Справочник автолюбителя

1 — фланец ведущей шестерни, 2 — сальник, 3 — крышка, 4 — шайба ведущей шестерни, 5 – прокладка, 6 – передний подшипник вала ведущей конической шестерни, 7 – стакан картера, 8 – регулировочные шайбы подшипников вала ведущей конической шестерни, 9 – задний подшипник вала ведущей конической шестерни, 10 – прокладки для регулировки зацепления конических шестерен, 11 – ведущая коническая шестерня, 12 — ведомая коническая шестерня, 13 – регулировочные прокладки, 14, 29 — подшипники вала ведущей цилиндрической шестерни, 15, 28 – крышки подшипников, 16 — ведущая цилиндрическая шестерня, 77– картер главной передачи, 18 — крышка подшипников дифференциала, 19 – опорная шайба полуосевой шестерни, 20 – правая чашка коробки дифференциала, 21 — ведомая цилиндрическая шестерня, 22 – полуосевая шестерня, 23 — левая чашка коробки дифференциала, 24 — подшипник коробки дифференциала, 25 — регулировочная гайка подшипника дифференциала, 26 — полуось, 27 — балка заднего моста, 30 – масляный карман

Двойная главная передача применяется на всех автомобилях большой грузоподъемности. Она состоит из пары цилиндрических и пары конических шестерен. Пример такой передачи показан на рис. 3.3.6.

Картер 7 7 главной передачи крепится к балке 27 заднего моста болтами. Вал ведущей конической шестерни 77 установлен в стакане 7 картера главной передачи на двух конических роликовых подшипниках 6 и 9. Между фланцами стакана и картера установлены прокладки 10 для регулировки зацепления зубьев ведущей 11 ж ведомой 12 конических шестерен. Вал ведущей конической шестерни удерживается от осевого смещения гайкой, установленной на его хвостовой части, которая одновременно крепит фланец 1, соединяющий главную передачу с карданным валом.

Ведомая коническая шестерня 12 жестко крепится к валу ведущей цилиндрической шестерни 16, вращающемуся на двух конических роликовых подшипниках 14 и 29. Эти подшипники установлены в крышках, привернутых болтами к картеру главной передачи. Для регулировки подшипников установлены прокладки 13, зажатые между крышками и фланцами картера.

Ведомая цилиндрическая шестерня 21 жестко соединена с коробкой дифференциала и вращается вместе с ней на двух конических роликовых подшипниках. От осевого смещения подшипники удерживаются гайками. Например, левый подшипник 24 фиксируется гайкой 25. Гайки также позволяют регулировать затяжку подшипников.

Подшипники валов ведущей и ведомой конических шестерен смазываются маслом, подаваемым по каналам. Для накапливания масла, стекающего по стенкам картера в стакане 7 предусмотрен специальный карман 30.

3.3.4. Дифференциал

При движении по прямой все колеса автомобиля проходят за одно и то же время одинаковый путь. На криволинейных участках дороги внешние колеса проходят больший отрезок пути, чем внутренние. Более медленное вращение внутреннего ведущего колеса приводит к его пробуксовыванию, что вызывает повышенный износ шин, увеличивает затрату мощности, затрудняет поворот автомобиля.

Чтобы избежать пробуксовывания, вместе с главной передачей устанавливается дифференциал, а передача крутящего момента к колесам осуществляется полуосями. При этом правое и левое ведущие колеса могут вращаться с различным числом оборотов. На современных автомобилях применяются шестеренчатые дифференциалы с коническими шестернями или кулачковые дифференциалы повышенного трения.

Конический шестеренчатый дифференциал представляет собой планетарный механизм. Ведомая шестерня главной передачи жестко соединена с коробкой дифференциала, которая состоит из двух чашек. В коробке на крестовине свободно вращаются шестерни-сателлиты, находящиеся в зацеплении с полуосевыми шестернями 22 левого и правого колес (рис. 3.3.6). Полуоси 26 свободно проходят через отверстия в коробке дифференциала.

При вращении ведомой шестерни главной передачи вместе с ней вращается коробка дифференциала, а следовательно, и крестовина с сателлитами.

При прямолинейном движении автомобиля по ровной дороге оба колеса встречают одинаковое сопротивление, вследствие чего будут одинаковыми и усилия на зубьях обеих полуосевых шестерен. Сателлиты не поворачиваются вокруг собственной оси, находясь в состоянии равновесия. Таким образом, все детали дифференциала вращаются как одно целое и скорость вращения обеих полуосевых шестерен, а следовательно, и полуосей с колесами будет одинаковой.

При повороте автомобиля внутреннее колесо испытывает большее сопротивление, чем наружное, и усилие на полуосевой шестерне, связанной с внутренним колесом, становится больше. Вследствие этого равновесие сателлитов нарушается, и они начинают перекатываться по полуосевой шестерне, связанной с внутренним колесом, вращаясь относительно собственной оси и вращая вторую полуосевую шестерню с увеличенной скоростью. В результате этого скорость вращения внутреннего колеса автомобиля уменьшается, а наружного колеса возрастает, и поворот автомобиля совершается без юза и пробуксовки.

Дифференциал всегда поровну распределяет получаемый им крутящий момент на оба ведущих колеса одной оси. Однако в некоторых случаях эта особенность дифференциала оказывает отрицательное влияние на преодоление автомобилем трудных участков дороги. Если одно из ведущих колес попадает на участок дороги с малым коэффициентом сцепления, то другое колесо не может передавать крутящий момент более или менее значительной величины.

При повышении крутящего момента, передаваемого от двигателя, ведущее колесо, находящееся на скользком участке, начнет пробуксовывать, а другое колесо окажется не в состоянии сдвинуть с места застрявший автомобиль.

Рис. 3.3.7.Кулачковый дифференциал повышенного трения:

1 — левая чашка коробки дифференциала, 2 — сухари, 3 – внутренняя обойма, 4 – внешняя обойма, 5 – правая чашка коробки дифференциала, 6 – сепаратор

Если же одно из колес начнет пробуксовывать во время движения, то создадутся условия, вызывающие боковой занос автомобиля. Для устранения указанных недостатков на некоторых автомобилях повышенной проходимости применяют кулачковый дифференциал повышенного трения. Устройство такого дифференциала показано на рис. 3.3.7.

В него входит сепаратор 6, жестко соединенный с ведомой шестерней главной передачи. В отверстия сепаратора свободно вставлены сухари 2, расположенные в два ряда в шахматном порядке. Своими торцами сухари упираются во внутреннюю 3 и внешнюю 4 обоймы. Поверхности этих обойм, соприкасающиеся с сухарями, имеют выступы-кулачки.

Снаружи дифференциал закрыт левой 1 и правой 5 чашками. В центральные отверстия чашек входят полуоси, одна из которых с помощью шлицев соединяется с внутренней, а другая с внешней обоймами.

Когда ведомая шестерня главной передачи вместе с сепаратором приводится во вращение, сухари оказывают одинаковое давление на кулачки обеих обойм и заставляют их вращаться.

Если одно из колес автомобиля испытывает большее сопротивление, то связанная с ним обойма будет вращаться медленнее сепаратора, и сухари, оказывая большее давление на другую обойму, будут как бы подталкивать ее, соответственно ускоряя ее вращение.

Однако повышенное трение между сухарями и обоймами требует значительного усилия для изменения скорости вращения одной обоймы по отношению к другой и может произойти лишь при достаточно большой разнице сопротивлений, испытываемых правым и левым колесами. Это обеспечивает передачу достаточного крутящего момента на оба колеса и, как правило, исключает возможность остановки одного колеса при пробуксовке другого.

Полуоси служат для передачи крутящего момента от дифференциала к ведущим колесам. Кроме того, полуось может воспринимать изгибающую нагрузку от сил, действующих на колесо. Такую нагрузку создают передаваемая на полуось часть массы автомобиля, а также усилия, появляющиеся вследствие реакции дороги, толчков, вызываемых неровностями дороги, центробежных сил при поворотах и бокового уклона дорожного полотна.

В зависимости от способа установки различают полу-разгруженные и разгруженные полуоси. На всех легковых автомобилях применяют полуразгруженные, а на грузовых автомобилях и автобусах разгруженные полуоси. Полуразгру-женной полуосью называют полуось, у которой ступица ведущего колеса установлена на ее наружном конце, а подшипник расположен внутри картера ведущего моста. Разгруженной полуосью называют полуось, у которой ступица ведущего колеса установлена на двух подшипниках, расположенных на картере ведущего моста.

У автомобилей со всеми ведущими колесами передний мост имеет главную передачу и дифференциал такие же, как в заднем мосту. Кроме того, в нем установлены карданные шарниры равной угловой скорости. В отличие от заднего моста картер главной передачи находится не посередине балки переднего моста, а смещен влево относительно продольной оси автомобиля. По обоим концам коробчатой балки встык приварены фланцы для крепления шаровых опор поворотных цапф. Внутри этих опор расположены карданные шарниры равной угловой скорости. К шаровой опоре приварены шкворни, относительно которых вращается поворотная цапфа, установленная на конических роликовых подшипниках. Цапфа несет на себе ступицу переднего колеса.

3.4. Подвеска

3.4.1. Углы установки передних колес

Автомобиль должен устойчиво сохранять прямолинейное движение и возвращаться к нему после поворота. Нельзя допускать скольжения шин по дороге, так как это приводит к их быстрому изнашиванию. Для выполнения этих требований передние колеса управляемых мостов устанавливают под определенными углами. Конструкция переднего моста предусматривает возможность регулировки развала и схождения передних колес.

Угол развала колес (рис. 3.4.1, а) определяется углом а, образуемым плоскостью вращения колеса с вертикальной плоскостью. Он обеспечивается наклоном цапфы поворотных кулаков вниз и считается положительным, если верхняя часть колеса отклонена наружу от вертикальной плоскости. Угол развала отличается у разных моделей автомобилей и составляет 0–2°.

Угол развала необходим для обеспечения перпендикулярного расположения колес к поверхности дороги при движении автомобиля, несмотря на возможную деформацию деталей переднего моста и наличие зазоров в подшипниках ступицы колес. Кроме того, при установке колес с углом развала реакция дороги от силы тяжести автомобиля в основном передается на внутренний подшипник ступицы колеса, выполняемый обычно большего размера, чем внутренний.

Схождение колес (рис. 3.4.1, б) характеризуется разностью расстояний между горизонтальными диаметрами колес спереди и сзади, при этом расстояние В между колесами впереди несколько меньше, чем расстояние Г между колесами сзади.

Рис. 3.4.1. Углы установки управляемых колес

Так как колеса устанавливаются с развалом, то они стремятся катиться по расходящимся дугам. Однако вследствие схождения колес они катятся строго в продольной плоскости автомобиля, что устраняет боковое скольжение колес по дороге и уменьшает изнашивание шин. Угол схождения колес не превышает 1°, и измерение его в условиях эксплуатации затруднительно. Поэтому на практике схождение колес определяется как разность расстояний В и Г, которые измеряют между ободьями колес или боковинами шин на высоте их осей. Схождение колес зависит от угла развала и составляет обычно 2—12 мм.

В принципе регулировку углов установки передних колес автолюбитель может выполнить своими силами. Однако работа эта достаточно сложная и ответственная, поэтому мы рекомендуем в данном случае обращаться на СТО или в специализированные мастерские.

3.4.2. Устройство передней подвески

Подвеска автомобилей служит для смягчения ударов и толчков, воспринимаемых колесами от неровностей дороги, гашения колебаний рамы или кузова и снижения динамических нагрузок на несущую систему. Подвеска включает в себя три основные части: упругий элемент, амортизатор – гасящий элемент и направляющее устройство. Кроме того, в подвеску легковых автомобилей в виде дополнительного устройства вводятся стабилизаторы поперечной устойчивости.

Упругий элемент связывает раму с передним и задним мостами или с колесами и поглощает удары, возникающие при движении автомобиля, обеспечивая необходимую плавность хода. В качестве упругого элемента применяются листовые рессоры, пружины и скручивающиеся упругие стержни (тор-сионы).

Амортизатор служит для быстрого гашения вертикально-угловых колебаний рамы или кузова автомобиля. Наибольшее распространение получили телескопические амортизаторы двустороннего действия, которые гасят колебания как при сжатии, так и при растяжении упругого элемента.

Направляющее устройство обеспечивает вертикальные перемещения колес, а также передачу толкающих и тормозных усилий от колес к раме или несущему кузову. По типу

направляющего устройства подвески делятся на зависимые и независимые.

При зависимой подвеске (рис. 3.4.2, а) оба колеса жестко связаны между собой мостом, подвешенным к раме. При этом перемещение одного из колес в поперечной плоскости вызывает перемещение другого колеса.

При независимой подвеске колес (рис. 3.4.2, б) каждое колесо непосредственно подвешено к раме или несущему кузову, и перемещение одного колеса практически не зависит от перемещения другого.

Рис. 3.4.2.Схемы подвесок:

а — зависимой, б – независимой.

Конструкция переднего управляемого моста определяется типом применяемой подвески. Базовой деталью моста является балка. Если она связана с колесами жестко, то мост называется неразрезным (рис. 3.4.2, а), а если через упругие элементы, то он называется разрезным (рис. 3.4.2, б). На легковых автомобилях применяют разрезные передние мосты с независимой подвеской колес. Все грузовые автомобили имеют обычно неразрезные передние мосты и зависимую подвеску.

Современные легковые автомобили имеют независимую подвеску передних колес. Особенность такой подвески заключается в том, что оба передних колеса не связаны между собой жесткой балкой, а с помощью рычагов на пружинах подвешены независимо одно от другого к раме автомобиля или к подрамнику несущего кузова. Таким образом, толчки, получаемые одним колесом от неровностей дороги, не передаются на другое колесо. Независимая подвеска обладает рядом преимуществ: снижение массы неподрессоренных частей благодаря отсутствию балки переднего моста; предотвращение появления синхронизированных колебаний передних колес; снижение крена кузова при наезде колеса на препятствие; уменьшение опасности бокового заноса.

Существует несколько разновидностей конструкции независимых подвесок. Естественно, что рассказ об устройстве всех типов подвесок, которых насчитывается более десятка, займет слишком много времени и места. Поэтому для примера остановимся на подвеске типа «Мак-Ферсон». Эта конструкция благодаря невысокой стоимости, нетрудоемкости изготовления, компактности, ремонтопригодности получила широкое распространение в автомобилестроении. В частности, подвеска типа «Мак-Ферсон» устанавливалась на автомобили семейства ВАЗ-2108, ВАЗ-2110, A3JIK-2141, а также на множество автомобилей иностранного производства.

Основным элементом подвески является телескопическая гидравлическая стойка 9 (рис. 3.4.3), которая совмещает в себе функции направляющего аппарата и гасящего элемента. Нижняя часть телескопической стойки соединяется через кронштейн 12 с поворотным кулаком 13 двумя болтами. При этом верхний болт 11 имеет у шестигранной головки эксцентриковый поясок, а на резьбовом конце – лыску, на которую надевается эксцентриковая шайба 10. Эксцентриковые поясок и шайба упираются в отбортовку кронштейна стойки, а стержень болта проходит через овальные отверстия поворотного кулака. Такое соединение позволяет регулировать развал передних колес, так как при повороте верхнего болта изменяется положение поворотного кулака относительно стойки.

К нижней части поворотного кулака крепится тремя болтами корпус 21 шарового шарнира, в котором расположена шаровая головка соединительного пальца 33. Его головка охватывается низкофрикционной тефлоновой тканью, залитой в корпусе шарнира смолой. Эта ткань служит подшипником для шарового пальца. Палец своей конической частью входит в отверстие нижнего рычага подвески и крепится самоконтрящейся гайкой.