книги из ГПНТБ / Артамонов, М. Д. Основы теории и конструкции автомобиля учебник

Влияние конструкции дифференциала

Дифференциал позноляет ведущим колесам вращаться с различ­ ными угловыми скоростями.

Дифференциал в случае малого внутреннего трения распреде­ ляет крутящий момент поровиу по полуосям, причем его реали­ зация ограничивается пробуксовкой того ведущего колеса, кото­ рое находится на грунте с менышш коэффициентом сцепления.

Однако при установке простого дифференциала резко ухудша­ ется проходимость автомобиля, так как в этом случае величина силы тяги на ведущих колесах определяется колесом, которое имеет меньшее сцепление с дорогой. Поэтому сила тяги может оказаться недостаточной для преодоления сопротивления движению.

Дифференциал распределяет крутящий момент (в Н-м) между

в Ы-м; 71/ — крутящий момент на ведомой шестерне главной

передачи в Н-м.

С точки зрения проходимости трение в дифференциале является полезным, так как оно позволяет передавать больший крутящий момент на небуксующее колесо и меньший — на буксующее, что может предотвратить буксование. Суммарная сцла тяги на двух ведущих колесах (в II) при этом достигает максимального значения:

Трение в простом дифференциале невелико, вследствие чего суммарная сила тяги увеличивается всего лишь на 4—6%. В чер­ вячном и кулачковом дифференциалах, которые устанавливают на автомобили повышенной и высокой проходимости, трение зна­ чительно больше, и поэтому суммарная сила тягп увеличивается на 10—15%. Часто применяют также дифференциалы повышенного трения. Конструкция одного из таких дифференциалов показана на рис. 107. Он снабжен двумя муфтами трения, диски 9 которых соединены с полуосевыми шестернями дифференциала, а диски 10 — с его корпусом 1.

Пакет дисков муфты сжимается автоматически, так как на осях 7 дифференциала и нажимных дисках / имеются скосы, при­ чем возникающее осевое усилие пропорционально передаваемому дифференциалом моменту.

240

Муфты трения препятствуют изменению угловой скорости одного из ведущих колес, а момент трения дифференциала зависит от подведенного момента, числа дисков, угла скоса а на осях диф­ ференциала и нажимных дисках. При движении по прямой (рис. 107, б) крутящий момент передается к полуосям автомобиля двумя

Рис. 107. Конструкция самоблокпрующегося дифференциала п распределе­ ние и нём крутящих моментов по упрощенной схеме:

а — конструкция дифференциала; б — движение по прямой (крутящие моменты на полу­ осях М, = М:); в — движение на повороте или движение при различных коэффициентах сцепления колес с дорогой (крутящий момент iW, < ЛК); 1 — корпус дифференциала; 2 — сателлит; з — полуоссвая шестерня; 4 — нажимной диск; 5 — ведомая шестерня главной передачи; 6 — скосы на оси дифференциала и пажимном диске; 7 — оси диффе­ ренциала; 3 — крышка; о — диски с внутренними шлицами; 10 — диски с наружными

шлицами

путями: через конические 'шестерни дифференциала и через обе муфты трения, причем моменты на полуосях равны между собой (момент М у = М 2). При движении на повороте (см. рис. 107, в) происходит перераспределение моментов и к правому ведущему колесу передается больший момент (момент М2 > Му).

Применение дифференциалов с принудительной блокировкой (выключением дифференциала) позволяет увеличить силу тяги на

241

200—300%. Однако тяговые свойства автомобиля при блокировке дифференциала значительно улучшаются лишь при большой раз­ нице между коэффициентами сцепления па участках дороги под левым и правым ведущими колесами или при уменьшении нагрузки на одно из инх во время движения по весьма неровной поверх­ ности. Одиако такие случаи возникают сравнительно редко. Сум­ марная сила тяги при блокировке дпфферепциала во время дви­ жения в реальных дорожных условиях увеличивается на 20—25%, так как разница между коэффициентами сцепления на участках дороги под правым и левым ведущими колесами сравнительно невелика.

Преимуществом самоблопирующихся дифференциалов с муфтами свободного хода является такое распределение момента, при кото­ ром обеспечена максимально возможная сила тяги (выключение диффереицпала) при любом соотношении коэффициентов сцепления ведущих колес с дорогой. Самоблокирующийся дифференциал улучшает проходимость автомобиля при движении по скользким грунтам, так как действует автоматически, и при качении одного из ведущих колес по дороге с малым коэффициентом сцепления позволяет преодолевать этот участок.

Максимальная сила тяги па ведущих колесах в случае установки самоблокцрующегося дифференциала

где фшах — максимальный коэффициент сцепления для одного из ведущих колес автомобиля.

Влияние регулирования давления воздуха в шинах

В настоящее время применяют однопроводную или двухпроводную централизованную систему регулирования давления воздуха

вшинах.

Вкачестве примера па рис. 108, а показана схема однопровод­ ной системы, которую используют для автомобилей ЗИЛ. Эта система состоит из компрессора 7, воздушного баллона 2 с предо­ хранительным клапаном 3, отрегулированным на максимальное избыточное давление 0,6 МН/м2, центрального крана 6 и блока 4 шинных кранов для управления системой, трубопроводов 9 и 11, гибких шлангов 10 и воздухоподводящих головок 5.

Центральный кран 6 имеет нагнетательный и выпускной кла­ паны.

Клапанами управляют с помощью рычажка 8, расположенного на щитке приборов. При нейтральном положении рычажка кла­ паны закрыты, воздушный баллон отсоединен от блока шинных кранов, а блок — от атмосферы. В случае иеревода центрального крана в положение «Накачка шин» он отсоединяет блок шинных кранов от атмосферы и соединяет его с воздушным баллоном.

242

В положении «Выпуск воздуха из ниш» блок пшпных крапов отсо­ единен от воздушпого баллона п сообщен с атмосферой.

Блок тинных кранов имеет вентили с маховичками, число кото­ рых равно числу колес автомобиля. Вентиль предназначен для прекращения подачи воздуха в шину. Если открыть все вентили, то воздух можпо и нагнетать во все шины, и выпускать его из шин одновременно. Давление воздуха во всех шинах при этом будет одинаковым, так как они соединены между собой. Открывая пооче­ редно вептнлп и устанавливая центральный кран в одно из ука­ занных выше положений, можно выпускать воздух из отдельных шин, нагнетать его в шины или проверять давление в них мано­ метром 7.

Воздухоподводящая головка показана на рис. 108, б. Воздух по трубопроводам 11 системы регулирования давления подводят через наклонное и осевое отверстия в поворотных цапфах и в кожу­ хах среднего и заднего мостов. Кольцевой зазор между неподвиж­ ными и вращающимися частями уплотнен манжетами 13, которые установлены в держатели 12 п 14. С помощью гайки держатель 14 можно перемещать в осевом направлении и тем самым прижимать манжеты к распорпой втулке н внутреннему кольцу подшипника колеса, что обеспечивает плотное прилегание манжет ко втулке 15. Сжатый воздух, нагнетаемый по трубопроводу 11 в наклонное н осевое отверстия в поворотной цапфе, через кольцевую камеру между манжетами, радиальные отверстия во втулке 15, кольце­ вую проточку н осевое отверстие в ступице колеса по гибкому шлангу, закрытому защитным щитком 17, поступает в шину колеса.

§ 7. УСТРОЙСТВА ДЛЯ САМОВЫТАСКИВАНИЯ АВТОМОБИЛЯ

На некоторых автомобилях высокой проходимости для преодо­ ления особо тяжелых участков пути и подъемов, а так,ice вытас­ кивания застрявшего автомобиля установлены лебедки с приводом от коробки отбора мощности. Большее распространение получили лебедки с горизонтальным тяговым барабаном и меньшее — с вер­ тикальным. Обычно у автомобилей малой п средней грузоподъем­ ности лебедки устанавливают в передней их части. Преимущест­ вами такого расположения лебедки являются простота ее привода и удобство обслуживания, а недостатками — перегрузка передней оси, уменьшение переднего угла проходимости и затруднение пуска двигателя с помощью пусковой рукоятки.

Привод барабана лебедки обычно включает в себя червячный редуктор. Для удержания барабана под нагрузкой оп снабжен тормозом. С целью предохранения элементов лебедки от поломки при перегрузке привод, воспринимающий момент от коробки пере­ дач, имеет ограничитель момента. В качестве простейшего огра­ ничителя используют штифт, который срезается при увеличении подводимого крутящего момента до значения, большего допустимой

244

величины. Длина троса лебедки должна быть в пределах 80—110 м. Средняя эксплуатационная скорость наматывания троса на низших передачах и при малой угловой скорости коленчатого вала дви­ гателя находится в пределах 0,15—0,5 м/с. У автомобилей боль­ шой грузоподъемности лебедку нередко устанавливают в средней части автомобиля.

Клейедке

Рис. 109. Якорные устройства:

о — плоский складной якорь; б — самоуглубляющпйея якорь; 1 — полоса с отверстия­ ми! 2 — штырь; з — трос лебедки; 4 — тяга; 5 — сошник

Перед самовытаскиванием автомобиля, оборудованного лебед­ кой, конец троса прикрепляют к опоре, которая может выдержать максимальную силу тяги, развиваемую лебедкой. В качестве естественной точки опоры используют пни, деревья и другие мест­ ные предметы. При отсутствии естественных опор используют раз­ личные якорные устройства. Самым простым из таких устройств является якорь штопорного типа, который завинчивают в грунт с помощью лома. Этот якорь изготовляют из стального прутка

245

диаметром 10—16 мм и длиной до 1 м. Он может быть использован для вытаскивания машин малой грузоподъемности. Трос лебедки при этом закрепляют в проушине штопора.

Плоский складной якорь (рис. 109, а) может быть использован на участке с плотным грунтом. Он компактен и удобен для пере­ возки в кузове автомобиля. Длины полосы 1 и штыря 2 зависят от грузоподъемности автомобиля. Так, при грузоподъемности 2,5—3 т длина полосы равна 1,2 м, а длина штыря 0,2 м.

В рассмотренных якорных устройствах поверхность соприкос­

установлены лебедки самовытаскивания (рис. 110). Фланцы 1

самовытаскивателя постоянно .укреплены на полуосях с помощью шпилек и гаек крепления ведущих колес. Для установки лебедок па колеса барабаны 3 с тросами 4 надевают ступицами 2 на фланцы 1. Тросы разматывают и их концы прикрепляют к опорам на местности. Суммарное тяговое усилие на тросах самовытаскпвателя больше силы тяги на ведущих колесах автомобиля во столько раз, во сколько радиус колеса г больше радиуса барабана г0, и

246

достигает 70—80% силы тяжести автомобиля, что достаточно для вытягивания застрявшего автомобиля даже на тяжелых участках пути.

Приспособления, повышающие проходимость автомобилей

При работе автомобилей в тяжелых дорожных условиях широко применяют цепи различных конструкций, увеличивающие повер­ хность зацепления колес с дорогой, т. е. обеспечивающие повыше­ ние силы тяги по условиям сцепления. Цепи укрепляют на веду­ щих колесах автомобиля.

Простейшим приспособлением для увеличения сцепления колес с дорогой являются витые цепи с замочными устройствами на кон­ цах. Такие цепи при достаточном расстоянии между дисками колес и тормозными барабанами можно за 20 мин равномерно намотать на ободы и шины, а затем запереть замками. Цепи браслетного типа надевают на обод и шину одного или двух колес (при двухскатных колесах). На укатанных снежных и обледенелых, а также на раз­ мокших грунтовых дорогах с твердым основанием такие цепи спо­ собствуют увеличению силы тяги на 20—45% по сравнению с ши­ пами без развитого рисунка протектора. На слабых грунтах (рыхлых песчаных и болотистых грунтах, снежной целине) устанавливать эти цепи не следует, так как срыв грунта выступами цепей может привести к быстрому «зарыванию» колес в грунт, т. е. к застреванию автомобиля.

Проходимость автомобиля при движении по глубокому рыхлому снегу и в условиях распутицы можно повысить, используя траковые цепи противоскольжения. На рис. 111 показана браслетная траковая цепь для автомобиля с одной ведущей осью. Цепь состоит из траков 7, изготовленных из стального таврового профиля или сваренных между собой стальных уголков, соединительных 2 и крепежных 3 цепей и крепежных болтов 4 с гайками. Траки дей­ ствуют как грунтозацепы и снабжены направляющими гребнями 5, предотвращающими спадание цепей на поворотах. Расположение траков цепи под углом к оси колеса улучшает плавность хода автомобиля и самоочищаемость цепей, а также обеспечивает без­ ударное качение колес. При плотности снега 0,3 г/см3 автомобиль без цепей может преодолевать снежный покров глубиной до 10 см. После установки траковых цепей глубина преодолеваемого покрова увеличивается до 40—50 см, т. е. в 4—5 раз. Недостатком данной конструкции цепей является большая их масса.

Для трехосных автомобилей используют гусеничную цепь (рис. 111, б). Цепь состоит из траков 1, имеющих направляющие гребни 5 и соединенных цепями 2 и кольцами 6. Два крайних трака соединяют между собой натяжными цепями 7 и пальцами 8. Затем цепь натягивают с помощью натяжного устройства, состоящего из натяжного винта 9 с левой и правой резьбамн и гаек с захватами 10, Трехосный автомобиль без цепей преодолевает снежный покров

247

глубиной до 35 см, а снабженный траковыми цепями — до 70 см. Повышение проходимости в этом случае объясняется снижением удельного давления на опорную поверхность, и, следовательно,

$

Рис. 111. Траковые цепи противоскольжения:

а — браслетная цепь; б — гусеничная цепь; 1 — траки; 2 — соединительные цепи; 3 — крепежная цепь; -1 — болты с гайками; 5 — направляющий гребенЬ] 6 — кольцо; 7 — натяншая цепь; 3 — палец; 0 — натяжной винт; 1 0 — захват

уменьшением глубины, колеи и сопротивления движению, а также лучшимсцеплением колес с грунтом.

Следует иметь в виду, что рассмотренные приспособления необ­ ходимо использовать только для временного повышения проходи­

248

мости на тяжелых участках пути. При работе на дорогах с твердым покрытием цепи нужно снимать.

В практике могут быть случаи, когда автомобиль застревает из-за буксования ведущих колес. Для самовытаскнвания такого автомобиля используют несложные приспособления — противо-

ш я

J

Рпс. 112. Протпвобуксатор:

1 — продольные уголки; 2 — зацеп; з — поперечные уголки

буксаторы. Таким противобуксатором может служить, например, мат, сплетенный из канатов диаметром 5—6 см, связка из 6—7 брусков или приспособление, показанное на рис. 112. Оно пред­ ставляет собой сварную конструкцию из двух продольных угол­ ков 1, двух зацепов 2, поперечных уголков 3 п-цепи.

§ 8. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ТИПЫ АВТОМОБИЛЕЙ ВЫСОКОЙ ПРОХОДИМОСТИ

Для повышения проходимости колесных автомобилей число колес у них увеличивают до шести, восьми и даже десяти, причем боль­ шинство, а иногда и все колеса делают ведущими. Многоколесная полноприводная схема усложняет трансмиссию и ухудшает пока­ затели автомобиля как транспортного средства. На таких авто­ мобилях, кроме основной коробки передач, установлено несколько раздаточных коробок и межосевых дифференциалов, а агрегаты трансмиссии соединены между собой несколькими карданными передачами. Это приводит к увеличению веса автомобилей, в резуль­ тате чего их вес превышает полезную грузоподъемность (для неко­ торых автомобилей в 2—3 раза), а потери мощности в трансмиссии при движепии по плохим дорогам иногда достигают половины мощности двигателя.

Подавляющее большинство автомобилей высокой проходимости имеет раму обычного типа. Однако стремление установить на авто­ мобиле колеса большого диаметра при той же ширине рамы, снизить вес, улучшить поворачиваемость автомобиля и его про­ ходимость привело к созданию автомобилей с составной («ломаю­ щейся») рамой. Такие автомобилп называют сочлененными. В завп-

249