Ось или ось — это центральный вал для вращающегося колеса или шестерни . На колесных транспортных средствах ось может быть закреплена на колесах, вращаясь вместе с ними, или закреплена на транспортном средстве, при этом колеса вращаются вокруг оси. [1] В первом случае подшипники или втулки предусмотрены в точках крепления, где поддерживается ось. Во втором случае подшипник или втулка находятся внутри центрального отверстия в колесе, позволяя колесу или шестерне вращаться вокруг оси. Иногда, особенно на велосипедах, последний тип оси называют шпинделем .
На автомобилях и грузовиках в повседневном использовании встречаются несколько значений слова « ось» , относящихся к самому валу, его корпусу или просто к любой поперечной паре колес. Строго говоря, вал, который вращается вместе с колесом, будучи либо болтовым , либо шлицевым в фиксированном отношении к нему, называется осью или валом оси . Однако в более свободном использовании весь узел, включая окружающий корпус оси (обычно отливку ), также называется осью .
Еще более широкое (несколько образное) значение этого слова относится к каждой паре параллельных колес на противоположных сторонах транспортного средства, независимо от их механического соединения друг с другом и с рамой или кузовом транспортного средства. Таким образом, поперечные пары колес в независимой подвеске могут называться осью в некоторых контекстах. Это очень свободное определение «оси» часто используется при оценке платных дорог или налогов на транспортные средства и принимается как грубый показатель общей грузоподъемности транспортного средства и его потенциала вызывать износ или повреждение дорожного покрытия.
Оси являются неотъемлемым компонентом большинства практичных колесных транспортных средств. В жесткой системе подвески «живой оси» вращающиеся внутренние сердечники оси (или полуоси) служат для передачи крутящего момента колесам на каждом конце, в то время как жесткая внешняя труба поддерживает положение колес под фиксированными углами относительно оси и контролирует угол оси и колесного узла по отношению к кузову транспортного средства. Жесткие оси (корпусы) в этой системе также должны нести вес транспортного средства и любой груз. Неведущая ось, такая как передняя балочная ось в большегрузных грузовиках и некоторых двухколесных легких грузовиках и фургонах, не будет иметь вала и будет служить только компонентом подвески и рулевого управления. Наоборот, многие переднеприводные автомобили имеют цельную заднюю балочную ось.
В других типах систем подвески оси служат только для передачи крутящего момента на колеса: положение и угол ступиц колес становятся независимыми от осей благодаря функции системы подвески. Это типично для независимых подвесок, которые можно найти на большинстве новых автомобилей и даже внедорожниках, а также на передней части многих легких грузовиков. Исключением из этого правила является независимая (задняя) подвеска качающейся оси , в которой полуоси также являются несущими рычагами подвески.
Независимые трансмиссии по-прежнему нуждаются в дифференциалах (или дифференциалах), но без прикрепленных фиксированных трубок корпуса оси. Дифференциал может быть прикреплен к раме или кузову транспортного средства и/или интегрирован с трансмиссией (или коробкой передач) в комбинированном блоке трансмиссии . Затем полуоси (полуоси) передают крутящий момент на колеса, обычно через шарниры равных угловых скоростей . Как и в системе полностью плавающей оси, приводные валы в независимой подвеске переднего привода не несут никакой нагрузки на транспортное средство.
Прямая ось — это один жесткий вал, соединяющий колесо с левой стороны транспортного средства с колесом с правой стороны. Ось вращения, фиксируемая осью, является общей для обоих колес. Такая конструкция может сохранять положение колес устойчивым при большой нагрузке и, следовательно, выдерживать большие нагрузки. Прямые оси используются в поездах (то есть локомотивах и железнодорожных вагонах), для задних осей коммерческих грузовиков и на большегрузных внедорожных транспортных средствах. Ось может быть дополнительно защищена и дополнительно усилена путем заключения длины оси в корпус.
В конструкциях с раздельными осями колесо с каждой стороны крепится к отдельному валу. Современные легковые автомобили имеют раздельные ведущие оси. В некоторых конструкциях это позволяет использовать независимую подвеску левого и правого колес, а значит, более плавную езду. Даже если подвеска не является независимой, раздельные оси позволяют использовать дифференциал, позволяющий левым и правым ведущим колесам вращаться с разной скоростью при повороте автомобиля, что улучшает сцепление и продлевает срок службы шин.
Тандемная ось — это группа из двух или более осей, расположенных близко друг к другу. В конструкциях грузовиков такая конфигурация используется для обеспечения большей грузоподъемности, чем у одиночной оси. Полуприцепы обычно имеют тандемную ось сзади.
Оси обычно изготавливаются из стали марки SAE 41xx или марки SAE 10xx. Сталь марки SAE 41xx обычно известна как « хромомолибденовая сталь » (или «хромомолибденовая»), а сталь марки SAE 10xx известна как « углеродистая сталь ». Основные различия между ними заключаются в том, что хромомолибденовая сталь значительно более устойчива к изгибу или разрыву, и ее очень трудно сваривать инструментами, которые обычно можно найти за пределами профессиональной сварочной мастерской. [2]
Ось, которая приводится в движение двигателем или первичным движителем, называется ведущей осью .
Современные автомобили с передним приводом обычно объединяют трансмиссию (коробку передач и дифференциал) и переднюю ось в единый блок, называемый transaxle . Ведущая ось представляет собой разъемную ось с дифференциалом и универсальными шарнирами между двумя полуосями. Каждая полуось соединяется с колесом с помощью шарнира равных угловых скоростей (CV), который позволяет колесному узлу свободно перемещаться по вертикали, а также поворачиваться при выполнении поворотов.
В заднеприводных автомобилях и грузовиках двигатель вращает карданный вал (также называемый карданным валом или хвостовым валом ), который передает вращательное усилие на ведущую ось в задней части транспортного средства. Ведущая ось может быть ведущей осью , но современные заднеприводные автомобили обычно используют раздельную ось с дифференциалом. В этом случае одна полуось или полуось соединяет дифференциал с левым задним колесом, вторая полуось делает то же самое с правым задним колесом; таким образом, две полуоси и дифференциал составляют заднюю ось. [3] Передняя ведущая ось обеспечивает усилие для движения грузовика. Фактически, только одно колесо этой оси фактически перемещает грузовик и прицеп по дороге.
Некоторые простые конструкции транспортных средств, такие как картинги для отдыха, могут иметь одно ведущее колесо, где ведущая ось является раздельной осью, и только один из двух валов приводится в движение двигателем, или же оба колеса соединены с одним валом без дифференциала (гонки на картингах). Однако другие картинги также имеют два задних ведущих колеса.
Некоторые самосвалы и прицепы могут быть оснащены подъемной осью (также известной как ось с воздушным подъемом или опускающаяся ось ), которая может быть механически поднята или опущена. Ось опускается для увеличения грузоподъемности или распределения веса груза на большее количество колес, например, для пересечения моста с ограничением по весу. Когда ось не нужна, она поднимается над землей, чтобы уменьшить износ шин и оси, а также увеличить сцепление оставшихся колес и снизить расход топлива. Подъем оси также уменьшает боковое трение дополнительной оси на очень крутых поворотах, позволяя автомобилю поворачивать более легко. В некоторых ситуациях снятие давления с дополнительной оси необходимо для того, чтобы транспортное средство вообще могло совершить поворот. [4]
Некоторые производители предлагают компьютерно-управляемые воздушные подъемники, так что мертвые оси автоматически опускаются, когда главная ось достигает своего предела веса. Мертвые оси по-прежнему можно поднять нажатием кнопки, если это необходимо, для лучшей маневренности.
Подъемные оси использовались в начале 1940-х годов. Первоначально ось поднималась механическим устройством. Вскоре гидравлика заменила механическую подъемную систему. Одним из первых производителей была компания Zetterbergs, расположенная в Эстерволе, Швеция. Их бренд был Zeta-lyften.
Подъемный сдвоенный ведущий мост был изобретен в 1957 году финским производителем грузовиков Vanajan Autotehdas , компанией, имеющей общую историю с Sisu Auto .
Полностью разгруженная ось несет вес автомобиля на картере оси, а не на полуосях; они служат только для передачи крутящего момента от дифференциала к колесам. Они «плавают» внутри узла, который несет вес автомобиля. Таким образом, единственное напряжение, которое она должна выдерживать, — это крутящий момент (а не боковая изгибающая сила). Полностью разгруженные полуоси удерживаются фланцем, прикрученным к ступице , в то время как ступица и подшипники удерживаются на шпинделе большой гайкой.
Напротив, полуплавающая конструкция несет вес транспортного средства на самом полуосевом валу; на конце картера оси есть один подшипник, который несет нагрузку от оси и через который вращается ось. Чтобы быть «полуплавающей», полуоси должны иметь возможность «плавать» в корпусе, подшипниках и уплотнениях и не подвергаться осевому «упору» и/или предварительной нагрузке подшипника. Игольчатые подшипники и отдельные манжетные уплотнения используются в полуплавающих осях, при этом ось удерживается в корпусе на своих внутренних концах, как правило, с помощью стопорных колец , которые представляют собой 3¾-круглые закаленные шайбы, которые скользят в канавках, обработанных на внутреннем конце валов, и удерживаются в/с помощью углублений в боковых шестернях держателя дифференциала, которые в свою очередь удерживаются валом шестерни дифференциала (или «крестовиной шестерни»). Настоящий полуплавающий узел оси не создает боковых нагрузок на трубы картера оси или полуоси.
Оси, запрессованные в шариковые или конические роликовые подшипники, которые в свою очередь удерживаются в корпусах осей фланцами, болтами и гайками, не «плавают» и передают осевые нагрузки на подшипники, корпуса и только на короткий участок самого вала, который также несет все радиальные нагрузки.
Полностью плавающая конструкция обычно используется в большинстве легких грузовиков ¾ и 1 тонны, грузовиков средней грузоподъемности и большегрузных грузовиков. Общая сборка может выдерживать больший вес, чем полуплавающая или неплавающая сборка оси, поскольку ступицы имеют два подшипника, установленных на фиксированном шпинделе. Полностью плавающая ось может быть определена по выступающей ступице, к которой прикручен фланец вала оси.
Полуразгруженная ось обычно используется на полутонных и более легких грузовиках 4×4 сзади. Такая установка позволяет полуоси быть средством движения, а также поддерживать вес транспортного средства. Основное различие между полностью и полуразгруженной осью заключается в количестве подшипников. Полуразгруженная ось имеет только один подшипник, в то время как полностью разгруженная сборка имеет подшипники как внутри, так и снаружи ступицы колеса. Другое отличие заключается в снятии оси. Чтобы снять полуразгруженную ось, сначала необходимо снять колесо; если такая ось сломается, колесо, скорее всего, оторвется от транспортного средства. Полуразгруженная конструкция встречается на большинстве полутонных и более легких грузовиков, а также на внедорожниках и заднеприводных легковых автомобилях, которые обычно являются меньшими или менее дорогими моделями.
Преимущество полностью разгруженной оси заключается в том, что даже если вал полуоси (используемый для передачи крутящего момента или мощности) сломается, колесо не оторвется, что предотвращает серьезные аварии.
