Varantieji galiniai tiltai ir jų svarba transporto priemonėse

Varantieji tiltai yra esminė kiekvienos transporto priemonės dalis, atsakinga už variklio galios perdavimą ratams ir automobilio judėjimą. Šiame straipsnyje detaliau panagrinėsime galinius varančiuosius tiltus, jų konstrukciją, veikimo principus, skirtingus pavarų tipus bei priežiūros aspektus, kurie užtikrina saugumą ir patogumą kelyje.

Varančiojo galinio tilto sandara ir veikimo principai

Traktoriaus „Valtra A95n“ galinis varantysis tiltas turi kumštelinį diferencialo blokavimo mechanizmą, kuris įjungiamas elektrohidrauliniu būdu. Jį sudaro kumštelinė mova, standžiai sujungianti veleną su diferencialo korpusu. Diferencialo blokavimo mechanizmą reikia išjungti važiuojant gerais keliais ir darant posūkius, nes jo neišjungus, suvartojama daugiau degalų, smarkiai dyla padangos, o traktorių sunku vairuoti.

Traktoriaus „Valtra A95n“ galinio varančiojo tilto pusašiai yra pusiau nukrauti, nes pusašis remiasi į guolį, įtaisytą tilto sijoje. Pagrindinė galinio tilto pavara didina pavarų dėžės sukamąjį momentą ir išilginių velenų sukamąjį judesį perduoda skersiniams velenams.

Pagrindinės dalys ir jų funkcijos

Varančioji ašis sudaryta iš pagrindinės pavaros, diferencialo ir pusašių. Pagrindinė pavara yra lėtinančioji ir lengvuosiuose automobiliuose iš pavarų dėžės perduodamą sukimo momentą ji padidina apie 4 kartus. Pagrindinę pavarą sudaro varantysis (mažas) ir varomasis (didelis) krumpliaračiai.

Jei variklis automobilyje įstatytas išilgai, pagrindinė pavara yra kūginių krumpliaračių. Automobilių su skersai įstatytu varikliu ši pavara yra cilindrinių krumpliaračių. Varomasis pagrindinės pavaros krumpliaratis varžtais prisuktas prie diferencialo korpuso.

Diferencialas paskirsto judesį kairiajam ir dešiniajam automobilio varantiesiems ratams. Sukantis arba važiuojant nelygiu keliu, šie ratai nurieda nevienodą atstumą. Jeigu tarpusavyje jie būtų sujungti ištisiniu velenu, tai vienas iš jų turėtų buksuoti, o kitas - šliaužti. Dėl to labiau diltų padangos, daugiau būtų apkrauta transmisija, be to, tokį automobilį būtų sunku valdyti. Todėl varantieji ratai įrengti ant atskirų velenų (pusašių), tarp kurių įtaisomas diferencialas.

Diferencialas sudarytas iš korpuso, pusašių krumpliaračių ir satelitų. Tiesiai lygiu keliu važiuojančio automobilio abu varantieji ratai sukasi vienodu greičiu. Tokiu pat greičiu sukasi abu pusašiai su diferencialo pusašių krumpliaračiais, todėl satelitai ant savo ašių nesisuka ir diferencialas neveikia.

Automobiliui sukantis, ratas, esantis arčiau posūkio centro, ima suktis lėčiau. Kartu su ratu lėčiau sukasi pusašis ir su juo sujungtas šios pusės pusašio krumpliaratis. Tuomet satelitai pradeda suktis ant savo ašies ir greičiau pasuka kitos pusės pusašio krumpliaratį, o kartu ir ratą. Veikdamas diferencialas paskirsto judesį ratams - kiek vienas sulėtėja, tiek kitas pasukamas greičiau. Diferencialas taip pat veikia automobiliui buksuojant, kai vienos ir kitos pusės ratai su keliu sukibę nevienodai.

Pusašiai ir jų tipai

Galiniais ratais varomų automobilių pagrindinė pavara, diferencialas ir pusašiai yra sumontuoti viename standžiame korpuse. Jį sudaro pagrindinės pavaros karteris ir pusašių gaubtai. Varantieji ratai tiesiog varžtais prisukti prie pusašių išorinių galų (flanšų).

Jei automobilio varančioji ašis priekinė, ratus suka kardaniniai velenai per lygių kampinių greičių šarnyrus. Tokiais pat šarnyrais velenai sujungti ir su diferencialu. Nuo dulkių, vandens ir purvo šarnyrus saugo guminiai gaubtai. Eksploatuojant automobilį, reikia stebėti šių gaubtų būklę, nes jiems suplyšus šarnyrai greitai sudyla.

Varančiųjų ašių tipai ir jų pritaikymas

Varančiosios ašys (tiltai) didina iš pavarų dėžės gaunamą sukimo momentą ir perduoda jį varantiesiems ratams. Automobiliai gali būti varomi galiniais arba priekiniais ratais.

Galiniais ratais varomi automobiliai (RWD)

Klasikinės formos automobilių varančioji ašis būdavo galinė. Todėl judesiui perduoti nuo automobilio priekyje įstatyto variklio, sankabos ir pavarų dėžės reikėjo ilgų kardano pavarų. Veikdamos tokios pavaros keldavo papildomą vibraciją ir triukšmą. Šiais laikais galiniais ratais varomi dažniausiai būna sportiniai ar sportiški automobiliai, angliška terminologija žymimi „RWD“ (rear wheel drive).

Galiniais ratais varomas automobilis smagus tuo, jog masės pasiskirstymas pakrautam automobiliui yra labai tolygus. Deja, galiniais ratais varomi automobiliai salone turi truputį mažiau erdvės, nes dažnai juose montuojami varikliai išilgai, tai pasiglemžia dalį erdvės. Kėbule taip pat reikalingas tunelis kardaniniam velenui. Tokių konstrukcijų trūkumas - per didelis pasukamumas, angliškai vadinamas „oversteer“. Tokią konstrukciją naudoja dauguma „BMW“ modelių, taip pat „Ford Mustang“ ir kiti tradiciniai sportiniai automobiliai. Tokį slydimą suvaldyti sudėtinga, nes nuo trajektorijos pirmiausiai ima slysti automobilio galas.

Priekiniais ratais varomi automobiliai (FWD)

Daugelio šiuo metu eksploatuojamų lengvųjų automobilių varančioji ašis yra priekinė. Tokios konstrukcijos automobiliai naudoja konstrukciją, kai variklis montuojamas prie priekinių varančiųjų ratų. Tai populiariausios konstrukcijos automobiliai. Konstrukcija gan kompaktiška, nes variklis, sankaba, pavarų dėžė su diferencialu sudaro vieną agregatą. Angliškai trumpinama kaip „FWD“ (front wheel drive).

Manoma, kad tokios konstrukcijos automobiliai yra saugiausiai valdomi, nes jo varantieji ratai visada yra apkrauti, t.y. turi didžiausią prispaudžiamą jėgą ir visada gerai sukimba su keliu. O praradus sukibimą jis dažniausiai nuo trajektorijos nuslysta priekiniais ratais, todėl suvaldyti tokį slydimą lengviausia, jis greičiausiai pastebimas. Šiais laikais dauguma automobilių gaminami būtent pagal tokią schemą. Kasdieniam, taupiam važinėjimui labiausiai tinka automobilis su priekiniais varančiais ratais. Jie lengvai valdomi, saugūs.

Visų keturių ratų pavara (4x4, AWD)

Geresnio pravažumo automobiliai varomi visais keturiais ratais. Didesnio pravažiavimo lengvųjų automobilių transmisijoje yra įrengta skirstymo dėžė, kuri sukamąjį judesį iš pavarų dėžės perduoda priekinei ir galinei ašims.

Automobilių gamintojai su dideliu malonumu rašo kataloguose apie galimybę įsigyti skirtingų modelių su 4x4 pavara. Deja, šiame apibrėžime dažnai slypi skirtingai veikiančios sistemos. Pirmoji 4x4 pavaros rūšis yra pastoviai varomi visi 4 ratai, kur sukimo momentas visada paskirstomas į dvi ašis. Tokį paskirstymą užtikrina centrinis skirstymo mechanizmas. Pastoviai varomų 4 ratų pavarą galima toliau skirstyti į simetrišką ir nesimetrišką. Nesimetrišką pavarą turime, pavyzdžiui, „Land Rover Defender“, kur sukimo momentas paskirstomas į dvi ašis lygiomis dalimis.

Kita 4x4 pavaros rūšis - mechaniškai prijungiama 4 varomųjų pavara. Šiuo atveju viena ašis varoma pastoviai, o kitą ašį galima prijungti įjungiant atitinkamą svirtį arba spaudžiant atitinkamą mygtuką. Prijungiamą pavarą galima pamatyti, pavyzdžiui, „Suzuki Jimmy“, „Jeep Wrangler“ ar „Nissan Patrol“, kur pastoviai varoma užpakalinė ašis, o priekinę ašį galima prijungti pačiam. Tačiau šia funkcija rekomenduojama naudotis tik laukuose, bekelėje. Priekinis varantysis tiltas yra įjungiamas elektrohidrauliškai ir turi automatiškai besiblokuojantį diferencialą. Kuomet vienas ratas ima suktis greičiau nei kitas, automatiškai pristabdomas greičiau besisukantis ratas, o lėčiau besisukantis ratas gauna didesnį sukimo momentą.

Trečioji 4x4 pavaros rūšis - tai automatiškai prijungiama pavara. Toks sprendimas yra pastoviai varomų 4 ratų ir mechaniškai prijungiamos pavaros tarpinis variantas. Tokią pavarą pamatysime šiuose automobiliuose: „Mitsubishi Outlander“, „Toyota RAV4“, „Volvo AWD“, „Suzuki SX4“, „Audi A3“ ar „BMW X5“.

Keturių ratų pavara naudojama, kai reikia didelės traukos arba gero pravažumo. Todėl skirtingų gamintojų visų ratų pavaros skiriasi ir turi tam tikrą specifinę paskirtį. Daugeliu atvejų varomoji variklio galia tarp ašių paskirstoma netolygiai, pvz., 30:70, 40:60 ar 50:50.

Važiuoklės ir pakabos sistema

Važiavimo saugumas ir patogumas tiesiogiai priklauso nuo automobilio važiuoklės įrangos. Važiuoklės paskirtis - perduoti automobilio svorio jėgą kelio paviršiui, sušvelninti smūgius, gaunamus dėl kelio nelygumų, ir ratų sukamąjį judesį pakeisti mašinos slenkamuoju judesiu.

Rėmas yra pagrindas, prie kurio tvirtinamos visos automobilio dalys. Jis turi būti tvirtas, standus ir lengvas. Krovininių automobilių rėmai yra lonžeroniniai, sudaryti iš dviejų lovinio profilio sijų ir skersių. Labiausiai apkrautose vietose lonžeronai būna aukštesni arba sustiprinti įdėklais. Prie rėmo prikniedytos gembės lingėms, pakojoms, atsarginiam ratui, buferiams su vilkimo kabliais ir prikabinimo įtaisu pritvirtinti. Vilkimo įtaisas su rėmu sujungtas gumine atrama arba spyruokle, kurie sušvelnina jėgų, atsirandančių tarp automobilio ir priekabos, poveikį.

Lengvieji automobiliai ištisinio rėmo dažniausiai neturi. Šių automobilių kėbulo apačia yra standi, o mechanizmų prijungimo vietos papildomai sustiprintos. Toks kėbulas vadinamas laikančiuoju.

Automobilių važiuoklė žymima dviem skaičiais, kurių pirmasis reiškia bendrą ratų skaičių, antrasis - varančiųjų ratų skaičių. Pavyzdžiui, 4×2 reiškia, kad važiuoklė turi 4 ratus, iš kurių 2 varantieji. Automobiliai, kurių važiuoklė 4×4 arba 6×6, vadinami pravažiaisiais.

Pakabos sistema ir jos tipai

Pakaba jungia liemenį su pavara, sušvelnina smūgius, gaunamus dėl kelio nelygumų, ir slopina kėbulo švytavimus. Pakabą sudaro tamprūs elementai (lingės, spyruoklės), jungiantys liemenį su tiltu (ratu), amortizatoriai ir stabilizatoriai.

Priklausoma ir nepriklausoma pakaba

Pagal ratų tarpusavio ryšį pakaba gali būti priklausoma ir nepriklausoma. Priklausomoje pakaboje abu ratai montuojami prie ištisinės tilto sijos. Tuomet vienam ratui pasislenkant vertikalia kryptimi, būtinai pasislenka ir kitas. Kai pakaba nepriklausoma, kiekvienas ratas prie tilto sijos ar kėbulo prijungtas atskirai. Užvažiavus ratui ant kliūties, mažiau pasvyra kėbulas.

Linginė pakaba

Linginė pakaba sudaryta iš pusiau elipsinių plieninių nevienodo ilgio lakštų. Jų dydis ir skaičius priklauso nuo svorio jėgos, tenkančios pakabai. Lakštų paketas suveržiamas apkabomis. Vienas arba du pirmieji lakštai yra ilgiausi ir vadinami pagrindiniais. Specialūs tarpikliai sumažina trintį. Lingių galai prijungiami prie automobilio rėmo, o visos lingės vidurinė dalis - prie tilto. Kuo iš plonesnių ir iš daugiau lapų sudaryta lingė, tuo ji elastingesnė. Priekiniuose lingių galuose įstatomos papildomos guminės pagalvėlės, priimančios jėgas, veikiančias išilgai automobilio ir neleidžiančios lingėms pasislinkti į priekį. Krovininiuose automobiliuose, be pagrindinių užpakalinių lingių, dar yra papildomos. Papildomosios lingės įtaisomos prie pagrindinių. Kai automobilis yra neapkrautas, papildomosios lingės neveikia, o jį apkrovus, papildomųjų lingių galai remiasi į gembes ir apkrovą laiko kartu su pagrindinėmis lingėmis.

Pneumatinė ir pneumohidraulinė pakaba

Pneumatinės pakabos tamprusis elementas yra armuotos gumos balionai, pripildyti suslėgtų dujų. Pneumatinės pakabos naudojamos autobusuose ir dideliuose krovininiuose automobiliuose, priekabose ir puspriekabėse. Balionai įtaisomi tarp tiltų ir kėbulo. Kompresorius slėgia orą į metalinį resiverį, prieš kurį įtaisytas filtras ir slėgio reguliatorius. Iš resiverio suslėgtas oras pro filtrą patenka į kėbulo aukščio reguliatorių. Pastarasis palaiko pastovų kėbulo aukštį nepriklausomai nuo automobilio apkrovimo laipsnio.

Pneumohidraulinėje pakaboje prie kiekvieno rato įtaisyti cilindrai, kurių viršutinėje dalyje pripildyta suslėgtų dujų (dažniausiai azoto), apatinėje - skysčio. Cilindro korpusas sujungtas su automobilio kėbulu, stūmoklis - su pakabos svirtimis. Ratui švytuojant, skystis spaudžiamas pro vožtuvus. Siurblys varo skystį iš bakelio į energijos akumuliatorių ir redukcinį vožtuvą. Iš akumuliatoriaus skystis patenka į kairiojo ir dešiniojo rato reguliatorius. Jie palaiko pastovų kėbulo aukštį. Lengviesiems automobiliuose kėbulo pasvirimą posūkių metu sumažina stabilizatorius. Dažniausiai jis įtaisomas automobilio priekyje. Tai plieninis strypas. Jo vidurinė dalis dviem guminėmis įvorėmis pritvirtinta prie kėbulo. Atlenkti atgal galai sujungti su pakabos apatinių svirčių gembėmis.

Amortizatoriai

Kėbulo švytavimams slopinti įrengti amortizatoriai. Automobiliuose ir kai kuriuose traktoriuose naudojami hidrauliniai amortizatoriai. Jų veikimas paremtas skysčio pasipriešinimu, spaudžiant jį pro kalibruotas skylutes. Pagal švytavimų slopinimo būdą hidrauliniai amortizatoriai yra vienpusio ir dvipusio veikimo. Pagal konstrukciją hidrauliniai amortizatoriai yra teleskopiniai ir svirtiniai. Teleskopiniai amortizatoriai lengvesni, mažesni, patvaresni už svirtinius, todėl dažniausiai naudojami.

Ratai ir padangos

Ratai laiko visą automobilio masę, išvysto traukos jėgą, švelnina smūgius, gaunamus dėl kelio nelygumų. Jų konstrukcija turi įtakos automobilių traukai, pravažumui, judėjimo tolygumui bei ekonomiškumui.

Ratlankiai

Ratlankiai būna ištisiniai, išardomi, gilūs ir plokšti. Ištisiniai gilūs ratlankiai daugiausia naudojami lengviesiems automobiliams ir universaliems traktoriams. Šių ratlankių kraštai yra paaukštinti ir atlieka borto vaidmenį. Krovininių automobilių ratlankiai yra plokšti. Jie dažniausiai būna išardomi. Viena ratlankio briauna padaryta išvien su juo, o kitą briauną sudaro nuimamas žiedas. Šis žiedas įtvirtinamas perpjautu užraktiniu žiedu. Sudedamieji ratlankiai sudaryti iš dviejų varžtais sujungtų dalių. Išorinė ratlankio dalis daroma nuimama; viduryje dedamas skečiamasis žiedas, prispaudžiantis padangos bortus prie ratlankio briaunų. Padanga išmontuojama atsukant varžtus, jungiančius diską su išoriniu ratlankiu.

Ratai būna diskiniai ir bediskiai. Didelės talpos automobilių ratai yra bediskiai. Jų ratlankis uždedamas ant kūginio stebulės paviršiaus ir pritvirtinamas spaustukais. Kartais bediskių ratų ratlankis sudarytas iš trijų dalių. Lengvųjų automobilių ratai būna nulieti ir iš aliuminio lydinių. Jie lengvesni už štampuotus plieninius, geriau aušina stabdžius, gražiau atrodo.

Ratlankyje įspausti skaičiai (pvz. 7*15,100/5) reiškia: pirmas - ratlankio plotį (7 coliai), antras - ratlankio skersmenį (15 colių), trečias - atstumą tarp gretimų tvirtinimo kiaurymių (100 mm), ketvirtas - kiaurymių skaičių (5).

Padangos

R. Tompsonas 1844 m. išrado pneumatinę padangą, bet tuo laiku ji neprigijo, nes vežimams ir karietoms užteko medinių ar metalinių ratų bei tobulesnių masyvių gumos padangų. Antrą kartą veterinaras Dž. B. Danlopas (Dunlop) 1888 m. įregistravo ir gavo patentą už pripučiamas padangas.

Pagal paskirtį

• Lengvosios - naudojamos lengviesiems automobiliams. Jos yra mažo skersmens, žemos, turi elastingą karkasą ir smulkų protektoriaus piešinį. Skirtos dirbti geruose keliuose, dideliais greičiais.
• Krovininės - skiriamos sunkvežimiams ir autobusams. Tokios padangos gali išlaikyti didelę apkrovą, jų atsparus karkasas, didelis skersmuo, stambus protektoriaus piešinys.
• Žemės ūkio - naudojamos traktoriams ir kitoms žemės ūkio mašinoms. Tai mažo slėgio padangos, kurios skiriasi nuo krovininių padangų mažesniu sienelių storiu, elastingesnės. Traktoriaus svorio jėgos veikiamos, deformuojasi, padidindamos kontakto su dirva plotą.

Pagal hermetizavimo būdą

• Kamerinės - sudarytos iš padangos, kameros ir ratlankio juostos.
• Bekamerės - jose vietoj kameros padangos vidinis paviršius ir bortai padengti hermetizuojančiu gumos sluoksniu. Ventilis šiuo atveju įmontuojamas į ratlankį. Bekamerės padangos yra lengvesnės, geriau aušinamos.

Pagal protektoriaus piešinį

• Kelių - skirtos dirbti kietos dangos keliuose. Protektoriaus piešinys yra smulkus, padangos rieda tyliai, bet blogai sukimba su keliu, padengtu purvu ar sniego sluoksniu.
• Universalios - skirtos važiuoti tiek gruntiniais, tiek kietos dangos keliais. Jų protektoriaus raštas stambesnis.
• Geresnio pravažumo - skirtos važiuoti blogais keliais, dirvoje ir žiemą. Protektoriaus piešinį sudaro platūs kanalai, išdėstyti „eglute“, ir stambios briaunos - dirvakibiai. Tokio tipo padangos yra ratinių traktorių.
• Karjerinės - skirtos važiuoti blogais keliais, kur daug nelygumų (skalda, uolienų nuolaužos). Jų labai storas ir atsparus protektorius.
• Vairuojamųjų ratų (laikančios) - naudojamos traktorių vairuojamiesiems ratams ir kai kurioms žemės ūkio mašinoms. Ant kieto grunto didesnę traukos jėgą išvysto padangos su žemesniais dirvakibiais. Slidžiose ir drėgnose dirvose aukštesni dirvakibiai išvysto didesnę traukos jėgą.
• Žieminės - skirtos važiuoti sniegu padengtais ir apledėjusiais keliais. Jų protektoriaus piešinį sudaro kampuotos formos dirvakibiai, atskirti plačiais ir giliais kanalėliais. Protektoriaus piešinio atraminis plotas sudaro 60-70% viso padangos atraminio paviršiaus. Toks protektorius gerai apsivalo ir pašalina vandenį bei purvą lietimosi su keliu vietoje. Tačiau važiuojant sausu keliu su kieta danga, ypač vasarą, susidaro didelis šių padangų riedėjimo pasipriešinimas; jos kelia didelį triukšmą ir intensyviai dyla.

Gedimai ir priežiūra

Jei galinis tiltas sugedęs, automobilis gali važiuoti sunkiai, slysti ar netgi apskritai nejudėti. Jei pastebite, kad jūsų automobilis neįprastai triukšmingas, sunkiai važiuoja ar slysta, gali būti, kad sugedęs galinis tiltas.

Galinio tilto priežiūra

Štai keletas paprastų dalykų, kuriuos galite padaryti, kad galinis tiltas ilgiau tarnautų:

• Reguliariai keiskite tepalą: Tepalas padeda sumažinti trintį tarp tilto dalių, todėl jis ilgiau tarnaus.
• Venkite važiuoti per duobes: Didelės duobės gali sugadinti galinį tiltą, todėl venkite jų, jei įmanoma.

Nenuslėpsime ir to, kad automobiliai su 4x4 pavara kainuoja gerokai daugiau nei automobiliai su viena varoma ašimi. Juos ir išlaikyti brangiau. Dažniau teks užsukti į degalines, ypač jei turite pastoviai varomus visus ratus. Dėl šios sistemos Jūsų automobilis tampa tiesiog sunkesnis, todėl ir kuro sąnaudos atitinkamai didesnės. Daugiau mokėsite ir už galimus remontus. Taigi automobilį su abiem varomomis ašimis turite įsigyti ne dėl ekonominių priežasčių.

Geriau vengti naudotų automobilių su 4x4 pavara, siūlomų už kelis šimtus ar tūkstantį eurų. Visada prieš perkant automobilį, motociklą ar net priekabą - pagal VIN numerį patikrinkite automobilio istoriją su autoDNA. VIN patikrinimas yra vienas iš svarbiausių dalykų, kuriuos reikia padaryti prieš nusprendžiant pirkti naudotą transporto priemonę.

tags: #varantieji #galiniai #tiltai