7.  Раздаточная коробка

Раздаточная коробка устанавливается на тракторах и автомобилях со всеми ведущими колесами для распределения крутящего момента от КП к их ведущим мостам. Как правило, она устанавливается сзади или рядом с КП, в отдельном или общем корпусе с последней. В некоторых случаях она является последним выходным редуктором составной КП. 

Раздаточные коробки можно классифицировать по следующим основным признакам:

-                    по характеру деления крутящего момента;

-                    по числу отводимых потоков мощности;

-                    по числу ступеней передаточного числа; - по способу включения выходных валов.

По характеру деления крутящего момента раздаточные коробки бывают с дифференциальным или с блокируемым приводом выходных валов. 

Раздаточные коробки с блокируемым приводом выходных валов позволяют использовать полную по условиям сцепления ведущих колес с опорной поверхностью тяговую силу. Однако при движении автомобиля или трактора на повороте или по неровной дороге при блокируемом приводе неизбежно проскальзывание колес, что приводит к интенсивному изнашиванию шин, повышенному расходу топлива и перегрузке элементов трансмиссии. 

Раздаточные коробки с дифференциальным приводом выходных валов исключают возникновение перечисленных выше явлений. Применение в таких коробках межосевого дифференциала позволяет выходным валам вращаться с разными угловыми скоростями и распределять крутящий момент между ведущими мостами пропорционально вертикальной нагрузки на них. Однако межосевой дифференциал снижает проходимость автомобиля и тяговые свойства трактора. Поэтому для устранения указанного недостатка применяют межосевые дифференциалы с принудительной блокировкой.

В отечественных автомобилях применяют раздаточные коробки с блокируемым или дифференциальным приводом, а на тракторах – с блокируемым приводом.

По числу отводимых потоков мощности они бывают одинарные (поток мощности от раздаточной коробки подводится к одному мосту) или двойные (мощность распределяется на два потока между мостами автомобиля или трактора). Одинарные раздаточные коробки обычно устанавливаются на тракторах 4К4а классической компоновки с передними ведущими колесами малого диаметра. Их изготавливают в виде отдельного узла, который можно установить снаружи на КП. На автомобилях используют двойные раздаточные коробки, выполненные в отдельном корпусе, а на тракторах 4К4б - двойные раздаточные коробки, являющиеся составной частью КП.

По числу ступеней передаточного числа раздаточные коробки бывают одно или двухступенчатые. Первая ступень двухступенчатой раздаточной коробки не изменяет передаточное число трансмиссии автомобиля или трактора, а вторая понижающая ступень, называемая демультипликатором, увеличивает передаточное число трансмиссии примерно в 2 раза. При включении демультипликатора повышается проходимость автомобиля и тяговая способность трактора.

По способу включения выходных валов различают раздаточные коробки постоянного включения, автоматически включаемые и комбинированные. Первые, применяются на автомобилях и тракторах  4К4б. Причем, постоянно ведущим может быть передний или задний мост, а другой подключается водителем в зависимости от условий работы машины. 

Раздаточные коробки с автоматическим включением чаще используются на тракторах 4К4а. В этом случае задний мост всегда ведущий, а передним включается лишь при определенных условиях. Для этого в приводе используются разнообразные муфты свободного хода (МСХ) или другие автоматизированные системы. Автоматическое включение переднего ведущего моста обычно производится при увеличении буксования трактора более 4...6%). 

Комбинированный способ включения позволяет водителю самому выбрать либо постоянный, либо автоматический способ подключения ведущего моста.

Раздаточные коробки автомобилей наиболее часто выполняют в отдельном корпусе.  На рис. 4.15 в качестве примера приведены кинематические схемы раздаточных коробок автомобиля с дифференциальным приводом выходных валов. Раздаточные коробки с симметричным межосевым дифференциалом (рис. 4.15,а) применяют на двухосных полноприводных автомобилях, а с несммметричным дифференциалом (рис. 4.15,б) – на трехосных. При этом несимметричный дифференциал к двум задним ведущим мостам автомобиля подводит больший крутящий момент, чем к одному переднему мосту.

При раздаточных коробках с дифференциальным приводом выходных валов все мосты автомобиля постоянно включены. Крутящий момент с входного вала 1 раздаточной коробки передается на выходные валы 4 и 7. Включение повышенной и пониженной ступени передаточного числа осуществляется с помощью зубчатой муфты 3, а блокировка межосевого дифференциала - с помощью зубчатой муфты 6.

В качестве примера на рис. 4.16 представлена раздаточная коробка легкового полноприводного автомобиля ВАЗ2121 с симметричным межосевым дифференциалом. Коробка двухступенчатая с блокируемым приводом.  Передаточное число повышенной передачи uк =1,2, а пониженной передачи uк = 2,135.

Валы 10 и 7, передающие крутящий момент соответственно на передний и задний мосты, связаны между собой симметричным

межосевым дифференциалом 9, что обеспечивает постоянный привод обоих ведущих мостов и улучшение устойчивости автомобиля. Для увеличения проходимости автомобиля дифференциал может блокироваться.

 

Рис. 4.15. Схемы раздаточных коробок автомобилей:

а – с симметричным межосевым дифференциалом; б – с несимметричным межосевым дифференциалом; 1 – входной вал; 2 – картер; 3 – зубчатая муфта переключения ступеней передатоного числа; 4 – выходной вал привода заднего моста или мостов; 5- симметричный межосевой дифференциал; 6 – зубчатая муфта блокировки дифференциала; 7 – выходной вал привода переднего моста; 8 – несимметричный межосевой дифференциал

Высшая передача включается зубчатой муфтой 4, которая входит в зацепление с зубчатым венцом шестерни 2. В результате вращение от ведущего вала 1 передается через шестерни 2 и 14 на корпус дифференциала 9 и далее на валы 8 и 11 привода  соответственно заднего и переднего мостов автомобиля. Поскольку дифференциал симметричный, то крутящий момент, подводимый к переднему и заднему мосту автомобиля одинаковый. 

Низшая передача включается также зубчатой муфтой 4, которая входит в зацепление с зубчатым венцом шестерни 5. Здесь вращение от ведущего вала 1 передается через шестерни 5, 7  и 14 на корпус дифференциала 9 и далее на валы 8 и 11 привода  соответственно заднего и переднего мостов автомобиля. 

Блокировка дифференциала осуществляется включением зубчатой муфты 10, которая входит в зацепление с зубчатым венцом вала 11 привода переднего ведущего моста. В результате валы 8 и 11 привода соответственно заднего и переднего мостов автомобиля вращаются как одно целое с одинаковой угловой скоростью. Привод спидометра осуществляется через шестерни 13 и 12.

Рис. 4.16. Раздаточная коробка с симметричным межосевым дифференциалом легкового автомобиля ВАЗ-2121: 

1 – ведущий вал; 2 – ведущая шестерня высшей передачи; 3 – картер раздаточной коробки; 4 – зубчатая муфта включения передач; 5 – ведущая шестерня низшей передачи; 6 – промежуточный вал; 7, 14 – шестерни промежуточного вала; 8 – вал привода заднего моста; 9 – межосевой симметричный дифференциал; 10 – зубчатая муфта блокировки дифференциала; 11 – вал привода переднего моста; 12, 13 – ведомая и ведущая шестерни привода спидометра соответственно

Раздаточные коробки тракторов, как правило, выполняют в общем корпусе с КП. На рис. 4.17,а представлена кинематическая схема одинарной комбинированной раздаточной коробки трактора МТЗ-82. Все узлы и агрегаты раздаточной коробки установлены в картере 6, который присоединен фланцем сбоку к картеру 14 КП. Ведущая шестерня 9 раздаточной коробки приводится в движение от промежуточной шестерни 3, находящейся в постоянном зацеплении с шестерней 2 вторичного вала 1 КП. Шестерня 9 установлена на наружной обойме 8 роликовой МСХ, а ее внутренняя обойма 7 свободно установлена на правом (по схеме) конце выходного вала 5 раздаточной коробки. 

С левой стороны шестерни 9 и обоймы 7 выполнены внутренние зубчатые венцы соответственно 11 и 10.  На левой шлицевой части вала 5 установлена двухвенцовая зубчатая муфта 12, показанная в выключенном положении. Она служит для включения и выключения МСХ и принудительного включения переднего ведущего моста.

Рис. 4.17. Схемы раздаточных коробок тракторов: 

1 – вторичный вал КП; 2, 3, 9  – шестерни; 4 – ролики МСХ; 5, 15  – выходные валы раздаточной коробки; 6, 14  – картер соответственно раздаточной коробки и КП; 7, 8  - внутренняя и наружная обоймы МСХ; 10, 11 – зубчатые венцы;  12 - двухвенцовая зубчатая муфта; 13 – фланец карданного вала; 16, 17 – зубчатые муфты

При ее перемещении вправо вначале входит в зацепление ее малый зубчатый венец с зубчатым внутренним венцом 10, устанавливая автоматический режим включения переднего моста посредством МСХ. При дальнейшем перемещении муфты 12 вправо ее большой зубчатый венец соединит шестерню 9 с валом 5, блокируя работу МСХ. На конце вала 5 установлен фланец 13 карданного вала к переднему мосту.  

Принцип автоматического включения переднего ведущего моста основан на искусственном рассогласовании передаточных чисел трансмиссии при подводе мощности к ведущим колесам трактора. Передаточные числа подобраны так, что при отсутствии буксования задних ведущих колес трактора внутренняя обойма 7 МСХ, получающая вращение от свободно катящихся передних колес, вращается быстрее наружной обоймы 8, к которой подводится мощность от двигателя. Вследствие этого ролики 4 МСХ свободно проворачиваются, не заклинивая обоймы и не передавая мощность от двигателя на передний мост. 

В результате увеличения тягового усилия трактора повышается буксование задних колес, снижаются скорость движения и частота вращения обоймы 7. При буксовании 4…6% задних ведущих колес частоты вращения обойм 7 и 8 выравниваются. При большем буксовании колес наружная обойма 8 вращается быстрее внутренней обоймы 7, ролики 4 заклиниваются и МСХ вращается как одно целое, передавая мощность от двигателя на передний ведущий мост. При снижении буксования ниже указанных пределов передний мост автоматически отключается, вновь становясь ведомым.

При работе трактора на рыхлых и влажных почвах, когда буксование ведущих колес значительно рекомендуется работать с блокированной МСХ, чтобы уменьшить износ последней.

В некоторых конструкциях подобных раздаточных коробок, вместо зубчатых блокировочных муфт применяют многодисковые фрикционные муфты с гидроподжатием.

На рис. 4.17,б представлена принципиальная кинематическая схема двухступенчатой двойной раздаточной коробки постоянного включения, установленной в отдельном отсеке общего картера 14 КП. Такая схема раздаточной коробки применяется на тракторах 4К4б, у которых постоянно включенным является передний ведущий мост (например, трактор К-701 и его дальнейшие модификации). Двухступенчатый редуктор состоит из двух пар шестерен 2 и 3 постоянного зацепления, соединяющих вторичный вал 1 КП с выходным валом 5 раздаточной коробки привода переднего ведущего моста. 

Зубчатая муфта 17 обеспечивает получение повышающего (мощность передается через шестерни 2) или понижающего (мощность передается через шестерни 3) скоростного режима работы трактора. В задней расточке вала 5 установлен подшипник передней опоры выходного вала 15 раздаточной коробки привода заднего ведущего моста. Включение заднего ведущего моста производится зубчатой муфтой 16 при ее перемещении влево (по чертежу), замыкая валы 5 и 15 в один общий ведущий вал. К их фланцам 13 крепятся  карданные валы привода ведущих мостов. 

Существуют тракторы 4К4б, у которых постоянно включенным является задний ведущий мост (например, Т-150К).