111. Конструкция карданов равных угловых скоростей и их применяемость

Карданные передачи равных угловых скоростей (синхронные)

Применяют в приводе ведущих и одновременно управляемых колес. Некоторые конструкции синхронных шарниров выполняются с компенсирующим устройством внутри механизма, т.е. универсальными. Простые шарниры отличаются от универсальных тем, что компенсация осевого перемещения осуществляется не в них, а в шлицевом соединении. В основе всех конструкций карданных шарниров равных угловых скоростей (далее ШРУС) лежит единый принцип: точки контакта, через которые передаются окружные силы, находятся в биссекторной плоскости валов.

Четырехшариковый карданный шарнир с делительными канавками (типа "Вейс")

У становлен на ряде российских автомобилей в приводе управления колес. При движении автомобиля вперед усилие передается одной парой шариков; при движении задним ходом - другой парой.

Достоинства:

• Малая трудоемкость изготовления (наименьшая по сравнению с ШРУСами других типов);

• Простота конструкции;

• Высокий КПД, т.к. в нем преобладает трение качения;

Недостатки:

• Передача усилия только двумя шариками при теоретически точечном контакте приводит к возникновению больших контактных напряжений (устанавливается на машины с нагрузкой на ось не выше 25 - 30 кН);

• При работе возникают распорные нагрузки, особенно если центр шарнира не лежит на оси шкворня;

Долговечность в эксплуатации обычно не превышает 25 - 30 тыс. км

Шестишариковый ШРУС с делительным рычажком (типа "Рцепп")

Достоинства:

• Так как усилия в этом шарнире передаются шестью шариками, он обеспечивает передачу большого крут. момента при малых размерах;

• Распорные нагрузки отсутствуют в шарнире, если центр последнего совпадает с осью шкворня;

• Ш арнир обладает большой надежностью;

• Высокий КПД;

Недостатки:

• Технологически сложен в изготовлении;

• Все детали его подвергаются токарной и фрезерной обработке с соблюдением строгих допусков, обеспечивающих передачу усилий всеми шариками;

• Высокая стоимость

Шестишариковый карданный шарнир с делительным канавками (типа "Бирфильд")

Достоинства:

• Отсутствие делительного рычажка позволяет этому шарниру работать при угле g = 47';

• КПД при малых углах выше 0,99;

• Ресурс примерно 150 тыс. км. (при условии герметичности резинового защитного чехла);

Недостатки:

• КПД при g = 30' - 0,97;

• Сравнительно большие потери объясняются тем, что наряду с трением качения для него характерно трение скольжения

Шарнир простой, поэтому требуется компенсирующее устройство

Универсальный шестишариковый карданный шарнир (типа ГНК)

Недостатки:

При осевых перемещения шарики не перекрываются, а скользят, что снижает КПД шарнира.

Универсальный шести шариковый карданный шарнир с делительными канавками (типа "Лебро")

Достоинства:

• Имеет наименьшие размеры по сравнению с шарнирами других типов

• Сепаратор не выполняет функции деления угла между валами, он менее нагружен, поэтому требования к точности изготовления меньше.

Шарнир имеет высокий КПД (0,99 при g = 10')

Трехшиповой карданный шарнир (типа "Трипод")

Преимущества:

Малые потери при осевом перемещении, так как это обеспечивается практически только качением, что определяет высокий КПД

Сдвоенный шарнир

Недостатки:

Д ля двойного шарнира на игольчатых подшипниках характерен значительный износ этих подшипников и шипов крестовины. Это объясняется преимущественно прямолинейному движению автомобиль , где иглы подшипников не перекатываются. Вследствие чего поверхности деталей с которыми они соприкасаются подвержены бринеллированию.

Кулачковый карданный шарнир

Кулачковые шарниры применяются на автомобилях большой грузоподъемности в приводе к ведущим управляемым колесам. Благодаря наличию развитых поверхностей взаимодействующих деталей шарнир способен передавать значительный по величине крутящий момент при обеспечении угла между валами 45' - 50'. КПД кулачковых шарниров ниже, чем КПД других шарниров равных угловых скоростей, так как для их элементов характерно трение скольжения. В эксплуатации наблюдается значительный нагрев, а иногда и задиры деталей шарнира в результате неудовлетворительного подвода смазочного материала к поверхности трения.

Упругие полукарданные шарниры

у станавливаются главным образом в карданных передачах легковых автомобилей, и в зависимости от конструкции угол наклона вала может быть 8 +- 10'. Упругий полукарданный шарнир допускает передачу крутящего момента от одного вала к другому, расположенному под некоторым углом, благодаря деформации упругого звена, связывающего оба вала. Упругое звено может быть резиновым, резинотканевым или резиновым, усиленным стальным тросом. В последнем случае полукарданный шарнир может передавать значительный крутящий момент и под несколько большим углом, чем в первых двух случаях.

Достоинства:

• Снижение динамических нагрузок при резких изменениях частоты вращения (например, при резком включении сцепления);

• Отсутствие необходимости обслуживания в процессе эксплуатации;

• Благодаря эластичности такой шарнир допускает небольшое осевое перемещение карданного вала.

Недостатки:

• Упругий полукарданный шарнир должен центрироваться, иначе нарушиться балансировка карданного вала

Жесткие полукарданные шарниры используют для компенсации неточности монтажа соединяемых механизмов на недостаточно жестком основании. Они допускают угол наклона вала не более 20'. В настоящее время на автомобилях применяется крайне редко. Причиной этого являются недостатки, присущие такому шарниру: быстрое изнашивание, трудоемкость изготовления, шум при работе.