2. Ведущие мосты. Классификация. Требования. Регулировки. Подробно: принцип работы главной передачи, на примере разнесенной с планетарным колесным редуктором. Особенности эксплуатации.

Двойная центральная главная передача (рис. 6.5, а) состоит из пары конических 2 и 3 и пары цилиндрических 1 и 4 шестерён; цилиндрическая пара имеет большее передаточное число. Преимуществом такой передачи является компактность. К недостаткам относят: повышение нагрузки на дифференциал, полуоси, высокую нагруженность подшипников. Применяют двойные центральные главные передачи на автомобилях ЗИЛ-431410, КамАЗ-5320, Урал-4320.

 Двойная разнесенная главная передача (рис. 6.5, б и в) состоит из центрального редуктора с одинарной конической и гипоидной передачей (шестерни 2 и 3) и ре­дукторов в приводе каждого ведущего колеса. Редукторы такой передачи разделяют на бортовые (рис. 6.5, б), расположенные перед ведущими колесами, и колесные (рис. 6.5, в), расположенные в ступице колеса или его тормозного барабана. Схемы и конструкции редукторов могут быть различными.

 

В соответствии со схемой, приведенной на рис. 6.5, в, крутящий момент от центрального редуктора через полуоси поступает на солнечные шестерни 1 плане­тарных колесных редукторов. От солнечной шестерни крутящий момент передается на сателлиты 5, оси которых являются элементами водила 6, соединенного со сту­пицей колеса. Коронное колесо (эпицикл) 4 неподвижно соединено с цапфой (бал­кой моста).

 

Двойная разнесенная главная передача сложнее центральной, имеет большее число зубчатых колес и подшипников. Однако она получила наибольшее распространение на автобусах и автомобилях средней и большой грузоподъемности вследствие ряда преимуществ: меньшие размеры межколесного дифференциала и диаметра полуосей ввиду того, что крутящий момент увеличивается в основном в редукторах; компактность центральной части ведущего моста и достаточно большой дорожный просвет под центральной частью балки моста, что улучшает проходи­мость автомобиля; возможность изменять передаточное число главной передачи без изменения конического редуктора и центральной части балки моста. Применяют указанные главные передачи на автомобилях УАЗ-3159 «Барс», автомобилях и авто­бусах МАЗ и БелАЗ.

3. Ведущие мосты. Классификация. Требования. Регулировки. Подробно: принцип работы и конструкция простого конического дифференциала. Блокировка дифференциала. Особенности эксплуатации.

В качестве межколесного на автомобилях наиболее широко применяются простой конический симметричный дифференциал (рис. 6.8, а). Он состоит из двух конических зубчатых колес (полуосевых шестерен) 2 и 8, конических шестерен (сателлитов) 1 и 7 и крестовины 4. Ведомое колесо 5 главной передачи жестко соеди­нено с корпусом дифференциала, состоящим из двух чашек, между которыми кре­пится крестовина. Полуосевые шестерни 2 и 8 установлены на шлицах полуосей 3 и 9, соединенных с ведущими колесами автомобиля или колёсными (бортовыми) ре­дукторами. От ведущей шестерни 6 главной передачи крутящий момент передаётся на ведомое колесо 5 и корпус дифференциала, вместе с которым вращается кресто­вина 4 с расположенными на ней сателлитами 1 и 7. Дифференциалы легковых ав­томобилей имеют два сателлита, а грузовых и автобусов - четыре.

При прямолинейном движении автомобиля по ровной дороге оба ведущих колеса испытывают одинаковое сопротивление качению и проходят одинаковые пути. Поэтому сателлиты, вращаясь вместе с крестовиной и корпусом дифференциала, сообщают полуосевым шестерням 2 и 8 одинаковую частоту вращения, а сами относительно своих осей не поворачиваются. При этом сателлиты как бы заклинивают полуосевые шестерни, соединяя обе полуоси вместе.

При движении автомобиля на повороте его внутреннее колесо проходит меньший путь, чем наружное, в результате чего полуось и полуосевая шестерня, связанные с внутренним колесом автомобиля, вращаются медленнее. При этом сателлиты, вращаясь на шипах крестовины, перекатываются по замедлившей вращение полуосевой шестерне, в результате чего повышается частота вращения полуосевой шестерни и полуоси. Таким образом, ведущие колеса автомобиля получают возможность проходить за одно и то же время различные пути без юза и пробуксовывания.

Дифференциал автомобиля ГАЗ-3307 состоит из крестовины, корпуса, состоящего из двух ча­шек, соединенных болтами, и маслоуловителя, установленного в отверстие корпуса. Маслоуловитель при вращении корпуса захватывает масло из картера моста и подаёт его в корпус дифференциала. Крестовина имеет четыре цапфы, на которых свободно установлены сателлиты. Для подвода смазки к крутящимся поверхностям сателлитов и крестовины на ее цапфах сделаны лыски. Концы цапф жёстко закреплены между чашками дифференциала.

Для уменьшения износа трущихся поверхностей сателлиты и полуосевые шес­терни опираются на опорные шайбы. Для улучшения смазывания трущихся поверхностей на сторонах шайб, обращённым к шестерням, выполнены сферические углубления. От полуосевых шестерён крутящий момент передаётся на полуоси и далее - на ведущие колёса автомобиля. Аналогичны по конструкции межколесные дифференциалы и большинства других автомобилей.

Основная особенность любого симметричного дифференциала - поровну рас­пределять крутящий момент между ведущими колесами. Это в некоторых случаях оказывает отрицательное воздействие на проходимость автомобилем трудных участков дороги. В случае попадания одного из колёс автомобиля на скользкое покрытие дороги (лёд, мокрый грунт и т. п.), крутящий момент на нём уменьшается до зна­чения, ограниченного коэффициентом сцепления этого колеса с дорогой. Такой же по величине крутящий момент будет действовать и на другое колесо, хотя оно нахо­дится на поверхности с высоким коэффициентом сцепления (асфальт). Если сум­марный момент будет недостаточен для движения автомобиля, то последний не сможет тронуться с места. В этом случае колесо, находящееся на льду или мокром грунте, будет буксовать, а колесо, которое находится на асфальте - практически ос­таваться неподвижным.

Блокировка дифференциала

Особенностью работы свободного дифференциала является то, что при пробуксовке одного колеса (ведущей оси) на другое передается крутящий момент, недостаточный для движения. Блокировка дифференциала предназначена для увеличения крутящего момента на колесе (оси) с лучшим сцеплением.

Для того, чтобы заблокировать дифференциал необходимо выполнить одно из двух действий:

- соединить корпус дифференциала с одной их полуосей;

- ограничить вращение сателлитов.

В зависимости от степени блокирования блокировка дифференциала бывает:

- полной;

- частичной.

Полная блокировка дифференциала предполагает жесткое соединение частей дифференциала, при котором крутящий момент может полностью передаваться на колесо с лучшим сцеплением.

Частичная блокировка дифференциала характеризуется ограниченной величиной передаваемого усилия между частями дифференциала и соответствующего ей увеличения крутящего момента на колесе с лучшим сцеплением.

Величина повышения крутящего момента на свободном колесе оценивается коэффициентом блокировки. Другими словами, коэффициент блокировки выражает отношение крутящего момента на отстающем (свободном) колесе к моменту на забегающем (буксующем) колесе. Для симметричного свободного дифференциала коэффициент блокировки 1, т.к. крутящие моменты на каждом из колес всегда равны. В заблокированном дифференциале коэффициент блокировки может находится в пределе 3-5. Дальнейшее увеличение коэффициента блокировки нежелательно, т.к. может привести к поломке элементов трансмиссии.

Блокировка дифференциала применяется как на межколесных дифференциалах, так и на межосевых дифференциалах. Блокировка переднего межколесного дифференциала полноприводного автомобиля обычно не производится, чтобы не снижать управляемость.

Блокировка дифференциала может осуществляться принудительно и автоматически. Принудительная блокировка дифференциала производится по команде водителя, поэтому другое ее название ручная блокировка. Автоматическая блокировка дифференциала выполняется с помощью специальных технических устройств – самоблокирующихся дифференциалов.

Принудительная блокировка дифференциала

Принудительная блокировка дифференциала производится, как правило, с помощью кулачковой муфты, обеспечивающей жесткое соединение корпуса дифференциала и одной из полуосей.

Замыкание (размыкание) кулачковой муфты производится с помощью механического, электрического, гидравлического или пневматического привода.

Механический привод объединяет рычаг и тросы или систему рычагов. Блокировка дифференциала производится водителем путем перемещения рычага в определенное положение на неподвижном автомобиле.

Гидравлический привод блокировки дифференциала включает главный и рабочий цилиндры. Исполнительным элементом пневматического привода является пневмоцилиндр (пневмокамера). В электрическом приводе для замыкания муфты используется электродвигатель. Включение блокировки дифференциала (инициация привода) производится путем нажатия соответствующей кнопки на панели приборов.

Жесткая принудительная блокировка применяется для преодоления автомобилем труднопроходимых участков, а при их прохождении обязательно выключается. Применяется в межколесных и межосевых дифференциалах полноприводных автомобилей.

Самоблокирующийся дифференциал

Самоблокирующийся дифференциал (другое название – дифференциал повышенного трения, Limited Slip Differential, LSD) по своей сути является компромиссом между свободным дифференциалом и полной блокировкой дифференциала, т.к. позволяет реализовать при необходимости возможности и того и другого.

Различают два вида самоблокирующихся дифференциалов:

-дифференциалы, блокирующиеся от разности угловых скоростей колес;

-дифференциалы, блокирующиеся от разности крутящих моментов.

К первым относятся дисковый дифференциал, дифференциал с вязкостной муфтой, а также т.н. электронная блокировка дифференциала. Блокируется в зависимости от разности крутящих моментов червячный дифференциал.

Простейший дисковый дифференциал представляет собой симметричный дифференциал, в который добавлены один или два пакета фрикционных дисков. Часть фрикционных дисков жестко связана с корпусом дифференциала, другая часть – с полуосью.

Принцип действия дифференциала повышенного трения дискового типа основан на силе трения, возникающей вследствие разности скоростей вращения полуосей.

При прямолинейном движении корпус дифференциала и полуоси вращаются с одинаковой скоростью, фрикционный пакет вращается как единое целое. При увеличении частоты вращения одной их полуосей, соответствующая ей часть дисков в пакете начинает вращаться быстрее. При этом между дисками возникает сила трения, препятствующая увеличению частоты вращения. Крутящий момент на свободном колесе увеличивается, чем достигается частичная блокировка дифференциала.

Степень сжатия фрикционных дисков может быть фиксированной (реализуется с помощью пружин постоянной жесткости) или переменной (осуществляется с помощью гидравлического привода, в т.ч. с электронным управлением).

Дисковый дифференциал LSD применяется в качестве межколесного дифференциала спортивных автомобилей, а также межосевого дифференциала автомобилей повышенной проходимости.

Вязкостная муфта (другое наименование – вискомуфта) представляет собой набор близко расположенных друг к другу перфорированных дисков, часть из которых жестко соединяется с корпусом дифференциала, другая часть – с приводным валом. Диски помещены в герметичный корпус, заполненный силиконовой жидкостью высокой вязкости.

Схема вязкостной муфты