книги из ГПНТБ / Бухарин Н.А. Автомобили. Конструкции, нагрузочные режимы, рабочие процессы, прочность агрегатов автомобиля учеб. пособие

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

На автомобиле «Урал-375» применен карданный шарнир ку­ лачково-дискового типа, представленный на рис. V III.8 , б. Между ведущей и ведомой валками 1 и 5 размещены детали 2 и 4, а также

Рис. VIII.7. Карданный шарнир равных угловых скоростей, состо- j нищи из двух одиночных карданов

Большое распространение на автомобилях высокой прохо­ димости имеют карданные шарниры равных угловых скоростей шарикового типа. Распространенная конструкция карданного шарнира с делительными канавками, применяемая на автомобилях ЗИЛ и УАЗ, представлена на рис. V III.8 , в. Шарнир состоит.из двух вилок 1 и 2, изготовленных за одно целое с валами. В ка­ навки 3 вилок помещены четыре шарика 4, передающие момент от ведущей вилки к ведомой. Пятый шарик 5 является центри­ рующим.

Конструкция шарнира обеспечивает при изменении угла между осями валов расположение шариков в плоскости, делящей этот угол пополам. При этом достигается равенство угловых скоростей ведущего и ведомого валов.

Карданный шарнир этого типа успешно работает при углах поворота у до 30—32°. Он относительно дешев и прост в изготов­ лении. В зависимости от размеров шарниры этого типа рассчи-

1 Нормаль ОН 025 315—68. .

224

таны на передачу крутящего момента от 1,34 до 7,60 кН-м (134— 760 кгс-м).

На рис. VIII.9 представлена вторая модификация карданного шарнира шарикового типа с делительным рычажком 7. Кардан-

Рис. VIII.8. Карданные шарниры равных угловых скоростей: а — кар­ данный шарнир равных угловых скоростей кулачкового типа (фирма «Тракта»); 6 — то же автомобиля «Урал-375»; в — карданный шарнир равных угловых скоростей шарикового типа с делительными канавками

за одно целое с ведомым валом 1, ведущей звездочки 4, смонтиро­ ванной на шлицах ведущего вала 8, сепаратора 3, делительного рычажка 7, направляющей чашки 6 и шести шариков 5. Передача момента осуществляется звездочкой 4 через шесть шариков 5 на канавки сферического корпуса 2 и далее, вал 1. При измене­ нии угла между валами делительный рычажок 7 перемещает8

направляющую чашку 6 и вместе с нею сепаратор 3 таким обра­ зом, что центры шариков располагаются в плоскости, делящей этот угол пополам.

Карданные шарниры данного типа отличаются высокой на­ дежностью и долговечностью и работают при углах между осями до 35—38°.'

Рис. VIII.9. Карданный шарнир равных угловых скоро­ стей шарикового типа с делительным рычагом

Однако в изготовлении эти карданные шарниры сложнее и дороже карданного шарнира с делительными канавками. Шарниры с делительными рычагами применяются преимущественно у авто­

от 7,8 до 29,5 кИ-м (800—3000 кгс-м).

§ 37. КРИТИЧЕСКОЕ ЧИСЛО ОБОРОТОВ КАРДАННОГО ВАЛА

При увеличении скорости вращения могут возникать попе­ речные колебания карданного вала. В случае приближения ско­ рости вращения к критической возникает явление резонанса и

226

карданного вала при высокой скорости движения автомобиля может явиться причиной тяжелых аварий.

Поперечный изгиб вала происходит за счет центробежных сил, возникающих вследствие несовпадения оси вращения вала с его

Рис. V III.10. Характер поперечных колебаний карданного вала: а, б -— первая и вторая ступени критического числа оборотов вала со свободно опертыми концами (опоры не воспринимают изгибающих моментов); в — первая ступень критического числа оборотов при защемленных опорах вала (т. е. воспринимающих изгибающие моменты на концах вала); в — поперечные колебания вала в зоне критического

числа оборотов

центром тяжести. Это несовпадение имеет место за счет неизбеж­ ных неточностей изготовления, неточности балансировки, про­ гиба вала под действием собственного веса и других причин.

На величину критической угловой скорости влияют характер защемления вала в опорах, жесткость опор, величины зазоров

всоединениях и подшипниках, несоосность деталей, некруглость

иразностенность трубы и другие факторы.

Опуская вывод формулы расчетной величины критической угло­ вой скорости сокр, приведенной в литературе [VIII.4], дадим окон­ чательное ее значение для вала постоянного сечения с равномерно распределенной нагрузкой, равной собственному весу. Вал сво­ бодно лежит на опорах, которые не воспринимают изгибающих моментов (рис. VIII. 10, а).

где i ' = l , 2 , . . . , — ступени критических угловых скоростей; / — длина вала между опорами; J n — момент инерции сечения

баний вала при достижении первой ступени критической угло­ вой скорости сокр. Если угловая скорость w > шкр1, то колебания вала прекращаются. При дальнейшем увеличении со наступает

Подставляя значения отдельных величин в формулу (VIII.6 ), получим для вала, свободно лежащего на опорах (рис. VIII. 10, а), следующие расчетные значения сокр и /гкР. Модуль упругости принят Е = 2 - 101 1 Па (2-ІО0 кгс/см2). Сила тяжести и масса

меньше расчетных вследствие недостаточной жесткости опор, недостаточной балансировки вала и точности центровки шлицевых соединений. Соответствующий поправочный коэффициент для новой (неизношенной) карданной передачи Кк, в — 0,9=0,95.

228

С учетом этого коэффициента действительное значение крити­ ческого числа оборотов карданного вала п'кр будет

,1кр

Согласно опытным данным ЗИЛ [VIII. 1], изменение коэффи­ циента Кк.в в зависимости от пробега автомобиля представлено

Рнс. VIII. 11. К определению критического числа оборотов карданного вала: а-— величины коэффициента kK_B в зависимости от пробега;

сильными вибрациями вала и появлением остаточных деформаций

изношенного шарнира существенно снижается. Линия 1 соответ­ ствует расчетным значениям.

Критическое число оборотов пкр для трубчатого вала выше, чем для сплошного того же веса, особенно при большом диаметре и малой толщине стенок трубчатого вала. Поэтому карданные валы современных автомобилей с быстроходными двигателями изготавливаются из тонкостенных труб большого диаметра.

При значительной базе автомобиля применяется не сплошной (по длине) карданный вал, а разрезной, состоящий из нескольких валов, каждый из которых подвешен на опорах. Вследствие этого длина каждого отрезка вала будет незначительной, что повысит пкр.

Величина п’кр должна быть больше Потахі где tinтах — макси­

скорости max (рис. VIII. 11, б) для автомобиля с ограничителем оборотов двигателя и и2тах Для автомобиля, не имеющего ограни­ чителя числа оборотов.

229