4. Привод к ведущим колесам
Совокупность деталей, подводящих крутящий момент непосредственно к ведущим колесам, называют приводом ведущих колес.
Передача крутящего момента от дифференциала к ведущим колесам в зависимости от типа подвески колес осуществляется с помощью цельных валов полуосей или карданных передач. Полуоси применяются в приводе ведущих неуправляемых колес; карданные передачи с простыми карданными шарнирами — в приводе неуправляемых колес с подрессоренной главной передачей.
Карданные передачи с синхронными шарнирами (равных угловых скоростей) используются в приводе управляемых колес. Привод к ведущим колесам должен обеспечить отсутствие пульсации момента при полном ходе колеса, допускаемой подвеской автомобиля.
Полуоси ведущего моста с жесткой балкой (рис. 15) в зависимости от испытываемых полуосью нагрузок условно делятся на полуразгруженные (рис. 15-а), на три четверти разгруженные (рис. 15-б) и полностью разгруженные (рис. 15-в).
Полуразгруженная полуось (рис. 15-а) имеет внешнюю опору, установленную внутри балки 5 моста (рис. 16). При этом со стороны колеса полуось воспринимает все усилия и моменты, действующие от дорог. Полуразгруженные полуоси имеют наиболее простую конструкцию и поэтому широко применяются на легковых автомобилях. Обычно в таких конструкциях отсутствует ступица колеса; ее заменяет фланец полуоси, к которому непосредственно прикреплены диск колеса и тормозной барабан.
Рис.15. Схемы загруженности полуосей ведущих неуправляемых мостов:
а – полуразгруженная полуось; б - полуось разгружена на три четверти; в – полностью разгруженная полуось.
Наружный конец полуоси опирается на шариковые (рис. 16-а) или роликовые конические (рис. 16-б) подшипники, которые передают как нормальные, так в осевые усилия. При использовании шариковых подшипников для передачи осевой силы одного из направлений на полуось запрессовывается запорное кольцо 6 (рис. 16-а).
На три четверти разгруженная полуось (рис. 15-б) имеет внешнюю опору между ступицей колеса и балкой моста (рис. 17). При этом изгибающие моменты от реакций тангенциальной тяговой силы Рр или тормозной силы Рτ и от боковой (осевой) силы Y , возникающей, например, при повороте автомобиля, (см. рис. 15-б) воспринимаются одновременно и полуосью, и балкой моста через подшипник.
Рис.16. Соединение полуразгруженной полуоси с колесом:
1 – полуось; 2 – ступица колеса; 3 – подшипник; 4 – конусное крепление ступицы колеса; 5 – балка ведущего моста; 6 – запорное кольцо.
Доля нагрузок, приходящихся на полуось, зависит от конструкции подшипника и его жесткости.
Рис.17. Соединение разгруженной на три четверти полуоси с колесом:
1 – полуось; 2 – подшипник; 3 – балка ведущего моста; 4 – фланец полуоси.
Боковая (осевая) сила Y загружает подшипник моментом, который вызывает перекос подшипника и резко снижает срок его службы. Вследствие указанных недостатков полуоси такого типа имеют ограниченное применение.
Рис.18. Соединение полностью разгруженной полуоси со ступицей колеса:
1 – полуось; 2 – балка ведущего моста; 3 – ступица; 4 – подшипник; 5 – крепление ступицы колеса.
Полностью разгруженная полуось имеет внешнюю опору со ступицей колеса, установленной на разнесенных двух роликовых или радиально-упорных шариковых подшипниках (рис. 15-в и 18).
Полуось теоретически нагружается только крутящим моментом, передаваемым от дифференциала к колесам. Однако вследствие упругой деформации балки моста, технологической несоосности ступицы колеса и шестерни полуоси дифференциала, неперпендикулярности плоскости фланца к оси полуоси возможно возникновение деформации изгиба полуоси. Возникающее при этом напряжение изгиба составляет 5—70 МПа.
На рис. 19 приведена конструкция привода к управляемым колесам легкового автомобиля с полуразгруженной полуосью и кулачковым шарниром. Получили распространение приводы к управляемым колесам неразрезного моста, в котором полуось разгруженного типа имеет шарниры равных угловых скоростей.
Рис.19. Привод к ведущим управляемым колесам легкового автомобиля:
1 – ступица колеса; 2 – подшипник; 3 – полуось; 4 – пружина; 5 – шарнир равных угловых скоростей.
Полуоси воспринимают значительные переменные нагрузки. Обычно их выполняют с утолщениями по концам, чтобы внутренний диаметр шлицев был не меньше основного диаметра полуоси. Для снижения концентрации напряжений стремятся увеличить радиусы переходов от одного диаметра к другому, уменьшить глубину шлицев, что вызывает необходимость увеличения их числа (от 10 для легковых автомобилей и до 18 - для грузовых). Значительно уменьшается концентрация напряжений при переходе на эвольвентные шлицы.