Знакомьтесь - автомобиль - Иван Максимович Серяков
На втором этапе
В начале главы мы говорили, что трансмиссия, помимо других функций, выполняет и еще одну – преобразовывает направление вращения под углом 90 градусов. Задачу эту решает главная передача.
Основу главной передачи составляют конические шестерни. К концу карданного вала присоединен небольшой валик с малой ведущей конической шестерней. С нею находится в зацеплении большая ведомая шестерня. Обе имеют спиральные зубья, отчего работа их бесшумна. Соединение шестерен как раз и позволяет изменять направление вращения.
Дифференциал расположен в ведомой шестерне главной передачи
Главная передача выполняет и еще одну важную функцию. Хотя коробка передач понижает скорость вращения, все же карданный вал имеет значительную скорость. Что же касается прямой, высшей передачи, то, как вы помните, ее включение придает карданному валу те же обороты, что имеет и коленчатый, то есть до 5 000 в минуту В главной передаче за счет подбора шестерен с разным количеством зубьев осуществляется снижение скорости и увеличение тягового усилия в несколько раз. Причем передаточное число зависит от типа и назначения автомобиля, от тягового усилия и скорости, которые он должен развивать.
Колеса на повороте
Решим небольшую арифметическую задачу. Автомобиль «Москвич» сделал левый поворот, совершив круг радиусом в десять метров. Требуется подсчитать, какой путь прошло колесо автомобиля?
Пытливый ученик сразу же попросит разъяснений: какое колесо, правое или левое?
А разве не все равно? В том его и дело, что не все равно. Ведь колеса удалены друг от друга. При левом повороте правое колесо пройдет большее расстояние.
Может разница в пройденном пути небольшая, и с ней не стоит считаться? Давайте проверим это, произведя несложный расчет.
Сначала подсчитаем путь левого колеса. Допустим, радиус окружности, описанной им, равен десяти метрам. Длину окружности, то есть путь, пройденный этим колесом, получим по формуле 2πR или 2×3,14×10 = 62,8 метра.
Правое колесо удалено от левого на 1,2 метра. Значит, радиус круга, который оно сделало, составит 11,2 метра. А длина окружности 2×3,14×11,2 = 70,3 метра.
Выходит, за одно и то же время правое колесо прошло путь на 7,5 метра больше, чем левое. И, значит, оно вращалось быстрее.
Соответственно при развороте направо по кругу радиусом 10 метров левое колесо пройдет путь на 7,5 метра больше правого.
Если колеса автомобиля закрепить на одной оси, чтобы они вращались с одинаковой скоростью, разворот будет осуществляться с лишней затратой сил. Скажем, при повороте вправо левое колесо пойдет по более длинному пути и «не успеет» катиться за правым. В то же время правое будет скользить по дороге, «скрести» ее. При этом резина станет быстрее изнашиваться, а сопротивление повороту резко возрастет.
И не только на поворотах. Вот автомобиль двинулся по прямой, но дорога ухабистая, неровная. Правое колесо катится по гладкому участку, а левое то и дело попадает в ямки. Теперь, наоборот, левому выпало идти по гладкой поверхности, зато правое попало в ухаб. Если измерить все вертикальные неровности, которые описывают колеса в пути, то окажется, что даже при движении по прямой они совершают разный путь, и будь насажены на общую ось, очень часто им пришлось бы волочиться.
Конструкторы позаботились о том, чтобы задние колеса могли вращаться с разной скоростью. Насажены они не на общую ось, а на полуоси. Задний мост автомобиля к тому же снабдили особым механизмом, который назван дифференциалом.
Он состоит из двух конических шестерен, каждая из которых связана с соответствующими полуосями, и двух или четырех, в зависимости от типа автомобиля, малых конических шестеренок-сателлитов. Сателлиты находятся в постоянном зацеплении с полуосевыми шестернями, связывая их воедино, как клинья.
Полуосевые шестерни с сателлитами находятся в металлической коробке, привернутой к ведомой шестерне главной передачи. Шипы сателлитов закреплены в коробке, поэтому они, а вместе с ними и полуосевые шестерни вращаются вместе с коробкой.
Допустим, автомобиль движется прямо по совершенно ровной дороге. Большая шестерня главной передачи будет вращать коробку дифференциала вместе с механизмом. И правое, и левое ведущие колеса автомобиля крутятся с одинаковой скоростью. Сателлиты только скрепляют полуосевые шестерни, и те вращаются, как бы составляя одно целое.
Но вот появилась необходимость сделать правый поворот. При этом правое колесо, проходя по более короткой внутренней дуге, встретит большее сопротивление со стороны дороги и снизит скорость вращения. Полуосевая шестерня притормозится, а сателлиты, поворачиваясь, начнут как бы «подгонять» полуосевую шестерню левого колеса. Получится то, что и требуется: правое колесо, проходящее более короткий путь, замедлит вращение, а левое, которому предстоит проделать больший круг за то же время, ускорит.
Так же и при повороте налево. Только все произойдет в обратном порядке. Подобно этому сателлиты будут вести себя и при езде по ухабистой дороге. Они позволяют колесам вращаться по-разному.
Но не всегда дифференциал полезен. При езде в распутицу автомобиль может попасть одним ведущим колесом на скользкое место и забуксовать. Тут уж водитель может сколько угодно «газовать», двигатель пусть надрывно гудит на всю округу, а машина ни с места. Кто виновник? Дифференциал.
В чем дело? Почему автомобиль оказался беспомощным? А потому, что колесо, стоящее на дороге, имеет хорошее сцепление, а другое скользит бесцельно, проворачивается, как говорят, буксует.
Не встречая сопротивления, оно не может сцепиться с дорогой. Полуось с шестерней первого колеса будет стоять неподвижно, а сателлиты станут перекатываться по ее зубьям и будут с удвоенной силой, с бешеной скоростью проворачивать буксующее колесо. Все усилия двигателя передадутся колесу, которое не сцеплено с дорогой.
Что же надо сделать, чтобы автомобиль начал двигаться? Под буксующее колесо необходимо подложить что-либо, что улучшит сцепление, – доски, ветки, камни, Когда колеса сцепятся с дорогой, сателлиты перестанут вращаться на своих осях и усилия передадутся обоим колесам. Автомобиль двинется вперед.
На некоторых машинах, которые предназначены для работы на плохих дорогах, устанавливаются специальные приспособления, позволяющие выключать дифференциал. Их называют блокировкой дифференциала. В них полуоси связываются в одно целое.
Пункт назначения
Итак, лошадиные силы приблизились к пункту своего назначения. Колеса получают вращение от дифференциала через полуоси. Полуоси задних колес имеют канавки - шлицы, на которые насажены полуосевые шестерни. К наружным концам полуосей на фланцы при помощи шпилек и гаек крепятся колеса.
Дифференциал и полуоси заключены в кожух из очень прочного, ковкого чугуна. Вряд ли можно найти на автомобиле еще деталь, которая работала бы в столь трудных условиях, как полуось.
Задний мост автомобиля
Полуосевая шестерня пытается ее скрутить. Сила противодействия дороги весу автомобиля стремится изогнуть полуось в вертикальном направлении. Тяговое усилие на колесах, направленное в сторону движения автомобиля, так же изгибает полуось, только в горизонтальном направлении. А когда на колесо обрушивается боковой удар
