Тема № 15. Трансмиссия, ходовая часть и механизмы управления атомобилем Лекция №1: Трансмиссия автомобиля. Учебный вопрос № 1. Трансмиссия, общее устройство и схема.

Трансмиссия автомобиля служит для передачи крутящего момен­та от двигателя к ведущим колесам и изменения величины и направ­ления этого момента.

Конструкция трансмиссии автомобиля в значительной степени определяется числом его ведущих мостов. Наибольшее распростране­ние получили автомобили с механическими трансмиссиями, имеющие два или три моста.

При наличии двух мостов ведущими могут быть оба или один из них, при наличии трех мостов – все три или два задних. Автомо­били со всеми ведущими мостами могут быть использованы в трудных дорожных условиях, поэтому их называют автомобилями повышенной проходимости.

Д ля характеристики автомобилей применяют колесную форму, в которой первая цифра указывает общее число колес, а вторая – число ведущих колес. Таким образом, автомобили имеют следующие колесные формулы: 4×2 (автомобили ГАЗ-53А, ГАЗ-53-12, ЗИЛ-130, МАЗ-6335, МАЗ-5338, ГАЗ-3102 Волга и др.), 4×4 (автомобили ГАЗ-66, УАЗ-462, УАЗ-469В, ВАЗ-2121 и др.), 6×4 (автомо­били ЗИЛ-133, КамАЗ-5320 и др.), 6×6 (автомобили ЗИЛ-131, Урал-4320, КамАЗ-4310 и др.).

Рис. 1. Схема трансмиссии ЗИЛ-131:

1-двигатель; 2-сцепление; 3-коробка передач; 4-карданная передача; 5-раздаточная коробка; 6-главная передача.

Трансмиссия автомобиля с одним ведущим задним мостом состоит из сцепления, коробки передач, карданной передачи и заднего ведущего моста, в который входят главная передача, дифференциал и полуоси.

У автомобилей с колесной формулой 4×4 в трансмиссию вхо­дят также совмещенные в один агрегат раздаточная коробка и допол­нительные коробки, карданная передача к переднему ведущему мосту и передний ведущий мост.

В привод передних колес дополнительно входят карданные шарниры, соединяющие их ступицы с полуосями и обеспечивающие передачу крутящих моментов при повороте автомобиля. Если авто­мобиль имеет колесную формулу 6×4, то крутящий момент подводится к первому и второму задним мостам.

В автомобилях с колесной формулой 6×6 крутящий момент ко вто­рому заднему мосту подводится от раздаточной коробки непосредст­венно через карданную передачу или через первый задний мост. При колесной формуле 8×8 крутящий момент передается на все четыре моста.

Учебный вопрос № 2. Назначение, устройство и работа сцепления.

Сцепление предназначено для кратковременного разобщения коленчатого вала двигателя от трансмиссии и последующего их плав­ного соединения, необходимого при трогании автомобиля с места и после переключения передач во время движения.

Вращающиеся детали сцепления относятся или к ведущей части, соединенной с коленчатым валом двигателя, или к ведомой части, разобщаемой с ведущей при выключении сцепления.

В зависимости от характера связи между ведущей и ведомой частями различают фрикционные, гидравлические, электромагнитные сцепления.

Р ис. 2. Схема фрикционного сцепления

Наиболее распространены фрикционные сцепления, у которых кру­тящий момент передается с ведущей части на ведомую силами трения, действующими на поверхностях соприкосновения этих частей,

У гидравлических сцеплений (гидромуфт) связь ведущей и ведо­мой частей осуществляется потоком жидкости, движущейся между этими частями.

У электромагнитных сцеплений связь осуществляется магнитным полем.

Крутящий момент у фрикционных сцеплений передается без преобразования – момент на ведущей части М₁ равен моменту на ведомой части М₂.

Принципиальная схема сцепления (рис. 2) состоит из следующих частей и механизмов:

• ведущая часть, предназначенная для приема от маховика М_кр;

• ведомая часть, предназначенная для передачи этого М_кр веду­щему валу КПП;

• нажимной механизм – для сжатия этих частей и увеличения силы трения между ними;

• механизм выключения – для отключения нажимного механизма;

• привод сцепления – для передачи усилия от ноги водителя к механизму выключения.

К ведущей части относятся:

• маховик (3);

• кожух сцепления (1);

• средний ведущий диск (у 2-х дискового сцепления ).

Ведомая часть включает:

• ведомый диск в сборе с демпфером (4);

• ведомый вал сцепления (он же первичный вал КПП).

Нажимной механизм состоит из:

• нажимного диска (2);

• нажимных пружин (6).

К механизму выключения относятся:

• рычаги выключения (7);

• муфта выключения сцепления (8).

В привод входят:

• рычаг вала вилки выключения сцепления (9);

• тяги и рычаги для передачи усилия от педали к механизму выключения (10, 11, 12) (в гидроприводе – шланги, трубопроводы, гидроцилиндры).

Устройство и работа сцепления автомобиля ЗИЛ-131

На автомобиле ЗИЛ-131 применено сцепление сухое, однодисковое, с периферийным расположением нажимных пружин, с гасителем крутиль­ных колебаний и механическим приводом.

Между маховиком и нажимным диском расположен ведомый диск, установленный на шлицах первичного вала коробки передач. К стальному диску заклепками приклепывается фрикционные накладки. Накладки увеличивают коэффициент трения, а радиальные прорези в диске предотвращают его коробление при нагревании. Ведомый диск со своей ступицей соединяется через гаситель крутильных колебаний. Нажимной диск расположен в стальном штампованном кожухе, прикрепленном болтами к маховику двигателя. Диск соединяется с кожухом четырьмя пружинными пластинами, концы которых заклепками крепятся к кожуху и болтами с втулками – к нажимному диску. Через эти пластины усилие передается от кожуха сцепления на нажимной диск, в тоже время диск может перемещаться в осевом направлении. Между кожухом и диском установлено шестнадцать нажимных пружин. Пружины центрируются на нажимном диске и опираются на него через теплоизолирующие асбестовые кольца.

Р ис. 3. Сцепление ЗИЛ-131

Четыре рычажка выключения сцепления (сталь 35) соединены при помощи осей на игольчатых подшипниках с проушинами нажимного диска и вилками. Вилки присоединены к кожуху регулировочными гайками, име­ющими сферическую опорную поверхность. Гайки прижимаются к кожуху двумя болтами. Благодаря сферической поверхности гаек вилки могут покачиваться относительно кожуха, что необходимо при повороте ры­чажков выключения (при выключении и включении сцепления).

Напротив внутренних концов рычажков выключения на хвостовике крышки подшипника первичного вала коробки передач установлена муфта выключения сцепления (СЧ 24–44) с упорным подшипником. Подшипник муфты выключения сцепления имеет "вечную смазку" (смазка закладывается в подшипник на заводе-изготовителе) и в процессе эксплуатации не смазывается.

Сцепление вместе с маховиком заключено в общий чугунный картер, прикрепленный болтами к картеру двигателя. Все соединения картера сцепления надежно герметизированы специальными прокладками на уплотняющей пасте. При преодолении бродов нижнее отверстие в нижней съем­ной части картера должно быть закрыто глухой пробкой, хранящейся в боковой крышке редуктора переднего моста.

Во втулках кронштейнов, прикрепленных к картеру с обеих сторон, установлен валик вилки выключения. Для смазки втулок вала в крон­штейны ввернуты масленки. Рычаг, закрепленный на левом наружном конце валика регулируемой тягой с пружиной, соединен с рычагом ва­лика, на котором закреплен составной рычаг педали сцепления. Для смазки валика в его торец ввернута масленка. Педаль снабжена оттяж­ной пружиной.

Работа сцепления рассматривается на двух режимах – при нажатии и отпускании педали. При нажатии на педаль с помощью рычагов и тяг поворачивается валик вилки выключения сцепления. Вилка перемещает муфту с упорным шарикоподшипником в сторону маховика.

Рычажки выключения под действием муфты поворачиваются вокруг своих опор и отводят нажимной диск от маховика, преодолевая сопротивление нажимных пружин. Между поверхностями трения ведущего и ведомого дисков образуется зазор, сила трения исчезает, и крутящий мо­мент через сцепление не передается (сцепление выключается).

Чистота выключения, т.е. обеспечение гарантированного зазора между ведущим и ведомым дисками обеспечивается: правильным выбором рабочего хода педали сцепления; установкой внутренних концов рычаж­ков выключения в одной плоскости.

При отпускании педали детали сцепления возвращаются в исходное положение под действием нажимных пружин и пружин педали сцепления. Нажимные пружины прижимают нажимной и ведомый диски к маховику. Между дисками создается сила трения, за счет которой и передается крутящий момент (сцепление включается). Полнота включения сцепления обеспечивается зазором между концами рычажков выключения и упорным подшипником. При отсутствии зазора (а это может произойти при износе накладок ведомого диска) сцепление включается не полностью, так как концы рычажков выключения упрутся в подшипник муфты. Следовательно, зазор между упорным подшипником и рычажками выключения в процессе эксплуатации не остается постоянным, его необходимо поддерживать в нормальных пределах (3...4 мм). Этому зазору соответствует свобод­ный ход, педали сцепления, равный 35…50 мм.

Ведомый диск сцепления соединяется со ступицей с помощью гасителя крутильных колебаний. Он служит для гашения крутильных ко­лебаний, возникающих в валах трансмиссии.

Колебания, как известно, характеризуются двумя параметрами – частотой и амплитудой. Следовательно, в конструкции гасителя должны быть заложены такие устройства, которые бы воздействовали на эти параметры. В гасителе ими являются:

• упругий элемент (восемь пружин с упорными пластинами), изменяющий частоту свободных (собственных) колебаний;

• фрикционный элемент демпфера (два диска и восемь стальных прокладок), уменьшающий амплитуду колебаний.

Устройство и работа сцепления автомобиля КамАЗ-4310

Тип сцепления – сухое, фрикционное, двухдисковое, с автомати­ческой регулировкой положения среднего диска, с периферийным распо­ложением нажимных пружин тип КамАЗ-14, с гидравлическим приводом и пневматическим усилителем

Сцепление установлено в картере, который изготовлен из алюминиевого сплава и выполнен заодно с картером делителя коробки пере­дач (КамАЗ-5320).

1. Ведущие части: нажимной диск, средний ведущий диск, кожух.

2. Ведомые части: два ведомых диска с фрикционными накладками и гасителями крутильных колебаний в сборе, ведомый вал сцепления (первичный вал коробки передач или первичный вал делителя).

3. Детали нажимного устройства – 12 периферийно расположенных цилиндрических пружин (суммарное усилие 10500–12200 Н (1050…1220кгс)).

4. Детали механизма выключения – 4 рычага выключения, упорное кольцо рычага выключения, муфта выключения.

5. Привод сцепления.

Ведущие части сцепления смонтированы на маховике двигателя, ко­торый крепится к коленчатому валу на двух штифтах и шести болтах. Средний ведущий диск отлит из чугуна СЧ21-40 и установлен в пазах маховика на четырех шипах, равномерно расположенных по окружности диска. При этом одновременно обеспечивается возможность осевого перемещения среднего и нажимного дисков.

В шипах размещен рычажный механизм, который автоматически ре­гулирует положение среднего диска при включении сцепления с целью обеспечения частоты выключения.

Нажимной диск отлит из серого чугуна СЧ21-40, установлен в пазах маховика на четырех шипах, расположенных по окружности диска.

Кожух сцепления стальной, штампованный устанавливается на ма­ховике на 2-х трубчатых штифтах и 12 болтах.

Ведомый диск с демпфером в сборе состоит из непосредственно ведомого диска с фрикционными накладками, ступицы диска и демпфера, состоящего из двух обойм, двух дисков, двух колец и восьми пружин.

Ведомый диск изготовлен из стали 65Г. С обеих сторон диска при­креплены фрикционные накладки, изготовленные из асбестовой компози­ции.

Ведомый диск с фрикционными накладками и кольцами демпфера в сборе установлен на ступицу. К ступице с обеих сторон ведомого дис­ка приклепаны диск демпфера и обойма с установленными пружинами.

Гидравлический привод выключения сцепления предназначен для дистанционного управления сцеплением.

Гидравлический привод состоит из педали сцепления с оттяжной пружиной, главного цилиндра, пневмогидравлического усилителя, тру­бопроводов и шлангов для подачи рабочей жидкости от главного цилиндра к усилителю привода сцепления, трубопроводов подвода воздуха к усилителю привода сцепления и рычага вала вилки выключения сцепления с оттяжной пружиной.

Р ис. 4. Схема гидропривода сцепления КамАЗ 4310:

1-педаль; 2-главный цилиндр; 3-пневмоусилитель; 4-следящее устройство; 5-воздухопривод; 6-рабочий цилиндр; 7-муфта выключения; 8-рычаг; 9-шток; 10-трубопроводы

Главный цилиндр гидропривода установлен на кронштейне педали сцепления и состоит из следующих основных частей: толкателя, поршня, корпуса главного цилиндра, пробки цилиндра и пружины.

Пневмогидравлический усилитель привода управления сцепления служит для уменьшения усилия на педаль сцепления. Он крепится двумя болтами к фланцу картера сцепления с правой стороны силового агрега­та.

Пневматический усилитель состоит ив переднего алюминиевого и заднего чугунного корпусов, между которыми закатана диафрагма сле­дящего устройства.

В цилиндре переднего корпуса расположен пневматический поршень с манжетой и возвратной пружиной. Поршень напрессован на толкатель, выполненный как одно целое с гидравлическим поршнем, который установлен в заднем корпусе.

Перепускной клапан служит для выпуска воздуха при прокачке гидравлического привода сцепления.

Следящее устройство предназначено для автоматического изменения давления воздуха в силовом пневмоцилиндре под поршнем пропорциональ­но усилию на педали сцепления.

К основным частям следящего устройства относятся: следящий поршень с уплотнительной манжетой, впускной и выпускной клапаны, диафрагма и пружины.

Рис. 5. Пневмогидравлический усилитель КамАЗ-4310:

1-сферическая гайка; 2-толкатель; 3-защитный чехол; 4-поршень; 5-задняя часть корпуса; 6-уплотнение; 7-следящий поршень; 8- перепускной клапан; 9-диафрагма;

10-впускной клапан; 11-выпускной клапан; 12- пневматический поршень;

13-пробка отверстия для слива конденсата; 14-передняя часть корпуса.

Работа пневмогидроусилителя. При включенном сцеплении пневматический поршень находится в крайнем правом положении под действием возвратной пружины. Давление перед поршнем и за поршнем соответствует атмосферному. В следящем устройстве при этом выпускной клапан открыт, а впус­кной закрыт.

При нажатии на педаль сцепления рабочая жидкость поступает под давлением в полость цилиндра выключения сцепления и к торцу следящего поршня. Под давлением рабочей жидкости следящий поршень воздействует на клапанное устройство таким образом, что выпускной клапан закры­вается, а впускной открывается, пропуская сжатый воздух, поступаю­щий в корпус пневмогидроусилителя. Под действием сжатого воздуха пневматический поршень перемещается, воздействуя на шток поршня. В результате на толкатель поршня выключения сцепления действует сум­марное усилие, обеспечивающее полное выключение сцепления при нажатии водителем на педаль с силой 200 Н (20 кгс).

При отпускании педали давление перед следящим поршнем падает, в результате в следящем устройстве перекрывается впускной и откры­вается выпускной клапан. Сжатый воздух из полости за пневматическим поршнем постепенно стравливается в атмосферу, воздействие поршня на шток уменьшается и осуществляется плавное включение сцепления.

При отсутствии сжатого воздуха в пневматической системе сохраняется возможность управления сцеплением так как выключение сцепления может быть осуществлено за счет давления только в гидравлической части усилителя. При этом давление на педали, создаваемое водителем должно быть около 600 Н (60 кгс).