Мост автомобиля

Ведущим мостом автомобиля называется агрегат, предназначенный для увеличения крутящего момента в кардане, распределения этого момента, а также передачи его ведущей колесной оси, что увеличивает тяговые усилия колес. Нарастание крутящего момента и его подачу под углом в 90° обеспечивает главная передача; крутящий момент распределяется между ведущими осями колес с помощью дифференциала, а передается на ведущие колеса полуосями.

Дифференциал, полуоси и главная передача расположены в балке ведущего моста, которая выступает в качестве оси с автомобильными колесами. Практически всегда задней осью является ведущий мост автомобиля, ось передней части – это управляемый мост, который также может выступать в качестве ведущего. Ведущий задний мост отличается от ведущего переднего моста конструкцией привода к ведущей колесной паре. В автомобиле главная передача предназначена для регулярного увеличения, подводимого от силового агрегата крутящего момента, а также его передачи под углом в 90° к ведущей оси колес. Постоянное повышение крутящего момента определяется передаточным числом главной передачи.

В самой распространенной и часто используемой конструкции ведущего моста автомобиля балка одновременно выполняет функцию картера (внутри своей конструкции балка имеет полуоси привода ведущей колесной оси, дифференциал, главную передачу).

Балки мостов бывают следующих разновидностей:

• Цельные;
• Типа «банджо»;
• Разъемные.

Балка разъемного типа состоит из двух половинок, которые соединяются болтами. Полуосевые чулки (кожухи приводных валов) запрессованы в литые средние области балки и, как правило, имеют дополнительное соединение с ними с помощью электрозаклепок или простых заклепок. Средняя область балки формирует картер главной передачи с со­от­ветст­ву­ю­щи­ми подшипниковыми гнездами.

Как правило, эту часть конструкции выполняют из стали или чугуна. Конструкция разъемной балки, на сегодняшний день, считается устаревшей. Из-за присутствия по­пе­реч­но­го стыка ей свойственна небольшая жесткость, вдобавок к этому есть вероятность течи масла через этот стык, нагруженный изгибающими моментами; также трудоемки и затруднительны операции настройки. В случае ремонта механизма авто мост приходится демонтировать с автомобиля.

Цельная балка оснащена центральной частью, которая изготовлена в виде одного цельного элемента. Полуосевые чулки – это трубы, выполненные из стали, запрессованные в литую среднюю область балки. Элементы механизмов во время сборки устанавливаются через заднюю съемную крышку, сняв которую, можно выполнить осмотр составляющих без демонтажа. Однако выполнять регулировочные и монтажно–демонтажные работы, где необходим специальный инструмент, без снятия с автомобиля моста очень сложно.

Балка типа «банджо». Главная передача устанавливается в картере, который связан с балкой посредством фланцевого соединения, и в собранном состоянии без нарушения регулировок устанавливается в балку и демонтируется из нее, при этом балка может остаться на транспортном средстве. Плоскость разъема картера главной передачи и балки может быть горизонтальной или вертикальной. «Банджо–балка» может быть сварной, изготавливаться литьем из чугуна или штамповкой из стали. В состав ее центральной области входят две штампованные половинки, между которыми располагаются вкладки.

В средней области балки находятся сливное и маслозаливное отверстие, которые прикрыты пробками. Также там располагается сапун, который препятствует увеличению внутри балки давления при нагреве элементов ее механизмов в процессе работы.

К внешней поверхности кожухов приварены специальные крепления рессор. К торцовым областям кожухов балки автомобилей легкового типа приварены фланцы со специальными гнездами для подшипников полуосей и с отверстиями для присоединения тормозных щитов. Концы кожухов автомобилей грузового типа имеют специальную обработку для монтажа подшипников ступиц задних колес, а также отличаются при­ва­рен­ны­ми фланцами крепления щитов тормозов. Во время движения балка ведущего моста подвергается вертикальной нагрузке силы массы автомобиля, горизонтальной нагрузке сил инерции во время разгона, поворота, торможения и скручивающей нагрузке, получаемой от крутящего момента. Балка рассчитывается на прочность при кручении, изгибе и должна предоставлять максимальную жесткость с прогибом не выше 1.5 мм на метр колеи. Балка изготавливается из среднеуглеродистой стали, а из ковкого чугуна отливается картер главной передачи.

Мост, в том числе ведущий – сложнейший узел, состоящий из большого количества деталей, который осуществляют различные функции. Мост принимает на себя все продольные, вертикальные и продольные нагрузки, которые гасятся упругими сос­тав­ля­ю­щи­ми подвески автомобиля – пружинами или рессорами. Таким образом, мост не имеет жесткой связи с автомобильным кузовом ( см. кузов легкового автомобиля ) и соединяется с ним за счет рычагов с пружинами или рессор с реактивными тягами, в зависимости от конст­рук­ции. Сам мост как бы висит на данных элементах, соединенных с рамой или кузовом через резинометаллические втулки.

Разновидности автомобильных мостов

• Управляемые;
• Ведущие;
• Поддерживающие;
• Управляемые ведущие.

Ведущие мосты автомобиля подразделяются на задние, передние и промежуточные. А также они бывают разрезанные и неразрезанные – в зависимости от варианта подвески. Если подвеска автомобиля независимая, ведущий мост изготавливается разрезным, в случае, если подвеска зависимая, мост – неразрезной. На автомобилях классической компоновки легкового типа задний мост является ведущим, на автомобилях с системой полного привода оба моста являются ведущими.

Управляемый мост. Когда рассматривается управляемый мост, в большинстве случаев подразумевается передний мост авто с полным или задним приводом. Однако у машин специального назначения (сельскохозяйственная колесная техника, автомобили коммунальных служб, погрузчики) задний мост может быть управляемым, а передний – ведущим.

Данный мост может быть как разрезным, так и не разрезным. Неразрезной мост – это балка с поворотными кулачками, благодаря которым обеспечивается возможность вра­ще­ния управляемой колесной оси во время движения транспортного средства.

Балка моста должна быть одновременно жесткой, прочной и легкой. Данным ус­ло­ви­ям отвечают по большей части стальные кованые балки двутаврового сечения. На балке имеются опорные площадки для того, чтобы закрепить элементы подвески.

В своей средней части балка выгнута вниз, для того, чтобы расположить силовой агрегат как можно ниже, и это дает возможность смены центра тяжести для увеличения устойчивости транспортного средства.

Разрезной передний управляемый мост. Разрезным мостом называется редуктор, закрепленный на подрамнике со специальными приводными валами, которые передают крутящий момент колесам. Подвеска (независимая) соединяется с поворотными кулаками, как это свойственно автомобилям с системой переднего привода. Управляемые колеса автомобиля, прикрепленные к ступицам, могут проворачиваться одновременно со стойками, что позволяет маневрировать автомобилем.

Задний ведущий мост

Теперь вернемся к заднеприводным автомобилям и остановимся на устройстве заднего ведущего моста автомобиля. Рассмотрим конструкцию заднего ведущего моста и работу составных его механизмов: главной передачи, дифференциала и полуосей.

Задача главной передачи — увеличить крутящий момент и перпендикулярно передать его к колесам. Мы помним, карданная передача автомобиля заканчивается шарниром. Этот шарнир жестко соединен с ведущим валом главной передачи.

Неразрезной ведущий мост. Такой мост конструктивно изготавливается пус­то­те­лым в виде балки для расположения в ней трансмиссионных узлов: дифференциала, полуосей, являющихся приводом к ведущей колесной оси автомобиля и главной пары. На концах балки имеются подшипники полуосей и фланцы для присоединения тормозных механизмов и опорных дисков. На теле балки имеются площадки под крепления пружин или рессор, а также специальные кронштейны для присоединения к подвеске.

Предназначение заднего ведущего моста автомобиля заключается в перемене подведенного крутящего момента и его передачи под углом 90° на ведущие колеса. Во время прохождения поворота этот мост предоставляет возможность ведущей колесной паре вращаться с разными скоростями. Также мост выполняет передачу реактивного момента и тяговых усилий к несущему кузову или раме от ведущих колес и воспринимает боковые реакции и силу веса во время движения машины при повороте.

Конструктивные особенности неразрезного заднего моста. Автомобильный задний ведущий мост состоит из следующих элементов: дифференциал, картер заднего моста, полуоси привода колес, главная передача. Картер заднего моста предназначен для монтажа необходимых узлов с их взаимным заданным расположением, передающих к ведущим колесам крутящий момент. Вместе с этим картер заднего моста является одной из составляющих в подвеске задней колесной пары. Мост через подвеску воспринимает массу автомобиля, передающуюся на колеса.

Картер заднего ведущего моста изготовлен по методу штамповки. Концы картера оснащены приваренными и запрессованными стальными коваными фланцами, которые после сварки обрабатываются. Фланцы отличаются специальными гнездами для монтажа подшипников полуосей, а также резьбой крепления щита тормозов. В средней области картера моста спереди располагается отверстие для монтажа редуктора заднего ведущего моста, а сзади данное отверстие закрыто приваренной штампованной крышкой. В крышке находится маслозаливное отверстие под резьбовую пробку. Нижняя часть картера оснащена отверстием для слива масла, оно также закрывается пробкой с резьбой. Как правило, пробка имеет магнитный элемент, который собирает металлические продукты износа; они уда­ля­ют­ся с пробки во время замены масла в редукторе.

Усилие, подводимое к заднему ведущему мосту от силового агрегата через карданную передачу, увеличивается за счет главной передачи в редукторе. Кроме этого главная передача выполняет изменение положения вращения оси на 90° за счет передачи крутящего момента с помощью шестерен дифференциала на полуоси.

Полуоси изготовлены из углеродистой стали и по всей своей длине закалены ТВЧ, чтобы увеличить их прочность и придать упругость. Концы полуосей оснащены отлитыми воедино с ней фланцами, к которым присоединяются колеса и тормозные механизмы. Внутренности полуосей имеют накатанные шлицы, которые вступают в зацепление с шестернями дифференциала.

Дифференциал заднего моста

Вот казалось бы и все. Мы достигли того, что колеса начали получать вращение. Но возникает проблема при изменении направления движения автомобиля поворотом влево, вправо или при развороте. Если колеса поместить жестко на одной оси, то они всегда одинаково будут вращаться. А при повороте, допустим, направо, радиусы поворота колес изменяются, и правое колесо проходит меньшее расстояние, чем левое. Получается, одно из них должно проскальзывать. Такой же эффект будет, если одно из колес прокатывается через яму, а второе по ровной поверхности. Это приведет к повышенному износу колес, а на скользкой дороге автомобиль будет просто неуправляем.

Значит надо сделать так, чтобы колеса были независимы друг от друга, но при этом получали крутящий момент. Это и есть задача следующего механизма – дифференциала заднего моста.

Ведущая шестерня входит в зацепление с ведомой, вид которой, как видно на рисунке, заметно изменился, по сравнению с предыдущей картинкой. Внутри ведомой шестерни жестко сидят две конические шестеренки друг напротив друга. Называются они сателлитами. Каждый сателлит зубьями сцеплен с двумя шестернями на полуосях. Сами полуоси друг с другом напрямую никак не связаны, только через сателлиты. То есть на данном этапе колеса получили независимость друг от друга. Теперь рассмотрим принцип работы дифференциала заднего моста.

Машина едет прямо. Крутящий момент от ведущей шестерни перпендикулярно передается на ведомую. Ведомая шестерня вместе с собой вращает сателлиты. Они, из-за зубчатого сцепления с шестеренками полуосей, заставляют их вращаться одинаково, и крутящий момент уходит к обоим колесам. При этом сами сателлиты вокруг собственной оси не вращаются.

Автомобиль поворачивает. Одной из полуосей с колесом надо вращаться с меньшей (большей) скоростью относительно второй. Ей это и позволяют сделать сателлиты, которые помимо вращения вместе с ведомой шестерней главной передачи, начинают вращаться вокруг собственной оси. Такое вращение позволяет им передавать нагрузку неравномерно, а колесам вращаться с разной скоростью. По завершении маневра автомобилем сателлиты замирают и вращаются только вместе с ведомой шестерней, что мы рассмотрели выше. Вот это и есть принцип работы дифференциала заднего моста.

Конечный элемент ведущего моста автомобиля - это те самые полуоси, которые жестко связаны с колесами.

Все механизмы ведущего моста автомобиля защищены металлическим корпусом с картером, где находится трансмиссионное масло, служащее для уменьшения трения и охлаждения подвижных деталей.

Редуктор ведущего моста

Сегодня существует две разновидности редукторов ведущего моста: колесный и центральный. Главный редуктор ведущего моста (центральный) предназначен для уменьшения угловой скорости ведомого вала и увеличения крутящего момента. Редуктор ведущего моста колесного типа применяется для дополнительного увеличения крутящего момента, сохраняя основные технические характеристики и величины центрального редуктора. Благодаря этому удается увеличить клиренс и унифицировать мосты ав­то­мо­би­лей грузового типа.

Шестерни главной передачи образуются попарно, поэтому выполняя ремонтные работы с редуктором ведущего моста и выбраковывая одну из всех шестерен, необходимо производить их одновременную замену. Парование шестерен осуществляется в заводских условиях с применением соответствующего оборудования.