Как работает задний мост

Редуктор заднего моста: устройство, типы, неисправности, замена

1.3 Junior (105) AR 00530

Как всем известно, классическим силовым агрегатов автомобиля является двигатель внутреннего сгорания. Разумеется, по ходу распространения электрического транспорта такой двигатель будет отходить в прошлое, но этот момент еще очень далек. А пока всем автолюбителям стоит разбираться, как работают основные узлы транспорта. Так вот, двигатель! Для движения автомобиля энергия от двигателя отбирается с коленчатого вала. Прямая передача энергии ведущим колесам нецелесообразна – они будут вращаться чрез чур быстро. Для этого в автотранспорте предусмотрено сразу два устройства – коробка передач и специальный редуктор моста. Об особенностях последнего, неисправностях и обслуживании – в материале Avto.pro .

Экскурс в историю

Изобретению редукторов мир обязан инженерам, работавшим над оснащением станков. В середине 19 века большое распространение получили паровые двигатели – довольно мощные, относительно надежные и недорогие агрегаты. Энергия стала дешеветь, а значит, появилась возможность использовать новые устройства в производстве. Одним из таких устройств стал текстильный станок, работающий в тандеме с паровым двигателем.

Запчасти на renault 19

1.7 (D53C) F3N 742

Запчасти на mazda 2

Так вот, о решенной инженерами проблеме: вращательный момент. Вал парового двигателя вращался со слишком большой скоростью , что делало невозможным прямое подключение станка. Редуктор же позволял изменить как крутящий момент, так и угловую скорость. Это чисто инженерные понятия, так что давайте упростим схему работы редуктора для понимая. Представьте:

• На вращающемся вале двигателя находятся зубья шестерни;
• С зубьями ведущего вала сцепляются зубья вала аналогичного диаметра. В идеальных условиях валы начинают вращаться синхронно;
• С ведомым валом сцепляют уже другой, но большего диаметра. Малая шестеренка вращает большую – скорость вращения большой шестеренки оказывается меньше, чем малой!

Как было выяснено, любые зубчатые передачи имеют особую характеристику – передаточное число . Это отношение числа зубьев т.н. ведомой шестерни к числу зубьев у ведущей шестерни. Если, например, ведомая шестерня имеет m зубьев, а ведущая n зубьев, то передаточное число у такой пары будет равно m/n. Исходя из значения передаточного числа можно понять, что будет происходить с передаваемым крутящим моментом – увеличится он или уменьшится.

Изобретение редуктора позволило создать надежные и производительные станка, однако со времен редуктор удалось применить и в автомобилестроении. Как вы наверняка знаете, зубчатые передачи используются практически во всех механических и многих электромеханических устройствах. В автомобиле такие передачи являются основой трансмиссии и позволяют быстро менять скорость, с которой движется транспортное средство.

Коротко о главном

Неправильно считать, будто для распределяния энергии с коленчатого вала достаточно одной лишь коробки передач. Почему многие в этом уверены? Дело в том, что ключевым узлом трансмиссии мотоциклов является именно коробка передач и более ничего. Логично предположить, что автомобиль тоже может работать с одной только КП – двигатель внутреннего сгорания у транспорта ведь построен по примерно одинаковым схемам. Однако у автомобилей имеется пара ведущих колес против одного и мотоциклов, вследствие чего вращение одного вала должно передаваться паре т.н. выходных валов. Здесь-то и нужен редуктор. Грубо говоря, он представляет собой два узла в одном корпусе:

• Непосредственно редуктор;
• Дифференциал.

В будущем Avto.pro уделит больше внимания устройству дифференциала. В этом есть смысл, так как обычные описания дифференциалов из технических справочников не дадут автолюбителю четкого понимания того, что же это такое – без графики и подробного «разжевывания» здесь не обойтись. В данном материале мы уделим именно редукторам. Главная их задача в автомобильной трансмиссии – снижение скорости вращения выходных валов относительно скоростей входного вала. Здесь важно отметить, что вне зависимости от привода автомобиля редукторы мостов практически всегда имеют одинаковую конструкцию.

Устройство редуктора заднего моста

Современные автомобильные редукторы имеют довольно сложное устройство. Дело в том, что они эксплуатируется в очень жестких условиях, так что простые конструкции типа «шестерня-шестерня» сегодня не встречаются. Хотя, разумеется, пара шестеренок являются основой редуктора. Предлагаем взглянуть на редуктор заднего моста в разрезе:

В зависимости от конструкции и выполняемых задач ведущая и ведомая шестерни редукторов могут иметь различную геометрию. В зависимости от формы зубьев механизм будет иметь различный КПД, шумность работы и т.п. Среди основных вариантов выделяют следующие:

• Коническая передача. Это пара конических шестерен, расположенных под углом 90° друг относительно друга. Применяются в авто как с задним, так и полным приводом;
• Червячная передача. Это перпендикулярно расположенные и сцепление друг с другом шестерня и винт, называемый червяком. В трансмиссии уже не применятся, а вот в рулевых механизмах – очень широко;
• Гипоидная передача. Пара шестерен, расположенных относительно друг друга под углом 45°. Такая передача используется в авто и с задним, и с полным приводом;
• Цилиндрическая передача. Параллельно расположенные шестерни. Вариант исполнения передачи в переднеприводных автомобилях.

Уже упомянутое передаточное число является основной характеристикой редуктора заднего моста. Чем больше передаточное число , тем на более тяжелый автомобиль устанавливается редуктор. Так, например, грузовики имеют редуктора с большим передаточным числом – транспорт получает огромную грузоподъемность, но не выдает большой скорости. В свою очередь, спортивные автомобили имеют редуктор с небольшим передаточным числом, да и сам механизм обычно (за исключением шестерен) изготовлен из легких материалов – это позволяет немного, но уменьшить вес транспорта. Кстати, если автомобиль полноприводный, то он имеют пару редукторов.

Неисправности редуктора заднего моста

В силу эксплуатации в жестких условиях редуктор периодически выходит из строя. Сама его конструкция создавалась с расчетом на высокую живучесть, однако механизм все равно нуждается в периодическом осмотре и обслуживании . На скорый выход редуктора заднего моста автолюбителю укажет следующее:

1. Появление шумов при разгоне авто;
2. Скрипы и шум при вхождении в поворот;
3. Шум при торможении двигателем;
4. Постоянный назойливый гул со стороны заднего моста;
5. Появление стуков при начале движения.

В первом случае неисправность кроется в изношенных подшипниках дифференциале или же низком качестве смазки редуктора . Во втором случае имеет место аналогичный износ подшипников. В третьем случае стоит проверить подшипники главной шестерни и ее зубья. Классическим признаком износа редуктора является изменение зазоров между зубьями. В четвертом случае неисправность связана с деформацией балок или же истиранием шестеренок, полуосей. И, наконец, в пятом случае причиной появления шума может стать увеличение зазоров в шлицевом соединении или же нарушение целостности отверстия под оси сателлитов. Более редкий случай: появление гула со стороны редуктора вследствие поломки его корпуса.

Как можно видеть, чаще всего редуктор выходит из строя по причине сильного износа подшипников и сальников, а также истирания зубьев шестерен. На практике основные компоненты редуктора быстро изнашиваются вследствие несоблюдения регламента замены масла. В идеале, маслу требуется замена каждые 40-55 тыс. км. пробега . Также не стоит экономить на масле – рекомендуем покупать или оригинальный смазочный материал, или же «аналоги» от серьезных производителей. Смазочным материалом для большинства современных редукторов является масло класса API GL5. Его вязкость регламентируется автоконцерном.

Выбор нового редуктора

Подобрать новый редуктор заднего моста довольно просто. При этом в продаже встречаются почти идентичные оригиналу редукторы, которые отличаются лишь передаточным числом . Будьте особенно внимательны – если вы купите и установите редуктор с неподходящим передаточным числом, автомобиль будет вести себя странно. Данным компонент трансмиссии обычно ищут по параметрам транспорта, хотя автолюбитель может также искать его по:

• VIN-коду;
• Коду имеющегося редуктора.

Так как код детали обычно неизвестен до ее демонтажа, мы рекомендуем вести поиски по передаточному числу и параметрам автомобиля. Кстати, после того как вы найдете подходящий редуктор, внимательно осмотрите его . Часто в продаже можно увидеть редукторы с затертыми номерами заводской пары. Как правило, это оригинальные, но находившиеся в эксплуатации редуктора – они были восставлено (не всегда качественно) и пущены в розницу.

Отдельного упоминания стоят такие скрытые параметры редукторов, как… параметры металла. И вот почему мы заостряем на них внимание читателя: в продаже иногда встречаются не только восстановленные редукторы, но и изготовленные без соблюдения технологии . В идеале, шестерни редуктора должны быть на 1,5-2,0 мм насыщены углеродом, после чего закалены. Поверхность шестерней должна быть довольно твердой (около 55 ед.), а внутренность, напротив, вязкой. Обе шестерни должны иметь одинаковую твердость. Геометрия шестерен, как вы уже догадались, должна четко соблюдаться. После покупки редуктора имеет смысл отнести его на проверку к специалисту или воспользоваться твердомером, если он у вас есть.

Если вы не хотите «попасть» на некачественную деталь, то обращайтесь к проверенным продавцам или ищите ее в магазинах с хорошей репутацией. При покупке требуйте бумаги и требуйте выдачи гарантийного талона . Акцентируем ваше внимание: некачественные редуктора продаются очень часто, а выходят из строя такие автозапчасти довольно быстро. Как правило, в них стачиваются зубья шестерен или ломаются подшипники, так как качество используемых при их изготовлении материалов невысокого.

Снятие и замена узла

Мы не рекомендуем производить ремонт элементов заднего моста самостоятельно. Эту работу лучше доверить мастеру, однако если вы все же хотите попробовать, то вам понадобятся сами детали для замены, стандартный набор ключей, молоток, выколотка, новое масло редуктора, перчатки. Работа может занять до нескольких часов, особенно если вы делаете это в первый раз. И вот как выглядит алгоритм работы:

1. Открутить сливную пробку и слить масло;
2. Снять колеса автомобиля;
3. Снять элементы тормоза;
4. Выкрутить крепления полуосей с помощью торцевого ключа;
5. Демонтировать полуоси;
6. Разобрать карданный вал, не забывая проставить метки и подобрать новые гайки для дальнейшей обратной сборки;
7. Выкрутить крепежи редуктора торцевым ключом;
8. Снять редуктор и осмотреть его – по необходимости заменить сальники, фланцы, сателлиты или вовсе установить новый механизм;
9. Провести очистные работы;
10. Поставить редуктор на место, залить масло и провести обратный монтаж.

Отдельно стоит рассказать о диагностике и обслуживании снятого редуктора. Как только он оказался у вас в руках, снимите все подшипники, сателлиты, фланцы и оси, после чего внимательно их осмотрите. Как и было указано выше, изношенные детали нуждаются в замене. Оставшиеся детали промойте в бензине и протрите. При обратной сборке не забудьте о регулировке редуктора. Также не забывайте о том, что ведомая шестерня должна иметь небольшой люфт – при нагрузке вращающиеся детали слегка расширяются, так что присутствие люфта не будет проблемой.

Вывод

Редуктор – крайне живучий элемент трансмиссии, который, впрочем, вызывает много вопросов среди автолюбителей. Даже новый редуктор может работать не вполне нормально. Например, он может гудеть при достижении определенной скорости, после чего продолжает работать тихо. Если шумы появляются с определенной периодичностью, причин волноваться нет. А вот если шумы и ненормальная работа трансмиссии стали привычным делом, автолюбителю стоит как можно быстрее обратиться на СТО для проверки автомобиля. Новый редуктор может стоит немалых денег, однако мы не рекомендуем экономить на его замене. Некачественная или восстановленная деталь может выйти из строя в самый неподходящий момент, что может быть опасно.

Как работает задний мост автомобиля?

Предназначение заднего ведущего моста автомобиля заключается в перемене подведенного крутящего момента и его передачи под углом 90° на ведущие колеса. Во время прохождения поворота этот мост предоставляет возможность ведущей колесной паре вращаться с разными скоростями.

Также мост выполняет передачу реактивного момента и тяговых усилий к несущему кузову или раме от ведущих колес и воспринимает боковые реакции и силу веса во время движения машины при повороте.

Конструктивные особенности неразрезного заднего моста

Автомобильный задний ведущий мост состоит из следующих элементов: дифференциал, картер заднего моста, полуоси привода колес, главная передача. Картер заднего моста предназначен для монтажа необходимых узлов с их взаимным заданным расположением, передающих к ведущим колесам крутящий момент.

Вместе с этим картер заднего моста является одной из составляющих в подвеске задней колесной пары. Мост через подвеску воспринимает массу автомобиля, передающуюся на колеса.

Картер заднего ведущего моста изготовлен по методу штамповки. Концы картера оснащены приваренными и запрессованными стальными коваными фланцами, которые после сварки обрабатываются. Фланцы отличаются специальными гнездами для монтажа подшипников полуосей, а также резьбой крепления щита тормозов.

В средней области картера моста спереди располагается отверстие для монтажа редуктора заднего ведущего моста, а сзади данное отверстие закрыто приваренной штампованной крышкой. В крышке находится маслозаливное отверстие под резьбовую пробку. Нижняя часть картера оснащена отверстием для слива масла, оно также закрывается пробкой с резьбой.

Как правило, пробка имеет магнитный элемент, который собирает металлические продукты износа; они уда­ля­ют­ся с пробки во время замены масла в редукторе.

Усилие, подводимое к заднему ведущему мосту от силового агрегата через карданную передачу, увеличивается за счет главной передачи в редукторе. Кроме этого главная передача выполняет изменение положения вращения оси на 90° за счет передачи крутящего момента с помощью шестерен дифференциала на полуоси.

Полуоси изготовлены из углеродистой стали и по всей своей длине закалены ТВЧ, чтобы увеличить их прочность и придать упругость. Концы полуосей оснащены отлитыми воедино с ней фланцами, к которым присоединяются колеса и тормозные механизмы. Внутренности полуосей имеют накатанные шлицы, которые вступают в зацепление с шестернями дифференциала.

На рисунке ниже показана схема главной передачи заднего ведущего моста ав­то­мо­би­ля.

Смотрим на рисунок. На конце вала расположена коническая шестеренка, которая входит в зацепление с другой, ведомой шестерней, расположенной на оси колес. Таким образом, крутящий момент «поворачивает» на 90°. А за счет того, что ведомая шестерня больших размеров, чем ведущая – крутящий момент еще и сразу возрастает.

Дифференциал заднего моста

Вот казалось бы и все. Мы достигли того, что колеса начали получать вращение. Но возникает проблема при изменении направления движения автомобиля поворотом влево, вправо или при развороте. Если колеса поместить жестко на одной оси, то они всегда одинаково будут вращаться. А при повороте, допустим, направо, радиусы поворота колес изменяются, и правое колесо проходит меньшее расстояние, чем левое.

Получается, одно из них должно проскальзывать. Такой же эффект будет, если одно из колес прокатывается через яму, а второе по ровной поверхности. Это приведет к повышенному износу колес, а на скользкой дороге автомобиль будет просто неуправляем.

Значит надо сделать так, чтобы колеса были независимы друг от друга, но при этом получали крутящий момент. Это и есть задача следующего механизма – дифференциала заднего моста. Дифференциал заднего моста изображен на рисунке ниже.

Ведущая шестерня входит в зацепление с ведомой, вид которой, как видно на рисунке, заметно изменился, по сравнению с предыдущей картинкой. Внутри ведомой шестерни жестко сидят две конические шестеренки друг напротив друга. Называются они сателлитами.

Каждый сателлит зубьями сцеплен с двумя шестернями на полуосях. Сами полуоси друг с другом напрямую никак не связаны, только через сателлиты. То есть на данном этапе колеса получили независимость друг от друга.

Как работает задний мост автомобиля?

Теперь рассмотрим принцип работы дифференциала заднего моста.

Машина едет прямо. Крутящий момент от ведущей шестерни перпендикулярно передается на ведомую. Ведомая шестерня вместе с собой вращает сателлиты. Они, из-за зубчатого сцепления с шестеренками полуосей, заставляют их вращаться одинаково, и крутящий момент уходит к обоим колесам. При этом сами сателлиты вокруг собственной оси не вращаются.

Автомобиль поворачивает. Одной из полуосей с колесом надо вращаться с меньшей (большей) скоростью относительно второй. Ей это и позволяют сделать сателлиты, которые помимо вращения вместе с ведомой шестерней главной передачи, начинают вращаться вокруг собственной оси.

Такое вращение позволяет им передавать нагрузку неравномерно, а колесам вращаться с разной скоростью. По завершении маневра автомобилем сателлиты замирают и вращаются только вместе с ведомой шестерней, что мы рассмотрели выше. Вот это и есть принцип работы дифференциала заднего моста.

Конечный элемент ведущего моста автомобиля — это те самые полуоси, которые жестко связаны с колесами.

Все механизмы ведущего моста автомобиля защищены металлическим корпусом с картером, где находится трансмиссионное масло, служащее для уменьшения трения и охлаждения подвижных деталей.

Редуктор ведущего моста

Сегодня существует две разновидности редукторов ведущего моста: колесный и центральный. Главный редуктор ведущего моста (центральный) предназначен для уменьшения угловой скорости ведомого вала и увеличения крутящего момента.

Редуктор ведущего моста колесного типа применяется для дополнительного увеличения крутящего момента, сохраняя основные технические характеристики и величины центрального редуктора. Благодаря этому удается увеличить клиренс и унифицировать мосты ав­то­мо­би­лей грузового типа.

Редуктор ведущего моста автомобилей ВАЗ

Главная передача редуктора ведущего моста автомобилей ВАЗ 2101 – 2107 и их модернизированных версий представлена парой конических шестерен с необычным спиральным зубом. Вид зацепления – гипоидный.

Главным отличием данного типа зацепления является скрещивающееся под прямым углом зацепление, в то время как при стандартном зацеплении выполняется пересечение. Это делается за счет того, что расположение оси ведущих шестерен немного ниже относительно оси ведомой шестерни.

За счет такой конструкции кроме поперечного скольжения зубьев также удалось получить их продольное проскальзывание. На основе этого улучшился процесс приработки и притирания шестерен в процессе работы под нагрузкой.

Вдобавок к этому гипоидное зацепление дает возможность получить максимальный коэффициент перекрытия, что сохраняет дорожный просвет и обеспечивает бесшумность передачи, положительно отражаясь на курсовой устойчивости транспортного средства.

Шестерни главной передачи образуются попарно, поэтому выполняя ремонтные работы с редуктором ведущего моста и выбраковывая одну из всех шестерен, необходимо производить их замену. Парование шестерен осуществляется в заводских условиях с применением соответствующего оборудования.

Принцип подборки парной шестерни на центральный редуктор ведущего моста

Во время подбора ведомая и ведущая шестерни перемещаются вдоль своих осей, из-за чего происходит нарушение монтажного теоретического размера. На основе полученных данных вносится первая поправка. Далее выполняются измерения головки ведущей шестерни.

Результат, находящийся в допускаемых рамках, является исходным для выявления второй поправки. Сумма поправок или, по-другому, сумма отклонений, фиксируется с помощью электрографа на плоскости вала ведущей шестерни главной пары и фиксируется как общая поправка монтажного теоретического размера. Эти показатели предназначаются специалистам, которые выполняют ремонт и сборку редуктора ведущего моста.

Техническое обслуживание редуктора

Рассмотрим основные моменты технического обслуживания редуктора.

Настройка радиального зазора. Периодическая настройка редуктора ведущего моста дает возможность предотвратить износ зубьев, а также способствует равномерному их притиранию. Расширенный радиальный зазор является причиной износа подшипников и зубьев вала ведущей шестерни и настраивается с помощью специальных шайб, которые подкладываются под передние фланцы тела редуктора. Характерно, что настройка редуктора ведущего моста в автомобилях ВАЗ не отличается от такой же операции для автомобилей грузового типа.

Смазочные материалы. Настройка настройкой, но необходимо помнить и о рабочей жидкости, которая применяется для смазки всех узлов редуктора ведущего моста. Наиболее широко используемые смазки: отечественные – Нигрол или ТАД-17, международная классификация – SAE (72-250) или API (GL-1 – GL-5). Увеличенная вязкость, которую они способны сохранять как при высокой, так и при низкой температуре, позволяет применять их для компенсации высоких нагрузок, возникающих в процессе преобразования крутящего момента.

Для оптимального рабочего процесса гипоидной передачи требуется под­дер­жи­вать рекомендованный объем рабочей жидкости, так как его уменьшение приводит к износу зубьев главной пары. Но также необходимо помнить, что превышение допустимого уровня может навредить в ситуации с автомобилями ВАЗ выдавить сальник редуктора ведущего моста.

Ремонт или как не сделать ошибку. Ремонт редуктора ведущего моста на ав­то­мо­би­лях ВАЗ выполняют практически в любом гаражном кооперативе без соблюдения самых простых правил по его монтажу и сборке.

Например, редуктор заднего моста автомобиля «Нива» и редуктор переднего моста автомобиля «Нива» должны обладать одинаковыми передаточными числами. Нарушение данного требования повлечет неравномерное распределение крутящего момента, что может разрушить одну из главных пар. Известна масса случаев, когда горе-мастера, осуществляя ремонт редуктора переднего моста, вносили собственные доработки.

Как правило, такие ноу-хау заканчиваются плачевно – кроме выхода из строя редукторов заднего и переднего моста вы ничего не получите, да еще и денег вам никто за этот «ремонт» не вернет. А если взять, к примеру, дорогой Мерседес, BMW или Тойоту – ремонт их редукторов заднего моста влетит вам в хорошую копеечку! Так что обращайтесь лучше к профессионалам, экономьте свои средства.

Что такое задний мост и как работает? Принцип работы и для чего нужен.

Задний мост — это элемент трансмиссии в задней части автомобиля передающий крутящий момент от кардана на задние колеса.

Функции заднего моста

Данный агрегат выполняет три задачи:

Передает крутящий момент на ведущие колеса. Он увеличивает крутящий момент за счет понижающей передачи. Также он меняет плоскость вращения, позволяя коленвалу, вращающемуся вдоль оси авто, крутить колеса, оси вращения которых перпендикулярны кузову.

Позволяет колесам вращаться с разными угловыми скоростями. Этот эффект достигается с помощью дифференциала, перераспределяющего крутящий момент. На внедорожниках добавлена возможность блокировки дифференциала, благодаря чему автомобиль может преодолеть сложный участок, на котором буксует одно из колес.

Служит опорой для колес и задней части кузова. Балка заднего моста удерживает ведущие полуоси, а сам он крепится к кузову с помощью элементов подвески: тяг, пружин или рессор, амортизаторов.

Устройство заднего моста в авто

Конструкция агрегата показана на рисунке. Элементы заднего моста установлены в литом корпусе редуктора и балке. Система работает следующим образом:

карданный вал, прикрученный к фланцу, вращает ось, на которой находится ведущая шестерня главной передачи;

ведомая шестерня, которая расположена под углом 90 градусов к ведущей, вращается и приводит в движение сателлиты;

сателлиты крутят шестерни полуосей, которые вращают колеса.

За счет разности диаметров шестерен угловая скорость уменьшается, а крутящий момент растет. Передаточное число главной передачи отличается на разных моделях автомобилей и колеблется в районе 4. На пикапах и фургонах он больше, на скоростных автомобилях меньше.

Применяются одинарные и двойные главные передачи, отличающиеся количеством шестерен. В заднем мосту могут применяться четыре типа зубчатых передач:

Цилиндрические, оси вращения которых параллельны. Такие передачи имеют самый высокий КПД.

Конические, с осями вращения, расположенными под углом (как правило, прямым). Их достоинство — неплохой КПД, недостаток — большой размер и вес.

Червячные — компактные и бесшумные передачи с низким КПД. Не применяются на серийных легковых автомобилях и грузовиках.

Гипоидные — легкие и небольшие шестерни с высоким КПД.

Кроме перечисленных деталей, задний мост может включать муфты и шестерни для автоматической или ручной блокировки дифференциала. Такие решения используются на внедорожниках и спецтехнике.

Кроме перечисленных деталей, в заднем мосту установлены подшипники качения, обеспечивающие свободное вращение шестерен и полуосей. Для снижения сопротивления вращению и продления срока службы агрегата, корпус редуктора наполнен трансмиссионным маслом. Для проверки его уровня, доливки и замены имеется специальная пробка, которая вкручивается в отверстие с резьбой по краям.

Во время эксплуатации автомобиля необходимо периодически контролировать уровень масла в заднем мосту и менять его с периодичностью, указанной в регламенте обслуживания.

Чтобы масло не вытекало, в местах выхода полуосей установлены сальники из маслостойкой резины или полимеров.

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.

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.

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.

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).

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.

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.