На каких автомобилях устанавливают двойные главные передачи ответ
4.5. Главные двойные передачи
Наибольшее передаточное число, которое можно получить, применив одинарную зубчатую передачу, ограничивается диаметром ведомого зубчатого колеса. Для того чтобы передаточное число было больше 6,7, применяются главные двойные передачи. Они позволяют обеспечить практически любое передаточное число и создавать проходные передачи, предусмотренные конструкцией трансмиссии. Главные двойные передачи устанавливаются на автомобилях большой грузоподъемности, когда общее передаточное число трансмиссии должно быть значительным, так как передаются крутящие моменты большой величины. В главной двойной передаче крутящий момент увеличивается последовательно двумя парами зубчатых колес, одна из которых — коническая, а другая — цилиндрическая. Общее передаточное число двойной передачи равно произведению передаточных чисел составляющих пар.
Рис. 99.
Ведущий мост автомобиля ЗИЛ-4314.10:
1 — фланец; 2 — манжета; 3, 15, 18 и 32 — крышки; 4 — шайба; 5 — уплотнительная прокладка; 6, 9, 14, 24 и 31 — роликоподшипники; 7 — стакан; 8 — регулировочные шайбы; 10 и 13 — регулировочные прокладки; 11 — коническое ведущее зубчатое колесо; 12 — коническое ведомое зубчатое колесо; 16 — цилиндрическое ведущее зубчатое колесо; 17— картер главной передачи; 19 и 29 — опорные шайбы; 20 — правая чашка дифференциала; 21 — цилиндрическое ведомое зубчатое колесо; 22 — полуосевое зубчатое колесо; 23 — левая чашка дифференциала; 25 — регулировочная гайка; 26 — полуось; 27 — картер моста; 28 — сателлит; 30 — крестовина; 33 — распорная втулка
Опорами вала ведущего конического зубчатого колеса служат роликоподшипники, расположенные в стакане, прикрепленном болтами к картеру главной передачи. Опорами промежуточного вала ведущего цилиндрического зубчатого колеса являются конические роликоподшипники, которые размешены в боковых крышках картера главной передачи. Для регулировки подшипников предусмотрены регулировочные прокладки. Коробка дифференциала вращается на двух конических роликоподшипниках, закрытых крышками. Эти роликоподшипники регулируются специальными гайками.
Разнесенная главная двойная передача (рис. 100) состоит из центральной главной конической передачи и двух колесных редукторов. Разделение второго элемента главной передачи надвое и разнесение этих половин к колесам существенно осложняют и утяжеляют конструкцию, но в то же время дают следующий ряд преимуществ:
Это обусловливает широкое применение разнесенных главных передач, в частности, на грузовых автомобилях и автобусах большой массы. При этом в большинстве случаев применяются планетарные редукторы, которые благодаря малым размерам удается разместить внутри обода колеса.
Крутящий момент от полуоси передается на солнечную шестерню, а от нее через три сателлита и коронное зубчатое колесо на ступицу колеса. Передаточные числа колесного редуктора определяются отношением числа зубьев коронного зубчатого колеса и солнечной шестерни, поэтому изменением указанных чисел зубьев может быть получен ряд передаточных чисел при сохранении межосевого расстояния. Сателлиты не влияют на передаточное число.
Конические и гипоидные зубчатые пары очень чувствительны к нарушению расчетного взаимного расположения контактирующих профилей зубьев, при нарушении которого увеличивается уровень шума передачи, снижается КПД и срок службы. Неправильное взаимное расположение зубчатых колес может иметь место вследствие неточной регулировки при сборке или из-за упругих прогибов деталей под действием рабочих нагрузок. Для уменьшения прогибов необходимо увеличивать жесткость главной передачи, которая зависит от конструкции подшипниковых узлов, типа применяемых подшипников, длины консольных участков, плотности посадки деталей и т. п.
Поскольку валы главных передач испытывают большую осевую нагрузку, в их конструкциях применяются радиально-упорные подшипники. Для увеличения жесткости главной передачи их располагают так, чтобы вершины конусов, образованных нормалями к рабочим поверхностям подшипников, находились снаружи подшипникового узла. Такое расположение требует применения разных по размерам (из-за неравномерности нагрузок на подшипники) подшипников и позволяет существенно увеличить жесткость подшипникового узла, уменьшая прогиб зубчатого колеса под действием радиальной силы, возникающей в зацеплении.
Дополнительное увеличение жесткости дает раздвижение подшипников на некоторое расстояние. При консольной конструкции ведущего конического зубчатого колеса это применяется всегда. Радикально увеличивает жесткость ведущего зубчатого колеса устранение консоли путем установки дополнительного (обычно третьего) подшипника.
Очень важным в повышении жесткости подшипникового узла является предварительный натяг подшипников, который устраняет зазоры и создает начальное сжатие тел качения. В результате предварительного натяга подшипников при сборке на тела качения подшипников действуют радиальные и осевые силы, которые после приложения рабочей нагрузки перераспределяются между подшипниками, а внутри подшипника — между телами качения.
Регулирование подшипников ведомых валов (коробка дифференциала) осуществляется с помощью специальных гаек, которые стопорятся после регулировки пластинами, имеющими выступ, входящий в паз между специальными торцевыми зубьями гаек.
Устройство автомобилей
Двойная главная передача
Двойная главная передача отличается от одинарной тем, что имеет две пары зубчатых колес, из которых одна, как правило, коническая или гипоидная, а вторая – цилиндрическая, т. е. конструктивно такая главная передача представляет собой двухступенчатый редуктор.
Двойные главные передачи находят широкое применение на грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности, когда необходимое передаточное число не удается получить с помощью одинарной передачи из-за чрезмерного увеличения габаритов.
Одной из основных целей применения двойных главных передач является также необходимость разгрузить коническую пару и подшипники ведущего вала от больших окружных, радиальных и осевых сил. Кроме того, передача части нагрузки цилиндрической паре зубчатых колес способствует повышению КПД главной передачи, поскольку КПД цилиндрического зацепления выше, чем КПД конического зацепления.
Зубчатые колеса двойной главной передачи могут передавать большой крутящий момент. Передаточное число конической пары обычно варьирует от 1,5 до 2,5, остальная трансформация крутящего момента осуществляется посредством цилиндрической пары.
Различают два типа двойных главных передач – центральную и разнесенную (раздельную).
Центральная главная передача
В отечественном автомобилестроении наиболее распространена центральная главная передача, в которой обе пары зубчатых колес помещены в общий картер, расположенный в центральной части ведущего моста автомобиля.
На рис. 1 показана главная передача автомобиля КамАЗ-4310.
У этой главной передачи первая пара зубчатых колес (первая ступень) является конической, а вторая – цилиндрической. Конические зубчатые колеса имеют спиральные зубья, цилиндрическая – косозубые. Общее передаточное число главной передачи – 7,22.
Ведущее коническое зубчатое колесо редуктора среднего моста установлено на шлицах ведущего вала. Ведомое коническое зубчатое колесо 3 установлено на вал ведущего цилиндрического зубчатого колеса на шпонке 4. Ведущее зубчатое колесо 5 выполнено в одном блоке с валом. Ведомое цилиндрическое зубчатое колесо 23 болтами 22 прикреплено к чашкам 17 дифференциала.
Вал ведущего цилиндрического зубчатого колеса установлен на двух конических роликовых подшипниках 6 и 9, расположенных в стакане 7, и одном цилиндрическом подшипнике 26, установленном в картере передачи.
Предварительный натяг подшипников конической пары зубчатых колес устанавливается путем подбора толщины регулировочных шайб 12, находящихся между внутренними обоймами подшипников.
Регулировка зацепления (пятна контакта) конических зубчатых колес производится подбором толщины пакетов регулировочных прокладок 13, которые устанавливаются под фланцы стаканов 7 конических подшипников.
Регулировка положения ведомого цилиндрического зубчатого колеса относительно ведущего осуществляется регулировочными гайками 15, находящимися с двух сторон дифференциала. Для смазывания подшипниковых узлов в картере главной передачи имеются маслосборники, из которых масло по каналам в стенках картера поступает к подшипникам.
Разнесенная двойная главная передача
Размеры центрального редуктора главной передачи напрямую влияют на величину дорожного просвета, а следовательно, на проходимость автомобиля по мягким грунтам. Кроме того, размеры главной передачи переднего ведущего моста определяют высоту размещения двигателя и компоновку автомобиля в целом. Поэтому с целью увеличения передаточного числа главной передачи при неизменных размерах центрального редуктора вторую ступень двойной главной передачи иногда размещают в районе ведущих колес (рис. 2).
Двойную главную передачу, у которой вторая пара зубчатых колес размещается в приводе к каждому из ведущих колес, называют разнесенной главной передачей. Она состоит из центральной конической или гипоидной пары зубчатых колес и двух колесных планетарных редукторов (рис. 2, а).
Такие передачи позволяют разгрузить коническую передачу и карданную передачу от больших крутящих моментов и, следовательно, сделать эти узлы надежными при оптимальной компактности и весе.
Крутящий момент увеличивается в основном в колесных редукторах (рис. 2, б), в состав которых входят солнечное зубчатое колесо 4, эпициклическое зубчатое колесо 8, три сателлита 5, вращающихся на осях 6, закрепленных на водиле 7.
Эпициклическое зубчатое колесо соединено со ступицей ведущего колеса автомобиля. Водило неподвижно закреплено на фланцах рукавов полуосей. От центральной конической передачи момент через полуоси передается на солнечные зубчатые колеса, которые вращают сателлиты, а те, в свою очередь, вращают эпициклические зубчатые колеса со ступицами.
На ряде зарубежных автомобилей большой грузоподъемности в планетарном колесном редукторе неподвижным является эпициклическое зубчатое колесо, а водило связано со ступицей колеса. Это позволяет получить несколько большее передаточное число при тех же габаритах колесных редукторов.
Колесные редукторы могут представлять собой цилиндрическую пару зубчатых колес с внутренним зацеплением, как на автомобилях марки «УАЗ» (рис. 3), или конический редуктор по типу межколесного дифференциала, как на автомобилях марки «MAN».
К недостаткам разнесенной главной передачи следует отнести относительную сложность конструкции и большую трудоемкость технического обслуживания.
Главная передача
Шестеренный механизм, повышающий передаточное число трансмиссии автомобиля, называется главной передачей.
Главная передача служит для постоянного увеличения крутящего момента двигателя, подводимого к ведущим колесам, и уменьшения скорости их вращения до необходимых значений.
Главная передача обеспечивает максимальную скорость движения автомобиля на высшей передаче и оптимальный расход топлива в соответствии с ее передаточным числом. Передаточное число главной передачи зависит от типа и назначения автомобиля, а также мощности и быстроходности двигателя. Величина передаточного числа главной передачи обычно составляет 6,5…9,0 у грузовых автомобилей и 3,5. 5,5 у легковых автомобилей. На автомобилях применяются различные типы главных передач (рисунок 1).
Рисунок 1 — Типы главных передач
Одинарные главные передачи
Одинарные главные передачи состоят из одной пары шестерен.
Цилиндрическая главная передача применяется в переднеприводных легковых автомобилях при поперечном расположении двигателя и размещается в общем картере с коробкой передач и сцеплением (см. Двухвальные коробки передач ВАЗ и АЗЛК рисунок 2). Ее передаточное число равно 3,5. 4,2, а шестерни могут быть прямозубыми, косозубыми и шевронными. Цилиндрическая главная передача имеет высокий КПД — не менее 0,98, но она уменьшает дорожный просвет у автомобиля и более шумная.
Коническая главная передача (рисунок 2, а) применяется на легковых автомобилях и грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности. Оси ведущей 1 и ведомой 2 шестерен в конической главной передаче лежат в одной плоскости и пересекаются, а шестерни выполнены со спиральными зубьями. Передача имеет повышенную прочность зубьев шестерен, небольшие размеры и позволяет снизить центр тяжести автомобиля. КПД конической главной передачи со спиральным зубом 0,97. 0,98. Передаточные числа конических главных передач 3,5. 4,5 у легковых автомобилей и 5. 7 у грузовых автомобилей и автобусов.
Рисунок 2 — Главные передачи
Гипоидная главная передача (рисунок 2, б) имеет широкое применение на легковых и грузовых автомобилях. Оси ведущей 1 и ведомой 2 шестерен гипоидной главной передачи в отличие от конической не лежат в одной плоскости и не пересекаются, а перекрещиваются. Передача может быть с верхним или нижним гипоидным смещением l. Гипоидная главная передача с верхним смещением используется на многоосных автомобилях, так как вал ведущей шестерни должен быть проходным, а на переднеприводных автомобилях — исходя из условий компоновки. Главная передача с нижним гипоидным смещением широко применяется на легковых автомобилях.
Передаточные числа гипоидных главных передач легковых автомобилей 3,5. 4,5, а грузовых автомобилей и автобусов 5. 7. Гипоидная главная передача по сравнению с другими более прочная и бесшумная, имеет высокую плавность зацепления, малогабаритная и ее можно применять на грузовых автомобилях вместо двойной главной передачи. Она имеет КПД, равный 0,96. 0,97. При нижнем гипоидном смещении имеется возможность ниже расположить карданную передачу и снизить центр тяжести автомобиля, повысив его устойчивость. Однако гипоидная главная передача требует высокой точности изготовления, сборки и регулировки. Она также требует из-за повышенного скольжения зубьев шестерен применения специального гипоидного масла с сернистыми, свинцовыми, фосфорными и другими присадками, образующих на зубьях шестерен прочную масляную пленку.
Червячная главная передача (рисунок 2, в) может быть с верхним или нижним расположением червяка 3 относительно червячной шестерни 4, имеет передаточное число 4. 5 и в настоящее время используется редко. Ее применяют на некоторых многоосных многоприводных автомобилях. По сравнению с другими типами червячная главная передача меньше по размерам, более бесшумна, обеспечивает более плавное зацепление и минимальные динамические нагрузки. Однако передача имеет наименьший КПД (0,9. 0,92) и по трудоемкости изготовления и применяемым материалам (оловянистая бронза) является самой дорогостоящей.
Двойные главные передачи
Эти передачи применяются на грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности, на полноприводных трехосных автомобилях и автобусах для увеличения передаточного числа трансмиссии, чтобы обеспечить передачу большого крутящего момента. КПД двойных главных передач находится в пределах 0,93. 0,96.
Двойные главные передачи имеют две зубчатые пары и обычно состоят из пары конических шестерен со спиральными зубьями и пары цилиндрических шестерен с прямыми или косыми зубьями. Наличие цилиндрической пары шестерен позволяет не только увеличить передаточное число главной передачи, но и повысить прочность и долговечность конической пары шестерен.
В центральной главной передаче (рисунок 2, г) коническая и цилиндрическая пары шестерен размещены в одном картере в центре ведущего моста. Крутящий момент от конической пары через дифференциал подводится к ведущим колесам автомобиля.
В разнесенной главной передаче (рисунок 2, д) коническая пара шестерен 5 находится в картере в центре ведущего моста, а цилиндрические шестерни 6 — в колесных редукторах. При этом цилиндрические шестерни соединяются полуосями 7 через дифференциал с конической парой шестерен. Крутящий момент от конической пары через дифференциал и полуоси 7 подводится к колесным редукторам.
Широкое применение в разнесенных главных передачах получили однорядные планетарные колесные редукторы. Такой редуктор (рисунок 2, е) состоит из прямозубых шестерен — солнечной 8, коронной 11 и трех сателлитов 9. Солнечная шестерня приводится во вращение через полуось 7 и находится в зацеплении с тремя сателлитами, свободно установленными на осях 10, жестко связанных с балкой моста. Сателлиты входят в зацепление с коронной шестерней 11, прикрепленной к ступице колеса. Крутящий момент от центральной конической пары шестерен 5 к ступицам ведущим колес передается через дифференциал полуоси 7, солнечные шестерни 8, сателлиты 9 и коронные шестерни 11.
При разделении главной передачи на две части уменьшаются нагрузки на полуоси и детали дифференциала, а также уменьшаются размеры картера и средней части ведущего моста. В результате увеличивается дорожный просвет и тем самым повышается проходимость автомобиля. Однако разнесенная главная передача более сложна, имеет большую металлоемкость, дорогостояща и трудоемка в обслуживании.
Главная передача и все,что нужно о ней знать.
Главная передача автомобиля – элемент трансмиссии, в наиболее распространенном варианте состоящий из двух шестерен (ведомой и ведущей), призванный преобразовывать крутящий момент, поступающий от коробки передач, и передавать его на ведущую ось. От конструкции главной передачи напрямую зависят тягово-скоростные характеристики автомобиля и расход топлива. Рассмотрим устройство, принцип действия, виды и требования к механизму трансмиссии.
Устройство главной передачи
По сути, главная передача — это не что иное, как шестеренчатый понижающий редуктор, в котором ведущая шестерня связана с вторичным валом КПП, а ведомая – с колесами автомобиля. По типу зубчатого соединения главные передачи различаются на следующие разновидности:
В автомобилях с классическим задним приводом главная передача установлена в корпусе ведущего моста и соединена с коробкой передач посредством карданного вала. В функционал гипоидной передачи заднеприводного автомобиля также входит и разворот вращения на 90 градусов за счет конических шестерен. Несмотря на различные типы и расположение, предназначение главной передачи остается неизменным.
Принцип работы
Основная характеристика этого редуктора — передаточное число. Данный параметр отражает отношение количества зубьев ведомой шестерни (связана с колесами) к ведущей (связана с вторичным валом коробки передач). Чем больше передаточное число, тем быстрее автомобиль разгоняется (крутящий момент увеличивается), но при этом уменьшается значение максимальной скорости. Уменьшение передаточного числа увеличивает максимальную скорость, при этом машина начинает ускоряться медленнее. Для каждой модели автомобиля передаточное число подбирается с учетом характеристик двигателя, КПП, размера колес, тормозной системы и т.д. Принцип действия главной передачи достаточно прост: во время движения автомобиля крутящий момент от двигателя передается коробке переменных передач (КПП), а затем, посредством главной передачи и дифференциала, приводным валам автомобиля. Таким образом, главная передача непосредственным образом изменяет крутящий момент, который передается колесам машины. Соответственно, посредством нее изменяется и скорость вращения колес.
Основные требования. Современные тенденции
Главным передачам выдвигается немало требований, основными из которых являются:
Естественно, идеального варианта не существует, поэтому конструкторам при выборе типа главной передачи приходится искать компромиссы.
Отказаться от использования главной передачи в конструкции трансмиссии пока не получается, поэтому все наработки направлены на повышение эксплуатационных показателей.
Примечательно, что изменение рабочих параметров редуктора является одним из основных видов тюнинга трансмиссии. За счет установки шестерен с измененным передаточным числом можно существенно повлиять на динамику авто, максимальную скорость, расход топлива, нагрузку на КПП и силовой агрегат.
Напоследок стоит упомянуть особенности конструкции роботизированных КПП с двойным сцеплением, что сказывается и на устройстве главной передачи. В таких КПП парные и непарные передачи разделены, поэтому на выходе имеется два вторичных вала. И каждый из них передает вращение на свою ведущую шестерню главной передачи. То есть, в таких редукторах ведущих шестерен – две, а ведомая только одна.
Схема коробки передач DSG
Эта конструктивная особенность позволяет сделать передаточное число на редукторе изменяемым. Для этого всего лишь используются ведущие шестеренки с разным количеством зубьев. К примеру, при задействовании ряда непарных передач для повышения тягового усилия используется шестерня, обеспечивающая большее передаточное число, а шестерня парного ряда имеет меньшее значение этого параметра.
Двойные главные передачи
Эти передачи применяются на грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности, на полноприводных трехосных автомобилях и автобусах для увеличения передаточного числа трансмиссии, чтобы обеспечить передачу большого крутящего момента. КПД двойных главных передач находится в пределах 0,93…0,96.
Двойные главные передачи имеют две зубчатые пары и обычно состоят из пары конических шестерен со спиральными зубьями и пары цилиндрических шестерен с прямыми или косыми зубьями. Наличие цилиндрической пары шестерен позволяет не только увеличить передаточное число главной передачи, но и повысить прочность и долговечность конической пары шестерен.
В центральной главной передаче (рисунок 2, г) коническая и цилиндрическая пары шестерен размещены в одном картере в центре ведущего моста. Крутящий момент от конической пары через дифференциал подводится к ведущим колесам автомобиля.
В разнесенной главной передаче (рисунок 2, д) коническая пара шестерен 5 находится в картере в центре ведущего моста, а цилиндрические шестерни 6 — в колесных редукторах. При этом цилиндрические шестерни соединяются полуосями 7 через дифференциал с конической парой шестерен. Крутящий момент от конической пары через дифференциал и полуоси 7 подводится к колесным редукторам.
Широкое применение в разнесенных главных передачах получили однорядные планетарные колесные редукторы. Такой редуктор состоит из прямозубых шестерен — солнечной 8, коронной 11 и трех сателлитов 9. Солнечная шестерня приводится во вращение через полуось 7 и находится в зацеплении с тремя сателлитами, свободно установленными на осях 10, жестко связанных с балкой моста. Сателлиты входят в зацепление с коронной шестерней 11, прикрепленной к ступице колеса. Крутящий момент от центральной конической пары шестерен 5 к ступицам ведущим колес передается через дифференциал полуоси 7, солнечные шестерни 8, сателлиты 9 и коронные шестерни 11.
При разделении главной передачи на две части уменьшаются нагрузки на полуоси и детали дифференциала, а также уменьшаются размеры картера и средней части ведущего моста. В результате увеличивается дорожный просвет и тем самым повышается проходимость автомобиля. Однако разнесенная главная передача более сложна, имеет большую металлоемкость, дорогостояща и трудоемка в обслуживании.
Классификация главных передач
По числу пар зацеплений
По виду зубчатого соединения
Отметим, что в полноприводных автомобилях расположение главной пары зубчатых колес зависит от разновидности привода.
Преимущества и недостатки
Цилиндрическая главная передача. Максимальное передаточное число ограничено значением 4,2. Дальнейшее увеличение отношения числа зубьев ведет к существенному увеличению размера механизма, а также повышению уровня шума. Каждый из типов зубчатых соединений имеет свои плюсы и минусы. Рассмотрим их: