Межосевой дифференциал КамаЗ

Межосевой дифференциал автомобиля КамАЗ-5320 распределяет крутящий момент между промежуточным (средним) и задним мостами. Картер межосевого дифференциала КамаЗ прикреплен к картеру главной передачи промежуточного моста.

Корпус межосевого дифференциала КамаЗ состоит из двух чашек, соединенных между собой болтами. Внутри помещен дифференциальный механизм, в который входят сателлитные зубчатые колеса с крестовиной, конические зубчатые колеса привода промежуточного моста и привода заднего моста. Зубчатое колесо привода промежуточного моста шлицами постоянно соединено с коническим зубчатым колесом главной передачи промежуточного моста. Зубчатое колесо привода промежуточного моста имеет наружные зубья, с которыми в постоянном зацеплении находятся внутренняя зубчатая муфта и муфта блокировки дифференциала. Передвигая муфту в зацепление с наружными зубьями зубчатого колеса привода промежуточного моста (соединяется с корпусом дифференциала), осуществляется блокировка дифференциала. Включение механизма блокировки осуществляется с помощью пневмоцилиндра с мембраной и пружиной, которые перемещают шток с вилкой зубчатой муфты включения блокировки.

Промежуточный мост с межоссвым дифференциалом КамАЗ-5320: а — конструкция; б — механизм включения блокировки; 1 — коническое зубчатое колесо; 2 — картер главной перелачи; 3-цилиндрическое зубчатое колесо; 4 — опорная шайба сателлита; 5 — сателлит; б — бронзовая втулка сателлита; 7 — полуосевое зубчатое колесо; 8 — опорная шайба полуосевого зубчатого колеса; 9 — крестовина; 10 — цилиндрическое зубчатое колесо; 11 — фланец; 12 — картер межосевого дифференциала; 13 — передняя чашка дифференциала; 14— микровыключатель; 15— вилка муфты блокировки; 16— механизм включения блокировки дифференциала; 17 — коническое зубчатое колесо; 18 — вал привода заднего моста; 19 — стопор гайки; 20 — распорная втулка; 21 — муфта блокировки; 22 — внутренняя зубчатая муфта; 23 — коническое зубчатое колесо привода промежуточного моста; 24 — коническое зубчатое колесо привода заднего моста; 25 — шток; 26 — корпус; 27 — нажимная пружина; 28 — возвратная пружина; 29 - стакан штока; 30 — мембрана.

Конструкция дифференциала

Дифференциал предназначен для распределения крутящего момента между ведущими колесами и позволяет вращаться колесам с разными угловыми скоростями. Дифференциалы по конструкции делятся на шестеренчатые, кулачковые и червячные.

Шестеренчатые дифференциалы по типу используемых зубчатых колес могут быть коническими и цилиндрическими. По крутящим моментам на выходных валах дифференциалы делятся на симметричные (крутящий момент поровну распределяется между выходными валами) и несимметричные.

По распределению крутящего момента конструкция дифференциала может быть:

• с постоянным распределением — конические и цилиндрические;
• с непостоянным распределением — с принудительной блокировкой и самоблокирующиеся, а также пульсирующие, свободного хода (обгонные) и повышенного трения.

При движении автомобиля на повороте его внешнее и внутреннее колеса проходят разные пути. Колесо, катящееся по внутренней кривой, проходит меньший путь, чем колесо, катящееся по внешней кривой. Следовательно, внешнее колесо автомобиля должно вращаться несколько быстрее внутреннего. Это происходит и при прямолинейном движении, если задние колеса автомобиля имеют неодинаковые диаметры, что наблюдается при неравномерном распределении нагрузки в кузове, неодинаковом износе шин, различном внутреннем давлении воздуха в шинах или при движении по неровной дороге. Чтобы ведущие колеса автомобиля могли вращаться с различной частотой, их крепят не на одном общем валe, а на двух, так называемых полуосях, которые соединяются между собой специальным механизмом — дифференциалом, подводящим к полуосям крутящий момент от главной передачи. При наличии нескольких ведущих мостов возникает необходимость применения межосевого дифференциала.

В основном применяют шестеренчатые и кулачковые дифференциалы.
Шестеренчатый дифференциал — планетарный механизм с двумя степенями свободы.

Конструкция дифференциала симметрического конического 

• корпуса (две чашки — левая и правая);
• сателлитных зубчатых колес (два или четыре);
• ось сателлитных зубчатых колес (крестовина с шипами осей);
• двух полуосевых зубчатых колес.

Крутящий момент с корпуса, являющегося водилом планетарного механизма, через свободно вращающиеся на своих осях сателлитные зубчатые колеса передаются на полуосевые зубчатые колеса, далее через полуоси на ступицы ведущих колес. Скорость вращения полуосей непропорционально зависит от угловой скорости корпуса дифференциала.
Если такой дифференциал использовать в качестве межколесного, то при движении автомобиля угловые скорости колес будут определяться отношением пути, пройденным колесом, и их радиусом качения (при отсутствии скольжения колес). Единственное кинематическое ограничение: на сколько одна полуось обгоняет корпус, на столько другая отстает от него.
В дифференциалах легковых автомобилей обычно два сателлитных зубчатых колеса, установленных на одной общей оси. В дифференциалах большегрузных автомобилей устанавливают по четыре сателлитных зубчатых колеса, а их оси объединяют.

Конструкция кулачкового дифференциала повышенного трения автомобиля ГАЗ-66

• корпуса дифференциала, состоящего из левой и правой чашек;
• наружной звездочки с внутренним кулачковым профилем, которая передает крутящий момент на правую полуось;
• внутренней звездочки с двумя рядами кулачковых профилей на наружной поверхности, которая передает крутящий момент на левую полуось;
• сепаратора, выполненного как одно целое с левой чашкой коробки дифференциала, с двумя рядами отверстий под сухари;
• двадцати четырех сухарей, расположенных в шахматном порядке в отверстиях сепаратора.

Крутящий момент передается через сепаратор сухарям, которые своими торцами взаимодействуют с кулачками. Крутящий момент от сепаратора к кулачкам передают только сухари, находящиеся в сужающихся участках канавки, образованной профилями кулачков, и упирающихся в кулачки, другие сухари в этот момент не работают.
Если полуоси вращаются с разными скоростями, то профили кулачков смещаются относительно друг друга, а работающие сухари, оказавшись в расширяющейся части канавки, работают вхолостую, и вместо них в работу вступают сухари, которые до этого не были задействованы.

Конструкция дифференциала кулачкового повышенного трения автомобиля ГАЗ-66

а — конструкция;   б — детали; 1 — сепаратор; 2 — сухарь; 3 — наружная звездочка, соединенная с правой полуосью; 4 — внутренняя звездочка, соединенная с левой полуосью; 5 — колесо главной передачи.

Взаимное смещение профилей кулачков при разных угловых скоростях полуосей сопровождается скольжением сухарей относительно кулачков и сепаратора. Это скольжение, в свою очередь, сопровождается трением, величина которого обеспечивает коэффициент блокировки дифференциалов = 5. При радиальном расположении сухарей коэффициент блокировки зависит от того, какая полуось является отстающей, а какая — опережающей.
В двухрядном кулачковом дифференциале рабочая поверхность широкого наружного кулачка взаимодействует с двумя рядами сухарей, установленных в одном сепараторе, а рабочая поверхность внутренней звездочки состоит из двух профилей, смещенных на половину шага выступов.
Высокая износостойкость кулачкового дифференциала достигается применением высококачественных легированных сталей.

Главная двойная передача разнесенная

Разнесенная главная двойная передача состоит из центральной главной конической передачи и двух колесных редукторов. Разделение второго элемента главной передачи надвое и разнесение этих половин к колесам существенно осложняют и утяжеляют конструкцию, но в то же время дают следующий ряд преимуществ:

• уменьшение вертикальных размеров центральной части передачи тем, что в ней находится одна лишь коническая пара с небольшим диаметром ведомого зубчатого колеса;
• увеличение дорожного просвета автомобиля путем поднятия оси главной передачи над осью колес;
• уменьшение диаметра приводных валов;
• уменьшение реактивного момента, воспринимаемого средней частью балки моста.

Это обусловливает широкое применение разнесенных главных передач, в частности, на грузовых автомобилях и автобусах большой массы. При этом в большинстве случаев применяются планетарные редукторы, которые благодаря малым размерам удается разместить внутри обода колеса.
Двойная разнесенная главная передача (автомобиль МАЗ-5335) состоит из главной конической передачи, установлен в картере заднего моста.

Колесный редуктор главной двойной передачи состоит из следующих элементов:

• солнечной шестерни;
• коронного (ведомого) зубчатого колеса, которое жестко крепится к ступице колеса;
• водила, состоящего из двух чашек, на которых крепятся оси сател-литных зубчатых колес, жестко прикрепленных к кожуху полуосей;
• трех сателлитных зубчатых колес, сидящих на неподвижных осях водила.

Задний мост автомобиля МАЗ-5335 и его элементы: а — кинематическая схема; 6 — конструкция; в — колесный редуктор; г — детали колесного редуктора; д — главная передача и дифференциал; 1 — солнечная шестерня; 2 - сателлит; 3 — наружная чашка водила; 4 — коронное ведомое зубчатое колесо; 5 — ступица заднего зубчатого колеса; 6 — полуось; 7 — колесный редуктор; 8 — тормозной механизм задних колес; 9 — стопорный штифт кожуха полуоси; 10 — кожух полуоси; 11 — центральный редуктор; 12 — тормозной разжимной кулак; 13 и 16 — крышки; 14 и 22 — стопорные кольца; 15 — упорный сухарь; 17 — ось сателлита; 18 — подшипник сателлита; 19 — стопорный болт оси сателлита; 20 — пробка заливного отверстия; 21 — контргайка подшипника ступицы; 23 — гайка подшипника ступицы; 24 — кожух полуоси; 25 — упор зубчатого колеса; 26 — внутренняя чашка водила; 27 — полуосевое зубчатое колесо; 28 — сателлит дифференциала; 29— крестовина дифцЪеренциала; 30— цилиндрический роликоподшипник; 31 — конический подшипник зубчатого колеса; 32 — фланец; 33 — манжета; 34 — регулировочные прокладки; 35, 37 — зубчатые колеса; 36 — картер редуктора; 38 — ограничитель зубчатого колеса; 39 — правая чашка дифференциала; 40 — демонтажный болт картера

Крутящий момент от полуоси передается на солнечную шестерню, а от нее через три сателлита и коронное зубчатое колесо на ступицу колеса. Передаточные числа колесного редуктора определяются отношением числа зубьев коронного зубчатого колеса и солнечной шестерни, поэтому изменением указанных чисел зубьев может быть получен ряд передаточных чисел при сохранении межосевого расстояния. Сателлиты не влияют на передаточное число.
Конические и гипоидные зубчатые пары очень чувствительны к нарушению расчетного взаимного расположения контактирующих профилей зубьев, при нарушении которого увеличивается уровень шума передачи, снижается КПД и срок службы. Неправильное взаимное расположение зубчатых колес может иметь место вследствие неточной регулировки при сборке или из-за упругих прогибов деталей под действием рабочих нагрузок. Для уменьшения прогибов необходимо увеличивать жесткость главной передачи, которая зависит от устройства подшипниковых узлов, типа применяемых подшипников, длины консольных участков, плотности посадки деталей и т. п.
Поскольку валы главных передач испытывают большую осевую нагрузку, в их конструкциях применяются радиально-упорные подшипники. Для увеличения жесткости главной передачи их располагают так, чтобы вершины конусов, образованных нормалями к рабочим поверхностям подшипников, находились снаружи подшипникового узла. Такое расположение требует применения разных по размерам (из-за неравномерности нагрузок на подшипники) подшипников и позволяет существенно увеличить жесткость подшипникового узла, уменьшая прогиб зубчатого колеса под действием радиальной силы, возникающей в зацеплении.
Дополнительное увеличение жесткости дает раздвижение подшипников на некоторое расстояние. При консольной конструкции ведущего конического зубчатого колеса это применяется всегда. Радикально увеличивает жесткость ведущего зубчатого колеса устранение консоли путем установки дополнительного (обычно третьего) подшипника.
Очень важным в повышении жесткости подшипникового узла является предварительный натяг подшипников, который устраняет зазоры и создает начальное сжатие тел качения. В результате предварительного натяга подшипников при сборке на тела качения подшипников действуют радиальные и осевые силы, которые после приложения рабочей нагрузки перераспределяются между подшипниками, а внутри подшипника — между телами качения.
Регулирование подшипников ведомых валов (коробка дифференциала) осуществляется с помощью специальных гаек, которые стопорятся после регулировки пластинами, имеющими выступ, входящий в паз между специальными торцевыми зубьями гаек.

Главные двойные передачи

Наибольшее передаточное число, которое можно получить, применив одинарную зубчатую передачу, ограничивается диаметром ведомого зубчатого колеса. Для того чтобы передаточное число было больше 6,7, применяются главные двойные передачи. Они позволяют обеспечить практически любое передаточное число и создавать проходные передачи, предусмотренные конструкцией трансмиссии. Главные двойные передачи устанавливаются на автомобилях большой грузоподъемности, когда общее передаточное число трансмиссии должно быть значительным, так как передаются крутящие моменты большой величины. В главной двойной передаче крутящий момент увеличивается последовательно двумя парами зубчатых колес, одна из которых — коническая, а другая — цилиндрическая. Общее передаточное число двойной передачи равно произведению передаточных чисел составляющих пар.

Центральная главная двойная передача автомобилей ЗИЛ состоит из следующих элементов:

• ведущего конического зубчатого колеса, изготовленного как одно целое с валом, который получает крутящий момент от карданной передачи;
• ведомого конического зубчатого колеса со спиральными зубьями, которое крепится к фланцу промежуточного вала заклепками;
• промежуточного вала с косозубым цилиндрическим зубчатым колесом (ведущим), изготовленным как одно целое с валом;
• ведомого цилиндрического косозубого колеса, которое крепится болтами к корпусу коробки дифференциала, состоящего из левой и правой чашек.

Опорами вала ведущего конического зубчатого колеса служат роликоподшипники, расположенные в стакане, прикрепленном болтами к картеру главной передачи. Опорами промежуточного вала ведущего цилиндрического зубчатого колеса являются конические роликоподшипники, которые размешены в боковых крышках картера главной передачи. Для регулировки подшипников предусмотрены регулировочные прокладки. Коробка дифференциала вращается на двух конических роликоподшипниках, закрытых крышками. Эти роликоподшипники регулируются специальными гайками.

Ведущий мост автомобиля ЗИЛ и главные двойные передачи ЗИЛ:

1 — фланец; 2 — манжета; 3, 15, 18 и 32 — крышки; 4 — шайба; 5 — уплотнительная прокладка; 6, 9, 14 и 24 и 31 — роликовые подшипники; 7 — стакан; 8 — регулировочные шайбы; 10 и 13 — регулировочные прокладки; 11 — коническое ведущее зубчатое колесо; 12 — коническое ведомое зубчатое колесо; 16 — цилиндрическое ведущее зубчатое колесо; 17— картер главной передачи; 19 и 29 — опорные шайбы; 20-правая чашка дифференциала; 21 — цилиндрическое ведомое зубчатое колесо; 22 — полуосевое зубчатое колесо; 23 — левая чашка дифференциала; 25 — регулировочная гайка; 26 — полуось; 27 — картер моста; 28 — сателлит; 30 — крестовина; 33 — распорная втулка.