Что такое полуоси в машине: что это такое, назначение, устройство, принцип работы – Полуоси в авто — что это и как работает виды фото принцип работы

Содержание

что это такое, назначение, устройство, принцип работы

Полуось автомобиля (приводной вал, привод) —  специальный вал, посредством которого реализована передача крутящего момента от ДВС на ведущие колеса. Полуось (вал ведущего моста) позволяет создать подвижный контакт и эффективно передает усилие, при этом сохраняется возможность поворачивать колеса. Также полуось снижает вибрации, принимает на себя различные нагрузки (сила тяжести, тяговое, тормозное усилие, изгибающие моменты и т.д.).

Конструктивно к полуоси крепятся два шарнира (ШРУС), которые позволяют равномерно передавать крутящий момент независимо от того, в каком положении находятся колеса и детали подвески. В результате снижены вибрации на руле, автомобиль движется плавно, а также минимизированы потери мощности от двигателя на колесах.

Содержание статьи

Устройство полуоси автомобиля

Общая конструкция включает в себя 3 основных элемента:

  • наружный ШРУС;
  • приводной вал;
  • внутренний ШРУС;

Фактически, полуось является валом той или иной длины (в зависимости от особенностей ТС). К валу прикреплены (наварены) переходники для установки ШРУСов.

В целях предотвращения прокручивания соединения выполняются шлицевыми. На конце переходника вал зафиксирован при помощи стопорного кольца, что предотвращает случайный выход вала из ШРУСа.

Если просто, легковые переднеприводные авто имеют внутренний и наружный ШРУСы, которые соединены между собой полуосью. Необходимость установки двух шарниров продиктована особенностями независимой подвески.

Внутренний ШРУС отвечает за перемещение колеса при вертикальном движении  подвески, тогда как наружный за повороты колеса.

Если говорить о видах полуосей автомобиля, полуоси по типам и видам делятся на:

  • частично разгруженные
  • полностью разгруженные

Такое деление происходит в зависимости от влияния на полуось изгибающего момента. Полуразгруженная полуось обычно ставится на легковые авто. В такой конструкции подшипник находится между полуосью и кожухом, а сама полуось прикреплена к ступице колеса. В результате на полуось воздействует изгибающий момент.

Разгруженная полуось ставится на грузовики, автобусы и т.д.  В этом случае полуось стоит внутри моста, при этом на мостовую балку двумя подшипниками опирается ступица колеса.

Такая конструкция означает, что изгибающий момент  приходится на подшипники, а задачей полуоси остается только передача крутящего момента. Получается, дополнительных нагрузок такая полуось не испытывает по сравнению с полузагруженной.   

Распространенные неисправности полуосей и причины поломок

Важно понимать, что на полуоси (особенно в случае с легковыми авто) приходятся достаточно большие нагрузки. При этом такие нагрузки в значительной степени возрастают в том случае, если машина эксплуатируется в условиях бездорожья, водитель при езде часто проходит крутые повороты на большой скорости, практикует резкие старты с вывернутыми колесами и т.д.

Также часто к проблемам с полусоями приводит износ сальников, подшипников, повреждение стопорных колец. В ряде случаев неполадки становятся причиной того, что полуось ломается. При этом разломы возникают в середине приводного вала или в местах крепления.

С учетом вышесказанного рекомендуется постоянно следить за состоянием пыльников ШРУСов, поверять места соединений на люфты и т.д., так как шлицевые соединения за время длительной эксплуатации могут прийти в негодность.

Если же осуществляется ремонт и замена изношенных элементов, необходимо приобретать детали и запасные части надлежащего качества. Дело в том, что использование неоригинальных дешевых заменителей может привести не только к быстрому выходу из строя подобной запчасти, но и стать причиной ДТП.

 

Читайте также

  • Дифференциал коробки передач

    Дифференциал коробки передач: что это такое, устройство дифференциала, виды дифференциалов. Как работает дифференциал КПП в трансмиссии автомобиля.

что это такое, назначение, устройство, принцип работы

Устройство полуоси автомобиля

Общая конструкция включает в себя 3 основных элемента:

  • наружный ШРУС;
  • приводной вал;
  • внутренний ШРУС;

Фактически, полуось является валом той или иной длины (в зависимости от особенностей ТС). К валу прикреплены (наварены) переходники для установки ШРУСов.

В целях предотвращения прокручивания соединения выполняются шлицевыми. На конце переходника вал зафиксирован при помощи стопорного кольца, что предотвращает случайный выход вала из ШРУСа.

Если просто, легковые переднеприводные авто имеют внутренний и наружный ШРУСы, которые соединены между собой полуосью. Необходимость установки двух шарниров продиктована особенностями независимой подвески.

Внутренний ШРУС отвечает за перемещение колеса при вертикальном движении  подвески, тогда как наружный за повороты колеса.

Если говорить о видах полуосей автомобиля, полуоси по типам и видам делятся на:

  • частично разгруженные
  • полностью разгруженные

Полуось что такое. Полуось или приводной вал, что это такое? Устройство, виды и неисправности полуосей и приводных валов

Такое деление происходит в зависимости от влияния на полуось изгибающего момента. Полуразгруженная полуось обычно ставится на легковые авто. В такой конструкции подшипник находится между полуосью и кожухом, а сама полуось прикреплена к ступице колеса. В результате на полуось воздействует изгибающий момент.

Разгруженная полуось ставится на грузовики, автобусы и т.д.  В этом случае полуось стоит внутри моста, при этом на мостовую балку двумя подшипниками опирается ступица колеса.

Такая конструкция означает, что изгибающий момент  приходится на подшипники, а задачей полуоси остается только передача крутящего момента. Получается, дополнительных нагрузок такая полуось не испытывает по сравнению с полузагруженной.   

Полуось (приводной вал)

Основные виды полуосей

Зависимо от конструкции полуось может быть полностью или частично разгруженной от действующих на нее изгибающих моментов.

Разгруженная полуось более характерна для транспортных средств с большой грузоподъемностью, в том числе автобусов. Такая полуось на чертеже будет выглядеть свободно установленной внутри моста деталью, а опираться на балку моста будет ступица колеса с помощью двух подшипников.

Полузагруженная полуось в подавляющем большинстве случаев установлена на легковых и легкогрузовых автомобилях. Устройство полуоси данного вида отличается тем, что в ней подшипник стоит между самой полуосью и ее кожухом, причем полуось крепится непосредственно к ступице колеса.

На переднеприводных автомобилях для передачи крутного момента от КПП к колесам устанавливаются полуоси несколько иной конструкции. Состоит такой приводной вал из оси, внутреннего и наружного ШРУСов.

Устройство приводного вала переднеприводного автомобиля.

Причины поломки полуосей

В процессе эксплуатации транспортного средства полуось постоянно работает под довольно серьезными нагрузками, среди которых:

  • изгибающий момент, который появляется из-за воздействия на автомобиль силы тяжести;
  • касательная реакция, возникающая при начале движения и торможении автомобиля;
  • боковая сила из-за заносов машины;
  • боковые нагрузки, возникающие из-за воздействия сильного бокового ветра.

Полуоси испытывают практически экстремальные нагрузки при перемещении автомобиля по грунтовым дорогам, а также по разбитым шоссе.

Поломка полуоси приводит к полной или частичной потере управляемости автомобилем, поэтому правильный, тщательный и своевременный уход за ними имеет большое значение.

В процессе эксплуатации ведущего моста нужно периодически проверять состояние размещенных на полуосях подшипников. Их долговечной работы можно добиться, обеспечив полноценную защиту от проникновения грязи и жидкостей.

Поломки полуосей

Основная неисправность которую чаще всего приходится устранять — хрустящие подшипники.

Следует отметить, что полуось в большинстве моделей автомобилей считается очень надежной деталью, которая крайне редко выходит из строя. Особенно это касается машин, работающих в городском цикле. Но все же и с ними бывают проблемы.

Довольно часто причиной досрочного выхода из строя подшипников полуосей становится утечка трансмиссионного масла, происходящая из-за износа сальника полуоси. Масло при движении машины разогревается, вымывая смазку подшипников, из-за чего возрастает сила внутреннего трения и они разрушаются.

Вообще подшипники чаще всего становятся причиной поломки полуосей. Помимо заливания трансмиссионным маслом, они ломаются из-за дефектов запорных колец, а также иногда заклиниваются вследствие попадания посторонних предметов.

Порванный пыльник ШРУСа приводит к выходу из строя как весь шарнир угловой скорости так и приводной вал в целом.

От продолжительной эксплуатации полуось может разболтаться в местах крепления, вплоть до разбивания шлицов. Крайне редко, но случаются и поломки самих полуосей с разъединением на две части. Чаще всего они ломаются посередине, у шлицевой или возле подшипника.

На автомобилях с передним приводом часто рвутся пыльники ШРУСов, что в дальнейшем пагубно влияет на шарниры.

Проблемы могут быть вызваны случайностью, продолжительной или чрезмерно небрежной эксплуатацией автомобиля, непрофессиональными ремонтными работами или низким качеством самих деталей. Ремонт чаще всего осуществляется через замену полуоси, подшипников или прочих элементов механизма.

http://m.etlib.ru

legkoe-delo.ru

Принцип функционирования

Газы, возникающие при сгорании топлива, расширяются и давят на поршни, которые приводят в движение коленчатый вал двигателя. Через маховик и сцепление вращение передается на шестерни коробки переключения передач. Для движения ведущих колес в конструкцию входят две полуоси, с закрепленными на концах шарнирами равных угловых скоростей. Внутренние ШРУСы вставлены в КПП, а внешние шарниры прикреплены к ступицам передних колес.

За счет использования ШРУСов крутящий момент стабилен независимо от угла, на который повернуты колеса. Такая схема позволяет машине двигаться при поворотах и маневрировании.

Признаки неисправности

Важно понимать, что на полуоси (особенно в случае с легковыми авто) приходятся достаточно большие нагрузки. При этом такие нагрузки в значительной степени возрастают в том случае, если машина эксплуатируется в условиях бездорожья, водитель при езде часто проходит крутые повороты на большой скорости, практикует резкие старты с вывернутыми колесами и т.д.

Также часто к проблемам с полусоями приводит износ сальников, подшипников, повреждение стопорных колец. В ряде случаев неполадки становятся причиной того, что полуось ломается. При этом разломы возникают в середине приводного вала или в местах крепления.

С учетом вышесказанного рекомендуется постоянно следить за состоянием пыльников ШРУСов, поверять места соединений на люфты и т.д., так как шлицевые соединения за время длительной эксплуатации могут прийти в негодность.

Если же осуществляется ремонт и замена изношенных элементов, необходимо приобретать детали и запасные части надлежащего качества. Дело в том, что использование неоригинальных дешевых заменителей может привести не только к быстрому выходу из строя подобной запчасти, но и стать причиной ДТП.

Поломки полуосей

http://m.etlib.ru

legkoe-delo.ru

В первую очередь выходят из строя внешние ШРУСы по причине наибольшей нагрузки на конструкцию в ступицах колес и максимальных углах поворота внешней части привода. Внутренние шарниры более долговечны, однако со временем на соприкасающихся деталях ШРУСов образуется выработка, которая в дальнейшем приводит к неисправности детали.

Совет! Для понимания симптомов неисправности можно сравнить хруст вышедшего из строя ШРУСа с резким звуком, который издает механическая КПП при попытке включить заднюю скорость, когда автомобиль еще катится вперед.

Для внешних ШРУСов этот признак проявляется при движении с колесами, вывернутыми в крайние положения. Внутренние шарниры при наличии неисправности хрустят при прямолинейном движении накатом, при трогании с места, а также при езде под нагрузкой (например, на подъем).

Особенно четко треск внутренних шарниров проявляется при больших ходах подвески (прямолинейная езда по ухабам или бездорожью).

Также при неисправности ШРУСа характерны рывки при вращении ведущих колес, хорошо заметные наблюдателю со стороны при медленной езде по ровной площадке.

Для подтверждения неисправности можно проверить наличие люфта у внутреннего ШРУСа: если привод имеет свободный ход, требуется срочная замена.

Быстрый выход внутренних и внешних ШРУСов из строя обусловлен одной из следующих причин (или их совокупностью):

  • попадание в механизм шарнира частиц грязи, пыли или воды через повреждения защитных чехлов (пыльников),
  • недостаточное количество смазки в механизме ШРУСов;
  • ненадлежащее качество изготовления деталей или дефект металла;
  • жесткая манера езды по разбитым дорогам (старты с пробуксовкой, резкие повороты руля в крайние положения на высокой скорости и прочее).

Рекомендации по замене внутренних ШРУСов

В системе АКПП также имеется ряд подшипников, из-за которых может из строя выйти вся коробка передач. К примеру, к таким жизненно важным элементам для автомобиля относится подвесной промежуточный подшипник приводного вала. Конечно, если сломается один подшипник, ни к чему серьезному это не приведет, но все-таки ездить с сильным гулом из-под капота не очень приятно.

Еще одна деталь, на которую стоит обратить внимание, это шарнирный комплект, приводной вал никак не сможет обойтись без данного элемента конструкции. Именно он обеспечивает равномерность передачи тяговых усилий, которые приходятся на ведущие колеса.

Чаще всего, шарниры приводного вала дают сбой из-за негерметичного пыльника. Неисправность данной детали видно сразу, вы почувствуете, как неравномерно во время езды вес автомобиля распределяется на колеса. Конечно, в первую очередь необходимо проверить давление шин, а потом разбираться с АКПП.

Шарнир равных угловых скоростей представляет собой чашеобразный корпус с полуосью (цапфой), в который вставлена обойма и сепаратор с подшипниками. На наружной поверхности обоймы и внутренней стороне корпуса нанесены специальные канавки. В движении внутренняя обойма передает усилие на корпус ШРУС, заставляя его вращаться.

Размеры деталей отличаются: внутренние ШРУСы выполнены более массивными по сравнению с наружными.

Существует два типа шарниров: обычный (с шариковыми подшипниками, которые двигаются по делительным канавкам) и трипоидный, в котором три ролика с полусферическими поверхностями вращаются на игольчатых подшипниках. По своему исполнению шарниры могут быть разборными и неразборными.

Для изготовления ШРУСов применяются высокопрочные сплавы, которые теоретически гарантируют длительный эксплуатационный ресурс узла и отсутствие неисправностей.

Как правило, для замены детали необходимо снять переднее колесо, отвинтить крепеж элементов подвески и снять соответствующий приводной вал в сборе с шарнирами равных угловых скоростей. Также эта операция требует предварительно слить трансмиссионное масло из КПП минимум на 1/3 часть от ее общего объема.

Далее, с демонтированной полуоси снимаются защитные пыльники и сами ШРУСы.

В некоторых случаях приходится сбивать шарниры с вала молотком, а иногда для удаления частей развалившегося ШРУСа с полуоси требуется применить фрезу или болгарку.

Для обладателей машин, на которых установлены ШРУСы разборной конструкции, существует альтернативный, более быстрый вариант: Необходимо раскрыть хомуты и сдвинуть пыльник внутреннего ШРУСа на полуось. Затем болты на внутреннем шарнире свинчиваются, в результате чего конструкция удерживается за счет посадки фланца.

Выворачивая передние колеса в крайние положения, можно добиться такой ситуации, при которой привод выпадет из КПП самостоятельно. После этого останется только заменить внутренний ШРУС, добавить смазку, установить новый пыльник и собрать конструкцию.

Знание характерных симптомов выхода из строя внутренних ШРУСов и понимание потенциальных причин этой неисправности позволят вовремя обнаружить поломку и принять меры для обеспечения безопасной эксплуатации автомобиля.

Назначение и типы полуосей | Трансмиссия

Вращающий момент от полуосевых шестерен дифференциала к ведущим колесам передается валами, называемыми полуосями. Помимо вращающего момента, полуоси могут быть нагружены изгибающими моментами от сил, действующих на ведущее колесо. Такими силами являются реакция дороги F от вертикальной нагрузки, приходящейся на колесо 1 (рис.

а), сила тяги Р (или тормозная сила при торможении), боковая сила Т, возникающая при повороте и заносе. В зависимости от способа установки полуоси могут быть полностью или частично разгружены от изгибающих моментов, возникающих под действием перечисленных сил на расстояниях с и г соответственно.

Полностью разгруженная полуось 4 (рис. б) внутренним концом установлена на шлицах в полуосевой шестерне дифференциала, корпус которого опирается на подшипники, а наружным при помощи фланца соединена со ступицей колеса. Ступица 5 с колесом установлена на двух подшипниках 2 на балке моста 3.

При такой установке полуось передает только вращающий момент, а все изгибающие моменты воспринимаются через подшипники балкой моста, что облегчает условия работы полуоси. Полностью разгруженные полуоси применяются на транспортных колесных машинах средней и большой грузоподъемности.

Рис. Схема установки полуосей

В приводе управляемых ведущих колес к карданному шарниру равных угловых скоростей 19 вращающий момент подводится от дифференциала внутренней полуосью 6. Наружная полуось 23 имеет фланец, от которого момент передается на ступицу 2 колеса. Ступица колеса установлена наповоротной цапфе 22 с помощью двух конических роликовых подшипников 1, передающих на цапфу все изгибающие моменты от указанных выше сил.

Если полуось наружным концом непосредственно опирается на подшипники 2 (см. а), установленные в балке моста, то она воспринимает изгибающие моменты от всех перечисленных выше сил и, кроме того, передает вращающий момент на ведущее колесо. Полуоси такого типа называются полуразгруженными.

На быстроходных гусеничных машинах механизмы поворота, служащие для управления движением, включены в трансмиссию, так как через них передается вращающий момент от двигателя к ведущим колесам.

ustroistvo-avtomobilya.ru

Методы самостоятельной диагностики

На ровной поверхности автомобиль ставится на стояночный тормоз, задние колеса блокируются противооткатными упорами или подсобными предметами.

С помощью домкрата и двух подпорок передок машины вывешивается таким образом, чтобы ведущие колеса не касались земли.

Запускается двигатель, включается первая передача (для АКПП – режим D). Если при медленном вращении передних колес будет периодически слышен резкий металлический треск или хруст, то внутренние ШРУСы неисправны. Именно таким способом определяют состояние внутренних шарниров на станциях технического обслуживания, поднимая автомобиль на подъемнике.

Дополнительно стоит осмотреть пыльники на предмет повреждений и подтекания смазки, а также проверить люфт конструкции. Для этого следует пошатать привод в разные стороны, не допуская проворачивания полуоси.

Предупреждение! Неисправный внутренний ШРУС может развалиться или выскочить из КПП на высокой скорости и привести к серьезной аварии. Необходимо своевременно проводить диагностику и устранять выявленные дефекты приводов.

Малая полуось — это… Что такое Малая полуось?

Не следует путать с термином «Эллипсис».

Эллипс и его фокусы

Э́ллипс (др.-греч. ἔλλειψις — недостаток, в смысле недостатка эксцентриситета до 1) — геометрическое место точек M Евклидовой плоскости, для которых сумма расстояний от двух данных точек F1 и F2 (называемых фокусами) постоянна, то есть

| F1M | | F2M | = 2a.

Окружность является частным случаем эллипса. Наряду с гиперболой и параболой, эллипс является коническим сечением и квадрикой. Эллипс также можно описать как пересечение плоскости и кругового цилиндра или как ортогональную проекцию окружности на плоскость.

Связанные определения

  • Отрезок AB, проходящий через фокусы эллипса, концы которого лежат на эллипсе, называется большой осью данного эллипса. Длина большой оси равна 2a в вышеприведённом уравнении.
  • Отрезок CD, перпендикулярный большой оси эллипса, проходящий через центральную точку большой оси, концы которого лежат на эллипсе, называется малой осью эллипса.
  • Точка пересечения большой и малой осей эллипса называется его центром.
  • Точка пересечения эллипса с осями называются его вершинами.
  • Отрезки, проведённые из центра эллипса к вершинам на большой и малой осях называются, соответственно, большой полуосью и малой полуосью эллипса, и обозначаются a и b.
  • Расстояния r1 и r2 от каждого из фокусов до данной точки на эллипсе называются фокальными радиусами в этой точке.
  • Расстояние называется фокальным расстоянием.
  • Эксцентриситетом эллипса называется отношение . Эксцентриситет (также обозначается ε) характеризует вытянутость эллипса изменяется. Чем эксцентриситет ближе к нулю, тем эллипс больше напоминает окружность и наоборот, чем эксцентриситет ближе к единице, тем он более вытянут.
  • Фокальным параметром называется половина длины хорды, проходящей через фокус и перпендикулярной большой оси эллипса.
  • Отношение длин малой и большой полуосей называется коэффициентом сжатия эллипса или эллиптичностью: . Величина, равная называется сжатием эллипса. Для окружности коэффициент сжатия равен единице, сжатие — нулю. Коэффициент и эксцентриситет эллипса связаны соотношением

Свойства

  • Фокальное свойство. Если F1 и F2 — фокусы эллипса, то для любой точки X, принадлежащей эллипсу, угол между касательной в этой точке и прямой (F1X) равен углу между этой касательной и прямой (F2X).
  • Прямая, проведённая через середины отрезков, отсечённых двумя параллельными прямыми, пересекающими эллипс, всегда будет проходить через центр эллипса. Это позволяет построением с помощью циркуля и линейки легко получить центр эллипса, а в дальнейшем оси, вершины и фокусы.
  • Эволютой эллипса является астроида.

Эллипс также можно описать как

Соотношения между элементами эллипса

Части эллипса (описание см. в разделе «Связанные определения»)

Координатное представление

Эллипс и его фокусы

Полуоси автомобилей — типы: фланцевая, бесфланцевая, полуразгруженная, разгруженная

Валы трансмиссии, соединяющие дифференциал с колесами ведущего моста автомобиля, называются полуосями. Полуоси служат для передачи крутящего момента двигателя от дифференциала к ведущим колесам.

На автомобилях применяются различные типы полуосей (рисунок 1).

Рисунок 1 — Типы полуосей, классифицированных по различным признакам

Фланцевая полуось (рисунок 2, а) представляет собой вал, который изготовлен за одно целое с фланцем 2. Фланец находится на наружном конце полуоси и служит для крепления ступицы или диска колеса. Внутренний конец 1 полуоси имеет шлицы для соединения с полуосевой шестерней дифференциала. Фланцевые полуоси получили наибольшее применение.

Бесфланцевая полуось (рисунок 2, б) представляет собой вал, наружный и внутренний концы которого имеют шлицы. Шлицы наружного конца 3 предназначены для установки фланца крепления полуоси со ступицей колеса, а шлицы внутреннего конца 1 — для связи с полуосевой шестерней дифференциала.

При движении автомобиля, кроме крутящего момента, полуоси могут быть нагружены изгибающими моментами от сил, действующих на ведущие колеса при прямолинейном движении на повороте, при торможении, заносе и т.п. Нагруженность полуосей зависит от способа их установки в балке ведущего моста.

Рисунок 2 — Полуоси

а — фланцевая; б — бесфланцевая; в — полуразгруженная; г — разгруженная; 1, 3 — шлицевые концы; 2 — фланец; 4 — подшипник; 5 — балка; 6 — полуось; 7 — ступица

Полуразгруженная полуось 6 (рисунок 2, в) наружным концом опирается на подшипник 4, установленный в балке 5 заднего моста. Полуось не только передает крутящий момент на ведущее колесо и работает на скручивание, но и воспринимает изгибающие моменты в вертикальной и горизонтальной плоскостях от сил, действующих

Назначение и типы полуосей | Трансмиссия

Вращающий момент от полуосевых шестерен дифференциала к ведущим колесам передается валами, называемыми полуосями. Помимо вращающего момента, полуоси могут быть нагружены изгибающими моментами от сил, действующих на ведущее колесо. Такими силами являются реакция дороги F от вертикальной нагрузки, приходящейся на колесо 1 (рис. а), сила тяги Р (или тормозная сила при торможении), боковая сила Т, возникающая при повороте и заносе. В зависимости от способа установки полуоси могут быть полностью или частично разгружены от изгибающих моментов, возникающих под действием перечисленных сил на расстояниях с и г соответственно.

Полностью разгруженная полуось 4 (рис. б) внутренним концом установлена на шлицах в полуосевой шестерне дифференциала, корпус которого опирается на подшипники, а наружным при помощи фланца соединена со ступицей колеса. Ступица 5 с колесом установлена на двух подшипниках 2 на балке моста 3. При такой установке полуось передает только вращающий момент, а все изгибающие моменты воспринимаются через подшипники балкой моста, что облегчает условия работы полуоси. Полностью разгруженные полуоси применяются на транспортных колесных машинах средней и большой грузоподъемности.

Схема установки полуосей

Рис. Схема установки полуосей

В приводе управляемых ведущих колес к карданному шарниру равных угловых скоростей 19 вращающий момент подводится от дифференциала внутренней полуосью 6. Наружная полуось 23 имеет фланец, от которого момент передается на ступицу 2 колеса. Ступица колеса установлена наповоротной цапфе 22 с помощью двух конических роликовых подшипников 1, передающих на цапфу все изгибающие моменты от указанных выше сил. Цапфа со своим корпусом 4 установлена на шкворневых пальцах 21 с подшипниками 5, жестко закрепленных на наконечниках балки 7 моста. Полуоси 6 и 23 нагружены только вращающим моментом.

Если полуось наружным концом непосредственно опирается на подшипники 2 (см. а), установленные в балке моста, то она воспринимает изгибающие моменты от всех перечисленных выше сил и, кроме того, передает вращающий момент на ведущее колесо. Полуоси такого типа называются полуразгруженными. Они обычно применяются только на легковых автомобилях. На полноприводных колесных машинах используются почти исключительно полностью разгруженные полуоси.

На быстроходных гусеничных машинах механизмы поворота, служащие для управления движением, включены в трансмиссию, так как через них передается вращающий момент от двигателя к ведущим колесам.

Полуоси автомобиля и их классификация

Статья из журнала «За рулем» номер 20 (октябрь 1937 года). В продолжение темы нагруженных полуосей. Показательно, что уже тогда название «нагруженная» в отношении полуразгруженной полуоси считалось устаревшим.

Грамматика и орфография оригинала сохранены (например, используются слова «диференциал» и «коэфициент» с одной буквой «ф»).



ПОЛУОСИ АВТОМОБИЛЯ и их классификация
Инж. И.Дюмулен

В различных изданиях нашей автомобильной литературы полуоси одних и тех же автомобилей носят различные названия.

Редакция «За рулем» неоднократно получала запросы читателей, почему полуоси автомобиля ГАЗ в старых изданиях называются «полуразгруженными», а в новых изданиях — «три четверти разгруженными», почему полуоси легкового автомобиля ЗИС в одних случаях называются «нагруженными», в других случаях «полуразгруженными» и т. д.

Такое явление происходит вследствие того, что применяются две системы классификации полуосей.

Классификация полуосей может быть проведена по следующим признакам.
1. С учетом нагрузки, действующей с обоих концов полуоси, т. е. как со стороны ведущего колеса, так и со стороны главной передачи.
2. С учетом нагрузки, действующей только со стороны ведущего колеса.

Первая система классификации включает в себя четыре типа полуосей: «нагруженная», «полуразгруженная», «три четверти разгруженная» и «полностью разгруженная». Эта система классификации, установленная в США обществом автомобильных инженеров, является международной и принята в нашей автопромышленности.

Вторая система классификации включает в себя только три типа полуосей: «нагруженная», «полуразгруженная» и «разгруженная». Эта система — неполная и появилась у нас в первые годы развития автомобилизма.

Ниже мы даем международную систему классификации. В ней «нагруженной» называется такая полуось, которая, передавая крутящее усилие от диференциала к ведущему колесу, в то же время изгибается с обоих концов под влиянием имеющихся там нагрузок (автомобили Форд, мод. Т). Если с одного конца такой полуоси изгибающая нагрузка будет снята, то полуось получает название «полуразгруженной» (легковые автомобили ЗИС). «Три четверти разгруженной» называется такая полуось, у которой один конец совершенно разгружен от изгибающих усилий, как и в предыдущем случае, а со второго конца также снята часть нагрузки, вызывающей изгиб полуоси (автомобили ГАЗ-А и АА, М-1). И, наконец, если оба конца полуоси разгружены от изгибающих усилий и полуось передает только крутящее усилие от диференциала к ведущему колесу, то такая полуось называется «полностью разгруженной» (грузовые автомобили ЗИС и ЯГАЗ).

Теперь разберем, какие же усилия действуют на полуось и как они воспринимаются ею.

Полуось представляет собой вал, предназначенный для передачи крутящих усилий от диференциала к ведущему колесу автомобиля. При передаче этого усилия полуось работает на скручивание. Кроме того, в зависимости от расположения подшипников, ведущего колеса и ведомой шестерни главной передачи, полуось может работать на изгиб под влиянием усилий, возникающих как со стороны ведущего колеса, так и со стороны шестерен главной передачи.

На ведущее колесо автомобиля при его движении действуют следующие усилия (рис. 1):
Gk — реакция веса автомобиля, приходящегося на данное колесо;
Т— сила тяги данного ведущего колеса. Максимальное значение T=Gk Y, где Y — коэфициент сцепления колеса с дорогой;
S — боковая сила, возникающая при повороте автомобиля или при его заносе. Максимальное значение S = Gk Y1, где Y1 — коэфициент бокового сцепления колеса с дорогой;
Мk — крутящее усилие, передаваемое полуосью от диференциала.

Подшипник колеса может быть установлен непосредственно на полуоси (рис. 2). В этом случае все силы со ступицы колеса будут передвигаться на полуось, а с полуоси на подшипник, что вызовет изгиб полуоси и продольное сжатие ее.

Подшипник может быть установлен между картером заднего моста и ступицей колеса (рис. 3). В этом случае силы Т, Gk и S будут передаваться на подшипник частично ступицей колеса, а частично будут восприниматься полуосью.

Наконец между картером заднего моста и ступицей колеса могут быть установлены два подшипника (рис. 4). В этом случае силы Т, Gk и S совершенно не будут передаваться на полуось.

Противоположный конец полуоси может быть также нагружен усилиями действующими в конической передаче. При переводе усилия с ведущей шестерни главной передачи на ведомую шестерню возникают: окружное усилие Р, радиальное усилие R и осевое усилие Q (рис. 5).

Под влиянием этих усилий на опорах возникают давления Р1 и Q1, для опоры № 1 и Р2 и Q2 для опоры № 2. Кроме того эта же опора воспринимает и осевое давление R.

Если подшипник поставлен непосредственно на полуоси (рис. 5 и 6), то вышеуказанные усилия воспринимаются полуосью и передаются на подшипник.

Если подшипник поставить между картером диференциала и картером заднего моста (рис. 7), то в этом случае усилия P, Q и R будут передаваться непосредственно на картер диференциала, а с него прямо на подшипник, и полуоси будут от них разгружены.

Таким образом существует четыре типа полуосей:

1. Нагруженная полуось. Передает крутящее усилие и воспринимает усилия, действующие как со стороны колеса, так и со стороны главной передачи (рис. 8).

2. Полуразгруженная полуось. Передает крутящее усилие, разгружена от усилий, действующих в главной передаче, и нагружена только усилиями, действующими со стороны колеса (риc. 9).

3. Три четверти разгруженная полуось. Передает крутящее усилие, разгружена от усилий главной передачи и частично разгружена от усилий, действующих со стороны ведущего колеса (рис. 10).

4. Разгруженная полуось. Передает только крутящее усилие и разгружена от всех других усилий как со стороны колеса, так и со стороны главной передачи (рис. 11).

Автомобили ГАЗ-А, ГАЗ-АА, ГАЗ-30, М-1 имеют три четверти разгруженные» полуоси, легковой автомобиль ЗИС имеет «полуразгруженные» полуоси и грузовые автомобили ЗИС и ЯГАЗ имеют «полностью разгруженные» полуоси.

При второй системе классификации полуосей, если учитывать нагрузку, действующую на полуось только со стороны колеса, получится три типа полуосей, так как системы крепления подшипника колеса (рис. 8 и 9) аналогичны. В этом случае полуось, изображенная на рис. 8 и 9, носит название «неразгруженной», на рис. 10 — «полуразгруженной» и на рис. 11 — «разгруженной».

Более правильной, конечно, является первая система, рассматривающая нагрузку с обоих концов полуоси, принятая в автопромышленности всех стран и на наших автозаводах.

Еще по этой теме:
Изображения из альбомов:

Полуоси и приводной вал в трансмиссии автомобиля

Приводной вал и полуоси, являются весьма ответственными узлами в трансмиссии автомобиля. Приводные валы сегодня устанавливаются на переднеприводные, заднеприводные и полноприводные автомобили. Полуоси изготавливаются из прочного сплава, так как при эксплуатации они испытывают огромные нагрузки в виде скручивания и сдвига.

 

 

Устройство и предназначение приводных валов

Основным предназначением приводного вала автомобиля является передача крутящего момента от КПП и дифференциала на ведущие колеса.  Простейший приводной вал состоит из следующих компонентов:

 

  • ось;
  • внутренний ШРУС;
  • наружный ШРУС.

В автомобиле с передним приводом внутренний ШРУС закреплен в КПП и соединен с внешним шарниром на колесе посредством жесткой полуоси.

ШРУСы соединяются и фиксируются на полуоси посредством стопорных колец, а передача вращения обеспечивается за счет шлицевого соединения шарниров и полуоси. ШРУСы позволяют ведущим колесам перемещаться в вертикальной плоскости, а также менять траекторию движения автомобиля. При исправных приводных валах автомобиль движется плавно и без рывков в любых положениях шарниров равных угловых скоростей.

В заднеприводных автомобилях с классическим задним мостом, для передачи крутящего момента на колеса также применяются полуоси, но несколько иной конструкции. В заднем мосту устанавливаются полуразгруженные и разгруженные полуоси. Разгруженные полуоси более распространены, так как в силу более совершенной конструкции испытывают значительно меньше нагрузок и служат гораздо дольше, нежели полуразгруженные.

Полуразгруженная полуось внутренней стороной закреплена в полуосевой шестерне дифференциала, а внешняя сторона оканчивается ступицей колеса, закрепленной в шариковом подшипнике. Разгруженная полуось имеет аналогичную конструкцию, однако ступица колеса закреплена уже в двух роликовых подшипниках. Данное отличие в конструкции позволяет освободить полуось от воздействия на нее всяческих нагрузок, кроме нагрузки от передачи крутящего момента.

Также следует отметить, что в автомобилях с передним расположением силового агрегата и задним приводом передача крутящего момента от КПП на задний мост может также осуществляться посредством приводного вала. Такой приводной вал имеет аналогичную конструкцию с полуосью, передающей крутящий момент непосредственно на ведущее колесо. Современные задне- и полноприводные автомобили оборудованы именно приводными валами на основе ШРУСов, взамен устаревшим карданным передачам.

 

Как работают автомобильные полуоси: Видео

Карданная передача, ШРУС, полуоси, как мощность с двигателя уходит на колеса автомобиля

Как работают автомобильные полуоси: Видео

Как ваш автомобиль передает мощность на дорогу? Азы техники подсказывают нам, что мощность в автомобиле берется от двигателя, устройства закрепленного на кузове и производящего мощность и крутящий момент. Но как мощность и крутящий момент передаются дальше, на колеса, которые во время движения не стоят на месте, а постоянно находясь в движении ходят вверх и вниз и откланяются в стороны при поворотах? Для этого инженеры разработали непростую систему валов с особым строением гибких сочленений.

 

Смотрите также: Основные принципы работы тормозного механизма автомобиля [Принцип работы и элементы тормозной системы]

 

Задача, вставшая перед конструкторами автомобилей, была непроста. Все же, как непрерывно передавать мощность с двигателя при постоянном хождении колеса? Поначалу выход был найден в создании специального сочленения- крестовины или карданной передачи.

 

В неразрезных автомобильных мостах принцип действия достаточно прост: с коробки передач или раздаточной коробки мощность идет на дифференциал через карданный вал, откуда при помощи полуосей мощность и крутящий момент расходятся на ведущие колеса автомобиля. Для работы в условиях перемещения вала, в кардане используется ранее упомянутая карданная передача (крестовина), которая способна передавать крутящий момент с вала на вал под углами. Посредством дифференциала мощность уходит дальше на два сплошных вала в задней части автомобиля или две полуоси с универсальными шарнирами на крестовине, если речь идет о передней оси автомобиля, спроектированной для работы с управляемыми передними колесами. Плюс такой конструкции, используемой на передних осях- простота и возможности передачи большого крутящего момента при небольших углах поворота колес.

 

Пример переднего карданного шарнира на полуоси:

Как работают автомобильные полуоси: Видео

 

Составляющие части карданного шарнира полуоси:

Как работают автомобильные полуоси: Видео

 

Но как быть с независимой подвеской переднеприводного автомобиля? Ведь там помимо постоянного хождения колеса вверх-вниз добавляется еще поворот колес и передача мощности от двигателя? Система должна быть не просто прочной, но легкой и компактной.

 

Действительно, автомобили с независимым типом подвески имеют несколько более сложную систему привода. В ней используются так называемые шарниры равных угловых скоростей ШРУС, которые в отличие от карданного сочленения могут передавать крутящий момент при гораздо более сильных углах поворота передних колес, при этом у них не происходит перегрузки частей шарнира, не возрастает износ элементов конструкции.

Как работают автомобильные полуоси: Видео

Конструктивно полуоси состоят из двух шарниров: внутреннего ШРУСа, непосредственной оси приводного вала и внешнего ШРУСа. Внутренний шарнир располагается возле коробки передач, внешний ШРУС расположен на другом конце, возле колеса. Зацепление с элементами внутренностей КПП и колеса происходит за счет цапфы с нарезанными на ней шлицами.

 

Смотрите также: Силовое подруливание на переднеприводных машинах, способы решить проблему

 

ШРУСы используются в заднеприводных, так и переднеприводных автомобилях с независимой подвеской и даже в полноприводных моделях автомобилей.

Как работают автомобильные полуоси: Видео

Внутренние шарниры полуосей, установленные на переднеприводном автомобиле созданы для работы с вертикальным перемещением колес. Во внутреннем сочленение находится трипоидный подшипник. Его отличительной особенностью является использование небольших игольчатых подшипников, которые позволяют механизму благополучно длительное время «переваривать» значительные нагрузки без поломок (при правильном использовании подшипники полуосей ходят несколько сотен тысяч км).

 

Вид трипоидного подшипника:

Как работают автомобильные полуоси: Видео

 

Вид трипоидного подшипника в разобранном состоянии:

Как работают автомобильные полуоси: Видео

 

Внешний шарнир- обычно имеет стандартный тип подшипника- шариковый. Плюсы шарикового шарнира- он может поворачиваться на большие углы без потери передаваемой мощности и одновременно отрабатывать ход полуоси при езде по неровностям дороги.

 

Шариковый подшипник:

Как работают автомобильные полуоси: Видео

 

На заднеприводных автомобилях в обоих шарнирах обычно используются трипоидные подшипники.

 

В современном автомобильном мире шарниры равных угловых скоростей стали применяться повсеместно, и не только на машинах с независимой подвеской. Некоторые модели внедорожников с цельными мостами также используют полуоси с этими шарнирами, поскольку у ШРУСов есть целый ряд положительных свойств и основным преимуществом которого можно назвать возможность более плавной передачи мощности от двигателя, чем это делают карданные шарниры.

 

Технологии для новичков: В чем разница между полным приводом, задним приводом и передним приводом

 

Со временем ШРУСы должны полностью вытеснить карданную передачу. На самом деле они уже начали их постепенно заменять ее и теперь ее применяют даже на карданах вместо классической крестовины.

 

Ознакомительное видео:

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о