Устройство и работа карданной передачи с шарнирами неравных угловых скоростей

Простейший карданный шарнир неравных угловых скоростей состоит из двух вилок 5 и 10 (рис. 3, б) укрепленных на валах 3 и 5, и крестовины 9 с шипами, входящими в отверстия вилок и соединяющими шарнирно валы. Вилка 10, поворачиваясь относительно оси А-А, может одновременно с крестовиной поворачиваться относительно оси Б-Б, обеспечивая передачу вращения от одного вала к другому при изменении угла между осями валов.

Такой карданный шарнир называется жестким шарниром неравных угловых скоростей. В нем при равномерном вращении ведущей вилки 8 ведомая вилка 10 вращается неравномерно в течение одного оборота она дважды обгоняет ведущую вилку и дважды отстает от нее. В результате этого возникают дополнительные нагрузки, вызывающие изнашивание деталей шарнирного соединения и узлов трансмиссии.

Рисунок 3. - Схема карданной передачи (а) с шарнирами (б) неравных угловых скоростей.

1- коробка передач; 2 - карданные шарниры; 3, 5 - карданные валы; 4 промежуточная опора; 6 - вал главной передачи; 7 - ведущий мост; 8, 10 ведущая и ведомая пилки шарнира; 9- крестовина с шипами; А - А, Б - Б оси поворота ведомой вилки; α - угол

наклона осей валов.

Для устранения неравномерного вращения применяют два одинаковых карданных шарнира, причем их вилки, расположенным на противоположных концах карданного вала, должны лежать в одной плоскости. Тогда неравномерность, вызываемая одним карданным шарниром, компенсируется неравномерностью другого.

Применение карданного шарнира ограничивается величиной угла между ведущим и ведомым валами:

- если угол между осями валов менее 2° и при передаче крутящего момента изменяется незначительно, то шипы крестовины деформируются иглами (бринеллирование) и быстро разрушается карданный шарнир. Чтобы избежать этого, в карданных шарнирах иногда применяют подшипники скольжения в виде втулок;

- максимальный угол между осями валов, даже при применении многовальной многошарнирной передачи не должен превышать 20°.

При движении автомобиля в результате прогиба рессор расстояние между коробкой передач и задним мостом изменяется, поэтому конструкция карданного вала позволяет изменяться его длине.

Карданные валы выполняют из тонкостенных труб, к которым приваривают вилки карданных шарниров, шлицевые втулки или наконечники. Для уменьшения поперечных нагрузок валы динамически балансируют в сборе с карданными шарнирами. Дисбаланс карданных валов устраняют, приваривая к концам трубы вала балансировочные пластины. Взаимное положение деталей шлицевого соединения после сборки и балансировки карданного вала на заводе отмечается специальными метками. Компенсирующее соединение карданной передачи выполняют обычно в виде шлицевого соединения. Шлицевой наконечник вилки карданного шарнира входит в шлицевую втулку, приваренную к валу. В шлицевое соединение при сборке закладывают смазочный материал. Для защиты от вытекания смазочного материала и загрязнения устанавливают сальник и чехол. У легковых автомобилей шлицевое соединение карданной передачи иногда выполняется в картере коробки передач. Например, на автомобиле ГАЗ-24 «Волга» щлицевая втулка вилки карданного шарнира надета на шлицы удлиненного ведомого вала коробки передач. Шлицевое соединение, размещенное в удлинителе картера коробки, смазывается маслом, находящимся в картере.

В карданных передачах легковых автомобилей наряду с жесткими шарнирами неравных угловых скоростей применяют и мягкие карданные шарниры (полукарданный упругий шарнир или упругая муфта Гуибо), имеющие упругий элемент в виде муфты из эластичного материала, упругая деформация которого позволяет не только передавать крутящий момент между валами, пересекающимися под углом 2°-5°, но и защищает трансмиссию от жестких ударов. Примером такой передачи может служить карданная передача автомобилей ВАЗ-2105, -2107 и др.