Файл: Бухарин Н.А. Автомобили. Конструкции, нагрузочные режимы, рабочие процессы, прочность агрегатов автомобиля учеб. пособие.pdf

В двойном кардане для первого шарнира соотношение между углами поворота а (вал А) и ß (вал В) выражаются формулой

tg а = tg ß cos

Для второго шарнира соотношения между углами поворота а (вал С) и ß (вал В) будут tg cp = tg ß cos у2-

Рис. VIII. 1. Углы поворота и угловые скорости вращения карданных валов:

Приравнивая tg ß из двух последних формул для шарниров I и II, получим

215

Угловая скорость вала С может быть найдена из графика (рис. V III.1) угловых скоростей валов А и В первого шарнира и В и С второго шарнира при условии, что вилки валов А и В рас­ положены друг относительно друга под углом 90°. График на рис. VIII. 1 построен для углов у = 30°.

Необходимым условием, определяющим равенство угловых

специальными осями 2 и 5 (рис. V III.7) при сдвоенном карданном шарнире.

Рассмотрим кинематику кардана равных угловых скоростей с делительными канавками, применяемого в приводах на перед­ ние и управляемые колеса многих автомобилей (VIII.2). На схеме

дающими усилие.от вала А к валу С. Если повернуть вал А на угол а, то вал С повернется на угол ß. Точка р соприкосновения стержней займет положение р ±.

Если опустить перпендикуляр из точки р ± на плоскость А 'р С , то он пересечет эту плоскость в точке Q. Из точки Q опускаются

216

Выразим X и у через известные величины. Для этого из треуголь­ ников А'Ор1 и СгОр1 найдем, полагая Ор1 = z

z2 — X2 + а2— 2ах cos 0 и z2 = у 2 + Ь2— 2by cos Ѳ

Подставляя x и у в формулу '(VIII.4), получим

валов Л и С, а следовательно, и угловые скорости соА и сос будут одинаковыми, а это и требуется от карданного шарнира равных угловых скоростей.

§ 36. КОНСТРУКЦИИ КАРДАННЫХ ПЕРЕДАЧ И ИХ АНАЛИЗ

Схемы размещения карданных валов на автомобиле и передачи момента на ведущие мосты представлены на рис. ѴІІІ.З.

Момент от коробки передач или раздаточной коробки к мосту двухосного автомобиля традиционной компоновки 2x4 обычно подводится валом с двумя или тремя карданными шарнирами. В трех- и четырехосных автомобилях для подвода момента к мо­ стам, расположенным далеко от раздаточной коробки, находят применение многошарнирные карданные передачи (рис. ѴІІІ.З, б).

При наличии карданного вала с двумя шарнирами и подвески, представленной на рис. ѴІІІ.З, а вертикальная реакция дороги Z2; тяговая Рр или тормозная Рх силы; осевые (боковые) силы

± Y = Z2cp, приложенные к колесу (точка О*), а также реактивные моменты от сил Рр или Рх Мр — Рргк или Мх = Рхгк восприни­ маются рессорами.

Кроме крутящего момента на карданный вал воздействуют осевые силы Q, возникающие при колебаниях ведущего моста на рессорах вследствие трения в шлицевом соединении вала. Осевые перемещения вала имеют место из-за несовпадения центров ка­ чания моста Ог и карданного вала 0 2. Радиусы R x и R 2 не равны друг другу. Величина осевого перемещения на преобладающих режимах эксплуатации незначительна и составляет 2—4 мм.

У автомобилей с одинарным шарниром и карданной трубой (рис. ѴІІІ.З, б) силы Рр или Рх, также реактивные моменты Мр или Мх воспринимаются и передаются на раму автомобиля через карданную трубу с шаровым соединением. В этом случае кардан-

217

218

Рис.. VIII.3. Схемы передачи момента на ведущие мосты карданными валами в двух- и ^трехосных автомобилях: а — валом с двумя карданными шарнирами; б — валом с одним шарниром и карданной трубой; в— двумя карданными валами — к среднему и заднему мостам

ный вал передает только крутящий момент. Осевые силы Y вос­ принимаются рессорами, оба конца которых имеют в известных пределах подвижность в продольном направлении. Наличие карданной трубы усложняет конструкцию и увеличивает вес карданной передачи.

Конструкция промежуточного карданного вала грузового авто­ мобиля с двумя одинарными шарнирами неравных угловых ско­ ростей представлена на рис. VII 1.4. Значительный диаметр как трубчатой 1, так и шлицованной 2 телескопической частей вала способствует повышению критического числа оборотов (гл. VIII, § 37). Промежуточной опорой является шариковый подшипник 3, размещенный в резиновом блоке 4. Сальник 5 защищает телеско­ пическое соединение от пыли и грязи. Таким образом, весь кардан­ ный вал, считая от коробки передач до главной передачи ведущего моста, имеет три карданных шарнира.

В задней тележке трехосного автомобиля с двумя карданными валами момент к среднему мосту II подводится от раздаточной коробки 1 валом 3 (рис. V III.3, в) с двумя шарнирами. К заднему мосту III момент подводится проходными валами 2 и 5 с четырьмя шарнирами, имеющими промежуточную опору 4 на балке моста II. Цифрой 6 обозначены реактивные штанги, воспринимающие реак­ тивные крутящие моменты на двух мостах задней тележки.

Карданный вал 5, расположенный между двумя мостами II и III, работает в неблагоприятных условиях, так как длина L3 мала и углы у при перекосах мостов достигают высоких значений. Также велики осевые перемещения в шлицованной части вала, что увеличивает износ шлицевого соединения. Вал, передающий момент от раздаточной коробки к мосту II, работает в лучших условиях. /

В задней талежке трехосного автомобиля сквозным или про­ ходным карданным валом (рис. V III.5, б и рис. IX.3) момент под­ водится последовательно к мостам II и III. Число карданных шар­ ниров в этом случае меньше, чем в двухвальной трансмиссии (4 против 6). Однако двухступенчатый редуктор в каждом мосту усложняет конструкцию и увеличивает вес. Тем не менее в на­ стоящее время передача к задней тележке трехосного автомобиля одним карданным валом получает заметное распространение.

Карданные валы к задним мостам трехосных автомобилей передают крутящий момент и нагружены осевыми силами, воз­ никающими в шлицевых соединениях при относительных пере­ мещениях мостов.

Для передачи момента при углах у, не превышающих 5°, при­ меняются резиновые блоки вместо шарниров (упругий кардан). Максимальная величина угла определяется возможной деформа­ цией резиновых блоков. Преимуществом упругого кардана яв­ ляется то обстоятельство, что в нем отпадает необходимость в смазке вследствие отсутствия трущихся пар. Кроме того, рези­ новые блоки уменьшают крутильную жесткость передачи и тем

219

Рис. VIII.5. Типы карданных передач: а — сдвоенный карданный шарнир с рези- новыми кольцами; о — схема передачи момента у трехосного автомобиля с одним

карданным валом:

-221

самым снижают величины динамических нагрузок при резком включении сцепления (см. рис. V III.5, а).

Пример карданной передачи на ведущие и управляемые ко­ леса автомобиля с независимой подвеской колес представлен на рис. V III.6. Момент от главной передачи к ведущему колесу под­ водится валами с двумя шарнирами равных угловых скоростей кулачкового типа 1 и 3. Направляющим устройством подвески являются рычаги 2 и 4, которые воспринимают силы и моменты,

Надежность и долговечность работы карданной передачи в зна­ чительной степени зависят от конструкции и состояния сальни­ ковых уплотнений игольчатых подшипников крестовины. Кардан­ ные шарниры работают в пыли, грязи, воде, попадание которых влечет за собой разрушение иголок и колпачков, изготовленных с высокой точностью. Уплотнительные манжеты должны удержи­ вать смазку в шарнире в течение срока между заправками.

Существенное повышение эксплуатационных характеристик автомобиля будет иметь место при применении пар трения кресто­

щественно при передаче момента на ведущие и управляемые ко­ леса. На рнс. V III.7 представлен сдвоенный карданный шарнир, состоящий из двух простых карданных шарниров 1 и 6 с укоро­ ченным валом между ними. Деталь 4 выполняет роль промежу­ точного вала, связывающего между собой шарниры 1 и 6. Равен­ ство углов у х и у а каждого из шарниров обеспечивается осями 2 и 5, соединенными шаровым шарниром 3.

Карданный шарнир кулачкового типа (фирма «Тракта») пред­ ставлен на рис. V III.8, а. Он состоит из двух вилок 1 и 4, изго­ товленных за одно целое с соответствующими валами, и двух кулачков специальной формы 2 и 3. Вилки 1 и 4 могут переме­ щаться в вертикальной плоскости по канавкам соответствующих кулачков. В свою очередь кулачки 2 к 3 могут смещаться друг относительно друга в горизонтальной плоскости. Весь шар­ нир заключен в кожух 5. Максимальный угол поворота, при

в условиях трения скольжения. Поэтому шарнир данного типа имеет более низкий к. п. д., чем карданные шарниры с трением качения. При хорошей смазке износостойкость и надежность работы этих карданных шарниров значительна.

223