Шарниры равных угловых скоростей

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 4

Карданные шарниры равных угловых скоростей применяются для привода управляемых ведущих колес и ведущих колес с независимой подвеской, где они обеспечивают равномерное вращение колес при углах g между валами до 50°.

Наибольшее практическое применение получили шарниры равных угловых скоростей следующих типов.

Сдвоенные карданные шарниры (рис. 6.5) представляют собой карданную передачу с двумя шарнирами неравных угловых скоростей, у которой длина карданного вала равна нулю, вилки расположены в одной плоскости и центрирующим устройством обеспечивается равенство углов наклона валов g₁ и g₂. Устройство состоит из сферической обоймы б, вставленной в уширение вала 1, сферического сухаря 7, установленного на конце вала 4, и резинового защитного чехла 5. Валы 1 и 4 имеют проушины. Втулки 2 соединяют валы с составными крестовинами 3. Крестовины установлены в корпусе шарнира 8.

Недостатком сдвоенного шарнира является конструктивная сложность, а также то, что он не может передавать большие крутящие моменты из-за ограничения давления иголок на палец крестовины.

Кулачковый шарнир (рис. 6.6, а) имеет: две вилки 2 и 6, насаженные на валы 1 и 7 или откованные с ними как одно целое; два полуцилиндрических кулачка 3 и 5, охватываемых вилками; диск 4, входящий в

цилиндрические пазы кулачков. Такой шарнир работает аналогично сдвоенному, в котором первый шарнир создает неравномерность вращения, а второй устраняет эту неравномерность. В результате этого приводной вал вращается равномерно. На рис. 6.6, б приведена другая конструкция кулачкового карданного шарнира. В вилках 1 и 6 этого шарнира установлены два кулачка 2 и 4, которые соединены между собой с помощью шипа 3 и паза 5.

Рис.6.6. Кулачковый шарнир

Кулачковые шарниры отличаются простотой конструкции и способностью передавать крутящий

момент до 30 кН×м вследствие наличия развитых передающих поверхностей. Однако КПД этих шарниров ниже, чем у сдвоенных. Они устанавливаются в картерах или имеют специальные защитные кожухи.

Шариковые шарниры обеспечивают равенство угловых скоростей соединяемых валов за счет того, что их рабочие шарики всегда располагаются в биссекторной плоскости.

Валы 1 и 5 шарикового шарнира с делительными канавками (рис. 6.7, а...в) имеют вилки, в которых вырезано по четыре канавки 2 и 4. В собранном виде вилки располагаются во взаимно перпендикулярных плоскостях, а между ними устанавливаются шарики 3. Для центрирования вилок в одной из них устанавливается на штифте 7 центрирующий шарик 6 с лыской, которая нужна для прохода рабочих шариков 3 при сборке. Применяются также шариковые шарниры, у которых шарик 6 устанавливается без штифта 7. Средние линии канавок (рис. 6.7, а) представляют собой окружности равного радиуса с центрами O₁ и O₂, которые находятся на одинаковом расстоянии от центра карданного шарнира О. В результате при любом угле между валами рабочие шарики 3 удерживаются в плоскости, проходящей через точки пересечения средних линий канавок 2 и 4 и делящей пополам угол между осями валов (рис.6.7, в).

В зависимости от размеров шарниры этого типа рассчитаны на передачу крутящего момента1,34…7,60 кН× м. Шариковые шарниры собирают с предварительным натягом, зависящим от размеров шарнира. Сборка шарнира – селективная. Для этого подбираются шарики одинакового диаметра в пределах жесткого доступа

Разновидностью рассмотренного шарнира является шариковый шарнир l₁– при сжатии; l₂ – при растяжении с прямолинейными канавками (рис. 6.8), который допускает угловые и осевые перемещения соединяемых валов.На рис. 6.9 показана конструкция шарикового шарнира. Он состоит из внутренней обоймы 1, сепаратора 2, шести шариков 3 и чашечки 4. Центры кривизны канавок О₁ и О₂ расположены на одинаковом расстоянии от центра шарнира О.

Рис.6.9. Шариковый шарнир с канавками переменного сечения

Так как положение средней линии канавки относительно центра шарнира изменяется, угловые перемещения валов вызывают подъем или опускание канавок, за счет чего изменяется положение шариков. В этой конструкции шарики устанавливаются в биссекторной плоскости сепаратором 2. Поперечное сечение канавок шарикового шарнира может представлять не окружность (рис. 6.10, а), а эллипс (рис. 6.10, б). Конфигурация эллипса такова, что линия действия сил в точках контакта шариков с канавками составляет 45° с направлением действия окружной силы.

Центры пятен контакта 5 шариков шарнира с поверхностью канавок располагаются при этом на определенном удалении от наружных кромок канавок чашки и обоймы, что предохраняет последние от смятия и позволяет выдерживать длительные динамические нагрузки. Шарниры этого типа могут передавать крутящий момент до 50 кН×м.

Рис. 6.10. Схема расположения шарика в канавках с поперечным сечением различной формы: 1 — обойма, 2 — сепаратор; 3 — шарик: 4 — чашка: 5 — проекция пятна контакта

Расчет сдвоенных карданных шарниров с крестовинами аналогичен расчету карданных передач с шарнирами неравных угловых скоростей. В кулачковых шарнирах напряжения смятия на контактирующих поверхностях относительно невысокие вследствие значительной площади последних. Расчет вилок ведется как и для шарниров неравных угловых скоростей.

Основные размеры и передаваемые расчетные крутящие моменты для шарниров равных угловых скоростей, применяемых на отечественных полноприводных автомобилях, приведены в ОН 025. 315—68.

Вилки шариковых шарниров равных угловых скоростей обычно изготовляют из стали 15 НМ с последующей цементацией и закалкой, шарики — из стали ШХ15.

Расчет шарнира «Рцепп» с делительным рычажком (рис.6.11)