2. Главная передача

Центральной (главной) передачей называется агрегат трансмиссии, связывающий КП с дифференциалом (у колесного трактора и автомобиля) или с механизмом поворота (у гусеничного трактора).   

На автомобилях и колесных тракторах с четырьмя ведущими колесами центральные передачи располагаются в картерах ведущих мостов.

Центральная передача служит для увеличения общего передаточного числа трансмиссии и передачи крутящих моментов на валы, расположенные под углом.  

Центральные передачи классифицируют по числу и виду зубчатых колес и числу ступеней.

По числу зубчатых колес центральные (главные) передачи подразделяют на одинарные - с одной парой зубчатых колес и двойные - с двумя парами зубчатых колес. 

Одинарные центральные (главные) передачи по виду зубчатых колес подразделяют на конические - с коническими зубчатыми колесами, цилиндрические - с цилиндрическими зубчатыми колесами, червячные - с червяком и червячным колесом и  гипоидные - с гипоидным зацеплением конических зубчатых колес. 

Центральная (главная) передача, выполненная в виде червячного редуктора, на отечественных тракторах и автомобилях не применяется.  

Центральные (главные) передачи с цилиндрическими зубчатыми колесами применяют на автомобилях при поперечном расположении КП, а на тракторах - с КП, выполненными с поперечными валами. 

Наибольшее распространение имеют центральные (главные) передачи с коническими зубчатыми колесами, которые могут быть выполнены с прямым, тангенциальным и спиральным (в большинстве случаев круговым) зубом. 

Если в конической передаче со спиральным зубом оси зубчатых колес не пересекаются, а перекрещиваются, то мы имеем гипоидную передачу. Такие передачи в качестве центральных (главных) получили широкое распространение на автомобилях.

По числу ступеней центральной (главной) передачи различают одноступенчатые - центральные (главные) передачи с одним передаточным числом, и двухступенчатые - центральные (главные) передачи, имеющие две переключаемые передачи с разными передаточными числами.

Одинарная центральная (главная) передача (рис. 6.1,а-г) компактна, имеет малую массу и невысокую стоимость. Она проста в производстве и эксплуатации. Ее применение ограничено передаточным числом u_цп ≤7. При увеличении передаточного числа u_цп увеличиваются размеры зубчатых колес, что приводит к уменьшению дорожного просвета у трактора и автомобиля.

Рис 6.1. Схемы главных передач

а – г – одинарных; д, е – двойных;  1 – шестерня; 2 – колесо; 3 – корпус дифференциала; 4 – червяк; 5 – червячное колесо

Одинарная коническая центральная (главная) передача (рис. 6.1,а), состоящая из ведущей шестерни 1 и ведомого колеса 2, получила самое широкое распространение на тракторах и автомобилях.  

Одинарная цилиндрическая центральная (главная) передача (рис. 6.1,б) состоит из ведущей шестерни 1 и ведомого колеса 2, закрепленного на корпусе дифференциала 3. При этом зубчатые колеса могут выполняться как прямозубыми, так и косозубыми.  

Гипоидная центральная (главная) передача (рис. 6.1,в). представляет собой зацепление ведущего 1 и ведомого 2 конических зубчатых колес со спиральным зубом, оси которых не пересекаются, а  перекрещиваются. 

При этом ось шестерни 1 смещена относительно оси колеса 2 на величину гипоидного смещения Е. В зависимости от требований компоновки ось шестерни может быть смещена относительно оси колеса вверх или вниз. В существующих конструкциях величина гипоидного смещения ^Е= 35...45 ^мм . 

Основными достоинствами гипоидных передач (по сравнению с коническими с круговым зубом) являются большая прочность и бесшумность в работе.

В гипоидных передачах чистое качение отсутствует. Для них характерно скольжение зубьев при высоком давлении. Поэтому для обеспечения нормальной работы гипоидной передачи необходимо применять специальное гипоидное масло, наличие специальных присадок в котором препятствует разрушению масляной пленки в контакте зубьев.

На отечественных тракторах центральные гипоидные передачи не применяются. Однако они получили широкое распространение на автомобилях и зарубежных тракторах.

Одинарная центральная (главная) червячная передача (рис. 6.1,г) состоит из червяка 4 и червячного колеса 5. При этом в зависимости от требований компоновки передача может быть выполнена с верхним расположением червяка или с нижним. По сравнению с центральными передачами других типов червячная передача наиболее бесшумна, обеспечивает большую плавность зацепления и, как следствие, минимальные динамические нагрузки. Однако в связи с низким КПД (порядка 0,9…0,92), более высокой трудоемкостью изготовления и необходимостью применения для изготовления червячного колеса дорогих материалов (оловянистой бронзы) центральная (главная) червячная передача не получила распространения на тракторах и автомобилях. 

В зависимости от степени загруженности центральной (главной) передачи ее опорами служат шарикоподшипники, цилиндрические или конические роликоподшипники. При применении последних, помимо регулировки зацепления конических шестерен, необходима и их регулировка.

Рис. 6.2. Редуктор ведущего моста колесной машины:

Поскольку радиально-упорные подшипники при сборке узла требуют обязательной регулировки, то в конструкции для этой цели предусмотрены регулировочные прокладки 15 и регулировочные гайки 20. В связи с тем, что в зависимости от направления вращения вала-шестерни 17 может меняться направление действующей на него осевой силы, подшипники 6 и 9 устанавливаются с предварительным натягом.

Предварительный натяг подшипников влияет на долговечность центральной передачи. С увеличением натяга повышается стабильность зацепления зубчатых колес. Однако чрезмерный натяг ухудшает условия работы подшипников, снижает КПД центральной (главной) передачи и приводит к ускоренному ее изнашиванию. Величина предварительного натяга подшипников в рассматриваемой конструкции зависит от толщины регулировочных прокладок 15. С уменьшением толщины прокладок при затягивании гайки 11 происходит сближение внутренних колец подшипников 6 и 9 и увеличивается их натяг. Для уменьшения натяга подшипников следует увеличивать толщину регулировочных прокладок 15. Обычно на практике натяг подшипников контролируется по моменту, необходимому для проворачивания вала-шестерни 17 на подшипниках, устанавливаемых в стакане 7. Для этого стакан в сборе с валом-шестерней вытаскивают из корпуса 8 редуктора. Величина момента сопротивления проворачиванию вала-шестерни принимается равной 1,0…4,0 Н^.м, зависит от размеров центральной передачи и задается заводом - изготовителем. Необходимый осевой зазор в подшипниках 22 обеспечивается регулировочными гайками 20, которые стопорятся пластинами 21.  

Для демонтажа вала-шестерни 17 в сборе со стаканом 7 и подшипниками 6 и 9 из корпуса 8 редуктора в данной конструкции предусмотрен болт 13, при заворачивании которого осуществляется выход стакана из корпуса.

Регулировка конической зубчатой пары осуществляется путем взаимного перемещения вала-шестерни 17, изменением толщины комплекта регулировочных прокладок 14, и колеса 18 с помощью регулировочных гаек 20. Регулировка зацепления конической пары осуществляется только после регулировки предварительного натяга подшипников 6, 9 и осевого зазора в подшипниках 22. Перемещение колеса 18, не нарушая регулировку подшипников 22, осуществляется вращением регулировочных гаек 20 со стороны противоположных подшипников в разные стороны, но на одинаковые углы. 

Правильность зацепления конической зубчатой пары проверяют по расположению пятна контакта на зубьях. Для этого на зубья шестерни наносят слой краски и шестерню проворачивают. При правильно отрегулированном зацеплении конической зубчатой пары пятно контакта должно находится в средней части зуба.

Осевая сила, возникающая в зацеплении конической зубчатой пары, воздействует на колесо и вызывает его деформацию. В результате нарушается точность зацепления зубчатых колес, что ведет к увеличению шума при работе передачи и снижению ее долговечности. Поэтому в тяжело нагруженных конических центральных передачах для уменьшения деформации зубчатого колеса устанавливают специальный упор, расположенный напротив места зацепления зубчатых колес (рис. 6.3). 

Рис 6.3. Установка упора конического колеса главной передачи

1- регулировочный болт; 2 – контргайка; 3 – наконечник; 4 – зубчатое колесо; 5 – ролик; 6 – коленчатая ось

Реже встречаются конструкции с упором (рис. 6.3,б), выполненным в виде вращающегося ролика 5, установленного на неподвижной коленчатой оси 6.  

Зазор между торцом зубчатого колеса и упором устанавливается в пределах 0,15…0,20 мм. В нормальных условиях эксплуатации машины между торцом колеса и упором есть зазор. При работе машины с перегрузкой зазор выбирается и часть осевой силы воспринимается упором. В результате ограничивается деформация зубчатого колеса и повышается долговечность центральной передачи.

Двойная центральная (главная) передача применяется только на колесных машинах при необходимости получения больших передаточных чисел (6 ≤ u_цп ≤12) без изменения дорожного просвета под картером центральной передачи. 

Схемы компоновки двойных центральных (главных) передач могут быть различны. При этом ее валы могут располагаться как в одной плоскости, так и в разных плоскостях. На рис. 6.1,д представлена наиболее распространенная схема двойной центральной (главной) передачи, в которой первая пара зубчатых колес коническая или гипоидная, а вторая – цилиндрическая. На рис. 6.1,е первая пара цилиндрическая, а вторая – коническая или гипоидная.  

Рис. 6.4. Двойная центральная (главная) передача с валами,  расположенными в одной плоскости:

Коническая шестерня 1 с круговым зубом выполнена как одно целое с валом и установлена консольно. Коническое колесо 2 смонтировано на одном валу с косозубой цилиндрической шестерней 4, выполненной как одно с валом. Цилиндрическое зубчатое колесо 5 закреплено на корпусе 7 дифференциала, который установлен на два конических радиально-упорных подшипника 9. Подшипники закреплены крышками 10 на шпильках, а с наружной стороны фиксируются регулировочными гайками 8 со стопорами. Регулировка подшипников 15 и 17 вала-шестерни 1 осуществляется прокладками и гайкой 14, как описано выше (см. рис. 6.4). 

Подшипники 11 вала-шестерни 4 регулируют подбором толщины комплекта регулировочных прокладок 6. Зацепление конической зубчатой пары регулируют с помощью регулировочных прокладок 18 и 6. При этом, перемещение конического зубчатого колеса 2 осуществляется перестановкой прокладок 6 из под фланцев гнезд 3 подшипников левой и правой опоры.

Двухступенчатые центральные (главные) передачи применяются на колесных тракторах и грузовых автомобилях большой грузоподъемности. Они позволяют увеличить диапазон передаточных чисел трансмиссии в 1,5…2 раза и удвоить число передач при заданном количестве передач в КП.

К недостаткам двухступенчатых центральных (главных) передач следует отнести сложность конструкции и невозможность осуществления переключения ступеней при движении машины без усложнения системы управления.

В связи с этим двухступенчатые центральные (главные) передачи получили очень ограниченное распространение на тракторах и автомобилях.  

Смазывание центральной (главной) передачи осуществляется трансмиссионным маслом, залитым в катер, разбрызгиванием его вращающимися шестернями.

В современных конструкциях конической и гипоидной центральных (главных) передачах предусматривают принудительное смазывание зубьев конической пары в зоне зацепления и циркуляционное смазывание подшипников (см. рис. 6.4). Конические роликовые подшипники 15 и 17 представляют собой своеобразные центробежные насосы, в которых под действием центробежных сил масло перекачивается со стороны меньшего диаметра роликов на сторону большего их диаметра. 

Поэтому масло к подшипникам вала-шестерни 1 должно подаваться в полость между подшипниками, куда обращены меньшие диаметры роликов. 

Для этого в картере центральной (главной) передачи предусмотрен специальный широкий карман 12, из  которого масло по каналу 13 попадает в полость между подшипниками. Масло, циркулируя через подшипник 17, установленный непосредственно у шестерни 1, попутно обильно смазывает зубья в зоне зацепления дополнительно к тому маслу, которое захватывается колесом 2 из масляного резервуара центральной (главной) передачи.

Для циркуляционного смазывания подшипника 15 в картере выполнен отводной канал 16, который берет начало в полости за этим подшипником. В случае засорения этого канала в полости за подшипником создается повышенное давление, что может привести к течи масла через уплотнения. В любом механизме, в котором применяются уплотнительные сальники, предусматривается сохранение в картере давления на уровне атмосферного. Для этой цели в картере центральной (главной) передачи имеется сапун.