Карданная передача предназначена для передачи крутящего момента от одного агрегата к другому, если оси их валов изменяют свое взаимное положение или не лежат на одной прямой.
Классификация карданных передач
Карданные передачи подразделяются но следующим основным классификационным признакам:
по конструкции карданной передачи:
- открытая или закрытая (внутри картера, трубы и т.п.);
- однозвенная (два шарнира, один карданный вал без промежуточной опоры) или многозвенная (с двумя и более карданными валами и промежуточными опорами);
по конструкции карданных шарниров:
- неравных угловых скоростей (упругие — у < 3…5° и жесткие — у < 15… 20°);
- равных угловых скоростей (шариковые с делительными канавками типа «Вейс» — у < 32°, шариковые с делительным рычажком типа «Рцеппа» — у < 38°, кулачковые — у < 45°, типа «Бирфильд» — у < 45°, «Лебро». «Трипод» и др.).
Требования к карданным передачам
Основные требования к карданным передачам следующие:
- передача крутящего момента при всех возможных в эксплуатации значениях угловых скоростей и углов у между осями валов;
- высокий КПД даже при значительных углах у;
- минимальные вибрации и шум;
- отсутствие значительных осевых усилий и износов в компенсирующем соединении.
Кроме того, к карданным передачам, как и к остальным механизмам автомобиля, предъявляют также общие требования:
- обеспечение минимальных размеров и массы
- высокая надежность
- минимальное обслуживание
- технологичность
Рассмотрим, какими конструктивными мероприятиями обеспечивается выполнение требований к карданным передачам.
Высокий КПД карданных передач с шарнирами неравных угловых скоростей обеспечивается применением в шарнирах игольчатых подшипников с надежной смазкой и надежным уплотнением при углах излома в пределах у = 5… 10°. Для уменьшения угла излома до указанных значений иногда двигатель или задний мост располагают с углом наклона 2…4°. При углах излома, меньших 3…5°, иглы оказывают бринсллируюшее воздействие на шипы крестовины (под иглами образуются вмятины). Поэтому при очень малых углах излома вместо игольчатых подшипников необходимо применять бронзовые втулки. Бринсллиронанис может также возникать при большом межигловом зазоре, когда иглы перекашиваются и создают высокое давление на шип крестовины. Поэтому суммарный межигловой зазор должен быть меньше половины диаметра иглы.
Высокий КПД карданных передач с шарнирами равных угловых скоростей обеспечивается в основном применением в этих шарнирах сравнительно крупных шариков, перекатывающихся в канавках специального профиля. У иногда применяемого сдвоенного карданного шарнира с игольчатыми подшипниками обычно наблюдается значительный износ этих подшипников и шипов крестовин. Это происходит из-за того, что при прямолинейном движении иглы подшипников не перекатываются. У кулачковых карданных шарниров, применяемых на автомобилях большой грузоподъемности, по сравнению с другими шарнирами равных угловых скоростей КПД ниже, так как между их деталями при углах излома, не равных нулю, используется трение скольжения. Однако и у шариковых шарниров наиболее изнашиваются средние-части канавок, что соответствует прямолинейному движению.
Минимальные вибрации и шум при использовании шарниров неравных угловых скоростей обеспечиваются уменьшением длины карданного вала, например, применением трехшарнирной карданной передачи с промежуточной опорой, увеличением диаметра карданного вала, уменьшением угла излома, уменьшением зазоров в подшипниках, установкой упругого шарнира в карданной передаче. Тем не менее карданный вал, расположенный после первого карданного шарнира неравных угловых скоростей является источником крутильных колебаний.
При использовании шарниров равных угловых скоростей большое значение имеет точность совпадения центра шарнира с осью шкворня.
Отсутствие значительных осевых усилий и износов в компенсирующем соединении при использовании шарниров неравных угловых скоростей обычно обеспечивается применением шлицевого соединения с несколько увеличенным боковым зазором и длиной шлицов, равной около двух диаметров их вала, при надежных смазке и уплотнении. Были попытки заменить трение скольжения в шлицевом соединении трением качения, размещая на боковых поверхностях шлицов ролики. Однако такая конструкция не получила распространения.
При использовании некоторых шарниров равных угловых скоростей в приводе передних ведущих колес легковых автомобилей один из двух шарниров выполняют универсальным, выполняющим функции как шарнира, так и компенсирующего устройства. В этом случае шарики или ролики, перемещаясь в продольных пазах, позволяют чашке перемещаться в осевом направлении относительно внутренней звездочки.