А.В. Буянкин Раздаточные коробки. Методические указания к практической работе по курсу Транспортные средства

1

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Курс "Транспортные средства" является одной из специальных дисциплин, определяющих профиль инженера автомобильного транспорта. Этот курс является основой для последующих специальных дисциплин, создает базу для прочного освоения теории эксплуатационных свойств и основ расчета АТС.

Так как автомобиль является предметом труда для инженеров по организации автомобильных перевозок и инженеров по организации дорожного движения, то и тем, и другим знание основ конструкции необходимо для выполнения своих функций.

В основе курса лежит изучение не одной или нескольких конкретных моделей автомобилей, а общих принципов конструкций с выделением типовых схем.

Основными задачами данного курса являются: изучение и анализ принципиальных схем механизмов и систем автомобиля, устройства типовых конструкций, понимание работы и назначения отдельных конструктивных элементов механизмов и систем.

При изучении конструкций механизмов и систем автомобиля необходимо постоянно задаваться рядом вопросов: как работает данный механизм или система и чем обеспечивается их нормальная работа в определенных условиях; чем отличаются механизмы различных типов, их преимущества и недостатки; из каких деталей состоит механизм или система; назначение детали, узла; какую роль в работе играет данный конструктивный элемент; что произойдет, если убрать данный элемент; почему, с какой целью сделано именно так, а не иначе?

При таком подходе вырабатывается способность понимать и свободно разбираться во всем многообразии существующих конструкций автомобилей, самостоятельно анализировать и оценивать уровень их совершенства, выявлять функциональное назначение отдельных элементов.

Изучение конструкций механизмов и систем автомобиля строится по следующей схеме: назначение, классификация, основные требования, принципиальные схемы и их характеристики, устройство и работа типовых конструкций, назначение отдельных конструктивных элементов.

При изучении конструкции и рабочих процессов механизмов и систем АТС в первую очередь необходимо выделить предъявляемые к

2

ним требования, отметить, как эти требования выполняются в существующих конструкциях, а также определить влияние конструктивных и эксплуатационных факторов на работу, выходные параметры, надежность и долговечность АТС.

2. МЕТОД ЗАНЯТИЙ

Изучение основ конструкции АТС осуществляется студентами самостоятельно с использованием рекомендуемой литературы, методических указаний и материалов лекций. В начале занятия каждому студенту выдается задание по теме. В течение 10 – 15 минут студенты изучают плакаты, макеты узлов АТС, наглядные пособия, после чего докладывают примерно по следующей схеме:

•назначение и принципиальная схема механизма или системы;

•краткое описание устройства и работы; особенности конструк-

ции;

• назначение отдельных элементов механизма или системы. После доклада преподаватель задает дополнительные контроль-

ные вопросы по теме работы.

3. РАЗДАТОЧНЫЕ КОРОБКИ

3.1. Назначение и характеристика основных типов раздаточных коробок

Раздаточная коробка служит для передачи и распределения крутящего момента между несколькими ведущими мостами многоприводных автомобилей.

Конструкции раздаточных коробок различают по следующим признакам:

1) по расположению ведомых валов (с соосным и несоосным расположением);

2)по приводу ведомых валов (с дифференциальным и блокированным приводом);

3)по числу передач (одно-, двух- и трехступенчатые);

4)по периодичности включения привода переднего моста (с постоянно включенным и периодично включаемым передним мостом).

3

К конструкции раздаточных коробок предъявляют следующие требования:

1) распределение крутящего момента между ведущими мостами в соответствии со сцепным весом, приходящимся на мосты;

2)отсутствие циркуляции мощности в трансмиссии автомобиля;

3)увеличение силы тяги на ведущих колесах, необходимое для преодоления дорожного сопротивления при движении автомобиля по плохим дорогам и бездорожью;

4)возможность движения автомобиля с минимальной скоростью

(2 − 5 км/ч) при работе двигателя с максимальным крутящим моментом; 5) общие требования.

Обычно раздаточную коробку устанавливают в трансмиссии автомобиля за коробкой передач, соединяя их карданной передачей. При этом раздаточную коробку одновременно используют в качестве демультипликатора (если диапазона передаточных чисел устанавливаемой коробки передач недостаточно для многоприводного автомобиля), что дает возможность увеличить силу тяги, повысить проходимость и тем самым расширить возможность использования тягово-скоростных качеств автомобиля в различных дорожных условиях.

Компоновочные схемы основных типов раздаточных коробок приведены на рис. 1.

Раздаточные коробки с соосными ведомыми валами (рис. 1, в, г) имеют преимущественное применение. Их достоинством является возможность использования одинаковых по конструкции (взаимозаменяемых) главных передач ведущих мостов.

Раздаточные коробки с несоосными ведомыми валами (в которых отсутствует промежуточный вал − рис. 1, б) более компактны, менее металлоемки, имеют более высокий КПД и более низкий уровень шума. В таких коробках имеется простая возможность увеличения числа ведомых валов до трех без введения дополнительной передачи, что ведет

кповышению унификации.

Враздаточных коробках с промежуточным валом (рис. 1, а, в, г) большее количество зубчатых колес и подшипников, но они имеют более широкие компоновочные возможности. Наличие промежуточного вала позволяет распределить передаточное число низшей ступени между двумя парами зубчатых колес и тем самым уменьшить диаметр ведомого зубчатого колеса. Кроме того, в раздаточных коробках с проме-

4

жуточным валом меньше реактивный момент, действующий на детали крепления раздаточной коробки. В этом случае реактивный момент равен разности крутящих моментов на ведомом и ведущем валах. При отсутствии промежуточного вала реактивный момент равен сумме моментов на ведомом и ведущем мостах.

Рис.1. Типовые компоновочные схемы раздаточных коробок:

а, б − с блокированным приводом и несоосным расположением ведомых валов, в, г − с дифференциальным приводом и соосным расположением ведомых валов

Применение блокированного привода ведомых валов (рис. 1, а, б) (валы имеет одинаковую скорость, а крутящий момент распределяется

5

пропорционально сопротивлению ведущих колес и жесткости приводов) позволяет использовать полную по условиям сцепления тяговую силу. Однако при этом через трансмиссию может передаваться циркулирующая мощность (при движении на повороте передние управляемые колеса проходят больший путь и должны вращаться быстрее, чем задние неуправляемые). В контур циркуляции входят зубчатые колеса раздаточной коробки, соединяющие ее ведомые валы, карданные и главные передачи, полуоси и шины. Циркулирующая мощность создает дополнительные нагрузки на механизмы трансмиссии и шины, увеличивает их износ. При этом повышается также расход топлива.

Отключение привода переднего моста исключает возможность такой циркуляции. Оно осуществляется принудительно или автоматически (например с помощью муфт свободного хода). Такой привод с периодическим включением переднего моста используется в раздаточных коробках автомобилей, у которых передний управляемый мост выполнен ведущим для повышения проходимости на грунтах с малой несущей способностью и скользких дорогах, и в то же время не требует использования всей массы в качестве сцепной на дорогах с твердым покрытием.

При движении на прямой передаче в раздаточной коробке с отключенным передним мостом, автомобиль работает как неполноприводно. При этом нагрузки на подшипники и зубчатые колеса раздаточной коробки отсутствуют. Это относится ко всем раздаточным коробкам с периодическим включением переднего моста и наличием прямой передачи.

При включении низшей передачи в раздаточной коробке с блокирующим приводом при отключенном переднем мосте возможна передача чрезмерного крутящего момента на задний мост (или мосты тележки), что может привести к поломке элементов трансмиссии, расположенных за раздаточной коробкой. По этой причине в таких коробках должно быть предусмотрено блокирующее устройство (замок), не позволяющее включить низшую передачу, пока не включен передний мост, а также выключить привод переднего моста при включенной низшей передаче.

При использовании раздаточных коробок с дифференциальным приводом (рис. 1, в, г) передний мост постоянно включен, так как возможность циркуляции мощности здесь исключена, но обязательно должно быть устройство для блокировки дифференциала − при буксо-

6

вании одного из колес оси и незаблокируемом межколесном дифференциале движение автомобиля невозможно.

У раздаточных коробок с дифференциальным приводом ведомые валы могут вращаться с разными угловыми скоростями, а распределение момента определяется передаточными числами дифференциала. Такой тип привода применяется для автомобилей, у которых передний мост выполнен ведущим не только для повышения проходимости на грунтовых и скользких дорогах, но и для получения повышенной силы тяги на дорогах с твердым покрытием при использовании всей массы автомобиля в качестве сцепной. Это обеспечивает и более равномерную загрузку ведущих мостов на всех режимах работы. Теоретически доказано, а опыт эксплуатации подтвердил, что при постоянном приводе переднего моста в раздаточной коробке с дифференциальным приводом износ шин и расход топлива меньше, чем при периодическом отключении переднего моста в раздаточной коробке с блокированным приводом.

Для обеспечения дифференциального привода в раздаточной коробке может быть использован симметричный (рис. 1, в) или несимметричный (рис. 1, г) дифференциал.

Симметричный дифференциал применяется в том случае, если в полноприводном двухосном автомобиле сцепной вес делится между мостами примерно поровну. В полноприводных трехосных автомобилях, где вертикальная нагрузка на переднюю ось составляет приблизительно половину нагрузки на заднюю тележку, дифференциальный привод должен распределять момент между передним мостом и мостами тележки в соответствующей пропорции. Такое распределение осуществляется при помощи несимметричного дифференциала.

Если за раздаточной коробкой отсутствуют агрегаты с переменным передаточным числом, то на одном из ее валов, имеющих постоянное передаточное число к ведущим колесам, размещают привод спидометра.

3.2. Конструкции раздаточных коробок

Раздаточная коробка с блокированным приводом и несоосным расположением ведомых валов показана на рис. 2.

Картер раздаточной коробки крепится к поперечине рамы автомобиля. В гнездах картера на шариковых подшипниках установлены ведущий вал 1, вал 4 привода заднего моста, промежуточный вал 5, вал

7

7 привода переднего моста. Кроме того, опорой ведущего вала служит радиальный роликовый подшипник, расположенный в расточке вала привода заднего моста. Зубчатые колеса раздаточной коробки − прямозубые.

Когда шестерня 2 перемещена в крайнее правое положение и ее зубья введены в зацепление с внутренним венцом шестерни 3, в раздаточной коробке включена высшая (прямая) передача. Так как шестерня 6 занимает положение, показанное на рис. 2, крутящий момент на вал 7 привода переднего моста не передается.

Рис. 2. Раздаточная коробка автомобиля ГАЗ− 66 При включении привода переднего моста шестерня 6 перемеща-

ется вправо, входя в зацепление с шестерней 8, причем передний мост можно включать при движении, без выключения сцепления, так как угловые скорости шестерен 6 и 8 практически одинаковы.

Низшая передача включается при перемещении шестерни 2 в крайнее левое положение. При этом шестерня 2 входит в зацепление с шестерней 9.

Блокирующее устройство (замок) имеет два сухаря 17 и 18, установленных в канале картера между ползунами 10 и 16. Под действием разжимной пружины сухари входят в углубления ползунов. На ползуне 16 переключения передач выполнено три углубления. В среднее углубление 14 сухарь 17 входит при нейтральном положении шестерни 2, в

9

На ведущем валу 1 раздаточной коробки располагаются шестерня 2 низшей передачи и зубчатая каретка 3 включения высшей (прямой) передачи. На валу 5 привода заднего моста установлена шестерня 4 и трансмиссионный тормоз. Шестерни 2 и 4 входят в зацепление с соответствующими шестернями 9 и 8, свободно установленными на валу 11 привода переднего моста. На удлиненной ступице шестерни 9 установлена зубчатая муфта 10 включения низшей передачи, а на ступице шестерни 8 − муфта 6 включения привода переднего моста. На валу 11 имеется также шестерня 7 привода переднего моста, выполненная заодно с валом.

Когда каретка 3 находится в крайнем правом положении и ее зубья введены в зацепление с внутренним зубчатым венцом шестерни 4, в раздаточной коробке включена высшая (прямая) передача.

Передний мост включается при перемещении зубчатой муфты 6 вправо; при этом она входит в зацепление с шестерней 7.

Низшая передача включается путем перемещения муфты 10 вправо; при этом шестерни 9 и 8 жестко соединяются между собой. Одновременный вывод каретки 3 из зацепления с шестерней 4 обеспечивается приводом управления раздаточной коробкой.

В рассматриваемой раздаточной коробке привод ползунов переключения передач является механическим, а привод ползуна включения переднего моста − электропневматическим. При этом в качестве управляющего сигнала для включения привода переднего моста служит перемещение ползуна включения низшей передачи.

Конструкция раздаточной коробки с дифференциальным приводом и соосным расположением ведомых валов, выполненной по схеме рис. 1, в, показана на рис. 4. Такую раздаточную коробку имеет автомобиль ВАЗ− 2121"Нива".