Мост автомобиля

Конструкция неразрезных мостов

Железобетонные неразрезные мосты получили широкое применение и имеют существенные экономические, эксплуатационные и эстетические преимущества.

Неразрезные балочные пролетные строения имеют меньшие, чем разрезные, величины изгибающих моментов в пролете, а значит, и меньшую высоту и размеры поперечного сечения главных балок. Возможность наиболее рационального изменения высоты балок по пролету существенно уменьшает общий объем железобетона в конструкции.

В перазрезной системе обычно достигается также экономия в объеме опор за счет размещения на промежуточных опорах только по одной опорной части (по фасаду моста) вместо двух при разрезных системах. Кроме того, вертикальное опорное давление от неразрезного пролетного строения пере­дается на опору центрально и вызывает в сечениях опоры равпомерно распределенные сжимающие напряжения.

Отсутствие поперечных деформационных швов, вредно влияющих на развитие скоростного движения на современных автомобильных дорогах, является важным преимуществом неразрезных систем с точки зрения эксплуатации.

В неразрезной конструкции деформации значительно меньшие, чем в конструкции с шарниром типа рамно-консольных или рамно-подвесных.

Как известно, в мостах с центральным шарниром возникают большие вертикальные перемещения концов консолей от воздействия совокупности различных деформаций материалов. Опыт показал, что наличие шарнира в середине пролетов вызывает постепенно нарастающие прогибы концов консолей в течение первых лет службы сооружения. Эти прогибы создают переломы в продольном профиле моста.

Применение балок постоянной высоты в ряде случаев позволяет придать железобетонным неразрезным мостам особую стройность и архитектурную законченность, удовлетворяющую повышенные эстетические требования, особенно, если промежуточные опоры приняты тонкостенными или гибкими.

Наиболее важным технологическим преимуществом балок постоянной высоты является возможность значительного упрощения производства работ при сооружении монолитных неразрезных пролетных строений мето­дом навесного и попролетного бетонирования, а также возможность строительства сборных мостов с пролетами от 40 до 100 м из серийных блоков.

К достоинствам неразрезных систем следует также отнести возможность использования их в сложных условиях при сооружении мостов и эстакад в больших городах и на автострадах, проложенных в гористой местности.

В поперечном сечении неразрезные пролетные строения длиной до 30— 40 м состоят, как правило, из одной или двух коробок.

В качестве рабочей арматуры в неразрезных пролетных строениях применяют пучки из высокопрочной проволоки, стальные канаты и высокопрочную стержневую арматуру. Рабочую арматуру располагают по плите или в каналах, образованных в плите и стенках балки.

К недостаткам неразрезных систем относится необходимость устройства достаточно надежных и жестких оснований опор, а также большая сложность и трудоемкость арматурных работ.

К числу наиболее крупных неразрезных мостов, сооруженных в СССР и за рубежом, следует отнести мост им. Александра Невского через р. Неву в Ленинграде с пролетами до 123 м, мост через р. Москву у Нагатино с русловым пролетом 114 м, мост Олерон-Континент (Франция) общей длиной 2862 м с максимальными пролетами по 79 м, через р. Рейн у Бендорфа (ФРГ) с центральным пролетом 208 м.

Неразрезная конструкция принята в русловой части моста через р. Вол­гу в Саратове. При общей длине моста около 2800 м судоходная часть главного русла реки перекрыта пятипролетным неразрезным решетчатым строением по схеме 106 + 3 X 166 + 106 м.

Одноступенчатая главная передача

Она может быть выполнена в виде спирально-конического, гипоидного, червячного или цилиндрического редуктора. В двухступенчатой передаче первую ступень обычно образуют с помощью конической или гипоидной передачи, а вторую – цилиндрической, шевронной или планетарной. При этом двухступенчатые передачи могут быть как одно-, так и двухскоростными.

Гипоидные передачи относятся к передачам со скрещивающимися осями. По свойствам они являются промежуточным звеном между коническими и червячными передачами. К характерным свойствам гипоидных передач относятся:

менее шумная, чем у конических передач работа;
КПД выше, чем у червячных передач, но ниже, чем у конических. Для получения высокого КПД гипоидной передачи не требуется добиваться особо высокой точности изготовления или малой шероховатости рабочих поверхностей

Для гипоидных шестерен применяют те же материалы, что и для конических, при этом стоимость обеих передач примерно одинаковая;
при одинаковой прочности размеры гипоидной передачи значительно меньше, чем конической;
допускает более низкое положение кузова и позволяет уменьшить высоту центра тяжести автомобиля, что особенно важно для туристических и междугородных автобусов;
в многоосных автомобилях облегчает выполнение «проходного» моста для подвода крутящего момента к следующему ведущему мосту.

Специфика зацепления шестерен в гипоидной передаче предъявляет повышенные требования к смазке. Для гипоидных главных передач должны использоваться только специальные масла. Они отличаются от обычных тем, что благодаря специальным добавкам, содержащим серу, хлор или фосфор, обеспечивают высокую прочность масляной пленки, не разрушающейся даже в тех тяжелых условиях, которые возникают в гипоидном зацеплении, и тем самым зубья предохраняются от задира. Иные масла в эксплуатации использовать недопустимо.

Червячные главные передачи применяются в автобусах (ими снабжена треть австралийских автобусов) и многоосных грузовых автомобилях (американские Peterbilt, английские Atkinson, Seddon и др.). Червяк может находиться как над червячным колесом, так и под ним.

Червячные передачи обладают рядом достоинств:

малые габариты и масса при большом передаточном числе (в грузовиках его диапазон составляет 8 – 12);
малая шумность и высокая плавность работы, обусловленная продольным скольжением зубьев, вследствие чего динамические нагрузки, вызываемые погрешностями изготовления, в червячной передаче значительно меньше, чем в конической;
возможность для опускания карданного вала при размещении червяка снизу

Это важно для автомобилей с низкой рамой и низкорасположенным полом;
удобство и простота выполнения «проходного» промежуточного моста для привода к последующему ведущему мосту в многоосных автомобилях при использовании верхнего червяка.. Недостатками червячной передачи являются: сложность и высокая стоимость изготовления, меньший КПД

Современные червячные передачи по этому параметру приближаются к коническим редукторам, но для получения высокой эффективности зубчатый венец червячного колеса делают из высококачественной оловянистой бронзы (11 – 14% олова), используют передачи с большими углами высокой линии червяка, а обработка поверхности червяка должна быть весьма точной. Использование дорогих материалов, их дорогостоящая обработка и высокая стоимость нарезки самого червяка в производстве – причины, по которым применение червячных передач весьма ограничено

Недостатками червячной передачи являются: сложность и высокая стоимость изготовления, меньший КПД. Современные червячные передачи по этому параметру приближаются к коническим редукторам, но для получения высокой эффективности зубчатый венец червячного колеса делают из высококачественной оловянистой бронзы (11 – 14% олова), используют передачи с большими углами высокой линии червяка, а обработка поверхности червяка должна быть весьма точной. Использование дорогих материалов, их дорогостоящая обработка и высокая стоимость нарезки самого червяка в производстве – причины, по которым применение червячных передач весьма ограничено.

Устройство и принцип работы моста

Мост имеет кинематическую схему с внутри размещёнными конечными передачами. Все детали редуктора работают в общей масляной ванной, смазываются разбрызгиванием, объединены с коробкой передач и промежуточной частью трансмиссии в единую систему смазки. Масло заливается через пробку в верхней крышке КПП до уровня нижней кромки смотрового отверстия. Полный объём заправки маслом трансмиссии составляет 40 литров.

Схема заднего моста МТЗ

Главная передача

Механизм редуктора принимает продольное вращение от вторичного вала КПП прикреплённой к передней стенке корпуса заднего моста. Передача осуществляется через коническую пару шестернёй с винтовыми зубьями. В конструкции моста эта шестерёнчатая пара называется главной передачей. Шестерни принимают созданное КПП передаточное число вращения и преобразовывают продольное вращение в поперечное. Ведущая шестерня размещена на шлицах хвостовика вторичного вала коробки и затянута шплинтующейся гайкой. Ведомая шестерня главной передачи прикреплена к корпусу дифференциала болтами и гайками с фиксирующими отгибными пластинами.

Устройство заднего редуктора МТЗ 82 (80)

Дифференциал

Механизм осуществляет функцию распределения вращательного момента на ведущие колёса при осуществлении трактором поворота, обеспечивая разную угловую скорость вращения ведущих ходовых колёс.

Устройство представляет собой закрытый планетарный механизм в цилиндрическом корпусе, состоящий из двух стянутых болтами частей. Внутри узла расположена крестовина, зажатая двумя половинами корпуса с четырьмя вращающимися на бронзовых втулках сателлитами в виде прямозубых конических шестерён. Между корпусом сателлитом на оси установлены упорные стальные шайбы. Сателлиты взаимодействуют с левой и правой полуосевыми коническими шестернями, которые передают вращение на соответствующие стороны к ведущим шестерням конечной передачи моста. Между полуосевыми шестернями и корпусом установлены бронзовые упорные шайбы. Шестерни в стаканах корпуса вращаются на конических роликовых подшипниках.

Конечные передачи

Часть механизма, передающая вращение от дифференциала непосредственно к ведущим полуосям моста. В шлицы полуосевых шестерён дифференциала вставлены своими внутренними концами соответствующие левый и правый валы конечных передач. Каждая деталь опирается на два роликовых подшипника. На валах размещены ведущие прямозубые шестерни конечных передач, которые выполнены за одно целое с деталью. Каждый вал опирается на два роликовых подшипника. Ведомые шестерни конечных передач размещены непосредственно на полуосях и соединены через шлицевые втулки. Полуоси опираются на два шариковых подшипника: внутренний размещён в расточке перегородки картера, наружный в чугунном кожухе полуоси. Для предотвращения осевых перемещений деталь фиксируется стопорным кольцом и крышкой кожуха полуоси с самоподжимным сальником. Дополнительно наружные концы ведущих валов конечных передач соединены с правой стороны с  барабанами правого рабочего и стояночного тормоза, и с левой стороны барабанами левого рабочего тормоза и блокировки дифференциала. Привод блокировки и фиксирующего тормоза осуществляется через трубчатые полости валов конечных передач дополнительными валами. Отдельным механизмом в нижней части картера от промежуточного вала коробки продольно проходит вал привода заднего ВОМ с кулачковой муфтой переключения работы режимов. Вал опирается на подшипники, установленные в расточках поперечных перегородок картера.

Комбинированный мост

Мосты, совмещающие функции ведущего и управляемого моста, называют комбинированными. Такой тип мостов обычен для переднеприводных автомобилей, где комбинированный мост используется в качестве переднего моста.

Комбинированный мост (рис. 1) имеет главную передачу 1 и дифференциал 2, как и задний ведущий мост. Привод же управляемых колес осуществляется через карданную передачу с карданными шарнирами 4 равных угловых скоростей. Конструкция такого привода зависит от типа подвески автомобиля.

При зависимой подвеске и неразрезном переднем мосте, который применяется на грузовых автомобилях, устанавливается карданная передача с одним карданным шарниром 4 (рис. 1, а, б) равных угловых скоростей. При этом карданный шарнир делит полуось на две части – внутреннюю 3 и наружную 5. Наружная полуось через шлицевой фланец закреплена на ступицу 6 колеса.

При независимой подвеске легковых автомобилей (рис. 1, в) применяется карданная передача с двумя шарнирами 4 равных угловых скоростей. При этом внутренние шарниры обеспечивают вертикальное перемещение колес, а внешние – их поворот.

В некоторых автомобилях применяют карданные передачи с двумя шарнирами 7 (рис. 1, г) неравных угловых скоростей и одним шарниром равных угловых скоростей.

***

Комбинированный мост легкового автомобиля

На рис. 2 представлен привод управляемых колес переднеприводного автомобиля марки «ВАЗ».
Главная передача и дифференциал объединены в одном корпусе с коробкой передач, а привод передних колес состоит из двух карданных передач с наружными 1 и внутренними 3 шарнирами равных угловых скоростей.

Вал 2 привода левого колеса выполнен сплошным, а вал 4 привода правого колеса – трубчатым. На концах валов изготовлены шлицы, на которых установлены наружные 1 и внутренние 3 шарниры.

Каждый шарнир состоит из корпуса 5, обоймы 7, сепаратора 6 и шести шариков 8. Шарики размещаются в канавках, изготовленных в корпусе и обойме шарнира.
У наружного шарнира 1 канавки в продольной плоскости выполнены по радиусу, что обеспечивает поворот колеса на угол до 42˚.
Обойма 7 наружного шарнира неподвижно закреплена на шлицевом конце вала привода стопорным 11 и упорным 9 кольцами.
У внутреннего шарнира 3 канавки сделаны прямыми для компенсации длины привода благодаря продольному перемещению обоймы 7 внутри корпуса шарнира.

Гофрированные чехлы 12, закрепленные хомутами 10 и 13, защищают шарниры от пыли и грязи.
Наружный шарнир своим шлицевым концом соединен со ступицей колеса, а внутренний шарнир – с полуосевым зубчатым колесом дифференциала.

***

Комбинированный мост грузового автомобиля

На рис. 3 показан привод переднего ведущего моста грузового автомобиля марки «Урал».
К концам балки моста автомобиля прикреплены шаровые опоры 10 поворотных цапф 2. Внутри каждой поворотной цапфы имеется наружная полуось 1, соединенная с внутренней полуосью 6 кулачковым карданным шарниром равных угловых скоростей.

В состав шарниров входят вилки 4 и 7, выполненные заодно с полуосями, кулачки 5 и 8, а также диск 9.
Кулачки шарнирно соединены между собой диском 9 и сами могут поворачиваться в вилках 4 и 7. Такой шарнир обеспечивает поворот управляемых колес на угол до 50˚. Наружная полуось 1 крепится к ступице 13 колеса с помощью зубчатого фланца 3.

Шкворень поворотной цапфы состоит из двух отдельных шипов 11, закрепленных в шаровой опоре.
На шипах посредством конических роликовых подшипников установлена поворотная цапфа колеса, которое является одновременно и ведущим, и управляемым.

***

Учебные дисциплины

• Инженерная графика
• МДК.01.01. «Устройство автомобилей»
•    Карта раздела
•       Общее устройство автомобиля
•       Автомобильный двигатель
•       Трансмиссия автомобиля
•       Рулевое управление
•       Тормозная система
•       Подвеска
•       Колеса
•       Кузов
•       Электрооборудование автомобиля
•       Основы теории автомобиля
•       Основы технической диагностики
• Основы гидравлики и теплотехники
• Метрология и стандартизация
• Сельскохозяйственные машины
• Основы агрономии
• Перевозка опасных грузов
• Материаловедение
• Менеджмент
• Техническая механика
• Советы дипломнику

Олимпиады и тесты

• «Инженерная графика»
• «Техническая механика»
• «Двигатель и его системы»
• «Шасси автомобиля»
• «Электрооборудование автомобиля»

Устройство редуктора заднего моста

Современные автомобильные редукторы имеют довольно сложное устройство. Дело в том, что они эксплуатируется в очень жестких условиях, так что простые конструкции типа «шестерня-шестерня» сегодня не встречаются. Хотя, разумеется, пара шестеренок являются основой редуктора. Предлагаем взглянуть на редуктор заднего моста в разрезе:

В зависимости от конструкции и выполняемых задач ведущая и ведомая шестерни редукторов могут иметь различную геометрию. В зависимости от формы зубьев механизм будет иметь различный КПД, шумность работы и т.п. Среди основных вариантов выделяют следующие:

• Коническая передача. Это пара конических шестерен, расположенных под углом 90° друг относительно друга. Применяются в авто как с задним, так и полным приводом;
• Червячная передача. Это перпендикулярно расположенные и сцепление друг с другом шестерня и винт, называемый червяком. В трансмиссии уже не применятся, а вот в рулевых механизмах – очень широко;
• Гипоидная передача. Пара шестерен, расположенных относительно друг друга под углом 45°. Такая передача используется в авто и с задним, и с полным приводом;
• Цилиндрическая передача. Параллельно расположенные шестерни. Вариант исполнения передачи в переднеприводных автомобилях.

Уже упомянутое передаточное число является основной характеристикой редуктора заднего моста. Чем больше передаточное число, тем на более тяжелый автомобиль устанавливается редуктор. Так, например, грузовики имеют редуктора с большим передаточным числом – транспорт получает огромную грузоподъемность, но не выдает большой скорости. В свою очередь, спортивные автомобили имеют редуктор с небольшим передаточным числом, да и сам механизм обычно (за исключением шестерен) изготовлен из легких материалов – это позволяет немного, но уменьшить вес транспорта. Кстати, если автомобиль полноприводный, то он имеют пару редукторов.

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.

Преимущества и недостатки

Железобетонные мосты обладают массой достоинств, которые стимулируют к дальнейшему их строительству. Основными из них являются:

Все работы выполняются с помощью специального оборудования.

• Усиление прочности бетонного стройматериала со временем.
• Надежность, долговечность сооружений, относительная простота обслуживания.
• Использование доступных и дешевых компонентов — песка, гравия.
• Способность выдерживать динамические нагрузки.
• Монолитность конструкций и высокая жесткость.
• Отсутствие необходимости антикоррозийной обработки, окрашивания.
• Огнеупорность.
• Устойчивость к атмосферным воздействиям.
• Технологии строительства механизированы, что снижает трудоемкость и энергозатраты.

Возможно будущее проявит строгость, но в реальном времени к недостаткам такого вида путепроводов относят:

Такая массивная конструкция со временем может начать трескаться.

• повышенная звуко- и теплопроводность;
• невысокая сопротивляемость на растяжение;
• появление трещин в наружных слоях в результате напряжения и усадки;
• массивность, которую, с точки зрения архитектуры, можно трактовать как грандиозность.

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.

Гибридный полный привод

Самый передовой, но не самый лучший тип трансмиссии появился из-за распространения электрических двигателей, устанавливающихся в помощь обычному ДВС. Обычно в таких авто бензиновый мотор вращает передние колеса, а за подключение задней оси отвечает электромотор. В такой ситуации машине совершенно не нужно иметь дифференциал или вообще какую бы то ни было механическую связь между передними и задними колесами. В итоге, получается система, которая лишь помогает основным ведущим колесам при пробуксовке, как в случае с трансмиссией Part Time. Однако на постоянную работу такой полный привод не рассчитан — это будет быстро сажать аккумулятор электромотора и расходовать дополнительное топливо на его зарядку. Для городского кроссовера вполне неплохой вариант, но для серьезного бездорожья не подходит, так как никакая электроника не заменит простую механику, когда машина до последнего будет грести всеми четырьмя колесами.