Тема 13: Карданна передача

§17. Призначення карданних передач їх класифікація, вимоги до них

Карданна передача призначена для передачі крутного моменту від одного агрегату трансмісії до іншого в тих випадках, коли осі їх валів не співпадають і можуть змінювати своє положення (тобто коли крутний момент передається під кутом).

Класифікація

карданні передачі.

1. По конструкції:

• відкриті передачі;

• закриті передачі.

2. По кількості карданних шарнірів:

• одношарнірні;

• двохшарнірні;

• трьохшарнірні;

• багато шарнірні.

Найбільш розповсюджені двохшарнірні. При значних відстанях між агрегатами їх з’єднують трьохшарнірною карданною передачею з проміжною опорою.

карданні шарніри.

1. По кінематиці:

• асинхронні (нерівних кутових швидкостей);

• синхронні (рівних кутових швидкостей).

2. По конструкції:

- повні кардани (допускаючи кут між валами до 45⁰);

- напівкардани;

- пружні (допускаючи кут між валами до 8 - 12⁰);

- жорсткі (допускаючи кут між валами не більше 2⁰)

Вимоги:

1.Передача крутного моменту без збудження додаткових навантажень в трансмісії (бічних, осьових);

2. Можливість передачі обертання під великим кутом;

3. Мінімальні динамічні навантаження;

4. Безшумність роботи;

5. Загальні (довговічність, надійність, ремонтопридатність).

§18. Конструкції і робота карданних передач з шарнірами нерівної кутової швидкості

Карданна передача нерівної кутової швидкості призначена для силового зв’язку коробки передач з головною передачею.

Основним елементом карданної передачі, яка забезпечує можливість передачі крутного моменту між неспіввісними валами, є карданний шарнір.

Самим розповсюдженим є шарнір з хрестовиною.

В найпростішому випадку він складається з двох однакових вилок, які посаджені на кінці з’єднаних валів і жорсткої хрестовини, яка являє собою два стержня, які перетинаються під прямим кутом. Циліндричні кінці – шипи хрестовини входять в отвори вилок, з’єднуючи їх між собою шарнірно так, що осі валів і шипів перетинаються в одній точці – О.

а) б)

Згідно схеми – а – колова швидкість загальної точки – С – валів 1 і 2.

( 1 )

де: r₁ і r₂ – відстань від точки – с – до осей валів.

і - кутові швидкості валів 1 і 2.

З рівності -1- бачимо, що = лише при умові, що r₁ = r₂ тобто якщо

Так як конструктивно АО = ВО, то для виконання даної умови необхідно, щоб точка – С – завжди лежала в бісекторній площині – ОО – кута АОВ між валами.

Якщо ця умова рівності кутових швидкостей виконується, то карданний шарнір називають синхронним.

В випадку невиконання даної умови шарнір називають асинхронним.

Карданний шарнір з хрестовиною є асинхронним. Дійсно, з схеми –а– бачимо, що при кожному повороті вала – 1 – на 90⁰ площина хрестовини відхиляється від бісекторної площини то водну, то в іншу сторону на кут γ/2, точка – С – в бісекторній площині не лежить, внаслідок чого при рівномірному обертанні валу – 1 – вал – 2 – обертається нерівномірно. Різниця між кутовими швидкостями валів тим більша, чим більше кут – γ –.

З схеми – а – маємо:

а ( 2 )

З схеми – б – маємо:

а ( 3 )

З приведених формул бачимо, що:

Тобто, кутова швидкість ведучого і веденого валів з одним карданним шарніром не однакова.

В)

Рівномірне обертання веденого валу можна отримати, застосовуючи кардану передачу з двома карданними шарнірами нерівних кутових швидкостей.

Користуючись формулою -2- і -3-, знайдемо, що в даному випадку кутова швидкість карданного валу (схема в)

швидкість другого кардана

Таким чином, при положенні виделок, які зображені на схемі – в –, γ1= γ2 тобто буде забезпечене умова:

Таким чином, рівномірне обертання веденого валу з допомогою двох карданних шарнірів нерівних кутових швидкостей забезпечується трьома умовами:

1. Кут між ведучим шарніром і карданним валом – γ1 – і карданним валом і веденим шарніром – γ2 – дорівнюють один одному.

2. Однойменні (наприклад, зовнішні) вилки шарнірів лежать в одній площині.

3. ведучий карданний і ведений вали лежать в одній площині.