Передний управляемый мост автомобилей ГАЗ – 5312, ЗИЛ – 431410, КамАЗ – 5320. Назначение, устройство и работа.
Передний управляемый мост обеспечивает движение автомобиля в заданном направлении. Балка соединяется с поворотным кулаком через шкворни. В проушинах поворотного кулака запрессованы бронзовые втулки (подшипники скольжения), в которые вставляется шкворень. Сверху и снизу имеются тавотницы для смазки. Ступица колеса установлена на двух подшипниках на цапфе. У МАЗа шкворень конусный и закрепляется гайкой.
Управляемый мост автомобиля ГАЗ — 5312 (рис. 17.1, а) представляет собой балку, в которой на неподвижно закрепленных в ней стопорами 15 шкворнях 11 установлены поворотные кулаки 10. Балка — штампованная двутаврового сечения с двумя площадками для креп- ления рессор, соединяющих ее с рамой. Средняя часть балки выгнута для обеспечения более низкого расположения центра тяжести автомобиля.
К фланцам поворотных куликов 10 прикреплены тормозные диски 9. Ступицы колес устанавливают на двух комических роликоподшипниках 4 и 5. Для крепления ступиц колес на поворотных кулаках имеются шайба и корончатая гайка, которую шплинтуют и закрывают колпаком. Поворотные кулаки могут свободно поворачиваться на шкворнях благодаря, подшипникам скольжения (две бронзовые втулки, запрессованные в проушины поворотных кулаков) и упорному подшипнику 16, установленному между поворотным кулаком и проушиной балки переднего моста. Осевой зазор между поворотным кулаком и проушиной балки регулируют установкой шайб 12. В подшипниках ступицы колеса закладывают пластичный смазочный материал, вытеканию которого препятствует манжета.
В конических отверстиях ушков левого поворотного кулака закреплены гайками рычаги 13 и 21 рулевого привода. Болты 20 на рычагах 21 ограничивают предельные углы поворота колес, упираясь в балку переднего моста. Масленки 22 служат для смазывания упорного подшип- ника 16 и бронзовых втулок поворотном цапфы.
Крепление подшипников ступицы переднего моста автомобиля ЗИЛ-431410 (рис 17.1, б) отличается тем, что вплотную к наружному подшипнику ставят регулировочную гайку 23, закрепляющую подшипник. Ее стопорят замочным кольцом 24 и закрепляют гайкой 25. Во время эксплуатации автомобиля гайкой 23 регулируют затяжку подшипников цапфы.
Рис. 17.1. Передние мосты автомобилей:
а—ГАЗ-5312; б—ЗИЛ-431410; 1—колесо; 2—тормозной барабан; 3—ступица; 4, 5 и 16—подшипники; 6— шпилька; 7—гайка крепления колеса; 8—маслоотражатель; 9—тормозной диск; 10—поворотный кулак; 11 — шкворень; 12—регулировочная шайба; 13—рычаг поворотного кулака; 14—палец рулевой тяги; 15—стопор; 17—балка переднего моста; 18—поперечная рулевая тяга; 19—продольная рулевая тяга; 20—болт ограничения поворота колес; 21 — рычаг рулевой трапеции; 22—масленки; 23—регулировочная гайка; 24—замочное кольцо; 25—гайка
Разрезной передний мост устанавливают на легковых автомобилях (рис. 17.2). Стойка 4 верхним 5 и нижним 9 рычагами шарнирно соединена с балкой переднего моста. Со стойкой шкворнем 10 соединяется поворотный кулак, на котором стопорной шайбой 1и гайкой закреплены дна конических роликоподшипника ступицы 2 колеса.
Устройство и работа переднего разрезного моста автомобиля ГАЗ — 24.
Передний мост представляет собой съемный узел, который крепится болтами к несущему кузову автомобиля.
Передний мост автомобиля ГАЗ-24 «Волга» (рис.5) состоит из стойки 8, изготовленной вместе с проушинами, в которых расположены игольчатые подшипники 10. К проушинам стойки подводится поворотная цапфа 1 также с проушинами, между которыми устанавливается упорный шарикоподшипник 11, а в проушины — шкворень 9. который стопорится клинообразным стопором 12 в проушине поворотной цапфы. Следовательно, поворотная цапфа может поворачиваться относительно неподвижной стойки 8, что и обеспечивает поворот управляемых колес.
На оси поворотной цапфы на двух роликовых конических подшипниках 3 смонтирована ступица 2, закрепляемая регулировочной гайкой 5 со стопорной шайбой 6. После регулировки гайка обязательно шплинтуется. Внутренняя полость ступицы заполняется вязкой смазкой и закрывается колпаком 4. Утечка смазки предотвращается сальником 7 (не показан).
К ступице крепятся тормозной барабан и колесо, к поворотной цапфе — опорный тормозной диск, на котором монтируются тормозные колодки с рабочими цилиндрами.
Рисунок 5 — Передний мост автомобиля ГА3-24 «Волга».
1 — поворотная цапфа; 2 — ступица колеса; 3 — роликовый конический подшипник; 4 — колпак; 5 — регулировочная гайка; 7 — сальник; 6 — стопорная шайба; 8 — стойка с проушинами; 9 — шкворень; 10 — игольчатые подшипники; 11 — упорный подшипник; 12 — клинообразный шкворень; 13 — верхний рычаг; 14 — винтовая пружина; 15 — телескопический амортизатор; 16 — резиновый буфер; 17 — нижний рычаг; 18 — опорная чашка; 19 – регулировочные
прокладки; 20 — поперечина подрамника (балка переднего моста).
Стойка 8 шарнирно соединяется с верхним 13 и нижним 17 рычагами, а они — с поперечиной 20 подрамника автомобиля (нижний рычаг) и лонжероном (верхний рычаг). В точках крепления верхнего рычага между ним и лонжероном устанавливаются регулировочные прокладки 19 для регулировки развала колес. К нижнему рычагу жестко крепится опорная чашка 18 и резиновый буфер 16 хода сжатия. На опорной чашке имеется винтовая пружина 14 и гидравлический телескопический амортизатор 15 двустороннего действия. Верхним концом пружина упирается в кронштейн, смонтированный на подрамнике. К верхнему рычагу прикреплен резиновый буфер хода сжатия 16.
Ведущие мосты автомобиля. Назначение и устройство
Ведущие мосты служат для передачи крутящего момента непосредственно к ведущим колесам автомобиля. Обычные автомобили (ГАЗ-51А, ЗИЛ-164А) имеют один или два (автомобиль КрАЗ-219) задних ведущих моста, автомобили повышенной проходимости (ГАЗ-69, ГАЗ-69А, ГАЗ-63) — передний ведущий мост и один или два (автомобили ЗИЛ-157К, ЗИЛ-157, ЗИЛ-151, Урал-375, КрАЗ-214) задних ведущих мостов.
Ведущие мосты состоят из главной передачи, дифференциала и полуосей, заключенных в общий кожух. Передний ведущий мост, имеющий не только ведущие, но и направляющие колеса, по своему устройству отличается от заднего ведущего моста тем, что полуоси у него составные; соединяются они через шарниры равной угловой скорости.
Главная передача предназначена для передачи крутящего момента под прямым углом от карданного вала к полуосям ведущих колес, а также для увеличения передаваемого крутящего момента.
Главные передачи разделяются на одинарные и двойные. Одинарная главная передача состоит из двух конических шестерен — ведущей (малой) 1 (рис. а) и ведомой (большой) 2. Шестерни главной передачи обычно изготовляются со спиральным зубом, что повышает прочность зубьев шестерен и обеспечивает более плавную и бесшумную их работу.
В одинарной передаче ведущая коническая шестерня имеет малое число зубьев, следовательно, нагрузка на ее зубья получается весьма значительной. Одинарная передача поэтому применяется в основном на легковых автомобилях и на грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности.
В двойной главной передаче крутящий момент передается через две пары шестерен: с ведущей, (малой) конической шестерни 1 (рис. б) на ведомую (большую) коническую шестерню 2 и далее с малой цилиндрической шестерни 3 на большую цилиндрическую шестерню 4. Конические шестерни обычно имеют спиральные зубья, цилиндрические — прямые или косые.
В двойной передаче большое передаточное число получается вследствие того, что в зацеплении находятся две пары шестерен. Это дает возможность увеличить число зубьев на малой конической шестерне и тем самым снизить нагрузку на ее зубья.
Кроме обычной конической передачи, у которой оси ведущей и ведомой шестерен взаимно пересекаются, на некоторых легковых автомобилях применяются гипоидные передачи (рис. в). В этих передачах ось ведущей шестерни смещена вниз относительно оси ведомой (на величину «С»). Это дает возможность несколько снизить расположение карданного вала и опустить кузов, т.е. снизить центр тяжести автомобиля, что важно для обеспечения устойчивости автомобиля при движении с большой скоростью. Обе шестерни в такой передаче имеют спиральные зубья. Гипоидные передачи отличаются большой плавностью и бесшумностью в работе.
Дифференциал обеспечивает ведущим колесам возможность вращения с различным числом оборотов. Это необходимо потому, что за одно и то же время колеса левой и правой полуосей проходят неодинаковые пути как на поворотах, так и при движении автомобиля по неровной дороге.
Рис. Главные передачи: а — одинарная; б — двойная; в — одинарная гипоидная; 1 — ведущая коническая шестерня; 2 — ведомая коническая шестерня; 3 — малая цилиндрическая шестерня; 4 — большая цилиндрическая шестерня
Работает дифференциал следующим образом. Между шестернями 2 и 5 полуосей размещены конические шестерни (сателлиты) 3, свободно вращающиеся на шипах 8 крестовины 4. При вращении ведомой шестерни 6 вместе с коробкой дифференциала, состоящей из двух половин 1 и 7, и крестовины 4 одновременно будут поворачиваться и сами сателлиты 3, а с ними полуоси колес. Вся система будет вращаться как одно целое. Это происходит до тех пор, пока обе шестерни полуосей оказывают сателлитам одинаковое сопротивление.
Рис. Дифференциал: 1 — левая половина коробки дифференциала; 2 — шестерня левой полуоси; 3 — сателлиты; 4 — крестовина; 5 — шестерня правой полуоси; 6 — ведомая шестерня главной передачи; 7 — правая половика коробки дифференциала; 8 — шипы крестовины
При повороте автомобиля, например, направо правое колесо 1 проходит меньший путь и скорость вращения его относительно левого колеса замедляется; соответственно возрастает и сопротивление прокручиванию правой полуоси. В этом случае сателлиты начинают перекатываться по шестерне правой полуоси и, вращаясь на шипах, увеличивают скорость вращения левого колеса, которое при правом повороте должно пройти больший путь, чем правое колесо. Число оборотов левого колеса при этом увеличивается настолько, насколько, уменьшается число оборотов правого колеса.
Рис. Схема перемещения колес при повороте автомобиля: 1 — правое колесо; 2 — левое колесо
При наличии дифференциала крутящий момент, передаваемый от главной передачи к полуосям, распределяется между полуосями поровну. Эта особенность дифференциала в некоторых случаях затрудняет движение автомобиля на скользкой дороге или по бездорожью. Так, при попадании одного из ведущих колес на скользкий участок дороги (грязь, лед) колесо при недостаточном сцеплении с дорогой начинает буксовать, а колесо при большем сцеплении с дорогой останавливается.
Для повышения проходимости па специальных автомобилях применяют блокировку дифференциала (принудительную или автоматическую), т.е. при помощи специальных устройств жестко соединяют между собой шестерни обеих полуосей. Будучи сблокированы, полуоси вращаются как одно целое, автомобиль движется без пробуксовки колес.
Полуоси служат для передачи крутящего момента от дифференциала к ведущим колесам. Ведущие мосты автомобилей повышенной проходимости и большинства грузовых автомобилей устроены так, что полуоси передают только крутящий момент и полностью разгружены от изгибающих усилий. Такие полуоси называются полностью разгруженными.
На легковых автомобилях, где нагрузка невелика, полуоси не только передают крутящий момент, но и воспринимают часть изгибающих нагрузок от веса автомобиля, тяговых и тормозных усилий, осевого усилия при заносе автомобиля и т.д.
Колеса переднего ведущего моста не только ведущие, но и направляющие, поэтому устройство переднего ведущего моста сложнее заднего, так как в него входят дополнительные механизмы, позволяющие передавать крутящий момент к направляющим колесам при изменении плоскости их вращения в момент поворота автомобиля.
Такими дополнительными механизмами являются шарниры равной угловой скорости, которые в отличие от обычных карданных шарниров обеспечивают равномерное вращение ведомого и ведущего валов с равной угловой скоростью при любом угле между этими валами. Шарниры равной угловой скорости применяются двух типов: шариковые (на автомобилях ГАЗ-69 и ГАЗ-69А, ГАЗ-63, ЗИЛ-157К, ЗИЛ-157 и ЗИЛ-151) и дисковые (на автомобилях Урал-375 и КрАЗ-214).
Шарнир равной угловой скорости шарикового типа состоит из двух вилок 1 и 3, пяти шариков, пальца 7 и стопорной шпильки 6.
Рис. Шарниры равной угловой скорости: а — шарикового типа; б — дискового типа; 1 — вилка полуоси колеса; 2 — отверстие для шпильки; 3 — вилка полуоси; 4 — фигурные канавки; 5 — центральный шарик; 6 — шпилька; 7 — палец; 8 — шарики; 9 — кулаки; 10 — диск
Одна вилка 3 шарнира соединена с полуосью моста, а другая вилка 1 — с полуосью колеса. Вилки центрируются шариком 5, который установлен на пальце 7. Палец крепится в отверстии 2 вилки 1 при помощи стопорной шпильки 6. Вилки имеют фигурные канавки 4, в которых устанавливаются четыре рабочих шарика 8. Через эти шарики и передается вращение от одной вилки шарнира к другой.
Особенностью такого шарнира является то, что при любом угле между валами боковые шарики в канавках вилок шарнира устанавливаются в плоскости, делящей этот угол пополам. Поэтому колесо вращается равномерно, не изменяя скорости вращения при изменении угла его поворота.
Шарнир равной угловой скорости дискового типа состоит из двух вилок 1 и 3, причем вилка 3 соединена с полуосью моста, а вилка 1 — с полуосью колеса. В каждой вилке размещается кулак 9, изготовленный в виде двухстороннего грибка, на круглой ножке которого имеется срез, чтобы заводить кулак в вилку. Со стороны среза в теле кулаков имеются углубления, в которые входит диск 10. Крутящий момент от вилки 3, соединенной с полуосью, через кулак и диск передается второму кулаку, от него — на вилку 1 полуоси колеса. При повороте колёса кулак вилки, соединенной с полуосью, как бы перекатывается по диску, не выходя из соединения с ним, а вилка поворачивается относительно своего кулака; при этом вращение с. одной вилки шарнира на другую передается равномерно. Главная передача, дифференциал, полуоси, ступицы колес, а в переднем мосту и шарниры равной угловой скорости составляют единый агрегат, называемый ведущим мостом автомобиля.
Для смазки механизмов заднего моста в его картер заливается трансмиссионное масло до уровня заливного отверстия. Сливается масло через отверстие в нижней части картера. Заливное и сливное отверстия закрываются пробками с конической резьбой.
Чтобы предотвратить повышение давления внутри картера при нагреве масла во время работы шестерен и тем самым устранить возможное выдавливание масла через сальники и уплотнения, на картере или на кожухе полуосей устанавливается сапун — дыхательный клапан, сообщающий полость картера с атмосферой.