Особенности установки шестерен и валов

В зависимости от способа включения передач шестерни уста­навливаются на валы тремя способами: свободно в окружном на­правлении (3, 4, 8, 9, 11 на рис. 3.10), свободно в осевом направлении (9 на рис. 3.5), а также неподвижно (14—17 на рис. 3.5) или изго­тавливают заодно с валом (2, 13 на рис. 3.5).

Свободно вращающиеся шестерни сопрягаются с валом через запрессованные в них тонкостенные бронзовые, латунные или сталь­ные омедненные втулки либо иногда работают непосредственно на валу. В случае, если поверхность вала под шестерней сильно рас­членена шлицами, применяют толстостенные стальные втулки. Для того чтобы скольжение при этом происходило только между шес­терней и втулкой, последнюю затормаживают относительно вала, например, штифтом (3 на рис. 3.5). В современных конструкциях, несмотря на повышение стоимости, часто применяют установку шес­терен на игольчатые подшипники качения, которые обеспечивают большую долговечность подвижной пары «шестерня —вал». Для уни­фикации подшипников применяют втулки (10, 12 на рис. 3.10).

Осевые силы, возникающие при работе косозубых шестерен и синхронизаторов, обычно передаются на одну из опор вала, спе­циально рассчитанную на восприятие этих сил. Цепочка деталей, участвующих в передаче осевой силы, может быть весьма длинной и включать в себя торцевые шайбы, ступицы синхронизаторов, ступицы других шестерен, стопорные кольца, гайки, болты, раз­личные промежуточные детали. Для повышения долговечности под­шипников, нагруженных большими осевыми силами, и для умень­шения их наружного диаметра, позволяющего повысить прочность перемычки картера, расположенной между наружными кольцами подшипников, часто применяются роликовые радиально-упорные подшипники. В некоторых случаях осевые силы воспринимаются торцами роликов радиальных подшипников (13 на рис. 3.10).

Поскольку шестерни, включаемые осевым перемещением, со­единяются с валом при помощи шлицев, их иногда используют в качестве зубчатых муфт для включения соседних шестерен, обра­зующих другую передачу (2 на рис. 3.4). Торцы зубьев, обращенные к включаемой шестерне, сильно скругляют с целью уменьшения концентрации напряжений при ударном включении, а также для облегчения вхождения зубьев в зацепление. Аналогичную форму имеют торцы зубьев муфт.

Шестерни промежуточного вала связывают с ним посредством неподвижного шлицевого соединения (6-8 на рис. 3.4), шпонок (14-17нарис. 3.5) или за счет прессовой посадки (20- 23 на рис. 3.10).

Дополнительные шестерни и блоки шестерен, перемещаемые в осевом направлении при включении заднего хода (рис. 3.4), обычно устанавливают на подшипниках скольжения.

Как правило, валы коробок передач располагаются в верти­кальной плоскости или в плоскости, близкой к ней, что обеспечивает снижение потерь на взбалтывание смазочного материала. Иногда компоновочные соображения, например необходимость уменьшения высоты коробки передач с целью снижения уровня пола в автобусах, вынуждают применять иное расположение валов.

Особенностью шестерни первичного вала трехвальной коробки передач является то, что из-за малых размеров она практически всегда выполняется заодно с валом. Передний конец первичного вала опирается на подшипник, установленный в коленчатом валу двигателя, а другой его конец является опорой для вторичного вала.

Шестерни промежуточного вала трехвальной коробки передач часто делают заодно с валом в виде блока. При этом в легковых автомобилях из-за малого межосевого расстояния, вызывающего затруднения при размещении подшипников, иногда применяют уп-

решенную конструкцию с полым валом, опирающимся на непо­движную ось через игольчатые подшипники (рис. 3.6). Осевые силы в этом случае воспринимаются торцевыми шайбами 6, останов­ленными относительно корпуса, например, посредством уса, за­гнутого в паз корпуса. Аналогично установлены и постоянно вра­щающиеся блоки шестерен заднего хода в конструкции, приведенной на рис. 3.5, но ввиду того, что в ней используются прямозубые шестерни 10 и 11, торцевые шайбы отсутствуют.

Нарушение расчетного взаимного положения шестерен, нахо­дящихся в зацеплении, вызывает дополнительный их износ и шум. Деформация валов и картеров, обусловленная передачей крутящего момента, способствует этому. Следовательно, требуется повышенная жесткость этих деталей. Существенного их ужесточения можно до­биться за счет сближения опор валов. С этой целью некоторые шестерни выносят за опоры, но, поскольку консольные участки валов отличаются крайне низкой жесткостью, обычно выносятся за опоры шестерни редко используемых передач.

В прогибе валов различают радиальную и угловую компоненты. Радиальная составляющая выражается в раздвижении профилей зубьев, угловая -- в их перекосе. Большая угловая составляющая прогиба валов опасна и для подшипников. Поэтому в сильно на­груженных коробках с длинными валами иногда применяют не боящиеся перекосов самоустанавливающиеся подшипники (задний подшипник промежуточного вала на рис. 3.8), хотя они дороже и менее долговечны.

Рис. 3.6. Трехвальная коробка передач легкового автомобиля