Карданные передачи и промежуточные соединения

Практической работа № 3


Карданные передачи и промежуточные соединения

Цель работы: Ознакомиться на примере трактора и автомобиля с расположением и креплением карданных передач и промежуточных соединений. Рассмотреть как взаимодействуют узлы и агрегаты карданной передачи и промежуточного соединения.

Содержание работы. На разрезе трактора Т-150К ознакомится с расположением карданной передачи и каким образом он соединяет агрегаты трансмиссии. По имеющимся деталям промежуточного соединения ознакомится с устройством и расположением.
Оборудование рабочего места. Действующий разрез трактора Т-150К, промежуточное соединение, детали карданной передачи. Плакаты, макеты, учебные пособия, диапроектор и комплекс учебно-методического обучения.
Последовательность выполнения работы.
Карданная передача предназначена для передачи крутящего момента и соединения агрегатов трансмиссии, валы которых несоосны или расположены под некоторым углом один к другому и изменяющимся при движении машины. Карданные передачи бывают неравных и равных угловых скоростей.
На большинства мощных колёсных тракторов и автомобилях с задним ведущим мостом устанавливаются карданные передачи неравных угловых скоростей.
Карданное передача состоит из карданных шарниров 1, 4 и 6 (рис.8), карданных валов 2 и 5 а также опор 3.

Рис.8. Схема карданной передачи.
1, 4, 6- карданные шарниры; 2, 5- карданные валы; 3- опора карданного вала; 7- скользящая шлицевая вилка; γ_1, γ₂ –изменяющиеся в процессе движения углы наклона соединяемых валов.
Карданные шарниры обеспечивают передачу крутящего момента при изменяющихся углах наклона γ_1, γ₂ соединяемых валов, а скользящая шлицевая вилка 7- при изменении расстояния между валами. Карданная передача обеспечивает равномерную передачу крутящего момента, высокий КПД, минимальные динамические нагрузки, возникающие из-за неуравновешенности деталей передачи, бесшумность работы, простоту и надёжность конструкции.
Наиболее распространенный асинхронный жесткий карданный шарнир состоит из двух вилок 5 и 9, закрепленных на валах, и крестовины 7 соединяющих вилки. Крестовина имеет четыре шлифованных шипа с каналами для смазки. Шипы крестовины соединяют вилки таким образом, что угол между ними изменялся как в горизонтальной, так и вертикальной плоскостях.



Рис.9. Жёсткий карданный шарнир неравных угловых скоростей
1-пластина для крепления игольчатого подшипника; 2- стакан; 3- игольчатый подшипник; 4- сальник; 5, 9- вилки; 6- предохранительный клапан для излишек смазки; 7- крестовина; 8- маслёнка.
Каждый шип вращается в игольчатом подшипнике 3, собранном в стакане 2. Подшипники закрепляются в отверстиях вилок пластинами 1. Смазка подшипников производится через маслёнку 8. Следует отметить, что устанавливаемые в современных автомобилях карданные шарниры при текущем техническом обслуживании не смазываются, потому что на заводе смазаны долговечной пластиковой смазкой. Вытеканию смазки из подшипников препятствует сальник 4. Избыточная смазка удаляется через предохранительный клапан 6. Жёсткие карданные шарниры передают крутящий момент под углом не более 20…30⁰.
Существенный недостаток этого шарнира состоит в том, что при равномерном вращении ведущей вилки 9 ведомая 5 вращается неравномерно (в течение одного оборота карданного вала дважды отстаёт от ведущей вилки, и дважды обгоняет её), поэтому возникают дополнительные нагрузки на детали заднего моста, увеличивая их износ. Для устранения неравного вращения ведомого вала применяют двойную карданную передачи с жёсткими карданными шарнирами или одинарную карданную передачу с шарнирами равных частот вращения.
Карданные шарниры равных угловых скоростей применяют для привода управляемых ведущих колёс. Данный шарнир применяют при углах между соединяемыми валами до 32⁰.

Рис.10. Шариковый карданный шарнир равных угловых скоростей
1,4- валы карданного шарнира; 2,3- кулаки карданного шарнира;
5- канавки; 6- шарик; 7- центрирующий шарик. R- радиус окружности;

В существующих конструкциях шарниров канавки выполняются так, что центр окружности радиуса R, образующей ось канавок, находился на расстоянии а=(0,45…0,55)R от центра шарнира.

Контакт соединяемых шарниром валов обычно осуществляется через шарики. Установка шариков в биссекторную плоскость производиться принудительно с помощью делительных канавок или делительным рычажком.
На рис.10 показан четырёхшариковый карданный шарнир с делительными канавками. Такие шарниры широко применяются в приводе управляемых ведущих колёс. При движении машины вперед усилие передается одной парой шариков, а при движении задним ходом- другой парой. Канавки 5 в кулаках 2 и 3 нарезаны по дуге окружности радиуса R¹. Четыре шарика 6 располагаются на пересечении симметрично расположенных канавок 5 в биссекторной плоскости, что обеспечивает синхронность вращения валов 1 и 4. Шарик 7 центрирующий. Наиболее точно шарики 6 устанавливаются при пересечении канавок 5 под углом 90⁰. Однако при этом скольжение шариков приводило бы к быстрому изнашиванию как шариков 6, так и канавок 5 и снижению КПД шарнира. Пересечение канавок под малым углом не обеспечивает точности установки шариков в биссекторной плоскости и может привести к заклиниванию шариков.
Возможность передачи больших крутящих моментов через шарнир ограничена тем, что передача усилия осуществляется только двумя шариками при больших контактных напряжениях. Необходимо отметить, что наиболее сильному износу подвержены средние части канавок, что соответствует прямолинейному движению трактора. При этом ненагруженные канавки изнашиваются более интенсивно, чем нагруженные.
Промежуточные соединения применяются в тракторах и представляют собой специальные шарниры, передающие крутящий момент агрегатам трансмиссии, оси валов которых не совпадают или расположены под некоторым углом (2…8⁰) друг-другу, а также при относительном смещении агрегатов во время работы. В промежуточных соединениях могут быть установлены мягкие карданы с упругим диском и резинометаллическими втулками. Карданы с упругим диском удовлетворительно работает при угле между соединяемыми валами до 5⁰. В промежуточном соединении с резинометаллическими втулками допустимый угол между несоосными валами составляет 12⁰. Упругие промежуточные соединения способствуют уменьшению динамической нагрузки при резком увеличении крутящего момента, гашению вибраций возникающих в трансмиссии машины, т.е. обладают демпфирующими свойствами.

Рис.11. Упругие промежуточные соединения автомобиля
1-упругий диск; 2- резинометаллические втулки

Рис.12. Упругое промежуточное соединение трактора

1-вал главной муфты сцепления; 2- первичный вал КП; 3-резиновый элемент; 4- прижимы резиновых элементов; 5- болты крепления.
Упругое промежуточное соединение с упругими элементами, которые компенсируют игловые смещения соединяемых валов представлен на рис.12. Передняя вилка этого соединения изготовлено как одно целое с валом 1 главной муфты сцепления, а задняя- как целое с первичными валом 2 КП. Отростки валов расположены крестообразно и образуют между собой по окружности четыре свободных промежутка, в каждой из которых вложен резиновый элемент 3. Прижимы 4, прикрепленные к вилкам болтами 5, предотвращают выпадение резиновых элементов.

Контрольные вопросы

1. 
   Для чего предназначена карданная передача?
   
2. 
   Назначение промежуточного соединения с упругими элементами?
   
3. 
   Какие недостатки имеют карданные шарниры неравных угловых скоростей?
   
4. 
   Преимущество и недостатки карданных шарниров равных угловых скоростей.
   
5. 
   Какие максимальные углы между соединяемыми валами допускают передачу крутящего момента карданные передачи и промежуточные соединения?