизированные одноосные тягачи для сцепки с оборудованием, трех колёсные схемы 3х3 это трехопорные специальные грузовики, а 24-24 это многоосные с 12 осями транспортные системы для тяжелых грузов. Наиболее типичные привода, массово используемые и по-настоящему эффективные, это приводные грузовики 4х4, 6х6 и 8х8.

Не описанный в статье привод грузовых автомобилей по схеме 8х6, в силу малой полярности на рынке, имеет место быть в жизни. Этот вид подачи мощности часто представляет модернизацию транспортного средства с целью повышения ряда характеристик — проходимости и грузоподъемности. Поэтому за образец берётся трехосный грузовой внедорожник 6х6, в межосевое расстояние которого вкатывают ось. Эта ось может быть подъемная (пушер, или ленивец) и управляемая. Использование базовой машины 6х6 делает привод с подачей мощности на первый мост, хотя бывают и переделки, на которых первый мост не имеет привода. В целом эти доработки часто делают кузовные мастерские под заказ клиента, но иногда это есть заводской тип машины, разработанный исключительно с чистого листа. Второй мост, через который должен проходит кардан долен имеет выемку в средней части, по этой причине такие машины не всегда являются вездеходами, а лишь машинами повышенной проходимости, или обладающие высокой стабильностью работы в условиях сколькой поверхности. Это дорожные тяжелые тягачи, грузовые эвакуаторы, или коммунально-уборочные магистральные машины. На схеме: 1-силовой агрегат; 2-сцепление; 3-коробка передач; 4-раздаточная коробка; 5-вал отбора мощности; 6,8,11-коелсные приводные мосты; 7,9,10-карданная передача.

Полный привод колёс грузовых автомобилей ассоциируется преимущественно с вездеходами, ведь дополнительным преимуществом таких шасси еще является повышенной дорожный просвет, усиленные рамы, и другие атрибуты повышенной проходимости. Но современный автомобиль грузового назначения, это уже не только автомобиль вездеход, но и просто многофункциональный транспорт где использование всех приводных колёс, это признак универсальности и повышенной безопасности. Это стало следствие новых технологий, где помимо механической передачи мощности с помощью карданных валов, стали применять гидростатические схемы подключения части осей, для преодоления кратковременных препятствий. Схема полного привода так же отлично себя зарекомендовала в коммунально-уборочной технике, где высокие требования к тяге на колёсах особенно зимой. Для некоторых других грузовых авто, полноприводная ходовая часть обеспечивает наиболее эффективное использование мощности двигателя при любом режиме движения, улучшается управляемость, особенно на скользких покрытиях.

Итак, полный привод всех колёс автомобиля, это тип конструкции трансмиссии шасси, позволяющая передавать крутящий момент (или мощность, в случае применения гидропривода колёс), создаваемый двигателем, на все осевые агрегаты, с использованием в качестве метки для быстрого обозначения схему *х* , на которой спаренные колёса на одной полуоси учитываются как одно колесо.

Самый популярный тип полного привода грузовых автомобилей, который имеет золотую середину с точки зрения стоимости и характеристик проходимости с грузоподъемностью. Это привод с тремя приводными осями 6х6, на примере грузовика экстремальной проходимости MAN KAT 6×6. По компоновке привода это типичный внедорожник, с использованием силового агрегата (1), который сблокирован с коробкой смены передач моноблочного типа в составе гидротрансформатора (2), коробки смены передач (3) и раздаточной коробки (11). От РК момент идет на единственный передний мост (13), и на заднею тележку с помощью карданных валов (9,10,12), с использованием дополнительного редуктора на втором мосты, который объединяет в себе дифференциал и механизма его блокировки.

Компоновка и способы передачи мощности на колёсах многоосных грузовых автомобилей. Типичная схема привода на грузовом транспорте, и на грузовых автомобилях повышенной проходимости, внедорожные автобусы, и сконструированные на базе полноприводных шасси, без описания типа общей компоновки (вагонная, кабина над двигателем, палубная, или заднемоторная) имеют силовой агрегат, расположенный продольно, в одном блоке со сцеплением и коробкой передач. Крутящий момент передаётся через промежуточный карданный вал на раздаточную коробку, либо раздаточная коробка может быть в одном блоке с коробкой передач.

Четыре приводных колёсных моста на многоосном автомобильном шасси MAN SX 8×8, уже требует иного подхода к проектированию. Данный автомобиль является одним из самых законченных и совершенных шасси, характеристики которого как проходимости, надежность и ресурс допускают использования машины исключительно в условиях сильнопересечённой местности, по времени использования 24/365 т.е. в 100% от общей наработки машины. Поэтому общая конструкция машины представляет собой больше многоосный промышленный трактор, нежели автомобиль. Конструкция вездехода MAN 8×8 разработана с чистого листа, с полной увязкой между собой компоновки, двигателя, трансмиссии, мостов, рамы и подвески. Как пример совершенной машины, можно выделить в составе привода использованием мостов специальной серии для «тяжелых условий». Это мосты совместного производства Steyr, MAN, ZF, Mercedes. Мосты имеют рычажно-пружинную подвеску колёс, с активными гидравлическими стойками, два типа ширины колеи, бортовые планетарные редуктора разнесённой главной передачи, и механизм блокировки. Подача момента на первый и последний мост обеспечивается разделительным редуктором, который установлен в картере главной передачи второго и третьего моста.

Раздаточная коробка или РК это редуктор, часто имеющий дополнительные передачи для расширения диапазона трансмиссии, с главной функцией распределения мощности между передними и задними осями, поэтому РК устанавливается между осями. От раздаточной коробки карданные валы передают крутящий момент на передние ведущие мосты и на задние осевые приводные агрегаты, включая использование приводной тележки, или мостового блока, который может состоять из двух мостов, и даже трех, или быть выполнен с использованием задней тележки из качающегося блока, из четырех колес с тандемным продольным балансиром, по типу тележки автогрейдеров или самосвалов Moxy. Часто при этом средний мост выполнен проходным, включая второй колёсный мост при использовании схемы 8х8, с применением дополнительного цилиндрического редуктора с дифференциалом, и от него к заднему идёт карданный вал. На некоторых грузовых автомобилях с трехосной схемой, момент на третий мост идет дополнительным карданным валом от раздаточной коробки, с тремя выходами на кардан.

Главная особенность привода 4х4 от компании Mercedes-Benz на автомобилях Unimog, это использование уникальной рычажно-пружиной подвески колес, с жесткими мостовыми балками с П-образной портальной конструкцией, и с оригинальной концепцией ходового аппарата с фирменным названием «дышло». Ходовая часть данной конструкции с использованием рычага, который имеет жесткое крепление к картеру моста, и шарнирное крепление к раздаточной коробке, передает продольные динамические и тормозные усилия на кузов машины. Карданные валы в свою очередь находятся внутри трубы-дышла, с защитой от ударов. Использование длинноходной подвески колес на основе витых пружин с прогрессивной характеристикой упругости за счет переменного шага витков и рычага подвески позволяет трактору иметь малую массу, большой динамический ход колес и плавность хода, при сохранении главного преимущества тракторных шасси — высокий клиренс, и возможность скоростной езды по сильнопересеченной местности. Подвеска с помощью оригинальной ходовой части, допускает ход колеса в 550 мм, что особенно важно при пересечении холмистой местности, с постоянным контактом колеса с опорной поверхностью, и как следствие с постоянным тяговым усилием на всех колесах при пересечении дорожных неровностей.

Полный привод всех колёс бывает постоянный, с постоянной передачей мощности на все оси, и с подключением по требованию. Во втором случае это самая надежная схема полного привода: при нормальной эксплуатации момент передаётся только на одну ось, или на привод колёс задней тележки, а при необходимости подключаются дополнительные оси. Подключение производиться с помощью раздаточной коробки. При подключении осей «жестко», без использования дифференциала, или включения его блокировки, все связанные между собой колеса вращаются с одинаковой скоростью, что повышает значительно проходимость, но создаёт некоторые ограничения: полный привод можно использовать только на покрытиях, допускающих проскальзывание колес (грязь, песок, снег, лед и т. п.). При жесткой связи ведущих мостов в трансмиссии может возникнуть циркуляция мощности, что приводит к опасным рывкам и значительному снижению ресурса. Обе схемы привода имеют свои преимущества, и недостатки. При выборе механизма распределения мощности необходимо знать условиях эксплуатации, регион, и нагрузки, возникающие на транспортном средстве. От полученной информации можно сделать предложение по выгодной осевой схеме, и типу привода. Самые тяжелые условиях эксплуатации с высокими нагрузками могут потребовать применения четырёхосной схемы привода на односкатных колёсах крупногабаритного типа, неглубокие карьеры обычно используют трехосные внедорожные самосвалы как средство преодоления скользкой поверхности при движении на подъем и более полного использования тормозной мощности машины за счет торможения двигателем и встроенным гидродинамическим тормозом. Компактные машины с осевой схемой 4х4 это чаще всего коммунальный транспорт, где полный привод — это способ увеличения производительности, например, в зимний период при уборке снега.