трубопроводов. При нажатии на педаль сцепления, усилие ноги водителя, через шток и поршень, передается жидкости, которая, в свою очередь, передает давление от поршня главного цилиндра на поршень рабочего. Далее шток рабочего цилиндра перемещает вилку выключения сцепления и нажимной подшипник, который и передает усилие на механизм сцепления. Когда же водитель отпустит педаль, то под воздействием возвратных пружин все детали привода займут исходные позиции.
1 - коленчатый вал; 2 - маховик; 3 - ведомый диск; 4 - нажимной диск; 5 - кожух сцепления; 6 - нажимные пружины; 7 - отжимные рычаги; 8 - нажимной подшипник; 9 - вилка выключения сцепления; 10 - рабочий цилиндр; 11 - трубопровод; 12 - главный цилиндр; 13 - педаль сцепления; 14 - картер сцепления; 15 - шестерня первичного вала; 16 - картер коробки передач; 17 - первичный вал коробки передач
6. Типы сцепления. Их преимущества и недостатки. ???
В зависимости от конструкции различают следующие типы сцепления:
фрикционное сцепление;
гидравлическое сцепление;
электромагнитное сцепление.
Фрикционное сцепление передает крутящий момент за счет сил трения. В гидравлическом сцеплении связь обеспечивается за счет потока жидкости. Электромагнитное сцепление управляется магнитным полем.
Фрикционное сцепление недостатки. В процессе эксплуатации сцепления традиционной конструкции изнашивание ведомого диска ведет к значительному снижению нажимного усилия. Как следствие — пробуксовка. В свою очередь диафрагменная пружина при той же величине износа не только не снижает нажимное усилие, а наоборот — наблюдается его некоторое возрастание и лишь потом снижение. Характеристика подбирается таким образом, что ведомый диск начинает проскальзывать еще до достижения предельно допустимой степени износа фрикционных накладок. Тем самым замена узла становится необходимой до появления серьезных дефектов, например повреждения нажимных поверхностей заклепками. А еще среди недостатков сцепления с цилиндрическими пружинами можно упомянуть уменьшение нажимного усилия при увеличении числа оборотов и необходимость в большем монтажном пространстве.
К преимуществам следует отнести то, что она способствует созданию более равномерного и постоянного давления на нажнмной диск, а также поддержанию заданного крутящего момента во фрикционном сопряжении по мере изнашивания накладок ведомого диска.
Гидромуфты имеют ряд преимуществ перед механическими муфтами. Они ограничивают максимальный передаваемый момент и этим предохраняют двигатель от перегрузок. Это имеет большое значение при пуске двигателя. Гидромуфты сглаживают пульсации момента. При всех преимуществах гидромуфта имеет один весомый недостаток по сравнению с механической муфтой – ее КПД намного ниже.
Электромагнитное сцепление получило некоторое распространение на автомобилях малого класса. Ведущим элементом сцепления является маховик с закрепленными на нем магнитопроводами с обмотками возбуждения. Ведомый диск закреплен на ведущем вале коробки передач. Между магнитопроводами и ведомым диском имеется воздушный зазор, в который вводится специальный фрикционный порошок, обладающий высокими магнитными свойствами. При отсутствии тока в обмотках возбуждения между ведущими и ведомыми элементами сцепления силовой связи нет — сцепление выключено. Если к обмоткам возбуждения подводится электрический ток, то за счет образования магнитного поля, частицы порошка выстраиваются по силовым линиям магнитного поля, и создается силовое взаимодействие между ведущими и ведомыми элементами сцепления. Силовая связь зависит от силы тока, поступающего в обмотку возбуждения. Основное достоинство такой конструкции заключается в том, что управление сцеплением можно перенести с педали сцепления на ручной, кнопочный вариант управления, что актуально для водителей с ограниченными физическими возможностями.
7. Общие сведения о кпп, их назначение и классификация. Требования, предъявляемые к кпп.
Основное предназначение коробки переключения передач — изменение крутящего момента по величине и направлению и передача его от двигателя к ведущим колесам. Иначе говоря, с помощью коробки передач при постоянной мощности двигателя осуществляется изменение силы тяги на ведущих колесах автомобиля. Кроме того, коробка передач позволяет включить движение задним ходом, а также на неограниченное время (в отличие от сцепления) разъединять двигатель и ведущие колеса автомобиля.
На современных автомобилях устанавливаются механические либо автоматические коробки передач
классификаци
По способу передачи потока мощности
Механические — коробки передач, в которых используются механические передачи, как правило — зубчатые.
Простые — выполнены с использованием цилиндрических и конических зубчатых передач.
Планетарные (ПКП) — выполнены с использованием планетарных рядов.
Гидромеханические — коробки передач, в которых механические передачи используются в сочетании с гидравлической передачей (гидромуфта,гидротрансформатор).
Классификация простых кп
По числу основных валов с шестернями:
двухвальные с одной парой зацепления — наиболее просты, но не имеют прямой передачи (большинство переднеприводных и заднемоторных автомобилей)
трёхвальные с двумя парами зацепления:
соосные — первичный и вторичный вал соосны — имеют прямую передачу, характеризуются уменьшенным поперечным габаритом, но увеличенным продольным (большинство заднеприводных автомобилей)
с несоосными валами — не имеют прямой передачи (раздаточные коробки полноприводных автомобилей, КПП тракторов)
многовальные с переменным числом зацеплений — позволяют получать большое число передач (КПП тракторов, коробки скоростей и подач токарных станков)
многовальные с последовательным редуцированием — фактически объединяют в себе несколько последовательно включенных КПП (нашли применение на тракторах и бронетехнике)
безвальные КП
соосные безвальные КП (немецкий танк Pz.III)
несоосные безвальные КП (немецкий танк Pz.VI «Тигр»)
По числу ходов (подвижных шестерен-кареток или муфт): трех-, четырех- и пятиходовые.
По способу переключения ступеней:
с подвижными шестернями-каретками
с постоянным зацеплением шестерен и переключением с помощью зубчатых муфт:
без синхронизаторов
с синхронизаторами
с фрикционным включением ступеней
По способу управления
С ручным включением передач — передачу включает водитель (оператор).
Непосредственного действия — используется только усилие оператора. Приводы непосредственного действия бывают механическими и гидравлическими.
Сервоприводы — используется усилие оператора и сервоустройства, при этом основную часть работы выполняет сервоустройство, а усилие оператора необходимо для управления работой сервоустройства. В зависимости от источника (преобразователя) энергии сервоприводы подразделяются на гидравлические, механические, электрические,вакуумные, смешанные и др. В автомобиле- и танкостроении наибольшее распространение получили гидросервоприводы.
Автоматические — в зависимости от внешних условий (например, частота вращения и нагрузка на коленчатом валу двигателя) передачи переключает автоматизированная система управления КП без участия водителя.
Требования
-обеспечение оптимальных тягово-скоростных и топливно-экономических свойств при заданной внешнескоростной(не знаю как пишется) характеристике двигателя -бесшумность при работе и переключении передач -легкость управления -высокий КПД сохранение работоспособности в течение дительного периода времени |
простота и лёгкость обслуживания
8. Классификация ступенчатых кпп. Схема и работа трехвальных и трехступенчатых кпп.
Ступенчатые КПП классифицируют по следующим признакам: по подвижности валов и осей различают КПП с неподвижными валами и планетарные (с подвижными осями части шестерен-сателлитов); по числу валов КПП с неподвижными валами делят на двух-, трех- и многовальные; по числу ступеней для движения вперед КПП могут быть двух-, трех-, четырех-, пяти- и многоступенчатыми (двухступенчатые коробки применяют вместе с бесступенчатым трансформатором); по способу управления различают неавтоматические, полуавтоматические и автоматические КПП
К главным нормам, которые предъявляют к ступенчатым коробкам передач, следует отнести обеспечение наилучших тяговых и топливно-экономических свойств автомобиля; высокий КПД; легкость управления; безударное переключение передач; бесшумность работы; невозможность включения одновременно 2-х передач или передачи заднего хода при движении вперед; надежное удержание передач во включенном и нейтральном положениях; простоту конструкции и небольшую цена; малые габаритные размеры и массу; удобство обслуживания и ремонта; надежность конструкции.
Валы и шестерни
Любая коробка передач представляет собой набор расположенных в едином корпусе (называемом картером) параллельных валов с расположенными на них шестернями.
В трёхвальной КПП автомобиля классической компоновки имеются первичный, вторичный и промежуточный валы.
Первичный (ведущий) вал через сцепление соединяется с маховиком двигателя.
Вторичный (ведомый) вал жёстко соединён с карданным валом.
Промежуточный вал служит для передачи вращения от первичного вала вторичному.
Первичный и вторичный валы расположены последовательно, вторичный опирается при этом на подшипник, установленный в хвостовике первичного. Жёсткой связи они не имеют и вращаются независимо друг от друга. Промежуточный вал расположен под первичным и вторичным. На валах находятся блоки шестерён. Чтобы уменьшить шумность работы, шестерни обычно делают косозубыми.
На первичном валу находится ведущая шестерня, приводящая промежуточный вал. На промежуточном валу расположен блок шестерён, шестерни которого жестко соединены с валом и часто изготавливаются как единое целое с ним. На вторичном валу расположены ведомые шестерни, которые могут находиться на шлицах вала и перемещаться по ним, либо вращаются на ступицах, в этом случае их продольное перемещение исключено, а передача включается путем подключения шестерни к валу скользящей муфтой, часто снабженной механизмом, выравнивающим угловые скорости вала и шестерни - синхронизатором. В несинхронизированных КПП спортивных автомобилей или спецтехники для этой же цели часто используются кулачковые муфты.
В трехступенчатых коробках разница между передаточными отношениями отдельных передач слишком велика. Трехступенчатые коробки передач удовлетворяют в том случае, если двигатель имеет большой запас мощности. При движении автомобиля на подъем, который он не может преодолеть на третьей передаче, необходимо перейти на вторую передачу, на которой скорость автомобиля с избытком ограничена максимальной частотой вращения двигателя, причем максимальную мощность двигателя при этом также не удается использовать, если крутизна подъема не будет настолько велика, чтобы соответствовать передаточному отношению этой второй передачи. Поэтому третью передачу выполняют с большим передаточным отношением, чтобы автомобиль мог преодолевать обычные для шоссе подъемы; с другой стороны это, однако, снижает максимально достижимую скорость движения автомобиля и ухудшает нагрузочный режим эксплуатации двигателя на ровной дороге, а значит и вызывает увеличенный расход топлива. Если же двигатель работает на частичных нагрузках, то его потери на трение составляют значительную часть полезной мощности. Длительная работа двигателя на высоких частотах вращения часто ведет к увеличению износов его деталей.
Недостаток трехступенчатой коробки передач устранен применением ускоряющей передачи, которая включается автоматически при определенной скорости движения автомобиля. В сущности, это еще одна дополнительная ступень с малым передаточным от ношением, которая включается при быстрой езде по горизонталь, ной дороге, снижает частоту вращения двигателя и увеличивая его нагрузку. В настоящее время она применяется редко; ее вы теснили многоступенчатые и автоматические коробки передач.
Вопрос. Назначение, устройство и работа синхронизатора.
Назначение синхронизаторов - уравнивать при включении передачи угловые скорости вращения включаемой шестерни и вторичного конусного кольца вала за счет трения между конусным кольцом синхронизатора и конусом шестерни, в результате чего и достигается бесшумное и безударное включение передачи.
Синхронизатор состоит из передвижной каретки, движущейся по шлицам вала, и цилиндрической обоймы с двумя бронзовыми конусными кольцами. Обойма удерживается на каретке в среднем положении при помощи четырех фиксаторов, состоящих из пружины и шарика. На конической поверхности конусных колец обоймы нарезаны мелкие кольцевые канавки, назначение которых - разрывать масляную пленку в момент соприкосновения конусного кольца обоймы с конусом включаемой шестерни, вследствие чего повышается трение между конусами.
На каретке с двух сторон имеются зубчатые венцы, которые могут входить в зацепление с зубчатыми венцами на шестернях и образовывать с ними зубчатые муфты. По окружности каретки расположены четыре шипа прямоугольного сечения, концы которых проходят через фигурные пазы в обойме. Снаружи на концах шипов при помощи штифтов укреплена муфта, в кольцевую проточку которой входят лапки переключающей вилки.
Процесс синхронизации происходит за три последовательных этапа:
1. Уравнивание угловых скоростей включаемой шестерни и вторичного вала.
2. Разблокировка обоймы и каретки синхронизатора.
3. Включение зубчатой муфты.
Для правильной работы синхронизатора сцепление в момент переключения передачи должно быть полностью выключено.
Синхронизатор действует следующим образом. При передвижении каретки синхронизатора с некоторым усилием из нейтрального положения к вращающейся шестерне включаемой передачи одновременно с кареткой будет двигаться и обойма с конусными кольцами. Каретка и обойма будут перемещаться до тех пор, пока конусное кольцо обоймы не войдет в соприкосновение с конусом на шестерне. В этом случае между конусами обоймы и шестерни возникает трение, и шестерня включаемой передачи, вращаясь со скоростью, отличной от скорости вторичного вала, начнет увлекать за собой обойму, стремясь повернуть ее на некоторый угол, пока шипы каретки не войдут в углубление со скосами в середине фигурных пазов обоймы. При этом обойма и шипы каретки под действием сил инерции вращающихся масс валов и колес, связанных с включаемой шестерней, будут с силой прижаты друг к другу и, таким образом, осевое усилие от каретки к обойме будет передаваться уже не только через шарики фиксаторов, но и непосредственно через скосы в пазах обоймы. При дальнейшем приложении усилия к каретке между скосами в пазах обоймы и фасками на шипах каретки возникает сила, которая, с одной стороны, будет продолжать прижимать обойму к конусу на шестерне и создавать трение, обеспечивающее уравнивание скоростей вращения шестерни и вторичного вала, и, с другой стороны, будет стремиться повернуть обойму в обратном направлении.
Когда скорости вращения включаемой шестерни и вторичного вала сравняются и взаимное скольжение колец прекратится, сила инерции, прижимающая обойму к каретке и препятствующая осевому перемещению каретки, исчезнет; освобожденная обойма под действием скосов провернется вместе с шестерней и всей системой связанных с ней колес и валов на некоторый угол относительно вторичного вала, достаточный для того, чтобы шипы каретки вышли из углублений в пазах обоймы. Каретка при этом под продолжающимся действием осевой силы преодолеет сопротивление шариковых фиксаторов и, скользя по шлицам вала, без удара войдет зубчатым венцом в зубчатый венец включаемой шестерни, соединив шестерню с вторичным валом.
Для предохранения от самовыключения передач зубья зубчатых муфт синхронизаторов и шестерен выполнены конусными по длине (в виде ласточкина хвоста) с уклоном 1 градус. Кроме того, для повышения надежности включения шлицы, по которым движется каретка синхронизатора, на некоторой длине, подобранной расчетом, сделаны тоньше на 0,3-0,4 мм с каждой стороны. Образовавшийся уступ, в который упирается каретка при включенной передаче, не позволяет ей самопроизвольно выключиться из зацепления с шестерней и в то же время при выключенном сцеплении не препятствует переключению передачи.
10 и 11 . Назначение и классификация карданных передач. Требования, предъявляемые к карданной передаче. Карданная передача предназначена для передачи крутящего момента между валами, расположенными под углом друг к другу. В автомобиле карданная передача применяется, как правило, в трансмиссии и рулевом управлении.
Посредством карданной передачи могут соединяться следующие элементы трансмиссии:
двигатель и коробка передач;
коробка передач и раздаточная коробка;
коробка передач и главная передача;
раздаточная коробка и главная передача;
дифференциал и ведущие колеса.
Основным элементом карданной передачи является карданный шарнир. В зависимости от конструкции шарнира различают следующие типы карданных передач:
карданная передача с шарниром неравных угловых скоростей;
карданная передача с шарниром равных угловых скоростей;
карданная передача с полукарданным упругим шарниром;
карданная передача с полукарданным жестким шарниром.
Карданная передача с полукарданным жестким шарниром на автомобилях не применяется, т.к. не отвечает требованиям надежности и технологичности.
Требования, предъявляемые к карданной передаче
Углы наклона карданных валов должны быть по возможности минимальными, так как при этом карданная передача будет работать с более высоким к.п.д. и с меньшей неравномерностью вращения валов (при отсутствии условий, обеспечивающих синхронность вращения). Однако назначение очень малых углов нежелательно, особенно для карданов с игольчатыми подшипниками, так как это вызывает бринеллирование последних.
Динамические нагрузки, вызванные неравномерностью вращения и несбалансированностью вала, особенно для карданных передач, работающих с высоким числом оборотов, должны быть минимальными.
Жесткость карданной передачи, являющейся одним из упругих звеньев трансмиссии, надо выбирать с учетом динамических характеристик всех элементов трансмиссии. Собственные частоты крутильных колебаний трансмиссии должны лежать вне эксплуатационных режимов автомобиля.
Критические числа оборотов карданной передачи должны быть выше чисел оборотов максимально возможных по условиям эксплуатации.
Трущиеся поверхности карданных шарниров и компенсирующие устройства (скользящие шлицевые соединения карданных валов, требующие смазки, следует хорошо защищать от вытекания смазки и от проникновения влаги, грязи и пыли.
Рис. 2. Полный кардан: 1 — вилка; 2 — опора для цапф крестовины; 3 — крышка; 4 — крестовина.
Шарнир неравных угловых скоростей объединяет две вилки, расположенные под углом 90° друг к другу, крестовину и фиксирующие элементы. Крестовина вращается в игольчатых подшипниках, установленных в проушинах вилок. Подшипники необслуживаемые, пластичная смазка закладывается в них при сборке и в процессе эксплуатации не меняется.
Особенностью шарнира неравных угловых скоростей является неравномерная (циклическая) передача крутящего момента, т.е. за один оборот ведомый вал дважды отстает и дважды обгоняет ведущий вал. Для компенсации неравномерности вращения в карданной передаче применяется не менее двух шарниров, по одному с каждой стороны карданного вала. При этом вилки противоположных шарниров располагаются в одной плоскости.
12 Вопрос. Назначение, классификация и схемы главных передач. Требования, предъявляемые к главным передачам.
Назначение и основные типы главных передач. Главная передача предназначена для увеличения крутящего момента и уменьшения частоты вращения до необходимых ведущим колесам значений.
В зависимости от числа ступеней редуктора главная передача может быть одинарной или двойной. Одинарная главная передача состоит из ведущей и ведомой шестерен. Двойная главная передача состоит из двух пара шестерен и применяется в основном на грузовых автомобилях, где требуется увеличение передаточного числа. Конструктивно двойная главная передача может выполняться центральной или разделенной. Центральная главная передача компонуется в общем картере ведущего моста. В разделенной передаче ступени редуктора разнесены: одна располагается в едущем мосту, другая – в ступице ведущих колес.
Вид зубчатого соединения определяет следующие типы главной передачи:
цилиндрическая;
коническая;
гипоидная;
червячная.
Цилиндрическая главная передача применяется на переднеприводных автомобилях, где двигатель и коробка передач расположены поперечно. В передаче используются шестерни с косыми и шевронными зубьями. Передаточное число цилиндрической главной передачи находится в пределах 3,5-4,2. Дальнейшее увеличение передаточного числа приводит к увеличению габаритов и уровня шума.
На пререднеприводных автомобилях может производиться замена главной передачи, являющаяся составной частью тюнинга трансмиссии. Это приводит к улучшению разгонной динамики автомобиля и снижению нагрузки на сцепление и коробку передач.
Коническая, гипоидная и червячная главные передачи применяются на заднеприводных автомобилях, где двигатель и коробка передач расположены параллельно движению, а крутящий момент на ведущую ось необходимо передать под прямым углом.
Из всех типов главной передачи заднеприводных автомобилей самой востребованной является гипоидная главная передача, которую отличает меньшая нагрузка на зуб и низкий уровень шума. Вместе с тем, наличие смещения в зацеплении зубчатых колес приводит к повышению трения скольжения и, соответственно, снижению КПД. Передаточное число гипоидной главной передачи составляет: для легковых автомобилей 3,5-4,5, для грузовых автомобилей 5-7.
Коническая главная передача применяется там, где не важны габаритные размеры и не ограничен уровень шума. Червячная главная передача ввиду трудоемкости изготовления и дороговизне материалов в конструкции трансмиссии автомобиля практически не применяется.
К главным передачам относятся такие требования :
— обеспечить оптимальные тягово-швидкисни и топливно-экономические характеристики трактора (автомобиля) при соответствующем выборе передаточных чисел;
— минимальные размеры по высоте для обеспечения максимально возможного дорожного просвета;
— высокая технологичность в производстве и эксплуатации;
— высокий КПД в широком диапазоне скоростных, погрузочных и тепловых режимах работы;
— высокая надежность (безотказность, долговечность, ремонтопригодность) и жесткость;
плавность и бесшумность работы;
— хорошие масогабаритни показатели (компактность и как можно меньшая масса);
— возможность обеспечения заданных значений уровня пола (для автобусов).
13 вопрос. Назначение и классификация дифференциалов. Свойства дифференциала. Требования, предъявляемые к дифференциалу Дифференциал предназначен для передачи, изменения и распределения крутящего момента между двумя потребителями и обеспечения, при необходимости, их вращения с разными угловыми скоростями. Расположение дифференциала в трансмиссии автомобиля:
в заднеприводном автомобиле для привода ведущих колес – в картере заднего моста;
в переднеприводном автомобиле для привода ведущих колес – в коробке передач;
в полноприводном автомобиле для привода ведущих колес – в картере переднего и заднего мостов;
в полноприводном автомобиле для привода ведущих мостов – в раздаточной коробке.
В зависимости от вида зубчатой передач, используемой в редукторе, различают следующие виды дифференциалов:
конический;
цилиндрический;
червячный.
Конический дифференциал применяется в основном в качестве межколесного дифференциала.
Цилиндрический дифференциал устанавливается чаще между осями полноприводных автомобилей.
Червячный дифференциал, ввиду своей универсальности, может устанавливаться как между колесами, так и между осями.
Устройство дифференциала рассмотрено на примере самого распространенного конического дифференциала. Составные части дифференциала являются характерными и для других видов дифференциалов. Конический дифференциал имеет следующее общее устройство:
корпус;
сателлиты;
полуосевые шестерни.
Схема дифференциала
На примере дифференциала переднеприводного автомобиля
ведомая шестерня главной передачи
фрагмент ведущей шестерни главной передачи
ось сателлитов
сателлит
корпус дифференциала
правый фланцевый вал
сальник
конический роликовый подшипник
полуосевая шестерня
левый фланцевый вал
фрагмент картера коробки передач
Корпус (другое наименование – чашка дифференциала) воспринимает крутящий момент от главной передачи и передает его через сателлиты на полуосевые шестерни. На корпусе жестко закреплена ведомая шестерня главной передачи. Внутри корпуса установлены оси, на которых вращаются сателлиты.
Сателлиты, играющие роль планетарной шестерни, обеспечивают соединение корпуса и полуосевых шестерен. В зависимости от величины передаваемого крутящего момента в конструкции дифференциала используется два или четыре сателлита. В легковых автомобилях применяется, как правило, два сателлита.
Полуосевые шестерни (солнечные шестерни) передают крутящий момент на ведущие колеса через полуоси, с которыми имеют шлицевое соединение. Правая и левая полуосевые шестерни могут иметь равное или различное число зубьев. Шестерни с равным числом зубьев образуют симметричный дифференциал, тогда как неравное количество зубьев характерно для несимметричного дифференциала.
Симметричный дифференциал распределяет крутящий момент по осям в равных соотношениях, независимо от величины угловых скоростей ведущих колес. Благодаря этим свойствам симметричный дифференциал используется в качестве межколесного дифференциала.
Несимметричный дифференциал делит крутящий момент в определенном соотношении, поэтому устанавливается между ведущими осями автомобиля.
Работа дифференциала
В работе симметричного межколесного дифференциала можно выделить три характерных режима:
прямолинейное движение;
движение в повороте;
движение по скользкой дороге.
При прямолинейном движении колеса встречают равное сопротивление дороги. Крутящий момент от главной передачи передается на корпус дифференциала, вместе с которым перемещаются сателлиты. Сателлиты, обегая полуосевые шестерни, передают крутящий момент на ведущие колеса в равном соотношении. Так как сателлиты на осях не вращаются, полуосевые шестерни движутся с равной угловой скоростью. При этом частота вращения каждой из шестерен равна частоте вращения ведомой шестерни главной передачи.
При движении в повороте внутреннее ведущее колесо (расположенное ближе к центру поворота) встречает большее сопротивление, чем наружное колесо. Внутренняя полуосевая шестерня замедляется и заставляет сателлиты вращаться вокруг своей оси, которые в свою очередь увеличивают частоту вращения наружной полуосевой шестерни. Движение ведущих колес с разными угловыми скоростями позволяет проходить поворот без пробуксовки. При этом, в сумме частоты вращения внутренней и наружной полуосевых шестерен всегда равна удвоенной частоте вращения ведомой шестерни главной передачи. Крутящий момент, независимо от разных угловых скоростей, распределяется на ведущие колеса в равном соотношении.
При движении по скользкой дороге одно из колес встречает большее сопротивление, тогда как другое проскальзывает - буксует. Дифференциал, в силу своей конструкции, заставляет вращаться буксующее колесо с увеличивающейся скоростью. Другое колесо при этом останавливается. Сила тяги на буксующем колесе, по причине низкой силы сцепления, мала, поэтому и крутящий момент на этом колесе тоже мал. А так как дифференциал у нас симметричный, то на другом колесе крутящий момент тоже будет небольшим. Тупиковая ситуация – автомобиль не может сдвинуться с места.Для продолжения движения необходимо увеличить крутящий момент на свободном колесе. Это осуществляется с помощью блокировки дифференциала.
К дифференциалам предъявляются следующие требования: распределение крутящих моментов между колесами и мостами в пропорции, обеспечивающей наилучшие эксплуатационные свойства трактора (максимальную тягу, устойчивость и управляемость); минимальная масса и габариты, низкий уровень шума и достаточная надежность.
14 Вопрос. Схема дифференциала
На примере дифференциала переднеприводного автомобиля
ведомая шестерня главной передачи
фрагмент ведущей шестерни главной передачи
ось сателлитов
сателлит
корпус дифференциала
правый фланцевый вал
сальник
конический роликовый подшипник
полуосевая шестерня
левый фланцевый вал
фрагмент картера коробки передач
Корпус (другое наименование – чашка дифференциала) воспринимает крутящий момент от главной передачи и передает его через сателлиты на полуосевые шестерни. На корпусе жестко закреплена ведомая шестерня главной передачи. Внутри корпуса установлены оси, на которых вращаются сателлиты.
Сателлиты, играющие роль планетарной шестерни, обеспечивают соединение корпуса и полуосевых шестерен. В зависимости от величины передаваемого крутящего момента в конструкции дифференциала используется два или четыре сателлита. В легковых автомобилях применяется, как правило, два сателлита.
Полуосевые шестерни (солнечные шестерни) передают крутящий момент на ведущие колеса через полуоси, с которыми имеют шлицевое соединение. Правая и левая полуосевые шестерни могут иметь равное или различное число зубьев. Шестерни с равным числом зубьев образуют симметричный дифференциал, тогда как неравное количество зубьев характерно для несимметричного дифференциала.
15 Вопрос. Назначение и типы полуосей
Вращающий момент от полуосевых шестерен дифференциала к ведущим колесам передается валами, называемыми полуосями. Помимо вращающего момента, полуоси могут быть нагружены изгибающими моментами от сил, действующих на ведущее колесо. Такими силами являются реакция дороги F от вертикальной нагрузки, приходящейся на колесо 1 (рис. а), сила тяги Р (или тормозная сила при торможении), боковая сила Т, возникающая при повороте и заносе. В зависимости от способа установки полуоси могут быть полностью или частично разгружены от изгибающих моментов, возникающих под действием перечисленных сил на расстояниях с и г соответственно.
Полностью разгруженная полуось внутренним концом установлена на шлицах в полуосевой шестерне дифференциала, корпус которого опирается на подшипники, а наружным при помощи фланца соединена со ступицей колеса. Ступица с колесом установлена на двух подшипниках на балке моста. При такой установке полуось передает только вращающий момент, а все изгибающие моменты воспринимаются через подшипники балкой моста, что облегчает условия работы полуоси. Полностью разгруженные полуоси применяются на транспортных колесных машинах средней и большой грузоподъемности.
. Схема установки полуосей В приводе управляемых ведущих колес к карданному шарниру равных угловых скоростей вращающий момент подводится от дифференциала внутренней полуосью. Наружная полуось имеет фланец, от которого момент передается на ступицу колеса. Ступица колеса установлена наповоротной цапфе с помощью двух конических роликовых подшипников, передающих на цапфу все изгибающие моменты от указанных выше сил. Цапфа со своим корпусом установлена на шкворневых пальцах с подшипниками, жестко закрепленных на наконечниках балки моста. Полуоси нагружены только вращающим моментом. Если полуось наружным концом непосредственно опирается на подшипники установленные в балке моста, то она воспринимает изгибающие моменты от всех перечисленных выше сил и, кроме того, передает вращающий момент на ведущее колесо. Полуоси такого типа называются полуразгруженными. Они обычно применяются только на легковых автомобилях. На полноприводных колесных машинах используются почти исключительно полностью разгруженные полуоси. На быстроходных гусеничных машинах механизмы поворота, служащие для управления движением, включены в трансмиссию, так как через них передается вращающий момент от двигателя к ведущим колесам.
16 Вопрос.Общие сведения о мостах. Назначение и типы мостов.
Мосты автомобиля соединяют колеса одной оси автомобиля между собой, повышают грузоподъемность автомобиля и обеспечивают оптимальное движение по бездорожью.
Мосты автомобиля воспринимают действующие между опорной поверхностью и рамой или кузовом вертикальные, продольные и поперечные нагрузки, которые передаются элементами подвески.
В настоящее время различают следующие типы мостов:
- ведущие,
- управляемые,
- комбинированные,
- поддерживающие.
Ведущий мост предназначен для передачи на раму (кузов) толкающих усилий от ведущих колес, а при торможении — тормозных усилий.
Ведущий мост представляет собой жесткую пустотелую балку, на концах которой на подшипниках установлены ступицы ведущих колес, а внутри размещены главная передача, дифференциал и полуоси. В зависимости от конструкции балки ведущие мосты бывают разъемные и неразъемные (цельные), а по способу изготовления балки — штампованно-сварные и литые.
Управляемый мост представляет собой балку с установленными по обоим концам поворотными цапфами. Средняя часть балки выгнута вниз, что позволяет более низко расположить двигатель.
Комбинированный мост выполняет функции ведущего и управляемого мостов.
Поддерживающий мост предназначен только для передачи вертикальной нагрузки от рамы к колесам автомобиля. Он представляет собой прямую балку, по концам которой на подшипниках смонтированы поддерживающие колеса. Поддерживающие мосты применяют на прицепах и полуприцепах, а также на легковых автомобилях с приводом на передние колеса.
17 Вопрос(здесь и 19 вопрос). Назначение и классификация подвесок. Требования, предъявляемые к подвескам.
Подвеска автомобиля предназначена для обеспечения упругой связи между колесами и кузовом автомобиля за счет восприятия действующих сил и гашения колебаний.
Классификация
по характеру работы — зависимые и независимые
В зависимой подвеске колёса одной оси так или иначе жёстко связаны между собой, и перемещение одного колеса оси однозначно влияет на другое.
В независимой подвеске колёса одной оси не имеют жёсткой связи, и перемещение одного из них либо никак не влияет на второе, либо имеет на него лишь небольшое влияние.
Зависимые
На поперечной рессоре
Подвеска состояла из неразрезной балки моста (ведущего или неведущего) и расположенной над ним полуэллиптической поперечной рессоры. В подвеске ведущего моста возникала необходимость размещения его массивного редуктора, поэтому поперечная рессора имела форму прописной буквы «Л». Для уменьшения податливости рессоры использовались продольные реактивные тяги или дышло.
На продольных рессорах
В ней балка моста подвешена на двух продольно ориентированных рессорах. Мост может быть как ведущим, так и неведущим, и расположен как над рессорой (обычно на легковых автомобилях), так и под ней (грузовики, автобусы, внедорожники). Как правило, крепление моста к рессоре осуществляется при помощи металлических хомутов примерно в её середине, часто с небольшим смещением вперёд.
С направляющими рычагами
Существуют самые различные схемы таких подвесок с различным количеством и расположением рычагов. Часто применяется показанная на иллюстрации пятирычажная зависимая подвеска с тягой Панара. Её преимущество в том, что рычаги жёстко и предсказуемо задают движение ведущего моста по всем направлениям — вертикальном, продольном и боковом.
С дышлом
Дышло в задней подвеске автомобилей применяют для уменьшения продольных кренов при разгоне и торможении. Дышло жёстко соединено с балкой ведущего заднего моста, а с кузовом соединяется с помощью шарнира. При разгоне дышло за счёт сил, действующих на балку моста, подталкивает кузов вверх в точке крепления, а при торможении — подтягивает вниз, предотвращая «клевок» кузова.
Типа «Де Дион»
Подвеску «Де Дион» можно охарактеризовать как промежуточный тип между зависимыми и независимыми подвесками. Этот тип подвески может использоваться только на ведущих мостах, точнее говоря, только ведущий мост может иметь тип подвески «Де Дион», так как она была разработана как альтернатива неразрезному ведущему мосту и подразумевает наличие на оси ведущих колёс.
В подвеске «Де Дион» колёса соединены сравнительно лёгкой, так или иначе подрессоренной неразрезной балкой, а редуктор главной передачи неподвижно крепится к раме или кузову и передаёт вращение на колёса через полуоси с двумя шарнирами на каждой
Независимые с качающимися полуосями
Подвеска с качающимися полуосями имеет по одному шарниру на каждой из них. Это обеспечивает их независимое подрессоривание, но при работе подвески такого типа изменяются в больших пределах как колея, так и развал колёс, что делает такую подвеску кинематически несовершенной.
На продольных рычагах
В этой подвеске каждое из колёс одной оси прикреплено к продольному рычагу, закреплённому на раме или кузове подвижно.
Этот тип независимой подвески прост, но несовершенен. При работе такой подвески в достаточно больших пределах меняется колёсная база автомобиля, правда колея при этом остаётся постоянной. При повороте колёса в ней наклоняются вместе с кузовом существенно больше, чем в других конструкциях подвесок. Продольные рычаги воспринимают усилия, действующие во всех направлениях, а значит — подвергаются большим нагрузкам на кручение и изгиб, что требует их большой жёсткости и, соответственно, утяжеления.
На косых рычагах
Это по сути разновидность подвески на продольных рычагах, созданная в стремлении избавиться от её врождённых недостатков. Она почти всегда используется на задней ведущей оси.
В ней оси качания рычагов расположены под некоторым углом. Благодаря этому изменение колёсной базы минимизируется по сравнению с подвеской на продольных рычагах, уменьшается и влияние кренов кузова на наклон колёс (но появляется изменение колеи).
На продольных и поперечных рычагах
Это сложный и очень редко встречавшийся тип подвески.
По сути он был вариантом подвески макферсон, но для разгрузки брызговика крыла пружины располагались не вертикально, а горизонтально продольно, и упирались задним торцом в перегородку между моторным отсеком и салоном (щит передка).
На двойных продольных рычагах
В этой подвеске с каждой стороны имеется по два продольных рычага. Все они имели по сути общую конструкцию (так называемая «система Порше», в честь изобретателя) — в качестве упругих элементов применялись расположенные друг над другом поперечные торсионные валы, соединяющие пару рычагов, причём торсионы были заключены в образовывавшие поперечину подвески трубы (у поздних моделей «Запорожца» помимо торсионов в качестве дополнительных упругих элементов применялись также цилиндрические витые пружины, расположенные вокруг амортизаторов).
На двойных поперечных рычагах (параллелограмная)
В этой подвеске с каждой стороны автомобиля расположены два поперечных рычага, внутренние концы которых подвижно закреплены на кузове, поперечине или раме, а внешние соединены со стойкой, несущей колесо — как правило поворотной в передней подвеске и неповоротной в задней.
По типу упругого элемента:
Пружинные
Классический вариант передней независимой подвески для легковых автомобилей. В качестве упругого элемента используются винтовые пружины, как правило расположенные между рычагами, реже — вынесенные в пространство над верхним рычагом и опирающиеся на брызговик крыла, как в подвеске «Макферсон».
Торсионные
В качестве упругих элементов используются продольно расположенные торсионы — работающие на скручивание стержни. Как правило торсионы крепятся к нижним рычагам. Особенностью торсионов является вращение только в одну сторону – в направлении скручивания. Другой особенностью является то, что торсион может использоваться для регулировки высоты кузова.
Рессорные
В этой подвеске в качестве упругого элемента используются поперечные рессоры: одна, две, очень редко — более двух, при сохранении общей схемы.
Гидропневматические и пневматические
В качестве упругих элементов используются пневмобаллоны или гидропневматические упругие элементы. Основными преимуществами пневматической подвески являются комфортабельность, геометрическая проходимость и безопасность автомобиля.
«Макферсон»
По своей конструкции подвеска МакФерсон является развитием подвески на двойных поперечных рычагах, в которой верхний поперечный рычаг заменен на амортизаторную стойку.
Многорычажная подвеска(Multilink) в настоящее время является самым распространенным видом подвески, который применяется на задней оси легкового автомобиля. Многорычажная подвеска устанавливается как на переднеприводные, так и на заднеприводные автомобили.
Основными преимуществами многорычажной подвески, обусловленными ее конструкцией, являются высокая плавность хода, низкий уровень шума, лучшая управляемость. Вместе с тем, подвеска достаточно дорога и сложна в изготовлении и установке.
Торсионно-рычажная (с сопряжёнными рычагами)
Очень распространённый в 70-х — 90-х годах тип полузависимой подвески задних колёс с двумя продольными рычагами, соединёнными работающей на скручивание торсионной балкой.
Активная подвеска
Активной называется подвеска, которая может изменять положение и жесткость упругих элементов по команде от управляющего устройства, которое в свою очередь получает данные о положении кузова от различных датчиков. Основные виды активной подвески: пневматическая, гидравлическая и пневмогидравлическая. Наиболее широкое применение активная подвеска получила в автобусах и троллейбусах, где она позволяет избежать кренов кузова при неравномерном распределении пассажиров по салону, и в грузовиках. В легковых автомобилях применяется реже из-за сложности и дороговизны.
Основными требованиями, предъявляемыми к подвеске, являются следующие:
- упругая характеристика подвески должна обеспечивать высокую плавность хода и отсутствие ударов в ограничители хода, противодействовать кренам при повороте, «клевкам» при торможении и разгоне автомобиля;
- кинематическая схема должна создать условия для возможного малого изменения колеи и углов установки колёс, соответствие кинематики колес кинематике рулевого привода, исключающее колебания управляемых колес, вокруг оси поворота;
- оптимальная величина затухания колебаний кузова и колес;
- надежная передача от колес кузову или раме продольных и поперечных усилий и моментов;
- малая масса элементов подвески и особенно неподрессоренных частей;
- достаточная прочность и долговечность деталей подвески и особенно упругих элементов, относящихся к числу наиболее нагруженных частей подвески.
18 Вопрос. Основные элементы подвесок и их назначение.
Основными элементами подвески являются:
Упругие элементы, которые воспринимают и передают нормальные (направленные по вертикали) силы реакции дороги, возникающие при наезде колеса на её неровности;
Направляющие элементы, которые задают характер перемещения колёс и их связи между собой и с несущей системой, а также передают продольные и боковые силы и их моменты.
Амортизаторы, которые служат для гашения колебаний несущей системы, возникающих вследствие действия дороги.
20 Вопрос. Общие сведения о колесах и шинах. Назначение и устройство шин.
Колесо принимает крутящий момент от двигателя, и за счет сил сцепления с дорогой обеспечивают движение автомобиля, а также они воспринимают и сглаживают удары и толчки от неровностей поверхности дороги. От них зависят возможность разгона и торможения, управляемость и устойчивость, плавность хода и безопасность автомобиля.
Колесо состоит из:
- диска с ободом,
- шины.
Диск, с приваренным к нему ободом, крепится к ступице колеса (или к полуоси заднего моста с помощью конических болтов или гаек.
Основные компоненты шины:
1. Каркас является основой шины: придает ей форму, выдерживает внешние и внутренние нагрузки, действующие на шину. Каркас представляет собой обрезиненную ткань, называемую кордом. В производстве кордовых нитей используются такие материалы, как нейлон, капрон, полиэфир и другие. Расположение нитей корда каркаса закладывает конфигурацию шины: в радиальной шине кордовые нити расположены под прямым углом по направлению движения колес, а в диагональной – под углами 45-600. Данная особенность определяет, различные потребительские и технологические качества шины.
2. Протектор - наружная оболочка шины, состоящая из толстого слоя износостойкой резины, имеющая на своей поверхности различные канавки и выступы, образующие рисунок протектора. Протектор воспринимает удары о неровности дороги, предохраняя каркас от повреждений, а рисунок протектора обеспечивает сцепление шины с дорогой. Область соприкосновения протектора с дорогой называется пятном контакта, а проекция его по периметру шины образует беговую дорожку.
3. Брекер – упрочняющий пояс, состоящий из двух или более резинокордных слоев, расположенных между каркасом и протектором шины. Брекерный слой смягчает удары на каркас, равномерно распределяя нагрузку на его поверхность, и усиливает поперечную жесткость протектора. Для производства брекерных слоев используют сталь, полиэфир, арамид и другие материалы.
4. Боковина представляет собой эластичные слои резины, защищающие боковые части каркаса от повреждений. Боковину также используют и для маркировки шин.
5. Борт - жесткая часть шины, состоит из бортового кольца, изготовленного из стальной проволоки и наполнительного шнура из твердой резины. Борт предназначен для фиксации шины на ободе колеса.
Основными достоинствами радиальных шин являются: хорошее сцепление с дорогой, малое сопротивление качению и большой срок службы. Так как они более эластичны, чем диагональные, то поездка на автомобиле становится более комфортной и безопасной. Однако такие покрышки имеют слабую прочность боковин.
21 Вопрос. Классификация и обозначение шин.
Шина может быть камерной или бескамерной, с каркасом радиального или диагонального типа.
В камерной шине находится резиновая камера, которая и заполняется воздухом. А сама шина без камеры называется покрышкой.
Покрышка состоит из каркаса (корда) и протектора, а также боковин и бортов.
В бескамерной шине отсутствует, и не предусмотрена, резиновая камера для воздуха. Полость, заключенная между покрышкой и ободом должна быть герметичной, так как непосредственно она и заполняется воздухом. Поэтому диск для бескамерной шины отличается от обычного диска наличием уплотняющих буртиков на ободе
Обозначение шин
Пример: LT205/55R16 91V
LT (опционально, обязательное обозначения по DOT) — функция шины (P — легковой автомобиль (Passenger car), LT — лёгкий грузовик (Light Truck), ST — прицеп (Special Trailer), T — временная (используется только для запасных шин))
205 — ширина профиля, мм
55 — отношение высоты профиля к ширине, %. Если не указан — считается равным 82 %.
R — шина имеет каркас радиального типа (если буквы нет — шина диагонального типа). Частая ошибка — R — принимают за букву радиуса. Возможные варианты: B — bias belt (диагонально-опоясанная шина. Каркас шины тот же, и у диагональной шины, но имеется брекер, как у радиальной шины), D или не указан — диагональный тип каркаса.
16 — посадочный диаметр шины (соответствует диаметру обода диска), дюйм
91 — индекс нагрузки (на некоторых моделях в дополнение к этому может быть указана нагрузка в кг — Max load)
V — индекс скорости (определяется по таблице)
На шинах обязательно должны быть указаны следующие сведения:
- Максимально допустимое давление (MAX PRESSURE).
Давление воздуха в шинах существенно влияет на поведение автомобиля на дороге, безопасность на высоких скоростях, а также на износ протектора. Давление в шинах обязательно должно быть приведено в норму до регулировки углов установки колёс.
- Материалы, используемые в конструкции каркаса и брекера (Tire construction materials)
- Назначение для определённых условий эксплуатации
Winter — зимние шины.
Aqua, Rain и т. д. — высокоэффективны на мокрой дороге.
AS (all season) — всесезонные шины.
M+S (Mud+Snow) — буквально — «грязь+снег» — пригодны для движения по грязи и снегу.
22.23 Вопос Стабилизация управляемых колес. Установочные углы управляемых колес.
Углы установки колес - конструктивные параметры, определяющие их положение в режиме прямолинейного движения и в поворотах. Каждая модель автомобиля предусматривает индивидуальные значения углов, которые определяются устройствомавтомобильной подвески. В зависимости от ее конструкции одни углы могут бытьрегулируемыми, а другие - жестко фиксированными. Это относится как к передней, так и к задней осям автомобиля. Одним из важнейших свойств подвески является стабилизация управляемых колес, т.е. их способность устойчиво сохранять прямолинейноедвижение автомобиля и возвращаться к нему после поворота. Для улучшения стабилизацииуправляемых колес оси их поворота наклоняют в продольной и поперечной плоскостях.
Схемы установки управляемых колес. Факторы, влияющие на изменение углов установки управляемых колес.
Разва́л — угол между вертикалью и плоскостью вращения колеса. Развал считается отрицательным, если колёса направлены верхней стороной внутрь, и положительным, если верхней стороной наружу. Развал на автомобиле с независимой или полунезависимой подвеской меняется с изменением крена автомобиля, и ещё с изменением загрузки.
Изначально измерялся при помощи отвесов и уровней различных систем, в настоящее время используются либо оптические датчики с компьютерной обработкой результатов, либо гравитационные датчики наклона.
Схожде́ние — угол между направлением движения и плоскостью вращения колеса. Очень часто говорят о суммарном схождении двух колёс на одной оси. В некоторых автомобилях можно регулировать схождение как передних колёс, так и задних. Схождение измеряют в градусах/минутах (знаки °') и в миллиметрах. Схождение в миллиметрах — это расстояние между задними кромками колёс, минус расстояние между передними кромками колёс(в справочниках обычно приводятся данные по штатным колёсам, при произвольном диаметре колеса необходим пересчёт). Это определение верно только в случае неповреждённых, правильно смонтированных колёс. В противном случае применяется процедура «ран-аут» (run out), вычитающая биение колеса из величины схождения.
Именно неправильно отрегулированное схождение является основной (но не единственной) причиной ускоренного износа покрышек. Одним из первых признаков неправильно установленного схождения является визг покрышек в повороте при небольшой скорости. При схождении в 5 и более мм покрышка полностью сотрётся менее чем за 1000 км.
Кастр, кастер или кастор — угол между вертикалью и проекцией оси поворота колеса на продольную плоскость автомобиля. Продольный наклон обеспечивает самовыравнивание управляемых колёс за счёт скорости автомобиля. Другими словами: автомобиль выходит из поворота сам; руль, который отпущен и обладает свободным ходом, сам возвращается в положение прямолинейного движения (на ровной дороге, с отрегулированными механизмами). Это происходит, естественно, при положительном кастре.
Угол поперечного наклона — ( угол между вертикалью и проекцией оси поворота колеса на поперечную плоскость автомобиля. Этот угол обеспечивает самовыравнивание управляемых колёс за счёт веса автомобиля.
На изменение углов установки управляемых колес влият следующие факторы: износ элементов подвески, износ элементов рулевого механизма, нарушение геометрии кузова.
Общие сведения о рулевом управлении. Назначение и устройство рулевого управления. Схемы поворота атс. Требования, предъявляемые к рулевому управлению.
Рулевое управление предназначено для обеспечения движения автомобиля в заданном водителем направлении и наряду с тормозной системой является важнейшей системой управления автомобилем. На большинстве легковых автомобилей изменение направления движения осуществляется за счет поворота передних колес (кинематический способ поворота). Рулевое управление современного автомобиля имеет следующее устройство:
рулевое колесо с рулевой колонкой;
рулевой механизм;
рулевой привод.http://systemsauto.ru/wheel/shema_wheel.html
Схема рулевого управления
рулевое колесо
рулевая колонка
карданный вал
датчик крутящего момента на рулевом колесе
электроусилитель руля
рулевой механизм
рулевая тяга
наконечник рулевой тяги с шаровым шарниром
при повороте рулевого колеса, колёса поворачиваются на разные углы, за счет рулевой трапеции. Это сделано для того чтобы создавать меньшее сопротивление качению, так как в повороте внутреннее колесо проходит по меньшему радиусу чем наружное
К рулевому управлению предъявляются следующие требования. Оно должно обеспечивать движение автомобилю в соответствии с направлением, заданным водителем. Правильность движения управляемых колес не должна нарушаться ни при изменениях положения их в результате подрессоривания, ни под действием неровностей и поперечного уклона дороги, бокового ветра, изменения коэффициента сцепления и сопротивления качению на колесах одной стороны по отношению к другим 25 Назначение и классификация рулевых механизмов. Устройство и работа рулевых механизмов.
Рулевой механизм предназначен для увеличения, приложенного к рулевому колесу усилия, и передачи его рулевому приводу. В качестве рулевого механизма используются различные типы редукторов, которые характеризуются определенным передаточным числом. Наибольшее распространение на легковых автомобилях получил реечный рулевой механизм.
Рулевой механизм является основой рулевого управления, где он выполняет следующие функции:
увеличение усилия, приложенного к рулевому колесу;
передача усилия рулевому приводу;
самопроизвольный возврат рулевого колеса в нейтральное положение при снятии нагрузки.
По своей сути рулевой механизм является механической передачей (редуктором), поэтому основным его параметром являетсяпередаточное число.
В зависимости от типа механической передачи различают следующие типы рулевых механизмов:
реечный;
червячный;
винтовой.
Реечный рулевой механизм
Реечный рулевой механизм является самым распространенным типом механизма, устанавливаемым на легковые автомобили. Реечный рулевой механизм имеет следующее устройство: шестерня, рулевая рейка. Шестерня устанавливается на валу рулевого колеса и находится в постоянном зацеплении с рулевой (зубчатой) рейкой.
Работа реечного рулевого механизма осуществляется следующим образом. При вращении рулевого колеса рейка перемещается вправо или влево. При движении рейки перемещаются присоединенные к ней тяги рулевого привода и поворачивают управляемые колеса.
Червячный рулевой механизм механизм состоит из глобоидного червяка (червяка с переменным диаметром), соединенного с рулевым валом, и ролика. На валу ролика вне корпуса рулевого механизма установлен рычаг (сошка), связанный с тягами рулевого привода.Вращение рулевого колеса обеспечивает обкатывание ролика по червяку, качание сошки и перемещение тяг рулевого привода, чем достигается поворот управляемых колес.Червячный рулевой механизм обладает меньшей чувствительностью к ударным нагрузкам, обеспечивает большие углы поворота управляемых колес и соответственно лучшую маневренность автомобиля. С другой стороны червячный механизм сложен в изготовлении, поэтому дорог. Рулевое управление с таким механизмом имеет большое число соединений, поэтому требует периодической регулировки.
Червячный рулевой механизм применяется на легковых автомобилях повышенной проходимости с зависимой подвеской управляемых колес, легких грузовых автомобилях и автобусах. Ранее такой тип рулевого механизма устанавливался на отечественной «классике».
Винтовой рулевой механизм
Винтовой рулевой механизм объединяет следующие конструктивные элементы:
винт на валу рулевого колеса;
гайку, перемещаемую по винту;
зубчатую рейку, нарезанную на гайке;
зубчатый сектор, соединенный с рейкой;
рулевую сошку, расположенную на валу сектора.http://systemsauto.ru/wheel/shema_worm_steering.html
Схема винтового рулевого механизма
вал рулевого колеса;
винт;
циркулирующие шарики;
канал циркуляции шариков;
гайка с зубчатой рейкой;
рулевая сошка;
зубчатый сектор (секторная шестерня)
Особенностью винтового рулевого механизма является соединение винта и гайки с помощью шариков, чем достигается меньшее трение и износ пары.
Принципиально работа винтового рулевого механизма схожа с работой червячного механизма. Поворот рулевого колеса сопровождается вращением винта, который перемещает надетую на него гайку. При этом происходит циркуляция шариков. Гайка посредством зубчатой рейки перемещает зубчатый сектор и с ним рулевую сошку.
Винтовой рулевой механизм в сравнении с червячным механизмом имеет больший КПД и реализует большие усилия. Данный тип рулевого механизма устанавливается на отдельных легковых автомобилях представительского класса, тяжелых грузовых автомобилях и автобусах.
26 Назначение и типы рулевого привода. Устройство и работа рулевого привода.
Рулевой привод предназначен для передачи усилия, необходимого для поворота, от рулевого механизма к колесам. Он обеспечивает оптимальное соотношение углов поворота управляемых колес, а также препятствует их повороту при работе подвески. Конструкция рулевого привода зависит от типа применяемой подвески.
Наибольшее распространение получил механический рулевой привод, состоящий из рулевых тяг и рулевых шарниров. Рулевой шарнир выполняется шаровым. Шаровой шарнир состоит из корпуса, вкладышей, шарового пальца и защитного чехла. Для удобства эксплуатации шаровой шарнир выполнен в виде съемного наконечника рулевой тяги. По своей сути рулевая тяга с шаровой опорой выступает дополнительным рычагом подвески.
27 Назначение и типы рулевых усилителей. Устройство и работа рулевого усилителя.
усилитель рулевого управления
усилителем рулевого управления называется конструктивный элемент рулевого управления автомобиля, в котором дополнительное усилие при повороте рулевого колеса создается с помощью дополнительного привода.
Наиболее совершенным с точки зрения потребительских свойств и конструкции является электрогидравлический усилитель руля. Преимуществами электрогидравлического усилителя являются компактность, возможность функционирования на неработающем двигателе, экономичность за счет включения в нужный момент. В конструкции данного гидроусилителя предусмотрена возможность электронного регулирования коэффициента усиления. Поэтому, наряду с комфортностью управления усилитель может обеспечить легкость маневрирования на малых скоростях, что недоступно обычному гидроусилителю.
Электрогидравлический усилитель рулевого управления имеет следующее устройство:
насосный агрегат;
гидравлический узел управления;
система управления.http://systemsauto.ru/wheel/shema_power_steering_gear.html
Схема электрогидравлического усилителя руля
датчик усилителя руля
сигнал о скорости поворота рулевого колеса
рулевой механизм
обратный клапан
бачок рабочей жидкости
редукционный клапан
шестеренный насос
блок управления усилителем руля
электродвигатель
сигнал о скорости движения автомобиля
диагностический сигнал
сигнал о частоте вращения коленчатого вала двигателя
Насосный агрегат представляет собой объединенный блок, включающий гидравлический насос, электродвигатель насоса и бачок для рабочей жидкости. На насосный агрегат устанавливаетсяэлектронный блок управления.
Гидравлический насос может быть лопастного или шестеренного типа. Наиболее простым и надежным является шестеренный насос.
Гидравлический узел управления является исполнительным механизмом усилителя руля. Он включает:
торсион с поворотным золотником и распределительной гильзой;
силовой цилиндр с поршнем.
Гидравлический узел управления объединен с рулевым механизмом. Шток поршня силового цилиндра является продолжением рейки рулевого механизма.
Электроусилителем рулевого управления (обиходное название –элетроусилитель руля) называется конструктивный элемент рулевого управления автомобиля, в котором дополнительное усилие при повороте рулевого колеса создается с помощью электрического привода. В конструкции современного автомобиля электроусилитель рулевого управления постепенно заменяет гидроусилитель руля.
Основными преимуществами электроусилителя руля в сравнении с гидроусилителем рулевого управления являются:
удобство регулирования характеристик рулевого управления;
высокая информативность рулевого управления;
высокая надежность в связи с отсутствием гидравлической системы;
топливная экономичность, обусловленная экономным расходованием энергии.
Различают две схемы компоновки электроусилителя рулевого управления:
усилие электродвигателя передается на вал рулевого колеса;
усилие электродвигателя передается на рейку рулевого механизма.
Наиболее совершенным с точки зрения конструкции является электромеханический усилитель рулевого управления. Известными конструкциями такого усилителя являются:
электромеханический усилитель руля с двумя шестернями;
электромеханический усилитель руля с параллельным приводом.
Электромеханический усилитель рулевого управления имеет следующее устройство:
электродвигатель усилителя;
механическая передача;
система управления.
http://systemsauto.ru/wheel/shema_electro_steering_gear.html
Схема
электромеханического усилителя руля
c двумя
шестернями
датчик крутящего момента на рулевом колесе
электронный блок управления
электродвигатель
шестерня вала рулевого управления
зубчатая рейка
шестерня усилителя руля
карданный вал рулевого управления
датчик угла поворота рулевого колеса
Электроусилитель руля объединен с рулевым механизмом в одном блоке. В конструкции усилителя устанавливается, как правило, асинхронный электродвигатель.
Механическая передача обеспечивает передачу крутящего момента от электродвигателя к рейке рулевого механизма. В электроусилителе с двумя шестернями одна шестерня передает крутящий момент на рейку рулевого механизма от рулевого колеса, другая – от электродвигателя усилителя. Для этого на рейке предусмотрены два участка зубьев, один из которых служит приводом усилителя.
Схема электромеханического усилителя руля c параллельным приводом
вал-шестерня
торсионный стержень
датчик крутящего момента на рулевом колесе
зубчатая рейка
гайка на циркулирующих шариках
ременная передача
электродвигатель
электронный блок управления
В электроусилителе с параллельным приводом усилие от электродвигателя передается на рейку рулевого механизма с помощью ременной передачи и специального шариковинтового механизма.
Система управления электроусилителем руля включает следующие элементы:
входные датчики;
электронный блок управления;
исполнительное устройство.
К входным датчикам относятся датчик угла поворота рулевого колеса и датчик крутящего момента на рулевом колесе. Система управления электроусилителем руля также использует информацию, поступающую от блока управления ABS (датчик скорости автомобиля) и двигателем (датчик частоты коленчатого вала двигателя).
Электронный блок управления обрабатывает сигналы датчиков. В соответствии с заложенной программой вырабатывается соответствующее управляющее воздействие на исполнительное устройство – электродвигатель усилителя.
Электроусилитель руля обеспечивает работу рулевого управления автомобиля в следующих режимах:
поворот автомобиля;
поворот автомобиля на малой скорости;
поворот автомобиля на большой скорости;
активный возврат колес в среднее положение;
поддержание среднего положения колес.
Поворот автомобиля осуществляется поворотом рулевого колеса. Крутящий момент от рулевого колеса передается через торсион на рулевой механизм. Закрутка торсиона измеряется датчиком крутящего момента, угол поворота рулевого колеса – датчиком угла поворота рулевого колеса. Информация от датчиков, а также информация о скорости автомобиля, частоте вращения коленчатого вала двигателя, передаются в электронный блок управления. Блок управления рассчитывает необходимую величину крутящего момента электродвигателя усилителя и путем изменения величины силы тока обеспечивает ее на электродвигателе. Крутящий момент от электродвигателя передается на рейку рулевого механизма и далее, через рулевые тяги, на ведущие колеса.Таким образом, поворот колес автомобиля осуществляется за счет объединения усилий, передаваемых от рулевого колеса и электродвигателя усилителя.
28 Вопрос Общие сведения о тормозных системах. Назначение и типы тормозных систем. Требования, предъявляемые к тормозным системам.
Тормозная система предназначена для управляемого изменения скорости автомобиля, его остановки, а также удержания на месте длительное время за счет использования тормозной силы между колесом и дорогой.
Требования к тормозным системам следующие:
Обеспечение остановки с минимальным тормозным путем (расстояние, которое проходит автомобиль при торможении).
Сохранение устойчивости при торможении (критериями устойчивости служат: линейное отклонение, угловое отклонение, угол складывания автопоезда.)
Стабильность тормозных свойств при неоднократном торможении.
Минимальное время срабатывания тормозного привода.
Силовое следящее действие тормозного привода, то есть пропорциональность между усилием на педаль и приводным моментом.
Малая работа управления тормозными системами - усилие на тормозные педали в зависимости от назначения автотранспортного средства должно быть в пределах 500…7ОО Н, ход тормозной педали 80…180мм.
Отсутствие органооптических явлений (слуховых).
Надежность всех элементов тормозных систем, основные элементы (тормозная педаль, главный тормозной цилиндр, тормозной кран и др.) должны иметь гарантированную прочность, не должны выходить из строя на протяжении гарантированного ресурса, должна быть также предусмотрена сигнализация, оповещающая водителя о неисправности тормозной системы.
Тормозные системы автомобиля делятся на следующие виды:
- рабочая тормозная система,
- запасная тормозная система,
- стояночная тормозная система,
- вспомогательная тормозная система.
Рабочая тормозная система служит для регулирования скорости движения транспортного средства и его остановки.
Запасная тормозная система служит для остановки транспортного средства при выходе из строя рабочей тормозной системы.
Стояночная тормозная система служит для удержания автомобиля на месте длительное время.
Вспомогательная тормозная система служит для длительного поддержания постоянной скорости (на затяжных спусках) за счёт торможения двигателем, что достигается прекращением подачи топлива в цилиндры двигателя и перекрытием выпускных трубопроводов.
29 Вопрос Назначение и классификация тормозных механизмов. Схемы тормозных механизмов, их преимущества и недостатки.
Тормозной механизм предназначен для создания тормозного момента, необходимого для замедления и остановки автомобиля. На автомобилях устанавливаются фрикционные тормозные механизмы, работа которых основана на использовании сил трения. Тормозные механизмы рабочей системы устанавливаются непосредственно в колесе. Тормозной механизм стояночной системы может располагаться за коробкой передач или раздаточной коробкой.
В зависмости от конструкции фрикционной части различают:
Барабанный тормозной механизм состоит из: тормозного щита, тормозного цилиндра, двух тормозных колодок стяжных пружин, тормозного барабана Тормозной щит жестко крепится на балке заднего моста автомобиля, а на щите, в свою очередь, закреплен рабочий тормозной цилиндр. При нажатии на педаль тормоза поршни в цилиндре расходятся и начинают давить на верхние концы тормозных колодок. Колодки в форме полуколец прижимаются своими накладками к внутренней поверхности круглого тормозного барабана, который при движении автомобиля вращается вместе с закрепленным на нем колесом. Торможение колеса происходит за счет сил трения, возникающих между накладками колодок и барабаном. Когда же воздействие на педаль тормоза прекращается, стяжные пружины оттягивают колодки на исходные позиции.
Преимущества барабанных тормозов:
- сравнительно хорошо защищёны от попадания воды и пыли;
- низкая стоимость, простота производства;
- использование барабанных тормозов упрощает оснащение автомобиля стояночным тормозом;
- не выделяют много тепла;
- обладают эффектом механического самоусиления. Благодаря тому, что нижние части колодок связаны друг с другом, трение о барабан передней колодки усиливает прижатие к нему задней колодки.
Недостатки:
- барабанные тормоза срабатывают медленнее, чем дисковые;
- имеют менее стабильные характеристики (что в первую очередь обусловлено непостоянством пятна контакта колодки и внутренней поверхности тормозного барабана);
- при повышении температуры снижается эффективность;
- меньшие возможности для регулировки.
Дисковый тормозной механизм состоит из: суппорта, одного или двух тормозных цилиндров, двух тормозных колодок, тормозного диска. Суппорт закреплен на поворотном кулаке переднего колеса автомобиля. В нем находятся два тормозных цилиндра и две тормозные колодки. Колодки с обеих сторон «обнимают» тормозной диск, который вращается вместе с закрепленным на нем колесом. При нажатии на педаль тормоза поршни начинают выходить из цилиндров и прижимают тормозные колодки к диску. После того, как водитель отпустит педаль, колодки и поршни возвращаются в исходное положение. Дисковые тормоза очень эффективны и просты в обслуживании. Даже новичку замена тормозных колодок в этих механизмах доставляет мало хлопот.
Скобы дисковых тормозных механизмов (так правильно называются основные корпусные детали) подразделяются на неподвижные и плавающие. В конструкции со скобой плавающего типа, применяемой в большинстве существующих конструкций пневматического дискового тормоза, тормозная камера устанавливается на скобе с внутренней стороны диска. Скоба имеет возможность перемещаться совместно с тормозной колодкой в суппорте по направляющим штифтам. При торможении поршень прижимает к диску одну из колодок. В результате возникшей реакции скоба перемещается в противоположном направлении и прижимает к диску вторую реактивную колодку. Для снижения вибраций колодок на скобе установлены пластинчатые пружины.
Конструкция тормозного механизма с плавающей скобой имеет один существенный недостаток: наличие втулок и направляющих, необходимых для равномерного перемещения скобы. Потеря подвижности направляющих элементов вследствие их деформации или коррозии приводит во время торможения к неуравновешенной силе (со стороны тормозной камеры) и, как следствие, снижению эффективности торможения и повышенному износу фрикционных поверхностей колодки и диска.
Преимущества дисковых тормозов:
- при повышении температуры характеристики дисковых тормозов довольно стабильны;
- температурная стойкость дисков выше, в частности, из-за того, что они лучше охлаждаются;
- более высокая эффективность торможения позволяет уменьшить тормозной путь;
- меньшие вес и размеры;
- повышается чувствительность тормозов;
- время срабатывания уменьшается;
-изношенные колодки просто заменить.
Недостатки:
- площадь тормозных накладок дисковых тормозов значительно меньше, чем барабанных, и для получения необходимой силы трения приходится повышать давление жидкости в гидроцилиндрах. В результате возрастает износ накладок, что учащает их смену;
- конструкция дискового тормозного механизма затрудняет применение механического привода в стояночной тормозной системе.
30 Вопрос Назначение и типы тормозных усилителей. Устройство и работа тормозного усилителя.
Усилитель тормозов создает дополнительное усилие, передаваемое от педали тормоза. Усилители, устанавливаемые в гидравлический привод в качестве постороннего источника энергии, позволяют использовать энергию сжатого воздуха (пневмоусилители); разрежение, образующееся во впускном трубопроводе работающего двигателя или создаваемое вакуумным насосом (вакуумные усилители); или энергию давления рабочей жидкости, создаваемого насосом высокого давления (гидроусилители). В последнее время также разработаны конструкции электроусилителей. Неработающий усилитель не препятствует штатному торможению автомобиля от педали.
Принцип действия вакуумного усилителя тормозов основан на создании разности давлений в вакуумной и атмосферной камерах. В исходном положении давление в обеих камерах одинаковое и равно давлению, создаваемому источником разряжения.
При нажатии педали тормоза усилие через толкатель передается к следящему клапану. Клапан перекрывает канал, соединяющий атмосферную камеру с вакуумной. При дальнейшем движении клапана атмосферная камера через соответствующий канал соединяется с атмосферой. Разряжение в атмосферной камере снижается. Разница давлений действует на диафрагму и, преодолевая усилие пружины, перемещает шток поршня главного тормозного цилиндра.
При окончании торможения атмосферная камера вновь соединяется с вакуумной камерой, давление в камерах выравнивается. Диафрагма под действием возвратной пружины перемещается в исходное положение.
Пневматический усилитель тормозов.
При торможении сжатый воздух из двухсекционного тормозного крана поступает через штуцер в крышке к мембране пневмоусилителя. Под давлением воздуха мембрана перемешает шток, который через толкатель действует на поршень главного тормозного цилиндра, вытесняя тормозную жидкость в магистраль гидропривода.
При оттормаживании воздух из пневмоусилителя через двухсекционный тормозной кран выходит в атмосферу. Шток пневмоусилителя под действием пружины возвращается в исходное положение. Для очистки атмосферного воздуха, поступающего в пневмоусилитель при возврате штока, в каждый усилитель ввернут фильтр.
Гидравлический усилитель
Как и в пневмоусилителе, шток силового цилиндра воздействует на поршень главного тормозного цилиндра. Иногда поршень силового цилиндра отсутствует и его функции выполняет непосредственно поршень главного цилиндра. Если торможение не осуществляется, нагнетаемая насосом жидкость проходит через каналы распределителя и сливается обратно в бачок. При нажатии педали в распределителе перекрывается слив жидкости в бачок и открывается его проход в полость силового цилиндра. Усилия на штоке от педали и от давления жидкости на поршень силового цилиндра складываются и передаются на поршень главного тормозного цилиндра.