Ведущие мосты. Классификация. Требования. Регулировки. Подробно: конструктивные варианты ведущих мостов. Балка моста, разновидности, особенности конструкции. Особенности эксплуатации.
ВЕДУЩИЙ МОСТ АВТОМОБИЛЯ
Этот мост представляет собой жесткую пустотелую балку, на концах которой на подшипниках установлены ступицы ведущих колес, а внутри размещены главная передача, дифференциал и полуоси.
Классификация.
На автомобилях применяются различные типы ведущих мостов (рисунок 1).
Рисунок 1 — Типы ведущих мостов, классифицированных по различным признакам
Требования к мостам
Дополнительно к общим требованиям к конструкции автомобиля к мостам автомобиля предъявляются специальные требования, в соответствии с которыми мосты должны:
• иметь минимальную массу, наименьшие габаритные размеры, высокую жесткость;
• обеспечивать стабильные углы установки управляемых колес и осей их поворота (шкворней).
Рассмотрим эти требования и их выполнение.
Масса моста. На большинстве автомобилей мосты являются неподрессоренными частями. В этом случае мосты непосредственной связи с несущей системой автомобиля не имеют и соединяются с рамой или кузовом с помощью подвески. Поэтому масса моста имеет важное значение.
Масса ведущего моста зависит от типа автомобиля и типа самого моста. Она составляет примерно 10... 15 % от сухой массы шасси грузовых автомобилей и 3... 5 % от сухой массы легковых автомобилей. Причем для грузовых автомобилей верхний предел массы относится к ведущим мостам с двойной главной передачей.
При движении по неровностям дороги мосты совершают высокочастотные колебания частотой 350...600 мин-1. Поэтому масса моста имеет существенное значение. Так, уменьшение массы моста приводит к уменьшению массы неподрессоренных частей автомобиля, снижению динамических (инерционных) нагрузок на автомобиль и на дорогу. В результате повышаются плавность хода, надежность и увеличивается срок службы автомобиля и дороги.
Масса ведущего моста во многом зависит от конструкции балки моста и типа главной передачи. Значительное уменьшение массы ведущего моста достигается применением одинарной главной передачи вместо двойной главной передачи. Балки ведущих мостов с поперечным разъемом имеют небольшую массу и сравнительно просты при изготовлении и сборке.
Масса ведущего моста снижается при литье картера главной передачи из высокопрочного модифицированного чугуна или алюминиевого сплава вместо обычного ковкого чугуна. Также уменьшается масса ведущего моста при сварной штампованной из листовой стали балке, которая технологичнее, чем литая балка. При этом сварные мосты имеют наименьшую массу по сравнению с другими ведущими мостами.
Габаритные размеры моста. Габаритные размеры ведущего моста оказывают существенное влияние на дорожный просвет, высоту пола кузова и высоту центра тяжести автомобиля и, следовательно, на проходимость и устойчивость автомобиля. Поэтому ведущий мост должен иметь возможно наименьшие габаритные размеры.
Габаритные размеры ведущего моста зависят в основном от типа главной передачи и, следовательно, ее размеров. Так, в грузовых автомобилях и автобусах тип главной передачи определяется диаметром ведомой шестерни при заданном размере шин с учетом необходимого дорожного просвета под картером ведущего моста.
Ведущие мосты с одинарными коническими и гипоидными главными передачами имеют меньшие размеры, чем с двойными главными передачами. А габаритные размеры ведущих мостов с червячной главной передачей зависят не только от диаметра червячной шестерни, но и от размеров самого червяка. Ведущие мосты с червячной главной передачей имеют меньшие габаритные размеры, чем мосты с другими типами главных передач
Однако ведущие мосты с червячной главной передачей имеют высокую стоимость и используются на автомобилях очень редко.
Жесткость моста. Балка ведущего моста должна иметь высокую жесткость для обеспечения требуемой нагруженное™, а также надежной и долговечной работы главной передачи, дифференциала и полуосей.
Жесткость мостов оценивается максимальным статическим прогибом балки при действии нагрузки, соответствующей полной массе автомобиля. Для ведущих мостов максимальный статический прогиб балки не должен превышать 1,5 мм на 1 м колеи ведущих колес. Превышение допустимой деформации балки ведущего моста вызовет нарушение зацепления шестерен главной передачи и дифференциала, а также дополнительные изгибающие нагрузки полуосей.
Высокой жесткостью обладают штампованные из листовой стали сварные балки из двух половин. Поперечное сечение таких балок изменяется по длине от круглого у концов до прямоугольного в центральной части. Балки изготавливают из стали марок Юкп, 12ГС и 17ГС. Толщина листовой стали от 3,5 мм для мостов легковых автомобилей до 13 мм для мостов грузовых автомобилей в зависимости от характера работы мостов
Кроме того, средняя часть балок сварных мостов усиливается приваркой специальных колец для обеспечения требуемой жесткости ведущим мостам.
Литые неразъемные ведущие мосты также обладают высокой жесткостью. Их балки имеют прямоугольное сечение по всей длине и толщину стенок, равную 8... 10 мм. Для повышения жесткости в литых балках делаются внутренние перегородки, которые используются в качестве опор усиливающих запрессованных труб.
В грузовых автомобилях большой грузоподъемности для увеличения жесткости ведущего моста делают полуосевые шестерни с удлиненными ступицами, которые входят в центральную часть крестовины дифференциала. Для увеличения жесткости ведущих мостов у картеров главных передач часто делают наружные и внутренние ребра. Балки, образованные картером главной передачи, в который запрессованы кожухи полуосей (трубы), также обеспечивают высокую жесткость ведущим мостам.
Регулировки
В главной передаче регулируют боковой зазор между зубьями конических шестерен и зазор в конических подшипниках ведущего вала. Зазор в конических подшипниках ведущего вала регулируют изменением количества прокладок, устанавливаемых под фланец стакана подшипников или под внутреннюю обойму одного из конических подшипников. Зазор между зубьями конических шестерен регулируют гайками или перестановкой прокладок с одной стороны заднего моста на другую.
Конструктивные варианты ведущих мостов
Картер разъемного ведущего моста (рисунок 2, а) обычно отливают из ковкого чугуна, и он состоит из двух соединенных между собой частей 2 и 3, имеющих разъем в продольной вертикальной плоскости. Обе части картера имеют горловины, в которых запрессованы и закреплены стальные трубчатые кожухи 1 полуосей. К ним приварены опорные площадки 4 рессор и фланцы 5 для крепления опорных дисков колесных тормозных механизмов.
Разъемные ведущие мосты применяются на легковых автомобилях, грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности.
Рисунок 2 — Ведущие мосты
а — разъемный; б, в — неразъемные; 1 — кожух; 2, 3 — части картера; 4 — площадка; 5, 6, 12 — фланцы; 7 — чашка; 8, 10 — кронштейны; 9, 13 — балки; 11 — труба
Картер неразъемного штампо-сварного ведущего моста (рисунок 2, б) выполнятся в виде цельной балки 9 с развитой центральной частью кольцевой формы. Балка имеет трубчатое сечение и состоит из двух штампованных стальных половин, сваренных в продольной плоскости. Средняя часть балки моста предназначена для крепления с одной стороны картера главной передачи и дифференциала, а с другой — для установки крышки. К балке моста приварены опорные чашки 7 пружин подвески колес, фланцы 6 для крепления опорных дисков тормозных механизмов и кронштейны 8 и 10 крепления деталей подвески.
Неразъемные штампо-сварные ведущие мосты получили распространение на легковых автомобилях и грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности. Эти мосты при необходимой прочности и жесткости по сравнению с литыми неразъемными мостами имеют меньшие массу и стоимость изготовления.
Неразъемный литой ведущий мост (рисунок 2, в) изготавливают из ковкого чугуна или стали. Балка 13 моста имеет прямоугольное сечение. В полуосевые рукава запрессовываются трубы 11 из легированной стали, на концах которых устанавливают ступицы колес. Фланцы 12 предназначены для крепления опорных дисков тормозных механизмов.
Неразъемные литые ведущие мосты получили применение на грузовых автомобилях большой грузоподъемности. Такие мосты обладают высокой жесткостью и прочностью, но имеют большую массу и габаритные размеры.
Неразъемные ведущие мосты более удобны в обслуживании, чем разъемные мосты, так как для доступа к главной передаче и дифференциалу не требуется снимать мост с автомобиля.
Балка моста, разновидности, особенности конструкции.
В наиболее распространенной конструкции ведущего моста балка выполняет одновременно функции картера (внутри балки располагаются главная передача, дифференциал и полуоси привода ведущих колес).
Балки мостов бывают трех видов:
• разъемные;
• цельные;
• типа «банджо».
Разъемная балка состоит из двух половин, соединенных болтами. Кожухи приводных валов, так называемые полуосевые чулки, запрессованы в литые средние части балки и дополнительно соединены с ним, как правило, с помощью заклепок или электрозаклепок. Средняя часть балки образует картер главной передачи с соответствующими гнездами под подшипники. Обычно эту часть конструкции изготовляют из чугуна или стали. Конструкция разъемной балки считается устаревшей. Из-за наличия поперечного стыка она имеет не очень высокую жесткость, кроме того, велика вероятность появления течи масла через стык, нагруженный изгибающими моментами, так же затруднительны и трудоемки операции регулировки. При необходимости ремонта механизмов мост с автомобиля демонтируют.
Цельная балка имеет среднюю часть, которая выполнена в виде одной детали. Полуосевые чулки представляют собой стальные трубы, которые запрессованы в среднюю литую часть балки. Детали механизмов при сборке устанавливаются через съемную заднюю крышку, при снятии которой можно производить осмотр деталей без демонтажа. Однако проводить монтажно-демонтажные и регулировочные работы, где требуется специальный инструмент, без снятия моста с автомобиля затруднительно.
Балка типа «банджо». Главная передача монтируется в картере, связанном с балкой через фланцевое соединение, и в сборе, без нарушения каких-либо регулировок, устанавливается в балку и демонтируется из нее, причем балка при этом может остаться на автомобиле. Плоскость разъема балки и картера главной передачи может быть вертикальной или горизонтальной.
Балка типа «банджо» может быть изготовлена штамповкой из стали, литьем из чугуна или может быть сварной. Центральная ее часть состоит из двух штампованных половинок (в грузовом автомобиле), между которыми ввариваются вкладки. Приваренное спереди усилительное кольцо имеет ряд выштамповок для обеспечения монтажных зазоров при сборке моста и резьбовые отверстия для болтов крепления картера главной передачи. К верхней части балки привариваются стальные подушки под рессоры. К средней части балки с двух сторон встык привариваются цапфы с напрессованными на них стальными фланцами, к которым крепятся опорные щиты тормозных механизмов. Ближе к наружным частям балки на цапфы напрессовываются кольца под уплотнительную манжету ступицы колеса, имеются шлифованные шейки под подшипники ступицы колеса и резьба крепления колес.
Конструкция балок ведущих мостов зависит от особенностей трансмиссии автомобиля, которые определяются конструкцией главных передач (центральная или разнесенная) и схемой привода ведущих мостов. Если схемой трансмиссии предусмотрена последовательная передача крутящего момента к заднему ведущему мосту через средний, то последний выполняется проходным. При этом бездифференциальная связь среднего и заднего мостов допустима только для автомобилей повышенной проходимости. Для автомобилей ограниченной проходимости, имеющих колесную формулу 6 х 4, применение межосевого дифференциала, не допускающего возникновения циркуляции мощности, является обязательным. Наиболее разумным, с точки зрения компоновки, местом установки межосевого дифференциала является средний мост. Межосевой дифференциалделают блокируемым.
Балка заднего ведущего моста: 1 и 2 — шейки под подшипники ступиц; 3 — втулка уплотнительной манжеты; 4 — фланец; 5 — цапфа; 6 — рессорная подушка; 7 — картер; 8 — скоба; 9 — кронштейн тройника; 10 — отверстие для сапуна; 11 — выемки; 12 — отверстие для слива масла; 13 — крышка картера.