Богатырев А.В., Есеновский-Лашков Ю.К. и др. Автомобили

Подождите немного. Документ загружается.

Это вызывает перекатывание сателлитов по боковой шестерне,

вращающейся с меньшим числом оборотов, в результате чего са-

теллиты начинают вращаться на своих осях. Вращение сателлитов

увеличивает число оборотов другой боковой шестерни, и колеса,

связанные с ней, начинают вращаться быстрее.

По характеру распределения вращающего момента между вы-

ходными валами дифференциалы делят на симметричные и несим-

метричные. В несимметричных дифференциалах вращающий мо-

мент распределяется между выходными валами в некотором соот-

ношении р

1. Значение параметра р для несимметрического диф-

ференциала выбирают близким к значению отношения

вертикальных нагрузок на соответствующие ведущие мосты.

Механизм блокировки дифференциала применяют для повыше-

ния проходимости автомобиля в условиях, когда оба ведущих коле-

са (правое и левое) попадают на скользкий грунт и начинают буксо-

вать. В этом случае дифференциал заставляет оба ведущих колеса

вращаться с одинаковыми угловыми скоростями и позволяет пол-

ностью использовать вес, приходящийся на ведущий мост.

Для предотвращения относительного вращения ведомых звень-

ев в блокируемом дифференциале устанавливают жесткую связь

между выходными звеньями, например с помощью зубчатой муф-

ты 9 (см. рис. 18.16, а).

В самоблокирующихся дифференциалах устройство, препятствую-

щее относительному вращению ведомых звеньев, действует авто-

матически. К таким дифференциалам относятся червячные и дис-

ковые со встроенными фрикционными дисковыми муфтами или с

муфтами вязкого трения, в которых используется силиконовая

жидкость.

Схема самоблокирующегося дифференциала повышенного

трения с фрикционными муфтами показана на рисунке 18.16, б.

Ведущие диски 10 фрикционных муфт связаны с корпусом б диф-

ференциала, а ведомые диски

11 —

с полуосями 3. Диски стремят-

ся быть сжатыми под действием осевых усилий, возникающих при

работе конических шестерен дифференциала. При сжатии дисков

вращающий момент передается сателлитами и муфтами

—

проис-

ходит частичная блокировка дифференциала. Чем больше момент

сопротивления на ведущих колесах, тем выше сила сжатия дисков

муфт и, следовательно, степень блокировки.

Перераспределение моментов на выходных звеньях происходит

за счет искусственного повышения внутреннего трения, которое

характеризуется коэффициентом блокировки, представляющим

собой максимальное отношение моментов на отстающем и опере-

жающем звеньях: = М

/М

. Для шестеренных дифференциалов

1,1...1,3.

Шестерни и крестовины дифференциалов изготовляют из хро-

моникелевых сталей 20ХН2М, 15ХГН2ТА и др., опорные шайбы и

втулки сателлитов

—

из бронз БрОЦС-5-5-5 и БрОЦС-6-6-3.

300

18.6. ВЕДУЩИЕ ПОЛУОСИ. БАЛКИ МОСТА

Полуоси служат для передачи вращающего момента от диффе-

ренциала к ведущим колесам. Кроме того, полуось может воспри-

нимать изгибающую нагрузку от сил, действующих на колесо. Та-

кую нагрузку создают передаваемая на полуось часть веса (силы

тяжести) автомобиля и усилия, появляющиеся вследствие реакции

дороги, центробежных сил при поворотах и бокового уклона до-

рожного полотна.

В зависимости от ©«особа установки различают полуразгружен-

ные и разгруженные полуоси (рис. 18.20). На легковых автомобилях

применяют полуразгруженные, а на грузовых автомобилях и авто-

бусах

—

разгруженные полуоси.

Полуразгруженной полуосью называется полуось, на наружном

конце которой установлена ступица ведущего колеса, а подшип-

ник расположен внутри картера ведущего моста. Полуось соеди-

нена со ступицей посредством конуса и шпонки. Иногда ступицу

заменяют фланцем на наружном конце полуоси. В этом случае к

фланцу непосредственно крепят диск колеса и тормозной бара-

бан.

Наружный конец полуоси чаще всего устанавливают на двух

спаренных конических роликоподшипниках, которые восприни-

мают осевые нагрузки, действующие в обе стороны. В случае уста-

новки полуосей на одном ко-

ническом роликоподшипнике

между полуосями размещают

сухарь, который передает осе-

вое усилие с одной полуоси на

другую.

Разгруженной полуосью на-

зывается полуось, у которой

ступица ведущего колеса уста-

новлена на двух подшипниках,

расположенных на картере ве-

дущего моста. Для разгружен-

ных полуосей применяют глав-

ным образом конические ро-

ликоподшипники и реже

—

Рис. 18.20. Полуразгруженная (а) н

полностью разгруженная (б) ведущие

полуоси автомобиля:

1 —ступица колеса; 2,

— подшипники;

полуось; 5 —полуосевая шестерня;

6— полуосевой рукав

301

шарикоподшипники. Соединение полуоси со ступицей обеспечи-

вают фланец, выкованный на конце полуоси, или промежуточная

деталь.

Полуоси обычно изготовляют с утолщениями по концам, что-

бы внутренний диаметр шлицев получился равным основному

диаметру полуоси. Обычно выполняют эвольвентные шлицы, чис-

ло которых колеблется от 10 для легковых автомобилей до 18 для

грузовых автомобилей.

В качестве материала для полуосей используют стали 30ХГС,

40ХМА и 40Х.

Балка ведущего моста должна удовлетворять следующим требо-

ваниям: надежно защищать механизмы моста от проникания воды

и грязи, а также от повреждений; иметь высокую жесткость (мак-

симальный статический прогиб не должен превышать 1,5 мм на

1 м колеи), для того чтобы обеспечить нормальные условия рабо-

ты зубчатых зацеплений; обеспечивать достаточный дорожный

просвет; при минимальной массе обладать гарантированной проч-

ностью и долговечностью в пределах срока службы автомобиля;

быть технологичной в изготовлении.

Наиболее распространены балки трех типов:

цельная

—

средняя часть балки выполнена плоской, открытой с

обеих сторон. К одной из сторон крепят болтами картер главной

передачи, а отверстие с другой стороны закрывают крышкой (рис.

18.21, а). Балка может быть выполнена и литой (рис. 18.21,6). В

этом случае в нее запрессовывают усиливающие трубы;

образованная картером главной передачи

—

в ней запрессованы

кожухи полуосей (рис. 18.21, в);

с поперечным разъемом

—

балка образована картером главной

передачи и крышкой картера с гнездом для подшипника диффе-

ренциала, в которые запрессованы кожухи полуосей с фланцем

или цапфой на наружном конце (рис. 18.21, г).

Целая балка заднего моста позволяет легко демонтировать

главную передачу, которая в данном случае представляет собой

отдельную сборочную единицу. При этом не нарушаются регули-

ровки подшипников и пятен контакта зубьев.

Сварные штампованные из листового материала балки имеют

меньшую массу и технологичнее в производстве. Поперечное се-

чение таких балок изменяется по длине от круглого у концов до

прямоугольного в центральной части. Толщина стенок балки ме-

няется в широких пределах: от 3,5 мм для мостов легковых авто-

мобилей до 10 мм для мостов грузовых автомобилей.

Область применения литых балок

—

грузовые автомобили

большой грузоподъемности. Такие балки имеют прямоугольное

поперечное сечение по всей длине и толщину стенок 8...

мм.

Балка, образованная картером главной передачи, в который

запрессованы кожухи полуосей, обладает высокой жесткостью,

что способствует снижению уровня шума.

302

Рис. 18.21. Балки ведущего моста:

—

сварная штампованная; б

— литая;

—

с кожухами полуосей, запрессованными в картер

главной передачи; г

—

разъемная с кожухами полуосей, запрессованными в картер и крышку

главной передачи;

1 —

картер главной Передачи; 2

—

кожух полуоси; 3

—

крышка главной пе-

редачи

Балка с поперечным разъемом проста в изготовлении, имеет

небольшую массу, но не лишена недостатков. К ним относятся

невозможность регулировки предварительного натяга подшипни-

ков дифференциала и ограниченная возможность регулировки пя-

тен контакта шестерен. Кроме того, наличие поперечного разъема

балки, нагруженной изгибающим моментом, вынуждает регуляр-

но проверять затяжку болтов, соединяющих картер и крышку, для

предупреждения течи масла.

Разрезные мосты применяют при независимой подвеске колес.

У такого моста картер главной передачи прикреплен к раме авто-

мобиля, а кожухи полуосей выполнены качающимися.

На рисунке 18.22 показана полуось разрезного ведущего моста

с управляемыми колесами автомобиля «Татра». Полуось 3 разме-

303

щена в кожухе моста. В любом положении геометрическая ось по-

луоси проходит через ось ведущей конической шестерни. В связи

с этим полуось может передавать вращающий момент при пере-

менных углах.

Преимущества такого моста: снижение неподрессоренной мас-

сы и некоторое повышение проходимости; недостаток: более

сложная конструкция.

Штампованную балку изготовляют из листовой стали 10, 40,

17ГС, литую балку —из стали ЗОЛ, 40JI и модифицированного

ковкого чугуна КЧ35-10, КЧ37-12.

При расчете балок ведущих мостов определяют перегрузку от

изгибающих моментов под действием вертикальных, боковых и

тормозных сил; сопротивление усталости; жесткость. Коэффици-

ент динамичности К

для различных условий движения принима-

ют следующий: асфальтированное шоссе

—

1,5; грунтовая дорога,

булыжное шоссе

—

1,7...2,5, бездорожье

—

менее 4,2. Расчет на же-

сткость ввиду сложности конфигурации балки моста выполняют с

помощью ЭВМ. Балку можно считать достаточно жесткой, если

при нагружении удвоенной номинальной нагрузкой прогиб, изме-

ренный под подрессоренной площадкой, не превышает 1,5 мм на

1 м колеи.

18.7. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ КАРДАННЫХ ПЕРЕДАЧ

И ВЕДУЩИХ МОСТОВ

Техническое обслуживание карданной передачи

заключается в проверке затяжки всех болтов крепления, посадки

крестовин в подшипниках и подшипников в вилках.

При наличии большого радиального или торцевого зазоров

карданный вал в сборе подлежит замене. Безотказность и долго-

вечность работы карданной передачи существенно зависят от вы-

полнения смазочных работ в соответствии с графиком и примене-

ния только рекомендуемых сортов смазки.

Неисправности ведущего моста обусловлены в основ-

ном нарушением регулировок главной передачи и подшипников

дифференциала.

Подшипники ведущего зубчатого колеса главной передачи ус-

танавливают с предварительным натягом, поэтому при появлении

в подшипниках осевого зазора они должны быть подтянуты.

Под предварительным натягом подразумевают специальное ре-

гулирование подшипников качения, заключающееся в том, что

еще при установке в узел на подшипники действуют дополнитель-

ной осевой нагрузкой, которая ликвидирует зазор и вызывает от-

носительное смещение колец подшипника.

Подтягивать подшипники надо так, чтобы при отсутствии осе-

вого зазора ведущее зубчатое колесо легко вращалось от руки.

305

Осевой зазор регулируют изменением толщины прокладок под

подшипниками ведущего зубчатого колеса главной передачи.

Проверить предварительный натяг можно динамометром.

Боковой зазор в зацеплении зубчатых колес одинарной глав-

ной передачи связан с предварительным натягом в конических

подшипниках дифференциала, который регулируют с помощью

специальных регулировочных гаек (ГАЭ-53-12). Сначала гайки

отпускают, чтобы освободить от предварительного натяга. При

этом осевой зазор должен отсутствовать. Затем каждую гайку за-

тягивают на одну выемку, чтобы обеспечить необходимый пред-

варительный натяг подшипников. Для увеличения бокового за-

зора отпускают регулировочную гайку со стороны ведомого зуб-

чатого колеса на несколько выемок и на столько же выемок затя-

гивают регулировочную гайку со стороны ведущего зубчатого

колеса.

У автомобилей с двойной главной передачей, например

ЗИЛ-43410, предварительный натяг подшипников ведущего кони-

ческого зубчатого колеса регулируют, изменяя толщину прокла-

док между торцом распорной втулки и внутренним кольцом пере-

днего роликоподшипника.

Необходимый зазор между зубьями ведущего и ведомого кони-

ческих зубчатых колес устанавливают с помощью прокладок, рас-

положенных между торцевыми поверхностями картера и стакана

ведущего зубчатого колеса. Если этим способом не удается отрегу-

лировать зацепление колес, то прокладки под крышками подшип-

ников промежуточного вала переставляют с одной стороны на

другую, не меняя общего их количества.

Правильность зацепления конических зубчатых колес проверя-

ют по пятну контакта на зубьях (табл. 18.3). Для этого зубьй по-

крывают тонким слоем краски и ведущую шестерню поворачива-

ют по направлению движения автомобиля вперед. Затем смотрят,

как расположено пятно контакта. При правильном зацеплении

зубчатых колес пятно контакта должно располагаться посредине

зуба.

18.3. Воды пятен контакта на рабочих поверхностях зубьев меньшего конического

зубчатого колеса

Взаимное расположение зацепляющихся

зубчатых колес

Характер отпечатков

без нагоузки

(при сборке)

с полной нагрузкой

(в работе)

Большое зубчатое колесо слишком

далеко отодвинуто вдоль своей оси

от малого колеса

306

Продолжение

Взаимное расположение зацепляющихся

зубчатых колес

Характер отпечатков

без нагрузки

(при сборке)

с полной нагрузкой

(в работе)

Большое зубчатое колесо слишком

близко придвинуто вдоль своей оси

к малому колесу

Малое зубчатое колесо слишком

далеко отодвинуто вдоль своей оси

от большого зубчатого колеса

Малое зубчатое колесо слишком

близко придвинуто вдоль своей оси к

большому колесу

Правильное взаимное расположение

малого и большого зубчатых колес

Контрольные вопросы и задания

1. Сформулируйте назначение карданной передачи. 2. Из каких частей и дета-

лей состоит карданная передача? 3. Какие требования предъявляют к карданным

передачам? 4. Чем отличаются синхронные карданы от асинхронных? 5. Какие

типы мягких карданов применяют в автомобилях? 6. Что такое критическая часто-

та вращения карданного вала? 7. За счет чего осуществляется осевое перемещение

карданов? 8. Зачем нужна промежуточная опора карданной передачи? 9. Какие

требования предъявляют к ведущим мостам? 10. Из каких механизмов состоит ве-

дущий мост? 11. Назовите типы главных передач. 12. Каковы особенности гипо-

идных передач? 13. Для чего служит дифференциал? 14. Где устанавливают меж-

осевые дифференциалы? 15. Для чего нужен предварительный натяг в подшипни-

ках ведущего вала главной передачи? 16. Как регулируют подшипники дифферен-

циала? 17. Какие типы балок ведущих мостов применяют? 18. Перечислите

способы соединения полуосей со ступицей колеса.

Раздел IV

ХОДОВАЯ ЧАСТЬ

•

Глава 19

НЕКОТОРЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ АВТОМОБИЛЯ

19.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Ходовая часть автомобиля представляет собой тележку, состоя-

щую из рамы, осей колес и подвески. Рама служит несущим основа-

нием (остовом), на котором установлены двигатель, все механизмы

трансмиссии, кузов и другие агрегаты, входящие в конструкцию ав-

томобиля. Через детали подвески рама опирается на оси с колесами.

Рамную конструкцию остова имеют все грузовые автомобили.

В легковых автомобилях и большей части автобусов функцию

рамы выполняет жесткое основание кузова.

В пятне контакта ведущих колес автомобиля с дорогой (грун-

том) при движении возникают силы трения и зацепления, вызы-

вающие появление продольных составляющих реакций дороги,

направленных в сторону движения. Равнодействующую этих реак-

ций называют касательной силой тяги Р

Значение касательной силы тяги зависит от вращающего мо-

мента на колесах и сцепления колес с опорной поверхностью.

Касательная сила тяги по возможностям двигателя

Р. ~~ ^вр'трЛм'к»

где

Л/вр

— вращающий момент двигателя;

Дф

— передаточное число трансмиссии;

— КДД, оценивающий потери энергии в трансмиссии; г

—

динамический ра-

диус колес.

Касательная сила тяги по сцеплению колес с горизонтальной до-

рогой

= ф(?

где ф — коэффициент сцепления колес с дорогой; G

— часть полного веса авто-

мобиля, приходящаяся на ведущие колеса (сцепной вес).

Сцепление колес с дорогой, характеризуемое коэффициентом

сцепления, определяется многими факторами: типом и состояни-

ем дорожного покрытия и шины, рисунком и износом протектора

шины. Дождь, снег, обледенение, грязь и другие факторы сильно

уменьшают коэффициент сцепления. Значения коэффициента

308

сцепления находятся в пределах от ф = 0,1 (на обледенелой доро-

ге) до ф = 0,9 (на сухом бетоне).

Сила тяги существенно зависит от сцепного веса.

Если при движении автомобиля сцепление недостаточное, то

возникает буксование колес. При буксовании уменьшается ско-

рость машины и происходит потеря энергии. Потери скорости

оценивают по коэффициенту буксования

8 = (v

-v

)/v

где v

—

теоретическая скорость движения автомобиля (т. е. при отсутствии буксо-

вания); у

— действительная скорость автомобиля с учетом буксования.

Потери энергии на буксование оценивают по значению КПД

Буксование на скользкой грунтовой дороге может быть таким,

что машина не движется при вращающихся колесах. Вся энергия

двигателя расходуется на нагрев шины и выбрасывание грунта из-

под колес. Буксование значительно уменьшается при использова-

нии шин с грунтозацепами в виде «елочки», когда грунтозацепы

вдавливаются в грунт, и превалирующее взаимодействие колеса с

грунтом происходит за счет сил зацепления, т. е. возникают усло-

вия сдвига почвы при уплотняющем действии силы тяжести авто-

мобиля. В условиях движения по сухой асфальтированной или бе-

тонной дороге буксование незначительно.

При движении автомобиля в месте контакта шин с дорогой

возникает сила сопротивления качению

Pf=fG„

где /—коэффициент сопротивления качению; <?

— полный вес автомобиля.

Силы сопротивления качению возникают вследствие деформа-

ции почвы и шины. При деформации почвы образуется колея, на

что затрачивается определенная энергия и тем большая, чем мягче

дорога. Энергия, затраченная на деформацию шины при контакте

с дорогой, частично превращается в теплоту (гистерезисные поте-

ри) и рассеивается в атмосферу.

19.2. ПРОХОДИМОСТЬ МАШИН

Проходимость машин оценивают по способности их движения

по плохим дорогам и бездорожью, а для машин сельскохозяй-

ственного назначения и по выполнению технологических опера-

ций в поле. Проходимость должна быть обеспечена в тех условиях

эксплуатации, для которых машины предназначены.

309