Устройство мостов грузовых автомобилей

Получить представление об устройстве мостов грузовых автомобилей на примере заднего моста автомобиля «КамАЗ».

Пояснение к работе:

Мостами автомобиля называются металлические балки с колесами. На автомобилях применяются различные типы мостов.

Ведущим называется мост с ведущими колесами, к которым подводится крутящий момент двигателя. На автомобиле ведущими мостами могут быть только передний, только задний, промежуточный (средний) и задний, одновременно все мосты. Наиболее распространены задние ведущие мосты (на автомобилях ограниченной проходимости с колесной формулой 4х2 и предназначенных для эксплуатации на дорогах с твердым покрытием и сухих грунтовых дорог).

Управляемым называется мост с ведомыми управляемыми колесами, к которым не подводится крутящий момент двигателя. Управляемыми на большинстве автомобилей являются передние мосты.

Комбинированным называется мост с ведущими и управляемыми одновременно колесами. Эти мосты применяют в качестве передних мостов в переднеприводных легковых автомобилях ограниченной проходимости, в полноприводных автомобилях повышенной проходимости и автомобилях высокой проходимости, предназначенных для тяжелых дорожных условий.

Поддерживающим называется мост с ведомыми колесами, которые не являются ни ведущими, ни управляемыми.

Задний ведущий мост грузового автомобиля КамАЗ имеет стальную сварную балку 9, к которой приварены фланец для крепления картера 8 главной передачи и дифференциала, фланцы для крепления суппортов тормозных механизмов, цапфы ступиц 3 колес, кронштейны крепления реактивных штанг и опоры рессор подвески.

Главная передача – двойная, центральная, состоит из пары конических шестерен со спиральными зубьями и пары цилиндрических шестерен с косыми зубьями. Ведущая коническая шестерня главной передачи закреплена на шлицах ведущего вала 5, а ведомая коническая шестерня 6 – на валу ведущей цилиндрической шестерни 7, которая выполнена за одно целое с валом, установленного на трех роликовых подшипниках. Ведомая цилиндрическая шестерня связана с корпусом 13 дифференциала, который установлен в картере главной передачи на двух конических роликовых подшипниках.

Дифференциал – конический, симметричный, малого трения, четырехсателлитный.

Дифференциал предназначен для распределения крутящего момента между ведущими колесами и для того, чтобы они могли вращаться с неодинаковыми скоростями при движении автомобиля на поворотах или по неровностям.

Корпус дифференциала разъемный, состоит из двух половин. Внутри корпуса находится крестовина 11 с четырьмя сателлитами 10 и полуосевые шестерни 12, установленные на шлицах полуосей 14. Полуось – фланцевые, разгруженные. Каждая из них крепится фланцем к ступице 3 колеса автомобиля, которая установлена на наконечнике балки моста на двух конических роликовых подшипниках, закрепленных гайкой 15, замковой шайбой 1 и контргайкой 2. Ступица колеса уплотнена манжетами.

В балке моста имеются резьбовые отверстия с пробками для заливки и слива масла, а также сапун 4 для связи внутренней полости моста с окружающей средой.

На автомобилях применяют шестеренчатые конические дифференциалы (рис. а), которые состоят из полуосевых шестерен 3, сателлитов 4 и объединяющего их корпуса, прикрепленного к ведомой шестерне главной передачи.

Дифференциал
а — колеса вращаются с одинаковой частотой, б — движение колес на повороте
1 — ось сателлитов, 2 – ведомая шестерня, 3 — полуосевые шестерни, 4 — сателлит,
5 — ведущая шестерня, 6 — полуоси.

Дифференциалы такого типа используют между колесами ведущих мостов как межколесные. Для различных автомобилей они отличаются конструкцией корпуса и числом сателлитов. Конические дифференциалы используют также и в качестве межосевых. В этом случае они распределяют крутящий момент между главными передачами ведущих мостов.

На рисунке для упрощения не показан корпус дифференциала, поэтому для рассмотрения принципа действия будем считать, что ось 1 сателлитов установлена в корпусе. При вращении ведущей шестерни 5 и ведомой шестерни 2 главной передачи крутящий момент передается на ось 1 сателлитов, далее через сателлиты 4 на полуосевые шестерни 3 и на полуоси 6.

На стенде «задний мост грузового автомобиля» в разрезе дифференциала моста проследить передачу крутящего момента от карданной передачи к полуосям. Составить кинематическую схему моста и начертить ее в отчете о практической работе, дать описание устройства заднего ведущего моста грузового автомобиля.

Порядок выполнения практической работы:

1. Вращая карданный вал на стенде «задний мост грузового автомобиля» проследить передачу крутящего момента в разрезе дифференциала моста.

2. Нарисовать шестеренки дифференциала.

3. Извлечь при возможности полуось и нарисовать ее.

4. Составить кинематическую схему дифференциала заднего моста.

1. Типы мостов автомобилей и их назначение.

2. Типы дифференциалов.

3. Типы полуосей.

4. На каких автомобилях применяются комбинированные мосты?

5. Что такое управляемый мост?

6. Что называют ведущим мостом?

Оборудование и инструмент применяемый при выполнении практической работы:1. Набор гаечных ключей

2.Учебный грузовой автомобиль

3.Диференциал в корпусе заднего моста

.Г.Пузанков «Автомобили. Устройство автотранспортных средств»

Правила безопасного выполнения практической работы:

Руководствуйтесь общими правилами безопасности выполнения практической работы.

Ведущий мост автомобиля

Этот мост представляет собой жесткую пустотелую балку, на концах которой на подшипниках установлены ступицы ведущих колес, а внутри размещены главная передача, дифференциал и полуоси.

На автомобилях применяются различные типы ведущих мостов (рисунок 1).

Рисунок 1 — Типы ведущих мостов, классифицированных по различным признакам

Картер разъемного ведущего моста (рисунок 2, а) обычно отливают из ковкого чугуна, и он состоит из двух соединенных между собой частей 2 и 3, имеющих разъем в продольной вертикальной плоскости. Обе части картера имеют горловины, в которых запрессованы и закреплены стальные трубчатые кожухи 1 полуосей. К ним приварены опорные площадки 4 рессор и фланцы 5 для крепления опорных дисков колесных тормозных механизмов.

Разъемные ведущие мосты применяются на легковых автомобилях, грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности.

Рисунок 2 — Ведущие мосты

а — разъемный; б, в — неразъемные; 1 — кожух; 2, 3 — части картера; 4 — площадка; 5, 6, 12 — фланцы; 7 — чашка; 8, 10 — кронштейны; 9, 13 — балки; 11 — труба

Картер неразъемного штампо-сварного ведущего моста (рисунок 2, б) выполнятся в виде цельной балки 9 с развитой центральной частью кольцевой формы. Балка имеет трубчатое сечение и состоит из двух штампованных стальных половин, сваренных в продольной плоскости. Средняя часть балки моста предназначена для крепления с одной стороны картера главной передачи и дифференциала, а с другой — для установки крышки. К балке моста приварены опорные чашки 7 пружин подвески колес, фланцы 6 для крепления опорных дисков тормозных механизмов и кронштейны 8 и 10 крепления деталей подвески.

Неразъемные штампо-сварные ведущие мосты получили распространение на легковых автомобилях и грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности. Эти мосты при необходимой прочности и жесткости по сравнению с литыми неразъемными мостами имеют меньшие массу и стоимость изготовления.

Неразъемный литой ведущий мост (рисунок 2, в) изготавливают из ковкого чугуна или стали. Балка 13 моста имеет прямоугольное сечение. В полуосевые рукава запрессовываются трубы 11 из легированной стали, на концах которых устанавливают ступицы колес. Фланцы 12 предназначены для крепления опорных дисков тормозных механизмов.

Неразъемные литые ведущие мосты получили применение на грузовых автомобилях большой грузоподъемности. Такие мосты обладают высокой жесткостью и прочностью, но имеют большую массу и габаритные размеры.

Неразъемные ведущие мосты более удобны в обслуживании, чем разъемные мосты, так как для доступа к главной передаче и дифференциалу не требуется снимать мост с автомобиля.

Ведущие мосты грузовиков

Применительно к автомобилю «мост» – это, прежде всего, несущая конструкция, объединяющая колеса одной оси, относящаяся к подвеске. «Ведущий мост» предполагает еще и передачу усилия к колесам. Именно этот аспект мы и рассмотрим, поскольку подвеске уже посвятили две статьи.

Для передачи крутящего момента к ведущим колесам несущая конструкция дополняется множеством устройств, которые могут выполняться в виде отдельных агрегатов (что более характерно для легковых машин), но чаще всего располагаются внутри балки. Они обеспечивают увеличение момента в соответствии с передаточным отношением главной передачи. Двух- и трехскоростные главные передачи предоставляют водителю возможность выбора передаточного отношения. К механизмам, передающим крутящий момент, относятся главная передача, дифференциал, полуоси и ступицы.

Одноступенчатая главная передача

Она может быть выполнена в виде спирально-конического, гипоидного, червячного или цилиндрического редуктора. В двухступенчатой передаче первую ступень обычно образуют с помощью конической или гипоидной передачи, а вторую – цилиндрической, шевронной или планетарной. При этом двухступенчатые передачи могут быть как одно-, так и двухскоростными.

Гипоидные передачи нашли широкое применение на грузовых автомобилях. Около 2/3 американских грузовиков, имеющих один ведущий мост, снабжены гипоидными передачами. Ford и GM оснащают гипоидной передачей грузовики всех типов, в том числе трехосные, магистральные тягачи, а также автомобили особо большой грузоподъемности.

Гипоидные передачи относятся к передачам со скрещивающимися осями. По свойствам они являются промежуточным звеном между коническими и червячными передачами. К характерным свойствам гипоидных передач относятся:

• менее шумная, чем у конических передач работа;
• КПД выше, чем у червячных передач, но ниже, чем у конических. Для получения высокого КПД гипоидной передачи не требуется добиваться особо высокой точности изготовления или малой шероховатости рабочих поверхностей. Для гипоидных шестерен применяют те же материалы, что и для конических, при этом стоимость обеих передач примерно одинаковая;
• при одинаковой прочности размеры гипоидной передачи значительно меньше, чем конической;
• допускает более низкое положение кузова и позволяет уменьшить высоту центра тяжести автомобиля, что особенно важно для туристических и междугородных автобусов;
• в многоосных автомобилях облегчает выполнение «проходного» моста для подвода крутящего момента к следующему ведущему мосту.

Специфика зацепления шестерен в гипоидной передаче предъявляет повышенные требования к смазке. Для гипоидных главных передач должны использоваться только специальные масла. Они отличаются от обычных тем, что благодаря специальным добавкам, содержащим серу, хлор или фосфор, обеспечивают высокую прочность масляной пленки, не разрушающейся даже в тех тяжелых условиях, которые возникают в гипоидном зацеплении, и тем самым зубья предохраняются от задира. Иные масла в эксплуатации использовать недопустимо.

Червячные главные передачи применяются в автобусах (ими снабжена треть австралийских автобусов) и многоосных грузовых автомобилях (американские Peterbilt, английские Atkinson, Seddon и др.). Червяк может находиться как над червячным колесом, так и под ним.

Червячные передачи обладают рядом достоинств:

• малые габариты и масса при большом передаточном числе (в грузовиках его диапазон составляет 8 – 12);
• малая шумность и высокая плавность работы, обусловленная продольным скольжением зубьев, вследствие чего динамические нагрузки, вызываемые погрешностями изготовления, в червячной передаче значительно меньше, чем в конической;
• возможность для опускания карданного вала при размещении червяка снизу. Это важно для автомобилей с низкой рамой и низкорасположенным полом;
• удобство и простота выполнения «проходного» промежуточного моста для привода к последующему ведущему мосту в многоосных автомобилях при использовании верхнего червяка.

Недостатками червячной передачи являются: сложность и высокая стоимость изготовления, меньший КПД. Современные червячные передачи по этому параметру приближаются к коническим редукторам, но для получения высокой эффективности зубчатый венец червячного колеса делают из высококачественной оловянистой бронзы (11 – 14% олова), используют передачи с большими углами высокой линии червяка, а обработка поверхности червяка должна быть весьма точной. Использование дорогих материалов, их дорогостоящая обработка и высокая стоимость нарезки самого червяка в производстве – причины, по которым применение червячных передач весьма ограничено.

Двухступенчатая главная передача

Когда величина передаточного числа обуславливает чрезмерные размеры ведомой шестерни в одноступенчатом редукторе, используют двухступенчатую главную передачу. Она позволяет получить большие передаточные числа, необходимые для создания значительной силы тяги на ведущих колесах. Последнее обстоятельство с каждым годом имеет все большее значение, так как способствует достижению лучшей динамики разгона автопоездов и повышению их средней скорости на трассе.

При распределении общего передаточного числа двухступенчатых передач по отдельным зубчатым парам руководствуются следующими положениями:

1 – передаточное число передачи, осуществляющей снабжение крутящим моментом непосредственно колес должно быть максимальным;

2 – передаточное число конической или гипоидной ступени должно быть по возможности малым. Исходя из этого, в грузовых автомобилях все чаще выполняют вторую ступень в виде планетарного ряда, размещенного в ступице колеса (разнесенная главная передача).

Двухступенчатые передачи по конструктивной схеме разделяют на две основные группы: передачи, расположенные в средней части моста (заключенные в одном картере) и разнесенные передачи (одноступенчатая главная передача располагается в картере моста и отдельно размещается связанный с ней привод колеса или колесный редуктор).

Колесные редукторы встречаются только на полноприводных грузовых автомобилях. Применение колесного редуктора приводит к увеличению числа деталей ведущего моста, но не увеличивает его массу. Это происходит потому, что основные части ведущего моста (главная передача, дифференциал, полуоси) воспринимают меньшие крутящие моменты, увеличиваемые в нужной мере лишь в колесных редукторах. Благодаря этому основные детали ведущего моста имеют меньшие размеры, а следовательно, меньшую массу, чем при получении идентичного крутящего момента с помощью одноступенчатой главной передачи.

Двухступенчатые разнесенные передачи бывают двух типов:

– одноступенчатая коническая или гипоидная передача в картере моста, соединенная с цилиндрической передачей наружного зацепления привода колес, которая может располагаться в отдельном картере между дифференциалом и ступицей колеса или даже в ступице колеса. Передача внутреннего зацепления обычно размещается в ступицах колес;

– одноступенчатая коническая или гипоидная главная передача, соединенная с планетарной передачей, расположенной в ступицах колес. Такая конструкция отличается рядом преимуществ: малые размеры конической или гипоидной передачи; планетарная передача размещена вне тормозов; соосное положение шестерен, передающих крутящий момент; разделение передаваемого момента между тремя или пятью сателлитами; высокий КПД и др.

С коробкой на мосту

А теперь о двухскоростных передачах в ведущих мостах. Их применение позволяет удвоить число передач трансмиссии без установки сложных многоступенчатых коробок передач, причем низшие передаточные числа могут быть получены путем включения второй ступени передачи, благодаря чему карданный вал и первая ступень не воспринимают увеличенного крутящего момента.

Двухскоростные передачи применяют на магистральных тягачах с одним ведущим мостом, созданных на базе обычных автомобилей. В этом случае двухскоростная передача позволит увеличить максимальное передаточное число трансмиссии (что необходимо в связи с увеличением полной массы грузовика) и число передач, так как разница между массами груженого и не груженого автомобиля (особенно в случае седельного тягача) весьма большая. В этом случае все остальные механизмы грузовика остаются неизменными.

Встречаются двухскоростные главные передачи, включающие цилиндрические шестерни внешнего зацепления, вращающиеся на поперечном валу, и кулачковую муфту, которая, перемещаясь по шлицам и входя в зацепление с зубчатыми венцами шестерни, жестко соединяют их с валом. При перемещении муфты влево включается большее передаточное число, а при перемещении вправо – меньшее. В главных передачах такого типа всегда работают две пары зубьев, в связи с чем потери в зацеплении такие же, как и в двухступенчатой главной передаче, однако потери на взбалтывание масла возрастают. Недостатком такой схемы является увеличение размеров и массы всего моста.

На некоторых грузовых автомобилях можно встретить ступенчатые планетарные главные передачи, преимущественно двухскоростные, а в последнее время и трехскоростные. Планетарные ряды способствуют повышению компактности узла, но при этом повышают его стоимость.

И в заключение

Многообразие типов задних мостов и главных передач помогают покупателю автомобиля лучше подобрать грузовик в соответствии с теми условиями, в которых машине предстоит работать. С другой стороны, жесткая конкуренция между автопроизводителями и борьба за каждого покупателя на рынке способствуют тому, что многообразие конструкций все больше возрастает.