Картеры ведущих мостов

Картеры ведущих мостов выполняют следующие функции: закрывают и обеспечивают нормальную работу расположенных внутри механизмов (передача моста, дифференциал, полуоси);

передают вертикальные нагрузки, действующие на ведущие колеса автомобиля;

передают на раму автомобиля или на несущий кузов тяговые и тормозные силы, действующие по окружности ведущих колес, и воспринимают реактивные моменты, возникающие при передаче крутящего момента и торможении.

Таким образом, картер ведущего моста должен иметь достаточную прочность для передачи упомянутых нагрузок. Для нормальной работы передачи моста картер ведущего моста, особенно его средняя часть, где расположена главная передача, должен иметь такую жесткость, чтобы постоянно сохранялось взаимное расположение зубчатых колес. Жесткость картера ведущего моста зависит от разных факторов, главным образом конструкторско-технологических.

1. КОНСТРУКЦИЯ, КЛАССИФИКАЦИЯ и ИЗГОТОВЛЕНИЕ КАРТЕРОВ

Картеры ведущих мостов обычно имеют один (монолитные), два или три элемента, причем под понятием элемент понимаются такие части картера, которые прикрепляются болтами и могут отсоединяться. Картеры бывают сварные, клепаные и литые либо комбинированные (например, штампосварные), причем способ изготовления зависит от технологических возможностей завода и назначения конструкции.

Картеры, выполненные как одно целое с картером главной передачи («Солзбери», «Спайсер»). Монолитный картер, представленный на рис. 5.1, состоит из единого литого картера главной передачи и дифференциала, в этот картер запрессовываются две трубы (содержащие полуоси), выполняющие роль несущих элементов. В задней части картера имеется отверстие, позволяющее вставить главную передачу и дифференциал. Это отверстие после сборки закрывается выштампованной из листа крышкой. В данной конструкции подшипники дифференциала устанавливаются в отливке, следовательно, все в целом, состоящее из гнезд труб и корпуса ведущей шестерни, можно усилить ребрами. Выполненный таким образом картер эффективно передает осевые и поперечные силы, действующие в главной передаче.

В конструкции, показанной на рис. 5.1, подшипники дифференциала в целях получения предварительного натяга и сохранения бокового зазора в главной передаче регулируются прокладками. Картер должен быть выполнен так, чтобы можно было вкладывать регулировочные прокладки. Монолитный картер ведущего моста экономичен в изготовлении и может быть применен для различных транспортных средств после замены труб и полуосей.

Картеры моста типа банджо. Картер моста типа банджо (рис. 5.2, а) имеет самостоятельный картер главной передачи, который крепится к фланцу большого отверстия в средней части картера моста (рис. 5.2, б). Так как расстояние между опорами подшипников дифференциала ограничено диаметром отверстия картера ведущего моста, то это также ограничивает величину ребер жесткости между картером главной передачи и опорами подшипников дифференциала, в связи с чем сложно получить необходимую жесткость картера. В этой конструкции картер главной передачи нагружен только силами зацепления, в то время как чулок полуоси воспринимает вес транспортного средства и силы, возникающие при его движении. Предварительный натяг подшипников дифференциала и зазор в главной передаче регулируются внутренними гайками в опорах подшипников.

Чаще всего картер типа банджо имеет две части, выштампованные из листа и сваренные между собой в продольной (см. рис. 5.10) или поперечной плоскости симметрии моста. Картеры могут также штамповаться из одного листа (рис. 5.3). Иногда к картеру привариваются усилительные кольца (рис. 5.4). Тяжелые картеры могут также отливаться из стали (рис. 5.5), причем при использовании колесной

передачи литой картер может принимать вид, представленный на рис. 5.6. Когда монолитный картер имеет сложную форму, его собирают из нескольких штампованных деталей (рис. 5.7). В этом случае составной картер состоит из монолитного картера ведущего моста и трубчатых усилителей жесткости, которые привариваются к картеру (рис. 5.8 и 5.9) или имеют резьбовое соединение с ним.

На рис. 5.10 в качестве примера показан картер типа банджо прямоугольного сечения, применяемый для заднего ведущего моста автомобиля ГАP-53А [ . Центральная часть картера состоит из двух штампованных полукартеров, между которыми ввариваются четыре вкладки 8: Приваренные спереди усилители 14 имеют две выштамповки А для ведомой шестерни главной передачи и четыре — для обеспечения монтажных зазоров при сборке главной передачи и 10 сквозных резьбовых отверстий (М12х1,25) для болтов' крепления картера главной передачи. К картеру привариваются двумя продольными швами стальные рессорные подушки 6, в средней плоскости

которых картер имеет прямоугольное сечение размерами 115ху« мм. К корпусу привариваются цапфы 5. На эти цапфы напрессовываются стальные фланцы 4, к которым с помощью шести болтов (с каждой стороны) крепятся тормозные диски. На цапфу также напрессовано уплотнительное кольцо <?, на наружную поверхность которого устанавливаются кольцо внутреннего подшипника ступицы заднего колеса. На шлифованные шейки / и 2 цапфы установлены подшипники ступицы, а на конце цапфы навёрнуты гайка и стопорная гайка для крепления подшипников. На резьбовых концах цапф имеются прямоугольные пазы, в которые помещаются выступы стопорной шайбы. К задней стенке картера приварены кронштейн 9 тормозной трубки и кронштейн 10 тройника тормозного трубопровода.

Разъемные картеры (типа сплит или трампед). Картер типа сплит (рис. 5.11) состоит из двух или большего числа элементов, оединеннных между собой в одно конструктивное целое с помощью

Рис. 5.3. Отдельные фазы штамповки из листа картера банджо

Рис. 5.4. Цельный картер банджо ведущего моста легкового автомобиля: 1 — приваренные усилители

Рис. 5.5. Цельный картер (стальное литье)

Рис. 5.6. Массивная отливка картера, применяемого в грузовых автомобилях и автобусах

Рис. 5.7. Цельный картер ведущего моста автомобиля «Мерседес-Бенц L/LA-321»:

1 — рессорная подушка; 2 — фланец тормозного диска; 3 — стакан подшипников ведущей шестерни главной передачи

Рис. 5.8. Составной сварной картер ведущего моста:

1 — картер; 2 — трубчатые усилители

Рис. 5.9. Составной литой картер ведущего моста:

1 — картер; 2 — трубчатый усилитель

болтов. Хотя такие картеры тяжелы, но сравнительно дешевы благодаря простоте изготовления составных элементов, отлитых, например, из стали и в действительности представляющих собой полукартеры. Основной частью одного из полукартеров является картер главной передачи и дифференциала. Как в картере главной передачи, так и в ее крышке имеются гнезда для подшипников качения. Для увеличения жесткости на картерах предусматриваются ребра. Герметичность соединения обеих частей обеспечивается прокладками. Правильно выполненные картеры имеют вид запрессованных и приклепанных кожухов, внутри которых находятся полуоси.

Рис. 5.11. Двухэлементный картер грузового автомобиля:

1 — болт; 2 — отверстие; 3 — левая часть картера: 4 и 15 — кожухи; 5 — гайка; б — опор ная шайба; 7 — стопорная гайка; 8 — фланец: 9 — подушка рессорная; 10 — картер глав ной передачи; 11 — уплотнитель полуоси; 14 — крышка

Основой трехэлементного картера (рис. 5.12) является средняя часть, в которой находятся ведущая и ведомая шестерни главной передачи и корпус дифференциала. К ней крепятся два трубчатых картера с расширенными концами, в которых установлены подшипники дифференциала. Так как конструкция этого типа допускает

любое размещение подшипников дифференциала и оребре-ние картера, то можно получить высокую жесткость трехэлементного картера, но технологически такая конструкция сложна, что сказывается при изготовлении и эксплуатации ее. В связи с этим такой тип картера применяется редко.

Рис. 5.12. Трехэлементный картер ведущего моста

2. ПЕРЕДАЧА РЕАКЦИИ ЗАДНИХ ВЕДУЩИХ КОЛЕС НА КАРТЕР ВЕДУЩЕГО МОСТА

При подводе крутящего момента картер заднего моста передает на раму автомобиля (или несущий кузов) силу тяги; действующую по окружности ведущих колес, и реактивный момент, возникающий при подводе крутящего момента передачей моста. Этот момент стремится повернуть картер в направлении, противоположном направлению вращения ведущих колес. При торможении автомобиля картер заднего моста передает на раму автомобиля тормозную силу, действующую по окружности ведущих колес, и реактивный момент, стремящийся повернуть картер в направлении, совпадающем с направлением вращения ведущих колес. Способ передачи сил и моментов от картера на раму (или несущий кузов) зависит от типа соединения картера с рамой; эти нагрузки могут быть переданы элементами подвески (обычно листовыми рессорами), трубой, охватывающей карданный вал; реактивными штангами.

2.1. ПЕРЕДАЧА СИЛ И РЕАКТИВНЫХ МОМЕНТОВ ПОЛУЭЛЛИПТИЧЕСКИМИ РЕССОРАМИ

Чаще всего картер заднего моста соединяется с рамой только с помощью продольных полуэллиптических рессор (как на рис. 5.13), воспринимающих как тяговую и тормозную силу, так и реактивные моменты. Часть веса, приходящаяся на задний мост (реакция Т), воспринимается непосредственно рессорами. Для того, чтобы рессора передавала также тяговую и тормозную силу от ведущего моста на раму, необходимо, чтобы один из концов рессоры (передний или задний) крепился к раме с помощью пальца, а другой конец имел скользящую опору, допускающую горизонтальное перемещение конца рессоры относительно рамы. Это необходимо потому, что при деформациях рессоры ее длина изменяется.

Для восприятия реактивного момента рессоры должны жестко крепиться к заднему мосту. Поэтому обычно на мосту имеются плоские рессорные подушки, которые выполняются либо как одно целое с задним мостом, либо дополнительно прикрепляются к нему. Когда рессоры воспринимают реактивный момент М, они прогибаются, а мост вследствие этого закручивается на небольшой угол вокруг

Рис. 5.13. Схема передачи рессорой силы тяги и реактивного момента:

1 и 2 — карданные шарниры

Рис. 5.14. Крепление рессор к заднему мосту автомобиля «Стар 28»: 1 — рессорный палец; 2'— опора скольжения; 3 — стремянка; 4 — шарнир

своей оси. Поэтому ось NN (см. рис. 5.13) главной передачи не проходит через центр шарнира 1. Чтобы в этом положении можно было передавать крутящий момент с карданного вала на главную передачу, необходимо разместить возле заднего моста другой шарнир 2.

На рис. 5.14 показано крепление рессоры к заднему мосту автомобиля «Стар 28». Передний конец рессоры соединен с рамой с помощью рессорного пальца 7, а задний — с помощью скользящей опоры через подушку 2. В средней части рессора прикреплена к заднему мосту стремянками 3. Перед главной передачей на карданном валу размещен шарнир 4.

2.2. ПЕРЕДАЧА СИЛ И РЕАКТИВНЫХ МОМЕНТОВ ТРУБОЙ КАРДАННОГО ВАЛА

На рис. 5.15 показана схема передачи силы тяги и реактивного момента трубой карданного вала. Задний мост с передней стороны имеет фланец. К нему прикреплена труба 4_У в которой заключен карданный вал. Передний конец трубы выполнен в виде сферического

Рис. 5.15. Схема передачи силы тяги и реактивного момента трубой карданного вала:

1 — карданный шарнир; 2 — фланец шарнира; 3 — сферический подшипник: 4 — труба карданного вала

фланца 2, входящего в сферический подшипнике?, прикрепленный к картеру коробки передач или к поперечине рамы. При такой конструкции сила тяги и реактивный момент передаются от заднего моста на раму автомобиля через трубу карданного вала. Труба карданного вала и сферический подшипник способствуют тому, что при движении автомобиля по неровной дороге задний мост колеблется вокруг центра подшипника. В связи с этим оба конца рессоры должны быть прикреплены к раме с помощью скользящих опор или опираться на плоские подушки, допускающие частичное перемещение концов рессор относительно рамы автомобиля.

Шарнир /, расположенный непосредственно возле коробки передач, размещается, по возможности, в центре сферического подшипника. В этом случае при колебаниях заднего моста ось ведущей конической шестерни главной передачи проходит через центр шарнира, тогда второй шарнир не обязателен.

На рис. 5.16 показан разрез трубы карданного вала и сферического шарнира легкового автомобиля. Труба 1 карданного вала 2 оканчивается сферическим фланцем 3, который размещается между двумя сферическими фланцами 4 и 5, прикрепленными к несущему кузову.

Такая конструкция позволяет передавать не только тяговую силу, но и тормозную. Тяговая сила передается со сферического фланца 3 на внутренний сферический фланец 5, а тормозная сила — с фланца 3 на наружный сферический фланец 4. При передаче через трубу карданного вала тяговой и тормозной сил от заднего ведущего моста на несущий кузов эта труба и задний мост могут быть нагружены очень большим моментом, действующим в их плоскости. Этот момент возникает при разнице тяговых или тормозных сил, на правом и левом колесах автомобиля. Для разгрузки трубы карданного вала и ведущего вала заднего моста от этого момента труба карданного вала

Рис. 5.16. Карданный вал и главная передача легкового автомобиля:

1 — труба: 2 — карданный вал; 3 — сферический конец трубы; 4 и 5 — сферические фланцы; 6 — карданный шарнир

Рис. 5.17. Реактивные штанги в заднем ведущем мосту легкового автомобиля:

1 и 2 — тормозные барабаны; 3 и 4 — кожухи полуосей; 5 и 6 — реактивные штанги; 7 — труба карданного вала; 8 — тяга ручного тормоза

часто снабжается специальными реактивными штангами (рис. 5.17). Применение реактивных штанг особенно эффективно, когда жесткий ведущий мост подрессорен спиральными пружинами. В этом случае реактивная штанга предотвращает боковую деформацию при разгоне или торможении автомобиля.