Назначение и устройство одинарной главной передачи. Назначение и основные типы главных передач

Центральной передачей называется агрегат трансмиссии, связываю­щий КП с механизмами поворота (для гусеничного трактора) или с диффе­ренциалом (для колесного трактора).

На тракторах с четырьмя ведущими колесами центральные передачи располагаются в картерах ведущих мостов.

Центральная передача служит для увеличения общего передаточного числа трансмиссии и передачи крутящих моментов на валы, расположенные под углом.

Центральные передачи классифицируют по числу и виду зубчатых колес и числу ступеней.

По числу зубчатых колес центральные передачи подразделяют на одинарные - с одной парой зубчатых колес и двойные -с двумя парами зубчатых колес. Двойные центральные передачи на отечественных тракторах не применяют.

Одинарные центральные передачи по виду зубчатых колес подразделяют на конические - с коническими зубчатыми коле­сами, цилиндрические - с цилиндрическими зубчатыми колесами, червячные - с червяком и червячным колесом игипоидные - с гипоидным зацеплением конических зубчатых колес.

Центральная передача, выполненная в виде червячного редуктора, на отечественных тракторах не применяется.

Центральные передачи с цилиндрическими зубчатыми колесами применяются при наличии на тракторе КП с поперечными валами.

Наибольшее распространение имеют центральные передачи с кони­ческими зубчатыми колесами, которые могут быть выполнены с прямым, тангенциальным и спиральным (в большинстве случаев круговым) зубом.

На современных тракторах широкое распространение получили конические центральные передачи с круговым зубом.

Если в конической передаче со спиральным зубом оси зубчатых колес не пересекаются, а перекрещиваютя, то мы имеем гипоидную передачу. Такие передачи в качестве центральных получили широкое распространение на автомобилях.

По числу ступеней центральной передачи различают одноступенчатые - центральные передачи с одним передаточным числом, и двухступенчатые - центральные передачи, имеющие две переключаемые передачи с разными передаточными числами.

Конструкция центральной передачи определяется общей компонов­кой трактора с учетом его назначения, номинального тягового усилия и гипа движителя.

Одинарная центральная передача (рис. 5.1) компактна, имеет малую массу и невысокую стоимость. Она проста в производстве и эксплуатации. Ее применение ограничено передаточным числом и ц ≤7. При увеличении передаточного числа и ц увеличиваются размеры зубчатых колес, что приводит к уменьшению дорожного просвета трактора.

Одинарная коническая центральная передача (рис. 5.1,а), состоящая из ведущей шестерни 1 и ведомого колеса 2, получила самое широкое распространение на тракторах. Из всех типов конических центральных передач наиболее распространена передача со спиральным, а в большинстве случаев - круговым зубом, выполненным по дуге окружности, диаметр которой определяется диаметром резцовой головки. Размеры центральной передачи с круговым зубом меньше чем с прямым. С целью улучшения прирабатываемости зубьев число зубьев колеса Z 2 и шестерни Z 1 не кратно. Моному передаточное число всех типов центральных передач с коническими зубчатыми колесами выражается не целым числом.

Одинарная цилиндрическая центральная передача (рис. 5.1,6) применяется на тракторах при наличии КП с поперечными валами. Передача состоит из ведущей шестерни 1 и ведомого колеса 2, закрепленного на корпусе дифференциала 3. При этом зубчатые колеса могут выполняться как косозубыми, так и косозубыми. На отечественных тракторах применяются только прямозубые цилиндрические зубчатые колеса. Более предпочтительно использование косозубых цилиндрических зубчатых колес, так как ими обладают большей несущей способностью и бесшумностью в работе.Однако при этом необходимо учитывать, что опоры подшипников дополнительно нагружаются осевой силой.

Перспективным для тракторов является применение одинарных центральных гипоидных передач (рис. 5.1,в). Гипоидная передача представляет собой зацепление ведущего 1 и ведомого 2 конических зубчатых колес со спиральным зубом, оси которых не пересекаются, а перекрещиваются. При этом ось шестерни 1 смещена относительно оси колеса 2 на величину гипоидного смещения Е. В зависимости от требований компоновки ось шестерни может быть смещена относительно оси колеса вверх или вниз. В существующих конструкциях величина гипоидного смещения Е=30...45 мм.

Основными достоинствами гипоидных передач (по сравнению с коническими с круговым зубом) являются большая прочность и бесшумность в работе.

В гипоидных передачах чистое качение отсутствует. Для них характерно скольжение зубьев при высоком давлении. Поэтому для обеспечения нормальной работы гипоидной передачи необходимо применять специальное гипоидное масло, наличие специальных присадок в котором препятствует разрушению масляной пленки в контакте зубьев.

На отечественных тракторах центральные гипоидные передачи не применяются. Однако они получили широкое распространение на автомобилях и зарубежных тракторах.

Одинарная центральная червячная передача (рис. 5.1,г) состоит из червяка 1 и червячного колеса 2. При этом в зависимости от требований компоновки передача может быть выполнена с верхним расположением червяка или с нижним. По сравнению с центральными передачами других типов червячная передача наиболее бесшумна, обеспечивает большую плавность зацепления и, как следствие, минимальные динамические нагрузки. Однако в связи с низким КПД (порядка 0,9...0,92), более высокой трудоемкостью изготовления и необходимостью применения для изготовления червячного колеса дорогих материалов (оловянистой бронзы) центральная червячная передача не получила распространения на тракторах.

В зависимости от степени загруженности центральной передачи ее опорами служат шарикоподшипники, цилиндрические или конические роликоподшипники. При применении последних, помимо регулировки зацепления конических шестерен, необходима и их регулировка.

На рис. 5.2 представлена центральная передача ведущего моста трактора Т-150K. Центральная передача выполнена одинарной конической с круговым зубом. Вал-шестерня 17 центральной передачи установлен на лил конических радиально-упорных подшипника 6 и 9. Ведомое колесо 18 установлено на корпусе 3 дифференциала, а он в свою очередь - на два конических радиально-упорных подшипника 22.

Поскольку радиально-упорные подшипники при сборке узла требуют обязательной регулировки, то в конструкции для этой цели предусмотрены регулировочные прокладки 15 и регулировочные гайки 20. В связи с тем, что в зависимости от направления вращения вала-шестерни 17 может меняться направление действующей на него осевой силы, подшипники 6 и 9 |устанавливаются с предварительным натягом.

Предварительный натяг подшипников влияет на долговечность центральной передачи. С увеличением натяга повышается стабильность зацепления зубчатых колес. Однако чрезмерный натяг ухудшает условияработы подшипников, снижает КПД центральной передачи и приводит к ускоренному ее изнашиванию. Величина предварительного натяга подшипников рассматриваемой конструкции зависит от толщины регулировочных прок ладок 15. С уменьшением толщины прокладок при затягивании гайки 11 происходит сближение внутренних колец подшипников 6 и 9 и увеличивается их натяг. Для уменьшения натяга подшипников следует увеличивать толщину регулировочных прокладок 15.

Обычно на практике натяг подшипников контролируется по моменту, необходимому для проворачивания вала-шестерни 17 на подшипниках, устанавливаемых в стакане 7. Для этого стакан в сборе с валом-шестерней вытаскивают из корпуса 8 редуктора. Величина момента сопротивления проворачиванию вала-шестерни принимается равной 1,0...4,0 Нм, зависит от размеров центральной передачи и задается заводом - изготовителем. Необходимый осевой зазор в подшипниках 22 обеспечивается регулировочными гайками 20, которые стопорятся пластинами 21.

Дли демонтажа вала-шестерни 17 в сборе со стаканом 7 и подшипниками 6 и 9 из корпуса 8 редуктора в данной конструкции предусмотрен болт 13, при заворачивании которого осуществляется выход стакана из корпуса.

Регулировка конической зубчатой пары осуществляется путем взаимного перемещения вала-шестерни 17, изменением толщины комплекта регулировочных прокладок 14, и колеса 18 с помощью регулировочных гаек 20. Регулировка зацепления конической пары осуществляется только после регулировки предварительного натяга подшипников 6,9 и осевого зазора в подшипниках 22. Перемещение колеса 18, не нарушая регулировку подшипников 22, осуществляется вращением регулировочных гаек 20 со стороны противоположных подшипников в разные стороны, но на оди­наковые углы.

Рис. 5.2. Редуктор ведущего моста трактора Т-150К:
I 4- полуосевые шестерни; 2 - ось сателлитов; 3 - корпус дифференциала; 5 - сателлит; 6 9 и 22 - конические роликовые радиально-упорные подшипники; 7 - стакан, 8- корпус редуктора; 10 - манжетные уплотнения; 11 - гайка; 12 - фланец; 13 - болт; 14 регулировочные прокладки; 16 - распорная втулка; 17 - вал-шестерня центральной передачи 18 - колесо центральной передачи; 19- опорная шайба сателлита, 20 - регулировочная гайка; 21 - стопорная пластина; 23 - опорная шайба полуоссвои шестерни

Правильность зацепления конической зубчатой пары проверяют по расположению пятна контакта на зубьях. Для этого на зубья шестерни наносят слой краски и шестерню проворачивают. При правильно отрегулированном зацеплении конической зубчатой пары пятно контакта должно находится в средней части зуба.

Осевая сила, возникающая в зацеплении конической зубчатой пары, поз действует на колесо и вызывает его деформацию. В результате нарушать точность зацепления зубчатых колес, что ведет к увеличению шума при работе передачи и снижению ее долговечности. Поэтому в тяжело натуженных конических центральных передачах для уменьшения деформации зубчатого колеса устанавливают специальный упор, расположенный напротив места зацепления зубчатых колес (рис. 5.3).

Наиболее широкое распространение получил регулируемый упор (рис 5.3,а), выполненный в виде регулировочного болта 1 с бронзовым напрессованным наконечником 3 и контргайкой 2 для стопорения болта.

Реже встречаются конструкции с нерегулируемым упором (рис. 5.3,б), выполненным в виде вращающегося ролика 1, установленного на неподвижной оси 2.

Зазор между торцом зубчатого колеса и упором устанавливается в пределах 0,15...0,20 мм. В нормальных условиях эксплуатации трактора между торцом колеса и упором есть зазор. При работе трактора с перегрузкой зазор выбирается и часть осевой силы воспринимается упором. В результате ограничивается деформация зубчатого колеса.

Рис. 5.3. Установка упора конического колеса центральной передачи

В современных конструкциях тракторов ведущая коническая шестерня центральной передачи часто выполняется как одно целое со вторичным валом КП или крепится на хвостовике этого вала.

Двойная центральная передача имеет большую массу, размеры и стоимость по сравнению с одинарной. Она применяется только на колесных тракторах при необходимости получения больших передаточных чисел (6≤ и ц 12) без изменения дорожного просвета под картером и центральной передачи.

Схемы компоновки двойных центральных передач могут быть различны. При этом ее валы могут располагаться как в одной плоскости, так и в разных плоскостях. На рис. 5.4,а представлена наиболее распространенная двойной центральной передачи, в которой первая пара зубчатых колес коническая или гипоидная, а вторая - цилиндрическая.

На рис. 5.4,6 первая пара цилиндрическая, а вторая - коническая или гипоидная.

Двойная центральная передача с валами, расположенными в одной плоскости, выполненная по первой схеме (рис. 5.4,а), представлена на рис. 5.5. Коническая шестерня 1 с круговым зубом выполнена как одно целое с валом и установлена консольно. Коническое колесо 2 смонтировано на одном валу с косозубой цилиндрической шестерней 4, выполненной как одно с валом. Цилиндрическое зубчатое колесо 5 закреплено на корпусе 7 дифференциала, который установлен на два конических радиально-упорных подшипника 9. Подшипники закреплены крышками 10 на шпильках, а с наружной стороны фиксируются регулировочными гайками 8 со стопора­ми. Регулировка подшипников 15 и 17 вала-шестерни 1 осуществляется прокладками и гайкой 14, как описано выше (см. рис. 5.2).

Подшипники 11 вала-шестерни 4 регулируют подбором толщины комплекта регулировочных прокладок 6. Зацепление конической зубчатой пары регулируют с помощью регулировочных прокладок 18 и 6. При этом, перемещение конического зубчатого колеса 2 осуществляется перестанов­кой прокладок 6 из под фланцев гнезд 3 подшипников левой и правой опоры.

Двухступенчатые центральные передачи применяются на колес­ных тракторах и грузовых автомобилях большой грузоподъемности. Они позволяют увеличить диапазон передаточных чисел трансмиссии в 1,5...2 раза и удвоить число передач при заданном количестве передач в КП.

В качестве примера на рис. 5.6 приведена двухступенчатая центральная передача с блокируемым планетарным рядом.

На высшей ступени солнечная шестерня 9 блокируется с водилом 10 планетарного ряда (корпусом дифференциала) и вращается как одно целое со скоростью ведомого конического колеса. На низшей ступени солнечная шестерня 9 зубчатым венцом 6 через гайку 5 блокируется с корпусом 4 центральной передачи. В результате эпициклическая шестерня 8, выполненная за одно целое с коническим колесом 1, вращает через сателлиты 2 и оси 3 водило 10 планетарного ряда (корпус дифференциала).

Переключение ступеней центральной передачи осуществляется перемещением солнечной шестерни 9 и выполненного как одно целое с ней зубчатого венца 6 в осевом направлении. Для включения повышающей ступени центральной передачи необходимо солнечную шестерню 9 ввести и шцепление одновременно с сателлитами 2 и зубчатым венцом 7, связанным с водилом 10 (корпусом дифференциала). Для включения пониженной ступени солнечная шестерня 9 входит в зацепление только с сателлитами 2, а выполненный за одно целое с ней зубчатый венец 6 - с зубьями гайки 5, соединенной с неподвижным корпусом 4.

Поскольку центральные передачи такого типа рассчитаны на приме- на мощных колесных тракторах, то с целью повышения долговечности конических зубчатых колес вал-шестерню 14 часто устанавливают на три подшипника: 13 радиальный роликовый и 15 и 16 конические радиально упорные. В результате под действием сил в зацеплении зубчатых колес происходит их меньшая деформация (не нарушается их зацепление).

Рис. 5.6. Двухступенчатая центральная передача с блокируемым планетарным рядом

К недостаткам двухступенчатых центральных передач следует отнести сложность конструкции и невозможность осуществления переключения ступеней при движении трактора без усложнения системы управления.

В связи с этим двухступенчатые центральные передачи получили очень ограниченное распространение на тракторах.

Смазывание центральной передачи. Смазывание зубчатых колес и подшипников центральной передачи осуществляется трансмиссионным маслом, залитым в катер, разбрызгиванием его вращающимися шестернями.

В современных конструкциях конической и гипоидной центральных передачах предусматривают принудительное смазывание зубьев конической пары в зоне зацепления и циркуляционное смазывание подшипников (см. рис. 5.5). Конические роликовые подшипники 15 и 17 представляют собой своеобразные центробежные насосы, в которых под действием центробежных сил масло перекачивается со стороны меньшего диаметра роликов на сторону большего их диаметра.

Поэтому масло к подшипникам вала-шестерни 1 должно подаваться и полость между подшипниками, куда обращены меньшие диаметры роликов.

Для этого в картере центральной передачи предусмотрен специальный широкий карман 12, из которого масло по каналу 13 попадает в полость между подшипниками. Масло, циркулируя через подшипник 17, усыновленный непосредственно у шестерни 1, попутно обильно смазывает »убья в зоне зацепления дополнительно к тому маслу, которое захватывается колесом 2 из масляного резервуара центральной передачи.

Для циркуляционного смазывания подшипника 15 в картере выполнен отводной канал 16, который берет начало в полости за этим подшипником. В случае засорения этого канала в полости за подшипником создается повышенное давление, что может привести к течи масла через уплотнения. В любом механизме, в котором применяются уплотнительные сальники, предусматривается сохранение в картере давления на уровне атмосферного. Для этой цели в картере центральной передачи имеется сапун.

В центральных передачах (рис. 5.6), где вал-шестерня 14 устанавливается на три подшипника (13 - роликовом радиальном; 15 и 16 - роликовых радиально-упорных) для обеспечения принудительной смазывания конических зубчатых колес и циркуляционного смазывания подшипников в картере 4 предусматривают специальный широкий карман 12 для забора масла и подачи его в полость между подшипниками 15 и 16 и отводной камни 17 для удаления масла из полости за подшипником 16.

Уход за центральной передачей. Техническое обслуживание центральной передачи состоит в периодической проверке и поддержании необходимого уровня масла в ее картере, в проверке и регулировке зацеплении конической зубчатой пары и регулировке радиально-упорных шариковых н конических роликовых подшипников.

Классификация элементов

АППАРАТОВ И УСТРОЙСТВ

ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕМЕНТОВ МАШИН, ПРИБОРОВ,

Для современного машиностроения характерно значительное многообразие элементов конструкций. Несмотря на это, можно выделить ряд элементов конструкции, которые определяют функционирование и надежность машины. Такие элементы конструкции называются типовыми.

Типовые элементы можно разделить на три группы:

Элементы общемашинного назначения;

Элементы функционального назначения;

Элементы обеспечивающих систем.

К элементам общемашинного назначения относятся:

Детали передаточных механизмов;

Оси, валы, муфты;

Уплотнительные элементы;

Упругие элементы;

Сосуды, трубы;

Соединения.

К элементам функционального назначения относятся:

Детали кривошипно – шатунных механизмов поршневых машин;

Лопатки роторных машин;

Диски роторных машин;

Звенья механизмов (кулисы, кулачки, ролики, шатуны, кривошипы);

Детали оснований, корпусов.

Элементами обеспечивающих систем являются:

Элементы электрооборудования;

Элементы систем смазки;

Элементы топливных систем;

Элементы системы управления.

Рассмотрим основные элементы общемашинного назначения.

Механические передачи вращательного движения делятся:

По способу передачи движения от ведущего звена к ведомому на передачи трением (фрикционные, ременные) и зацеплением (цепные, зубчатые, червячные);

По отношению скоростей ведущего и ведомого звеньев на замедляющие и ускоряющие ;

По взаимному расположению осей ведущего и ведомого валов на передачи с параллельными , пересекающимися и скрещивающимися осями валов.

Из всех передач наиболее распространенными являются зубчатые.

Зубчатой передачей называется механизм, передающий движение от одного вала к другому благодаря зацеплению зубьев и предназначенный для передачи вращения с изменением угловых скоростей и моментов или для преобразования одного вида движения в другой.

Зубчатые передачи между параллельными валами осуществляются цилиндрическими зубчатыми колесами, которые могут быть прямозубыми, косозубыми и шевронными (рис. 4.1, а – в ). Передача вращения между валами с пересекающимися осями осуществляется коническими зубчатыми колесами: прямозубыми и с криволинейными зубьями (рис. 4.1, г, д ). Для валов с перекрещивающимися осями применяются также гипоидные передачи (рис. 4.1, ж ). Для преобразования вращательного движения в поступательное и, наоборот, применяется реечная передача (рис. 4.1, е ).

Помимо перечисленных передач с наружным зацеплением, часто применяются также передачи с внутренним зацеплением (рис. 4.1, з ).

Для передачи больших мощностей применяют преимущественно цилиндрические зубчатые колеса.

Для зубчатых передач, используемых в авиационных конструкциях, характерны высокая точность изготовления, компактность и малая масса. В этих конструкциях применяются цилиндрические зубчатые колеса внешнего и внутреннего зацепления, а также конические колеса с прямым и круговым зубом.

Преимуществами зубчатых передач являются: постоянство передаточного числа; более высокий КПД, чем у других типов передач; большая долговечность и надежность работы; малые габаритные размеры по сравнению с размерами других типов передач, передающих такую же мощность.

Недостатками зубчатых передач являются: необходимость высокой точности изготовления; шум при значительных скоростях работы; невозможность осуществления бесступенчатого изменения передаточного числа.

Для передачи вращения от одного вала к другому, когда оси валов перекрещиваются, применяется червячная передача. Наиболее распространенная червячная передача (рис. 4.2, а ) состоит из так называемого архимедова червяка, т.е. винта, имеющего трапецеидальную резьбу с углом профиля в осевом сечении, и червячного колеса. Зубья червячного колеса имеют особую форму, получаемую в результате обкатки колеса с червяком.

Червячная передача соединяет в себе свойства винтовых и зубчатых передач. Зацепление червяка и червячного колеса в осевом сечении (рис. 4.2, б ) аналогично зацеплению рейки и цилиндрического зубчатого колеса.

Так как в зацеплении червячной пары преобладает трение скольжения, то материалы для изготовления червяка и колеса должны быть подобраны так, чтобы по возможности уменьшить потери на трение. Наивыгоднейшей является антифрикционная пара сталь – бронза. Червяки для силовых передач изготовляют из стали, поверхность витков обычно закаливают и шлифуют.

Рис. 4.1. Виды зубчатых передач

Зубчатые венцы червячных колес, работающих при больших скоростях скольжения, изготовляют из оловянисто–фосфористой бронзы.

К преимуществам червячных передач следует отнести возможность получения больших передаточных чисел, плавность и бесшумность работы. Основной недостаток червячных передач заключается в больших потерях на трение в зацеплении.

Рис. 4.2. Червячная передача

Во фрикционных передачах движение от ведущего к ведомому звену передается трением при непосредственном контакте или через промежуточные элементы.

Простейшая фрикционная передача (рис.4.3) состоит из двух цилиндрических катков, ведущего и ведомого, насаженных на параллельные валы и прижимаемых друг к другу с определенной силой.

В качестве нажимных устройств применяются винтовые, пружинные или рычажные механизмы.

Преимуществами фрикционных передач являются: возможность бесступенчатого изменения передаточного числа; простота конструкции и невысокая ее стоимость при выполнении передач с постоянным передаточным числом; плавность работы и смягчение толчков при включении привода и резких перегрузках.

Основными недостатками фрикционных передач являются: большие нагрузки на валы катков и их подшипники; сравнительно невысокий КПД; ограниченность передаваемой мощности.

Рис. 4.3. Схема простейшей фрикционной передачи

Ременные передачи (рис.4.4) состоят из двух шкивов, закрепленных на валах, и охватывающего их ремня: плоского (рис.4.4, а ), клинового (рис.4.4, б ) или круглого сечения (рис.4.4, в ). Ремень надет на шкивы с определенным натяжением, обеспечивающим между ремнем и шкивом трение, достаточное для передачи тягового усилия от ведущего шкива к ведомому.

Преимуществами ременных передач являются: возможность передачи движения при значительном расстоянии между валами; способность сглаживать колебания нагрузки вследствие эластичности ремня; способность выдерживать перегрузки благодаря увеличению скольжения ремня; плавность и бесшумность работы; невысокая стоимость, простота обслуживания и ремонта;

Рис. 4.4. Ременная передача

нетребовательность к точности изготовления шкивов и их установке.

Основными недостатками ременных передач являются: непостоянство передаточного числа из-за скольжения ремня на шкивах; значительные габаритные размеры при больших мощностях; большое давление на валы в результате натяжения ремня.

Цепная передача состоит из двух колес с зубьями особой формы (звездочек) и цепи, охватывающей их. Наиболее распространены передачи с втулочно-роликовой цепью (рис.4.5, а ) и зубчатой цепью (рис.4.5, б ).

Цепные передачи применяются для передачи средних мощностей (не более 150 кВт) между параллельными валами в случаях, когда межосевые расстояния велики для зубчатых передач.

Рис. 4.5. Цепные передачи

Преимуществами цепных передач являются: отсутствие проскальзывания, достаточная быстроходность; сравнительно большое передаточное число; высокий КПД; возможность передачи движения от одной цепи нескольким звездочкам; небольшая нагрузка на валы, так как цепная передача не нуждается в предварительном натяжении цепи, необходимом для ременной передачи.

Недостатками цепных передач являются: вытяжка цепей вследствие износа шарниров; более высокая стоимость передачи по сравнению с ременной; необходимость регулярной смазки; значительный шум.

Передачи характеризуются двумя основными показателями : передаточным числом и коэффициентом полезного действия.

Передаточным числом передачи называют отношение угловой скорости ведущего звена к угловой скорости ведомого звена:

где угловая скорость в рад/с и частота вращения в об/мин ведущего звена;

то же для ведомого звена.

Коэффициент полезного действия передачи равен отношению мощности N 2 на ведомом валу к мощности N 1 , подводимой к ведущему валу,

Под передачами понимают механические устройства, позволяющие передавать энергию от машины-двигателя к машине-орудию. В современных машинах передача энергии осуществляется механическими, гидравлическими и пневматическими передачами: Во всех механических передачах вал и насаженные на него детали (зубчатые колеса, шкивы и т. п.), передающие вращающий момент, называются ведущими, а детали, приводимые в движение от ведущих,- ведомыми. Между ведущим и ведомым валами в многоступенчатых передачах располагаются промежуточные валы.
Передачи классифицируют по двум признакам:
1) по способу передачи движения: трением - фрикционные, ременные, канатные; зацеплением - зубчатые, червячные, винтовые, цепные;
2) по способу соединения ведущего и ведомого звеньев: непосредственным соприкосновением - фрикционные, зубчатые, червячные, винтовые; с дополнительной связью - ременные, цепные.
Передачи выполняют как с постоянным, так и с переменным передаточным числом, причем изменение передаточного числа может быть ступенчатым и бесступенчатым.
Фрикционные передачи состоят из двух катков (колес) цилиндрической или конической формы, насаженных на валы и прижатых друг к другу внешней силой. Движение передается возникающей между катками силой трения.
Ременные передачи применяются в основном в тех случаях, когда валы расположены на значительном расстоянии друг от друга и когда от передачи не требуется строгого постоянства передаточного числа. Ременные передачи являются одним из старейших видов механических передач и используются почти во всех отраслях машиностроения.
Передача состоит из двух шкивов, закрепленных на валах, и бесконечного ремня, натянутого на шкивы.
В зависимости от формы поперечного сечения ремня различают передачи: плоскоременные, клиноременные и кругло-ременные.
Для обеспечения требуемого натяжения ремня в состав передачи обычно вводят специальные натяжные устройства (электродвигатель ставят на подвижных направляющих или подвешивают шарнирно и др.).
Наиболее широко распространенным типом механических передач являются зубчатые передачи. Основными достоинствами этих передач являются высокий КПД (до 0,98), компактность по сравнению с фрикционными и ременными передачами, постоянство передаточного числа, возможность передачи больших мощностей.
Зубчатые передачи и колеса классифицируют по следующим основным признакам:
1) по взаимному расположению осей колес; различают цилиндрические с параллельными осями, причем зацепление может быть как наружным, так и внутренним (рис. 3.11); конические, когда они пересекаются (рис. 3.12); коническая передача с перекрещивающимися осями (гипоидная); реечные передачи, служащие для преобразования вращательного движения шестерни в поступательное движение зубчатой рейки, и наоборот;

Рис: 3.11. Цилиндрические зубчатые передачи.

2) по расположению зубьев относительно образующей колес; различают прямозубые (рис. 3.11, а и рис. 3.12, а), косозубые (рис. 3.11,6 и рис. 3.12,6), шевронные (рис. 3.11, в) и с криволинейными зубьями (рис. 3.12, в). При переходе от прямозубых передач к непрямозубым повышается плавность работы, уменьшается износ и шум. По форме профиля зубьев различают эвольвентные, циклоидальные и круговые зацепления.

Рис. 3.12. Конические зубчатые передачи.

Для передачи вращательного движения между валами, оси которых скрещиваются, применяются червячные передачи.
Червячная передача (рис. 3.13) состоит из вращающегося винта 1, называемого червяком, и червячного колеса 2, имеющего на своем ободе зубья, сцепляющиеся с витками червяка. Ведущим звеном передачи обычно является червяк, одно-, двух-или четырехзаходный.

Рис. 3.13. Червячная передача.

К числу механических передач зацеплением кроме зубчатых и червячных относятся также цепные и винтовые передачи.
Цепные передачи применяются, когда необходимо передать вращательное движение без проскальзывания между валами, расположенными друг от друга на значительном расстоянии (до 8 м).
Цепная передача основана на зацеплении тягового органа в виде бесконечной замкнутой цепи со звездочками, представляющими собой зубчатые колеса с зубьями специального профиля. Цепь может охватывать две или более звездочек.
КПД цепной передачи сравнительно высок и составляет 0,96-0,98.
Наиболее распространенными являются приводные втулочные (рис. 3.14), роликовые, зубчатые и фасонно-звенные цепи.

Рис. 3.14. Приводные цепи.

Винтовые передачи (винт-гайка) служат для преобразования вращательного движения в поступательное, а в некоторых случаях наоборот.
Достоинства винтовых передач: легкость получения медленного движения при большом выигрыше в силе; простота конструкции и технологии изготовления; способность воспринимать большие нагрузки и осуществлять перемещения с большой точностью. Недостатком таких передач является большое трение, обусловливающее их повышенный износ и низкий КПД.
Вращающиеся детали в машинах и механизмах устанавливают на осях и валах. Оси бывают вращающиеся и неподвижные, причем они -не передают вращающий момент и, следовательно, испытывают лишь деформацию изгиба. Валы в отличие от осей служат для передачи вращающих моментов и под действием приложенных к ним нагрузок испытывают деформации кручения и изгиба.
Опорные поверхности осей и валов называются цапфами. Концевые цапфы называются шипами, а промежуточные - шейками, (рис. 3.15). Концевая часть вала, предназначенная для передачи осевой нагрузки неподвижной опоре, называется пятой.

Рис. 3.15. Основные элементы осей и валов.

Опорами валов и вращающихся осей служат подшипники и подпятники. Подшипники воспринимают радиальные и осевые нагрузки и передают их на корпус или раму машины. С помощью подшипников валы и оси устанавливают в определенном положении относительно других деталей машины. Подпятники воспринимают осевые нагрузки, преимущественно вертикальные.
Подшипники и подпятники по виду трения разделяются на опоры скольжения и опоры каления; у последних трение скольжения заменено трением качения путем использования промежуточных тел качения в виде шариков или роликов.
Подшипники скольжения обычно состоят из двух основных элементов: корпуса и вкладыша из антифрикционного материала. Эти подшипники -просты, надежны в эксплуатации, но имеют сравнительно малый КПД и значительный расход смазки.
Подшипники скольжения можно разделить на две группы: неразъемные (или глухие) и разъемные. Разъемный подшипник (рис. 3.16) состоит из корпуса 1, крышки 4, болтов или шпилек 3, скрепляющих крышку с корпусом, и вкладыша 2, состоящего из двух половин. Через отверстие в крышке 4 подается густая или жидкая смазка. Износ вкладышей компенсируется поджатием верхней крышки.

Рис. 3.16. Разъемный подшипник скольжения.

Подшипники качения стандартизированы и выпускаются промышленностью в массовом количестве в большом диапазоне типоразмеров с наружным диаметром от 1,5 мм до 2,6 м и массой от 0,5 г до 3,5 т.
Подшипники качения (рис. 3.17) в большинстве случаев состоят из двух колец 1 (наружного) и 2 (внутреннего), тел качения 4 (шариков или роликов) и сепаратора 3, удерживающего тела качения на расстоянии друг от друга.

Эти подшипники по сравнению с подшипниками скольжения имеют меньшие моменты сил трения (т. е. более высокий КПД), сравнительно небольшой нагрев, незначительный расход смазки и малую ширину. Недостатками являются чувствительность к ударным нагрузкам и относительно большие радиальные размеры.
В зависимости от формы тел качения подшипники делятся на шариковые и роликовые. Ролики бывают: цилиндрические короткие и длинные, конические, бочкообразные и игольчатые.
По виду воспринимаемой нагрузки подшипники делятся на радиальные (рис. 3.17), радиально-упорные (рис. 3.18,а) и упорные (рис. 3.18,6).
По количеству рядов тел качения подшипники бывают одно- и двухрядные.
Муфты - это устройства, предназначенные для соединения валов между собой или с другими вращающимися на валах деталями (зубчатыми колесами, звездочками, шкивами и т. д.).
Муфты по конструкции можно разделить на три основные группы: постоянные, не допускающие расцепления (разъединения) валов в процессе эксплуатации машин; сцепные, позволяющие сцеплять и расцеплять валы как во время остановки, так и во время работы (на ходу); предохранительные, сцепляющие и расцепляющие валы автоматически при изменении режима работы машины.
К постоянным муфтам относятся: глухие, применяемые при строгой соосности соединяемых валов; компенсирующие, допускающие смещение и перекосы осей соединяемых валов; упругие, смягчающие толчки и удары.
Наиболее распространены глухие муфты: продольно-свертная и поперечно-свертная (рис. 3.19).

Сцепные управляемые муфты подразделяются на кулачковые и зубчатые, основанные на зацеплении полумуфт, и фрикционные, в которых используется трение для плавного сцепления ведущего и ведомого валов под нагрузкой. По форме и числу рабочих поверхностей фрикционные муфты делятся на дисковые, многодисковые и конические.
Простейшая дисковая фрикционная муфта (рис. 3.20) состоит из полумуфты 2, неподвижно насаженной на вал, и полумуфты 1, которая может смещаться в осевом направлении с помощью управляющего механизма. Для включения муфты к подвижной полумуфте прикладывается усилие Q, при этом на торцевых поверхностях соприкосновения полумуфт возникает момент сил трения, вращающий ведомую полумуфту.
Любая фрикционная муфта, отрегулированная на передачу предельного для машины момента, выполняет функции предохранительной. Есть и другие конструкции предохранительных муфт, например со срезными (срезывающимися) штифтами и др.

Один из основных элементов трансмиссии представлен главной передачей. Далее рассмотрено устройство главной передачи, классификация и обслуживание.

Определение

Данная деталь представляет собой один из механизмов трансмиссии, предназначенный для повышения крутящего момента и его передачи на колеса.

Место расположения

Главную передачу обычно размещают в картере ведущего моста или в КПП. Таким образом, на заднеприводных моделях она находится в картере заднего моста, на машинах с передним приводом — в коробке передач.

Классификация

Данные детали подразделяют на основе нескольких конструктивных особенностей.

В соответствии с используемым механизмом привода их подразделяют на цепные и зубчатые, называемые также шестеренчатыми.

По числу пар шестерен, участвующих в зацеплении, зубчатые передачи классифицируют на одинарные и двойные.

Варианты первого типа включают ведущую и ведомую конические шестерни. Такие механизмы применяют как на легковых автомобилях, так и на грузовиках.

Двойная передача имеет двойной комплект шестерен. В него входят конические и цилиндрические детали. Это требуется для повышения передаточного числа, поэтому обычно ее используют на грузовых автомобилях.

Главная передача второго типа может быть центральной либо разнесенной.

В первом случае механизм расположен в картере ведущего моста. Бывают одно- и двухступенчатые варианты. В двухступенчатых механизмах предусмотрено изменение пар шестерен с целью варьирования крутящего момента. Данными устройствами оснащают тяжелую и гусеничную технику.

Раздельная передача частично установлена в мосту, частично — в ступице ведущей колесной пары в виде колесных редукторов. Такие механизмы актуальны для внедорожников и грузовиков повышенной проходимости, так как позволяют увеличить дорожный просвет.

Также главные передачи классифицируют по типу зацепления шестерен на три варианта.

В зависимости от количества осей используют проходные и непроходные передачи. Механизмами первого типа оснащают трехосные автомобили с приводом на две оси. Для двуосных машин применяют непроходные варианты.

По типу зубчатого соединения передачу одинарного типа классифицируют на цилиндрическую, червячную, гипоидную, каноническую.

В передаче первого типа установлены шестерни с шевронными, прямыми или косыми зубьями. Такими механизмами оснащают наиболее распространенные в настоящее время переднеприводные модели с поперечно установленным двигателем.

Модели с механической КПП могут иметь до трех первичных валов. В таком случае каждый из них оснащен ведущей шестерней. Все они соединены с одной ведомой.

Среди остальных конструкций наиболее обширно распространена гипоидная (спироидная) главная передача. Шестерни ее имеют прямые или косые зубья. Они могут быть соосны либо смещены вверх или вниз. Сложная форма зубьев обеспечивает большую площадь зацепления, благодаря чему такая главная передача рассчитана на высокий крутящий момент. Следовательно, ее применяют на легковых автомобилях и грузовиках классической компоновки.

Главная передача канонического типа характеризуется наибольшими размерами и уровнем шума.

Червячные передачи предполагают передачу червяком крутящего момента на червячное колесо. По местонахождению червяка их подразделяют на варианты с нижним и верхним его размещением. В любом случае ведомое колесо имеет большой диаметр и косые зубья. А червяк в различных конструкциях изменяется. Он может быть глобоидным или цилиндрическим по форме, правым или левым по направлению линий витка, многозаходным или однозаходным по количеству канавок резьбы, с архимедовым, эвольвентным либо конволютным профилем по форме резьбовой канавки. Червячные передачи используют крайне редко вследствие трудоемкости и высокой стоимости производства (обычно в многоосных моделях с проходной главной передачей и в лебедках).

Главные передачи цепного типа имеют две звездочки. Ведущая установлена на входном вале КПП, ведомая объединена со ступицей ведущего колеса. Их используют на мотоциклах.

Планетарная коробка велосипедов сложнее. Она встроена в ведущее колесо, а ведомая звездочка соединена с ее шестернями, а через них — с колесом.

Подтипом цепной передачи является ременная. Ее отличие состоит в наличии армированного зубчатого ремня вместо цепи. Такой механизм чаще всего применяют на скутерах и мотоциклах с вариатором. Ведомый шкив его соединен со ступицей ведущего колеса, и сам вариатор представляет главную передачу.

Особенности установки

Главная передача автомобиля совмещена с дифференциалом в единой конструкции. Мотоциклы с карданной передачей не имеют дифференциала. На моделях с коляской и приводом на два колеса он представлен отдельным механизмом, связывающим две главные передачи.

Обслуживание

В процессе эксплуатации автомобиля необходимо грамотно обслуживать передачу. Техническое обслуживание данного механизма состоит в проверке крепления его картера, поддержании уровня масла и контроле его течи, проверке и регулировке подшипников.

О неисправностях свидетельствуют такие признаки, как шумы при разгоне, на поворотах, при начале движения и утечки масла. В таких случаях требуется ремонт главной передачи.

Назначение главной передачи

Основное назначение главной передачи в трансмиссии - передача тяги двигателя к, так сказать, «конечному потребителю» – колесам. Если автомобиль заднеприводный, то тяга от коробки передач через карданный вал передается на главную передачу, а та, в свою очередь, перенаправляет поток мощности на колеса через полуоси (если задняя подвеска зависимая и имеет мост) или приводные валы с шарнирами равных угловых скоростей (об этом пойдет речь дальше). Если автомобиль переднеприводный, то главная передача через шестерню связана непосредственно с коробкой передач.

Есть такое понятие, как неразрезной мост. Означает оно то, что главная передача вместе с дифференциалом находятся в корпусе, к которому подсоединены или отлиты вместе с ним изначально два кожуха полуосей. Полуоси - это валы, соединяющие дифференциал и главную передачу с колесами. Данная конструкция является частью зависимой подвески автомобиля, так как жестко связывает правое и левое ведущие колеса. Полуось жестко связывает колесо и главную передачу, то есть при преодолении какоголибо препятствия весь мост перемещается вместе с колесами и всем содержимым. Убираем кожух полуосей, корпус главной передачи устанавливаем на кузов или подрамник, колеса с главной передачей соединяем с помощью приводных валов через шарниры равных угловых скоростей и получаем разрезной мост и независимую подвеску колес. Все это подробнее описано ниже в разделе «Устройство главной передачи» и представлено на рисунке 5.32.

Примечание
Главная передача служит для понижения числа оборотов, передаваемых от двигателя к колесам, и увеличения тягового усилия. Она обеспечивает передачу вращения с карданного вала на полуоси под углом 90° при классической компоновке автомобиля (о которой подробно рассказывается в главе 3). В главной передаче применяют шестеренчатые передачи, одинарные или двойные.

Устройство главной передачи

Главная передача состоит из двух шестерен, а точнее, из конической шестерни (на рисунке 5.33 - ведущая шестерня) и конического колеса (на рисунке 5.33 - ведомое колесо).

Рисунок 5.33

Шестерня является ведущим элементом (к ней подводится тяга от коробки передач и двигателя), а колесо -ведомым (принимает тягу от шестерни и перенаправляет под углом 90 градусов).

Шестерни изготавливают со спиральными зубьями, благодаря чему повышается прочность зубьев, увеличивается число зубьев, одновременно находящихся в зацеплении, и шестерни работают более плавно и бесшумно.

Кроме конической простой шестеренчатой передачи, у которой оси взаимно пересекаются, в легковых автомобилях применяют гипоидную передачу (показана на рисунке 5.34). В этой передаче зубья имеют специальный профиль и ось малой конической шестерни смещена вниз относительно центра большой шестерни на некоторое расстояние «S». Это дает возможность расположить карданный вал ниже и уменьшить высоту выпуклой верхней части туннеля для размещения вала в полу кузова, вследствие чего достигается более удобное размещение пассажиров в кузове. Кроме того, имеется возможность несколько снизить центр тяжести автомобиля и повысить его устойчивость при движении. Гипоидная передача обладает большей плавностью работы, более высокой прочностью зубьев и износоустойчивостью.

Примечание
Однако у гипоидной передачи есть одна неприятная особенность: порог заклинивания при обратном ходе. Расчеты данной передачи, конечно, исключают такую возможность, но всегда стоит помнить, что данную главную передачу может заклинить при превышении расчетных оборотов (при вращении в обратную сторону). Так что будьте осторожны с выбором скорости движения задним ходом.

Для гипоидной передачи необходимо применение смазки специальных сортов из-за большого давления между зубьями при работе и больших скоростей относительного скольжения между зубьями. Кроме того, требуется более высокая точность монтажа передачи.

Рисунок 5.34 Элементы главной передачи. Гипоидная передача.

Дифференциал

Назначение дифференциала

Дифференциал позволяет катиться правому и левому ведущим колесам с различным числом оборотов при поворотах автомобиля и при движении по неровностям дороги.

При движении автомобиля на повороте (как показано на рисунке 5.35) внутреннее ведущее колесо его проходит меньший путь, чем наружное, и, для того чтобы обеспечить качение без буксования, оно должно вращаться медленнее, чем наружное колесо. Для того чтобы колеса могли вращаться с разным числом оборотов, их подсоединяют через приводные валы к дифференциалу, а уже дифференциал жестко связан с ведомым колесом главной передачи.

Принцип работы дифференциала

Дифференциал состоит из (смотрите рисунок 5.33) полуосевых шестерен, сателлитов, оси сателлитов (которая может быть крестовидной, если сателлитов четыре) и корпуса. Полуосевые конические шестерни закреплены на внутренних концах полуосей, на наружных концах которых крепятся ведущие колеса. Сателлиты, представляющие собой малые конические шестерни, посажены свободно на оси.

Рисунок 5.x

При движении автомобиля на повороте, внутреннее колесо проходит меньший путь и вследствие сцепления с дорогой начинает вращаться медленнее. При этом сателлиты, вращаясь, начинают перекатываться по замедлившей свое вращение полуосевой шестерне внутреннего колеса. В результате сателлиты начинают вращаться около своих осей, увеличивая число оборотов второй полуосевой шестерни и наружного колеса соответственно.

Примечание
При наличии дифференциала между количеством оборотов колес существует определенная зависимость, при которой сумма чисел оборотов колес всегда равна удвоенному числу оборотов коробки дифференциала, т. е. при уменьшении числа оборотов одного из колес число оборотов другого колеса на столько же увеличивается. При неподвижной коробке дифференциала, если вращается одно из колес, другое колесо будет вращаться в обратную сторону.

Однако работа дифференциала и результат положителен только в случае сухой дороги. В определенных условиях дифференциал может отрицательно повлиять на движение автомобиля.

Так, при попадании одного из колес на скользкое место (лед, грязь) колесо из-за недостаточного сцепления с дорогой начинает буксовать. При значительном ухудшении сцепления буксующего колеса с дорогой тяговое усилие на нем становится очень низким. При этом второе колесо, имеющее достаточное сцепление с дорогой, останавливается, так как вследствие свойства дифференциала распределять усилие между колесами поровну тяговое усилие на втором колесе также становится очень малым и недостаточным для движения автомобиля. Буксующее колесо вращается при этом с удвоенным числом оборотов, и автомобиль полностью останавливается.

Разновидности дифференциалов

Дифференциалы могут быть симметричными и не симметричными, а так же свободными или с возможностью блокировки.

Примечание
Дифференциал, распределяющий тягу от двигателя поровну между колесами или между осями, называется симметричным. Если же дифференциал межосевой (делит тягу от двигателя в полноприводном автомобиле между передней и задней осью), он может быть несимметричным, то есть на одну из осей передавать меньше тяги, чем на другую.

Если симметричное распределение не всегда играет на руку управляемости или проходимости автомобиля, значит эту проблему необходимо решить. Есть два пути:

1. Установить в главную передачу дифференциал с возможностью его блокировки.

Так появились дифференциалы с блокировкой. Процесс блокировки может быть отдан на откуп механическому приводу с выведением рычага управления в салон автомобиля или же передан в ведение электроники и может быть автоматическим полностью или же с управлением при помощи контроллеров в салоне автомобиля.

2. Установить дифференциал повышенного трения, который при усложнившихся дорожных ситуациях просто-напросто не позволит всей тяге «уйти» на колесо, потерявшее сцепление с поверхностью.

Please enable JavaScript to view the