Будова і робота карданних шарнірів і валів

В залежності від кутів між осями з’єднуваних валів можна використовувати м’які і жорсткі карданні шарніри. В перших кутове зміщення валів відбувається в результаті деформації пружних (зазвичай гумових) елементів, а в других – завдяки шарнірним з’єднанням. В автомобілях використовують переважно жорсткі карданні шарніри.

По кінематичних схемах карданні шарніри поділяють на шарніри нерівних і рівних кутових швидкостей. Зазвичай в усіх автомобільних приводах, крім привода до ведучих керованих коліс, використовують шарніри нерівних кутових швидкостей.

Шарнір нерівних кутових швидкостей характеризується тим, що при рівномірному обертанні ведучого вала швидкість веденого вала постійно змінюється. При з’єднанні валів шарнірами рівних кутових швидкостей ведений вал обертається рівномірно з постійною кутовою швидкістю, яка відповідає кутовій швидкості ведучого вала.

Розглянемо, наприклад, карданну передачу автомобіля ГАЗ-3307 з жорсткими карданними шарнірами нерівних кутових швидкостей (рис. 2, а). Карданні передачі цього типу найбільш поширені. Такі карданні шарніри складаються з закріплених на валах двох сталевих вилок 6 і 10 і шарнірно з'єднуючої їх хрестовини 8, встановленої у вушках вилок на голчастих підшипниках. Підшипники, що складаються зі стаканів 3 і голок 4, надіті на шліфовані шипи хрестовини 8, виготовленої з хромованої сталі, і закріплені у вушках вилок 6 і 10 штопорними пластинами 2 з підкладеними під них кришками 1. Манжети 5 перешкоджають витіканню з підшипників мастильного матеріалу, що надходить через маслінку 9 і канали в хрестовині. Для видалення надлишкової кількості мастильного матеріалу служить запобіжний клапан 7.

Інший карданний шарнір з голчастим підшипником, у якому використані гумові самопідтискні манжети 13, а стакани підшипників закріплені в вилках штопорними кільцями 14, показаний на мал. 2, б. Для більш надійного захисту голчастих підшипників від витікання мастила іноді ставлять дві манжети — радіальну і торцеву, як, наприклад, на автомобілях КамАЗ-5320 (мал. 2, в). Конструкція одного з вхідних у карданну передачу шарнірів повинна допускати осьове переміщення карданного вала. Зазвичай для цієї мети використовують шліцьове з'єднання однієї з вилок карданного шарніра з валом.

Простий жорсткий карданний шарнір при великих кутах між осями валів, що з'єднуються ним, не може забезпечити рівномірне обертання веденого вала. При рівномірному обертанні ведучої вилки ведена обертається нерівномірно. За один оберт карданного вала ведена вилка при обертанні двічі обганяє ведучу і двічі відстає від неї. Унаслідок нерівномірності виникають додаткові навантаження на деталі головної передачі, диференціала, півосей і коліс, збільшується їхній знос. Щоб усунути нерівномірність обертання веденого вала, застосовують подвійну карданну передачу з жорсткими карданними шарнірами або одинарну карданну передачу з карданним шарніром рівних кутових швидкостей.

 

Мал. 2. Карданні шарніри:

а — в — нерівних | кутових швидкостей; гі д — рівних | кутових швидкостей; 1—кришка; 2 — стопорнапластина; 3 — стакан |склянка| підшипника; 4 — голки; 5—войлочні манжети; 6,10, 24і 28 — вилки |виделки|; 7— запобіжний клапан; 8 — хрестовина; 9 — маслінка; 11 — карданний вал; 12 — відображувач; 13 — самопідтискна манжета; 14 — стопорнекільце; 15і 16 — манжетирадіального і торцевого ущільнень; 17 — внутрішнійкулак; 18 — центральнакулька; 19 — зовнішнійкулак; 20 — ведучікульки; 21— штифт; 22 — шпилька; 23 — вісь; 25і27 — циліндричні кулаки; 26—центральнийдиск

 

Якщо в подвійній карданній передачі кут між осями веденого вала коробки передач і карданного вала буде дорівнює кутові між осями карданного вала і ведучого вала головної передачі, то при рівномірному обертанні веденого вала коробки передач ведучий вал головної передачі буде обертатися також рівномірно. При цьому обидві вилки, встановлені на карданному валові, необхідно розташовувати в одній площині.

Карданні шарніри рівних кутових швидкостей, які забезпечують рівномірне обертання веденого вала, найчастіше бувають кулькові і кулачкові. В передніх ведучих мостах автомобілів родини ЗІЛ, ГАЗ і УАЗ застосовують кулькові карданні шарніри рівних кутових швидкостей з ділильними канавками (мал. 2, г). Зовнішній кулак 19, на шліцах якого встановлений ведучий фланець маточини колеса, виготовлений як одне ціле з веденою вилкою, а внутрішній кулак 17 зі шліцами, що входять в отвір напівосьового зубчастого колеса диференціала, викований як одне ціле з ведучою вилкою. Вилки з'єднані між собою за допомогою чотирьох ведучих кульок 20,

Мал. 3. Карданні передачі:

а— з | одним валом; б— з | двома валами (автомобіль ЗІЛ-431410|); в— з | двома валами і пружним зчленуванням (автомобілі ВАЗ); 1 і 3— вилки |виделки|; 2 і 19— маслінки; 4— шліцьовавтулка; 5 —наконечник з|із| шліцами; 6, 14 і 18 —манжети; 7 — чохол; 8 —карданний вал; 9 —карданний шарнір; 10 —проміжний карданний вал; 11 —подушка опори; 12 —скоба кріплення подушки; 13 —гайка кріплення підшипника проміжної опори; 15 — голчатий|голчаного,голчастого| підшипник хрестовини; 16 —хрестовина; 17 —ковзаюча вилка|виделка|; 20 —хомут; 21 — кронштейн опори; 22 —кулькопідшипник; 23 —заглушка; 24 — пружнагумової муфти

 

розташованих у канавках вилок. Для центрування вилок служать сферичні поглиблення на їхніх торцях, у яких поміщають центральну кульку 18. Ведучі кульки 20 передають обертовий момент від ведучої вилки до веденої. Центральна кулька має лиску, що при зборці карданного шарніра повертають до вставленої ведучої кульки. Шпилька 22, розташована в осьовому каналі веденої вилки, одним кінцем входить в отвір центральної кульки 18, замикаючи зібраний карданний шарнір.

Ділильні канавки мають таку форму, при якій ведучі кульки незалежно від кутових переміщень вилок завжди розташовуються в площині, що поділяє навпіл кут між осями ведучої і веденої вилок. Завдяки цьому обидві вилки мають однакові частоти обертання.

Кулачковий карданний шарнір (мал. 2, д) складається з вилок 24 і 28, напівциліндричних кулаків 25 і 27 і центрального диска 26, вставленого у внутрішніх пазах цих кулаків, циліндричні поверхні яких охоплюють вилки 24 і 28. Такий шарнір працює подібно двом зчленованим шарнірам нерівних кутових швидкостей. В одній площині вилки повертаються відносно кулака, а в іншій площині — разом з ними відносно центрального диска. Такі шарніри встановлюють на автомобілі «Урал-4320».

Для досягнення достатньої міцності при невеликій масі карданні вали зазвичай виготовляють у вигляді сталевих труб. Вилки карданних шарнірів приварюють до валів або надягають на шліци привареного до труби наконечника. Це ковзне з'єднання закривають гумовим чохлом.

При застосуванні карданної передачі з одним карданним валом (мал. 3, а) один з карданних шарнірів, що складається з вилок 1 і 3 може переміщуватися по шліцах наконечника 5, привареного до вала 8. До іншого кінця вала приварений наконечник карданного шарніра 9. Гумовий гофрований чохол 7 захищає шліцьове з'єднання від бруду. Мастильний матеріал надходить через маслінку 2 і утримується манжетою 6.

У найбільш розповсюдженій карданній передачі, що складається з проміжного вала і вала заднього моста (мал. 3, б), вантажних двохосьових автомобілів із приводом на задній міст один карданний шарнір з'єднує ведений вал коробки передач з переднім кінцем проміжного вала 10, інший — середній карданний шарнір з'єднує проміжний вал 10 і карданний вал 8 заднього моста.

Передача з пружним з’єднанням, що складається із шарніра з пружної гумової муфти 24, автомобіля ВАЗ показана на мал. 3, в. На опорі проміжного карданного вала автомобіля ЗІЛ-431410 (мал. 3, б) всередині подушки 11 зі скобою 12, закріпленої хомутом 20, встановлюється кульковийпідшипник 22 з манжетою 18.

Контрольні питання

1. Яке призначення карданної передачі?

2. Чим відрізняються одинарні і подвійні карданні передачі?

3. У чому полягає відмінність між кар­даними шарнірами нерівних і рівних куто­вих швидкостей?

4. Які основні частини має карданна передача?

 

МОСТИ

Типи мостів

Передній і задній мости автомобіля сприймають діючі між опорною поверхнею і рамою або кузовом автомобіля вертикальні, поздовжні і поперечні навантаження. Вертикальні, поздовжні і поперечні зусилля передаються елементами підвіски. При передачі обертового моменту на ведучому мості виникає реактивний момент, що прагне повернути міст у напрямку, протилежному напрямкові обертання ведучих коліс. При гальмуванні на мости автомобіля діють гальмівні моменти, що мають зворотний напрямок. Зазвичай ці моменти передаються від мостів на раму через ресори, але при балансирній, пневматичній і незалежній підвісках для їхньої передачі використовують важелі або штанги.

Задній ведучий міст, як правило, виготовляють у вигляді пустотілої балки, всередині якої поміщають головну передачу, диференціал і півосі, а зовні кріплять маточини коліс. Нерозрізні мости — жорсткі балки, що з'єднують праві і ліві колеса (мал. 4, а). В автомобілях з незалежною підвіскою ведучий міст роблять розрізним (мал. 4, б).

Передній міст також можна виконувати нерозрізним (мал. 4, в) при залежній підвісці коліс або розрізним, якщо підвіска незалежна (мал. 4, г).

В автомобілів підвищеної прохідності і передньоприводних передній міст виконують комбінованим, тобто одночасно ведучим і керованим. У багатоосних автомобілях іноді застосовують підтримуючі мости, що служать тільки для передачі вертикальних навантажень від рами до коліс.

а)

Мал. 4. Мости:

а— задній| ведучий нерозрізної; б—ведучий| розрізний (незалежна підвіска); в— передній | нерозрізний (залежна підвіска); г— передній | розрізний (незалежна підвіска)

Балка ведучого моста

Балка ведучого моста може бути рознімною і складатися з двох з'єднаних болтами частин (легкові автомобілі і вантажні автомобілі малої і середньої вантажопідйомності) або нероз'ємною, виконаної у виді суцільної балки з центральною частиною кільцевої форми (легкові автомобілі і вантажні автомобілі середньої і великої вантажопідйомності).

Мал. 5. Балка заднього ведучого моста:

1 і 2— шийкипід підшипники маточин; 3— втулкаманжети; 4— фланець; 5 —цапфа; 6— ресорнаподушка; 7 —картер; 8— скоба; 9— кронштейнтрійника; 10— отвір для сапуна|; 11 — виямки; 12— отвір для зливу мастила|мастила,олії|; 13— кришкакартера

 

На мал. 5 показана балка заднього моста автомобіля ГАЗ-3307. До картера 7 приварені цапфи 5, що мають оброблені шийки 1 і 2 під підшипники маточин коліс. Позаду до картера приварена кришка 13. Виямки 11 забезпечують монтажні зазори при установці редуктора. На цапфи 5 напресовані і приварені сталеві фланці 4, до яких прикріплені гальмові щити. Напресована втулка 3 манжети служить упором для внутрішнього кільця підшипника маточини колеса. Підшипники маточин встановлюють на шліфовані шийки 1 і 2 цапфи і кріплять гайками і контргайками, що навертаються на кінці цапф. Скоба 8 і кронштейн 9, приварені до задньої стінки корпуса, служать для кріплення гальмових трубок. Заливний отвір для мастила знаходиться на картері головної передачі.

 

Головна передача

Призначення головної передачі — збільшення обертового моменту, і передача його на півосі, розташовані під кутом 90° до поздовжньої осі автомобіля. Її конструкція повинна бути компактною, а робота плавною і безшумною. Деталі головної передачі витримують великі навантаження, тому необхідно високу точність при регулюванні її підшипників і зачеплення зубчастих коліс. Головна передача, у якій використана одна пара зубчастих коліс, називається одинарної, дві пари — подвійною.

Одинарна головна передача (мал. 6), що складається з пари, яка знаходиться в постійному зачепленні, конічних зубчастих коліс, застосовується переважно на легкових автомобілях і вантажних автомобілях малої і середньої вантажопідйомності. Шестірня в ній з'єднана з карданною передачею, а колесо — з коробкою диференціала і через диференціал — з півосями. Одинарна головна передача може бути зі звичайними конічними (мал. 6, а) і гіпоїдними (мал. 6, б) зубчастими колісьми.

Мал. 6. Головні передачі:

а— конічна |; б—гіпоїдна|; в— подвійна |; 1 і 2— відповідно шестерня і колесо конічні; 3 і 4— відповідношестерня і колесо циліндричні

 

Перевагою гіпоїдної передачі є те, що вісь її шестірні розташована нижче осі веденого колеса (осі заднього моста). Унаслідок цього центр ваги автомобіля нижче і краща його стійкість. Гіпоїдна передача має велику надійність, плавність і безшумність, ніж передача зі звичайними конічними зубчастими колесами зі спіральними зубами.

Одинарні передачі з конічними зубчастими колесами зі спіральними зубами застосовують на автомобілях родини ЗАЗ і УАЗ, а гіпоїдні одинарні передачі — на автомобілях ГАЗ-3307, ГАЗ-3102 «Волга», родини ВАЗ.

Подвійні головні передачі встановлюють на автомобілях великої вантажопідйомності і на деяких автомобілях середньої вантажопідйомності, коли загальне передаточне число трансмісії повинне бути значним, тому що передаються великі обертові моменти. У подвійній головній передачі (мал. 6, в) обертовий момент збільшується послідовно двома парами зубчастих коліс, з яких одна - конічна, а інша - циліндрична. Загальне передаточне число подвійної передачі дорівнює добуткові передаточних чисел складових пар.

Гіпоїдна головна передача автомобіля ГАЗ-3307 показана на мал.7. Обертовий момент від карданної передачі через закріплений корончатою гайкою фланець 9 і внутрішні шліци передається шестірні 8, а від неї колесу 22. Вісь шестірні 8 зміщена щодо осі веденого колеса вниз. Зубчасті колеса підбирають по плямі контакту в зачепленні, тому вони працюють безшумно. Зношені або пошкоджені зубчасті колеса головної передачі замінюють тільки парами.

Передача розміщена в картері 18, відлитому з ковкого чавуну і прикріпленому болтами до картера 1 заднього моста. Для більшої міцності цей нероз'ємний картер має ребра жорсткості. Шестірня 8 виготовлена як одне ціле з валом, що спирається на циліндричний 14 і на конічні 10 і 12 роликопідшипники, встановлені для усунення зазору між кільцями і роликами з попереднім натягом і закриті кришкою 7. Роликопідшипник 14 запресований до упору в торець зубцюватого вінця і застопорений кільцем 15. Зовнішні кільця роликопідшипників 10 і 12 встановлені в стакані 6, закріпленому болтами в картері головної передачі. Роликопідшипники 10 і 12 сприймають виникаючі при роботі головної передачі осьові сили. Конструкція опор вала шестірні забезпечує малі деформації, тому головна передача відрізняється високою довговічністю.

Колесо 22 закріплене на картері диференціала. Зачеплення зубчастих коліс регулюють прокладками 5. Регулювання не порушується завдяки достатній жорсткості картера 18 і наявності попереднього натягу роликопідшипників 10 і 12. Радіальні й осьові сили, що діють на колесо головної передачі, сприймаються роликопідшипниками 26 картера диференціала. Гайки 19 і 27 служать для регулювання підшипників і зачеплення зубчастих коліс гіпоїдної передачі.

Мал. 7. Ведучий міст автомобіля ГАЗ-3307:

1 — картер заднього моста; 2— вісь; 3— маслоуловлювач |; 4— регулювальнийгвинт; 5 і 11 — регулювальні прокладки|прокладення|; 6— стакан|склянка|; 7 —кришка; 8— шестерня; 9— фланець; 10, 12 і 26— конічніроликопідшипники; 13— пробка |корок| заливного отвору; 14— циліндричнийроликопідшипник; 15— стопорне кільце; 16 і 24— опорнішайби; 17-— сателіт; 18— картерголовної передачі; 19 і 27— регулювальнігайки; 20— правакоробка сателітів; 21 — хрестовина; 22— колесо; 23— лівакоробка сателітів; 25— осьовезубчате|зубчасте| колесо; 28— маслоприйомна | трубка|люлька|; 29— канал

 

Регулювальний гвинт 4 упору обмежує деформацію колеса при передачі великих обертових моментів. Ця деформація визначається зазором між колесом і упором, якому можна регулювати, ввертаючи або викручуючи гвинт 4.

Залите в картер до визначеного рівня мастило захоплюється колесом і по маслоприємній трубці 28 і каналові 29 подається до підшипників шестерні. Від підшипників мастило відводиться по нижньому каналі в картер. Інші деталі головної передачі змащуються мастилом, що розприскується. Нормальний тиск у порожнині картера підтримується за допомогою сапуна.

На останніх моделях автомобілів ЗІЛ встановлюються одинарні гіпоїдні передачі. На мал. 8 показана така передача автомобіля ЗІЛ-433100, яка для підвищення тягових якостей автомобіля оснащена механізмом блокування диференціала. Механізм блокування складається з муфти 14 з торцевими зубами і корпуса муфти 13, скріплених болтами з чашками диференціала. У механізм блокування входять: камера 8 механізму блокування з мембраною 9, шток 6, вилка 10 і рухома муфта 11 блокування диференціала з торцевими зубами. При натисканні клавіші на щитку приладів стиснене повітря з пневмосистеми поступає між мембраною і кришкою камери механізму блокування, мембрана, прогинаючись, переміщає шток 6, вилку 10 і муфту блокування диференціала 11, що торцевими зубами з'єднується з зубами муфти 14, права піввісь блокується з чашками диференціала.

При вимиканні механізму блокування повітря виходить через мембрану і пружину камери механізму блокування відводячи шток, вилку і муфту 11 блокування у вихідне положення.

Центральна подвійна головна передача автомобіля ЗІЛ-431410 показана на мал. 9. Вона складається з пари конічних зубчастих коліс зі спіральними зубами і пари циліндричних зубчастих коліс з косими зубами. Конічна шестерня 11, виготовлена як одне ціле з валом, приводиться в обертання від карданної передачі через фланець 1.

Конічне колесо 12 прикріплене заклепками до фланця проміжного вала. Циліндрична шестерня 16 виготовлена разом із проміжним валом, а циліндричне колесо 21, що знаходитьсяз нею в зачепленні, прикріплене болтами до коробки диференціала, що складається з лівої 23 і правої 20 чашок. У коробці розміщені сателіти 28, хрестовина 30, напівосьові зубчасті колеса 22 і опорні шайби 19 і 29 напівосьових зубчастих коліс і сателітів.

Опорами вала конічної шестерні 11 служать роликопідшипники 6 і 9, розташовані в стакані 7, прикріпленому болтами до картера 17 головної передачі. До стакана болтами кріпиться кришка 3 з манжетою 2. Між кришкою і стаканом встановлена ущільнююча прокладка 5, а між втулкою фланця 1 і роликопідшипником 6 — шайба 4. Між внутрішніми кільцями роликопідшипників знаходиться розпірна втулка 33, а між цією втулкою і роликопідшипником 6 встановлені шайби 8 для регулювання затяжки роликопідшипників 6 і 9. Положення конічної шестірні регулюють прокладками 10, яківстановлюють між картером 17 головної передачі і стаканом 7. У бічних кришках 15 і 32 розміщені конічні роликопідшипники 14 і 31, на які спирається вал циліндричної шестерні 16. Під фланці кришок 15 і 32 підкладені прокладки для регулювання положення роликопідшипників 14 і 31, а також конічного колеса 12. Для підвищення жорсткості на стаканові 7 є зовнішні ребра.

Мал. 8. Головна передача задньою моста автомобіля ЗІЛ-433100|:

1 —шестерня; 2— фланець; манжета, 3— ущільнювача; 4— роликовіконічні підшипники; 5—циліндровий роликопідшипник; 6— шток муфти блокування диференціала; 7— вмикачсигнальної лампи блокування диференціала; 8— камери механізму блокування; 9— мембрана; 10— вилки|виделки| включення|приєднання| блокування; 11 — муфта блокування диференціала; 12— регулювальнагайка підшипника диференціала; 13— корпусмуфти блокування; 14— муфтаблокування; 15— зубчате |зубчасте| колесо піввісь; 16— хрестовинасателітів; 17— шестерня; 18— картер головної передачі; 19— опорнийболт; 20— регулювальніпрокладки|прокладення|

 

Коробка диференціала обертається на двох конічних роликопідшипниках 24, закритих кришками 18. Ці роликопідшипники регулюють гайками 25. Усередині картера 27 проходять півосі 26. Отвір для заливання мастила знаходиться на задній кришці балки моста, а для його зливу — у нижній частині балки. Мастило до підшипників конічної шестірні надходить по каналах у картері.

Мал. 9. Ведучий міст автомобіля ЗІЛ-431410|:

1 — фланець; 2— манжета; 3, 15, 18 і 32— кришки; 4— шайба; 5— ущільнювальна прокладка|прокладення|; 6, 9, 14, 24 і 31 — роликопідшипники; 7 —стакан|склянка|; 8— регулювальнішайби; 10 і 13— регулювальніпрокладки|прокладення|; 11 —конічна шестерня; 12— конічне колесо; 16— циліндрична шестерня; 17— картер головної передачі; 19 і 29— опорнішайби; 20— правачашка диференціала; 21 — циліндричне колесо; 22— напівосьове зубчате|зубчасте| колесо; 23— ліва чашка диференціала; 25— регулювальнагайка; 26— вісь; 27— картермоста; 28— сателіт; 30— хрестовина; 33— розпірна втулка

 

Рознесена подвійна головна передача заднього моста автомобіля МАЗ-5335 (мал. 10) складається з конічної головної передачі (мал. 10, д) і двох колісних редукторів (мал. 10, в).

Особливістю конічної головної передачі автомобіля МАЗ-5335 у порівнянні з розглянутими конструкціями головних передач є те, що конічна шестерня 35 (мал. 10, д), виготовлена за одне ціле з валом, кріпиться не консольно, а має додаткову опору, що являє собою циліндричний роликопідшипник 30. При трьох підшипниках конструкція отримується більш компактною і жорсткою. Встановлений у розточці припливу картера роликопідшипник 30 сприймає радіальні зусилля, зменшуючи деформацію шестірні 35.

Центральний редуктор у зборі, що складається з конічної головної передачі і диференціала, встановлений у картері заднього моста і прикріплений шпильками і гайками до його обробленої площини, а з задньої сторони отвір закритий штампованою кришкою, приварений до картера моста. У розточці перегородок картера запресовані кожухи 10 півосей (мал. 10, б), що від провертання утримуються стопорними штифтами 9.

На зовнішні кінці кожухів півосей за допомогою евольвентних шліців закріплені внутрішні чашки 26 (мал. 10, в), що жорстко з'єднані з зовнішніми чашками 3, утворюючи нерухоме водило, на трьох осях 17 якого обертаються сателіти 2. Від півосей момент передається до центральної сонячної шестерні 1, від неї через три сателіти 2 і коронне колесо 4 до маточини колеса.

Передаточне число колісного редуктора визначається відношенням числа зубів коронного колеса і сонячної шестірні, тому зміною зазначених чисел зубів може бути отриманий ряд передаточних чисел при збереженні міжосьової відстані. Сателіти не впливають на передаточне число.

Незважаючи на застосовувані терміни «водило», «сонячна шестерня» і т.д., властиві планетарним передачам, колісні редуктори автомобіля МАЗ-5335 не є планетарними механізмами.

При порівнянні зі звичайною конічною парою, при однаковому передаточному числі і передаваному моментові гіпоїдне зачеплення, створюючи менший шум при роботі, дозволяє збільшити діаметр шестірні. Отримана внаслідок цього більш жорстка і міцна конструкція підвищує довговічність передачі. Але наявність підвищеного ковзання між зубами гіпоїдних передач вимагає застосування спеціального гіпоїдного мастильного матеріалу із сірчистими, свинцевими, фосфорними й іншими присадками, що утворять на поверхнях зубів міцну плівку.

Як і будь-яка подвійна головна передача, рознесена головна передача дозволяє розділити обертовий момент і тим самим розвантажити диференціал і півосі від передачі підвищеного моменту. Недоліком рознесеної передачі є те, що така конструкція викликає підвищення відносних швидкостей обертання зубчастих коліс при повороті або буксуванні автомобіля, що вимагає додаткових заходів для захисту тертьових поверхонь деталей диференціала (введення шайб, втулок, поліпшеної системи мащення).

Мал. 10. Задний міст автомобіля МАЗ-5335 і його елементи:

а —схема|; б —конструкція; в —колісний редуктор; г — деталі | колісного редуктора; д —головна| передача і диференціал; 1 — сонячна (ведуча) шестерня; 2—сателіт; 3—зовнішня чашка водила; 4—коронне (ведене) колесо; 5—маточина заднього колеса; 6—піввісь; 7—колісний редуктор; 8— гальмівний|гальмовий| механізм задніх коліс; 9—стопорний штифт кожуха піввісі; 10—кожух піввісі; 11— центральний редуктор; 12—гальмівний|гальмовий| розтискний кулак; 13 і 16— кришки; 14 і 22—стопорні кільця; 15 —упорний сухар; 17—вісь сателіта; 18— підшипника сателіта; 19—стопорний болт осі сателіта; 20—пробка|корок| заливного отвору; 21 — контргайка підшипника маточини; 23—гайка підшипника маточини; 24—кожух піввісі; 25—упор шестерні; 26—внутрішня чашка водила; 27—осьове зубчате|зубчасте| колесо; 28—сателіт диференціала; 29—хрестовина диференціала; 30—циліндричний роликопідшипник; 31—конічний підшипник шестерні; 32—фланець; 33—манжета; 34—регулювальні прокладки|прокладення|; 35—шестерня; 36—картер редуктора; 37—колесо; 38—обмежувач колеса; 39—права чашка диференціала; 40—демонтажний| болт картера

 

Диференціал

Призначення диференціала – забезпечити при необхідності різну частоту обертання ведучих коліс.

При повороті автомобіля його зовнішні і внутрішні колеса за той самий відрізок часу проходять різні шляхи. Колесо, що котиться по внутрішній кривій, проходить менший шлях, ніж колесо, що котиться по зовнішній кривій. Отже, зовнішнє колесо автомобіля повинне обертатися трохи швидше внутрішнього. Аналогічне явище відбувається і при прямолінійному русі, якщо задні колеса автомобіля мають неоднакові діаметри, що цілком можливо при нерівномірному розподілі навантаження в кузові, неоднаковому зношенні шин, різному внутрішньому тиску повітря в шинах або при русі по нерівній дорозі.

Щоб ведучі колеса автомобіля могли обертатися з різною частотою, їх кріплять не на одному загальному валові, а на двох, які називаються півосями і з'єднаних між собою спеціальним механізмом — диференціалом, який підводить до півосей обертовий момент від головної передачі.

При наявності декількох ведучих мостів виникає необхідність застосування міжосьового диференціала.

В основному застосовують шестеренні, кулачкові і черв'ячні диференціали. Диференціал може бути простий або самоблокуючий (диференціал підвищеного тертя або з механізмом вільного ходу). Шестеренні диференціали відносяться до простих, а кулачкові і черв'ячні — до диференціалів підвищеного тертя.

Диференціал називають симетричним або несиметричним у залежності від того, як розподіляється обертовий момент між півосями (порівно чи ні).

Мал. 11. Деталі симетричного диференціала:

1 і 5 —чашки диференціала; 2 і 7—шайби; 3— осьові зубчаті|зубчасті| колеса; 4— сателіти; 6— болт кріплення чашок диференціала; 8— хрестовина

 

Конічний симетричний диференціал найбільше широко застосовується на автомобілях (мал. 11). Дві чашки 1 і 5 диференціала стягнуті болтами 6. На коробці диференціала закріплене ведене колесо головної передачі, що приводить її в обертання. Між чашками диференціала затиснута хрестовина 8, на шипах якої вільно посаджені і можуть обертатися прямозубі конічні зубчасті колеса, так звані сателіти 4, щознаходяться в зачепленні з двома конічними напівосьовими зубчастими колесами 3. Останні внутрішніми шліцами з'єднані зі шліцьовими кінцями півосей, що вільно проходять через отвори в коробці диференціала. На зовнішніх кінцях півосей встановлені колеса. Для зменшення тертя під торцеві поверхні сателітів і напівосьових зубчастих коліс підкладені шайби 2 і 7.

При обертанні коробки 7 (мал. 12) диференціала вона через сателіти 5 і 9, напівосьові зубчасті колеса 2 і 6 обертає півосі 1 і 8. Передача обертового моменту відбувається в наступному порядку: через ведене колесо 3 головні передачі, коробці 7 диференціала, вісь 4 сателітів, сателіти5 і 9, напівосьові зубчасті колеса 2 і 6, півосі 1 і 8. Сателіти, крім того, можуть обертатися на своїх осях, тому вони можуть змінювати частоту обертання напівосьових зубчастих коліс щодо коробки диференціала.

Мал. 12. Схеми диференціала:

1 і 8— півосі; 2 і 6— півосьовізубчаті|зубчасті| колеса; 3— колесоголовної передачі; 4— вісь сателітів; 5 і 9— сателіти; 7 — коробкадиференціала

 

Якщо сателіти не обертаються на осі, то обидві півосі обертаються з однаковою частотою обертання. Це відбувається при русі автомобіля по прямій і рівній дорозі, коли задні колеса при однаковому опорі коченню проходять однаковий шлях і мають однакову частоту обертання. При повороті автомобіля, наприклад, вправо сателіти 5 і 9 обертаються на своїх осях з різними частотами і збільшують частоту обертання напівосьового зубчастого колеса 2 і зв'язаних з ним півосі 1 і колеса. Одночасно частота обертання напівосьового зубчастого колеса 6 зменшується. При цьому знижується частота обертання півосі 8 і колеса. Частота обертання коробки диференціала завжди залишається рівною напівсумі частот обертання лівої і правої півосей.

У задньому ведучому мості автомобіля ГАЗ-3307 (див. мал. 7) установлений симетричний конічний диференціал, коробка якого складається з двох чашок. Як уже вказувалося, колесо головної передачі прикріплено до фланця коробки диференціала, що обертається на двох роликопідшипниках. Щоб конструкція була міцною і мала малі габаритні розміри, число сателітів доведене до чотирьох. Напівосьові зубчасті колеса насаджені на шліци півосей, які центровані в гніздах, розточених у коробці диференціала.

Деталі диференціала необхідно змащувати, тому що вони навантажуються значними силами. Для поліпшення підведення мастильного матеріалу до цих деталей і підвищення зносостійкості опорних шайб сателітів на коробці диференціала встановлений маслоуловлювач 3 (див. мал. 7). Диференціали легкових автомобілів мають зазвичай два сателіти, а вантажних і автобусів — чотири.

Міжосьовий диференціал необхідний в автомобілях із двома ведучими задніми мостами. Як приклад розглянемо міжосьовий диференціал автомобіля КамАЗ-5320. Картер 12 (мал. 13, а) міжосьового диференціала прикріплений до картера головної передачі проміжного моста. Передня чашка 13 міжосьового диференціала болтами з'єднана з задньою чашкою. Всередині встановлений диференціальний механізм, у який входять сателіти з хрестовиною, конічні зубчасті колеса 23 приводу проміжного моста і 24 приводу заднього моста.

Мал. 13. Проміжний міст з|із| міжосьовим диференціалом автомобіля КамАЗ-5320|:

а —конструкція|; б —механизм| включення|приєднання| блокування; 1—конічне колесо; 2—картер головної передачі; 3—циліндрична шестерня; 4—опорна шайба сателіта; 5—сателіт; 6—бронзова втулка сателіта; 7—осьове зубчате|зубчасте| колесо; 8—опорний шайба зубчатого|зубчастого| колеса, піввісь; 9—хрестовина; 10—циліндрове колесо; //—фланець; 12—картер міжосьового диференціала; 13—передня чашка диференціала; 14 — мікровимикач; 15—вилка муфти блокування; 16—механізм включення|приєднання| блокування диференціала; 17—конічна шестерня; 18 — вал приводу заднього моста; 19—стопор гайки; 20—розпірна| втулка; 21 — муфта блокування; 22—внутрішня зубчата|зубчаста| муфта; 23—конічне зубчате|зубчасте| колесо приводу проміжного моста; 24—конічне зубчате|зубчасте| колесо приводу заднього моста; 25—штока; 26—корпус; 27—натискна| пружина; 28—поворотна пружина; 29— стакан|склянки| штока; 30—мембрана

 

Зубчасте колесо 23 шліцами постійно з'єднане з конічною шестернею 17 головної передачі проміжного моста, а колесо 24 — з валом 18, щопередає обертання головній передачі заднього моста. Зубчасте колесо 23 має зовнішні зуби, з якими в постійному зачепленні знаходяться внутрішня зубчаста муфта 22 і муфта 21 блокування диференціала. При русі вилкою 15 муфти 22 вперед вона ковзає по зовнішніх зубах внутрішньої муфти і входить у зачеплення з зовнішніми зубами правої чашки диференціала, з'єднуючи зубчасте колесо 23 з корпусом диференціала, здійснюється блокування міжосьового диференціала.

Внутрішня зубчаста муфта 22 має зовні два зубчастих вінці, причому товщина зубів зовнішнього вінця на 0,4 мм більша товщини зубів внутрішнього вінця, що потребує деякого зусилля для переміщення муфти 21 у вихідне положення — цим запобігається самовимикання механізму блокування. Для включення механізму блокування водій відкриваючи кран, направляє стиснене повітря між кришкою і мембраною 30 механізму блокування (мал. 13, б). Мембрана, прогинаючись і переборюючи опір пружини 28, впливає на стакан 29 і через пружину 27 пересуває шток 25, а разом з ним і вилку 15. При цьому замикаються контакти мікровимикача 14, які включають контрольну лампу на щитку приладів. Примусове блокування диференціала виконують при русі по слизьких і мокрих ґрунтових дорогах.

Наявність диференціала в приводі до ведучих коліс автомобіля іноді негативно впливає на його прохідність. Якщо одне з ведучих коліс попадає на слизьку ділянку дороги, а інше котиться по сухій ділянці, то внаслідок наявності диференціала колесу, що рухається по сухій ділянці, не можна передати значний обертовий момент. Колесо, яке знаходиться на слизькій ділянці буде буксувати, а інше — стояти нерухомо. Ліквідувати цей недолік можна блокуванням диференціала, тобто примусово змушуючи обертатися з однаковою швидкістю обох напівосьових зубчастих коліс, з'єднавши їх між собою або одне з них з корпусом диференціала, як це зроблено в міжосьовому диференціалі автомобіля Камаз-5320 (мал. 13) і автомобіля ЗІЛ-431410 (мал. 8).

Диференціал підвищеного тертя встановлюється на автомобілі ГАЗ-66-11. Сепаратор 1 (мал. 14) має два ряди отворів, у які в шаховому порядку вільно вставлені 24 сухаря. На зовнішній і внутрішній поверхнях сепаратора між рядами отворів під сухарі поставлені штопорні кільця, що запобігають провертання сухарів і утримують їх від випадання із сепаратора при зборці. Внутрішні вершини сухарів упираються у внутрішню зірочку 4, посаджену на шліци лівої півосі, а зовнішні кінці с