Автопрактикум. Часть 3. Ходовая часть и механизмы управления большегрузных автомобилей

а – разъёмная; б – штампосварная; в – неразъёмная; 1 – кожух приводного вала; 2, 3 – части разъёмного картера главной передачи; 4 – опорная площадка; 5, 6, 12 – фланцы; 7 – опорная чашка; 8, 10 – кронштейны; 9, 13 – балки; 11 – труба

Цельная балка (неразъёмная) имеет среднюю часть, которая выполнена в виде одной детали 13 (рисунок 4.5, в). Полуосевые рукава представляют собой стальные трубы, которые запрессованы в среднюю литую часть балки. Детали механизмов при сборке устанавливаются через съёмную 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.

Главная передача в штампосварной балке монтируется в картере, связанном с балкой 9 (рисунок 4.5, б) через фланцевое соединение 6, и в сборе устанавливается в балку и демонтируется из неё. Плоскость разъёма балки и картера главной передачи может быть вертикальной или горизонтальной.

Балка типа «банджо» (рисунок 4.6) может быть изготовлена штамповкой из стали, литьём из чугуна или может быть сварной. Центральная её 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 колёс.

Рисунок 4.6 – Балка заднего ведущего моста грузового автомобиля (типа «банджо»)

1 и 2 – шейки под подшипники ступиц; 3 – втулки 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

Конструкции ведущих мостов различаются и зависят от особенностей трансмиссии автомобиля, которые определяются конструкцией главных передач (центральная или разнесённая) и схемой привода ведущих мостов. Если схемой трансмиссии предусмотрена последовательная передача крутящего момента к заднему ведущему мосту через средний, то средний мост выполняется проходным. При этом бездифференциальная связь среднего и заднего мостов допустима только для автомобилей повышенной проходимости. Для автомобилей имеющих колёсную формулу 6x4, применение межосевого дифференциала, не допускающего возникновения циркуляции мощности, является обязательным. Наиболее рациональным с точки зрения компоновки местом установки межосевого дифференциала является средний мост. Межосевой дифференциал делают блокируемым.

Задний ведущий мост грузового автомобиля ЗИЛ-431410 (рисунок 4.7) имеет неразъёмную стальную балку 18, к концам которой приварены наконечники 32. В центре балки прикреплён картер 19 главной передачи и дифференциала. Главная передача – двойная центральная. Она имеет две пары шестерён – коническую со спиральными зубьями и цилиндрическую с косыми зубьями.

Ведущая коническая шестерня 16 с валом установлена в двух конических роликовых подшипниках 7 и 10 в отдельном корпусе 14, прикреплённом к картеру на регулировочных прокладках 15. Между подшипниками размещены распорная втулка 8 и два регулировочных кольца 9. Подшипники затянуты гайкой 12, которая одновременно крепит фланец 13 карданного шарнира и упорную шайбу. Корпус 14 уплотнён манжетой 11.

Ведомая коническая шестерня прикреплена к фланцу поперечного вала 4, изготовленного за одно целое с ведущей цилиндрической шестерней. Вал установлен в картере на двух конических роликовых подшипниках 5, под крышками 3 которых находятся регулировочные прокладки. Ведомая цилиндрическая шестерня 23 прикреплена к корпусу 25 дифференциала, установленного в картере на двух роликовых подшипниках 26. Подшипники дифференциала закреплены в картере крышками 27 и зафиксированы регулировочными гайками 28.

Рисунок 4.7 – Ведущий мост автомобиля ЗИЛ-431410

а – общий вид; б – дифференциал; 1– полуось; 2, 15 – прокладки; 3, 27 – крышки; 4 – вал; 5, 7, 10, 26, 30 – подшипники; 6 – канал; 8 – втулка; 9 – кольцо; 11, 29, 34 – манжеты; 12, 28, 35 – гайки; 13 – фланец; 14, 25 – корпуса; 16, 17, 23 – шестерни главной передачи; 18 – балка; 19 – картер; 20 – сателлит; 21 – крестовина; 22 – полуосевая шестерня; 24 – сапун; 31 – ступица; 32 – наконечник; 33 – контргайка; 36 – коробка дифференциала; 37, 38 – шайбы

Дифференциал конический, симметричный, малого трения. Коробка дифференциала разъёмная и состоит из двух половин 36, между которыми размещена крестовина 21 с четырьмя сателлитами 20. Сателлиты находятся в зацеплении с полуосевыми шестернями 22, установленными на шлицах внутренних концов полуосей 1. Под сателлитами и полуосевыми шестернями размещены опорные шайбы 37 и 38.

Полуоси фланцевые, разгруженные. Фланцы наружных концов полуосей прикреплены к ступицам 31 ведущих колёс автомобиля, каждая из которых установлена на наконечнике балки моста на двух конических роликовых подшипниках 30. Подшипники ступиц колёс закреплены гайкой 35, стопорным кольцом и контргайкой 33. Ступица колеса и подшипники уплотнены манжетами 29 и 34. В картер моста заливают жидкое трансмиссионное масло, которое поступает к подшипникам ведущей конической шестерни 16 по каналам 6, отлитым в картере. Внутренняя полость картера через сапун 24 сообщается с окружающей средой. Затяжка подшипников ведущей конической шестерни 16 регулируется кольцами 9 и гайкой 12, а зацепление конических шестерён – прокладками 15 и перестановкой прокладок 2. Прокладками 2 также регулируют затяжку подшипников поперечного вала 4. Подшипники дифференциала регулируют гайками 28, а подшипники ступиц колёс автомобиля – гайками 35.

На автомобилях семейства КамАЗ с колёсной формулой 6х4 устанавливаются два ведущих моста – средний и задний. Конструкция мостов аналогична, отличие заключается в установке на среднем мосту межосевого блокируемого дифференциала и отдельных оригинальных деталей, сопрягаемых с ним.

В зависимости от назначения или условий эксплуатации различных модификаций автомобилей их ведущие мосты отличаются друг от друга передаточным отношением главной передачи.

На рисунке 4.8 представлен поперечный разрез заднего и среднего ведущих мостов автомобиля КамАЗ-5320. Каждый мост состоит из балки, картера, главной передачи, дифференциала и полуосей.

Балка состоит из двух штампованных половин, сваренных между собой. Сечение балок в зонах под рессорами – квадратное. В средней части балка расширена и образует так называемое «банджо» для обеспечения возможности установки картера главной передачи. Сверху к ней приварен фланец картера 4, снизу – крышка картера 12. К концам балки ее сечение из прямоугольного и квадратного переходит в кольцевое. К наружной цилиндрической поверхности с каждого конца балки приварены фланцы 2, предназначенные для установки опорных тормозных дисков с колодками.

К торцам балки стыковым швом приварены цапфы 18, предназначенные для установки подшипников 21 и 22 и ступиц колёс.

Перед установкой подшипников на цапфу напрессовывается кольцо сальника 19. Внутреннее кольцо подшипника 21 установлено на цапфе, на скользящей посадке, а наружное кольцо запрессовано в кольцевую выточку ступицы 1. Для предотвращения вытекания смазки из полости ступицы в неё с внутренней стороны запрессован сальник 20. Ступица в сборе с сальником, внутренним подшипником 21 и наружным кольцом подшипника 22 устанавливается на цапфу, после чего на неё монтируется внутреннее кольцо с роликами подшипника 22. Осевой зазор подшипников ступиц регулируется специальной гайкой 23, которая фиксируется в заданном положении замочной шайбой 27; штифт гайки входит в отверстие шайбы, усик которой входит в паз цапфы. От отворачивания гайка стопорится контргайкой. Для предотвращения перетекания смазки из полости главной передачи в полость ступицы установлен войлочный сальник 24. К ступице колеса на шпильках крепится полуось. На шпильки надеты конические разжимные втулки. К балке моста сверху с обоих концов приварены опоры задней рессоры 3, снизу – рычаги реактивных штанг задней подвески 15. Для вентиляции полости картера предусмотрен сапун, для слива смазки – магнитная пробка 13.

Рисунок 4.8 – Задний и средний ведущие мосты автомобиля КамАЗ, поперечный разрез

1 – ступица; 2 – фланец концевой; 3 – опора задней рессоры; 4 – фланец картера; 5 – сапун; 6 – главная передача; 7 – шпилька; 8 – втулка разжимная; 9 – полуось правая; 10 – балка картера; 11 – пробка; 12 – крышка картера; 13 – пробка магнитная; 14 – полуось левая; 15 – рычаг реактивных штанг; 16 – тормозная камера; 17 – тормоз в сборе; 18 – цапфа балки; 19 – кольцо сальника; 20 – сальник ступицы; 21, 22 – подшипники конические; 23 – гайка; 24 – сальник войлочный; 25 – прокладка полуоси; 26 – контргайка; 27 – шайба замочная; 28 – шпилька крепления полуоси; 29 – втулка разжимная

Полуоси 9 и 14 разгруженного типа. Правая и левая полуоси отличаются длиной. На фланце полуоси предусмотрены два резьбовых отверстия, предназначенных для облегчения её демонтажа.

Главная передача мостов – двухступенчатая. Первая ступень состоит из пары конических шестерён со спиральными зубьями, вторая – из пары цилиндрических шестерён с косыми зубьями. Для обеспечения оптимальных тягово-динамических характеристик в зависимости от назначения автомобиля конструкцией мостов предусматриваются четыре варианта передаточных чисел главной передачи: 7,22; 6,53; 5,94; 5,43.

Передаточные числа 7,22 и 6,53 характерны для автомобилей, работающих в составе автопоезда и седельных тягачей, а передаточные числа 5,94 и 5,43 – для одиночных автомобилей.

Задний ведущий мост грузовых автомобилей МАЗ (рисунок 4.9, а) включает в себя стальную литую балку, двойную главную передачу, конический дифференциал и шлицевые (бесфланцевые) полуоси. К центральной части балки 14 моста прикреплён картер 10 главной передачи и дифференциала. В полуосевые рукава балки моста запрессованы стальные толстостенные трубы 8, на которых на двух роликовых подшипниках установлены ступицы ведущих колёс автомобиля.

Двойная главная передача – разнесённая. Она состоит из центральной передачи и колёсных редукторов.

Центральная передача выполнена в виде пары конических шестерён со спиральными зубьями и вместе с дифференциалом размещена в картере 10. Ведущая коническая шестерня 11 с валом установлена на трёх роликовых подшипниках, а ведомая коническая шестерня 13 прикреплена к корпусу 12 дифференциала.

Дифференциал – конический, симметричный, малого трения, четырёхсателлитный.

Колёсная передача (рисунок 4.9, б) – планетарная и состоит из ведущей (солнечной) шестерни 3, трёх сателлитов 4, наружной 2 и внутренней 15 чашек и ведомой (коронной) шестерни 6. Все шестерни колёсной передачи цилиндрические, прямозубые. Солнечная шестерня и сателлиты имеют наружные зубья, а коронная шестерня – внутренние зубья. Солнечная шестерня установлена на шлицах полуоси, а сателлиты – на роликовых подшипниках на осях 5, закреплённых в наружной и внутренней чашках колёсной передачи, которые соединены болтами и жёстко связаны с балкой моста. Коронная шестерня и крышка 1 прикреплены к ступице 7 колеса автомобиля.

Рисунок 4.9 – Задний ведущий мост автомобилей МАЗ

а – общий вид; б – детали колёсной планетарной передачи; 1 – крышка; 2, 15 – наружная и внутренняя чашки; 3, 6, 11 и 13 – соответственно солнечная, коронная, ведущая и ведомая шестерни; 4 – сателлит; 5 – ось; 7 – ступица; 8 – труба; 10 – картер главной передачи и дифференциала; 12 – корпус дифференциала; 14 – балка моста

Передача крутящего момента от полуоси на ступицу колеса осуществляется через солнечную шестерню, сателлиты и коронную шестерню. Крышка 1, коронная шестерня 6 и ступица 7 колеса образуют вращающийся картер, в который заливают масло для смазки шестерён передачи и подшипников ступицы колеса. Внутренняя полость колёсной передачи связана через сапун с окружающей средой.

Ведущие задние мосты автомобиля Урал-4320 (рисунок 4.10) состоят из комбинированных картеров – литой средней части и запрессованных в неё трубчатых кожухов полуосей с кронштейнами опор для рессор и реактивных штанг и цапфами под ступицы колёс. Ступицы колёс на цапфах установлены на двух конических подшипниках. В цапфах выполнены каналы для подвода воздуха в шины и гнёзда для блоков сальников.

Рисунок 4.10 – Ведущие (средний и задний) мосты автомобиляУрал-4320

1 – кронштейн реактивной штанги; 2 – кожух; 3 – ступица; 4 – сальники; 5 – колёсные цилиндры; 6 – тормозной барабан; 7 – трубопровод подвода воздуха; 8 – полуось; 9 – опора рессоры

4.3.2 Комбинированные мосты

Комбинированный мост чаще всего является передним и устанавливается на автомобилях повышенной проходимости.

Передние колёса автомобилей высокой проходимости одновременно являются и ведущими, и управляемыми. Поэтому в устройство переднего ведущего входят дополнительные механизмы, позволяющие передавать усилие на управляемые колёса при изменении плоскости их вращения.

В устройство привода на передние ведущие колёса входят (рисунок 4.11): главная передача 1, дифференциал 3, полуоси 4, шарниры 6 равной угловой скорости, приводные валы 8 колёс. Все эти части заключены в картере 2 с полуосевыми рукавами 5, на наконечниках 14 у которых па шкворневых пальцах 12 с подшипниками 13 установлены поворотные кулаки, состоящие из корпуса 11 с цапфой 7, на которой на подшипниках 10 установлены ступицы 9 колёс.

Рисунок 4.11 – Схема переднего ведущего моста

1 – главная передача; 2 – картер; 3 – дифференциал; 4 – полуось; 5 – полуосевой рукав; 6 – шарнир; 7 – цапфа; 8 – приводной вал; 9 – ступица; 10, 13 – подшипники; 11 – корпус поворотного кулака; 12 – шкворневой палец; 14 – наконечник

Главная передача и дифференциал имеют такое же устройство, как и главная передача и дифференциал заднего ведущего моста.

Шарнир 6 равной угловой скорости передаёт равномерное вращение с полуоси 4 на приводной вал 8 колеса при значительных углах поворота между ними (до 40°) в различных положениях колеса во время поворота автомобиля.

В передних ведущих мостах применяют шарниры равных угловых скоростей двух типов: шарикового или кулачкового. Шарнир равной угловой скорости шарикового типа (рисунок 4.12, а) состоит из двух вилок, пяти шариков, пальца и стопорной шпильки. Вилка 2 соединена с полуосью 1, а вилка 3 – с приводным валом 4 колеса. Вилки центрируются шариком 6, установленным на пальце 8, который закреплён стопорной шпилькой 7 в отверстии одной из вилок. В канавках вилок установлены четыре шарика 5, через которые передаётся вращение от одной вилки на другую. При любом угле между валами боковые шарики в канавках вилок устанавливаются в плоскости, делящей этот угол пополам. Поэтому вращение от ведущего на ведомый вал передается равномерно. Применяют также шариковые шарниры без пальца, со стопорной шпилькой в центральном шарике.

Рисунок 4.12 – Шарнир равной угловой скорости

а – шарикового типа; б – кулачкового типа; 1 – полуось; 2, 3, 9, 13 – вилки; 4 – приводной вал; 5 – шарики; 6 – центрирующий шарик; 7 – шпилька; 8 – палец; 10, 12 – кулаки; 11 – диск

Конструкция шарнира равной угловой скорости кулачкового типа приведена в части 2 «Автопрактикум» «Трансмиссия большегрузных автомобилей». При такой конструкции полуоси и приводной вал могут качаться, каждые на своём кулаке, в вертикальной плоскости и вместе с кулаком вокруг диска в горизонтальной плоскости. Такой шарнир по своему действию аналогичен действию двух сочленённых обычных карданных шарниров, из которых первый шарнир создает неравномерность вращения, а второй (поставленный наоборот) устраняет эту неравномерность. В результате этого вращение на приводной вал от полуоси передаётся равномерно.

Приводной вал 8 колеса (рисунок 4.11) проходит внутри полой поворотной цапфы 7 и при помощи втулки с фланцем соединён со ступицей 9 колеса, установленной на цапфе на подшипниках 10. Цапфа соединена с разъёмным корпусом 11, установленным на подшипниках 13, на шкворневых пальцах 12, закреплённых на полусферическом наконечнике 14 полуосевого рукава 5, и может поворачиваться вместе с колесом вокруг этих пальцев. При любом повороте колеса с цапфой 7 вращение на колесо передается с полуоси 4 через шарнир 6 и приводной вал.

На рисунке 4.13 представлена конструкция переднего ведущего моста грузовых автомобилей ЗИЛ высокой проходимости. Главная передача моста – двойная центральная. Она состоит из двух пар шестерён – конической 11 со спиральными зубьями и цилиндрической 8 с косыми зубьями. Дифференциал 9 – конический, симметричный, малого трения, четырехсателлитный.

Рисунок 4.13 – Комбинированный мост автомобилей ЗИЛ

1 – поворотная цапфа; 2, 13 – наружная и внутренняя полуоси; 3 – фланец; 4,7 – конические подшипники; 5 – ступица ведущего управляемого колеса; 6 – шип; 8, 11 – цилиндрическая и коническая шестерни; 9 – дифференциал; 10 – картер; 12 – балка; 14 – карданный шарнир равных угловых скоростей; 15 – шаровая опора

Главная передача и дифференциал размещены в картере 10, который крепится к центральной части балки 12 моста. К концам балки моста прикреплены шаровые опоры 15 для поворотных цапф 7. Внутри каждой поворотной цапфы размещена наружная полуось 2, которая соединяется с внутренней полуосью 13 шариковым карданным шарниром 14 равных угловых скоростей. На шлицах наружной полуоси установлен фланец 3 для крепления к ступице 5 ведущего управляемого колеса. Шкворень для поворота колеса сделан разрезным и состоит из двух шипов 6, которые жёстко закреплены в шаровой опоре. На шкворне на роликовых конических подшипниках 7 установлена поворотная цапфа, на ней также на роликовых конических подшипниках 4 установлена ступица колеса, имеющего шину с регулируемым давлением.

Передний мост автомобиля Урал (рисунок 4.14) ведущий и управляемый.

Рисунок 4.14 – Привод к управляемым колёсам переднего моста

1 – ступица; 2 – шланг подвода воздуха; 3 – подшипник; 4 – цапфа поворотная; 5 – манжета системы накачки шин; 6 – полуось наружная; 7 – контргайка; 8 – штифт; 9 – шайба замков; 10 – гайка подшипников; 11 – цилиндр колёсный тормозной; 12 – барабан тормозной; 13 – манжета ступицы; 14 – втулка конусная разрезная; 15 – маслёнка; 16 – рычаг; 17 – шкворень поворотного кулака; 18 – корпус поворотного кулака; 19 – диск шарнира; 20 – опора шаровая; 21, 29 – шайбы упорные; 22 – втулка бронзовая; 23 – полуось внутренняя; 24 – кулак шарнира; 25 – вилка шлицевая наружной полуоси; 26 – манжета шаровой опоры; 27 – прокладки регулировочные; 28 – крышка подшипника поворотного кулака; 30 – втулка поворотной цапфы;31 – шпилька; а– отверстие резьбовое; b – канал в цапфе для подвода воздуха

Балка моста состоит из литого картера и запрессованных в него кожухов полуосей. К фланцам кожухов шпильками крепятся шаровые опоры, для облегчения монтажа отверстие в кожухе полуоси под шаровую опору смазывается графитной смазкой. В шаровую опору запрессованы два шкворня 17, бронзовые втулки 22 и упорная шайба 21. Шкворни дополнительно приварены.

Поворотный кулак состоит из цапфы 4 и корпуса 18. На корпусе кулака шпильками, разрезными конусными втулками 14 и гайками с пружинными шайбами укреплён верхний рычаг.

Под рычагом и крышкой 28 установлены прокладки 27 для регулировки затяжки роликоподшипников.

Цапфа прикреплена к корпусу кулака шпильками 31. В цапфу запрессованы бронзовые втулки 30, упорная шайба 29. В цапфе выполнен канал b для подвода воздуха к шинам.

Внутренняя 23 и наружная 6 полуоси переднего моста связаны между собой шарниром равных угловых скоростей. Шарнир предназначен для передачи крутящего момента от дифференциала к колесу как при прямолинейном движении автомобиля, так и при его повороте. Внутренняя полуось 5 (рисунок 4.15), связанная шлицами с полуосевой шестерней дифференциала, заканчивается вилкой. Такая же вилка 2 устанавливается на шлицевый конец наружной полуоси 1. В вилки вставлены кулаки 3, в пазы которых входит диск 4, передающий крутящий момент через наружную полуось на ступицу колеса.

Смазка шарниров полуосей переднего ведущего моста и нижних подшипников шкворней обеспечивается маслом, заливаемым в корпус поворотного кулака через заливное отверстие на корпусе 18 (рисунок 4.14) спереди, которое одновременно является и контрольным.

Верхние подшипники шкворней смазывают через маслёнку в рычаге поворотного кулака.

К внутреннему торцу корпуса поворотного кулака прикреплена манжета 26, удерживающая смазку внутри шаровой опоры и предохраняющая подшипники и шарнир от попадания грязи.

Рисунок 4.15 – Кулачковый шарнир равных угловых скоростей

1 – полуось; 2 – наружная вилка; 3 – кулак; 4 – диск; 5 – полуось внутренняя

4.3.3 Передний управляемый мост

Передним управляемым мостом называется поперечная балка с ведомыми управляемыми колёсами, к которым не подводится крутящий момент от двигателя. Этот мост служит для поддерживания несущей системы автомобиля и обеспечения его поворота.

Передние управляемые мосты различных типов широко применяются на грузовых автомобилях и автобусах с колёсной формулой 4x2, а также на грузовых автомобилях с колёсной формулой 6x4.