Автопрактикум. Часть 2. Трансмиссия большегрузных автомобилей

Рисунок 3.9 – Схема и привод управления сцеплением автомобилей КамАЗ

Следящее устройство, цилиндр пневмоусилителя и рабочий гидравлический цилиндр выполнены в одном агрегате – пневмогидравлическом усилителе.

Пневмогидравлический усилитель, используемый в сцеплении автомобилей КамАЗ, Урал с двигателями КамАЗ (рисунок 3.10), крепится двумя болтами к фланцу картера сцепления с правой стороны силового агрегата.

Корпус усилителя состоит из двух частей. Передняя (правая на рисунке 3.10) часть корпуса 14 выполнена из алюминиевого сплава, а задняя 5 – из чугуна. Между частями корпуса установлена прокладка, которая одновременно является диафрагмой 9 следящего устройства, размещенного над цилиндром пневматического усилителя.

1 – сферическая гайка с контргайкой; 2 – толкатель поршня выключения сцепления; 3 – защитный чехол; 4 – поршень выключения сцепления; 5 – задняя часть корпуса; 6 – комбинированное уплотнение; 7 – следящий поршень; 8 – перепускной клапан с колпачком; 9 – диафрагма следящего устройства; 10 – впускной клапан; 11 – выпускной клапан; 12 – пневматический поршень; 13 – пробка отверстия для слива конденсата; 14 – передняя часть корпуса; А – отверстие для подвода рабочей жидкости; Б – отверстие для подвода сжатого воздуха

Рисунок 3.10 – Пневмогидравлический усилитель

Следящее устройство обеспечивает автоматическое изменение давления воздуха на пневматический поршень 12 в зависимости от усилия нажатия на педаль сцепления. К основным частям следящего устройства относятся следящий поршень 7 с уплотнительной манжетой, впускной 10 и выпускной 11 клапаны, диафрагма 9 и пружины.

Когда педаль сцепления отпущена (сцепление включено), пневматический поршень 12 и поршень 4 выключения сцепления находятся в крайнем правом (переднем) положении (пневматический поршень занимает это положение под воздействием возвратной пружины). Давление в полости перед поршнем и за поршнем соответствует атмосферному. Положение поршня 4 выключения сцепления определяется упором его толкателя в днище пневматического поршня. В следящем устройстве при этом выпускной клапан 11 открыт, а впускной 10 закрыт.

При нажатии на педаль сцепления рабочая жидкость поступает под давлением к отверстию А, создавая давление в полости цилиндра выключения сцепления и у торца следящего поршня 7. Под давлением рабочей жидкости следящий поршень воздействует на клапанное устройство таким образом, что выпускной клапан 11 закрывается, а впускной 10 открывается, пропуская сжатый воздух, поступающий по трубопроводам к отверстию Б в корпусе пневмогидравлического усилителя. Под давлением сжатого воздуха пневматический поршень 12 перемещается, воздействуя на шток поршня. В результате на толкатель 2 поршня выключения сцепления 4 действует суммарное усилие, которое передаётся на вилку 10 (рисунок 3.6), вилка перемещает муфту 9. Подшипник муфты через упорное кольцо 11 давит на рычаги выключения 8 и нажимной диск 4 отходит от заднего ведомого диска 3. Одновременно средний ведущий диск 2 с помощью рычажного автоматического механизма, смонтированного на диске, занимает среднее положение. В результате этого передача крутящего момента от двигателя на первичный вал коробки передач или делителя прекращается.

При опускании педали давление перед следящим поршнем 7 падает, в результате в следящем устройстве перекрывается впускной и открывается выпускной клапан. Сжатый воздух из полости за пневматическим поршнем постепенно выходит в атмосферу, воздействие поршня на шток уменьшается и осуществляется плавное включение сцепления.

При отсутствии сжатого воздуха в пневматической системе сохраняется возможность управления сцеплением, так как выключение сцепления может быть осуществлено за счет давления только в гидравлической части усилителя. При этом усилие на педали, создаваемое водителем, должно быть около 600 Н (60 кгс).

Сцепление автомобиля Урал по общему устройству и работе аналогично сцеплению автомобиля КамАЗ, однако имеет некоторые конструктивные особенности.

Картер сцепления передней привалочной поверхностью соединяется с картером маховика, а к задней его части крепится картер коробки передач.

Для обеспечения возможности преодоления автомобилем брода глубиной до 1,5 м полость картера сцепления герметизируется. В нижней его части имеется крышка, в которой предусмотрено дренажное отверстие, перекрываемое пробкой при преодолении брода.

На автомобилях КрАЗ главный гидроцилиндр и пневмогидравлический усилитель имеют несколько иную конструкцию (рисунок 3.11).

При нажатии на педаль 25 давление жидкости, создаваемое поршнем 13, через трубопровод 18 передается к гидропоршню 30 и перемещает его. Впускной воздушный клапан 33, помещённый в гидропоршне 30, перемещается вместе с ним, упирается в хвостовик пневмопоршня 36, перекрывая атмосферное отверстие, и отжимает клапан 33 от седла 34. Сжатый воздух через зазоры между хвостовиком пневмопоршня 36 и седлом 34 поступает в полость пневмопоршня 36, перемещает его и через вилку 44 и рычаг 22 выключает сцепление. В исходное положение педаль 25 возвращается под действием пружины 2, а поршни – под действием нажимных пружин сцепления и возвратных пружин 15, 23 и 35. Сжатый воздух выходит в атмосферу через хвостовик поршня 36 и сапун 19.

В случае отсутствия воздуха в пневмосистеме привод будет чисто гидравлическим, но при этом значительно возрастает усилие на педали.

1 – главный цилиндр; 2 – оттяжная пружина педали; 3 – регулировочные болты; 4 – ось педали; 5 – пробка наливного отверстия; 6 – крышка; 7 – болт; 8 – манжета поршня; 9 – толкатель поршня; 10 – защитный колпак; 11 – контргайка; 12 – вилка толкателя; 13 – поршень главного цилиндра; 14 – манжета главного цилиндра; 15 – пружина возвратная; 16 – картер главного цилиндра; 17 – штуцер; 18 – гидропровод; 19 – сапун; 20 – воздухопровод; 21 – рабочий цилиндр; 22 – рычаг вала вилки выключения сцепления; 23 – возвратная пружина пневмопоршня; 24 – крышка рабочего цилиндра; 25 – педаль сцепления; 26 – защитный колпачок; 27 – клапан перепускной; 28 – шарик-клапан; 29 – кольцо уплотнительное; 30 – гидропоршень рабочего цилиндра; 31 – втулка направляющая впускного клапана; 32 – пружина впускного клапана; 33 – впускной клапан; 34 – седло впускного клапана; 35 – пружина возвратная гидропоршня; 36 – пневмопоршень рабочего цилиндра; 37 – корпус рабочего цилиндра; 38 – стопорное кольцо; 39 – шток пневмопоршня; 40 – шайба; 41 – защитный колпак; 42 – кольцо ограничительное; 43 – гайка крепления защитного колпака; 44 – вилка штока; 45 – маслёнка; 46 – втулка пневмопоршня; 47 – сухарь штока; 48 – опора штока; 49 – палец; а – свободный ход педали сцепления; в – полный ход педали сцепления

Рисунок 3.11 – Привод выключения сцепления автомобилей КрАЗ

3.3.3 Механический привод выключения сцепления с пневмоусилителем

На автомобилях Урал, МАЗ с двигателями ЯМЗ-236М2 и ЯМЗ-238М2 с двухдисковыми сцеплениями устанавливается механический привод с пневматическим усилителем. На автомобилях Урал могут быть установлены диафрагменные однодисковые сцепления ЯМЗ-182 или ЯМЗ-183 вытяжного типа с гидравлическим приводом и пневмогидроусилителем.

При воздействии на педаль сцепления 16 (рисунок 3.12) усилие через рычаг 11 и детали тяги 9 передается на шток пневматического крана 1, открывая его клапан. Давление воздуха из пневмосистемы автомобиля через шланг 19 поступает в цилиндр 20, который дополнительно воздействует на рычаг 18.

1 – кран пневматический; 2 – контргайка; 3 – болт регулировочный; 4 – тяга с компенсатором; 5 – кронштейн; 6,22 – рычаги тормозного крана; 7 – рычаг привода сцепления; 8, 19 – шланги; 9 – тяга педали сцепления; 10 – тяга педали тормоза; 11 – рычаг вала педали сцепления; 12 – вал педали сцепления; 13 – ограничитель хода педали сцепления; 14 – пружина оттяжная педали тормоза; 15 – пружина педали сцепления; 16 – педаль сцепления; 17 – педаль тормоза; 18 – рычаг вала вилки выключения сцепления; 20 – пневмоцилиндр; 21 – тяга тормозного крана; L – полный ход педали сцепления; L1 – полный ход педали тормоза

Рисунок 3.12 – Привод выключения сцепления автомобилей Урал

Привод выключения сцепления с пневматическим усилителем автомобилей МАЗ показан на рисунке 3.13. Клапан 16 с тягой 9 в сборе включен в механический привод последовательно, а рабочий цилиндр 13 усилителя установлен непосредственно на силовом агрегате параллельно механическому приводу. Двуплечий рычаг 11 соединен со штоком клапана и штоком рабочего цилиндра.

1,6,9 – тяги; 2 – педаль; 3 – палец; 4,7,11 – рычаги; 5 – оттяжная пружина; 8,12,15 – вилки; 10 – стопорное кольцо; 13 – цилиндр; 14 – шток цилиндра; 16 – клапан; А – зазор

Рисунок 3.13 – Привод выключения сцепления

Отверстие А клапана усилителя сцепления (рисунок 3.14) соединено шлангом с тормозным краном и поэтому находится под давлением воздуха пневмосистемы, отверстие Б – с надпоршневым пространством цилиндра усилителя (рисунок 3.14,а), а отверстие В (рисунок 3.14) в штоке клапана – с атмосферой.

2,4,11 – гайки; 3 – тяга; 5 – передняя крышка; 6,8,14 – уплотнительные кольца; 7 – корпус клапана; 9 – шток; 10,15 – стопорные кольца; 13 – задняя крышка; 16,18 – пружина; 17 – канал подвода сжатого воздуха к клапану; Б – канал подвода сжатого воздуха к цилиндру; В – выпускное отверстие

Рисунок 3.14 – Клапан усилителя выключения сцепления

При нажатии водителем на педаль сцепления через систему рычагов тяга 9 (рисунок 3.13) вместе с корпусом клапана усилителя перемещается вправо, выбирая зазор А между стопорным кольцом 10 и крышкой корпуса клапана. При этом клапан 17 (рисунок 3.14) упирается в шток 9 клапана и отрывается от гнезда. Воздух под давлением из полости А устремляется в полость Б и далее в надпоршневое пространство цилиндра усилителя. Под воздействием давления воздуха поршень цилиндра перемещается влево, способствуя повороту двуплечего рычага против часовой стрелки, что обеспечивает применение меньшего усилия на педали для выключения сцепления. При снятии усилия с педали клапан пружиной 17 прижимается к своему гнезду, а воздух из цилиндра через выпускное отверстие В выходит в атмосферу.

1 – вилка; 2 – гайка; 3 – шток; 4 – шплинт; 5 – стяжная лента; 6 – поршень; 7 – крышка; 8 – уплотнительное кольцо; 9 – кронштейн; 10 – манжета; 11 – стопорное кольцо; 12 – корпус; 13 – кольцо; 14 – чехол;15 – колпак фильтра

Рисунок 3.14,а – Цилиндр усилителя выключения сцепления

3.4 Коробки передач и раздаточные коробки большегрузных автомобилей

3.4.1 Назначение устройство и принцип работы коробок передач

Коробка передач служит для изменения тяговой силы на ведущих колесах автомобиля, для движения автомобиля задним ходом и для длительного разобщения двигателя с трансмиссией во время стоянки автомобиля и при движении по инерции.

В зависимости от числа передач (ступеней) переднего хода на большегрузных автомобилях применяют пяти и десятиступенчатые коробки передач.

Пятиступенчатая коробка передач устанавливается на автомобилях ЗИЛ, Урал, МАЗ, КамАЗ, КрАЗ работающих без прицепа. На седельных тягачах, автомобилях, работающих с прицепами и автобусах, выполняющих междугородние перевозки устанавливаются коробки передач с делителем или демультипликатором.

3.4.2 Коробка передач автомобилей ЗИЛ

На грузовых автомобилях ЗИЛ устанавливают трехходовые коробки передач с пятью передачами вперед и одной назад.

Коробка передач (рисунок 3.15, а) включает в себя картер 24, крышку 4 с рычагом 5 и механизмом переключения передач, ведущий вал 1, ведомый вал 14, расположенный на одной оси с ведущим валом, синхронизаторы 9 и 33, промежуточный вал 22 и блок 26 зубчатых колес заднего хода (рисунок 3.15, б), установленный на оси 25. С обеих сторон в картере имеются люки с фланцами для крепления коробок отбора мощности, а также пробки 27, и 17 (рисунок 3.15, а), первая из которых служит для заливки и контроля уровня масла, а вторая для его слива.

Ведущий вал 1, изготовленный за одно целое с шестерней 2 установлен на двух шарикоподшипниках. Передний шарикоподшипник 35 расположен в гнезде фланца коленчатого вала, а задний – в передней стенке картера 24.

а – общий вид; б – включение заднего хода; в – механизм переключения передач; г – блокирующее устройство

Рисунок 3.15 – Коробка передач автомобилей ЗИЛ

Ведомый вал 14 передним концом опирается на роликовый подшипник 34, расположенный в выточке ведущего вала, а задним – на шарикоподшипник 15, закрепленный в картере крышкой, внутри которой установлен маслоотражатель. На шлицах этого вала установлено зубчатое колесо 12 первой передачи и передачи заднего хода, которое перемещается посредством вилки 11.

Промежуточный вал 22 передним концом опирается на роликовый подшипник 31, расположенный в передней стенке картера 24, а задним – на шарикоподшипник 15. Шестерня 16 изготовлена за одно целое с промежуточным валом, а шестерни 18, 19 и 20 и зубчатые колеса 21 и 23 установлены на нем на шпонках.

Шестерня 2 и зубчатое колесо 23, шестерня 32 и зубчатое колесо 21 четвертой передачи, зубчатое колесо 30 и шестерня 20 третьей передачи, зубчатое колесо 10 и шестерня 18 второй передачи находятся в постоянном зацеплении.

Шестерни 32, зубчатые колеса 30 и 10 свободно вращаются на ведомом валу. Они имеют выступающие конические поверхности (конусы) и внутренние зубчатые венцы для соединения с синхронизаторами 9 и 33.

Синхронизаторы служат для безударного включения зубчатых колес в коробке передач. Синхронизатор 9 инерционного типа включает вторую и третью передачи, синхронизатор 33 – четвертую и пятую передачи. Оба синхронизатора по устройству одинаковы, отличаются только размерами.

Рисунок 3.16 – Синхронизатор коробки передач автомобилей ЗИЛ и схемы его включения

Синхронизатор (рисунок 3.16, а) представляет собой передвижную муфту 8 с рубчатыми венцами 5, и диском 6, на который воздействует вилка механизма переключения передач. Диск имеет по три отверстия.7 для блокирующих пальцев 2, жестко связывающих бронзовые конусные кольца 1, и по три отверстия для пальцев 4 фиксаторов, которые состоят из двух полуцилиндров и двух пружин 3.

Рассмотрим работу синхронизатора на примере включения пятой передачи. В нейтральном положении (рисунок 3.16, б) муфта 8 синхронизатора расположена посередине между шестернями 9 и 10. При включении передачи (рисунок 3.16, в) она, перемещая пальцы 4 фиксаторов, прижимает конусное кольцо 1 к конусу шестерни 9 ведущего вала. Муфта, соединенная с ведомым валом, и шестерня ведущего вала имеют разные частоты вращения.

Из-за трения между коническими поверхностями кольцо (рисунок 3.16, а) поворачивается относительно диска 6 муфты 8 до соприкосновения конусных фасок отверстий 7 диска 6 с блокирующими пальцами 2. При этом происходит блокировка конусных колец 1и муфты 8. При выравнивании частот вращения шестерни 9 и ведомого вала муфта перемещается дальше по полуцилиндрам фиксаторов, сжимая их пружины 3 (рисунок 3.16, г). При этом зубчатый венец 5 муфты бесшумно входит в зацепление с зубчатым венцом шестерни 9 пятой передачи.

Механизм переключения передач смонтирован в крышке картера коробки передач. Передвижные шестерни перемещаются вдоль вторичного вала вилками 6 (рисунок 3.17, а), которые свободно входят в их кольцевые выточки. Вилки закреплены на ползунах 2 и перемещаются вместе с ними. Ползуны передвигаются нижним концом рычага 3 переключения передач. Рычаг установлен средней частью на шаровой опоре в крышке картера коробки передач.

Чтобы предотвратить включение заднего хода при движении вперед, в корпусе 10 рычага переключения (рисунок 3.17, б) установлен предохранитель 7, который состоит из плунжера с пружиной. Включение заднего хода возможно только при значительном усилии, приложенном к рычагу переключения передач.

Предохранитель установлен в промежуточном рычаге 11 включения первой передачи и заднего хода. Наличие промежуточного рычага уменьшает ход рычага переключения передач. Поэтому ход рычага для включения всех передач одинаковый.

а – устройство; б – предохранитель включения заднего хода; в – схема переключения рычага передач; 1 – крышка; 2 – ползуны; 3 – рычаг переключения передач; 4 – пружина фиксатора; 5 – шарик фиксатора передачи; 6 – вилки; 7 – предохранитель включения заднего хода; 8 – шарики замка; 9 – штифт замка; 10 – корпус рычага; 11 – промежуточный рычаг включения первой передачи и заднего хода; I – V – передачи; ЗХ – задний ход

Рисунок 3.17 – Механизм переключения передач автомобилей ЗИЛ

Замковое устройство механизма переключения передач предотвращает одновременное включение двух передач. Два его шарика 8 (рисунок 3.17, а) размещены в сверлении крышки между ползунами 2 и штифтом 9. На ползунах имеются выемки, которые располагаются против шариков при нейтральном положении рычага переключения передач.

При перемещении среднего ползуна два других оказываются запертыми шариками. В случае перемещения крайнего ползуна шарик выходит из его углубления, перемещает соседний шарик, который входит в углубление среднего ползуна, перемещает штифт 9, который давит на вторые шарики и одновременно запирает средний и другой крайний ползуны.

Для фиксации включенной передачи служит фиксатор, состоящий из шарика 5 и пружины 4. При включенной передаче шарик под действием пружины входит в углубление ползуна 2 и препятствует его произвольному перемещению от вибрации автомобиля.

3.4.3 Коробка передач автомобилей КамАЗ

На автомобилях КамАЗ предназначенных для постоянной работы в составе автопоезда установлена механическая десятиступенчатая коробка передач, которая объединяет трёхвальную трёхходовую пятиступенчатую основную коробку передач и передний двухвальный редуктор-делитель. На модификациях, предназначенных для работы без прицепа, может быть установлена только пятиступенчатая коробка передач.

Общее устройство коробки передач с делителем показано на рисунке 3.18.

В коробке применены косозубые шестерни постоянного зацепления, кроме первой передачи и передачи заднего хода. Основная коробка снабжена двумя синхронизаторами инерционного типа для включения пятой, четвертой, третьей и второй передач. Первая передача и задний ход включаются зубчатой муфтой. Переключение в делителе передач осуществляется синхронизатором инерционного типа.

Картер 20 основной коробки передач крепится к картеру 3, являющемуся общим для сцепления и редуктора-делителя передач. В картере 20 на подшипниках установлены первичный 4, вторичный 18 и промежуточный 26 валы. Первичный и вторичный валы фиксируются от смещения в осевом направлении при помощи шарикоподшипников 7 и 16, а промежуточный вал – при помощи двойного сферического роликоподшипника 19. Блок шестерен заднего хода 22 установлен на оси на двух роликоподшипниках. Шестерня 8 первичного вала выполнена заодно с валом. На промежуточном валу шестерни заднего хода 23, первой 21 и второй 25 передач выполнен заодно с валом, а остальные укреплены на валу при помощи шпонок и распорного кольца. Большая шестерня 27 привода промежуточного вала находится в постоянном зацеплении с шестерней первичного вала, образуя первую ступень понижения передач основной коробки. Все шестерни вторичного вала установлены на специальных роликоподшипниках. Между шестерней первичного вала и шестерней 10 четвертой передачи вторичного вала установлен инерционный синхронизатор 9 включения пятой и четвертой передач, а между шестернями 11 третьей и 13 второй передач вторичного вала установлен инерционный синхронизатор 12 включения этих передач. Включение первой передачи и заднего хода осуществляется зубчатой муфтой 15.

1 – первичный вал делителя передач; 2, 7, 16, 20 – шарикоподшипники; 3 – картер делителя передач; 4 – шестерня первичного вала делителя; 5 – первичный вал коробки передач; 6 – синхронизатор делители передач; 8 – шестерня первичного вала коробки передач; 9 – синхронизатор четвертой и питой передач; 10 – шестерня четвертой передачи вторичного вала; 11 – шестерня третьей передачи вторичного вала; 12 – синхронизатор второй и третьей передач; 13 – шестерня второй передачи вторичного вала; 14 – крышка картера коробки передач; 15 – муфта включения цервой передали и заднего хода; 17 – привод к спидометру; 18 – вторичный вал; 19 – двойной сферический подшипник; 20 – картер коробки передач; 21 – шестерня первой передачи промежуточного вала; 22 – блок шестерен заднего хода; 23 – шестерня заднего хода промежуточного вала; 24 – шестерня заднего хода вторичного вала; 25 – шестерня второй передачи промежуточного вала; 26 – промежуточный вал; 27 – шестерня привода промежуточного вала; 28 – промежуточный вал делителя передач; 29 – шестерня промежуточного вала делителя передач

Рисунок 3.18 – Коробка передач автомобилей КамАЗ

Редукторная часть делителя передач состоит из первичного 1 и промежуточного 28 валов, установленных на них шестерен 4 и 29 и инерционного синхронизатора 6, размещенных в картере 3 делителя, выполненном заодно с картером сцепления. Валы 1 и 28 фиксируются от смещения в осевом направлении шарикоподшипниками 2 и 30, установленными в перегородке картера. Шестерня 4 первичного вала установлена на роликоподшипниках, а шестерня 29 промежуточного вала жестко соединена с валом при помощи шпонки. Переключение передач в делителе осуществляется инерционным синхронизатором.