Układ napędowy pojazdów samochodowych

Układ napędowy pojazdów

samochodowych

Wały napędowe

1. Wały przegubowe, półosie – zadania

2. Przeguby

Zadania:

 przenoszenie momentu napędowego,

 umożliwienie odchyleń kątowych wału,

 umożliwienie zmian długości (przemieszczenia osiowe),

 tłumienie drgań skrętnych.

Moment obrotowy przetworzony w skrzyni

biegów jest przekazywany do przekładni

głównej i następnie na koła napędzane.

Występuje w pojazdach z silnikiem umieszczonym z przodu napędzającym koła tylne pomiędzy skrzynią biegów a przekładnią główną i przebiega wzdłuż pojazdu. Wał napędowy (wał przegubowy, wał Cardana) stanowi rurę z przesuwkami i przegubami, np.

dwoma przegubami krzyżakowym

Wał napędowy

Półosie napędowe znajdują się w układzie napędowy pomiędzy przekładnią główną a kołami napędzanymi.

Półosie napędowe

Półosie napędowe bywają wyposażone od strony przekładni głównej, np. w przegub trójramienny, a od strony koła w przegub kulowy

Elementy napędu - przeguby

1. Zadania przegubów.

2. Rodzaje przegubów.

3. Budowa i charakterystyka przegubów.

Przegub jest elementem służącym do

przekazania momentu obrotowego z

jednego wału na drugi z uwzględnieniem

sytuacji, gdy osie obrotu tych wałów nie

leżą w jednej linii (są względem siebie

załamane). Szczególnie duże kąty

załamania występują podczas

przekazywania napędu na koła kierowane

Przeguby stosowane w układach napędo- wych muszą

 zapewnić przekazanie momentu obrotowego bez zmian prędkości kątowej, nawet przy dużym kącie przeniesienia napędu;

 płynnie przenieść napęd bez wibracji i hałasu;

 mieć prostą konstrukcję, zapewniającą bezobsługowość;

 charakteryzować się określoną trwałością i odpornością na zużycie.

Ze względu na właściwości kinematyczne przeguby możemy podzielić na:

 proste, np. krzyżakowe, stosowane

powszechnie w wałach napędowych

i charakteryzujące się stosunkowo

nieskomplikowaną budową - ich wadą są

różne chwilowe prędkości kątowe

elementów przed i za przegubem;

 równobieżne (homokinetyczne),

charakteryzujące się tym, że prędkości

kątowe elementów przed i za przegubem są

w każdej chwili jednakowe -

z uwagi na bardziej skomplikowaną

konstrukcję i wyższe koszty wykonania

są stosowane przeważnie na półosiach

napędowych przednich lub tylnych kół.

Przegub prosty – krzyżakowy

Przegub krzyżakowy składa się z:

 dwóch rozwidlonych końcówek,

 krzyżaka,

 łożysk w specjalnej obudowie.

Bardzo ważne jest, aby widełki przegubów były ustawione we właściwy sposób, zapewniający kompensację zmian prędkości jednego przegubu przez drugi przegub, tzn.:

 widełki obu przegubów związane z wałem

muszą leżeć w tej samej

płaszczyźnie,

 kąty załamania obydwu przegubów muszą być takie same (wał napędzający i napędzany muszą być do siebie równoległe).

Przeguby równobieżne zape wniają w każdej chwili taką samą prędkość obrotową i kątową wałów napędzającego i napędzanego.

Najczęściej są stosowane na półosiach

przednich kół kierowanych.

Do przegubów równobieżnych stosowanych w układach napędowych można zaliczyć przeguby:

 Weissa,

 Rzeppa,

 Birfielda

 Tracta.

 Przegub trójramienny Tripod jest także zaliczany do przegubów równobieżnych, chociaż wykazuje niewielkie zmiany prędkości kątowej.

Przegub Wessa jest przegubem mogącym pracować przy kącie załamania do 35°. Składa się on z czterech kul, które przenosząc moment obrotowy toczą się po prowadnicach wykonanych w widełkach części napędzającej i napędzanej przegubu. Prowadnice są tak ukształtowane, że przy wychyleniu widełek płaszczyzna przechodząca przez środki wszystkich kuł dzieli na połowę kąt między wałem napędzającym i napędzanym. Powoduje to zawsze jednakową prędkość kątową obu wałów. Piąta kula z otworem służy do środkowania widełek. Jej położenie jest ustalane za pomocą kołka wsuwanego w kanał widełek i otwór kulki.

Powoduje to zawsze jednakową prędkość

kątową obu wałów. Piąta kula z otworem

służy do środkowania widełek. Jej

położenie jest ustalane za pomocą kołka

wsuwanego w kanał widełek i otwór

kulki.

Przegub Rzeppa działa na takiej samej

zasadzie jak Weissa, z tą różnicą, że

widełki z prowadnicami zostały zastąpione

kulistą czaszą i piastą. Sześć kul

znajdujących się w rowkach prowadzących,

wykonanych na zewnętrznej powierzchni

piasty i wewnętrznej powierzchni kulistej

oprawy, przenosi moment obrotowy.

Przegub Birfielda, stanowiący kolejne udoskonalenie przegubu kulistego, może pracować przy kącie załamania ponad 40°. Ma tak ukształtowane bieżnie prowadnic, że zbędne jest stosowanie elementów środkujących, co upraszcza jego budowę. Przegub ten charakteryzuje się dużą wytrzymałością oraz zdolnością do przenoszenia znacznych obciążeń dynamicznych. Odpowiedni kształt prowadnic zapewnia samoczynne ustawienie się kuł w położeniu zapewniającym jednakowe prędkości kątowe wałów napędzającego i napędzanego

Przegub Tracta umożliwia przeniesienie napędu z zachowaniem warunku równobieżności nawet dla wałów ustawionych pod kątem 50°. Składa się on z płaskich widełek połączonych ze sobą dwoma pośrednimi ogniwami. Ogniwa te są sprzęgnięte ze sobą za pomocą występu i wcięcia o charakterystycznych kształtach. Z uwagi na duże płaskie powierzchnie współpracujących elementów naciski powierzchniowe są stosunkowo małe.

Przekładnie główne i mechanizmy różnicowe

1. Zadania przekładni głównej.

2. Budowa przekładni głównej.

3. Mechanizm różnicowy.

Przekładnia główna z kołami zazębionymi na stałe jest usytuowana między napędzanymi kołami. Jej zadaniem jest:

 redukcja prędkości obrotowej;

 zwiększenie momentu obrotowego doprowadzanego do kół poprzez dodatkowe przełożenie;

 zmiana kierunku przekazywania napędu z podłużnego (z wału korbowego silnika) na poprzeczny (zgodny z kierunkiem osi kół pojazdu) w pojazdach, w których silnik jest usytuowany wzdłuż osi podłużnej.

Przekładnie główne stosowane w pojazdach można podzielić na;

 jednostopniowe (pojedyncza przekładnia składająca się z dwóch kół zębatych);

 dwustopniowe (podwójna przekładnia, np. przekładnia główna z reduktorem);

 wielostopniowe (składające się z więcej

niż dwóch przekładni składowych).

Przełożenie jednostopniowej przekładni głównej i_pg można wyrazić wzorem:

gdzie:

z_t - liczba zębów koła talerzowego (wyjściowego), z_z - liczba zębów zębnika (koło wejściowe).

Dla przekładni dwu- i wielostopniowych przełożenie całkowite przekładni głównej jest iloczynem przełożeń poszczególnych przekładni składowych. Przykładowo, w przypadku przekładni trójstopniowej jej przełożenie oblicza się ze wzoru:

i_pg = i_p1 · i_p2 · i_p3

gdzie:

i_pg - przełożenie całkowite przekładni trójstopniowej, i_p1 · i_p2 · i_p3 - przełożenia poszczególnych przekładni składowych.

Podczas jazdy na pierwszym biegu

przekładnia główna musi zapewnić

przeniesienie dużego momentu

obrotowego, natomiast podczas jazdy na

wyższych biegach – dużej prędkości

obrotowej.

Przekładnia powinna odznaczać się:

 dużą wytrzymałością,

 odpornością na zużycie,

 cichą pracą,

 mieć małe wymiary

Umiejscowienie przekładni głównej i mechanizmu różnicowego

tylny most klasycznego układu napędowego

- skrzynka przekładniowa zblokowanego układu przedniego napędu z silnikiem umieszczonym poprzecznie

Można wyróżnić cztery podstawowe rodzaje przekładni głównych jednostopniowych:

 stożkowe o osiach przecinających się (prostopadłych),

 hipoidalne (o osiach wichrowatych),

 ślimakowe,

 walcowe.

Rodzaje jednostopniowych przekładni głównych

stożkowa hipoidalna

ślimakowa walcowa

Zaletami przekładni głównej hipoidalnej są:

 możliwość przeniesienia większego obciążenia,

 wzrost wytrzymałości zębnika dzięki zwiększeniu jego średnicy przy tym samym przełożeniu,

 mniejsze naciski jednostkowe zębów,

 zmniejszenie średnicy obudowy przekładni głównej dzięki głębszemu „wniknięciu„

zębnika w obrys koła talerzowego,

 cichsza praca na skutek zwiększonych poślizgów między zębami,

 obniżenie środka masy pojazdu związane z przesunięciem zębnika i końcówki

wału napędowego poniżej środka koła talerzowego,

 lepsze smarowanie kół w wyniku stałego zanurzenia w oleju.

1 - koło walcowe przekładni głównej,

2 - obudowa mechanizmu różnicowego,

3 - koto koronowe, 4 - oś z satelitami, 5 - łożysko stożkowe,

6 - wielowypust mocowania półosi

Budowa i zadania

mechanizmu różnicowego

1. Zadania mechanizmu różnicowego.

2. Budowa i działanie mechanizmu

różnicowego

Zadaniem mechanizmu różnicowego jest rozdzielenie napędu na półosie i umożliwienie toczenia się kół napędzanych z różnymi prędkościami.

Mechanizm różnicowy pozwala na

toczenie się kół bez poślizgu w sytuacji,

gdy w tym samym czasie pokonują one

różną drogę.

Każde z kół napędowych jest osadzone na

oddzielnej półosi, napędzanej przez

mechanizm różnicowy, odpowiednio

rozdzielający wartość momentu

obrotowego. Najczęściej spotykane

rozwiązanie to stożkowy mechanizm

różnicowy o małym tarciu wewnętrznym, z

kołami zębatymi stożkowymi o zębach

prostych,

Stożkowy mechanizm różnicowy, składa się z:

 obudowy;

 dwóch kół zębatych stożkowych – koronowych;

 dwóch, trzech lub czterech kół zębatych stożkowych – satelitów;

 krzyżaka lub osi, na której osadzone są satelity;

 dwóch łożysk wałeczkowych skośnych.

1 – kołnierz mocowania koła talerzowego, 2 – obudowa mechanizmu różnicowego, 3 – koło koronowe,

4 – wielowypust półosi napędowej, 5 – oś z satelitami,

6 – łożysko stożkowe

Obsługa i naprawa wałów napędowych oraz przegubów

Elementy wałów napędowych i przegubów nie podlegają naprawie. W przypadku ich uszkodzenia lub zużycia należy je wymienić na nowe.

Obsługa wału napędowego i przegubów sprowadza się do okresowej kontroli, polegającej na:

 wzrokowej ocenie stanu wszystkich elementów, a przede wszystkim uszczelnień i osłon gumowych;

 uzupełnieniu smaru w punktach smarowniczych (tylko w starszych rozwiązaniach);

 sprawdzeniu i dokręceniu wszystkich połączeń gwintowych;

 ocenie stanu technicznego elementów na

podstawie osłuchania pracy wału napędowego oraz

identyfikacji ewentualnych wibracji i drgań;

 sprawdzeniu luzów w połączeniach i łożyskach.

Kolejność postępowania podczas poszukiwania przyczyn hałaśliwej pracy wału napędowego i przegubów

Kolejność postępowania podczas poszukiwania przyczyny wibracji dochodzących z okolicy wału napędowego

1 - przegub krzyżakowy z wielowypustem, 2- przegub dwukrzyżakowy, 3 - ciężarek wyrównoważający

Sprawdzenie stanu łożysk

a - kontrola luzu łożysk przegubu krzyżakowego

b - kontrola płynności obrotu łożyska podporowego

Prawidłowy montaż nowych łożysk

a - nałożenie smaru i zmontowanie łożysk

b - zgranie znaków ustawczych

c - montaż pierścieni dystansowych zapewniających prawidłowy luz

d - sprawdzenie płynności ruchu zmontowanych elementów

a - pęknięcie koszyka kuł przegubu równobieżnego

b - zużycie czopów i łożysk przegubu krzyżakowego

Półosie i piasty kół napędowych

1. Budowa i zadania półosi i piast kół.

2. Podział półosi napędowych.

3. Materiały stosowane na półosie napędowe.

4. Obsługa i naprawa półosi i piast kół.

Zadaniem półosi napędowych jest przeniesienie momentu obrotowego z mechanizmu różnicowego na koła pojazdu.

1 - wielowypust mocowania piasty koła,

2- gumowa osłona przegubu równobieżnego, 3 - półoś,

4 - wielowypust mocowania koła koronowego mechanizmu różnicowego

W klasycznym układzie napędowym spotyka się trzy rodzaje tzw. półosi sztywnych. W zależności od sposobu łożyskowania i przenoszonych obciążeń można je podzielić na:

 półosie nieobciążone, stosowane w pojazdach

ciężarowych i przenoszące tylko moment obrotowy - ciężar pojazdu jest przenoszony całkowicie przez parę łożysk tocznych umieszczonych między

obudową mostu a piastą, obciążając tylko pochwę;

Półoś sztywna nieobciążona

 półosie częściowo obciążone, przenoszące moment obrotowy i część ciężaru pojazdu – osadzone na pochwie łożysko nie wspiera półosi, ale bezpośrednio piastę, w związku z czym większość ciężaru pojazdu

przenoszona jest przez obudowę mostu, a część ciężaru przenosi się również na półoś;

Półoś sztywna częściowo obciążona

 półosie obciążone, stosowane w

samochodach osobowych, przenoszące

moment obrotowy i całkowity ciężar pojazdu - łożyska są zamocowane pomiędzy obudową mostu napędowego a półosią, natomiast piasta koła jest mocowana bezpośrednio do półosi.

Półoś sztywna obciążona

Piasta koła może być mocowana do półosi za pomocą:

 wpustu na stożkowym czopie i przykręcona centralną nakrętką;

śrub, przykręcanych do kołnierza półosi;

połączenia wielowypustowego.

a - połączenie wpustowe na stożkowym czopie, b - połączenie śrubowe z kołnierzem półosi

połączenie wielowypustowe

Półosie i piasty kół nie podlegają naprawie. Ich obsługa polega na okresowym sprawdzeniu:

 stanu gumowych osłon przegubów i ich mocowania opaskami zaciskowymi,

 wycieków smaru z osłon przegubów,

 dokręcenia wszystkich połączeń gwintowych,

 stanu technicznego i luzów przegubów półosi.

Kolejność postępowania podczas oceny stanu technicznego półosi napędowych z przegubami i piast kół

Uszkodzone, pęknięte lub skrzywione półosie nie podlegają naprawie. Wymienia się je na nowe.

Wymiana przegubów półosi

ocena luzów przegubów na wymontowanej półosi

naniesienie znaków ustawczych przed demontażem przegubu

Układ jezdny pojazdów

samochodowych