16.2. Конструкція карданних передач.

Карданні шарніри нерівних кутових швидкостей конструктивно подібні. Одна з вилок карданного шарніра має фланець, а інша приварена до труби карданного вала. Шпильки хрестовини входять в отвори обох вилок з голчастими підшипниками, які фіксуються в отворах стопорними кільцями. Для утримання змащувального матеріалу в підшипнику і його захисту від потрапляння бруду та вологи призначене комбіноване ущільнення. Це дозволяє не поповнювати змащувальний матеріал під час експлуатації.

Максимальний кут між осями валів при використанні жорстких карданних шарнірів нерівних кутових швидкостей залежить переважно від конструкції вилок і не перевищує 15-20°. Якщо кут між осями валів менший за 2° і при передачі обертового моменту змінюється незначно, то шпильки хрестовини деформуються голками і карданний шарнір швидко руйнується. Щоб уникнути цього, у карданних шарнірах іноді застосовують підшипники ковзання у вигляді втулок.

Рис. 16.6. Карданна передача з шарнірами різних кутових швидкостей: 1 і 5 – вилки; 2 – пластина; 3 – стопорна шайба; 4 – хрестовина; 6 – вал; 7 – фланець ведучої шестерні головної передачі; 8 – карданний шарнір в зборі; 9 – голчастий підшипник; 10 – стопорне кільце; 11 – болт; 12 – ущільнювальне кільце

Карданні вали виконують з тонкостінних труб, до яких приварюють вилки карданних шарнірів, шліцьові втулки або наконечники. Для зменшення поперечних навантажень вали динамічно балансують в зборі з карданними шарнірами. Дисбаланс карданних валів усувають, приварюючи до кінців труби вала балансувальні пластини. Іноді їх встановлюють під кришки підшипників карданних шарнірів. У разі порушення балансування виникають додаткові поперечні навантаження і вібрації валів, що знижує термін служби як карданних передач, так і механізмів, які з’єднуються ними.

Карданні шарніри рівних кутових швидкостей встановлюють у приводі керованих коліс.

Кульковий карданний шарнір з ділильними канавками має два кулаки, які виготовлені як одне ціле з валами. У кожному кулаку виконано по чотири канавки, в які закладаються чотири кульки. П’ята кулька розташована між торцями кулаків і забезпечує їх центрування. Для встановлення четвертої кульки під час складання карданного шарніра на центрувальній кульці зроблена лиска. Центрувальну кульку фіксують за допомогою штифтів.

При обертанні валів обертовий момент передається від одного кулака до іншого тільки через дві кульки. Кожна з чотирьох периферійних кульок лежить одночасно в канавках обох кулаків, а його центр розташовується на перетині осей канавок у точці, яка належить площині, що проходить через точку О. Внаслідок цього під час обертання валів і зміни кута між їхніми осями кульки завжди встановлюються в бісекторній площині.

Рис.16.7. Карданний шарнір рівних кутових швидкостей з ділильними канавками: 1 і 5 – вали; 2 і 4 – кулаки; 3 – кульки; 6 – центрувальна кулька; 7 і 8 – штифти

Простота конструкцій і достатня надійність в роботі карданних шарнірів з ділильними канавками дає змогу застосовувати їх на багатьох автомобілях (УАЗ–3151, ГАЗ–66, ЗіЛ–131).

Такі шарніри можуть працювати при кутах повороту коліс до 30–32°. Їхнім недоліком є необхідність точної фіксації валів в осьовому напрямі, а також високий тиск на контактних поверхнях, що знижує довговічність таких шарнірів і обмежує їх застосування на автомобілях великої вантажопідйомності.

У кульковому карданному шарнірі з ділильним важелем зв’язок між ведучою зірочкою і сферичною чашкою, виконаною як одне ціле з валом, здійснюється шістьма кульками, пов’язаними сепаратором. При повороті ведучого вала відносно вала ведучої зірочки ділильний важіль через чашку напрямної повертає сепаратор, встановлюючи кульки в бісекторній площині.

Рис.16.8. Карданний шарнір рівних кутових швидкостей з ділильним важелем: 1 – ведучий вал; 2 – сферична чашка; 3 – сепаратор; 4 – ведуча зірка; 5 – кульки; 6 – чашка напрямної; 7 – ділильний важіль

Обертовий момент у такому шарнірі передається через всі кульки як при передньому, так і при задньому ході. Тому навантаження на кульку менше, ніж у карданного шарніра з ділильними канавками. За однакових габаритних розмірів карданні шарніри з ділильним важелем можуть передавати більший момент, ніж карданні шарніри з ділильними канавками. Вони працюють при кутах до 38°.

Для приводу передніх коліс повноприводних автомобілів використовують кулачкові карданні шарніри рівних кутових швидкостей. Такий шарнір складається з двох вилок та кулаків, які можуть повертатись в них. Кулаки шарнірно з’єднуються між собою диском, який входить в їхні вирізи.

Рис. 16.9. Кулачковий карданний шарнір рівних кутових швидкостей: 1 і 5 – вилки; 2 і 4 – кулаки; 3 – диск

При передачі обертового моменту, коли ведучий та ведений вали розташовані під кутом, кожний з кулаків повертається одночасно відносно осі паза вилки і осі диска. Осі пазів вилок лежать в одній площині, яка проходить через середню площину диска. Ці осі розташовані на рівних відстанях від точки перетину осей валів і завжди перпендикулярні до них, тому точка їхнього перетину при будь-якому розташуванні вилок розміщується у бісекторній площині.

Кулачкові карданні шарніри можуть працювати при кутах до 50°. Завдяки великій контактній поверхні деталей, через які передаються зусилля, кулачковий карданний шарнір має невеликі розміри. Основний його недолік – нижчий, ніж у кулькових карданних шарнірів, ККД і, як наслідок, більше нагрівання під час роботи.