23 | 05 | 2017
Учебные материалы
Для преподавателей
Работы студентов
Справочная и техническая литература
Статьи по темам

Карданні передачі -Загальний устрій, типи і застосування карданних передач

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 Голосов)

Лекція  Тема: Карданні передачі

Загальний устрій, типи і застосування карданних передач. Типи шарнірів карданних передач

Карданна передача служить для передачі моменту, що крутить, між валами механізмів під кутом, що змінюється, і при змінюючій відстані між механізмами.

Карданна передача 2 застосовується в трансмісії для передачі моменту, що крутить, від коробки передач 1 на провідний міст 3 (рис.15, 1.1.а) або на роздаточну коробку 6 (рис.15.1.1в), а від останньої на задній провідний міст 3 і передній провідний міст 8, а також для передачі моменту, що крутить, від міжколісного диференціала на керовані провідні колеса автомобіля (рис.15.2.3) і в інших випадках.

У загальному випадку карданна передача складається з одного або двох валів 2 і 5 (рис.15.1.2.), одного, двох або трьох шарнірів 1, 4 і 6, проміжної опори 3 і компенсуючого (шліцьового) з'єднання 4.

Якщо в карданній передачі використовують один шарнір, її називають одинарною (рис.15.2.3), якщо два шарніри встановлюється на валу, то подвійний.

Карданні шарніри забезпечують передачу моменту, що крутить, під кутом, що звичайно змінюється.

Розрізняють карданні шарніри рівних кутових швидкостей (ШРКШ) або синхронні і нерівних кутових швидкостей або асинхронні. Перші представлені на малюнках 15.1.3,г, д. і 15.2.2., другі на малюнках 15.1.3,а і 15.1.4.

Асинхронні шарніри діляться на: жорсткі шарніри з не деформуються елементами, що забезпечують тільки кутовий ступінь свободи (рис.15.1. 3,а) і пружні з пружними елементами з гуми, що деформуються, - напівкардани (рис.15.1.4,в).

Розташування карданних передач на автомобілях

Рис 15.1.1 Розташування карданних передач на автомобілях:

а — легковому; б — вантажному; у — д — вантажному підвищеній прохідності; 1—коробка передач; 2, 4, 7, 9 і II - карданні вали; 3 і 10 - задні провідні мости: 5 — проміжна опора; 6 — роздаточна коробка; 8 — передній провідний міст.

Схема карданної передачі

Рис. 15.1.2 Схема карданної передачі.

1, 4, 6 – шарніри; 2 – додатковий вал; 5 – вал; 3 – проміжна опора; 7 – шліцьове компенсуюче з'єднання.

Карданні шарніри

Рис. 15.1.3 Карданні шарніри:

а - в - нерівних кутових швидкостей; г і д — рівних кутових швидкостей; 1- кришка; 2 — стопорна пластина: 3—стакан підшипника; 4— голки; 5 — повстяні сальники: 6, 10. 24 і 28— вилки; 7 — запобіжний клапан; 8 — хрестовина; 9— масельничка: 11—карданний вал; 12 — відбивач: 13 — самопідтискної сальник; 14 — стопорне кільце; /5 і 16—сальники радіального і торця ущільнень; 17 — внутрішній кулак; 18—центральна кулька 19 — зовнішній кулак; 20 — провідні кульки; 21 — штифт: 22 — шпилька; 23 — напіввісь; 25 і 27 — напівциліндрові кулаки; 26 — центральний диск.

Синхронні карданні шарніри бувають:

-  чотирьохкулькові з канавками типа «Вейс» (застосовуються в приводі до передніх коліс автомобілів УАЗ, ГАЗ, ЗІЛ і ін. рис.15.2.2,а);

-  шестикулькові з ділильними канавками типа «Бірфільд» (застосовуються як зовнішній шарнір в приводі до передніх провідних коліс автомобілів ВАЗ-21099, ВАЗ-2110, АЗЛК-2141 і ін.)

-  шестикулькові універсальні карданні шарніри типа ГКН (застосовуються як внутрішній шарнір в приводі до передніх ведучих керованим колесам автомобілів ВАЗ-21099, ВАЗ-2110, АЗЛК-2141)

-  шестикулькові універсальні з канавками типа «Лебро» (застосовуються як зовнішній шарнір в приводі до передніх ведучих керованим колесам автомобілів ЗАЗ-1102 «Таврія» і ін. рис.15.2.4)

-  шестикулькові з ділильним важелем типа «Рцепп» (рис.15.2.2.,б)

-  трьохшиповий карданний шарнір типа «Тріпод» (внутрішній шарнір приводу до провідних керованих коліс автомобіля ЗАЗ-1102 «Таврія» і ін. рис.15.2.4)

-  кулачковий дисковий карданний шарнір (застосовується в приводі до передніх керованих коліс автомобілів КамАЗ, КрАЗ, УРАЛ і ін. рис.15.2.3,б і мал. 15.1.3, д)

Універсальні шарніри забезпечують окрім кутового ступеня свободи, ще і осьову.

Карданні передачі

Рис. 15.1.4 Карданні передачі:

а – з одним валом: б – з двома валами (автомобіль ЗІЛ.); в—с двома валами і пружним зчленовуванням (автомобіль ВАЗ) 1 і 3— вилки; 2 і 19— масельнички; 4 — шліцьова втулка; 5 — наконечник з шліцами;

6, 14 і 18— сальники; 7 — захисний чохол;. 8 — карданний вал; 9 — карданний шарнір; 10 — проміжний карданний вал; 11 — подушка опори; 12 — скоба кріплення подушки; 13 — гайка кріплення підшипника проміжної опори; 15 – голчатий підшипник хрестовини; 16 — хрестовина; 17 — ковзаюча вилка; 20 — хомут; 21 — кронштейн опори; 22 — шарикопідшипник; 23— заглушка; 24 — пружна гумова муфта.

Пристрій карданних передач і їх елементів

Карданна передача вантажного автомобіля (рис.15.2.1) складається з трьох карданних шарнірів 10,8 і 21, проміжного 3 і основного 9 валів, проміжної опори 16, а також компенсуючого шліцьового з'єднання 18, 19.

Карданні шарніри нерівних кутових швидкостей, вживані на вітчизняних автомобілях, влаштовані у принципі однаково. Одна з вилок 1 карданного шарніра має фланець, а інша 2 приварена до труби карданного валу 3. Шпильки хрестовини 13 входять в проушини обох вилок з голчатими підшипниками 12. Кожен підшипник

Карданна передача автомобіля ЗіЛ

Рис. 15.2.1 Карданна передача автомобіля ЗіЛ.

утримується в проушині вилки кришкою 14, яка приєднана до вилки двома болтами, вусиками шайби 11, що стопоряться. У деяких карданних шарнірах підшипники закріплені у вилках стопорними кільцями. Для утримання мастила в підшипнику і захисту його від попадання бруду і води є гумовий самопідтискною сальник 15. Внутрішня порожнина хрестовини через масельничку 7 заповнюється мастилом, яке при обертанні карданного шарніра поступає до підшипників. При заправці хрестовини свіжим маслом старе масло видавлюється через сальники назовні, чим забезпечується оновлення масла в підшипниках. У деяких карданних шарнірах робоча навантажена пружина кромки гумового сальника обернута у бік підшипника. Тому в хрестовині передбачений запобіжний клапан, що захищає сальники від пошкодження під дією тиску масла, що нагнітається в хрестовину.

Максимальний кут між осями валів при використовуванні жорстких карданних шарнірів нерівних кутових швидкостей залежить в основному від конструкції вилок і не перевищує 15-200. Якщо кут між осями валів менше 20 і при передачі моменту, що крутить, змінюється трохи, то шпильки хрестовини деформуються голками і швидко руйнується карданний шарнір.

Щоб уникнути цього в карданних шарнірах іноді застосовують підшипники ковзання у вигляді втулок.

Карданні вали виконують з тонкостінних труб, до яких приварюють вилки карданних шарнірів, шліцьові втулки або наконечники. Для зменшення поперечних навантажень, діючих на вал, виробляють динамічне балансування карданного валу в зборі з карданними шарнірами. Дисбаланс карданних валів усувають приварюванням до труби валу по її кінцях пластин балансувань 20, а іноді також установкою пластин балансувань під кришки підшипників карданних шарнірів. Взаємне положення деталей шліцьового з'єднання після збірки і балансування карданного валу на заводі наголошується спеціальними мітками. При порушенні балансування через вигин валу, зносу підшипників і інших причин виникають додаткові поперечні навантаження і вібрації валів, що знижує термін служби, як карданних передач, так і механізмів, що сполучаються ними.

Карданні шарніри рівних кутових швидкостей

Рис. 15.2.2 Карданні шарніри рівних кутових швидкостей:

а — кульковий з ділильними канавками; б — з ділильним важелем

Кулачковий кардан і установка його в приводі провідних коліс переднього моста автомобіля Урал-4320

Рис. 15.2.3 Кулачковий кардан і установка його в приводі провідних коліс переднього моста автомобіля Урал-4320:

а — установка кардана; б — деталі кардана; 1—маточина; 2 — шланг підведення повітря; 3 — конічний роликопідшипник; 4 — поворотна цапфа; 5 — сальник системи підведення повітря; в—канал підвода повітря; 7—зовнішня напіввісь з фланцем; 8—замкова шайба; 9—гайка підшипника; 10 — колісний гальмівний циліндр; 11— гальмівний барабан; 12— масельничка; 13— поворотний важіль; 14— шворінь; 15— корпус поворотного кулака; 16 — диск шарніра; 17 — кульова опора; 18 — вилка кардана з напіввіссю; 19, 11 — кулаки шарніра; 20 — вилка кардана з маточиною; 22 — регулювальні прокладки

Компенсуюче з'єднання карданної передачі виконують звичайно у вигляді шліцьового з'єднання. Шліцьової наконечник 19 вилки карданного шарніра входить в шліцьову втулку 18, приварену до валу 3. У з'єднання при збірці закладають мастило, яке замінюють після тривалого пробігу автомобіля. Для захисту шліцьового з'єднання від витікання мастила і забруднення встановлені повстяний сальник 5 і чохол 6. У легкових автомобілів шліцьове з'єднання карданної передачі іноді виконується в картері коробки передач. Наприклад, на автомобілі ГАЗ-24-10 шліцьова втулка вилки карданного шарніра надіта на шліци подовженого вторинного валу коробки передач. Шліцьове з'єднання, розміщене в подовжувачі картера коробки, мастять маслом, що знаходиться в картері.

Проміжна опора звичайно є кульковим підшипником 17, закріплений на проміжному карданному валу. Підшипник закриває з обох боків кришками з повстяними сальниками і встановлений в пружній гумовій обоймі 4, яка розміщена в кронштейні, укріпленому на рамі. Пружна обойма підшипника знижує вібрацію і запобігає виникненню навантажень в проміжному карданному валу, які викликаються неточністю монтажу опори і деформаціями рами.

Карданні шарніри рівних кутових швидкостей встановлюються в приводі до керованих провідних коліс. Кульковий карданний шарнір з ділильними канавками має два кулаки 2 і 4 (рис.15.2.2, а) виготовлені як одне ціле з валами 1 і 5. У кожному кулаці виконано по чотири канавки, в які закладаються кульки 3. П'ята кулька 6 розташована між торцями кулаків і забезпечує їх центрування. Для установки четвертої кульки 3 при збірці карданного шарніра на центруючій кульці 6 зроблена лиска. Після збірки карданного шарніра центруючу кульку повертають лискою у бік торця валу кулака 2 і фіксують в цьому положенні штифтом 8, що входить в отвір кульки 6 і валу кулака 2. Штифт 8, у свою чергу, фіксують іншим штифтом 7.

При обертанні валів 1 і 5 в будь-яку сторону момент, що крутить, передається від одного кулака до іншого через дві кульки. Кожна кулька лежить одночасно в канавках обох кулаків, а його центр при цьому розташовується на перетині осей канавок в крапці 0. Внаслідок цього при обертанні валів і зміні кута між їх осями кульки 3 завжди встановлюються в біссекторной площині.

Унаслідок простоти конструкції і достатньої надійності в роботі карданні шарніри з канавками застосовують на багатьох вітчизняних автомобілях (УАЗ-469, ГАЗ-66, ЗіЛ-131). Такі шарніри можуть працювати при кутах повороту коліс до 30-320. Їх недоліком є необхідність точної фіксації валів в осьовому напрямі на контактних поверхнях, що знижує довговічність таких шарнірів і обмежує їх застосування на автомобілях великої вантажопідйомності.

У кульковому карданному шарнірі з ділильним важелем 14 (рис.15.2.2, би) зв'язок між провідною зірочкою 11 і сферичною чашкою 9, виконаної як одне ціле з валом 15, здійснюється шістьма кульками 12, ув'язненими в сепаратора 10. При повороті валу 15 щодо валу провідної зірочки ділильний важіль через направляючу чашку 13 повертає сепаратора, встановлюючи кульки в біссекторной площині. Момент, що крутить, в такому шарнірі передається через всі кульки, як при передньому, так і при задньому ходу. Тому навантаження на кульку менше, ніж у карданного шарніра з канавками. При однакових габаритних розмірах карданні шарніри з ділильним важелем можуть передавати більший момент, ніж карданні шарніри з ділильними канавками.

На рис.15.2.3. показаний привід переднього колеса з кулачковим карданним шарніром рівних кутових швидкостей. У вилках 20 і 18, пов'язаних з валами 7 і 18 (напівосями), можуть повертатися кулаки 21 і 19. Кулаки шарнірно з'єднуються між собою диском 16, що входить в їх вирізи. При передачі обертання, коли вали 7 і 18 розташовані під кутом, кожний з куркулів 21 і 19 повертається одночасно щодо вилки і осі диска. Осі отворів вилок лежать в одній площині і співпадають з середньою площиною диска 16.

Ці осі розташовані на рівних відстанях від точки перетину осей валів і завжди перпендикулярні валам, тому точка їх перетину при будь-якому положенні вилок розташовується в біссекторной площині.

Шарнірний вал автомобіля ЗАЗ-1102

Рис. 15.2.4 Шарнірний вал автомобіля ЗАЗ-1102:

а — внутрішній шарнір; би — зовнішній шарнір;

1 – вал шарнірів; 2 — малий хомут; 3 — чохол; 4 — стопорне кільце; 5 — ролик; 6 — голка підшипника; 7 — великий хомут; 8 — стопорне кільце замочної шайби; 9 — тришиповик; 10 — замочна шайба голчатого підшипника; 11 — брудовідбивач внутрішнього шарніра; 12 — корпус внутрішнього шарніра; 13 — корпус зовнішнього шарніра; 14 — брудовідбивач зовнішнього шарніра; 15 — стопорне кільце; 16 — сепаратор; 17 — кулька; 18 — обойма внутрішня

Кулачкові карданні шарніри можуть працювати при кутах до 500. Завдяки великій контактній поверхні деталей, через які передаються зусилля, кулачковий карданний шарнір має невеликі розміри. Основний їх недолік – нижчий, ніж у кулькових карданних шарнірів, к. п.д. і, як наслідок, - більший нагрів при роботі.

Карданні шарніри рівних кутових швидкостей передньопривідних автомобілів ВАЗ

Передньопривідної автомобіль характеризується перш за все тим, що передні керовані колеса одночасно є ведучими. Для повороту провідних коліс на валах (напівосях) приводу розташовуються кульові шарніри, які повинні допускати поворот коліс без зміни швидкості їх обертання. Цій умові задовольняють кардани рівних кутових швидкостей (синхронні кульові шарніри). Звичний карданний шарнір в цих умовах швидко виходить з ладу, оскільки при відхиленнях його провідної і відомої ланок створюється нерівномірна по кутовій швидкості передача обертання на відому ланку. Це викликає перевантаження валів приводу і швидкий знос карданного шарніра. У сучасних передньопривідних автомобілів для приводу передніх коліс застосовуються напівосі з двома синхронними кульовими шарнірами: у провідного колеса жорсткого типу (з кутовим ступенем свободи), а у силового агрегату - універсального типу (з кутовим і осьовим ступенем свободи).

Вживаний на автомобілі привід передніх коліс компактний і надійний. Його довговічність при правильній експлуатації автомобіля висока. Це забезпечується досконалістю конструкції шарнірів, підбором поліпшених матеріалів, точністю виготовлення деталей, хорошою герметичністю шарнірів і застосуванням спеціального мастила.

Приводи правого 1 і лівого 3 коліс мають однакову конструкцію і відрізняються валами, який у приводу лівого колеса суцільної, а у правого - трубчастий, а також завдовжки. Останнє пояснюється зсувом коробки передач в ліву сторону від осі автомобіля. Привід кожного колеса складається з двох карданних шарнірів рівних кутових швидкостей і валу. Зовнішній шарнір, сполучений з маточиною колеса, складається з корпусу 13, сепаратора 6, внутрішньої обойми 4 і шести кульок. У корпусі шарніра і в обоймі виконані доріжки радіусів кочення, кривизна яких має мерідіанальний напрям. У цих доріжках розташовуються кульки, що сполучають між собою корпус 4 і внутрішню обойму 6. Кульки поміщені у вікнах сепаратора 7 і утримуються їм в одній площині. Внаслідок цього відбувається центрація внутрішньої обойми і корпусу шарніра. Робочий кут повороту зовнішнього шарніра до 42'. Внутрішня обойма насаджена на шліци валу 8 до упору в кільце І. Утримується обойма на шліцях валу стопорним кільцем 5. Сепаратор має сферичну поверхню і вікна під кульки.

Він забезпечує синхронність обертання валів, що сполучаються шарніром, за рахунок установки кульок в бісекторній площині кута пересічних осей ланок шарніра, тобто виконує роль дільника. Внаслідок цього, незалежно від кута повороту шарніра. кульки завжди утримуються в площині постійної частоти обертання. Одночасно через сепаратора передається момент, що крутить. Для герметизації порожнини шарніра застосовується гофрований гумовий чохол 10, який на корпусі шарніра і на валу 12 приводу колеса кріпиться хомутами 9 і 13. Герметичність місць посадки чохла забезпечується кільцевими канавками на корпусі шарніра, в які вдавлюється чохол при затягуванні хомута. З іншого боку канавки виконані в самому чохлі, вони створюють лабіринтове ущільнення.

Осьова фіксація чохла на валу досягається упорними буртиками на валу приводу. Стягуючі хомути виконані із сталевої стрічки, на якій виштамповують три кубла і один фіксуючий зуб. Два кубла служать для стягання хомута спеціальним пристосуванням, в третє заходить фіксуючий зуб. На шліцьовій наконечник корпусу шарніра насаджується маточина переднього колеса. Вона кріпиться гайкою, що контрить самостійно.

Внутрішній шарнір з'єднується з напівосьовою шестернею диференціала. Він має незначні конструктивні відмінності в порівнянні із зовнішнім шарніром. Це перш за все тим, що доріжки в корпусі шарніра і в обоймі виконані прямими, а не радіусами, що дозволяє деталям шарніра переміщатися в подовжньому напрямі. Це необхідно для компенсації переміщень, викликаних коливаннями передньої підвіски і силового агрегату. Подовжнє переміщення обойми в корпусі шарніра обмежується з одного боку дротяним фіксатором 16, з іншою - пластмасовим буфером 18.

Фіксатор встановлений в канавку корпусу шарніра, а буфер в торець валу приводу колеса. Хвостовік корпуси шарніра з'єднується при допомозі шліц з напівосьовою шестернею диференціала. Напівосьова шестерня утримується на шліцах валу стопорним кільцем 23. Захист деталей шарніра від дії волога і грязі здійснюється таким же чином, як і у зовнішнього шарніра. При збірці карданних шарнірів в них закладається спеціальне мастило ШРУС-4. При експлуатації автомобіля заміна мастила не робиться, якщо чохли забезпечують герметичність шарнірів. Приводи передніх коліс працюють в найважчих і несприятливіших умовах, оскільки вони розташовані в зоні найбільшої дії вологи і бруду і передають момент, що крутить, на колеса під кутами, що постійно змінюються, і навантаженнями.

Висока точність виготовлення деталей шарнірів, застосування високоякісних матеріалів і мастила забезпечують надійну роботу вузла і в цих умовах, але тільки при збереженні герметичності шарнірів. Тому необхідно періодично перевіряти стан захисних чохлів і хомутів, щоб своєчасно знайти на них тріщини, деформації або сліди зачіпання об дорожнє покриття і вжити заходи по їх заміні. Цим самим попереджається передчасне зношування шарнірів.

Привід передніх керованих коліс автомобіля ВАЗ-2109

Рис. 15.3 Привід передніх керованих коліс автомобіля ВАЗ-2109:

1. Привід правого переднього колеса;

2. Коробка передач;

3. Привід лівого переднього колеса;

4. Корпус зовнішнього шарніра;

5. Стопорне кільце обойми шарніра;

6. 18.Обойма шарніра;

7. 19.Сепаратор шарніра;

8. 17.Шарик шарніра;

9. Зовнішній хомут чохла;

10. 15.Защитный чохол шарніра;

11. Наполегливе кільце;

12. 14.Вал приводу лівого колеса;

13. Внутрішній хомут чохла;

14. Фіксатор внутрішнього шарніра;

15. 20.Стопорное кільце обойми внутрішнього шарніра;

16. 21.Буфер валу;

17. 22.Корпус внутрішнього шарніра;

18. 23.Стопорне кільце напівосьової шестерні.


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить