Автомобили и колесные тракторы, предназначенные для работы в тяжелых условиях, выполняются полноприводными, т.е. с приводом на все колеса. Это необходимо для использования в качестве сцепного веса полного веса машины. Механизм, обеспечивающий передачу вращающего момента ко всем ведущим мостам, называется раздаточной коробкой (РК).
Раздаточные коробки могут быть одно- или двухступенчатыми. Обычно одна из двух ступеней РК является понижающей, а другая прямой, могут быть и обе ступени РК понижающими.
Двухступенчатые РК кроме основной функции — распределения момента по ведущим мостам, выполняют функцию дополнительного редуктора, увеличивающего вдвое число передач и расширяя тем самым диапазон изменения вращающего момента.
В зависимости от конструктивной схемы РК выполняют с блокированным и дифференциальным приводом ведущих мостов.
Межосевой дифференциал РК с дифференциальным приводом обеспечивает вращение передних и задних ведущих колес с разными угловыми скоростями на повороте и при неодинаковых диаметрах колес; распределение вращающего момента между ведущими мостами. Вращающий момент между ведущими мостами распределяется либо поровну, если межосевой дифференциал симметричный, либо в зависимости от распределения вертикальной нагрузки между мостами, если дифференциал несимметричный.
В полноприводных машинах трансмиссия, ведущие колеса и почва составляют замкнутый силовой контур. При этом в определенных условиях, прежде всего из-за неодинаковых диаметров колес, возможно появление циркуляции (вращения) мощности в трансмиссии, вызывающей дополнительную нагрузку на детали трансмиссии. Это приводит к появлению шума, повышенному изнашиванию шин и механизмов трансмиссии, а также увеличению расхода топлива. Суть этого явления в том, что поток мощности, подводимой в трансмиссию от двигателя, меньше внутреннего потока мощности, передающегося по трансмиссии.
Требования, предъявляемые к РК, такие же, как и к КП. Дополнительные требования к РК сводятся к следующему. Раздаточные коробки также должны:
• улучшать проходимость автомобиля в результате распределения вращающего момента между ведущими колесами;
• увеличивать силу тяги на ведущих колесах автомобиля настолько, чтобы он мог двигаться по плохим дорогам и бездорожью, преодолевать значительные подъемы (до 30… 35°);
• снижать минимально устойчивую скорость движения до 0,5… 1,4 м/с при работе двигателя на режиме максимального момента;
• предотвращать циркуляцию мощности в трансмиссии.
Раздаточная коробка с блокированным приводом грузовых автомобилей высокой проходимости ГАЗ имеет прямую и понижающую передачи. Ведущий 2 (рис. 4.18, а) и промежуточный 8 валы, а также валы 7 привода заднего и 10 привода переднего мостов установлены на шарикоподшипниках в картере 3 коробки и его крышке 6. Задний конец ведущего вала 2 опирается на цилиндрический роликоподшипник в выточке вала 7 привода заднего моста. На шлицах валов расположены муфта 4 понижающей и прямой передач, передвигающаяся шестерня 9 включения переднего моста, понижающая ведомая шестерня 1 и шестерня 11 привода переднего моста. Шестерня 5 изготовляется как одно целое с валом 7 привода заднего моста.
Рис. 4.18. Раздаточная коробка с блокированным приводом автомобилей ГАЗ: а — конструкция коробки; б — замок привода переключения передач; 1 — понижающая ведомая шестерня; 2 — ведущий вал; 3 — картер; 4 — муфта; 5 — шестерня вала привода заднего моста; 6 — крышка; 7 — вал привода заднего моста; 8 — промежуточный вал; 9 — передвигающаяся шестерня; 10 — вал привода переднего моста; 11 — шестерня привода переднего моста; 12— средняя выемка; 13, 20— крайние выемки; 14, 17 — переключающие валики; 15, 16 — сухари; 18, 19 — выемки
Передачи включаются муфтой 4. Для включения прямой передачи муфту 4 вводят в зацепление с шестерней 5 вала привода заднего моста, в результате чего поток мощности передается непосредственно от ведущего вала 2 к валу 7. Передний мост включается передвижением шестерни 9 и введением ее в зацепление с шестернями 5 и 11. В этом случае поток мощности к переднему мосту передают ведущий вал 2, муфта 4, шестерни 5, 9, 11 и вал 10. При вводе муфты 4 в зацепление с понижающей ведомой шестерней 1 включается понижающая передача. Поток мощности при этом передается через ведущий вал 2, муфту 4, шестерню 1, промежуточный вал 8, передвигающуюся шестерню 9. Далее поток мощности разветвляется: одна его часть через шестерни 9 и 5 передается валу 7 привода заднего моста, а другая — через шестерни 9 и 11 — валу 10 привода переднего моста.
Смазывание раздаточной коробки осуществляется разбрызгиванием.
Для предотвращения перегрузки деталей привода заднего моста при движении на понижающей передаче в раздаточной коробке имеется замок привода переключения передач (рис. 4.18, б), не позволяющий включать понижающую передачу, если выключен передний мост, или выключать передний мост, если включена понижающая передача. Замок состоит из сухарей 15 и 16, а также разжимающей их пружины. Под действием пружины сухари входят в выемки среднюю 12 и крайнюю 13 переключающих валиков 14 и 17. В нейтральном положении переключающей муфты сухарь 15 входит в среднюю выемку 12 переключающего валика 14 прямой и понижающей передач, а при их включении — соответственно в крайние выемки 13 и 20 меньшей глубины. На переключающем валике 17 сделаны выемки 18 и 19. В выемку 18 (имеет большую глубину, чем выемка 19) сухарь 16 входит при включении, а в выемку 19 — при выключении переднего моста.
Раздаточная коробка с дифференциальным приводом автомобилей КамАЗ высокой проходимости с колесной формулой 6×6 показана на рис. 4.19. Коробка механическая двухступенчатая с несимметричным межосевым дифференциалом привода переднего и двух задних (среднего и заднего) ведущих мостов. Переключение передач осуществляется электропневматическим приводом управления, а блокировка дифференциала пневматическим приводом управления.
Раздаточная коробка установлена на раме и крепится на четырех резиновых подушках. Внутри картера 16 раздаточной коробки на подшипниках установлен первичный вал 1 с ведущей шестерней 2 и шестерней 4 отбора мощности. В верхней части картера имеется люк, закрытый крышкой 3, для установки специальной коробки для отбора мощности. Эта коробка позволяет отбирать мощность до 44,1 кВт (60 л. с.) с первичного вала 1 при движении автомобиля. Включение специальной коробки отбора мощности осуществляется при остановке автомобиля. В расточку заднего торца картера установлена односкоростная коробка отбора мощности 6 на лебедку.
В редукторную часть коробки входят также промежуточный вал 29 с промежуточной шестерней 31 и шестерней 8 понижающей передачи, вал 23 привода переднего моста с шестерней 17 повышающей передачи и дифференциал с валом 10 привода задних мостов. Шестерни 8 понижающей передачи и 17 повышающей передачи установлены на роликоподшипниках с алюминиевыми сепараторами.
На валу 10 привода задних (среднего и заднего) мостов установлен несимметричный цилиндрический межосевой дифференциал. Дифференциал состоит из солнечной шестерни 14, четырех сателлитов и коронной шестерни 12, смонтированных в разъемном корпусе дифференциала (образованного задней обоймой 11, ведущей шестерней 13 и передней частью корпуса 15), выполняющего функцию водила.
При разблокированном дифференциале распределение вращающих моментов между передним и задними (средним и задним) ведущими мостами происходит в отношении 1:2 соответственно распределению вертикальной нагрузки между передним и задними мостами. Такое распределение обеспечивает постоянную и равномерную тягу по всем ведущим мостам и устраняет дополнительные (циркуляционные) нагрузки в трансмиссии. При движении в тяжелых дорожных условиях дифференциал должен быть заблокирован. В этом случае обеспечиваются максимальные тяговые возможности автомобиля по всем ведущим мостам.
На рис. 4.19 раздаточная коробка показана в нейтральном положении приводов переключения передач и при разблокированном дифференциале. Блокировка и разблокировка межосевого дифференциала осуществляются дистанционно при помощи диафрагменных пневматических камер 25. Между корпусом и крышкой камеры установлена резинотканевая диафрагма 27. К диафрагме 27 возвратной пружиной поджимается шток, на котором укреплена вилка 24 муфты блокировки дифференциала, связанная с муфтой 21 блокировки дифференциала. Для блокировки необходимо переместить на панели приборов рычаг крана включения блокировки межосевого дифференциала. При этом сжатый воздух поступает в полость между крышкой корпуса камеры и диафрагмой 27, шток 26 с вилкой 24 перемещает муфту 21 блокировки дифференциала направо, соединяя вал 23 привода переднего моста с передней частью 15 корпуса дифференциала (води- лом). В результате дифференциал блокируется, валы привода ведущих мостов (переднего 23 и задних 10) оказываются жестко связанными и вращаются с одинаковой частотой. Выключатель 28 включает контрольную лампу включения блокировки межосевого дифференциала.
Рис. 4.19. Раздаточная коробка с дифференциальным приводом автомобилей КамАЗ: 1 — первичный вал; 2 — ведущая шестерня; 3 — крышка люка верхней части картера; 4 — шестерня отбора мощности; 5 — муфта включения коробки отбора мощности (только на КамАЗ-4310); 6 — вал коробки отбора мощности (только на КамАЗ-4310); 7 — маслосборник; 8 — шестерня понижающей передачи; 9 — штуцер; 10 — вал привода задних мостов; 11 — задняя обойма дифференциала; 12 — коронная шестерня дифференциала; 13 — ведущая шестерня межосевого дифференциала; 14 — солнечная шестерня; 15 — передняя часть корпуса дифференциала; 16— картер раздаточной коробки; 17— шестерня повышающей передачи; 18 — передняя крышка картера раздаточной коробки; 19 — пробка; 20 — муфта включения высшей передачи; 21 — муфта блокировки дифференциала; 22— ведущая шестерня привода электрического спидометра; 23 — вал привода переднего моста; 24 — вилка муфты блокировки дифференциала; 25— диафрагменная пневматическая камера; 26 — шток; 27 — диафрагма; 28 — выключатель; 29 — промежуточный вал; 30— муфта включения низшей передачи; 31 — промежуточная шестерня
Переключение передач в раздаточной коробке также осуществляется дистанционно с помощью диафрагменных пневматических камер. Для включения в раздаточной коробке повышающей передачи с передаточным числом 0,917 необходимо муфту 20 включения высшей передачи сместить вправо и ввести в зацепление с расположенным слева зубчатым венцом шестерни 17 повышающей передачи. В этом случае вращающий момент от первичного вала 1 через ведущую шестерню 2, промежуточную шестерню 31, шестерню 17 повышающей передачи, муфту 20 передается на корпус дифференциала (водило) через его переднюю часть 15, и через дифференциальный механизм распределяется между валами 10 и 23 привода ведущих мостов (задних и переднего).
Для включения понижающей передачи с передаточным числом 1,692 необходимо муфту 30 включения низшей передачи сместить вправо. При этом соединятся шестерни 31 промежуточная и 8 понижающей передачи. Вращающий момент от первичного вала 1 через ведущую шестерню 2, промежуточную шестерню 31 и муфту 30 включения низшей передачи будет передаваться на шестерню понижающей передачи 8, далее через ведущую шестерню 13 межосевого дифференциала — на корпус дифференциала (водило) и через дифференциальный механизм распределяется между валами 10 и 23 привода ведущих мостов (задних и переднего).
Воздух в камеры переключения передач в раздаточной коробке подается через электропневмоклапаны, управляемые из кабины водителя трехпозиционным переключателем. Для исключения одновременного включения двух передач в раздаточной коробке имеется механизм блокировки шарикового типа.
Смазка раздаточной коробки осуществляется разбрызгиванием. Для улучшения смазки шарикового подшипника, на котором установлена ступица шестерни 8 понижающей передачи, во внутренней полости картера коробки выполнен маслосборник 7, из которого через соединенные каналы масло стекает в полость подшипника.