Глава VII СЦЕПЛЕНИЕ И КОРОБКА ПЕРЕДАЧ 1. Назначение коробки передач и сцеплення

При рассмотрении общего устройства автомобиля было установлено, что вращение вала двигателя передается задним колесам автомобиля через трансмиссию, состоящую из: 1) механизма сцепления» 2) коробки передач, 3) карданного вала, 4) главной передачи де-5) диференциала..

При этом указывалось, что коробка передач вводится для увеличения силы тяги на ведущих колесах в случае повышенных сопротивлений пути, а также для получения заднего хода автомобиля. Механизм же сцепления необходим для разъединения коробки передач от вала двигателя и уменьшения ударных сил, возникающих при переключении шестерен в коробке передач.

Поскольку сцепление является подсобным механизмом коробки передач к его назначение и конструкция могут быть лучше уяснены после рассмотрения устройства коробки передач, — в настоящей книге сперва описывается коробка передач, а затем механизм сцепления.

Однако следует помнить, что это не соответствует той последовательности, с какой усилие от вала двигателя передается от одного механизма к другому: усилие передается от сцепления коробке передач, а не наоборот.

2. Коробка передач автомобилей ГАЗ мод. А

Общий вид коробки передач в разрезе автомобилей ГАЗ мод. А показан  72, а отдельные детали  73.

Коробка передач состоит из:

а) картера 1, представляющего собой коробку, отлитую из чугуна

т служащую опорой для валов 2, 3, 4 и оси 26 шестерни заднего хода 12;

б) первичного или ведущего вала 2, имеющего двойную шестерню 5; точками опоры вала служат шариковый подшипник 13 и подшипник, укрепленный в выточке маховика;

в) промежуточного или контршафтного вала 4 с шестернями 6, 7, 8, 9; этот вал внутри высверлен и вращается на двух роликовых подшипниках 16, установленных на неподвижной оси 17;

г) вторичного или ведомого вала 3 со скользящими шестернями или каретками 10 и 11; точками опоры вала служит роликовый подшипник 14, находящийся в сверлении, выполненном в первичном валу, и шариковый подшипник 15, укрепленный в картере коробки передач;

д) короткой оси с шестерней 12 заднего хода;

е) механизма перемены передач, главные части которого составляют рычаг 18 и две вилки 19, соединенные со скользящими шестернями 10 и 11.

Первичный вал 2 через механизм сцепления связан с валом двигателя, а вторичный вал 3 через карданный шарнир 22 и карданный вал 24, главную передачу и диференциал — с задними колесами автомобиля.

При этом вторичный вал имеет продольный выступы (шлицы), на

которые надеваются шестерни 10 и 11, снабженные изнутри вырезами, соответствующими выступам вала.

Таким образом шестерни 10 и 11 вращаются вместе с своим валом и могут в то же время передвигаться вдоль его оси посредством рычага 18 и вилок 19.

При заводке двигателя рычаг должен находиться <в нейтральном положении, при котором шестерни 10 и 11 не находятся в зацеплении ни с шестерней 5 первичного вала, ни с шестернями промежуточного вала 4.

Следовательно, когда двигатель заработает, в коробке передач будут вращаться вхолостую:

а) первичный вал 2 со своей двойной шестерней;

б) промежуточный вал 4 с шестернями 6, 7, 8 и 9, так как его большая шестерня 6 находится в постоянном зацеплении с шестерней первичного вала;

в) шестерня 12 заднего хода, находящаяся в постоянном зацеплении с шестерней 9 промежуточного вала.

Вторичный вал 3, а следовательно и задние колеса автомобиля вращаться не будут.

Для того чтобы привести в движение автомобиль, нужно шестерню 11 вторичного вала передвинуть вперед и привести в зацепление с ше-

стерней 8 промежуточного вала. Однако при попытке включить две шестерни, из которых одна (11) неподвижна и связана с массой автомобиля, а другая (8) вращается, получая усилие от коленчатого вала двигателя, — должны неизбежно возникнуть значительные ударные силы, могущие вызвать поломку зубцов шестерен.

Поэтому перед включением шестерен необходимо при помощи механизма сцепления разъединить первичный вал с валом двигателя и выждать несколько секунд, пока перестанут вращаться по инерции первичный и промежуточный валы (нейтральное положение ч"Ьиг. 74 1).

После прекращения вращения этих валов шестерни 11 и 8 можно привести в зацепление друг с другом совершенно бесшумно и без риска

поломки зубцов. Для этого нужно рычаг 18 иэ нейтрального положения передвинуть влево и назад.

Включив шестерни первой передачи, первичный вал через механизм сцепления снова соединяют с валом двигателя, вследствие чего автомобиль начинает двигаться.

Передача усилия через коробку передач будет происходить так, как это представлено  74, //.

На первой передаче вторичный вал вращается значительно медленнее первичного вала, вращающегося со скоростью коленчатого вала.

Скорость вращения вторичного вала зависит от числа зубцов шестерен, через которые передается ему вращение коленчатого вала.

При шестеренчатой передаче скорость вращения какого-нибудь ведомого зала относительно скорости вращения ведущего равна обратному отношению чисел зубцов шестерен. Так, если шестерня ведущего вала имеет 10 зубцов, а шестерня ведомого 20 зубцов, скорость вращения последнего равна 20 :10 = 2, т. е. ведомый вал вращается в два раза медленнее ведущего.

При этом отвлеченное число 2 будет называться передаточным числом.

Шестерня 5 первичного вала имеет 16 зубцов, а шестерня б промежуточного вала — 31 зубцов, следовательно скорость вращения промежуточного вала относительно первичного будет — 31 :16 = 1,93.

Шестерня 8 промежуточного вала имеет 18 зубцов, а шестерня 11 вторичного вала — 29 зубцов; отсюда скорость вторичного вала относительно промежуточного на первой передаче составит — 29 :18 = = 1,61.

Для того чтобы определить скорость вращения вторичного вала относительно первичного, т. е. узнать полное передаточное число между оборотами этих валов на первой передаче, нужно полученные ранее передаточные числа перемножить между собой —1,93 X 1,61 = ^=3,10.

Другими словами, вторичный вал на первой передаче вращается приблизительно в три раза медленнее первичного и коленчатого валов.

Когда автомобиль приобретает скорость движения 8—12 км/час, нужно включить вторую передачу, приведя в зацепление шестерню 10 вторичного вала с шестерней 7 промежуточного вала.

Для этой цели нужно, выключив сцепление, разъединить первичный вал с валом двигателя и вывести шестерню 11 из зацепления с шестерней 8, продвинув рычаг 18 вперед до нейтрального положения. После чего рычаг следует передвинуть вправо и вперед для того, чтобы шестерню 10 передвинуть назад и привести в зацепление с шестерней 7. После зацепления этих шестерен снова включают сцепление, соединяя первичный вал с валом двигателя, причем передача усилия через коробку передач будет соответствовать фиг. 74, ///.

Так как шестерня 7 имеет 24 зуба, а шестерня 10 — 23 зуба, передаточное число между оборотами промежуточного и вторичного валов составит на второй передаче —• 23 : 24 = 0,95.

Ввиду того, что скорость вращения промежуточного вала относительно первичного остается всегда постоянной и характеризуется числом 1,93, полное передаточное число на второй передаче составит очевидно 1,93 X 0,95 = 1,83, т. е. на второй передаче вторичный вал вращается приблизительно в два раза медленнее первичного и коленчатого валов.

Доведя скорость движения автомобиля до 18—20 км/час, включают третью или прямую передачу тем же порядком, что и при переходе с первой на вторую.

Для включения третьей передачи рычаг 18 передвигают из положения, соответствующего включенной второй передаче, назад. При этом движении рычага шестерня 10 вторичного вала перемещается вперед и находит своими внутренними зубцами на выступающие зубцы шестеренки 5 первичного вала, так что оба вала начинают вращаться как одно целое со скоростью коленчатого вала  74 — IV).

Позволяя изменять передаточное число между оборотами вала двигателя и ведущими колесами, коробка передач дает возможность при переходе на вторую и первую передачи увеличивать силу тяги на ведущих колесах за счет снижения скорости их вращения при данном числе оборотов коленчатого вала.

Увеличение же силы тяги на ведущих колесах требуется для преодоления временных повышенных сопротивлений (большие подъемы, глубокий песок и т. д.), на которые двигатель не рассчитан.

Очевидно, что сила тяги на ведущих колесах будет на первой передаче наибольшей, а на третьей — наименьшей. Скорость же движения автомобиля меняется в обратном отношении с силой тяги: на первой передаче скорость будет наименьшей, а на третьей — наибольшей.

Вообще говоря, согласно одному из основных законов механики, можно пожертвовать скоростью и выиграть в силе или пожертвовать силой и выиграть в скорости. Но всегда выигрыш в одном равен потере в другом (рычаг, наклонная плоскость и т. д.).

Нормально езда производится на третьей или прямой передаче, позволяющей, в зависимости от подачи газа и опережения зажигания, изменять скорость в нужных и допустимых пределах.

Вторая передача включается обычно при замедлениях хода ниже 12—.15 км!час, а первой передачей пользуются при трогании с места и при движении с минимальной скоростью (4—5 км/час). При переходе с высших передач на низшие, напримор с третьей на вторую, необходимо так же, как и при переходе с низших на высшие, предварительно выключать сцепление, разъединяя первичный вал от коленчатого.

Для получения заднего хода перемещают рычаг 18 из нейтрального положения влево и вперед, вследствие чего шестерня 11 вторичного вала передвигается назад и приходит в зацепление с шестерней заднего хода 12, приводимой во вращение шестерней 9 промежуточного вала. Передача усилия через коробку передач будет происходить согласно фиг. 74. V, причем направление вращения вторичного вала изменится на обратное, т. е. он будет вращаться теперь не по часовой стрелке, как на 1, 2 и 3 передачах, а против часовой стрелки.

Изменение стороны вращения вторичного вала при том же направлении вращения первичного и коленчатого .валов объясняется именно тем, что при включении заднего хода усилие от промежуточного вала передается не непосредственно вторичному валу, а чрез третью шестеренку 12. Поскольку при заднем ходе направление вращения вторичного вала изменяется на обратное, включать задний ход можно очевидно только при полной остановке автомобиля, когда вторичный вал, соединенный через карданный вал, главную передачу и диферен-циал с задними колесами, перестает вращаться. В противном случае возможна поломка зубцов шестерн 9, 12, 11.

. Детали механизма переключения шестерен показаны  75 и 76. Скользящая шестерня 11 вторичного вала имеет шейку с кольцевой проточкой, в которую входит вилка 19.

Муфта вилки скреплена посредством шпильки с ползуном 20, могущим скользить в специальном гнезде, выполненном в теле крышки коробки передач. Перемещение ползуна производится рычагом 18, качающимся на шаровой опоре и удерживаемом на месте пружиной, опирающейся на шайбу, закрепленную на рычаге. При отклонении рычага от среднего нейтрального положения влево палец его входит в вырез 27 муфты вилки. Если после этого переместить рычаг вперед илй назад, правый ползун и вилка передвинутся вместе с шестерней.

Перемещаясь назад, шестерня 11 приходит в зацепление с шестерней заднего хода, а перемещаясь вперед — с шестерней первой передачи.

Вторая и третья передачи включаются при отклонении рычага от среднего нейтрального положения вправо, когда его палец входит в

вырез муфты второй вилки, соединенной с шейкой шестерни 10, причем при передвижении рычага вперед включаются шестерни второй передачи, а при передвижении назад— шестерни третьей передачи.

Для того, чтобы шестерни 10 и 11 сцеплялись с шестернями промежуточного и первичного валов полным зубом и не могли при р-ращении разъединиться, ползуны 20 в соответствующих местах имеют выточки, в которые заскакивают под действием пружины 28 диксаторы 21, скользящие в гнезде, выполненном в теле 'крышки коробки Передач. .

При описании коробки передач автомобилей ГАЗ мод. А было выяснено, что авто-

мобили этой модели, как и почти всех легковых машин, имеют три передачи вперед и одну назад, причем скользящие шестерни выполнены в виде двух подвижных кареток (двухходовая коробка передач).

3. Коробка передач автомобилей ГАЗ мод. АА

У автомобилей ГАЗ мод. АА коробка передач имеет четыре передачи вперед и одну назад, причем скользящие шестерни соединены в

три каретки (трехходовая коробка передач). Общий вид коробки передач в разрезе показан  77.

Шестерня 1 первичного вала находится в постоянном зацеплении с большой шестерней промежуточного вала 2, имеющего помимо шестерни постоянного зацепления еще три шестерни 3.

На вторичном валу 4 сидят две скользящие каретки: каретка 5 с двумя шестернями первой и второй передачи и каретка 6, выполненная в виде скользящей шестерни, имеющей наружные и внутрен-

ние зубцы и служащей для получения третьей и четвертой (прямой) передачи.

Кроме того на короткой оси 7 установлена третья каретка 8 с двойной шестерней заднего хода.

В отличие от описанной выше двухходовой коробки передач, рассматриваемая коробка передач имеет три ползуна 9, 10 и 11, с которыми соединены вилка для перевода каретки 5, вилка 12 для перевода каретки 6 и вилка 13 для перевода каретки 8.

Произвольному выходу шестерен из зацепления препятствуют фиксаторы, выполненные в виде стальных шариков 14, заходящих в выточки ползунов под давлением пружин 15.

Положения рычага переключения передач 16, соответствующие включению различных передач, показаны  78.

При этом следует заметить, что для включения заднего хода необходимо предварительно нажать вверх большим пальцем правой руки на собачку 17  77).

Переводя рычаг в положение заднего хода, заставляют вилку 13 переместить двойную шестерню каретки 8 вперед, причем меньшая шестерня этой каретки сцепляется с шестерней 5 вторичного вала, а большая шестерня — сцепляется с малой шестерней промежуточного вала.

Таким образом при заднем ходе усилие передается от первичного вала на вторичный через следующие шестерни  79): первичный вал — шестерня 1 постоянного зацепления промежуточного вала—-шестерня 2 промежуточного вала — большая шестерня 3 каретки заднего хода — малая шестерня 4 каретки заднего хода — большая шестерня 5 каретки -первой чи второй передач вторичного вала.

Четыре передачи вперед, вместо трех, вводятся на грузовых автомобилях для более точного и наивыгоднейшего .подбора передачи в зависимости от сопротивления дороги и нагрузки автомобиля.

4. Уход за коробкой передач

Уход за коробкой передач состоит главным образом в наполнении картера смазкой и периодическом возобновлении ее.

Каждые 4000 км из картера коробки передач выпускают через нижнюю пробку старую смазку, заливают в коробку 1,5— 2 л керосина, поднимают на домкрат одно из ведущих колес, включают первую передачу и вращают некоторое время трансмиссию за пусковую рукоятку двигателя. Промыв коробку передач, выпускают керосин и заливают в нее до уровня наполнительного отверстия свежую смазку — летом вискозин — 7, а зимой — вапор — М \

В крайнем случае эти масла можно заменить смесью солищола с автолом (примерно по 50%).

Через каадые 2 ООО км следует .проверять уровень смазки и о случае надобности ■производить соответствующую добавку.

5. Сцепление

Усилие от коленчатого вала к коробке -передач подводится через сцепление, представляющее собой механизм, основанный на действии сил трения.

Наличие сцепления позволяет водителю разобщать вал двигателя с первичным валом коробки передач, что необходимо для бесшумного переключения шестерен коробки передач, а также при торможении автомобиля для полной его остановки.

Упрощенная схема устройства однодискового сцепления, являющегося почти стандартным для большинства легковых автомобилей различных марок, приведена  80.

В теле 'Маховика 1 и нажимного стального диска 2 выполнены сверления, через которые пропущены болты 3 (на схеме видны три болта).

На стержнях болтов установлены сильные спиральные пружины 4, один конец которых опирается на нажимной диск, а другой —■ на гайки, навернутые на болты.

Благодаря пружинам нажимной диск, стремясь прижиматься к плоскости маховика, зажимает диск сцепления 5, расположенный между маховиком и нажимным диском.

Диск сцепления представляет собой тонкий стальной диск, приклепанный к втулке, сидящей своими вырезами на выступах (шлицах) первичного вала 6 коробки передач.

По окружности диска сцепления наклепана с обеих сторон обшивка из особой фрикционной ткани — ферадо (медноасбестовая плетенка) обладающей большим коэфи-циентом трения и хорошей сопротивляемостью изнашиванию.

Если завести двигатель, то вместе с коленчатым валом будут вращаться маховик и жестко связанный с ним через болты нажимной диск. Вращение маховика и нажимного диска посредством силы трения будет передано диску сцепления, а через втулку этого диска первичному валу 6, хвостовик которого свободно вращается в подшипнике 8, установленном в выточке маховика.

Для выключения сцепления необходимо нажать на ножную педаль 9. Движение педали, свободно сидящей на особом валике, будет передано через регулировочную шпильку 10 оси, на которой укреплена вилка выключения 11.

Нажимая на ударный подиитник, опирающийся на фланец 12 нажимного диска, вилка выключения переместит последний в сторону коробки за счет сжатия пружин, и нажимной диск отойдет от диска сцепления.

В результате смещения нажимного диска сила трения между маховиком и диском сцепления уменьшится настолько, что этот диск, а следовательно и первичный вал перестанут вращаться.

Когда педаль сцепления будет отпущена, 'пружины 9, стремясь разжаться, переместят нажимной диск в сторону маховика. Диск сцепления снова окажется зажатым межщу маховиком и нажимным диском и будет вращаться вместе с ними как одно целое.

Устройство механизма сцепления автомобилей ГАЗ показано  81.

К маховику 1 привернута болтами крышка сцепления 2, в которой укреплены шипы 4, входящие в вырезы 5 нажимного колъца 3, так что последнее (вращается как одио целое с крышкой сцепления и маховиком.

Между крышкой сцепления и нажимным кольцом находятся две-

надцать сильных спиральных пружин 6, стремящихся прижать нажимное кольцо к маховику. Между маховиком и нажимным кольцом помещается стальной диск сцепления 7, на поверхность которого наклепана с обеих сторон специальная обшивка, имеющая большой коэфи-циент трения.

Диск сцепления приклепан к втулке, имеющей изнутри вырезы, находящие на продольные выступы первичного вала 8 коробки передач.

Таким образом диск сцепления вращается вместе с первичным валом и может перемещаться вдоль оси этого вала.

При отпущенной педали сцепления диск сцепления оказывается за-

жатым силой упругости пружин 6 между нажимным кольцом и плоскостью маховика.

Поэтому при вращении коленчатого вала диск сцепления вращается, вследствие трения, вместе с маховиком и нажимным кольцом как одно целое, передавая вращение соединенному с ним первичному валу коробки передач.

Выключение сцепления производится при помощи рычагов 9, которые пропущены через прорезы 10, выполненные по окружности крышки сцепления и являющиеся для них точкой опоры.

Рычаги своими верхними (короткими) концами соединены болтами 11 с нажимным кольцом и удерживаются в определенном положении двумя пружинами 12 и 13.

Для выключения сцепления водитель нажимает на педаль, соединенную с осью 14, на которой жестко укреплена вилка выключения 15.

При нажатии педали ось повертывается на некоторый угол и вилка, перемещаясь в сторону маховика, передвигает нажимную муфту 16, скользящую во втулке, внутри которой свободно вращается первичный вал.

Движение муфты через упорный шариковый подшипник 17 передается на рычаги, нижние (длинные) концы которых перемещаются в сторону маховика, а верхние (короткие) — в противоположную сторону, т. е. в сторону .коробки передач.

Действуя на нажимное кольцо через болты 11, верхние (короткие) концы рычагов отводят его от диска сцепления, так что между последним и нажимным кольцом образовывается небольшой зазор, и- диск сцепления останавливается.

Таким образом при выключенном сцеплении и работающем двигателе вращающимися частями будут: маховик 1, крышка сцепления 2, нажимное кольцо 3, пружины 6, рычаги 9 и подшипник 17; неподвижными же частями будут: диск сцепления 7 и первичный вал 8.

При отпуске педали муфта 76 и упорный подшипник 17 сдвинутся в сторону коробки передач и в этом положении будут удерживаться пружиной 18, а пружины б, стремясь разжаться, переместят нажимное кольцо к маховику. Диск сцепления снова будет зажат между нажимным кольцом и маховиком, так что вал двигателя окажется соединенным с первичным валом коробки передач.

6. Неисправности н уход за сцеплением

Неисправность сцепления проявляется обычно в виде буксования (скольжения) диска сцепления при включенном сцеплении.

Буксование диска сцепления происходит в тех случаях, когда сила трения в механизме сцепления оказывается меньше передаваемого на ведущие колеса усилия.

Признаками буксования сцепления являются:

а) постоянная или падающая скорость движения автомобиля на данной передаче, несмотря на увеличение числа оборотов вала двигателя (наиболее резко это явление наблюдается при подъемах);

б) нагревание крышки сцепления и маховика.

Причинами, вызывающими буксование сцепления, могут быть:

а) замасливание поверхности диска сцепления, маховика и нажимного кольца;

б) износ фрикционной ткани диска сцепления;

в) неправильная регулировка сцепления.

Замаслившиеся поверхности промывают бензином, а сильно сработавшуюся фрикционную ткань заменяют новой.

По мере износа фрикционной ткани расстояние между нажимным кольцом и крцшкой сцепления увеличивается, ввиду чего верхние (короткие) концы рычагов выключения постепенно перемещаются в сторону маховика, а нижние (длинные) концы — в противоположную сторону, т. е. в сторону нажимной муфты. Поэтому свободный ход педали сцепления будет со временем уменьшаться.

При полном отсутствии свободного хода у педали упорный шариковый подшипник нажимной муфты будет постоянно нажимать на нижние '(длинные) концы рычагов выключения и не позволит пружинам с полной силой зажать диск сцепления между нажимным кольцом и маховиком. Сцепление будет пробуксовывать.

Нормальная величина свободного хода педали сцепления должна составлять около 20 мм, на которые нужно переместить педаль сцеп ления вниз, прежде чем сцепление начнет выключаться.

Регулировка хода педали сцепления  82) производится вращением тяги с резьбой 1, соединенной с педалью.

Для этого нужно, вынув шпильку 2, вращать регулировочную тягу в ту или иную сторону до получения нормального свободного хода, имея в вишу, что при вывинчивании, шпильки величина последнего увеличивается, а при ввинчивании—-уменьшается.

Если же установка нормального свободного хода педали сцепления невозможна вследствие сильного износа фрикционной ткани, на диск следует наклепать новую облицовку или поставить новый диск.

Кроме буксования неисправность сцепления может заключаться в «дергании» автомобиля при трогании с места, несмотря на плавный отпуск педали сцепления. Это зависит обычно от перекоса нажимного

кольца, в результате неодновременного освобождения упорным подшипником всех шести рычагов выключения 9.

Фиг. 82. Регулировка мертвого хода Фиг. 83. Схема карданной передачи в педали сцепления на ведущие колеса

Указанная неисправность устраняется выравниванием давления упорного подшипника на вое рыча™, путем вращения гаек болтов 11  81).

Помимо периодической регулировки свободного хода педали и смазки ее через 300 км, уход за сцеплением состоит в добавлении через каждые 1 200 км густой смазки (солидол) в упорный шариковый подшипник через специальную масленку, доступ к которой можно получить, сняв крышку 19  81) смотрового люка.

Вопросы для повторения

1. Для чего служит коробка передач?

2 Из каких .главных частей состоит коробка передач?

3. Как устроен механизм .переключения шестерен?

4. Почему при переключении шестерен нужно обязательно выключать сцепление.

5. Почему три выключении заднего хода изменяется направление вращения ведущих колес?

6. Можно ли включать задний ход, если автомобиль продолжает двигаться вперед по инерции?

7. На какой передаче при данном числе оборотов вала двигателя будет наибольшая сила тяги и на какой наибольшая скорость движения автомобиля?

8. В каких случаях пользуются первой, второй и третьей передачами?

9. В чем заключается уход за коробкой передач?

10. Для чего нужен механизм сцепления?

11. В каких «случаях выключают сцепление?

12. Как устроено однодисковое сцепление автомобилей ГАЗ?

13. В чем заключается уход за сцеплением?

14. Какие причины вызывают буксование сцепления и какими признаками это буксование сопровождается?

15. Как регулируется свободный ход педали сцепления?

Глава VIII

КАРДАННЫЙ ВАЛ, ГЛАВНАЯ ПЕРЕДАЧА И ДИФЕРЕНЦИАЛ

1. Карданный вал н главная передача

Карданный вал служит для передачи усилия от коробки передач к главной передаче автомобиля и диференциалу  83).

Передний конец карданного вала 4 при помощи карданного шарнира 3 связан с вторичным валом 2 коробки передач 1, а задний конец жестко соединен с ведущей конической шестерней 5.

Последняя находится в постоянном зацеплении с большой ведомой конической шестерней 6, называемой коронной.

Шестерни 5 и 6 образовывают собою главную передачу автомобиля, подводящую усилие через механизм диференциала к ведущим колесам. Число зубцов шестерен главной передачи подбирается в зависимости от типа автомобиля, мощности, двигателя и заданной максимальной скорости движения автомобиля.

В легковых автомобилях ГАЗ передаточное число в задней оси 3,77, а в грузовых — 6,6. Вследствие этого ведущие колеса вращаются соответственно в 3,77 или в 6,6 раз медленнее карданного вала, но с усилием, в такое же число раз превышающим усилие на карданном валу.

Необходимость гибкого соединения карданного вала с коробкой передач объясняется тем, что ось коробки передач и ось главной передачи лежат в разных плоскостях, так что усилие от коробки передач на заднюю ось передается под некоторым углом.

При этом угол наклона карданного вала относительно вторичного вала коробки передач не остается постоянным, а изменяется ввиду того, что задняя ось, будучи подвешена к раме на рессоре, перемещается относительно рамы и коробки передач при толчках от неровностей пути.

Карданный шарнир, показанный  84, имеет две вилки 1 и 2 с короткими втулками., из которых одна надевается на выступающий из картера коробки передач конец вторичного вала, а другая —> на передний конец карданного вала.

Вилки шарнира располагаются в двух взаимноперпендикулярных плоскостях и соединяются между собою кольцом 3 с четырьмя шипами 4, находящимися на внешней окружности кольца под углом 90° друг к другу.

Шипы кольца закладываются сбоку в прорези вилок, после чего на них сверху надеваются втулки 5, внешний диаметр которых больше прорези. Эти втулки препятствуют выскакиванию шипов из вилок; сами же втулки предохраняются от выпадения пружинными замками 6, заскакивающими в кольцевые выточки в вилках.

При такой конструкции карданного шарнира, карданный вал может иметь угловое перемещение относительно вторичного вала коробки передач в любом направлении — качаться вверх и вниз вокруг оси двух шипов, находящихся в горизонтальной плоскости, и качаться в стороны (т. е. влево и вправо) вокруг оси шипов, находящихся в вертикальной плоскости.

В грузовых автмобилях ГАЗ передача усилия от коробки передач на заднюю ось производится двумя валами: промежуточным и главным карданным валом  85).

Промежуточный вал 1 соединен со вторичным валом коробки передач зубчатой муфтой 2. Задний же конец промежуточного вала связан с главным карданным валом при помощи карданного шарнира 3, устройство которого описано выше.

2. Дпференциал

Назначение диференциала состоит в том, чтобы дать возможность ведущим колесам, наглухо насаженным на полуоси, вращаться с различной скоростью относительно друг друга.

Фиг. 85. Передача усилия от коробки передач на ведущие колеса в автомобилях ГАЗ мод. АА

Отсутствие диференциала неизбежно вызвало бы сильный износ покрышек от проска, ьзывания одного из ведущих колес при прохождении закруглений пути, когда оба колеса в одинаковый промежуток времени должны пройти пути различной длины. Колесо, идущее по внешней кривой, описывает большую дугу, а идущее по внутренней кривой — меньшую  86).

Схема диференциала с коническими шестернями показана  87.

Вращение карданного вала 1 через ведущую шестерню 2 передается ведомой или коронной шестерне 3 главной передачи.

К телу коронной шестерни привернута болтами- разъемная коробка 4, между половинками которой зажаты выступающие концы пальцев крестовины 5.

На пальцах крестовины свободно сидят небольшие конические иге-стерни 6, называемые сателитами.

Сателиты находятся в постоянном зацеплении с двумя полуосевы-ми шестернями 7, составляющими одно целое с полуосями 8, на внешних концах которых закрепляются ведущие колеса.

При вращении коронной шестерни сателиты, вращаясь вместе с

нею, передают усилие полуосе-

____-[- ■ — вым шестерням, заставляя их

У^-^ _ вращаться в одном направлении

■^^тЕ^тГ '2511^||1Г с кронной шестерней.

Если ведущие колеса испытывают одинаковые сопротивления со стороны полотна дороги, обе полуосевые шестерни давят на сателиты очевидно тоже с одинаковой силой, стремясь повернуть их в сторону, противоположную направлению вращения полуосевых шестерен.

При этом правая полуосевая шестерня стремится повернуть сателиты по часовой стрелке, а левая полуосевая шестерня — против часовой стрелки \

Под действием двух 'равных сил, имеющих одно и то же направление, но приложенных к противоположным сторонам сателитов, последние будут .находиться в равновесии, являясь как бы конической шпонкой, соединяющей полуосевые шестерни в одно целое с коронной шестерней.

Следовательно каждая из полуосевых шестерен будет в рассматриваемом случае вращаться с той же скоростью, что и коронная шестерня.

Предположим теперь, что сопротивление пути для каждого иэ ведущих колес оказывается неодинаковым и что например правое колесо испытывает большее сопротивление, чем левое (при повороте автомобиля вправо).

Тогда сателиты под действием большой силы давления правой полуосевой шестерни повернутся вокруг осей пальцев крестовины в направлении, противоположном вращению этой шестерни (по часовой стрелке), и покатятся по ее зубцам.

Для левой же полуосевой шестерни сателиты повернутся в направлении, совпадающем с направлением ее вращения. Поэтому скорость вращения правой н< луосевой шестерни уменьшится, а скорость вращения левой полусевой шестерни возрастет настолько, насколько уменьшится скорость вращения правой полуосевой шестерни.

Вращение сателитов вокруг осей пальцев крестовины, вследствие разного сопротивления дороги для обеих ведущих колес можно усвоить по аналогии со схемой, приведенной  88.

Имеется равноплечий рычаг, могущий вращаться вокруг точки О,

Конец карданного вала с шестерней вращается в двойном коническом роликовом подшипнике 4, укрепленном в картере 5 диференциала.

К ведомой шестерне при помощи болтов привернута разъемная коробка б диференциала, в которой укреплены пальцы крестовины 7, служащие осью вращения сателитов 8.

В коробке диференциала находятся две полуосевые шестерни 9, связанные между собою тремя сателитами.

Шестерни 9 составляют одно целое с полуосями 10, вращающими-

ся в роликовых конических подшипниках 11, установленных в кожухах 12 полуосей. Внешние же концы полуосей жестко соединены со ступицами 13 задних колес. Ступицы вращаются на роликовых подшипниках 14, опорой для которых служат концы кожухов полуосей. Цифрой 15 обозначены сальники полуосей и подшипников ступиц колес.

При врандении карданного вала усилие на ведущие колеса передается последовательно через ведущую шестерню 2, ведомую шестерню 3, коробку диференциала 6, крестовину 7, сателиты 8, полуосевые тестер™ 9, полуоси 10 и ступицы 13, с которыми скрепляются задние колеса. Действие этого диференциала ничем не отличается от рассмотренной выше схемы.

Устройство главной передачи и диференциала грузовых автомобилей модели АА аналогичны описанной конструкции, применяемой на легковых автомобилях, — различие сводится лишь к увеличению передаточного отношения и к усилению всех деталей в соответствии с испытываемой ими нагрузкой.

Выгода применения диференциала основана на уменьшении износа резины при прохождении автомобилем кривых.

Однако наличие диференциала вызывает и некоторые нежелательные явления, к числу которых следует отнести:

а) заносы автомобиля вследствие вращения ведущих колес с различной скоростью, что может иметь место при различном сцеплении ведущих колес с полотном дороги, а также при торможении автомобиля плохо отрегулированными тормозами, когда правые и левые колеса захватываются тормозами неодновременно или с неодинаковой силой;

б) невозможность движения автомооиля в случае поломки привода к одному из колес (поломка полуоси, срыв щпонки, крепящей ступицы на полуоси) или неодинакового сцепления ведущих колес с полотном дороги, так как в этом последнем случае колесо, попавшее на скользкое место, будет буксовать, вращаясь с двойной скоростью против ведомой шестерни главной передачи, при неподвижном втором колесе.

3. Уход за карданным валом и диференциалом

Уход за карданным шарниром и диференциалом сводится преимущественно к их смазке.

Карданные шарниры (мод. АА) смазываются вискозином 10 или солидолом с автолом через каждые 1 200 км для переднего и 300 км для заднего кардана.

Так же как и в случае коробки передач, из картера диференциала каждые 6 000 км выпускают через нижнюю -пробку старую смазку, заливают в картер 2—2,5 л керосина, поднимают заднюю ось на домкрат и вращают некоторое время колеса в обе стороны.

Промыв картер диференциала, выпускают керосин и заливают в него до уровня наполнительного отверстия свежую смазку, летом вискозин — 7, зимой — вапор М.

В крайнем случае эти масла можно заменить смесью солидола с автолом (примерно по 50%).

Через каждые 2 000 — 3 000 км следует проверять уровень смазки и в случае надобности производить соответствующую доливку.

4. Вопросы для повторения

1. Для чего служит диференциал?

2. Как устроен карданный шарнир?

3. Где находится главная передача автомобиля?

4. Как устроен диферецциал?

5. Как вращаются сателиты 'при одинаковом сопротивлении пути для ведущих коле; и при разнг-л сопротивлении?

6. На чем осиоЕана выгода применения диференциала?

7. Какие нежелательные явления вызывает наличие диференциала?

8. В чем заключается уход за карданным шарниром и диференциалом?

Глава IX

ПЕРЕДНЯЯ ОСЬ И РУЛЕВОЕ УПРАВЛЕНИЕ

1. Устройство рулевого управления

Изменение направления движения автомобиля достигается поворотом передних колес вправо или влево при помощи рулевого управления В автомобилях применяется передняя ось (расчлененная), допускающая вращение каждого из передних колес вокруг оси своего собственного шкворня  90 слева).

Преимущества расчлененной оси, сравнительно с нерасчленеиной, в которой оба колеса вместе с осью вращаются (фит. 90 справа) вокруг оси центрального вквор-ня (у конных экипажей), заключается в том, что при ней достигается:

а) большая устойчивость автомобиля при прохождении кривых:

б) уменьшение величины, изгибающих усилий, передаваемых на переднюю ось при толчках, воспринимаемых передними колесами (меньше плечо рычага);

в) уменьшение усилия, затрачиваемого водителем для поворота колес, ввиду того, что последние проходят пути меньшей длины.

При поворотах колеса автомобиля описывают дуги разного диаметра, причем для того, чтобы они катились по полотну дороги без проскальзывания в поперечном направлении, необходимо, чтобы общий центр поворота лежал на продолжении задней оси26.

Осуществление этого требования для передних колес возможно лишь при условии поворота их на различные углы: внутреннее колесо (по отношению к центру поворота) должно поворачиваться на больший угол, а внешнее—ша меньший. Только в этом случае продолжения их осей пересекутся в одной точке, совпадающей с общим центром поворота  86). Одновременный поворот передних колес на разные углы производится при помощи особого механизма, описываемого ниже.

Общий вед рулевого управления и передней оси представлен  91. На концах передней оси 1 двутаврового сечения высверлены втулки, которые охватываются ушками поворотных цапф 2, шарнирно соединяющихся с осью. Это соединение производится посредством стальных пальцев 3, пропущенных через отверстия в ушках цапф и втулки оси.

Цапфы снабжены шипами 4, на которые надеваются ступицы передних колес, свободно вращающиеся на двух конических роликовых подшипниках 5.

К цапфам крепятся рычаги 6, шарнирно соединенные между собою

Фиг. 91. Передняя ось и рулевое управление

поперечной рулевой тягой 7.

Наличие тяги 7 вызывает при повороте одной цапфы поворот другой, но на разные углы, так как эта тяга выполняется несколько короче передней оси и четырехугольник, образованный осью 1 тягой 7 и двумя рычагами 6, представляет собою не прямоугольник, а трапецию,, называемую «трапецией Жан-то».

Поэтому при повороте одной цапфы на некоторый угол вторая повертывается на больший или меньший угол, в зависимости от направления.

Левая цапфа, помимо рычага б, имеет поводок 8, выполненный в одной поковке С рычагом и соединяю- Фиг. 92. Поворотная цапфа (левая)

щийся шарнирно с передним концом продольной рулевой тяги 9.

Отдельно левая поворотная цапфа с рычагами и пальцем, соединяющим ее с передней осью, показана  92 (обозначения те же, как и  91).

Если продольную рулевую тягу передвинуть вперед, то это движение через поводок 8 будет передано левой цапфе, которая повернется вокруг оси пальца 3 влево.

Одновременно с левой цапфой будет поворачиваться влево и правая цапфа, усилие к которой будет передано от продольной рулевой тяги через поводок 8, левый рычаг б, поперечную рулевую тягу 7 и правый рычаг б.

При перемещении продольной рулевой тяга назад обе цапфы повернутся вокруг осей своих пальцев вправо.

Перемещение продольной рулевой тяги вперед или назад производится при помощи рулевого механизма, устройство которого представлено  93.

На 'верхнем конце трубчатого рулевого вала 1 укреплено .рулевое колесо 2, а на нижнем конце бесконечный винт или червяк 3.

Червяк сцепляется с двузубым сектором 4, е осью которого жестко связана рулевая сошка 5, шарнирно соединенная с задним концом продольной рулевой тяги б.

При вращении червяка повертывается на небольшой угол и зубчатый сектср вместе со своей осью и рулевой сошкой. Перемещение рулевой сошки вперед или назад передается продольной .рулевой тяге.

Рулевой механизм вводится для перемещения рулевой сошки вперед и назад, а также для большей легкости поворота колес и «необратимости» рулевого управления.

Легкость и точность управления достигаются большим передаточным числом в рулевом механизме. Вследствие этого угол поворота сектора, в несколько раз меньше угла поворота червяка, «о усилие НА секторе в соответствующее число раз больше.

Под «необратимостью» подразумевают невозможность произвольного поворачивания передних колес под влиянием боковых толчков.

Действительно, если нарезку червяка выполнить с очень малым углом наклона, то небольшого усилия, приложенного к рулевому колесу, будет достаточно для того, чтобы повернуть передние колеса.

Еели^ же усилие приложить к передним колесам, стремясь поворачиванием их заставить вращаться рулевое колесо, то ожидаемого результата не получится.

Это объясняется тем, что даже при незначительном наклоне нарезки усилие, передаваемое с зубчатого сектора на червяк, направлено вдоль оси 'рулевого вала и воспринимается упорными подшипниками.

Однако полной «необратимости» избегают, оставляя небольшую обратимость, допускающую известную эластичность рулевого управления для того, чтобы смягчить толчки, передаваемые на рулевой механизм.

Рулевой механизм находится в картере 7, который наполняется смазкой и имеет фланец, привертываемый болтами к продольной балке (лонжерону) рамы.

Шаровые шарниры рулевой сошки, поводка продольной рулевой тяги и рычагов поперечной рулевой тяги снабжаются пружинными амортизаторами 8.

В'"жнии конец рулевой сошки, имеющий форму шара, заводится через особую прорезь в коробку продольной рулевой тяги.

В коробке шаровой шарнир рулевой сошки сжимается между двумя вкладышами сферической формы.

Опорой для заднего вкладыша является сильная пружина, упругость которой смягчает толчки, воспринимаемые передними колесами и передаваемые на рулевой механизм.

2. Неисправности и уход ва рулевым управлением

Вследствие износа рулевого механизма и разработки сочленений появляется мертвый ход или люфт, при наличии которого поворот рулевого колеса на значительный угол не вызывает поворота передних колес.

Следует иметь однако в виду, что небольшой люфт (10—15°) не только допустим, но даже желателен для того, чтобы мелкие непроизвольные движения рук не вызывали изменения направления движения автомобиля и чтобы небольшие толчки от неровностей пути не отражались на рулевом колесе, утомляя водителя.

Значительный же люфт затрудняет управление автомобилем и, по условиям безопасности движения, не должен превышать 30—35° или % оборота руяееогб колеса.

Появление .ненормального люфта может быть вызвано:

а) износом шаровых шарниров (для устранения нужно подтянуть их гайки);

б) износом втулок или пальцев поворотных цапф (поставить новые) ;

в) ослаблением крепления картера рулевого механизма к рам*, {подтянуть болты);

■г) износом рулевого механизма.

Люфт, зависящий от износа рулевого механизма, устраняется регулированием:

а) осевой игры вала зубчатого сектора (см. «иже тт. 1—7);

б) осевой игры рулевого вала (см. пп. 8-^-11);

в) зазора между зубцами сектора и нарезкой червяка (см. пп. 12—18).

Процесс регулировки должен происходить в следующем порядке  94):

1) разъединяют продольную рулевую тягу с рулевой сошкой;

2) проверяют затяжку гаек 8, крепящих крышку картера рулевого механизма;

3) повертывают рулевое колесо вправо или влево доогпказа, а затем на Ур, оборота обратно;

4) обхватывают рукой верхнюю часть рулевой сошки 11, нажимая на нее в направлении, совпадающем с осью вала зубчатого сектора;

5) вращают рулевое колесо в ту или другую сторону и проверяют, не наблюдается ли при этом осевой игры вала зубчатого сектора;

6) при наличии игры подвертывают упорный винт 9 этого вала и закрепляют его положение контргайкой 10 (упорный винт ввернут в тело картера рулевого управления со стороны, обращенной к двигателю, и подтягивается специальной изогнутой отверткой);

7) снова проверяют легкость хода и осевую игру вала зубчатого сектора.

Произведя эту регулировку:

8) повертывают рулевое колесо вправо или влево доотказа, а затем обратно на я/8 оборота;

9) отвинчивают стяжной болт 7 картера и контргайку 2 регулировочного болта 3 установочной втулки 4 червяка;

10) завертывают туго болт 3, а затем опускают его на 11в оборота и затягивают контргайку 2 и стяжной болт 7;

11) вращая рулевое колесо вправо и влево доотказа, проверяют легкость хода.

Устранив таким образом осевую игру рулевого вала:

12) устанавливают рулевое колесо в среднее положение;

13) обхватывают рукой нижнюю часть рулевой сошки и пробуют качать ее взад и вперед для определения величины мертвого хода;

14) при наличии качки отпускают три тайки 8 иа ^ оборота и гайку б эксцентричной втулки 5 на % оборота;

15) вращают постепенно 6-гранную головку втулки 5 по часовой трел] е до необходимой плотности зацепления зубьев сектора с нарезкой червяка, т. е. до уничтожения качки рулевой сошки, но не болею;

16) проверяют легкость хода, вращая рулевое колесо в обе стороны из одного крайнего положения в другое;

17) если- рулевое колесо вращается слишком туго, эксцентричную втулку 5 поэертывают против часовой стрелки и снова тщательно производят регулировку согласно п. 15;

18) по окончании регулировки плотно затягивают гайку 6, а затем гайки 8.

Изнашиванию рулевого управления (рулевой механизм, шарнирные соединения) способствует:

1) езда по плохой дороге с выбоинами и ухабами, в особенности с -повышенной скоростью;

2) езда по колеям и по мягкому грунту, в котором вязнут колеса, и по глубокому снегу;

3) поворачивание колес, когда автомобиль не двигается;

4) нерегулярная и плохая смазка.

Повышенный износ рулевого управления в первом случае объясняется частыми толчками и ударами от передних колес, во втором и третьем случаях-—/значительным увеличением усилия, затрачиваемого для поворота колес, а в последнем —- увеличением трения из-за от-утствия смазки.

Поэтому через каждые 300 км необходимо смазывать солидолом шаровые шарниры продольной и поперечной тяг, а также пальцы поворотных цапф. При этом для лучшего проникновения смазки к пальцам полезно переднюю ось поднять на домкрат и вращать рулевое колесо в ту и другую сторону.

Картер рулевого управления заполняется смесью солидола с автолом, причем добавление смазки производится через каждые 800—. 1 000 км, а смена смазки через 4 000 км.

3. Передние колеса

Передние колеса скрепляются со ступицами, вращающимися на двух конических роликовых подшипниках, установленных на шипах поворотных цапф  91).

От соскальзывания с шипов ступицы удерживаются гайками, навинчиваемыми на резьбу, имеющуюся на концах шипов.

При этом поворотные цапфы выполняются и устанавливаются на оси таким образом, что передние колеса имеют некоторый «развал». Благодаря «развалу» расстояние между верхней и 'нижней частью колес оказывается неодинаковым: вверху это расстояние должно быть больше, чем внизу  95). «Развал» колес, как видно из схемы, вызван установкой колес на шипах цапф не вертикально, а с некоторым наклоном к вертикали (углом а, равный 2° для автомобилей ГАЗ).

Наклон колес делается для правильного положения беговой поверхности шин относительно полотна дороги, даже при наличии некогорой «игры» в шарнирных соединениях (при разработке их) .и для увеличения угла поворота колес без касания их рдмы автомобиля.

Кроме того пальцы поворотных цапф имеют боковой наклон (угол Ь,

равный 7° для автомобилей ГАЗ).

Боковой наклон пальцев цапф выполняется для облегчения управления автомобилем и устойчивости движения

Благодаря этому наклону уменьшается расстояние между точками касания колес с полотном дореги и осями поворотных пальцев, а это связано с уменьшением усилия, требующегося для поворота колес.

В самом деле цапфу можно рассматривать как рычаг, точкой вращения которого является палец, а плечом, — расстояние от оси пальца до точки касания колеса с дорогой.

Ясно, что уменьшив длину этого плеча, мы получим выигрыш в силе, необходимой для преодоления сопротивления колес повороту.

Кроме того наклон пальцев вызывает перемещение цапф не в горизонтальной плоскости, а в наклонной: цапфа при повороте колес приближается к земле и приподнимает слегка передок автомобиля.

Вследствие этого вес автомобиля стремится автоматически вернуть колеса в нейтральное (прямое) положение при боковых толчках» воспринимаемых передними колесами от неровностей пути.

Помимо «развала» передние колеса сближены между собою спереш^ так что расстояние между колесами спереди (линия Ъ) должно быть меньше расстояния сзади (линия» а) на 2—4 мм  96).

Если колеса установить параллельно друг другу, то в условиях работы они под действием сопротивления качения разойдутся в обратную сторону.

Уменьшение угла схождения колес до 0° при движении автомобиля допустимо, но если передние колеса будут расходиться, т. е. если расстояние между ними спереди будет больше, чем сзади, это вызовет ■(сильный износ покрышек и затруднит управление автомобилем

Угол схождения передних колес регулируется изменение длины по перечной рулевой тяги.

4г. Уход за передними колесами

Уход за передними колесами заключается в смазке подшипников и в устранении боковой качки (люфта).

Каждые 4 ООО км нужно, сняв ступицы, промыть роликовые подшипники их керосином и набить солидолом. Добавление смазки в подшипниках следует производить не реже, как через 2 ООО км.

Для определения баковой качки, конец передней оси ставится на домкрат и колесо снимается со ступицы.

Взявшись за ступицу, пробуют толкать ее на себя и от себя. При наличии боковой качки гайка, крепящая ступицу на шипе поворотной цапфы, расшплинтовывается и подвертывается настолько, чтобы боковая качка была уничтожена, но ступица легко вращалась бы на подшипниках.

После окончания регулировки гайка снова шлинтуется.

Регулировка подшипников передних колес является весьма важной и ответственной операцией.

При недостаточной затяжке подшипников будет наблюдаться значительная боковая качка в колесах .и разбалтывание рулевого управления. При слишком тугой затяжке ролики подшипников будут заклинены между кольцами, причем внутреннее кольцо будет провертываться на шипе цапфы и вызовет выработку его.

Вопросы для повторения

1. Для чего служит рулевое управление и из каких частей состоит?

2. Как устроен рулевой механизм автомобилей ГАЗ?

3. Что такое люфт и в каких пределах он допускается?

4. Камне причины вызывают появление ненормального люфта?

Б. Что способствует увеличению износа деталей рулевого управления?

6. В чем состоит уход за рулевым управлением?

7. Что называется «развалом» передних колес, и для чего он тужен?

8. Что называется углом схождения коле-с и для чего он нужен?

9. В чем заключается уход за передними колесами?