Ведущие мосты грузовиков
Применительно к автомобилю «мост» – это, прежде всего, несущая конструкция, объединяющая колеса одной оси, относящаяся к подвеске. «Ведущий мост» предполагает еще и передачу усилия к колесам. Именно этот аспект мы и рассмотрим, поскольку подвеске уже посвятили две статьи.
Для передачи крутящего момента к ведущим колесам несущая конструкция дополняется множеством устройств, которые могут выполняться в виде отдельных агрегатов (что более характерно для легковых машин), но чаще всего располагаются внутри балки. Они обеспечивают увеличение момента в соответствии с передаточным отношением главной передачи. Двух- и трехскоростные главные передачи предоставляют водителю возможность выбора передаточного отношения. К механизмам, передающим крутящий момент, относятся главная передача, дифференциал, полуоси и ступицы.
Одноступенчатая главная передача
Она может быть выполнена в виде спирально-конического, гипоидного, червячного или цилиндрического редуктора. В двухступенчатой передаче первую ступень обычно образуют с помощью конической или гипоидной передачи, а вторую – цилиндрической, шевронной или планетарной. При этом двухступенчатые передачи могут быть как одно-, так и двухскоростными.
![[b]Главная передача автомобиля ГАЗ-53А:[/b] 1 – картер заднего моста; 2 – сапун; 3 и 26 – пробки; 4 – пружина; 5 – тарелка; 6 и 40 – болты; 7 – маслозаборная трубка; 8 и 9 – каналы; 10 – масляный черпак; 11 – сателлит; 12 – упорный винт ведомой шестерни; 13 – опорная шайба сателлита; 14 – стакан подшипников ведущей шестерни; 15 и 39 – крышки подшипников; 16 и 24 – регулировочные прокладки; 17 – сальник; 18 – фланец ведущей шестерни; 19 – корончатая гайка; 20 – ведущая шестерня; 21 – маслодержатель; 22, 25 и 35 – конические подшипники; 23 – дистанционная втулка; 27 – роликовый подшипник; 28 – стопорное кольцо; 29 – картер главной передачи; 30 – полуось; 31 – ось сателлитов (крестовина); 32 – ведомая шестерня; 33 – опорная шайба полуосевой шестерни; 34 – полуосевая шестерня; 36 – регулировочная гайка; 37 – сливная пробка; 38 – установочный штифт](/article/7105-vedushchie-mosty-gruzovikov/Images/01f.jpg)
Гипоидные передачи нашли широкое применение на грузовых автомобилях. Около 2/3 американских грузовиков, имеющих один ведущий мост, снабжены гипоидными передачами. Ford и GM оснащают гипоидной передачей грузовики всех типов, в том числе трехосные, магистральные тягачи, а также автомобили особо большой грузоподъемности.
Гипоидные передачи относятся к передачам со скрещивающимися осями. По свойствам они являются промежуточным звеном между коническими и червячными передачами. К характерным свойствам гипоидных передач относятся:
- менее шумная, чем у конических передач работа;
- КПД выше, чем у червячных передач, но ниже, чем у конических. Для получения высокого КПД гипоидной передачи не требуется добиваться особо высокой точности изготовления или малой шероховатости рабочих поверхностей. Для гипоидных шестерен применяют те же материалы, что и для конических, при этом стоимость обеих передач примерно одинаковая;
- при одинаковой прочности размеры гипоидной передачи значительно меньше, чем конической;
- допускает более низкое положение кузова и позволяет уменьшить высоту центра тяжести автомобиля, что особенно важно для туристических и междугородных автобусов;
- в многоосных автомобилях облегчает выполнение «проходного» моста для подвода крутящего момента к следующему ведущему мосту.
![[b]Двухступенчатая главная передача грузового автомобиля «Фиат-643N»[/b] 1 – фланец ведущей шестерни главной передачи; 2 – ведущая цилиндрическая шестерня; 3 – шестерня полуоси; 4 – ведомая цилиндрическая шестерня; 5 – сателлит; 6 – полуось; 7 – ведомая коническая шестерня; 8 – ведущая коническая шестерня](/article/7105-vedushchie-mosty-gruzovikov/Images/03.jpg)
Специфика зацепления шестерен в гипоидной передаче предъявляет повышенные требования к смазке. Для гипоидных главных передач должны использоваться только специальные масла. Они отличаются от обычных тем, что благодаря специальным добавкам, содержащим серу, хлор или фосфор, обеспечивают высокую прочность масляной пленки, не разрушающейся даже в тех тяжелых условиях, которые возникают в гипоидном зацеплении, и тем самым зубья предохраняются от задира. Иные масла в эксплуатации использовать недопустимо.
Червячные главные передачи применяются в автобусах (ими снабжена треть австралийских автобусов) и многоосных грузовых автомобилях (американские Peterbilt, английские Atkinson, Seddon и др.). Червяк может находиться как над червячным колесом, так и под ним.
Червячные передачи обладают рядом достоинств:
- малые габариты и масса при большом передаточном числе (в грузовиках его диапазон составляет 8 – 12);
- малая шумность и высокая плавность работы, обусловленная продольным скольжением зубьев, вследствие чего динамические нагрузки, вызываемые погрешностями изготовления, в червячной передаче значительно меньше, чем в конической;
- возможность для опускания карданного вала при размещении червяка снизу. Это важно для автомобилей с низкой рамой и низкорасположенным полом;
- удобство и простота выполнения «проходного» промежуточного моста для привода к последующему ведущему мосту в многоосных автомобилях при использовании верхнего червяка.
Недостатками червячной передачи являются: сложность и высокая стоимость изготовления, меньший КПД. Современные червячные передачи по этому параметру приближаются к коническим редукторам, но для получения высокой эффективности зубчатый венец червячного колеса делают из высококачественной оловянистой бронзы (11 – 14% олова), используют передачи с большими углами высокой линии червяка, а обработка поверхности червяка должна быть весьма точной. Использование дорогих материалов, их дорогостоящая обработка и высокая стоимость нарезки самого червяка в производстве – причины, по которым применение червячных передач весьма ограничено.
![[b]Цилиндрическая бортовая передача внутреннего зацепления в ведущих колесах грузового автомобиля «Магирус дойц AHD K»:[/b] 1 – наружная полуось; 2 – шестерня внутреннего зацепления; 3 – внутренняя полуось; 4 – ведущая шестерня](/article/7105-vedushchie-mosty-gruzovikov/Images/06.jpg)
Двухступенчатая главная передача
Когда величина передаточного числа обуславливает чрезмерные размеры ведомой шестерни в одноступенчатом редукторе, используют двухступенчатую главную передачу. Она позволяет получить большие передаточные числа, необходимые для создания значительной силы тяги на ведущих колесах. Последнее обстоятельство с каждым годом имеет все большее значение, так как способствует достижению лучшей динамики разгона автопоездов и повышению их средней скорости на трассе.
При распределении общего передаточного числа двухступенчатых передач по отдельным зубчатым парам руководствуются следующими положениями:
1 – передаточное число передачи, осуществляющей снабжение крутящим моментом непосредственно колес должно быть максимальным;
2 – передаточное число конической или гипоидной ступени должно быть по возможности малым. Исходя из этого, в грузовых автомобилях все чаще выполняют вторую ступень в виде планетарного ряда, размещенного в ступице колеса (разнесенная главная передача).
![[b]Передний ведущий мост автомобиля «Мерседес-Бенц» типа LA 1620/1920 с разнесенной двухступенчатой главной передачей (бортовая передача внешнего зацепления располагается возле ведущих колес, ведущая цилиндрическая шестерня находится на одном уровне с ведомой):[/b] 1 – покрышка; 2 – камера; 3 – воздушный вентиль; 4 – боковое кольцо шины; 5 – запорное кольцо; 6 – дисковое колесо; 7 – шпилька крепления колеса; 8 – колпак; 9 – гайка; 10 – опорный болт; 11 – наружная полуось; 12 – конический подшипник; 13 – цапфа; 14 – ступица колеса; 15 – обод; 16 – тормозной барабан; 17 – накладка тормозной колодки; 18 – кольцо конического подшипника; 19 – шкворень; 20 – сальник; 21 – игольчатый подшипник; 22 – вал шарнира; 23 – цилиндрическая шестерня колесной передачи; 24 – роликовый цилиндрический подшипник; 25 – рессорная подушка; 26 – внутренняя полуось; 27 – защитная труба; 28 – самоподжимной сальник; 29 – ведущая шестерня колесной передачи; 30 – рычаг рулевой тяги; 31 – картер колесной передачи; 32 – промежуточный диск; 33 – шкворень; 34 – тормозная колодка; 35 – фланец ведущей шестерни главной передачи; 36 – тормозная камера; 37 – тормозной рычаг; 38 – дифференциал; 39 – ось тормозной колодки; 40 – крестовина шарнира; 41 – игольчатый подшипник; 42 – корпус подшипника; 43 – ограничительный болт; 44 – резьбовая пробка; 45 – корпус шарнира; 46 – стопорное кольцо; 47 – болт буфера; 48 – рычаг рулевого управления; 49 – поперечная рулевая тяга](/article/7105-vedushchie-mosty-gruzovikov/Images/08f.jpg)
Двухступенчатые передачи по конструктивной схеме разделяют на две основные группы: передачи, расположенные в средней части моста (заключенные в одном картере) и разнесенные передачи (одноступенчатая главная передача располагается в картере моста и отдельно размещается связанный с ней привод колеса или колесный редуктор).
Колесные редукторы встречаются только на полноприводных грузовых автомобилях. Применение колесного редуктора приводит к увеличению числа деталей ведущего моста, но не увеличивает его массу. Это происходит потому, что основные части ведущего моста (главная передача, дифференциал, полуоси) воспринимают меньшие крутящие моменты, увеличиваемые в нужной мере лишь в колесных редукторах. Благодаря этому основные детали ведущего моста имеют меньшие размеры, а следовательно, меньшую массу, чем при получении идентичного крутящего момента с помощью одноступенчатой главной передачи.
![[b]Коническая колесная передача в приводе управляемого колеса автомобиля «Мак»:[/b] 1 – ведомая коническая шестерня; 2 – цапфа; 3 – ступица; 4 – промежуточная верхняя шестерня; 5 – полуось; 6 – ведущая коническая шестерня; 7 – промежуточная нижняя шестерня](/article/7105-vedushchie-mosty-gruzovikov/Images/09.jpg)
Двухступенчатые разнесенные передачи бывают двух типов:
– одноступенчатая коническая или гипоидная передача в картере моста, соединенная с цилиндрической передачей наружного зацепления привода колес, которая может располагаться в отдельном картере между дифференциалом и ступицей колеса или даже в ступице колеса. Передача внутреннего зацепления обычно размещается в ступицах колес;
– одноступенчатая коническая или гипоидная главная передача, соединенная с планетарной передачей, расположенной в ступицах колес. Такая конструкция отличается рядом преимуществ: малые размеры конической или гипоидной передачи; планетарная передача размещена вне тормозов; соосное положение шестерен, передающих крутящий момент; разделение передаваемого момента между тремя или пятью сателлитами; высокий КПД и др.
С коробкой на мосту
А теперь о двухскоростных передачах в ведущих мостах. Их применение позволяет удвоить число передач трансмиссии без установки сложных многоступенчатых коробок передач, причем низшие передаточные числа могут быть получены путем включения второй ступени передачи, благодаря чему карданный вал и первая ступень не воспринимают увеличенного крутящего момента.
Двухскоростные передачи применяют на магистральных тягачах с одним ведущим мостом, созданных на базе обычных автомобилей. В этом случае двухскоростная передача позволит увеличить максимальное передаточное число трансмиссии (что необходимо в связи с увеличением полной массы грузовика) и число передач, так как разница между массами груженого и не груженого автомобиля (особенно в случае седельного тягача) весьма большая. В этом случае все остальные механизмы грузовика остаются неизменными.
Встречаются двухскоростные главные передачи, включающие цилиндрические шестерни внешнего зацепления, вращающиеся на поперечном валу, и кулачковую муфту, которая, перемещаясь по шлицам и входя в зацепление с зубчатыми венцами шестерни, жестко соединяют их с валом. При перемещении муфты влево включается большее передаточное число, а при перемещении вправо – меньшее. В главных передачах такого типа всегда работают две пары зубьев, в связи с чем потери в зацеплении такие же, как и в двухступенчатой главной передаче, однако потери на взбалтывание масла возрастают. Недостатком такой схемы является увеличение размеров и массы всего моста.
На некоторых грузовых автомобилях можно встретить ступенчатые планетарные главные передачи, преимущественно двухскоростные, а в последнее время и трехскоростные. Планетарные ряды способствуют повышению компактности узла, но при этом повышают его стоимость.
И в заключение
Многообразие типов задних мостов и главных передач помогают покупателю автомобиля лучше подобрать грузовик в соответствии с теми условиями, в которых машине предстоит работать. С другой стороны, жесткая конкуренция между автопроизводителями и борьба за каждого покупателя на рынке способствуют тому, что многообразие конструкций все больше возрастает.
![[b]Задние ведущие мосты автомобилей «Мерседес-Бенц» типа L, LK, LP, KPS 1418, 1413 с двухступенчатой главной передачей:[/b] а – общий вид; б и в – разрез главной передачи; 1 – зубчатый венец, связанный с картером; 2 – ось сателлитов; 3 – коронная шестерня; 4 – ступица ведомой шестерни главной передачи; 5 – корпус дифференциала; 6 – солнечная шестерня; 7– зубчатый венец корпуса дифференциала; 8 – зубчатый венец ступицы солнечной шестерни](/article/7105-vedushchie-mosty-gruzovikov/Images/12f.jpg)
