Главные передачи. Дифференциал. Блокировочный дифференциал

Ведущие мосты. Назначение и классификация.

Ведущий мост - это группа механизмов, предназначенных для увеличения крутящего момента и его передачи от коробки передач к ведущим звёздочкам гусеничного трактора или ведущим колёсам колёсного трактора и автомобиля. На гусеничных тракторах ведущим является задний мост; на автомобилях и колёсных тракторах - задний или передний и задний ведущие мосты, что обеспечивает их лучшую проходимость, увеличение силы тяги и уменьшение буксования.

 Основными механизмами ведущих мостов являются:

1) центральная (главная) передача;

2)конечные передачи;

3)тормоза;

4)дифференциалы (у колесных тракторов) или механизмы поворота (у гусеничных тракторов).

У колесного трактора ведущим может быть задний или передний мост или оба одновременно. У гусеничного трактора, как правило, ведущим является задний мост. На быстроходных гусеничных тракторах иногда ведущий мост устанавливают спереди.В большинстве случаев корпуса задних мостов являются частью трактора, воспринимающей значительные нагрузки со стороны движителя и от сил в зацеплении шестерен внутри самого моста.Поэтому одним из существенных требований, предъявляемых к задним мостам, является высокая жесткость корпусных деталей. Учитывая это, КП и конечную передачу часто выполняют в виде моноблочной отливки или нескольких узлов, жестко соединяемых корпусами. Требования высокой жесткости корпусных деталей распространяются и на передние ведущие мосты колесных тракторов.

 

Главные передачи. Дифференциал. Блокировочный дифференциал.

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, имеющая передаточное число порядка 3-12, служит для увеличения общего передаточного числа трансмиссии и передачи крутящих моментов на валы, расположенные перпендикулярно главной оси трактора. Помимо общих требований, предъявляемых к агрегатам трансмиссии, центральная передача должна:

1) иметь рациональное передаточное число для обеспечения достаточной жесткости передачи при одновременной компактности и малой металлоемкости;

2) иметь достаточную жесткость опор передачи, обеспечивающую долговечность ее работы.

Центральные передачи классифицируются по числу и виду зубчатых колес и числу ступеней.По числу зубчатых колес центральные передачи подразделяются на одинарные - с одной парой зубчатых колес и двойные - с двумя парами зубчатых колес. Двойные центральные передачи на отечественных тракторах не применяются.Одинарные центральные передачи по виду зубчатых колес подразделяются на конические - с коническими зубчатыми колесами, цилиндрические - с цилиндрическими зубчатыми колесами, червячные - с червяком и червячным колесом и гипоидные - 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 со средним нулевым углом наклона зубьев.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 типа движителя.Одинарные центральные передачи. Одинарная центральная передача (рис. 8.1) компактна, имеет малую массу и невысокую стоимость. Она проста в производстве и эксплуатации. Ее применение ограничено передаточным числом uц ≤ 7. При увеличении передаточного числа uц увеличиваются размеры зубчатых колес, что приводит к уменьшению дорожного просвета.

Одинарная коническая центральная передача (рис. 8.1,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. При этом минимальное число зубьев шестерни может быть доведено до Z1 = 5…6. С целью улучшения прирабатываемости зубьев число зубьев колеса Z2 и шестерни Z1 не кратно. Поэтому передаточное число всех типов центральных передач с коническими зубчатыми колесами выражается не целым числом. Зубья шестерни всегда имеют левое направление спирали, хотя при этом складываются осевые силы от углов конуса шестерни и спирали зуба (большая осевая сила на подшипник). Это делается для того, чтобы не было ввинчивания шестерни на передачах переднего хода, что может быть причиной заклинивания передачи. В эксплуатации при неправильной регулировке подшипников иногда происходит заклинивание передачи при заднем ходе.В конической передаче с круговым зубом для уменьшения влияния точности зацепления на работу передачи радиус кривизны зуба шестерни иногда выполняется несколько меньшем радиуса кривизны зуба колеса. В результате обеспечивается локальный контакт зубьев шестерни и колеса.КПД конической передачи с круговым зубом находится в пределах

0,97…0,98. Одинарная цилиндрическая центральная передача (рис. 8.1,б) 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 прямозубыми, так и косозубыми. На отечественных тракторах применяются только прямозубые цилиндрические зубчатые колеса. Более предпочтительно использование косозубых цилиндрических зубчатых колес, так как они обладают большей несущей способностью и бесшумностью в работе. Однако при этом необходимо учитывать, что опоры подшипников дополнительно нагружаются осевой силой. КПД цилиндрической центральной передачи высокий - не менее 0,98.Перспективным для тракторов является применение одинарных центральных гипоидных передач (рис. 8.1,в). Гипоидная передачапредставляет 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 и вниз. Обычно передаточное число гиподных передач uГП =3,5…7. 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.КПД гипоидной передачи несколько ниже, чем у конической и составляет 0,96…0,97, что связано с наличием в ней наряду с поперечным продольного скольжения зубьев. Однако наличие скольжения определяет весьма высокое сопротивление усталости зубьев гипоидной передачи, так как усталостное выкрашивание (питтинг) конических колес наблюдается в зоне чистого качения у полюса зацепления. 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. 8.1,г) состоит из червяка 1 и червячного колеса 2. При этом в зависимости от требований компоновки передача может быть выполнена с верхним расположением червяка и 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. 8.2 представлена центральная передача ведущего моста трактора Т-150К. Центральная передача выполнена одинарной конической с круговым зубом. Вал-шестерня 17 центральной передачи установлен на два 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.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 ва- ла-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 условия работы подшипников, снижает КПД центральной передачи и приводит к ускоренному ее изнашиванию. Величина предварительного натяга подшипников в рассматриваемой конструкции зависит от толщины регулировочных прокладок 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 Н.м, зависит от размеров центральной передачи и задается заводом - изготовителем. Необходимый осевой зазор в подшипниках 22 обеспечивается регулировочными гайками 20, которые стопорятся пластинами. Для 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.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, воздействует на колесо и вызывает его деформацию. В результате нарушается точность зацепления зубчатых колес, что ведет к увеличению шума при работе передачи и снижению ее долговечности. Поэтому в тяжело нагруженных конических центральных передачах для уменьшения деформации зубчатого колеса устанавливают специальный упор, расположенный напротив места зацепления зубчатых колес (рис. 8.3).Наиболее широкое распространение получил регулируемый упор (рис. 8.3,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. 8.3,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. 8.3. 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.

Двойные центральные передачи. 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 (uц ≤ 12) без изменения дорожного просвета под картером 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. 8.4,а представлена наиболее распространенная схема двойной центральной передачи, в которой первая пара зубчатых колес коническая или гипоидная, а вторая – цилиндрическая. На рис. 8.4,б первая пара цилиндрическая, а вторая – коническая или гипоидная.Двойная центральная передача с валами, расположенными в одной плоскости, выполненная по первой схеме (рис. 8.4,а), представлена на рис. 8.5. Коническая шестерня 1 с круговым зубом выполнена как одно целое с валом и установлена консольно. Коническое колесо 2 смонтировано на одном валу с косозубой цилиндрическойшестерней 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.Рис. 8.4. Схемы двойных центральных передач.Регулировка подшипников 15 и 17 вала-шестерни 1 осуществляется прокладками и гайкой 14, как описано выше (см. рис. 8.2).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. 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. По кинематической схеме двухступенчатая центральная передача может быть одинарной и двойной (рис. 8.6). На рис. 8.6,а представлена схема двойной двухступенчатой передачи. Первая пара зацепления всегда участвует в передаче крутящего момента и образована шестерней 2 и колесом 1, которые могут быть выполнены коническими с круговым зубом или гипоидными. Вторая пара зацепления образована цилиндрическими шестернями 3 и 4, свободно установленными на валу 5 и колесами 7 и 9, закрепленными на корпусе дифференциала 8. Подвижная зубчатая муфта 6 установлена на шлицах вала 5. При соединении зубчатой муфты 6 с большой шестерней 4 обеспечивается получение высшей ступени центральной передачи, а при соединении ее с малой шестерней 3 – низшей ступени.

Двухступенчатая центральная передача (рис. 8.6,б) может быть получена установкой блокируемого планетарного ряда между колесом 2 и дифференциалом 8. Колесо 2 по наружному диаметру выполнено коническим, а по внутреннему - цилиндрическим с внутренним расположением зубьев, одновременно является эпициклической шестерней планетарного ряда.

Переключение ступеней осуществляется с помощью зубчатой муфты 5, связанной с солнечной шестерней 7 планетарного ряда. На схеме показано положение зубчатой муфты 5 при включенной низшей ступени центральной передачи. Солнечная шестерня 7 планетарного ряда через зубчатую муфту 5 связана с неподвижным корпусом 6 ведущего моста. В результате крутящий момент передается от шестерни 1 на колесо 2, а далее - через сателлиты 3 на водило 4, связанное с корпусом дифференциала 8. Частота вращения корпуса дифференциала 8 меньше частоты вращения ведомого колеса 2. В данном случае центральная передача работает как двойная, так как передача крутящего момента осуществляется последовательно соединенными коническими зубчатыми колесами и планетарным рядом.Высшая ступень центральной передачи получается перемещением зубчатой муфты вправо (на схеме показано стрелкой). В результате широкий зубчатый венец солнечной шестерни 7 соединяет сателлиты 3 с водилом 4 и блокирует планетарный ряд, а зубчатая муфта 5 выходит из зацепления с неподвижным корпусом 6 ведущего моста. Колесо 2 и корпус дифференциала 8 вращаются с одинаковой угловой скоростью. Центральная передача работает как одинарная, так как преобразование крутящего момента осуществляется одной конической зубчатой парой. Двухступенчатая центральная передача с блокируемым планетарным рядом перспективна для применения на тракторах большой мощности, так как более компактна по сравнению с традиционными схемами, выполненными с неподвижными осями валов (см. рис. 8.6,а).Выполненная по этой схеме двухступенчатая центральная передача показана на рис. 8.7. На высшей ступени солнечная шестерня 9 блокируется с водилом 10 планетарного ряда (корпусом дифференциала) и вращается как единое 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).

Двухступенчатая центральная передача с блокируемым планетарным рядом.

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

Всовременных конструкциях конической и гипоидной центральных передачах предусматривают принудительное смазывание зубьев конической пары в зоне зацепления и циркуляционное смазывание подшипников (см. рис. 8.5). 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 в 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 вполость между подшипниками. Масло, циркулируя через подшипник 17, установленный непосредственно у шестерни 1, попутн

 

Дифференциал.

При повороте колесного трактора или автомобиля его колеса катятся по концентрическим траекториям и проходят разные пути: внутреннее (по отношению к центру поворота) колесо проходит меньший путь, а наружное — больший. Поэтому и частота вращения колес должна быть различной — внешнего больше, чем внутреннего. Чем круче поворот и больше ширина колеи, тем больше разность частот вращения колес. При прямолинейном движении трактора или автомобиля по неровной дороге, неодинаковом давлении воздуха в шинах или разном износе протектора колёса также должны вращаться с различной, но строго дифференцированной частотой. Поэтому в ведущих мостах колесных тракторов и автомобилей устанавливают Симметричный дифференциал, который Предназначен для увеличения частоты вращения одного колеса за счет равного уменьшения частоты вращения другого колеса.  Свойство дифференциала обеспечивать возможность вращения ведущих колес с разными частотами по принципу наименьшего действия оказывает и отрицательное влияние. Например, при большом сопротивлении движению и разных силах трения колес о почву дифференциалу легче вращать колесо, у которого сила трения о почву (сцепление) меньше. Поэтому колесо, которое трудно вращать и катить, останавливается, а второе буксует (вращается вдвое быстрее). Для устранения этого недостатка применяют различные механизмы блокировки — выключения дифференциала.

Классифицируют дифференциалы по следующим признакам:

По конструкции — с Коническими зубчатыми колесами, Кулачковые, Червячные;

По месту установки — Межколесный (в одном мосту), Межосевой (между ведущими задними мостами), Межбортовой (между ведущими колесами с одной стороны);

По наличию механизма блокировки — Без блокировки, С блокировкой, Самоблокирующиеся;

По приводу к механизму блокировки — С механическим, Гидравлическим, Пневматическим приводами.

Межосевые дифференциалы могут быть Симметричными и Несимметричными.

Самоблокирующиеся дифференциалы делят на дифференциалы Повышенного трения и С механизмом свободного хода.