15. Назначение и классификация карданных шарниров

Карданным шарниром, или карданом, называется подвижное соединение, обеспечивающее передачу вращения между валами, оси которых пересекаются под углом.

В автомобилях применяются карданные шарниры неравных и равных угловых скоростей.

Карданные передачи с шарнирами равных угловых скоростей на автомобилях применяются для привода передних управляемых и одновременно ведущих колес. Одновальные и двухвальные карданные передачи с шарнирами неравных угловых скоростей на автомобилях применяются для соединения коробки передач, раздаточной коробки и ведущих мостов.

16. Карданные шарниры неравных угловых скоростей. Кинематика карданных шарниров

Карданный шарнир неравных угловых скоростей (асинхронный) состоит из вилки ведущего вала, вилки ведомого вала и крестовины, соединяющей вилки с помощью игольчатых подшипников. Вилка может поворачиваться относительно оси крестовины и одновременно с крестовиной поворачиваться относительно оси при передаче вращения с ведущего вала на ведомый при изменяющемся угле у между валами.

Если ведущий вал повернется на некоторый угол а, то ведо­мый вал за это время повернется на какой-то другой угол  и соотношение между углами поворота валов будет:

tgα=tgcosγ

Следовательно, валы вращаются с разными скоростями (ω₁≠ω₂), а ведомый вал — еще и неравномерно. Неравномерность враще­ния валов тем больше, чем больше угол у между валами. При этом неравномерное вращение валов вызывает дополнительную дина­мическую нагрузку на детали трансмиссии и увеличивает их изна­шивание.

Для устранения неравномерного вращения используют два кар­данных шарнира неравных угловых скоростей, которые устанав­ливают на концах карданного вала. При этом вилки карданных шарниров, соединенные с карданным валом, располагаются в од­ной плоскости. Тогда неравномерность вращения, создаваемая первым карданным шарниром, выравнивается вторым карданным шарниром, и ведомый вал вращается равномерно со скоростью ведущего вала.

Карданные шарниры неравных угловых скоростей допускают передачу вращения при углах у между валами до 15...20°.

17. Карданные шарниры равных угловых скоростей. Существующие конструкции шарниров

Карданный шарнир равных угловых скоростей (синхронный) со­стоит из фасонных вилок, изготовленных за одно целое с ведущим и ведомым валами. Вилки имеют овальные делительные канавки, в которых находятся рабочие шарики 6. Центрирование вилок осуществляется шариком, размещенным в сферических углублениях внутренних торцов вилок.

Вращение с вала на вал передается через рабочие шарики. Канавки вилок имеют специальную форму, которая независимо от изменения угла у между валами обеспечивает расположение рабо­чих шариков в плоскости АА, делящей угол θ пополам. В результате этого оба вала вращаются с равными скоростями (ω₁=ω₂).

Шариковый шарнир такого типа может передавать вращение при углах у между валами, достигающих 30... 32°.

Шарнир прост по конструкции и сравнительно недорог при изготовлении. Однако он имеет ускоренное изнашивание из-за наличия скольжения рабочих шариков относительно канавок и высокого давления между шариками и канавками.