Ведущие мосты: Дорогу осилит ведущий

Ведущий мост грузовика долгое время считался одним из самых консервативных узлов силовой линии. Но за последние десятилетия в трансмиссиях коммерческих автомобилей все шире стали прослеживаться новые подходы. Стремление к повышению грузоподъемности, с одной стороны, и уменьшению собственной массы, сокращению потерь на трение, увеличению КПД, с другой, направило разработчиков по пути как конструктивного, так и технологического совершенства. Варианты исполнения современных ведущих мостов мы изучили на примерах продукции ведущих мировых производителей.

Гипоидные передачи отличаются об обычных конических плавностью зацепления

Ведущие мосты: Дорогу осилит ведущий

Для начала следует отметить, что применительно к автомобилю мост — это, прежде всего, конструкция, объединяющая колеса одной оси и служащая в качестве поддержки несущей системы транспортного средства (рамы или кузова). Ведущий мост предполагает еще и подвод крутящего момента к колесам. Для этого несущая конструкция дополняется множеством устройств, которые могут монтироваться в виде отдельных агрегатов (что более характерно для автомобилей с независимой подвеской), но чаще всего располагаются внутри балки, являющейся в данном случае основной корпусной деталью.

192_2

В зависимости от конструкции балки ведущие мосты бывают разъемные и неразъемные. Первые раньше широко применялись для мостов легкового и малотоннажного транспорта. Например, в автомобилях ГАЗ-24 и УАЗ-452 использовалась конструкция, состоящая из двух частей, а несущая балка заднего моста М-20 «Победа» содержала и того больше — три массивных элемента. Сегодня разъемные мосты практически полностью вытеснены неразъемными, которые более удобны в обслуживании по той причине, что добраться до главной передачи и дифференциала можно не снимая мост с автомобиля. Помимо удобства в обслуживании большое значение имеет запас прочности балки. Этот параметр во многом зависит от способа изготовления (штамповка или литье) и используемого материала (сталь или чугун).

С учетом способа размещения силового агрегата главная передача автобусного моста может располагаться не по центру, а со смещением к левому или правому борту

Штампованно-сварные мосты получили распространение на грузовиках малой и средней грузоподъемности. При необходимой прочности и жесткости штамповка по сравнению с литьем имеет меньшую массу и дешевле в изготовлении. В свою очередь неразъемные литые мосты нашли применение в шасси тяжелых грузовиков. К примеру, в линейке продукции, предлагаемой сегодня известными производителями (Rockwell, Eaton, ZF, Spicer), обычно используются балки прямоугольного сечения, изготовленные литьем из чугуна с шаровидным графитом. Такие мосты обладают высокой жесткостью и прочностью.

192_3

Одно дело противодействовать внешней нагрузке, другое — передавать силу тяги на ведущие колеса. В цепи передачи крутящего момента участвуют такие компоненты моста, как главная передача, дифференциал, полуоси и ступичные узлы. Устройство и взаимодействие этих механизмов рассмотрим на примерах ведущих мостов грузовиков и автобусов с различными колесными формулами.

Ведущий мост предполагает подвод крутящего момента к колесам. Для этого несущая конструкция дополняется множеством устройств, которые могут монтироваться в виде отдельных агрегатов

Одиночные мосты

Транспортные средства колесной формулой 4х2 или 6х2 комплектуются одиночными ведущими мостами. Используемые в них главные передачи в зависимости от количества зубчатых пар делят на одинарные и двойные. Одинарные главные передачи имеют одну зубчатую пару, в составе которой могут быть цилиндрические, конические, гипоидные шестерни или червячное зацепления.

Червячные главные передачи отличаются небольшими размерами при больших передаточных числах и отсутствием шума при работе. Именно поэтому «червяки» в прошлом широко использовались в автобусах и троллейбусах, в том числе отечественного производства. Однако из-за меньшего КПД по сравнению с коническими или гипоидными передачами, необходимости применения дорогостоящих материалов и высокой стоимости производства червячные редукторы получили ограниченное распространение. А вот гипоидные передачи, отличающиеся от конических плавностью зацепления, напротив, стали более востребованы в автомобилестроении. Кстати, произошло это еще и потому, что на рынке значительно расширился ассортимент смазочных материалов, обеспечивающих повышенную прочность масляной пленки (это требуется для нейтрализации значительного скольжения в контакте зубьев).

192_4

Короткий хвостовик позволяет удлинить карданный вал и уменьшить углы в шарнирах

Для современного рынка с его стремительно растущей конкуренцией уже не хватает подхода, основанного на классических принципах. Поэтому наряду с конструктивным совершенствованием агрегатов большое значение придается инновациям в области технологии изготовления. Примером может служить мост МS-13-17Х с одинарной гипоидной передачей, представленный компанией ArvinMeritor на выставке «Комтранс-2008». Ключевая особенность редуктора в способе крепления ведомой шестерни: она зафиксирована в корпусе редуктора не на болтах, а с помощью лазерной сварки. Новая конструкция стала компактнее и жестче, а отсутствие выступающих головок болтов (прежде их было 36) снизило гидравлические потери, связанные с перемешиванием масла. Мост предлагается для установки на транспортные средства с осевой нагрузкой до 13 т и имеет несколько вариантов передаточных чисел — от 2,64 до 6,17.

Когда величина передаточного числа обусловливает чрезмерные размеры ведомой шестерни, в главной передаче используют двойную зубчатую пару. Последнее время такие передачи, позволяющие значительно увеличить силу тяги на ведущих колесах, находят широкое распространение в высоконагруженной технике, например строительной или внедорожной. Двойные главные передачи обычно состоят из пары конических и пары цилиндрических зубчатых колес. Их делят на центральные (ЗиЛ-431410) и разнесенные — с дополнительными колесными редукторами. Среди плюсов разнесенных главных передач отмечается снижение нагрузки на полуоси и детали дифференциала, а в числе минусов — усложнение конструкции балки или ступичного узла. Сегодня находят применение два типа разнесенных передач. В первом случае входная группа в виде одноступенчатой конической или гипоидной передачи соединяется с планетарным редуктором, расположенным в ступице колеса (соосный редуктор), а во втором роль выходного звена отводится цилиндрической передаче с наружным зацеплением, которая обычно монтируется в отдельном картере вблизи ступицы колеса (несоосный редуктор). Типичным примером последней схемы являются портальные мосты для низкопольных автобусов (к ним мы еще вернемся), а также некоторые модификации ведущих мостов УАЗ-469 и Mercedes-Benz Unimog. Преимуществом такого исполнения может быть уменьшение (для автобусов) или увеличение (для машин высокой проходимости) дорожного просвета. К примеру, у автомобиля Unimog разница по высоте между осями колеса и моста достигает 140 мм.

192_5

В тандеме крутящий момент передается сквозным валом через средний мост, внутри которого расположен межосевой дифференциал

Еще одно любопытное техническое решение — многоскоростной редуктор, встречающийся на некоторых американских грузовиках. Правда, такой подход вряд ли можно считать новинкой, поскольку компания International начала производство грузовиков с двухскоростными мостами почти 80 лет назад. Уже тогда наличие дополнительно подключаемой пары шестерен позволяло удвоить количество передач трансмиссии без применения сложных КП с делителем и демультипликатором. К слову, такая схема удобна еще и потому, что на пониженной передаче хвостовик редуктора и карданный вал не нагружаются увеличенным крутящим моментом, а значит, крестовины и шлицевые соединения могут иметь облегченную конструкцию. В современной двухступенчатой передаче «постоянным» звеном обычно является коническая передача, а «переменным» — либо цилиндрическая пара с внешним зацеплением, либо планетарный ряд. Последний вариант отличается компактностью, но имеет сравнительно высокую стоимость.

192_6

Конструкция моста ArvinMeritor MS-13-17-X отличается оригинальной опорой ведущего вала редуктора

В тандеме

Сегодня большинство крупных производителей коммерческой техники имеют в своей производственной программе трехосные шасси. В автомобилях с колесной формулой 6х4 или 6х6 применяются два типа привода: последовательный, при котором передача крутящего момента от раздаточной коробки к обоим мостам осуществляется одним карданным валом, и параллельный — с применением двух отдельных карданных валов, выходящих из раздаточной коробки. Параллельный привод ранее широко использовался в полноприводных автомобилях, например ЗиЛ-157. Однако необходимость установки дополнительной раздаточной коробки и «лишнего» карданного вала отрицательно повлияла на сферу применения данной конструктивной схемы, поэтому в современных конструкциях сдвоенных ведущих мостов преимущественно используется последовательная схема. Она реализуется разными путями с использованием комбинаций конических, гипоидных, цилиндрических и червячных передач.

Наиболее простым считается привод с червячными главными парами: сказываются большое передаточное число при малых габаритах и удобство компоновки редуктора при использовании верхнего червяка. Такие редукторы можно встретить в трансмиссии многоосной спецтехники, а на тяжелых грузовиках дорожной гаммы преимущественное распространение получила другая схема — с двойной главной передачей промежуточного моста. Например, в комбинации, используемой большинством зарубежных производителей, промежуточный мост имеет цилиндрический редуктор с передаточным числом 1,0 и коническую передачу, а в заднем мосту используется одноступенчатая главная передача. Крутящий момент между агрегатами передается сквозным валом через средний мост, внутри которого расположен межосевой дифференциал. К слову, именно так устроен сдвоенный мост RTS2370A (Volvo FH, FM), предназначенный для тяжелых работ, в том числе и в неблагоприятных условиях эксплуатации. Агрегат рассчитан на передачу крутящего момента 3100 Нм и нагрузку тележки и полную массу автопоезда 23 и 70 т соответственно.

В комбинации, используемой большинством зарубежных производителей, промежуточный мост имеет цилиндрический редуктор с передаточным числом 1,0 и коническую передачу, а в заднем мосту используется одноступенчатая главная передача

Для автобусов

У большинства мировых производителей ведущих мостов автобусная тема выделена как обособленное направление, но наиболее известными в этом рыночном сегменте являются такие компании, как немецкие ZF AG и Voith Turbo, а также венгерская RABA. Сегодня основное внимание конструкторов, работающих в «пассажирской» тематике, направлено еще и на снижение шума, вибраций, уменьшение массы агрегата.

Взять, к примеру, одноступенчатый мост А132, разработанный компанией ZF специально для междугородних автобусов. Главное достоинство этой модели — уменьшенный вес. Без ущерба для долговечности общий вес системы моста, включая все элементы подвески, был снижен до менее 1000 кг. Полученное в результате уменьшение неподрессоренной массы отразилось на повышении комфорта езды.

192_8

Особенность портального моста — бортовой редуктор с внешним зацеплением

Более того, вследствие уменьшения длины хвостовика редуктора появилась возможность использовать более длинные карданные валы. Полученное в результате уменьшение углов сочленения шарниров также способствовало снижению уровня внешнего шума.

Один из новых векторов в автобусном сегменте — портальные мосты так называемого обратного типа. Особенность этих агрегатов в том, что ось вращения колес располагается значительно ниже входной оси (разница может быть более 200 мм), так делают для снижения пола в пассажирском салоне городских моделей. У портальных мостов ZF и Voith есть еще ряд характерных особенностей. Во-первых, с учетом способа размещения силового агрегата главная передача может располагаться не по центру, а со смещением к левому или правому борту. Во-вторых, редуктор главной передачи имеет несъемную конструкцию и делается минимально возможного размера. При этом пониженный картер обеспечивает дополнительное пространство для бесступенчатого прохода в салоне.

В качестве заключения можно констатировать, что предлагаемое на рынке многообразие типов ведущих мостов и главных передач помогает автопроизводителям расширить варианты исполнения транспортных средств, а клиентам — целенаправленно подобрать грузовик или автобус в соответствии с теми условиями, в которых машине предстоит работать.

Михаил Ожерельев

Источник: park5.ru

Яндекс.Метрика