Шарнирный вал это – Приводные валы и шарниры — назначение, устройство и типы

Содержание

Приводные валы и шарниры — назначение, устройство и типы

Назначение приводных валов

Не важно, как и где установлены двигатель и коробка передач, к ведущим колесам тягу необходимо подводить с помощью приводных валов.

Учитывая, что приводные валы всегда перемещаются, они должны быть соединены через шарниры.

 Карданный вал

Карданный вал называется так из-за применения в его конструкции карданных шарниров (простейший из которых представлен на рисунке).

Карданный шарнир — очень древнее устройство. Состоит он из крестовины и двух подсоединенных к ней вилок, к которым, в свою очередь, подсоединены валы – ведущий и ведомый (рисунок 5.36).

В простейшем виде карданный шарнир недолговечен. Однако в современных автомобилях благодаря развитию технологий усложнилась конструкция крестовины. Рабочие поверхности теперь вращаются на игольчатых подшипниках, уменьшая потери на трение и увеличивая ресурс.


Рисунок 5.36 Простейшая карданная передача.

Если передача осуществляется через один карданный шарнир и ведущий вал вращается равномерно, то ведомый вал будет вращаться неравномерно – опережать ведущий вал и отставать от него на два оборота. В результате этого получается неравномерное вращение механизмов привода ведущих колес, что способствует увеличению износа механизмов и шин. Неравномерность вращения возрастает при увеличении угла между валами.

Для устранения этого недостатка применяют двойную карданную передачу, в которой на обоих концах вала устанавливают карданные шарниры. При установке вилок обоих карданных шарниров на валу в одной плоскости неравномерность вращения, создаваемая первым карданным шарниром, выровняется вторым карданным шарниром, и механизмы привода ведущих колес будут вращаться равномерно.


Рисунок 5.37 Крестовина карданного шарнира.

Шарниры равных угловых скоростей

Если тягу от двигателя через коробку передач необходимо передать на задние ведущие колеса, то предельно допустимых углов отклонения карданных шарниров между задней осью и двигателем достаточно. А если автомобиль переднеприводный и передача тяги на колеса должна осуществляться даже при их повороте? Для выхода из сложившейся ситуации применяют шарниры равных угловых скоростей («ШРУС» или «граната» в простонародии).

Существует несколько конструкций шарниров равных угловых скоростей, однако самыми распространенными являются шариковый шарнир и трипод.

 Шариковый шарнир равных угловых скоросте

Шариковый шарнир (для примера представлен на рисунке 5.38) состоит из корпуса, который выполнен вместе с валом, обоймы с выборками с отверстием для подсоединения второго вала и сепаратора с шариками. Прикрыт весь механизм пыльником. Между обоймой и корпусом установлены шарики. При изменении угла между первым и вторым валом шарики внутри начинают перекатываться, передавая усилие от корпуса к обойме.

Примечание
Пыльник – гофрированный резиновый чехол, защищающий все элементы ШРУСа от попадания грязи, пыли и воды.


Рисунок 5.38 Шариковый шарнир равных угловых скоростей.

 Шарнир равных угловых скоростей типа Трипод

Шарнир равных угловых скоростей с триподом также состоит из корпуса, в котором находится шарнир с роликами. К корпусу подсоединен один вал, а в шарнир установлен второй вал.

Обычно для сочленения приводного вал с поворотным кулаком ведущего колеса и коробкой передач используются шарниры равные угловых скоростей обоих типов, описанные выше.

Преимуществом шарикового ШРУСа являются большие рабочие углы отклонения. Но данное преимущество достигается дорогой ценой, в прямом смысле этого выражения. Шариковые шарниры дороги в изготовлении и имеют относительно небольшой ресурс. Триподные ШРУСы, напротив, в изготовлении недороги, но и рабочие углы они могут выдержать небольшие, конечно, по сравнению с шариковыми. Вот и используют эту пару в приводе так, что триподный ШРУС соединяет приводной вал с коробкой передач, а шариковый – со ступицей колеса.

Полезно знать
Для нормальной работы любого шарнира равных угловых скоростей очень важно наличие смазки. Для ШРУСов используется специальный смазочный материал, закладываемый в корпус. Именно поэтому предельно важно следить за состоянием пыльников. Если они начинают трескаться — это прямая дорога на СТО или к себе в гараж, если руки знают, что делать. Но уж если все-таки момент был упущен или о состоянии пыльников банально забыли, ШРУСы напомнят о себе характерным треском при повороте автомобиля. С этого момента начинается обратный отсчет до поездки к мастеру.

monolith.in.ua

вал шарнирный — это… Что такое вал шарнирный?


вал шарнирный

топсалы білік

Русско-казахский терминологический словарь «Машиностроение». — Академия Педагогических Наук Казахстана . 2014.

  • вал фланцевый
  • вал шлицевый

Смотреть что такое «вал шарнирный» в других словарях:

  • шарнирный вал — lankstinis velenas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. articulated shaft; cardan shaft; jointed shaft vok. Gelenkwelle, f; Kardanwelle, f rus. карданный вал, m; шарнирный вал, m pranc. arbre articulé, m …   Automatikos terminų žodynas

  • шарнирный приводной вал автомобиля — 3.1 шарнирный приводной вал автомобиля: Вал трансмиссии, соединяющий ведущие колеса с агрегатами трансмиссии и содержащий: два ШРУС универсального типа, обеспечивающие угловые и линейные (вдоль оси вращения) перемещения, или два ШРУС, из которых… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • карданный вал — lankstinis velenas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. articulated shaft; cardan shaft; jointed shaft vok. Gelenkwelle, f; Kardanwelle, f rus. карданный вал, m; шарнирный вал, m pranc. arbre articulé, m …   Automatikos terminų žodynas

  • несущий винт — Рис. 1. Шарнирный несущий винт вертолёта. несущий винт вертолёта — воздушный винт, предназначенный для создания аэродинамических сил, необходимых для осуществления полёта, а также для управления вертолётом. По характеру обеспечения… …   Энциклопедия «Авиация»

  • несущий винт — Рис. 1. Шарнирный несущий винт вертолёта. несущий винт вертолёта — воздушный винт, предназначенный для создания аэродинамических сил, необходимых для осуществления полёта, а также для управления вертолётом. По характеру обеспечения… …   Энциклопедия «Авиация»

  • несущий винт — Рис. 1. Шарнирный несущий винт вертолёта. несущий винт вертолёта — воздушный винт, предназначенный для создания аэродинамических сил, необходимых для осуществления полёта, а также для управления вертолётом. По характеру обеспечения… …   Энциклопедия «Авиация»

  • несущий винт — Рис. 1. Шарнирный несущий винт вертолёта. несущий винт вертолёта — воздушный винт, предназначенный для создания аэродинамических сил, необходимых для осуществления полёта, а также для управления вертолётом. По характеру обеспечения… …   Энциклопедия «Авиация»

  • ГОСТ Р 52926-2008: Автомобильные транспортные средства. Валы шарнирные приводные легковых автомобилей. Общие технические требования и методы испытаний

    — Терминология ГОСТ Р 52926 2008: Автомобильные транспортные средства. Валы шарнирные приводные легковых автомобилей. Общие технические требования и методы испытаний оригинал документа: 3.3 длина шарнирного приводного вала: Расстояние между… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Кривошипный механизм —         механизм для преобразования одного вида движения в другой, имеет вращающееся звено в виде Кривошипа или коленчатого вала (См. Коленчатый вал), связанное со стойкой и другим звеном вращательными кинематическими парами (шарнирами). К. м.… …   Большая советская энциклопедия

  • Механизм — M. называется совокупность тел, ограничивающих свободу движения друг друга взаимным сопротивлением настолько, что все точки такой системы способны описывать только вполне определенные кривые (траектории) и при данной скорости одной из точек… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

  • Механизм — (греч. μηχανή mechané  машина)  это совокупность совершающих требуемые движения тел (обычно  деталей машин), подвижно связанных и соприкасающихся между собой. Механизмы служат для передачи и преобразования движения …   Википедия

machinery_rus_kaz.academic.ru

Карданный привод. Шарнирные валы

Для передачи крутящего момента между валами, расположенными один относительно другого под углом, изменяющимся в процессе работы, в технике часто применяют карданные шарниры. Свое название они получили по фамилии итальянского ученого Д. Кардано, впервые создавшего такое сочленение. Благодаря простоте, надежности, малой массе, высокому КПД и долговечности они широко используются в трансмиссии автомобилей. Но карданное сочленение, называемое еще шарниром Гука (по имени механика, его усовершенствовавшего), имеет и существенный недостаток. Это несинхронность вращения — неравенство угловых скоростей ведущего и ведомого элементов.

При постоянном числе оборотов ведущего элемента этого шарнира угловая скорость ведомого меняется циклически: каждую четверть оборота она то растет, то замедляется. Такое чередование создает дополнительные инерционные пульсирующие нагрузки в соединяемых деталях. Резко возрастая с увеличением числа оборотов валов, соединенных шарниром, увеличением угла между ними, эти дополнительные нагрузки могут многократно превысить нагрузки от передачи крутящего момента, на которые рассчитан узел. Под их воздействием убыстряется износ шарниров. Вот почему простые карданные сочленения используют главным образом, когда угол между ведомым и ведущим элементами не превышает 7-8° и динамические нагрузки еще невелики.

С появлением машин с независимой подвеской колес, автомобилей повышенной проходимости, а также с передними ведущими колесами («За рулем», 1982, № 2) понадобилось связывать между собой валы, углы между которыми могут достигать 30-40°. Естественно, такой шарнир должен обеспечивать синхронность передачи вращения, чтобы быть достаточно долговечным.

Первые конструкции синхронных сочленений, называемых также шарнирами равных угловых скоростей (по-латыни — «томокинетическими»), были созданы посредством спаривания простых карданных шарниров и поэтому получили название сдвоенных. Принцип их действия таков: частота вращения валов на входе и выходе шарнира будет равной, если внутренние вилки двух последовательно соединенных шарниров лежат в одной плоскости, а угол между осями вилок одинаков. Иными словами, точка, где пересекаются оси вилок, должна лежать на биссектрисе угла, который они образуют. Два простых шарнира соединяются либо непосредственно, либо через промежуточное (его называют делительным) звено, внутри которого есть центрирующее устройство. Назначение последнего — постоянно делить пополам угол между осью внутренней сдвоенной вилки и наружными вилками.

Сдвоенный шарнир может работать при углах между валами до 40°. Его достоинство — отсутствие кожухов для удержания смазки, недостаток — сравнительно небольшой пробег: не выше 50 тысяч километров. Сдвоенные шарниры в свое время нашли применение на автомобилях ряда французских фирм, а также на наших МАЗ-501, МАЗ-502 , МАЗ-509.

Дальнейшим развитием этой конструкции стал кулачковый шарнир фирмы «Тракта» (рис. 1). Вилки 1 и 17, изготовленные заодно с валами, соединяются в нем через два фигурных кулачка 3. При работе сочленения кулачки смещаются один относительно другого в горизонтальной плоскости, а вилки — в вертикальной по канавкам соответствующего кулачка. Между собой кулачки соединены в шип. Все детали шарнира заключены в корпусе, постоянно задающем такое взаимное положение вилок, при котором точка, где пересекаются оси валов, всегда лежит на биссектрисе угла между ними. В связи с тем, что кулачки шарнира при поворотах занимают разные положения относительно других его частей, возникает циклический дисбаланс, который на высоких оборотах может ускорить износ шарнира. Поэтому сочленение «Тракта» применяют преимущественно на грузовиках повышенной проходимости, где шарниры работают с меньшей скоростью.

Разновидностью кулачкового шарнира является кулачково-дисковый (рис. 2), устанавливаемый, в частности, на автомобилях «Урал-4320» , КрАЗ-255Б. Он состоит из связанных с ведущим и ведомым валами вилок 1 и 17, а также вставленных в них цилиндрических кулачков 3. В их пазы входит диск 6, передающий вращение от ведущей вилки ведомой. При работе каждый из кулачков поворачивается одновременно относительно вилки и оси диска. В вертикальной плоскости вилки поворачиваются вокруг кулачков, а в горизонтальной — вместе с ними вокруг диска, так как ось паза в кулачке перпендикулярна оси его внешней цилиндрической поверхности. Оси отверстий вилок лежат в одной плоскости, которая совпадает со средней плоскостью диска. Они расположены на равных расстояниях от точки, где пересекаются оси валов, и всегда перпендикулярны им. Точка пересечения осей отверстий при любом положении вилок располагается в биссекторной плоскости, то есть плоскости, делящей угол между вилками пополам.

Благодаря большой контактной поверхности деталей, воспринимающих усилия, кулачково-дисковый, как и всяки

www.petroel.ru

шарнир — это… Что такое вал-шарнир?

  • ШАРНИР ГУКА — универсальный шарнир, механизм Кардана, пространственный шарнирный механизм в виде креста, связывающий при помощи промежуточного звена 2 (фиг. 1) два вала 1 и 3, каждый из к рых оканчивается вилкой, вращающейся на противоположных концах креста.… …   Технический железнодорожный словарь

  • ШАРНИР ГУКА — шарнир Кардана, универсальный шарнир, приспособление для передачи вращения между двумя валами, стоящими под углом друг к другу (см. Карданный вал). Ш. Г. состоит из центральной крестовины и двух насаженных на концы валов вилок, которые шарнирно… …   Сельскохозяйственный словарь-справочник

  • Шарнир — Цилиндрический шарнир Шарнир (нем. Scharnier, от фр. charniere, от лат. c …   Википедия

  • шарнир — подвижное соединение двух деталей, которые могут совершать относительное вращение вокруг оси (цилиндрический шарнир) или вокруг точки (шаровой шарнир). Цилиндрический шарнир представляет собой вал, вращающийся в подшипнике скольжения или качения; …   Энциклопедия техники

  • Вал (деталь машин) — Приводной вал воздушного винта самолёта …   Википедия

  • МУФТОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ — устройства, соединяющие концы двух валов с целью передачи вращения. МЕХАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ МУФТЫ Механические соединительные муфты это постоянные разъемные соединения. Очень длинные валы, например гребные валы судов, разделяют на секции,… …   Энциклопедия Кольера

  • Карданная передача — О сдвоенной педали, используемой барабанщиками, см. Кардан (музыкальный инструмент) Для информации о рок группе, ранее известной как Карданный Вал, см. Бони НЕМ Карданово соединение (шарнир Гука) Карданная передача  конструкция, передающая… …   Википедия

  • АВТОМОБИЛЬ ЛЕГКОВОЙ — самодвижущееся четырехколесное транспортное средство с двигателем, предназначенное для перевозок небольших групп людей по автодорогам. Легковой автомобиль, обычно вмещающий от одного до шести пассажиров, именно этим, в первую очередь, отличается… …   Энциклопедия Кольера

  • ГОСТ Р 52430-2005: Автомобильные транспортные средства. Передачи карданные автомобилей с шарнирами неравных угловых скоростей. Общие технические условия — Терминология ГОСТ Р 52430 2005: Автомобильные транспортные средства. Передачи карданные автомобилей с шарнирами неравных угловых скоростей. Общие технические условия оригинал документа: 3.5 длина карданного вала: Расстояние между… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Шерман (танк) — У этого термина существуют и другие значения, см. Шерман. У этого термина существуют и другие значения, см. М 4 …   Википедия

  • dic.academic.ru

    шарнирный вал — это… Что такое шарнирный вал?

    
    шарнирный вал

    articulated shaft

    Русско-английский технический словарь.

    • шарнирный
    • шарнирный винт

    Смотреть что такое «шарнирный вал» в других словарях:

    • шарнирный вал — lankstinis velenas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. articulated shaft; cardan shaft; jointed shaft vok. Gelenkwelle, f; Kardanwelle, f rus. карданный вал, m; шарнирный вал, m pranc. arbre articulé, m …   Automatikos terminų žodynas

    • шарнирный приводной вал автомобиля — 3.1 шарнирный приводной вал автомобиля: Вал трансмиссии, соединяющий ведущие колеса с агрегатами трансмиссии и содержащий: два ШРУС универсального типа, обеспечивающие угловые и линейные (вдоль оси вращения) перемещения, или два ШРУС, из которых… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

    • карданный вал — lankstinis velenas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. articulated shaft; cardan shaft; jointed shaft vok. Gelenkwelle, f; Kardanwelle, f rus. карданный вал, m; шарнирный вал, m pranc. arbre articulé, m …   Automatikos terminų žodynas

    • Gelenkwelle — lankstinis velenas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. articulated shaft; cardan shaft; jointed shaft vok. Gelenkwelle, f; Kardanwelle, f rus. карданный вал, m; шарнирный вал, m pranc. arbre articulé, m …   Automatikos terminų žodynas

    • Kardanwelle — lankstinis velenas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. articulated shaft; cardan shaft; jointed shaft vok. Gelenkwelle, f; Kardanwelle, f rus. карданный вал, m; шарнирный вал, m pranc. arbre articulé, m …   Automatikos terminų žodynas

    • arbre articulé — lankstinis velenas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. articulated shaft; cardan shaft; jointed shaft vok. Gelenkwelle, f; Kardanwelle, f rus. карданный вал, m; шарнирный вал, m pranc. arbre articulé, m …   Automatikos terminų žodynas

    • articulated shaft — lankstinis velenas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. articulated shaft; cardan shaft; jointed shaft vok. Gelenkwelle, f; Kardanwelle, f rus. карданный вал, m; шарнирный вал, m pranc. arbre articulé, m …   Automatikos terminų žodynas

    • cardan shaft — lankstinis velenas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. articulated shaft; cardan shaft; jointed shaft vok. Gelenkwelle, f; Kardanwelle, f rus. карданный вал, m; шарнирный вал, m pranc. arbre articulé, m …   Automatikos terminų žodynas

    • jointed shaft — lankstinis velenas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. articulated shaft; cardan shaft; jointed shaft vok. Gelenkwelle, f; Kardanwelle, f rus. карданный вал, m; шарнирный вал, m pranc. arbre articulé, m …   Automatikos terminų žodynas

    • lankstinis velenas — statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. articulated shaft; cardan shaft; jointed shaft vok. Gelenkwelle, f; Kardanwelle, f rus. карданный вал, m; шарнирный вал, m pranc. arbre articulé, m …   Automatikos terminų žodynas

    • несущий винт — Рис. 1. Шарнирный несущий винт вертолёта. несущий винт вертолёта — воздушный винт, предназначенный для создания аэродинамических сил, необходимых для осуществления полёта, а также для управления вертолётом. По характеру обеспечения… …   Энциклопедия «Авиация»

    technical_ru_en.academic.ru

    вал\ шарнирный — это… Что такое вал\ шарнирный?

    
    вал\ шарнирный

    铰接轴,活动轴

    Русско-китайский судоремонтный и рыболовный словарь. — МО КНР. 1986.

    • вал\ червячный
    • вал\ шестеренчатый

    Смотреть что такое «вал\ шарнирный» в других словарях:

    • шарнирный вал — lankstinis velenas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. articulated shaft; cardan shaft; jointed shaft vok. Gelenkwelle, f; Kardanwelle, f rus. карданный вал, m; шарнирный вал, m pranc. arbre articulé, m …   Automatikos terminų žodynas

    • шарнирный приводной вал автомобиля — 3.1 шарнирный приводной вал автомобиля: Вал трансмиссии, соединяющий ведущие колеса с агрегатами трансмиссии и содержащий: два ШРУС универсального типа, обеспечивающие угловые и линейные (вдоль оси вращения) перемещения, или два ШРУС, из которых… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

    • карданный вал — lankstinis velenas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. articulated shaft; cardan shaft; jointed shaft vok. Gelenkwelle, f; Kardanwelle, f rus. карданный вал, m; шарнирный вал, m pranc. arbre articulé, m …   Automatikos terminų žodynas

    • несущий винт — Рис. 1. Шарнирный несущий винт вертолёта. несущий винт вертолёта — воздушный винт, предназначенный для создания аэродинамических сил, необходимых для осуществления полёта, а также для управления вертолётом. По характеру обеспечения… …   Энциклопедия «Авиация»

    • несущий винт — Рис. 1. Шарнирный несущий винт вертолёта. несущий винт вертолёта — воздушный винт, предназначенный для создания аэродинамических сил, необходимых для осуществления полёта, а также для управления вертолётом. По характеру обеспечения… …   Энциклопедия «Авиация»

    • несущий винт — Рис. 1. Шарнирный несущий винт вертолёта. несущий винт вертолёта — воздушный винт, предназначенный для создания аэродинамических сил, необходимых для осуществления полёта, а также для управления вертолётом. По характеру обеспечения… …   Энциклопедия «Авиация»

    • несущий винт — Рис. 1. Шарнирный несущий винт вертолёта. несущий винт вертолёта — воздушный винт, предназначенный для создания аэродинамических сил, необходимых для осуществления полёта, а также для управления вертолётом. По характеру обеспечения… …   Энциклопедия «Авиация»

    • ГОСТ Р 52926-2008: Автомобильные транспортные средства. Валы шарнирные приводные легковых автомобилей. Общие технические требования и методы испытаний — Терминология ГОСТ Р 52926 2008: Автомобильные транспортные средства. Валы шарнирные приводные легковых автомобилей. Общие технические требования и методы испытаний оригинал документа: 3.3 длина шарнирного приводного вала: Расстояние между… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

    • Кривошипный механизм —         механизм для преобразования одного вида движения в другой, имеет вращающееся звено в виде Кривошипа или коленчатого вала (См. Коленчатый вал), связанное со стойкой и другим звеном вращательными кинематическими парами (шарнирами). К. м.… …   Большая советская энциклопедия

    • Механизм — M. называется совокупность тел, ограничивающих свободу движения друг друга взаимным сопротивлением настолько, что все точки такой системы способны описывать только вполне определенные кривые (траектории) и при данной скорости одной из точек… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

    • Механизм — (греч. μηχανή mechané  машина)  это совокупность совершающих требуемые движения тел (обычно  деталей машин), подвижно связанных и соприкасающихся между собой. Механизмы служат для передачи и преобразования движения …   Википедия

    maritime_ru_zh.academic.ru

    Карданная передача с шарниром равных угловых скоростей


    Синхронные карданные передачи


    

    Карданные передачи с шарнирами
    равных угловых скоростей

    Передние ведущие колеса полноприводных и переднеприводных автомобилей являются одновременно и управляемыми, т. е. должны поворачиваться, что требует применения между колесом и полуосью шарнирного соединения.
    Карданные шарниры неравных угловых скоростей передают вращение циклически и приемлемо работают лишь при небольших значениях углов между валами, поэтому не могут удовлетворять требованиям равномерности передаваемого вращательного движения. В приводе ведущих управляемых колес крутящий момент должен передаваться с равномерной скоростью к колесам, поворачивающимся относительно продольной оси автомобиля на угол 40…45˚.
    Выполнение таких условий могут обеспечить карданные передачи с шарнирами равных угловых скоростей (ШРУС). Иногда их называют синхронными карданными передачами.

    В переднеприводном автомобиле обычно используются два внутренних шарнира равных угловых скоростей, кинематически связанные с коробкой передач, и два внешних шарнира, которые крепятся к колесам. В обиходе такие шарниры обычно называют «гранатами».

    До середины прошлого века в конструкциях автомобилей часто встречались спаренные карданные шарниры неравных угловых скоростей. Такая конструкция получила название сдвоенного карданного шарнира. Сдвоенный шарнир отличался громозкостью и усиленным износом игольчатых подшипников, поскольку при прямолинейном движении автомобиля иглы подшипников не проворачивались и линии их контакта с обоймой и крестовиной подвергались воздействию значительных контактных напряжений, что приводило к износу и даже сплющиванию игл.
    В настоящее время такие подшипники в конструкциях автомобилей встречаются редко.

    Равенство угловых скоростей ведущего и ведомого валов будет соблюдено только в том случае, если точки контакта в шарнире, через которые пересекаются окружные силы, будут находиться в биссекторной плоскости, делящей угол между валами пополам. Конструкции всех карданных шарниров равных угловых скоростей основаны на этом принципе.

    ***

    Шариковые шарниры равных угловых скоростей

    Наибольшее применение получили шариковые карданные шарниры равных угловых скоростей. Среди них наиболее часто в конструкциях отечественных автомобилей можно встретить шарниры с делительными канавками типа «Вейс».
    Эту конструкцию в 1923 году запатентовал немецкий изобретатель Карл Вейс. Шарниры Вейса широко применяются в разборном и неразборном вариантах на отечественных автомобилях марок «УАЗ», «ГАЗ», «ЗиЛ», «МАЗ» и некоторых других. Шарнирные сочленения типа «Вейс» технологичны и дешевы в производстве, позволяют получать угол между валами до 32°, однако срок их службы ограничен 30…40 тыс. км пробега из-за высоких контактных напряжений, возникающих при работе.

    Разборный шарнир (рис. 1) устроен следующим образом. Валы 1 выполнены заодно с кулаками 2 и 5, в которых вырезаны четыре канавки 3. В собранном виде кулаки располагаются в перпендикулярных плоскостях, а между ними в канавки 3 устанавливаются четыре шарика 7.
    Для центрирования кулаков в отверстие, выполненное в одном из них, устанавливается штифт 6 с центрирующим шариком 4. От осевого перемещения штифт фиксируется другим штифтом 6, расположенным радиально.
    Средние линии канавок 3 нарезаны так, что шарики 7, передающие усилия, располагаются в биссекторной (биссекториальной) плоскости между валами. В передаче усилия участвуют только два шарика, что создает высокие контактные напряжения и сокращает срок службы шарнира. Два других шарика передают крутящий момент при движении автомобиля задним ходом.

    В других конструкциях контактные напряжения уменьшаются путем увеличения числа шариков, одновременно участвующих в работе, что неизбежно приводит к усложнению шарниров.

    Детали шарикового шарнира «Рцеппа» (рис. 1, б) располагаются в чашке 8, которая во внутренней части имеет шесть сферических канавок для установки шести шариков 7. Такие же канавки имеет и сферический кулак 10, в шлицевое отверстие которого входит ведущий вал карданной передачи. Шарики в одной биссекторной плоскости устанавливаются делительным устройством, состоящим из сепаратора 9, направляющей чашки 11 и делительного рычажка 12.
    Рычажок имеет три сферические поверхности: концевые входят в гнезда ведущего и ведомого валов, а средняя – в отверстие направляющей чашки 11. Рычажок к ведущему валу прижимается пружиной 13. Длины плеч рычажка таковы, что при передаче момента под углом он поворачивает направляющую чашку 11 и сепаратор 9 так, что все шесть шариков 7 устанавливаются в биссекторной плоскости и все они воспринимают и передают усилия. Это позволяет уменьшить габаритные размеры шарнира и увеличить срок его службы.

    Шарнир типа «Рцеппа» технологически сложен, однако он компактнее шарнира с делительными канавками, и может работать при углах между валами до 40°. Поскольку усилие в этом шарнире передается всеми шестью шариками, он обеспечивает передачу большого крутящего момента при малых размерах. Долговечность шарнира «Рцеппа» достигает 100–200 тыс. км.

    Еще один шариковый карданный шарнир типа «Бирфильд» представлен на рисунке 1, в. Он состоит из чашки 8, сферического кулака 10 и шести шариков 7, размещенных в сепараторе 9. Сферический кулак 10 надевается на шлицованную часть ведущего вала 16 и стопорится кольцом 14. От попадания грязи во внутреннюю полость шарнир защищен защитным резиновым чехлом 15.
    Все сферические поверхности деталей шарнира выполнены по разным радиусам, а канавки имеют переменную глубину. Благодаря этому при наклоне одного из валов шарики выталкиваются из среднего положения и устанавливаются в биссекторной плоскости, что обеспечивает синхронное вращение валов.

    Шарниры типа «Бирфильд» имеют высокий КПД, долговечны, и могут работать при углах до 45˚. Поэтому они широко применяются в приводе управляемых колес многих переднеприводных легковых автомобилей в качестве наружного шарнира, или, как его еще называют — наружной «гранаты».
    Основной причиной преждевременного разрушения шарнира является повреждение эластичного защитного чехла. По этой причине автомобили высокой проходимости часто имеют уплотнение в виде стального колпака. Однако это приводит к увеличению габаритов шарнира и ограничивает угол между валами до 40°.

    При использовании шарнира типа «Бирфильд» на внутреннем конце карданной передачи необходимо устанавливать шарнир равных угловых скоростей, способный компенсировать изменение длины карданного вала при деформации упругого элемента подвески.

    Такие функции совмещает в себе универсальный шестишариковый карданный шарнир типа «ГКН» (GKN).
    Осевое перемещение в шарнирах типа GKN обеспечивается перемещением шариков по продольным канавкам корпуса, при этом, требуемая величина перемещения определяет длину рабочей поверхности, что влияет на размеры шарнира. Максимальный допустимый угол наклона вала в данной конструкции ограничивается 20°.
    При осевых перемещениях шарики не перекатываются, а скользят в канавках, что снижает КПД шарнира.

    В конструкциях современных легковых автомобилей иногда встречаются карданные шарниры типа «Лебро» (Loebro), которые, как и шарниры GKN обычно устанавливаются на внутреннем конце карданной передачи, поскольку способны компенсировать изменение длины карданного вала.

    Шарниры «Лебро» отличаются от шарниров GKN тем, что канавки в чашке и кулаке нарезаны под углом 15-16° к образующей цилиндра, а геометрия сепаратора правильная — без конусов и с параллельными наружной и внутренней сторонами.
    Такой шарнир имеет меньшие габариты, чем другие шестишариковые шарниры, кроме того, сепаратор его менее нагружен, поскольку не выполняет функции перемещения шариков в кулаках.

    Принципиальное устройство этих шариковых шарниров представлено на рисунке 2.


    Привод передних колес автомобиля ВАЗ-2110

    Привод передних колес автомобиля ВАЗ-2110 (рис. 3) состоит из вала 3 и двух карданных шарниров 1 и 4 равных угловых скоростей. Вал 3 привода правого колеса выполнен из трубы, а левого колеса – из прутка. Кроме того, валы имеют разную длину. На вал надевается защитный чехол 6, а затем шарнир в собранном виде со смазочным материалом фиксируется от осевого перемещения стопорным кольцом 5. Защитные чехлы крепятся хомутами 2.

    Внутренний шарнир (внутренняя «граната) 1, который вязан с дифференциалом, является универсальным, т. е. кроме обеспечения равномерного вращения валов под изменяющимся углом он позволяет увеличивать общую длину привода, что необходимо для перемещения передней подвески и силового агрегата. Происходит это потому, что внутренняя поверхность корпуса шарнира 1 имеет цилиндрическую форму, и канавки в ней нарезаны продольно, это позволяет внутренним деталям шарнира перемещаться по продольным канавкам в осевом направлении.

    ***

    

    Кулачковые шарниры равных угловых скоростей

    На автомобилях средней и большой грузоподъемности марок «КамАЗ», «Урал», «КрАЗ» карданные передачи в приводе передних колес работают под большим крутящим моментом. Шариковые шарниры не могут передавать больших крутящих моментов из-за возникновения значительных контактных напряжений и ограничения по удельному давлению шариков на канавки. Поэтому в них применяют кулачковые карданные шарниры (рис. 1, г). Аналогичные шарниры иногда устанавливают на переднеприводные автомобили марки «УАЗ».

    Кулачковый карданный шарнир равных угловых скоростей (рис. 1, г) состоит из двух вилок 18 и 20, которые вставлены в кулаки 2 и 5 с пазами; в эти пазы входит диск 19. При передаче крутящего момента и вращения от ведущего вала 17 на ведомый вал при повернутом колесе каждый из кулаков 2 и 5 поворачивается одновременно относительно оси паза вилки в горизонтальной плоскости и относительно диска 19 в вертикальной плоскости.
    Оси пазов вилок лежат в одной плоскости, которая проходит через среднюю плоскость диска. Эти оси расположены на равных расстояниях от точки пересечения осей валов и всегда перпендикулярны осям валов, поэтому точка их пересечения всегда располагается в биссекторной плоскости.

    Такой карданный шарнир требует повышенного внимания к смазыванию, так как для его деталей характерно трение скольжения, вызывающее значительный нагрев и изнашивание трущихся поверхностей. Трение скольжения между контактирующими поверхностями приводит к тому, что кулачковый шарнир имеет самый низкий КПД из всех шарниров равных угловых скоростей. Однако он способен передавать значительный крутящий момент.

    Еще один тип кулачкового шарнира равных угловых скоростей — шарнир «Тракта» (на рисунке), состоящий из четырех штампованных деталей: двух втулок и двух фасонных кулаков, трущиеся поверхности которых подвергаются шлифованию.
    Если разделить по оси симметрии кулачковый карданный шарнир, то каждая часть будет представлять собой карданный шарнир неравных угловых скоростей с фиксированными осями качания. В такой конструкции тоже возникают значительные силы трения скольжения, снижающие КПД шарнира.

    ***

    Трехшиповые шарниры равных угловых скоростей

    В трехшиповом шарнире (на рисунке) крутящий момент от ведущего вала передают три сферических ролика, которые установлены на радиальных шипах, жестко связанных с корпусом шарнира ведомого вала. Шипы относительно друг друга располагаются под углом 120˚. Сферические ролики чаще всего устанавливаются на шипы посредством игольчатых подшипников.

    Ведущий вал имеет трехвальцевую вилку, в цилиндрические пазы которой входят ролики. При передаче крутящего момента между несоосными валами ролики перекатываются со скольжением вдоль пазов и одновременно скользят в радиальном направлении относительно шипов. Предельный угол между осями валов до 40˚.

    Особенностью трехшипового шарнира является то, что в отличие от шариковых шарниров передача момента от ведущих элементов на ведомые происходит не в биссекторной плоскости, а в плоскости, проходящей через оси шипов. Равенство частот вращения ведущего и ведомого валов обеспечивается при любом взаиморасположении их осей.

    ***

    Мосты автомобилей

    

    k-a-t.ru

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *