Ведущий мост

ВВЕДЕНИЕ 

Во все времена и  у всех народов транспорт играл  важную роль. На современном этапе  значение его неизмеримо выросло. Сегодня  существование любого государства  немыслимо без мощного транспорта. В ХХ в. и в особенности во второй его половине произошли гигантские преобразования во всех частях света и областях человеческой деятельности. Рост населения, увеличение потребления материальных ресурсов, урбанизация, научно-техническая революция, а также естественно-географические, экономические, политические, социальные и другие фундаментальные факторы привели к тому, что транспорт мира получил невиданное развитие как в масштабном (количественном), так и в качественном отношениях.

Транспорт как особо динамичная система всегда был одним из первых потребителей достижений и открытий самых различных наук, включая  фундаментальные. Более того, во многих случаях он выступал прямым заказчиком перед большой наукой и стимулировал ее собственное развитие. Трудно назвать область исследований, не имевшую отношения к транспорту. Особенное значение для его прогресса имели фундаментальные исследования в области таких наук, как математика, физика, механика, термодинамика, гидродинамика, оптика, химия, геология, астрономия, гидрология, биология и другие. В не меньшей степени транспорт нуждался и нуждается в результатах прикладных исследований, проводимых в области металлургии, машиностроения, электромеханики, строительной механики, телемеханики, автоматики, а в последнее время электроники и космонавтики.

Необходимость освоения возрастающих грузовых и пассажирских потоков, усложнение условий для сооружения транспортных линий в необжитых, трудных по топографии районах и крупных  городах. Стремления повысить скорость сообщений и частоту отправления  транспортных единиц, необходимость  улучшения комфорта и снижения себестоимости  перевозок - все это требует совершенствования  не только существующих транспортных средств, но и поиска новых, которые  могли бы более полно удовлетворить  поставленным требованиям, чем традиционные виды транспорта. К настоящему моменту  разработано и реализовано в  виде постоянных или опытно-эксплуатационных установок несколько новых видов  транспортных средств и значительно  больше существует в виде проектов, патентов или просто идей.

1. Ведущий мост

Ведущим называют мост, механизмы  которого передают крутящий момент от коробки передач колесам. Он включает в себя корпус (картер), главную передачу, дифференциал и полуоси.

Главная передача — механизм трансмиссии, увеличивающий крутящий момент после коробки передач. В  автомобилях крутящий момент в главной  передаче передается под прямым углом.

Главная передача может быть одинарной, состоящей из одной пары шестерен, и двойной, состоящей из двух пар шестерен. Ведущие шестерни выполняют заодно с валом или  съемными. Ведомые шестерни в основном изготавливают в виде съемных венцов, прикрепляемых болтами или заклепками к корпусу дифференциала. В двойной главной передаче имеется одна пара конических и одна пара цилиндрических шестерен. Для обеспечения бесшумной работы конические шестерни выполнены со спиральными зубьями.

Во время движения автомобиля ведущий вал вместе с малой  конической шестерней приводит во вращение ведомую коническую шестерню, закрепленную на корпусе дифференциала.

Дифференциал — механизм трансмиссии, распределяющий подводимый к нему крутящий момент между полуосями  ведущих колес и позволяющий  им вращаться с различными скоростями. Он состоит из корпуса, крестовины, малых конических шестерен-сателлитов и полуосевых конических шестерен. На цилиндрические пальцы крестовины свободно посажены сателлиты, которые вместе с крестовиной закреплены в корпусе (коробке) дифференциала и находятся в постоянном зацеплении с шестернями правой и левой полуосей.

Когда автомобиль движется прямо и по ровной дороге, оба  ведущих колеса встречают одинаковое сопротивление качению. При этом ведомая шестерня главной передачи вращает вокруг своей оси корпус дифференциала с крестовиной  и сателлитами.

Сателлиты, находясь в зацеплении с правой и левой полуосевыми шестернями, зубьями приводят их во вращение с одинаковой частотой. В этом случае сателлиты вокруг собственной оси не вращаются.

На повороте колеса автомобиля проходят разную длину пути. Вращение внутреннего колеса замедляется, а  наружного убыстряется. Сателлиты, вращаясь вместе с корпусом, зубьями  упираются в зубья полуосевой шестерни, замедлившей вращение, и сообщают дополнительную скорость   другой   полуосевой   шестерне,   в результате чего наружное колесо, проходя больший путь, вращается быстрее.

На грузовых автомобилях  с тремя осями устанавливают  межосевой дифференциал. Для уменьшения нагрузки на заднюю ось применяют  два ведущих моста — средний  и задний. Межосевой дифференциал служит для равномерного распределения  крутящего момента между двумя  ведущими мостами и уменьшения износа шин. Он установлен в среднем (промежуточном) мосту в отдельном корпусе, прикрепленном  к корпусу главной передачи через  стакан подшипников ведущей конической шестерни. В корпусе расположены правая и левая чашки 2, конические шестерни привода среднего и заднего мостов, между которыми находится крестовина с посаженными на ней сателлитами на бронзовых втулках.

Здесь же расположен механизм блокировки дифференциала, состоящий  из муфты блокировки, вилки и диафрагменной  камеры.  Муфта помещена на внутренней зубчатой муфте, жестко соединенной  с конической шестерней 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  уже в диафрагменную камеру.

Диафрагма прогибается, преодолевая  сопротивление пружины, и перемещает шток с вилкой и муфтой блокировки вперед. Последняя находит шлицами на зубчатый венец задней чашки дифференциала и блокирует его, жестко соединяя корпус дифференциала с конической шестерней. 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.

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. Полуосевые шестерни шлицованными отверстиями насажены на полуоси. Другие концы полуосей соединены фланцами со ступицами ведущих колес.

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

2. Назначение и техническое описание

Какой мост на автомобиле ведущий  и какое его назначение?

На большинстве автомобилей  ведущим является задний мост. На некоторых  автомобилях (КамАЗ, ЗИЛ-133, Урал-377) устанавливают  два задних ведущих моста. На автомобилях  повышенной проходимости все мосты  ведущие. Передний мост в этом случае является ведущим и управляемым. Ведущий мост главной передачей  воспринимает крутящий момент от карданной  передачи, увеличивает его и через  дифференциал распределяет его по колесам. Кроме того, ведущий мост воспринимает часть общей массы автомобиля и передает ее на точки опоры (колеса).

Как устроен ведущий мост?

Ведущий мост состоит из картера, представляющего собой  стальную или чугунную пустотелую конструкцию, в которой монтируется главная  передача, дифференциал, полуоси. В  картер ввариваются или приклепываются стальные термически обработанные трубы  с площадками и резьбой для  установки подшипников, а также  регулировки и крепления ступиц колес. Внутри трубы проходит полуось, подводящий крутящий момент к колесу.

Какое назначение главной  передачи на автомобиле, какой она  бывает?

Главная передача – механизм трансмиссии автомобиля, преобразующий  крутящий момент и расположенный  перед ведущими колесами автомобиля, передает крутящий момент на полуоси  под прямым углом и повышает тяговые  усилия кроме того, что дает коробка передач и раздаточная коробка. Главная передача может быть шестеренной или червячной. Наибольшее распространение получили шестеренные передачи, которые могут быть одинарными центральными или гипоидными, а также двойными неразнесенными (ЗИЛ-130) и разнесенными (МАЗ-500А).

Как устроена и работает одинарная гипоидная главная  передача?

Одинарная главная передача с гипоидным зацеплением зубьев шестерен устанавливается на легковых автомобилях и грузовых автомобилях  средней и небольшой грузоподъемности (ГАЗ, УАЗ). Такая передача (рисунок 1, а) состоит из малой ведущей шестерни 1, изготовленной вместе с валом, находящейся в постоянном зацеплении с большой ведомой шестерней 2, жестко прикрепленной к чашкам дифференциала и через их подшипники опирающейся на картер моста. Вал ведущей шестерни соединяется с карданной передачей, ведомая шестерня через дифференциал – с полуосями 3. Она имеет в несколько раз больше зубьев, чем ведущая, что и обеспечивает повышение крутящего момента на ведущих колесах. Ось малой ведущей шестерни опущена ниже оси большой ведомой шестерни, что позволяет опустить центр тяжести автомобиля и тем самым повысить его устойчивость при движении на высоких скоростях. Гипоидные передачи бесшумны и долговечны в работе, у них большая толщина и длина зубьев, находящихся в одновременном зацеплении, что увеличивает срок службы. Однако между зубьями таких передач давление более высокое, чем у центральной передачи, поэтому для их смазки применяется специальная гипоидная смазка.

Рисунок 1 - Типы главных передач: 
а – одинарная; б – двойная; в – планетарная.

Какая одинарная главная  передача называется центральной?

Центральной одинарной главной  передачей называется передача, в  которой оси малой ведущей  и большой ведомой шестерен находятся  в одной плоскости, т. е. пересекаются.

Как определяется передаточное отношение одинарной главной  передачи?

Передаточное отношение  U_ГП одинарной главной передачи определяется как отношение количества зубьев ведомой шестерни Z_ВЕД к количеству зубьев ведущей шестерни

Как устроена и работает двойная главная передача?

В двойной главной передаче (рисунок 1, б) в передаче крутящего момента участвуют две пары шестерен: пара конических 4 и 5 и пара цилиндрических 6 и 7. Вал малой ведущей шестерни 4 соединен с карданной передачей. Большая ведомая шестерня 5 установлена на одном валу с малой цилиндрической 6, а большая ведомая цилиндрическая шестерня 7 через дифференциал соединена с полуосями. Крутящий момент передается от малой ведущей шестерни 4 к ведомой 5, где происходит первое снижение частоты вращения. Так как ведомая шестерня 5 смонтирована на одном валу с малой ведущей цилиндрической шестерней 6, то она уже становится ведущей и вращает большую ведомую цилиндрическую шестерню 7, производя повторное снижение частоты вращения. Общее передаточное отношение главной передачи равно произведению передаточных отношений пары конических Uк и пары цилиндрических Uц шестерен, т. е. U_ГП = U_К·U_Ц. Например, определим общее передаточное отношение главной передачи автомобиля ЗИЛ-130, у которого малая ведущая коническая шестерня имеет Z_КВ = 13, большая ведомая коническая Z_{К ВЕД} = 25, малая ведущая цилиндрическая шестерня Z_ЦВ = 14, большая ведомая цилиндрическая шестерня Z_{Ц ВЕД} = 47 зубьев, тогда:

U_ГП = U_К · U_Ц = 1,92 · 3,36 = 6,45.

Это значит, что частота  вращения шестерен уменьшится в 6,45 раза, а тяговые усилия на ведущих колесах  увеличатся во столько же раз. Поэтому  двойные главные передачи обычно применяют в тех случаях, когда  необходимо получить большое передаточное отношение при небольших размерах ведущего моста.

Как устроена и работает двойная разнесенная передача?

Двойная разнесенная передача (автомобиль МАЗ-500А) состоит из пары конических шестерен, устанавливаемых  в картере заднего моста и  планетарной передачи, устанавливаемой  в колесах (рисунок 1, в).

Планетарная передача имеет  ведущую солнечную шестерню 11, жестко соединенную с полуосью 10, цилиндрические сателлиты 9, смонтированные на роликовых  цилиндрических подшипниках на осях 8, которые неподвижно закреплены в чашках водила на фланце полуосевого рукава ведущего моста, и ведомую коронную шестерню 12, соединенную со ступицей колеса. При вращении полуоси солнечная шестерня 11 через сателлиты 9 передает крутящий момент на коронную шестерню и ступицу колеса. Общее передаточное отношение такой передачи определяется как произведение передаточных отношений конических шестерен и колесного редуктора.

Применение колесных планетарных  передач позволяет уменьшить  габариты главной передачи, увеличить  дорожный просвет (клиренс) и разгрузить шестерни, дифференциал и полуоси  от повышенных усилий, улучшая их работу. Кроме того, путем замены шестерен в колесных передачах проще изменить передаточное отношение ведущего моста  при создании модификаций автомобилей.

Как подразделяются дифференциалы?

По конструктивному исполнению дифференциалы могут быть шестеренными и кулачковыми. Шестеренные могут быть с коническими и цилиндрическими шестернями. По типу выключающего механизма дифференциалы могут быть без блокировки и блокирующиеся. Блокирующиеся дифференциалы бывают с принудительной блокировкой и самоблокировкой. В зависимости от места расположения дифференциалы подразделяются на межколесные и межосевые.

Как устроен и работает межколесный дифференциал?

Межколесный дифференциал (рисунок 2, а) состоит из разъемного корпуса 1, крестовины 3, сателлитов 4, полуосевых конических шестерен 2, соединенных с полуосями 6. К корпусу дифференциала крепится ведомая шестерня 5 главной передачи. Корпус вместе с шестерней вращается на роликовых конических подшипниках, смонтированных в картере ведущего моста. Шестерни-сателлиты 4 свободно вращаются на шипах крестовины, установленной между двумя половинами корпуса 1, и находятся в постоянном зацеплении с полуосевыми шестернями 2, которые свободно закреплены в корпусе 1 и могут вращаться независимо от него. Полуосевые шестерни своими шлицами установлены на полуосях и также могут вращаться независимо от корпуса. Наружные концы полуосей непосредственно опираются на подшипники, имеющиеся в картере ведущего моста, или через ступицы ведущих колес. От полуосей вращение передается на ведущие колеса автомобиля.

Рисунок 2 - Межколесный дифференциал: 
а – общее устройство; б – схема работы.

Работает такой дифференциал так. При прямолинейном движении автомобиля ведущие колеса проходят равный путь и испытывают одинаковое сопротивление качению. Крутящий момент от малой ведущей шестерни 7 передается большой ведомой шестерне 5 и полуосевые шестерни 2 вместе с полуосями 6 вращаются с одинаковой частотой, равной частоте вращения корпуса дифференциала, т. е. ведомой шестерни главной передачи. Сателлиты 4 являются как бы клиньями между полуосевыми шестернями и в это время не вращаются вокруг своих осей.

Во время поворота автомобиля ведущие колеса испытывают разное сопротивление. Колесо с большим сопротивлением качению (внутреннее) будет вращаться  медленнее (как бы приостанавливается). Сателлиты начинают вращаться вокруг своих осей и перекатываются по замедлившей  вращение полуосевой шестерне, ускоряя таким путем вращение внешнего колеса, которое в данный момент проходит больший путь. При шестеренных дифференциалах частота вращения полуосей ведущих колес всегда равна удвоенной частоте вращения корпуса дифференциала. Следовательно, с уменьшением частоты вращения одной из полуосей частота вращения второй полуоси увеличивается на такую же величину.

Какие недостатки присущи  шестеренному дифференциалу?

К недостатку шестеренного дифференциала относится пробуксовка  одного из колес, попавшего на скользкий  участок дороги, что приводит к  остановке автомобиля, так как  в этом случае дифференциал будет  подводить крутящий момент к тому колесу, у которого меньше сцепление  с дорогой. Для вывода автомобиля из этого положения необходимо подсыпать  под буксующее колесо щебень, песок, шлак для создания равных сопротивлений  для обоих колес.

В чем особенность конструкции  дифференциала легковых автомобилей?

Особенностью конструкции  шестеренных дифференциалов легковых автомобилей является то, что в  них устанавливается только два  сателлита, расположенные на оси  вместо крестовины.

3. Техническое обслуживание

Главная передача ведущего моста служит для увеличения крутящего  момента и уменьшения частоты  вращения ведущих колес. Гипоидная  главная передача автомобиля ВАЗ—2105, -2107 размещена в картере заднего  моста. Главная передача автомобилей  ВАЗ-2108 и -2109 находится в одном  картере с коробкой передач. Для  смазки гипоидной передачи, учитывая большое относительное скольжение зубьев ее шестерен, нужно применять  только специальные масла.

Ведущая шестерня гипоидной  главной передачи изготовлена вместе с ведущим валом, который вращается  на двух роликовых подшипниках, между  ними установлена распорная втулка. Ведомая шестерня закреплена на коробке  дифференциала. На шлицах ведущего вала установлен фланец, к которому крепится фланец шарнира карданного вала. Утечку масла со стороны ведущего вала предотвращает  сальник. На автомобиле ВАЗ—2108 главная передача расположена в одном картере с коробкой передач и имеет цилиндрическую пару шестерен, поэтому для нее используется та же смазка, что и для коробки передач.

Крутящий момент между  полуосями распределяет дифференциал. Он же позволяет им вращаться с  разными угловыми скоростями на поворотах  и при движении по неровностям  дороги. Подобная необходимость возникает  по той причине, что колеса в этих условиях проходят неодинаковый путь, например, при повороте внешнее по отношению к центру поворота колесо проходит больший путь, чем внутреннее.

Уровень масла  в картере моста следует проверять примерно через каждые 15 тыс. км пробега, т.е. раз в год. Масло должно доходить до нижней кромки контрольного отверстия. При этом надо обращать внимание также на следы масла в области карданного вала и ведущих валов. Если потеря масла большая, устанавливают причину и устраняют неисправность.

Замена масла производится после первых 2 тыс. км пробега, после любого ремонта, затем раз в 3 года, примерно через 35—45 тыс. км пробега.

Слитое масло нужно  держать в специальной емкости. Его не сбрасывают куда попало, так как оно загрязняет окружающую среду. Для замены масла необходимо подставить емкость для слитого масла, вывернуть спускной винт снизу и дать маслу полностью стечь. Затем спускной винт заворачивают до отказа, через маслоналивные отверстия заливают масло до нижней кромки контрольного отверстия и заворачивают винты маслоналивного и контрольного отверстий.

Проводя очередное техобслуживание, необходимо проверить манжеты приводных  валов. Делают это на поднятом автомобиле. При помощи лампы проверяют, нет  ли следов масла на манжетах и рядом  с манжетами, нет ли на манжетах трещин и разрывов, крепко ли завинчены  хомуты. Порванные, вдавленные и дефектные  манжеты заменяют. Для замены разбирают  карданный вал.

В полноприводных автомобилях проверяют уровень масла в раздаточной коробке и при необходимости доливают его через шланг вентиляции и маленькую воронку. Для этого нужно вывернуть винт контрольного отверстия и проверить уровень масла, который должен достигать нижней кромки контрольного отверстия. Если нужно, масло доливают, после чего через несколько минут вновь проверяют его уровень. Заливать до самого верха не нужно. Залив масло, нужно закрепить шланг вентиляции на кабельном жгуте.Так как передачи ведущих мостов очень привередливы, для ведущих мостов применяют лишь масло ТАД-17 или соответствующее ему зарубежное масло класса GL—5.

4. Ремонт ведущего моста

Основными дефектами деталей  главной передачи, дифференциала  и полуосей являются износ или  поломка зубьев, неправильная регулировка  зацепления шестерен, износ подшипников  и мест их посадки, износ шеек крестовин  и торцовых поверхностей сателлитов и полуосевых шестерен, износ шлицев и шпоночного соединения полуосей, сальников и мест их посадки.

У картера ведущего моста  наиболее часто встречаются такие  дефекты: трещины, погнутость, износ  шеек под наружный и внутренний подшипники ступицы заднего колеса, износ  или срыв резьбы.

Трещины на фланце картера, проходящие через резьбовые отверстия (не более двух рядом и не более  трех в разных местах), а также  разрушенные сварные швы заваривают. Погнутость картера заднего моста  проверяют на специальных стендах  с приспособлениями и устраняют  правкой. Изношенные шейки восстанавливают  под слоем флюса или вибродуговым способом с последующей механической обработкой под номинальный размер.

Рисунок 3 - Редуктор заднего моста в сборе:

1 и 2 — ведущая и  ведомая шестерни, 3 — сателлит, 4 — шестерня полуоси, 5 — ось  сателлитов, 6 — коробка дифференциала, 7 — болты крепления крышки  подшипника коробки дифференциала, 8 — крышка подшипника коробки  дифференциала, 9 — болт крепления  стопора регулировочной гайки  подшипника, 10 — стопор регулировочной  гайки, 11 — регулировочная гайка  подшипника, 12— картер редуктора

Для съема редуктора заднего  моста необходимо вынуть из картера  полуоси (можно не полностью) и, отвернув болты крепления, снять редуктор. Разбирать и собирать редуктор (рис. 153) можно только с использованием специального инструмента и приспособлений, обеспечивающих требуемые монтажные  размеры, так как долговечность  и бесшумность работы заднего  моста зависит от правильной и  аккуратной сборки редуктора.

При сборке редуктора должны быть обеспечены правильная взаимная установка ведущей и ведомой  шестерен и установка ведущей  шестерни по монтажному размеру С, необходимый боковой зазор между зубьями ведущей и ведомой шестерен, предварительный натяг подшипников ведущей шестерни.

5. Неисправности и способы устранения

Таблица 1

Перечень неисправности  и способы устранения

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, ведущий мост — агрегат колёсной или гусеничной машины, соединяющий между собой ведущие колёса одной оси. Посредством подвески мост крепится к раме машины или к её несущему кузову.

Ведущий мост содержит в  себе детали и механизмы, передающие крутящий момент к ведущим колёсам: главную передачу, дифференциал и/или механизм поворота (у гусеничных машин), полуоси, бортовые (конечные) передачи, ступицы колёс.

У машин с гидравлическим или электрическим приводом перечисленные  элементы могут частично или полностью  отсутствовать. В таком случае их функцию выполняют мотор-колёса.

Возможны различные варианты расположения ведущего моста:

• У автомобилей классической компоновки ведущим является задний мост.

• У переднеприводных машин ведущим является передний мост. При этом, зачастую, он же является мостом управляемых колёс.

• У машин повышенной проходимости ведущими являются все мосты, включая мост управляемых колёс.

• У разного рода специальных машин (сельскохозяйственных, коммунальных и др.) ведущим может быть передний мост, а управляемым — задний мост.

Назначение ведущего моста  сводится к выполнению следующих  функций:

изменять подведённый  крутящий момент и передавать его  на ведущее колёсо; при повороте обеспечивать ведущим колёсам возможность двигаться с разными скоростями; передавать тяговое (толкающее) усилие и реактивный момент от ведущих колёс к раме или несущему кузову машины.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1  Гуревич А.М. и др. Конструкция тракторов и автомобилей. М.: Агропромиздат, 1989. 

2   Лукин П.П., Гаспарянс Г.А. Расчёт и конструирование автомобиля. М, «Машиностроение».

3     Родичев В.А. Тракторы и автомобили. М.: Колос, 1998.

4  Иванов В.В., Илларионов В.А., Морин М.М. Основные теории автомобиля и трактора. М. «Высшая школа», 1997 г.

5     Краткий автомобильный справочник НИИАТ.

6     www.allbest.ru