Szeregowe układy napędowe

Pierwszy most w szeregowym napędzie pojazdu (tandem) ma wygląd przekładni dwustopniowej, choć nie musi taką przekładnią być. Stosowane są bowiem dwa rozwiązania:
- Pierwsza przekładnia - walcowa – pełni tylko funkcję skrzynki rozdzielczej, a jej przełożenie kinematyczne ik=1. Zatem przekładnia główna tego mostu jest jednostopniowa;
- Druga przekładnia - walcowa – ma przełożenie kinematyczne ik>1. Oznacza to, że cała przekładnia jest dwustopniowa, a jej przełożenie kinematyczne jest iloczynem przełożeń przekładni walcowej i stożkowej.
W rozwiązaniu pokazanym na rysunku 1 w celu wyprowadzenia napędu do pierwszego tylnego mostu napędowego zastosowano trzy koła walcowe o przełożeniu zwalniającym (patrz rys. 1).
<5-001.jpg>
Międzyosiowy mechanizm różnicowy rozdziela moment obrotowy, przy czym do drugiego mostu przesyła go za pośrednictwem wału przelotowego umieszczonego ponad pierwszą przekładnią stożkową. Wejściowy wał napędowy wprowadza moment obrotowy na obudowę mechanizmu różnicowego, prawe koło koronowe napędza przekładnię główną pierwszego mostu, a lewe koło koronowe poprzez wydrążenie koła prawego napędza wał przelotowy. Drugi most napędowy jest wyposażony w pojedynczą przekładnię główną. Całość zabudowy pokazuje miniatura przy rysunku 1. Najczęściej jednak zastosowanie mają przekładnie walcowe z dwoma kołami zębatymi o przełożeniu kinematycznym ik=1. Drugim stopniem przekładni najczęściej są zwolnice. Występuje tutaj duża różnorodność konstrukcji (patrz rys. 2).
<5-002.jpg>
Rysunek 2 przedstawia most (DAF), w którym moment obrotowy zostaje wprowadzony wałem wejściowym do obudowy międzyosiowego mechanizmu różnicowego, stamtąd do przekładni głównej pierwszego mostu napędowego poprzez satelity i koło koronowe umieszczone na wielowypuście wydrążonego wałka, na którym jest osadzone koło napędzające przekładni walcowej. Napęd do przekładni drugiego mostu jest przekazywany za pośrednictwem wałka pośredniego poprowadzonego wewnątrz wałka. Na wielowypuście wałka przejściowego znajduje się koło koronowe.
W interesujący sposób rozwiązano tutaj blokadę międzyosiowego mechanizmu różnicowego. Tuleja przesuwna jest związana poprzez wielowypust z wałkiem wejściowym. W otworach rozmieszczonych na jej obwodzie są rozmieszczone trzpienie blokujące, wchodzące w odpowiednie wycięcia w oporowej powierzchni koła koronowego.Schemat kinematyczny mostu przedstawia rysunek 3.
<5-003.jpg>
Innym ciekawym rozwiązaniem, pokazanym na rysunku 4 jest zminimalizowany wymiarowo most napędowy (DAF) (rys. 4), w którym wałek wejściowy przekazuje moment obrotowy bezpośrednio do krzyżaka satelitów, a więc niejako “od wewnątrz” mechanizmu różnicowego.
<5-004.jpg>
Wałek wyjściowy drugiego mostu jest osadzony wewnątrz koła koronowego podpartego w łożysku stożkowym. Drugie koło koronowe stanowi integralny element z walcowym kołem zębatym przekazującym moment obrotowy do przekładni głównej pierwszego mostu. Do włączenia blokady międzyosiowego mechanizmu różnicowego wystarczy w tym przypadku zwykłe sprzęgło zębate.
Schemat kinematyczny mostu przedstawia rysunek 5.
<5-005.jpg>
Amerykańska firma Rockwell-Standard Co zaproponowała konstrukcję zespołu mostów napędowych z dwustopniowymi przekładniami głównymi w wersjach z międzyosiowym mechanizmem różnicowym lub bez niego, gdzie wał przejściowy przebiega przez wydrążony zębnik pierwszej przekładni hipoidalnej. Rozwiązanie to pokazano na rysunku 6.
<5-006.jpg>
Takie rozwiązanie pozwala na poprowadzenie stosunkowo wysoko wału napędowego do pierwszego tylnego mostu napędowego ze stosunkowo niewielkimi załamaniami przegubów krzyżakowych, jednak powoduje zwiększenie wysokości podwozia pojazdu. W przypadku dwóch lub trzech mostów napędowych połączonych szeregowo istotne jest zachowanie poprawności kinematycznej układu. Chodzi tutaj przede wszystkim o wartość przełożeń całkowitych poszczególnych przekładni głównych oraz promienie dynamiczne ogumienia. Różnica w wartości przełożeń pomiędzy poszczególnymi mostami nie może przekroczyć 1%. W przeciwnym przypadku pojawia się ryzyko przegrzania międzyosiowego mechanizmu różnicowego, który będzie cały czas wyrównywał rozbieżność prędkości obrotowych wałów napędzających poszczególne mosty. Przegrzaniu może ulec również obudowa przekładni głównej, co w konsekwencji może doprowadzić do przedwczesnego zużycia lub wręcz zniszczenia kół zębatych i zwiększonej emisji hałasu.
Prosty sposób na stwierdzenie zgodności przełożeń polega na naniesieniu znaków na bokach opon, a następnie po uniesieniu do góry kół obu mostów napędowych obracaniu wałem napędowym pierwszego mostu, dopóki koła tego mostu nie wykonają dwóch pełnych obrotów. Jeśli różnica kąta obrotu kół pierwszego i drugiego mostu nie przekracza 3,6° - przełożenia mostów uważa się za zgodne. W przypadku mostów typu tandem lub tridem niedopuszczalne jest stosowanie na koła opon o różnym rozmiarze lub różnym ciśnieniu powietrza. Jeżeli zachodzi potrzeba czasowego użycia różnych opon, należy tak je dobierać, aby suma promieni dynamicznych wszystkich kół danej osi była jak najbardziej zbliżona do sumy promieni dynamicznych kół drugiej osi składowej. Podczas normalnej eksploatacji promienie dynamiczne opon nie powinny różnić się między sobą o więcej niż 3 mm.
Jeśli użytkownik pojazdu nie będzie przestrzegał tych podstawowych zasad, może doprowadzić do przedwczesnego zużycia lub wręcz zniszczenia międzyosiowego mechanizmu różnicowego (patrz rys. 7).
<5-007.jpg>
W przekładniach głównych zespolonych ze skrzynką rozdzielczą pojawia się konieczność zapewnienia właściwego smarowania elementów ruchomych znajdujących się powyżej przekładni hipoidalnej. Przy smarowaniu rozbryzgowym niezbędne jest stosowanie specjalnych czerpaków chwytających olej i doprowadzających go do łożysk wałka wejściowego i wałka wyjściowego oraz międzyosiowego mechanizmu różnicowego. W bardziej obciążonych mostach napędowych stosuje się układy smarowania wymuszonego z zębatą pompą oleju i filtrem. Olej jest rozprowadzany kanalikami wydrążonymi wewnątrz wałków. Most ze smarowaniem wymuszonym przedstawia rysunek 7.
U dołu z lewej strony wyraźnie widoczny jest filtr oleju, tuż obok pompa oleju. W nowoczesnych rozwiązaniach pompa oleju jest mimośrodowa i zamontowana bezpośrednio na wałku wejściowym (tzw. układ zintegrowany) w pobliżu mechanizmu różnicowego. Podobne rozwiązania stosowane są do wymuszonego smarowania skrzyń biegów (np. Scania).

mgr inż. Ireneusz Kulczyk