Будова і робота карданних шарнірів і валів

В залежності від кутів між осями з’єднуваних валів можна використовувати м’які і жорсткі карданні шарніри. В перших кутове зміщення валів відбувається в результаті деформації пружних (зазвичай гумових) елементів, а в других – завдяки шарнірним з’єднанням. В автомобілях використовують переважно жорсткі карданні шарніри.

По кінематичних схемах карданні шарніри поділяють на шарніри нерівних і рівних кутових швидкостей. Зазвичай в усіх автомобільних приводах, крім привода до ведучих керованих коліс, використовують шарніри нерівних кутових швидкостей.

Шарнір нерівних кутових швидкостей характеризується тим, що при рівномірному обертанні ведучого вала швидкість веденого вала постійно змінюється. При з’єднанні валів шарнірами рівних кутових швидкостей ведений вал обертається рівномірно з постійною кутовою швидкістю, яка відповідає кутовій швидкості ведучого вала.

Розглянемо, наприклад, карданну передачу автомобіля ГАЗ-3307 з жорсткими карданними шарнірами нерівних кутових швидкостей (рис. 2, а). Карданні передачі цього типу найбільш поширені. Такі карданні шарніри складаються з закріплених на валах двох сталевих вилок 6 і 10 і шарнірно з'єднуючої їх хрестовини 8, встановленої у вушках вилок на голчастих підшипниках. Підшипники, що складаються зі стаканів 3 і голок 4, надіті на шліфовані шипи хрестовини 8, виготовленої з хромованої сталі, і закріплені у вушках вилок 6 і 10 штопорними пластинами 2 з підкладеними під них кришками 1. Манжети 5 перешкоджають витіканню з підшипників мастильного матеріалу, що надходить через маслінку 9 і канали в хрестовині. Для видалення надлишкової кількості мастильного матеріалу служить запобіжний клапан 7.

Інший карданний шарнір з голчастим підшипником, у якому використані гумові самопідтискні манжети 13, а стакани підшипників закріплені в вилках штопорними кільцями 14, показаний на мал. 2, б. Для більш надійного захисту голчастих підшипників від витікання мастила іноді ставлять дві манжети — радіальну і торцеву, як, наприклад, на автомобілях КамАЗ-5320 (мал. 2, в). Конструкція одного з вхідних у карданну передачу шарнірів повинна допускати осьове переміщення карданного вала. Зазвичай для цієї мети використовують шліцьове з'єднання однієї з вилок карданного шарніра з валом.

Простий жорсткий карданний шарнір при великих кутах між осями валів, що з'єднуються ним, не може забезпечити рівномірне обертання веденого вала. При рівномірному обертанні ведучої вилки ведена обертається нерівномірно. За один оберт карданного вала ведена вилка при обертанні двічі обганяє ведучу і двічі відстає від неї. Унаслідок нерівномірності виникають додаткові навантаження на деталі головної передачі, диференціала, півосей і коліс, збільшується їхній знос. Щоб усунути нерівномірність обертання веденого вала, застосовують подвійну карданну передачу з жорсткими карданними шарнірами або одинарну карданну передачу з карданним шарніром рівних кутових швидкостей.

Мал. 2. Карданні шарніри:

а — в — нерівних | кутових швидкостей; гі д — рівних | кутових швидкостей; 1—кришка; 2 — стопорнапластина; 3 — стакан |склянка| підшипника; 4 — голки; 5—войлочні манжети; 6,10, 24і 28 — вилки |виделки|; 7— запобіжний клапан; 8 — хрестовина; 9 — маслінка; 11 — карданний вал; 12 — відображувач; 13 — самопідтискна манжета; 14 — стопорнекільце; 15і 16 — манжетирадіального і торцевого ущільнень; 17 — внутрішнійкулак; 18 — центральнакулька; 19 — зовнішнійкулак; 20 — ведучікульки; 21— штифт; 22 — шпилька; 23 — вісь; 25і27 — циліндричні кулаки; 26—центральнийдиск

Якщо в подвійній карданній передачі кут між осями веденого вала коробки передач і карданного вала буде дорівнює кутові між осями карданного вала і ведучого вала головної передачі, то при рівномірному обертанні веденого вала коробки передач ведучий вал головної передачі буде обертатися також рівномірно. При цьому обидві вилки, встановлені на карданному валові, необхідно розташовувати в одній площині.

Карданні шарніри рівних кутових швидкостей, які забезпечують рівномірне обертання веденого вала, найчастіше бувають кулькові і кулачкові. В передніх ведучих мостах автомобілів родини ЗІЛ, ГАЗ і УАЗ застосовують кулькові карданні шарніри рівних кутових швидкостей з ділильними канавками (мал. 2, г). Зовнішній кулак 19, на шліцах якого встановлений ведучий фланець маточини колеса, виготовлений як одне ціле з веденою вилкою, а внутрішній кулак 17 зі шліцами, що входять в отвір напівосьового зубчастого колеса диференціала, викований як одне ціле з ведучою вилкою. Вилки з'єднані між собою за допомогою чотирьох ведучих кульок 20,

Мал. 3. Карданні передачі:

а— з | одним валом; б— з | двома валами (автомобіль ЗІЛ-431410|); в— з | двома валами і пружним зчленуванням (автомобілі ВАЗ); 1 і 3— вилки |виделки|; 2 і 19— маслінки; 4— шліцьовавтулка; 5 —наконечник з|із| шліцами; 6, 14 і 18 —манжети; 7 — 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|голчаного,голчастого| підшипник хрестовини; 16 —хрестовина; 17 —ковзаюча вилка|виделка|; 20 —хомут; 21 — кронштейн опори; 22 —кулькопідшипник; 23 —заглушка; 24 — пружнагумової муфти

розташованих у канавках вилок. Для центрування вилок служать сферичні поглиблення на їхніх торцях, у яких поміщають центральну кульку 18. Ведучі кульки 20 передають обертовий момент від ведучої вилки до веденої. Центральна кулька має лиску, що при зборці карданного шарніра повертають до вставленої ведучої кульки. Шпилька 22, розташована в осьовому каналі веденої вилки, одним кінцем входить в отвір центральної кульки 18, замикаючи зібраний карданний шарнір.

Ділильні канавки мають таку форму, при якій ведучі кульки незалежно від кутових переміщень вилок завжди розташовуються в площині, що поділяє навпіл кут між осями ведучої і веденої вилок. Завдяки цьому обидві вилки мають однакові частоти обертання.

Кулачковий карданний шарнір (мал. 2, д) складається з вилок 24 і 28, напівциліндричних кулаків 25 і 27 і центрального диска 26, вставленого у внутрішніх пазах цих кулаків, циліндричні поверхні яких охоплюють вилки 24 і 28. Такий шарнір працює подібно двом зчленованим шарнірам нерівних кутових швидкостей. В одній площині вилки повертаються відносно кулака, а в іншій площині — разом з ними відносно центрального диска. Такі шарніри встановлюють на автомобілі «Урал-4320».

Для досягнення достатньої міцності при невеликій масі карданні вали зазвичай виготовляють у вигляді сталевих труб. Вилки карданних шарнірів приварюють до валів або надягають на шліци привареного до труби наконечника. Це ковзне з'єднання закривають гумовим чохлом.

При застосуванні карданної передачі з одним карданним валом (мал. 3, а) один з карданних шарнірів, що складається з вилок 1 і 3 може переміщуватися по шліцах наконечника 5, привареного до вала 8. До іншого кінця вала приварений наконечник карданного шарніра 9. Гумовий гофрований чохол 7 захищає шліцьове з'єднання від бруду. Мастильний матеріал надходить через маслінку 2 і утримується манжетою 6.

У найбільш розповсюдженій карданній передачі, що складається з проміжного вала і вала заднього моста (мал. 3, б), вантажних двохосьових автомобілів із приводом на задній міст один карданний шарнір з'єднує ведений вал коробки передач з переднім кінцем проміжного вала 10, інший — середній карданний шарнір з'єднує проміжний вал 10 і карданний вал 8 заднього моста.

Передача з пружним з’єднанням, що складається із шарніра з пружної гумової муфти 24, автомобіля ВАЗ показана на мал. 3, в. На опорі проміжного карданного вала автомобіля ЗІЛ-431410 (мал. 3, б) всередині подушки 11 зі скобою 12, закріпленої хомутом 20, встановлюється кульковийпідшипник 22 з манжетою 18.

Дата добавления: 2014-11-25