Знакомьтесь - автомобиль

Вспомните, как при торможении постукивают буфера. Это вагоны набегают друг на друга, сжимая пружины буферов. А когда тепловоз трогается, пружины растягиваются и состав удлиняется.

Меняется и расстояние между коробкой передач и задним мостом, то есть ходовая часть автомобиля тоже удлиняется и укорачивается, правда, совсем незначительно, для глаза даже незаметно. Отсюда карданная передача автомобиля должна иметь возможность удлиняться или укорачиваться.

 

На рисунке вы видите, как смещается вал при наезде заднего моста на препятствия

 

Устройство карданного вала

 

Карданные шарнирные соединения состоят из вилок и крестовин. Шипы крестовины входят в проушины вилок и лежат на подшипниках. Эти подшипники имеют большое количество тонких роликов – иголок. Отсюда и название подшипников – игольчатые. Одна из вилок соединена с ведомым валом коробки передач, вторая – с валиком, который на шлицах входит в полый конец карданного вала и может вдвигаться и выдвигаться. Такое крепление позволяет карданной передаче удлиняться или укорачиваться. А благодаря шарнирному соединению вилки и вместе с ними валы могут отклоняться от оси на 20-25 градусов по горизонтали и вертикали.

 

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.