Содержание страницы
1. Дополнительные коробки передач
На автомобилях с невысокой удельной мощностью двигателя для обеспечения высоких тягово-скоростных и топливно-экономических показателей на всех режимах движения устанавливаются многоступенчатые (более 5 — 6 передач) коробки передач.
Для уменьшения межосевого расстояния, повышения жесткости валов и увеличения числа передач применяют дополнительные коробки передач (ДК), которые обычно выполняются двухступенчатыми.
ДК позволяют удвоить общее количество передач и значительно расширить диапазон передаточного числа КП. Диапазон передаточного числа в подобной многоступенчатой КП может быть разделен на два ряда, выбор которых определяется включенной передачей в ДК.
Разбиение диапазона передаточного числа на ряды может быть выполнено двумя способами, поэтому ДК и агрегатируемая с ней основная КП конструктивно различаются.
Делитель — это дополнительная коробка (рис. 1 ), имеющая, кроме передачи с передаточным числом равным единице, понижающую передачу с передаточным числом 1,2 — 1,3.
Рис. 1. Схема делителя
Использование в ДК передачи с передаточным числом не равным единице позволяет разделить диапазоны передаточных чисел смежных передач основной коробки таким образом, чтобы в результате, все передаточные числа многоступенчатой КП при использовании делителя изменялись бы по закону геометрической прогрессии . Способ управления (переключения передач) позволяет использовать делитель на каждой передаче основной коробки. Схема делителя и его установки на КП показана на рис. 1 .
Картер делителя 9 крепится к передней части картера 14 КП. Ведущий вал делителя 8 установ лен на двух опорах (шариковые подшипники). Левая опора в маховике коленчатого вала двигателя (не показана), правая опора 10 размещена в картере делителя. К валу делителя 8 с помощью подвижного шлицевого соединения крепится ведомый диск сцепления. Шестерня 1 свободно вращается на валу 8 и блокируется с валом с помощью муфты 2, ступица которой жестко соединяется с валом 8. Первичный вал 12 основной КП устанавливается на опоры, выполненные слева в корпусе ступицы муфты 2, справа в картере КП. Шестерня 3 первичного вала КП жестко соединяется с ним. На промежуточном валу 11 делителя жестко закреплена шестерня понижающей передачи 6.
Прямая передача делителя включается смещением муфты 2 вправо до её зацепления с шестерней 3. При этом вал делителя 8 и первичный вал КП 12 жестко соединяются, и крутящий момент к промежуточному валу 13 КП передается через шестерни постоянного зацепления 4 и 5.
Пониженная передача в делителе включается при перемещении муфты 2 влево. Муфта входит в зацепление с зубчатым венцом шестерни 1 и блокирует её относительно вала 8. Крутящий момент от первичного вала делителя через шестерни 1 и 6, вал 11 и зубчатую муфту 7 передается непосредственно на промежуточный вал 13 КП.
На рис. 2 показан конструктивный вариант исполнения делителя.
Рис. 2. Конструкция делителя
Шестерня 1 свободно вращается на ведущем валу 8, муфта 3 с синхронизатором пальцевого типа установлена на шлицах ступицы 2. Шестерня 4 жестко закреплена на первичном валу КП Шестерня 3 первичного вала КП жестко соединяется с ним. На промежуточном валу 11 делителя жестко закреплена шестерня понижающей передачи 6.
Вал 11 делителя и промежуточный вал КП 13 соединяются зубчатой муфтой 7. 4 и 5 — Шестерни постоянного зацепления КП. Конструкция КП с делителем (рис. 2) полностью соответствует схеме, показанной на рис. 1. Недостатком переднего расположения дополнительных коробок является невозможность иметь большое передаточное число понижающей пере дачи , так как в этом случае существенно возрастает крутящий момент, прикладываемый к валам основной коробки передач, что вынуждает увеличивать ее размеры. С целью разгрузки валов основной КП применяют дополнительную коробку — демультипликатор.
Демультипликатор это дополнительная коробка с передаточным числом, превышающим передаточное число первой передачи основной коробки передач. Применяются на грузовых автомобилях с большой полной массой. Размеры и масса основной КП при этом могут быть уменьшены, так как передаточное число низшей передачи может быть уменьшено. Корпус 13 демультипликатора крепится к картеру коробки передач (рис. 3).
Рис. 3. Схема демультипликатора
Для уменьшения размеров демультипликатора, зависящих от величины передаваемого момента на низшей передаче, в его конструкции часто применяется планетарный редуктор. На ведомом валу 1О КП жестко крепится солнечная шестерня 11 планетарного механизма. Водило 14 соединяется с ведомым валом 15 демультипликатора, на котором жестко закреплена шестерня 16. Муфта 17 установлена на ступице 19 коронной шестерни 12. При перемещении муфты 17 вправо, она входит в зацепление с шестерней 16 ведомого вала 15, коронная шестерня 12 блокируется с водилам 14 и все конструктивные элементы планетарного механизма — солнечная шестерня, водило и коронная шестерня, вращаются с одной угловой скоростью. При этом включена прямая передача. При перемещении муфты 17 влево, она входит в зацепление с неподвижным зубчатым венцом 18, закрепленном на корпусе КП. Коронная шестерня становится неподвижной и крутящий момент от ведомого вала КП и солнечной шестерни 11 передается на сателлиты, водило 14 и ведомый вал демультипликатора 15. При этом включена понижающая передача.
2. Раздаточные коробки
Раздаточные коробки (РК) устанавливаются в трансмиссиях полноприводных или многоприводных автомобилей и распределяют крутящий момент между ведущими мостами. В автомобилях повышенной проходимости, имеющих высокие опорно-сцепные свойства и возможность реализации значительных крутящих моментов, раздаточные коробки позволяют увеличить крутящий момент, подводимый к ведущим колесам. РК независимо от их конструктивной схемы должны удовлетворять следующим основным требованиям:
- распределять крутящий момент по ведущим мостам таким образом, чтобы обеспечивалась наилучшая проходимость автомобиля (в соответствии с распределением по осям массы);
- иметь значительное передаточное число, обеспечивающее преодоление участков пути с большим сопротивлением движению; иметь высокий КПД.
В качестве дополнительных, могут устанавливаться требования в отношении защиты трансмиссии от перегрузок, шума и другие.
Конструктивные схемы раздаточных коробок в основном классифицируются по типу привода: блокированные (с жесткой механической связью всех выходных валов) и дифференциальные (связь выходных валов раздаточной коробки обеспечивается через дифференциал).
Известны конструкции РК с тремя выходными валами, используемые при параллельном приводе задних ведущих мостов грузового автомобиля. Включение РК может осуществляться принудительно или с использованием автоматических устройств.
Блокированный привод ведущих мостов отличается простотой конструкции и повышает проходимость автомобиля за счет возможности реализации ведущими колесами каждого моста крутящего момента, равного моменту на ведущих колесах, имеющих наибольший, в данный момент, коэффициент сцепления. Возможно, что ведущие колеса других мостов будут двигаться с проскальзыванием, но при этом обеспечивается максимальная суммарная сила тяги.
Недостатки блокированного привода проявляются при движении по дороге с высоким коэффициентом сцепления. В этом случае, вследствие кинематического рассогласования (разных угловых скоростей вращения жестко связанных между собой ведущих колес) в трансмиссии автомобиля возникает циркуляция мощности, увеличиваются нагрузка на конструктивные элементы трансмиссии, шины, колеса и в целом снижается КПД трансмиссии. Поэтому, в раздаточных коробках с блокированным приводом предусматривают наличие механизмов отключения ведущих мостов трансмиссии, кроме одного, при движении по дорогам с твердым покрытием.
Дифференциальный привод ведущих мостов обеспечивает повышение управляемости и устойчивости движения, снижение потерь мощности, обусловленные тангенциальной деформацией колес, уменьшающейся при распределении силы тяги между всеми колесами автомобиля. Недостатком дифференциального привода является уменьшение суммарной силы тяги при различных значениях коэффициента сцепления ведущих колес различных мостов.
В отличие от блокированного привода, величина крутящего момента, передаваемого на колеса каждого ведущего моста дифференциального привода, определяется тяговой силой, реализуемой на колесе, обладающим в данный момент минимальным коэффициентом сцепления. Для повышения проходимости в раздаточных коробках с дифференциальным приводом предусматривается возможность блокирования межосевого дифференциала, в результате чего дифференциальный привод превращается в блокированный.
Конструкция РК с промежуточным валом и блокированным приводом заднего моста от верхнего вала показана на рис. 4.
Рис. 4. РК с промежуточным валом и блокированным приводом
Ведущий вал 2 жестко соединен с выходным валом КП и может вращаться относительно вала 7 на подшипнике 5. Валы приводов заднего 7 и переднего 11 мостов с помощью фланцев 8 и 13 соединяются с соответствующими карданными передачами и ведущими валами редукторов мостов. На промежуточном валу 9 с помощью шлицевого соединения установлены шестерни понижающей 1 и высшей 10 передач. Шестерня 1 установлена неподвижно относительно вала, а шестерня 10 может смещаться вдоль оси вала на шлиц ах.
В нейтральном положении РК валы 2, 6, 11 могут вращаться независимо.
Включение заднего моста осуществляется смещением шестерни 3 вправо по шлицам ведущего вала 2 до зацепления её зубчатого венца с внутренним зубчатым венцом шестерни 4 вала привода заднего моста 7. Валы 2 и 7 при этом жестко соединяются.
Включение переднего моста возможно только при включенном заднем мосту. Для этого шестерня 10 промежуточного вала 9 смещается вправо, входит в зацепление с шестерней 4 и шестерней 12 вала привода переднего моста.
Пони:женная передача в раздаточной коробке может быть включена только при обоих включенных мостах. Шестерня 10 остается в зацеплении с шестернями 4 и 12, а шестерня 3 смещается влево и вводится в зацепление с шестерней 1. Крутящий момент от ведущего вала 2 передается на шестерню 1, промежуточный вал 9, шестерню 10. На задний мост крутящий момент передается через шестерни 10, 4 и вал привода заднего моста 7. На передний мост через шестерни 10, 12 и вал привода переднего моста 11.
С целью исключения поломок деталей трансмиссии при включении пониженной передачи, отключение переднего или заднего мостов недопустимо. Для этого их приводы блокируются специальным механизмом, рис. 5.
Штоком 14 с помощью соответствующей вилки передвигают шестерню 3, рис. 4. Шток 14 имеет три фиксированных положения и соответственно три цилиндрических выемки 20, 21 и 22. Выемка 21 обеспечивает фиксацию штока в нейтральном положении и выполнена более глубокой, чем выемки 20 и 22. Толщина штока в промежутке между выемками 21 и 22 (фиксации прямой передачи) меньше, чем в промежутке между выемками 21 и 20. Шток 17 обеспечивает передвижение шестерни 10, рис. 4, и имеет две выемки 18 и 19. Выемка 18 (фиксации понижающей передачи и переднего моста) более глубокая. Штоки фиксируются с помощью подпружиненных плунжеров 15 и 16.
Расстояние между торцами плунжеров 15 и 16 такое, что при определенном сочетании глубины выемки и толщины штока, плунжеры соприкасаются. На рис. 5 механизм управления показан в положении включенной прямой передачи с приводом на задний и передний мост.
Рис. 5. Механизм блокировки
В этом положении механизма управления штоки 14, 17 могут быть смещены вдоль оси вправо — влево.
Привод переднего моста отключается при перемещении штока 17 (шестерни 10, рис. 4) влево до фиксации плунжера 16 в выемке 18. Включение понижающей передачи в этом случае невозможно, так как перемещение штока 14 (шестерни 3, рис. 4) в крайнее левое положение, соответствующее пониженной передаче, блокируется плунжером 15, упирающимся в торец плунжера 16.
Отключение переднего моста при пониженной передаче тоже невозможно. Шток 14 при включенной пониженной передаче фиксируется установкой плунжера 15 в выемку 22, а шток 17 включения переднего моста установкой плунжера 16 в выемку 18. Смещение штока 17 влево невозможно, так как длина соприкасающихся торцами плунжеров 13 и 12 больше, чем расстояние между точкой максимального углубления в тело штока 14 выемки 15 и поверхностью штока 11 между выемками 18 и 17. Нейтральное положение в раздаточной коробке обеспечивается при положении штоков с фиксацией плунжеров в выемках 21 и 19.
Включение понижающей передачи раньше, чем включен передний мост невозможно, так как перемещение штока 14 блокируется соприкасающимися торцами плунжерами 15 и 16, длина которых больше, чем расстояние между точкой максимального углубления в тело штока 18 выемки 18 и поверхностью штока 14 между выемками 20 и 21.
Конструкция раздаточной коробки с промежуточным валом и дифференциальным приводом переднего и заднего мостов (рис. 6). Такая РК имеет большую длину нижних валов, из-за чего удлиняются картер раздаточной коробки, увеличивается его масса и снижается жесткость валов. Отчасти указанные недостатки могут быть компенсированы применением зубчатых муфт управления. На рис. 6 показано положение муфт управления 4, 13 для нейтрального положения раздаточной коробки.
Рис. 6. РК с промежуточным валом и дифференциальным приводом
Повышенная передача включается перемещением муфты 4 влево. При этом свободно вращающаяся относительно ведущего вала 2 шестерня 3 с помощью зубчатого венца и муфты 4 жестко соединенной с валом 2. Крутящий момент передается от ведущего вала 2, муфту 4, малую шестерню блока шестерен 6, зубчатый венец 12 корпуса дифференциала, сателлиты 9, на полуосевые шестерни 8, 11 и полуоси 7 и 14.
Блокирование дифференциала производится с помощью муфты 13. Муфта 13 смещается влево, внутренний зубчатый венец входит в зацепление с наружным зубчатым венцом полуоси 14. Корпус дифференциала 12 при этом жестко соединяется с полуосью 14. Полуось 7 блокируется относительно корпуса с помощью сателлита 9. Блокировка дифференциала возможна при включенных повышенной и пониженной передачах в РК.
Пониженная передача включается перемещением муфты 4 вправо. При этом относительно вала 2 блокируется шестерня 5, момент с которой передается на большую шестерню блока шестерен 6 и через малую шестерню блока на зубчатый венец 12 корпуса дифференциала, сателлиты 9 и полуосевые шестерни 11, 8 на полуоси 7, 14. Переключение режимов работы раздаточной коробки выполняется одним или двумя рычагами, передвигаемыми в определенной последовательности.
3. Коробки отбора мощности
Коробки отбора мощности применяются для привода допонительных агрегатов автомобиля с использованием энергии двигателя. Такими агрегатами могут быть: насосы гидравлических подъемных механизмов самосвалов, центробежные насосы цистерн различного типа, компрессоры, вакуумные насосы, лебедки и другие установки, смонтированные на шасси автомобиля.
Коробка отбора мощности устанавливается на специальные крепежные места коробки передач или раздаточной коробки, и представляет редуктор (одно- или двухступенчатый) с валом отбора мощности. На рис. 7 показана схема коробки отбора мощности (КОМ), имеющая два ряда шестерен (двухступенчатая), передающих крутящий момент от ведущего к ведомому валу (вал отбора мощности, ВОМ).
Рис. 7. Схема коробки отбора мощности
Возможность трансформации крутящего момента с различным передаточным числом позволяет изменять частоту вращения вам и снимаемый с него крутящий момент, делая КОМ универсальной, пригодной для привода различных дополнительных агрегатов. КОМ монтируется на картере основной КП. Шестерня 4, жестко закрепленная на ведущем валу 1 КОМ, входит в зацепление с шестерней 3-й передачи промежуточного вала КП. Крутящий момент с шестерни 4 передается на промежуточный вал 2. На шлицевой части ведомого вала 3 установлена подвижная муфта 7 с двумя зубчатыми венцами 8 и 9. Смещением муфты вдоль вала выбирается передача КОМ.
При включенной пониженной передаче крутящий момент через шестерни 4, 6, вал 2, шестерни 5 и 8, шлицевое соединение передается на ВОМ 3.
При включенной повышенной передаче крутящий момент через шестерни 4, 6, 9 и шлицевое соединение передается на ВОМ 3.