Учебный вопрос № 2. Назначение, устройство, принцип работы карданной передачи, главной передачи и дифференциала.

Карданная передача служит для передачи крутящего момента от коробки передач или раздаточной коробки к главной передаче автомобиля.

Через карданную передачу крутящий момент передается от коробки передач к раздаточной коробке и от нее к ведущим мостам. Коробка передач вместе с двигателем, а также раздаточная коробка крепятся к раме через резиновые подушки, а ведущие мосты соединяются с рамой через рессоры. При изменении нагрузки или при движении по неровным дорогам расстояние и углы между указанными агрегатами изменяются. В этих условиях карданная передача позволяет бесперебойно передавать крутящий момент.

На современных автомобилях устанавливают открытые карданные передачи с шарнирами неравных угловых скоростей. Устройство карданных передач различных марок автомобилей практически одинаково, отличие заключается, главным образом, в размерах и формах отдельных деталей.

Карданная передача ЗИЛ-131 состоит из 4-х карданных валов:

• промежуточного – между коробкой передач и раздаточной коробкой;

• вала привода среднего ведущего моста;

• вала привода заднего моста;

• в ала привода переднего моста.

Рис. 10. Карданный вал.

Карданный вал представляет тонкостенную трубу, на концах которой установлены карданные шарниры. На одном конце трубы приварена вилка, а на втором – шлицевая втулка, в которую вставляется скользящая вилка. Шлицевое соединение позволяет изменять длину вала. Смазка закладывается в это соединение, удерживается заглушкой и уплотнительными кольцами, расположенными в навинчивающейся обойме.

Карданный шарнир состоит из двух вилок крестовины, четырех игольчатых подшипников со стаканами, деталей крепления и уплотнения подшипников. Одна вилка шарнира приварена к трубе или изготовлена заодно со шлицованным наконечником, вторая изготовлена заодно с фланцем, которым вал крепится к агрегату.

Крестовина имеет четыре шипа под игольчатые подшипники, а внутри – отверстия для смазки. Подшипники расположены в стаканах, которые надеваются на каждый шип крестовины. Стакан устанавливается в отверстие вилки и удерживается крышкой с выступом; крышка крепится в вилке двумя винтами, которые стопорятся пластиной. Уплотнение игольчатых подшипников обеспечивается двумя сальниками; один из них расположен в стакане подшипника, второй надет на шип крестовины.

Карданные валы в сборе с шарнирами подвергаются балансировке на специальных станках. Дисбаланс устраняется приваркой балансировочных пластин по концам труб. Карданный шарнир позволяет передавать крутящий момент под углом. Однако рассматриваемый шарнир обладает той особенностью, что при равномерном вращении одной из вилок вторая вилка вращается неравномерно, поэтому такой шарнир называется шарниром неравных угловых скоростей. Для устранения этого недостатка карданный вал имеет второй шарнир, у которого при неравномерном вращении одной из вилок вторая вилка вращается равномерно. Для передачи равномерного вращения через карданный вал должно быть соблюдено следующее условие: вилка, приваренная к трубе, и скользящая вилка должны быть в одной плоскости, при этом метки на шлицевой втулке и скользящей вилке должны совпадать.

Главная передача ЗИЛ-131 служит для увеличения крутящего момента и передачи его на полуоси под прямым углом.

Главная передача двойная, одна пара – конические шестерни со спиральными зубьями, вторая пара – цилиндрические шестерни с косыми зубьями, общее передаточное число – 7.33.

Главная передача среднего и заднего мостов одинаковы по устройству и расположению, их картеры крепятся к балкам мостов горизонтальными фланцами. Главная передача переднего моста имеет такое же устройство, но крепится к балке моста вертикальными фланцами.

Главная передача состоит из картера с крышкой, первичного вала с конической шестерней и подшипниками, ведомой конической шестерни, ведущей цилиндрической шестерни с валом, ведомой цилиндрической шестерни.

Картер крепится к балке моста болтами, два из них расположены внутри картера (доступ к ним может быть осуществлен через боковую крышку). Заливное отверстие, закрываемое пробкой, у картеров среднего и заднего мостов находится сверху, сливное отверстие с пробкой находится в картере моста, пробка дополнительного сливного отверстия имеется в картере главной передачи. Проверка уровня масла осуществляется при помощи специального указателя, имеющего в наборе инструмента водителя; указатель вставляется в отверстие под один из болтов крепления картера главной передачи к балке моста. Уровень масла при заливке можно проверять также через контрольное отверстие, которое имеется в картере моста. Вентиляция картера осуществляется через сапун. У переднего моста контрольно-заливное отверстие находится в крышке, а сливное в нижней части балки моста.

Рис. 11. Главная передача:

1-ведущая коническая шестерня; 2-ведомая коническая шестерня; 3-ведущая цилиндрическая шестерня; 4-ведомая цилиндрическая шестерня

Первичный вал вращается на одном роликовом цилиндрическом и двух конических подшипниках. Между фланцами стакана подшипников и картером устанавливается металлические прокладки. Между внутренними кольцами конических подшипников помещаются две регулировочные шайбы. Передний конец вала уплотняется сальником, задний конец ведущего вала у среднего моста уплотняется сальником и маслосгонной шайбой. Ведущая коническая шестерня установлена на шлицах вала. Ведомая коническая шестерня установлена на валу ведущей цилиндрической шестерни на шпонке. Ведущая и ведомая конические шестерни подбираются на заводе в комплекте и, при необходимости, их меняют вместе.

Ведущая цилиндрическая шестерня изготовлена заодно с валом, который вращается на цилиндрическом роликовом и двухрядном коническом подшипниках. Между стаканами подшипников и картером располагаются прокладки. Ведомая цилиндрическая шестерня представляет собой зубчатый венец, который крепится к чашкам дифференциала.

При работе главной передачи крутящий момент изменяется в обоих парах шестерни по величине, а в конической паре, кроме того, и по направлению.

Смазка главной передачи осуществляется разбрызгиванием, для прохода масла к подшипникам в стенках картера имеются каналы. В картеры главных передач всех мостов заливается по 5 л масла.

Регулировка конических подшипников вала ведущей конической шестерни производится при проявлении в них осевого зазора и осуществляется подбором регулировочных шайб необходимой толщины, расположенных между внутренними кольцами подшипников. Правильность регулировки проверяется по усилию, необходимому для проворачивания вала в подшипниках. Это усилие, определяемое с помощью динамометра, закрепленного за фланец вала, должно быть в пределах 1,3–2,7 кгс.

Двухрядный конический подшипник ведущей цилиндрической шестерни устанавливается с подобранным кольцом и дополнительной регулировки не требует.

Боковой зазор между зубьями конических шестерен должен быть 0,15–0,45 мм у широкой части зуба., что соответствует повороту фланца первичного вала на величину 0,18–0,54 мм при замере на радиусе расположения отверстий под болты при неподвижной ведомой шестерне. Указанный зазор регулируется перемещением ведущей и ведомой шестерен путем изменения количества прокладок. Правильность зацепления конических шестерен проверяется на краску по пятну контакта.

Межколесный дифференциал ЗИЛ-131 позволяет колесам одного моста катиться с различными скоростями при движении на поворотах или по неровной дороге, он также распределяет подводимый к нему крутящий момент между колесами.

Дифференциалы автомобиля ЗИЛ-131 шестеренные, конические, устанавливаются в картерах редуктора мостов на двух подшипниках каждый. Дифференциалы всех трех мостов одинаковые.

Дифференциал состоит из двух чашек, крестовины, четырех сателлитов, двух полуосевых шестерен. Чашки крепятся в ведомой цилиндрической шестерне главной передачи и вместе с ней образуют корпус дифференциалов. Крестовина своими шипами устанавливается между чашками. Сателлиты надеваются на шипы крестовины, в отверстия сателлитов запрессованы бронзовые втулки. Полуосевые шестерни расположены на внутренних шлицованных концах полуосей и находятся в постоянном зацеплении с сателлитами.

Работает конический дифференциал следующим образом: при движении прямо все детали дифференциала вращаются как одно целое, на поворотах одна из полуосевых шестерен вращается быстрее, при этом сателлиты вокруг своих осей вращаются на шипах крестовины. В этом дифференциале внутреннее трение незначительное, поэтому крутящий момент между колесами во всех случаях он распределяет практически поровну. При попадании одного из колес на скользкую дорогу оно начинает проскальзывать (буксовать), на нем реализуется незначительный крутящий момент. Но такой же момент подводится дифференциалом и на второе колесо, находящееся в лучших условиях, этого момента может оказаться недостаточно, чтобы развить необходимую силу тяги. Поэтому на скользкой дороге конический дифференциал ухудшает проходимость автомобиля, что является его недостатком.

Рис. 12. Дифференциал:

1-чашка дифференциала; 2-крестовина; 3-сателлит; 4-полуосевая шестерня

Полуоси предназначены для передачи крутящего момента от дифференциала на ведущие колеса. Полуоси фланцевые, полностью разгруженные, т.е. передают только крутящий момент и не воспринимают других усилий. Внутренним концом полуось соединяется шлицами с одной из звездочек дифференциала, наружный конец имеет фланец, которым полуось при помощи шпилек и гаек крепится к ступице колеса. Для снятия полуосей имеется два болта-съемника. Выход полуоси из балки моста уплотняется сальником.

Шарнир равных угловых скоростей установлен в приводе на передние ведущие колеса и обеспечивает равномерность их вращения при изменяющихся углах поворота. Шарнир расположен внутри шаровой опоры поворотного кулака и состоит из двух кулаков, четырех ведущих, одного центрирующего шарика. Кулаки имеют выемки специального профиля, в которых размещены шарики. Центральный шарик установлен на пальце и обеспечивает центрирование кулаков.

При повороте управляемого колеса наружный кулак поворачивается относительно внутреннего, при этом шарики перекатываются по углублениям кулаков и во всех случаях размещаются в плоскости, которая делит угол между кулаками пополам («биссектрисная» плоскость). Трущиеся поверхности шарнира смазываются смазкой, которая в количестве 0,5 кг закладывается в корпус поворотного кулака при сборке.

Карданная передача, главная передача и дифференциал автомобиля КамАЗ состоит из четырех карданных валов: основного вала между коробкой передач и раздаточной коробкой; вала привода среднего моста; вала привода заднего моста и вала привода переднего моста. Карданные валы имеют конструкцию аналогичную конструкции карданного вала автомобиля ЗИЛ-131.

Конструкция главной передачи и дифференциала автомобиля КамАЗ аналогичная конструкции главной передачи и дифференциала автомобиля ЗИЛ-131.