Трансмиссия и ходовая часть колёсных БШ

Трансмиссия автомобиля представляет собой совокупность агрегатов и механизмов, передающих крутящий момент двигателя ведущим колесам и изменяющих крутящий момент по величине и направлению.

В трансмиссии осуществляется преобразование крутящего момента и распределение его между ведущими колесами таким образом, чтобы обеспечить возможность движения автомобиля в изменяющихся дорожных условиях.

а

б

в

Рис.12.1. Компоновочная схема полноприводных автомобилей:

1 – двигатель; 2 – сцепление; 3 – коробка передач; 4 – карданная передача; 5 – раздаточная коробка; 6 – главная передача; 7 – полуоси; 8 – лебедка; 9 – промежуточная опора.

а – КамАЗ-4350; б – КамАЗ-5350; в – КамАЗ-6350.

Трансмиссии изучаемых колесных базовых шасси по способу связи между двигателем и ведущими колесами разделяются на механические (КамАЗ-4350, 5350, 6350) и гидромеханические (КамАЗ-6560, ТАЙФУН-К). Механическая трансмиссия состоит только из механических устройств. Гидромеханическая трансмиссия состоит из механической и гидравлической передач.

По характеру изменения передаточного числа рассматриваемые трансмиссии ступенчаты т.е. они выполнены с фиксированным ступенчатым изменением передаточного числа. Автоматическая трансмиссия выполнена с автоматическим изменением передаточных чисел. Наиболее распространены механические трансмиссии ввиду простоты устройства и надежности работы. В зависимости от назначения автомобиля, взаимного расположения агрегатов трансмиссии и ведущих колес они выполняются по различным схемам (рисунок 12.1).

Основу механических преобразователей трансмиссии составляют зубчатые передачи. Степень преобразования крутящего момента и скорости в передаче характеризуется передаточным числом (передаточным отношением).

Передаточным числом и (передаточным отношением) для механических коробок передач (КП), раздаточных коробок (РК), главных передач (ГП) называют отношение частоты вращения (числа оборотов п) или угловых скоростей w входного вала к этим же параметрам выходного вала или обратное отношение количества зубьев, радиусов начальных окружностей зубчатых колес или крутящих моментов ведомого вала к этим же параметрам ведущего вала.

Когда передача состоит из ряда зубчатых колес, общее передаточное число равно произведению передаточных чисел (передаточных отношений) последовательно соединенных отдельных пар

, (12.1)

где - отношение частоты вращения входного вала к частоте вращения выходного вала агрегата

. (12.2)

Например, когда в трансмиссии работают две передачи (коробка передач и главная передача), общее передаточное число трансмиссии равно произведению их передаточных чисел, т. е.

. (12.3)

Сила тяги, толкающая автомобиль, ограничивается силой сцепления ведущих колес с дорогой. Наибольшая сила тяги может быть реализована, когда крутящий момент подводится ко всем колесам. Такие колеса называют ведущими, и, если у автомобиля все колеса ведущие, автомобиль называют полноприводным. Для раздачи крутящего момента по ведущим колесам мостов служит раздаточная коробка 5 (рисунок 12.1). Чтобы характеризовать это качество автомобиля, применяют колесную формулу, в которой первая цифра указывает общее число колес, а вторая — число ведущих из них. Автомобили имеют следующие колесные формулы: 4х4 (КамАЗ-4350), 6х6 (КамАЗ-5350), 8х8 (КамАЗ-6350, Тайфун-К, БТР-82А).

Все более значительное распространение получает, устанавливаемая вместо сцепления и коробки передач - гидромеханическая передача (ГМП), состоящая из гидродинамического трансформатора (ГДТ) и механической коробки передач. Коробку передач включают в связи с недостаточной степенью преобразования крутящего момента в гидротрансформаторе. Гидромеханическая передача имеет значительные преимущества перед механической по возможности автоматизации управления, по плавному изменению крутящего момента, что уменьшает проскальзывание колес, по лучшей приспособляемости трансмиссии к изменению дорожных условий, но значительно сложнее в устройстве.

Крутящий момент является источником движущих сил колесной машины и передается от двигателя к ведущим колесам.

Между ведущими колесами и двигателем располагаются агрегаты и механизмы, позволяющие не только передавать, но и непрерывно автоматически или принудительно изменять крутящий момент и частоту вращения ведущих колес.

При этом под агрегатом понимают сборочную единицу машины, обладающую полной взаимозаменяемостью, возможностью сборки отдельно и способностью выполнять отдельные определенные функции (например, сцепление, раздаточная коробка, коробка передач).

Под механизмом понимают соединение узлов и деталей, обеспечивающее определенные кинематические и силовые связи, обычно необходимые для выполнения части рабочего процесса машины (карданный вал, дифференциал, амортизатор).

Под узлом понимают соединение нескольких деталей, принятое в производстве за самостоятельную сборочную единицу (тягово-сцепное устройство, рама).

Под деталью понимают часть изделия, в которой нет разъемных и неразъемных соединений (шестерня, муфта, вилка).

Трансмиссия

Трансмиссия изучаемых колёсных базовых машин состоит из: сцепления; коробки передач; раздаточной коробки; механизмов ведущих мостов (главной передачи, дифференциала, полуосей); карданной передачи.

Основу трансмиссии составляют зубчатые передачи, непосредственно преобразующие крутящий момент и соответственно частоту вращения по величине и направлению: коробка передач 3 (рисунок 12.1), раздаточная коробка 5, главная передача 6, полуоси 7, дифференциалы — межосевой в раздаточной коробке и межколёсный - в картере ведущего моста.

Механизмом, действие которого основано на использовании сил трения, является сцепление.

Сцепление– агрегат трансмиссии, предназначенный для передачи крутящего момента от двигателя к трансмиссии, кратковременного отключения двигателя от трансмиссии перед запуском двигателя, в ходе переключения передач и их плавного соединения.

Таблица 12.1

Технические характеристики сцеплений

На изучаемых колесных базовых шасси устанавливается сцепление моделей 14, 17 и 19 (таблица 12.1). Основной особенностью сцеплений 17 и 19 является наличие диафрагменной нажимной пружины. При этом, в двухдисковом сцеплении 4 трущихся поверхности, а в однодисковом сцеплении 2 трущихся поверхности.

Сцепление расположено сразу за двигателем, установлено на маховике и является первым составляющим трансмиссии на пути передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колесам.

Сцепление в целом состоит из привода управления сцеплением, картера, механизма сцепления.

Картер сцепления предназначен для размещения механизма сцепления и элементов привода управления, а также исключения попадания посторонних предметов и жидкости в механизм сцепления.

Механизм сцепления состоит из ведущих деталей, ведомых деталей, нажимного устройства и механизма выключения.

Ведущие детали механизма сцепления постоянно соединены с двигателем и имеют одинаковую частоту вращения с его коленчатым валом при любом состоянии сцепления (включенном или выключенном). Ведомыми являются детали, которые при включенном механизме сцепления передают крутящий момент двигателя от ведущих деталей сцепления к первичному валу коробки передач. Нажимное устройство предназначено для надежного соединения ведущих и ведомых деталей. Механизм выключения необходим для разобщения поверхностей трения ведущих и ведомых деталей механизма сцепления с целью прекращения передачи крутящего момента от двигателя на ведущие колеса и соединения их вновь.

Привод управления сцеплением предназначен для дистанционного управления сцеплением. Привод управления сцеплением состоит из педали сцепления, гидравлического привода с пневмоусилителем, трубопроводов, рычагов и вилки выключения сцепления с валом. В приводе управления сцеплением для уменьшения усилия на педали введена дополнительно сервопружина, закрепленная одним концом к верхней части педали, другим - к кронштейну.

Коробка передач – агрегат трансмиссии, предназначенный для передачи крутящего момента от коленчатого вала двигателя к раздаточной коробке, изменения этого момента по величине и направлению, длительного отсоединения двигателя от трансмиссии и отбора мощности на привод вспомогательных агрегатов.

Преобразующие свойства коробки передач оценивают по числу и величине передаточных чисел.

На автомобилях КамАЗ-4350 и КамАЗ-5350 применяются коробки передач модели 154, а на автомобиле КамАЗ-6350 применяется коробка передач модели 161. Техническая характеристика указанных коробок представлена в таблице 12.2.

Коробка передач модели 154 (рисунок 12.2) в целом состоит из основного пятиступенчатого редуктора 27, двухступенчатого делителя 32, расположенного впереди основной коробки и привода управления.

Основная пятиступенчатая коробка передач 27 состоит из картера 24 с крышками, первичного (ведущего) вала 5 с шестерней и подшипниками в сборе, промежуточного вала 23 с шестернями и подшипниками в сборе, вторичного (ведомого) вала 25 с шестернями, синхронизаторами и подшипниками в сборе, блока шестерен заднего хода и механизма переключения передач.

Таблица 12.2

Техническая характеристика коробок передач

Первичный вал воспринимает крутящий момент от двигателя.Промежуточный вал воспринимает крутящий момент от первичного вала и передает его на вторичный вал. Вторичный вал передает крутящий момент через карданную передачу на раздаточную коробку.

Рис. 12.2. Коробка передач десятиступенчатая модели 154:

1 - вал первичный делителя; 2 - крышка заднего подшипника первичного вала делителя; 3, 9, 30 - прокладки регулировочные; 4 - подшипник передний роликовый первичного вала; 5 - вал первичный КП; 6 - гайка кольцевая; 7 - шайба; 8 - муфта синхронизатора; 10 - крышка заднего подшипника первичного вала КП; 11 - роликовый подшипник; 12 - опора рычага переключения передач; 13 - крышка верхняя; 14 - прокладки уплотнительные; 15 - крышка заднего подшипника вторичного вала; 16 - роликоподшипник задний вторичного вала; 17 -индуктор тахографа; 18, 34 - манжеты уплотнительные; 19 - шайба крепления фланца; 20 - фланец крепления карданного вала; 21 - крышка подшипника; 22 - роликоподшипник; 23 - вал промежуточный; 24 - картер коробки передач; 25 - вал вторичный; 26, 28 - сливные пробки; 27 - коробка передач основная пятиступенчатая; 29 - передний подшипник промежуточного вала; 31 - прокладка уплотнительная; 32 - делитель передач; 33 - крышка переднего подшипника промежуточного вала.

Делитель передач КП (демультипликатор) представляет собой устройство для разбивки интервалов ступеней основного ряда передаточных чисел коробки передач автомобиля. Демультипликатор механический, ускоряющий с пневматическим приводом включения низшей и высшей передач.

Привод управления коробкой передач модели 154 состоит из механического дистанционного привода основной коробки передач - механизма передач и пневматического привода делителя.

Коробка передач модели 161 (рисунок 12.3) состоит из основного четырехступенчатого редуктора 2, планетарного демультипликатора 3, расположенного сзади основной коробки и привода управления.

Рис. 12.3. Коробка передач модели 161:

1 - механизм переключения передач; 2 - основная коробка передач; 3 – демультипликатор.

Раздаточная коробка – агрегат трансмиссии, распределяющий крутящий момент от коробки передач на ведущие мосты, обеспечивающий его изменение по величине, с целью повышения проходимости автомобиля, позволяющий приводить в действие дополнительные агрегаты (лебедку).

Раздаточная коробка предусматривает два режима движения автомобиля: по бездорожью - включается низшая передача, и по дорогам общего пользования -включается высшая передача.

При движении по скользким дорогам, для предотвращения буксования колес, в раздаточной коробке предусмотрена блокировка дифференциала приводов переднего и задних ведущих мостов.

Раздаточная коробка установлена сзади коробки передач на раме автомобиля. Крутящий момент на нее передается с помощью карданного вала от коробки передач.

Технические характеристики раздаточной коробки автомобилей КамАЗ «Мустанг» раскрыты в таблице 12.3.

Раздаточная коробка в целом состоит из картера, редуктора, коробки отбора мощности, деталей крепления и уплотнения.

Коробка отбора мощности, осуществляет отбор мощности на лебедку или дополнительные агрегаты.

Таблица 12.3

Технические характеристики раздаточной коробки

Межосевой дифференциал, установленный в редукторе раздаточной коробки, предназначен для распределения крутящего момента между передними и задними мостами автомобиля и обеспечения возможности колесам мостов вращаться с различной угловой скоростью.

В раздаточных коробках автомобилей семейства «Мустанг» применяется цилиндрический, несимметричный дифференциал с внутренним передаточным отношением i = 2, малым внутренним трением, принудительной блокировкой и дистанционным пневматическим приводом управления блокировкой.

Карданная передача - узел автомобиля, состоящий из нескольких карданных валов, промежуточных опор (по необходимости) и предназначенный для передачи крутящего момента агрегатам, оси валов которых не совпадают и могут менять свое взаимное расположение.

В зависимости от колесной формулы автомобилей КамАЗ: 4´4, 6´6, 8х8 - карданные передачи состоят из трех, четырех или пяти карданных валов.

В зависимости от места установки карданного вала, передающего крутящий момент, устанавливаются карданные валы определенной размерности.

Карданная передача автомобилей семейства «Мустанг» открытая, с шарнирами неравных угловых скоростей (асинхронными шарнирами).

Все карданные валы автомобилей КамАЗ по общему устройству одинаковы, отличаются длиной и размерами крестовин карданных шарниров. Исключение составляют основные карданные валы.

Ведущий мост представляет собой жесткую пустотелую балку, на концах которой на подшипниках установлены ступицы ведущих колес, а внутри размещены механизмы трансмиссии (механизмы ведущих мостов): главная передача, дифференциал и валы привода ведущих колес (полуоси).

Механизм ведущего моста– механизм трансмиссии, распределяющий крутящий момент между ведущими колёсами в мосту, позволяющий в отдельных случаях блокировать полуоси для обеспечения более высокой проходимости машины. Он включает главную передачу, дифференциал и полуоси.

Главная передача- это механизм моста, преобразующий крутящий момент и передающий его через дифференциал на полуоси.

На автомобилях семейства «Мустанг» применяются двойные, центральные, односкоростные главные передачи с передаточным числом равным 5,94.

На автомобилях КамАЗ применяются две, три, четыре главные передачи соответственно для автомобилей типа 4х4, 6х6, 8х8.

Каждая главная передача состоит из картера с крышками, ведущего вала с подшипниками, ведущей конической шестерни, ведомой конической шестерни, ведущей цилиндрической шестерни c валом и подшипниками и ведомой цилиндрической шестерни.

Главные передачи промежуточного и заднего мостов в основном унифицированы. Главная передача промежуточного моста отличается от главной передачи заднего моста ведущим валом, ведущим коническим зубчатым колесом, упорной шайбой и фланцем первичного вала, который аналогичен фланцу, установленному на зубчатом колесе привода промежуточного и заднего мостов раздаточной коробки.

Межколесный дифференциал вместе с главной передачей составляют, так называемый, редуктор ведущего моста. Межколесный дифференциал служит для распределения крутящего момента между правым и левым колесами ведущего моста, позволяя им вращаться с различной угловой скоростью.

На автомобилях семейства КамАЗ установлен шестеренный, конический, симметричный, блокируемый, межколесный дифференциал

В управляемых мостах автомобилей КамАЗ применяется неблокируемый дифференциал.

Полуоси средних и задних мостов одинаковы по конструкции. Полуоси управляемых ведущих мостов содержат шарниры равных угловых скоростей (ШРУС).

Вместе с тем в передаче крутящего момента к ведущим колесам на всех мостах участвует ступица, которая крепится к цапфе моста, а на управляемых ведущих мостах поворот колес обеспечиваетсяналичием шаровых опор и поворотного кулака.Ступица колесаслужит для обеспечения вращения колеса на цапфе моста.

На современных унифицированных бронированных межвидовых автомобильных платформах нового поколения Тайфун-К устанавливают:

автоматическую гидромеханическую коробку передач;

дифференциалы с блокировками на всех трех мостах;

независимую управляемую гидропневматическую подвеску с изменяемым клиренсом;

боестойкие шины регулируемого давления;

предустановлены программы движения (шоссе, грунт, песок, брод), которые выбираются с помощью меню на центральном мониторе в кабине.

Ходовая часть

Движение автомобиля по неровностям дороги, особенно на высоких скоростях сопряжено с действием на его механизмы, перевозимый груз и людей значительных, оказывающих отрицательное воздействие динамических нагрузок.

Для уменьшения отрицательного воздействия, обеспечения согласованной и долговечной работы всех механизмов и систем в идеале необходимо иметь:

жесткое, достаточно прочное и легкое основание, предназначенное для связи отдельных элементов конструкции автомобиля, воспринимающее все действующие на него при движении силы и моменты и испытывающее минимальные деформации;

упругую связь между колесами и основанием, способную не только смягчать, но и гасить возникающие при движении колебания, а также надежно передавать действующие на колеса силы и моменты;

установку колес одной оси, обеспечивающую постоянство дорожного просвета и предотвращающую самопроизвольное отклонение колес от заданной траектории движения.

Все перечисленные функции призвана выполнять ходовая часть.

Ходовая часть предназначена для обеспечения поступательного движения автомобиля, смягчения и поглощения толчков и ударов, возникающих при движении по неровной местности.

Ходовая часть включает в себя раму, балки мостов, колесный движитель и подвеску.

Рама автомобиля представляет собой несущую часть его конструкции, к которой крепятся агрегаты (механизмы, узлы) автомобиля и воспринимающую все действующие на автомобиль усилия.

Рама автомобилейсемейства «Мустанг» штампованная, клепаная, лонжеронная, лестничного типа. Для обеспечения установки силового агрегата рама в передней части расширена.

Конструкции рам отдельных модификаций автомобилей КамАЗ аналогичны и отличаются в зависимости от назначения модификаций и их базы длиной лонжеронов, количеством, расположением и конструкцией поперечин, и их отдельных элементов, а также наличием усилительных накладок.

Рама модели 4350 отличается наличием подрамника, на котором установлено тягово-сцепное устройство, и конструкцией поперечин.

Основными отличиями рамы автомобиля 6350 являются увеличенная длина лонжеронов, наличие усилителей рамы, а так же измененное количество кронштейнов крепления подвески в передней части рамы.

Тягово-сцепное устройство предназначено для буксировки прицепа или однотипного автомобиля. Онодвухстороннего действия, с резиновым упругим элементом - буфером. Устройство располагается на задней поперечине рамы.

Балки мостов служат для строго определенного расположения колес одного моста, восприятия от них вертикальных и поперечных сил, реактивных и тормозных моментов, возникающих при разгоне и торможении автомобиля, а также передачу этих сил и моментов, через детали подвески на раму автомобиля.

Колеса, взаимодействуя с опорной поверхностью дороги, преобразуют подведенное к ним вращательное движение в поступательное движение автомобиля, обеспечивают управление машиной и частично смягчают толчки и удары, возникающие при наезде на неровности.

На автомобилях семейства «Мустанг» применяют дисковые колеса, с разъемным ободом, с тороидальными посадочными полками и радиальными широкопрофильными шинами регулируемого давления.

Колесный движитель автомобилей КамАЗ-4350, -5350, -6350 состоит соответственно из 4, 6 или 8 колесно-ступичных узлов.

Ступица предназначена для обеспечения вращения колеса на цапфе балки моста. Ступица представляет собой цилиндрическую фигурную деталь с фланцем. Ступицы всех колес одинаковые, отливаются из чугуна. Устанавливаются на цапфе на двух роликовых конических подшипниках, расположенных седлообразно.

Ободья стальные размерностью 310-533, где первая цифра - ширина полок под борта покрышки, а вторая - посадочный диаметр бортов покрышки в миллиметрах.

Шина обеспечиваетсцепление колес с опорной поверхностью и смягчает толчки и удары, возникающие при движении автомобиля.

Автомобили укомплектованы пневматическими широкопрофильными радиальными шинами 425/85Р21 Кама-1260 с размером 1260х425-533. Шины с регулируемым давлением воздуха, с рисунком протектора повышенной проходимости.

Пределы изменения давления в шине - 0,08-0,43 МПа.

При движении по опорной поверхности с низкой несущей способностью допускается кратковременное снижение давления в шинах, при этом максимальный пробег и максимальная скорость не должны превышать значений, указанных в таблице 12.4.

Таблица 12.4

Диапазон рекомендуемых значений давления воздуха в шине

Подвеска автомобиля - совокупность устройств, связывающих мост с рамой автомобиля и предназначенных для уменьшения динамических нагрузок, передающихся автомобилю при движении по неровностям поверхности дороги, а также обеспечивающих передачу всех сил и моментов, действующих между колесами и рамой.

Функции подвески:

восприятие и передача на раму всех сил и моментов, действующих при движении;

смягчение ударов, возникающих при движении по неровностям;

гашение колебаний, возникающих при движении по неровностям;

поддержание заданного дорожного просвета.

Подвеска состоит из четырех групп элементов: упругого элемента; направляющего устройства; демпфирующего устройства и дополнительных элементов.

Упругий элемент (рессора) передает на раму вертикальные силы, действующие со стороны дороги, уменьшает динамические нагрузки и улучшает плавность хода. При наезде колеса на неровность дороги упругий элементподвески сжимается, значительно смягчая удар, передаваемый от колеса на раму. Разжимаясь, он сообщает раме колебания, которым подбором соответствующей характеристики упругого элемента можно придать желаемый характер. Применение упругого устройства позволяет исключить копирование автомобилем профиля дорожных неровностей и улучшить плавность хода автомобиля, при этом создается возможность движения без неприятных ощущений и быстрой утомляемости людей и повреждений перевозимых грузов.

Направляющее устройство (реактивная штанга) - механизм, воспринимающий действующие на колесо продольные и боковые силы и их моменты, а также определяющий характер перемещения колеса относительно рамы.

Демпфирующее устройство (амортизатор) предназначено для гашения колебаний кузова и колес путем преобразования энергии колебаний в тепловую и рассеивания ее в окружающую среду.

В качестве дополнительных устройств используются ограничители хода подвески - буферы, предотвращающие удар о раму автомобиля.

Подвеска автомобилей семейства «Мустанг» рессорная, зависимая. Передние рессоры, а у автомобиля КамАЗ-4350 и задние, работают совместно с телескопическими амортизаторами.