Автомобили и автомобильное хозяйство

14 а) Фрикционный конусный синхронизатор.

Конусный  синхронизатор - синхронизатор, обеспечивающий выравнивание угловых скоростей  соединяемых деталей за счет конусного  фрикционного устройства.

Для облегчения включения второй и третьей, четвертой  и пятой передач на вторичном  валу установлены два конусных синхронизатора инерционного типа.

Назначение  синхронизаторов - уравнивать при включении  передачи угловые скорости вращения включаемой шестерни и вторичного конусного  кольца вала за счет трения между конусным кольцом синхронизатора и ко­нусом шестерни, в результате чего и достигается бесшумное и безударное включение передачи.

Синхронизатор состоит из передвижной каретки, движущейся по шлицам вала, и цилиндрической обоймы с двумя бронзовыми конусными  кольцами. Обойма удерживается на каретке  в среднем положении при помощи четырех фиксаторов, состоящих из пружины и шарика. На конической поверхности конусных колец обоймы нарезаны мелкие кольцевые канавки, назначение которых - разрывать масляную пленку в момент соприкосновения  конусного кольца обоймы с конусом  включаемой шестерни, вследствие чего повышается трение между конусами.

На каретке  с двух сторон имеются зубчатые венцы, которые могут входить в зацепление с зубчатыми венцами на шестернях  и образовывать с ними зубчатые муфты. По окружности каретки расположены  четыре шипа прямоугольного сечения, концы  которых проходят через фигурные пазы в обойме. Снаружи на концах шипов при помощи штифтов укреплена  муфта, в кольцевую проточку которой  входят лапки переключающей вилки.

15) Устройство комплексного гидротрансформатора.

Гидротрансформатор  состоит из 1 — насосное колесо; 2, 3 — ступени направляющего аппарата; 4 — неподвижный вал; 5— автологи; 6 — турбинное колесо; 6 — схема автолога: 1 — внутренняя обойма; 2 — наружная обойма; 3 — лопатки направляющего аппарата; 4 — пружина; 5 — ролик.

Принцип действия гидротрансформатора аналогичен принципу действия гидромуфты. Насосное колесо закручивает жидкость, создавая в  ней запас кинетической энергии  вращательного движения. Турбинное  колесо, благодаря соответствующему профилю его лопаток, раскручивает жидкость. Запас кинетической энергии  потока жидкости используется для преодоления  внешних сил сопротивления, приложенных  к ведомому валу, а значит и к  движущим осям тепловоза.

Комплексные гидротрансформаторы. Стремление реализовать  положительные свойства гидротрансформатора  и гидромуфты в одном гидроаппарате привело к созданию комплексных гидротрансформаторов. Комплексный гидротрансформатор представляет собой устройство, обеспечивающее автоматический переход с режима гидротрансформатора на режим гидромуфты и наоборот в зависимости от условий работы.

Особенностью  конструкции комплексного гидротрансформатора (рис. 15.4) является то, что его направляющий аппарат, выполненный в виде одного или двух рядом стоящих лопастных  колес, укрепляется на неподвижном  валу с помощью муфт свободного хода, называемых автологами. Муфты свободного хода представляют собой различного рода храповой механизм. В тепловозных гидротрансформаторах применены роликовые муфты свободного хода. Неподвижная, жестко закрепленная внутренняя обойма охватывается наружной обоймой, которая жестко связана с направляющим аппаратом. Наружная обойма имеет пазы с наклонными плоскостями; между внутренней обоймой и наклонными плоскостями обоймы установлены ролики, которые поджимаются пружинами. В зависимости от изменения направления потока масла, прошедшего через турбинное колесо, и, следовательно, от того, с какой стороны лопатки направляющего аппарата давит поток масла, направляющий аппарат либо вращается, либо стоит на месте.

Коэффициент трансформации

отношение крутящих моментов на ведомом валу и ведущем  валу бесступенчатой передачи

Коэффициент прозрачности гидротрансформатора

отношение коэффициентов  момента насосного колеса на тяговых  режимах работы: при остановленном  турбинном колесе и при коэффициенте трансформации, равном единице

16 б) Принудительная блокировка межосевого дифференциала.

При таком  типе блокировки, дифференциал фактически перестаёт выполнять свои функции  и превращается в простую муфту, жестко связывающую полуоси (или  карданы) между собой и постоянно  передающую им вращение с равной угловой  скоростью. Для того, чтобы полностью заблокировать классический дифференциал, достаточно либо заблокировать возможность осевого вращения сателлитов, либо жестко соединить между собой чашку дифференциала с одной из полуосей. При этом, планетарный механизм блокирован и не распределяет крутящий момент по осям. Передаваемые на полуоси крутящие моменты зависят непосредственно от сцепления каждого из колес с дорогой. На картинке изображена схема блокировки компании ARB для мостового дифференциала, в которой блокируются сателлиты. Подключение блокировки реализовано при помощи привода, управляемого водителем из салона автомобиля. В основном используются следующие типы приводов: пневматический, электрический, гидравлический или механический. Данный тип блокировки применяется как для мостовых, так и для межосевых дифференциалов. В виду того, что полностью блокированный дифференциал НЕ распределяет полученный крутящий момент поровну между осями, в случае резкой потери сцепления одного из колес, передаваемый крутящий момент на полуось колеса с хорошим сцеплением резко возрастет. Поэтому пользоваться такими блокировками надо крайне аккуратно, так как усилия мотора вполне достаточно для того, чтобы «сорвать» механизм блокировки или поломать полуось. Применять такие блокировки желательно только на небольших скоростях для передвижения по труднопроходимой местности, так как при их применении в мостах (особенно в рулевых), автомобиль очень сильно теряет в управляемости. Включать подобного рода блокировки можно только на остановленном автомобиле. Как правило, жесткими блокировками мостовых и межосевых дифференциалов оборудуются полноценные рамные внедорожники, такие как Toyota Land Cruiser, 4Runner (Hilux Surf), Mercedes G-Class и.т.п.

17) Шарнир неравных угловых скоростей

Шарнир  равных угловых скоростей (сокращённо ШРУС, в просторечии — «граната») обеспечивает передачу крутящего момента при углах поворота до 70 градусов относительно оси.

Карданные шарниры  неравных угловых скоростей  применяются  в карданных передачах для  передачи крутящего момента от коробки  передач (раздаточной коробки) на главную  передачу ведущего моста под постоянно  изменяющимся углом.

Карданный шарнир неравных угловых скоростей отличается тем, что при равномерном вращении ведущего вала скорость ведомого вала постоянно изменяется. За один оборот карданного вала ведомая вилка при  вращении дважды обгоняет ведущую и  дважды отстает от нее. Вследствие неравномерности  возникают дополнительные нагрузки на детали механизмов ведущего моста, увеличивая интенсивность изнашивания. Чтобы устранить неравномерность  вращения ведомой части, устанавливают  несколько карданных шарниров (в  автомобиле ЗИЛ их три). Для компенсаций осевых удлиненный используют шлицевое соединение одной из вилок карданного шарнира с валом. Промежуточная опора снижает вибрацию и предотвращает возникновение нагрузок в промежуточном валу, которые возникают из-за неточности монтажа опоры и деформации рамы.

Карданные шарниры  неравных угловых скоростей  применяются  в карданных передачах для  передачи крутящего момента от коробки  передач (раздаточной коробки) на главную  передачу ведущего моста под постоянно  изменяющимся углом.

Карданный шарнир неравных угловых скоростей отличается тем, что при равномерном вращении ведущего вала скорость ведомого вала постоянно изменяется. За один оборот карданного вала ведомая вилка при  вращении дважды обгоняет ведущую и  дважды отстает от нее. Вследствие неравномерности  возникают дополнительные нагрузки на детали механизмов ведущего моста, увеличивая интенсивность изнашивания. Чтобы устранить неравномерность  вращения ведомой части, устанавливают  несколько карданных шарниров (в  автомобиле ЗИЛ их три). Для компенсаций осевых удлиненный используют шлицевое соединение одной из вилок карданного шарнира с валом. Промежуточная опора снижает вибрацию и предотвращает возникновение нагрузок в промежуточном валу, которые возникают из-за неточности монтажа опоры и деформации рамы.

Карданные шарниры 1 — вилки; 2— карданный вал; 3— крышка; 4— стопорная пластина; 5— стакан подшипника; 6— иголки; 7— войлочные уплотнения; 8— масленка; 9— крестовина; 10 — предохранительный клапан; 12 — отражатель; 13 — самоподжимная уплотнитсль-ная манжета; 14 — стопорное кольцо; 15 и 16 — радиальные и торцевые уплотнительиые манжеты;

Суммарный межигловой зазор в подшипниках карданных шарниров колеблется в пределах 0,1... 1,5 мм.

 Считается,  что суммарный межигловой зазор должен быть не более половины диаметра иглы подшипника. В большинстве карданных шарниров неравных угловых скоростей применяют подшипники, диаметр игл которых 2...3 мм (допуск на диаметр не более 5 мкм, а допуск по длине - не более 0,1 мм). Иглы для подшипника подбираются с одинаковыми размерами по допускам. Перестановка или замена отдельных игл не допускается. Надежность карданного шарнира определяется в первую очередь надежностью игольчатых подшипников. Помимо бринеллирования возможно также усталостное выкрашивание (питтинг) на соприкасающихся с иглами поверхностях, что объясняется высокими контактными напряжениями. В связи с этим шипы крестовины карданного шарнира подвергают поверхностному упрочнению.

18 а) Гипоидная передача.

Применяется в заднеприводных легковых автомобилях. Для того, чтобы уменьшить нишу для карданной передачи, в полу кузова необходимо расположить кардан ниже. Для этого опустили ведущую шестерню (1), а для надежного зацепления зубьев их сделали гиперболоидного вида, сокращенно гипоидного.

К недостаткам  гипоидной передачи относится проскальзывание  зубьев относительно друг друга (задиры), что удаляет масляную пленку с  зубьев и вызывает повышенный износ. Поэтому необходимо применять специальные  противозадирные гипоидные масла  и увеличить твердость поверхности  зубьев. В остальном устройство аналогично конической передачи.

18 б) Предварительный натяг подшипников.

В зависимости  от применения может возникнуть необходимость  создания положительного или отрицательного рабочего зазора в подшипниковом  узле. В большинстве случаев рабочий  зазор должен быть положительным, т.е. при работе подшипник должен иметь  остаточный зазор, пусть даже очень  небольшой.

 Однако, существует много примеров, в частности, подшипники шпиндельных узлов станков, опор шестерен мостов автомобилей, подшипниковые узлы небольших электродвигателей или подшипниковые узлы для колебательных движений, где требуется отрицательный рабочий зазор, т.е. предварительный натяг для увеличения жесткости подшипникового узла или повышения точности его вращения. Создание преднатяга, к примеру, при помощи пружин также рекомендуется в тех случаях, когда подшипники вращаются при очень малых нагрузках с высокими скоростями. В таких случаях преднатяг служит для обеспечения минимальной нагрузки на подшипник и предотвращения повреждения подшипника в результате проскальзывания тел качении

19 а) Классификация автомобильных дифференциалов.

Существует 4 вида дифференциалов:

   винтовые;

   дисковые;

   электронно-управляемые;

   вязкостные.

19 б) Кинематическая схема конического симметричного дифференциала

После построения плана скоростей и определения  окружной и угловой скорости ведущего звена по условно принятой окружной (или угловой) скорости ведомого звена  решают обратную задачу. При этом полученные графическим построением значения окружной и угловой скоростей ведущего звена уже являются известными. Неизвестными величинами являются окружные и угловые скорости ведомого и промежуточного звеньев, определяемые в зависимости от соответствующих значений этих скоростей для ведущего звена.

 Построение  плана скоростей и геометрический  анализ таких передач затруднений  не вызовут.

 В некоторых  случаях удобнее, однако, пользоваться  действительным планом скоростей  конической планетарной передачи.

 Так как  шестерни конических передач  находятся в разных плоскостях, то план скоростей должен строиться  в двух плоскостях. В вертикальной  плоскости строят планы скоростей  водила и конических солнечных  шестерен, а в плоскости, перпендикулярной  к осям сателлитов, — планы  скоростей сателлитов.

 На рис.  показаны кинематическая схема автомобильного конического дифференциала и его план скоростей. Ведущим звеном передачи является коробка сателлитов, ведомыми—полуосевые солнечные шестерни а и с, с которыми связаны полуоси ведущих колес.

 

20 б) Определение коэффициента  блокировка межколёсного дифференциала

Коэффициент блокировки (Кб) — соотношение крутящего  момента на отстающем колесе к  моменту на забегающем колесе. Его  величина для симметричного дифференциала  всегда равна 1, для дифференциалов повышенного трения от 1 до 5. Чем  больше Кб, тем лучше проходимость автомобиля. То есть, при Кб = 3 момент на отстающем колесе будет в три раза больше, чем на буксующем, а при Кб = 5 — в пять раз. Но момент на колесе в эту секунду будет возможным от 20 до 70%, в зависимости от возможности блокирующего механизма.

21 а) Автомобильная подвеска.

Автомобильная подвеска — это устройство, которое  обеспечивает упругое сцепление  колес автомобиля с несущей системой, а также регулирует положение  кузова во время движения и уменьшает  нагрузки на колеса. Современное автомобилестроение предлагает различные типы автомобильных  подвесок: пневматические, пружинные, рессорные, торсионные и т.д.

Направляющие  устройства подвески. Совокупность устройств, связывающих колеса и кузов автомобиля, образует подвеску. Основное назначение подвески состоит в преобразовании воздействия на автомобиль со стороны  дороги в допустимые колебания кузова и колес. Эти взаимодействия должны быть такими, чтобы автомобиль не только быстро набирал скорость (разгонялся), но и мог еще быстрее замедлять  ход (вплоть до полной остановки). Кроме  того, машина во время движения должна легко управляться  и быть устойчивой. Для выполнения названных задач  и служит подвеска, конструкция которой  определяет основные эксплуатационные свойства легковых автомобилей, включая  безопасность движения.