книги из ГПНТБ / Теория и конструкция боевых колесных машин

Карданные передачи могут быть классифицированы как по их конструкции в целом, так и по свойствам их основных элементов — карданных шарниров.

По первому признаку различают:

1)закрытые карданные передачи (рис. 87, а);

2)открытые карданные передачи (рис. 87, б).

Рис, 87. Схема карданных передач:

а — с одним шарниром; б — с двумя шарнирами

180

Карданные передачи могут быть: а) без промежуточной опоры;

б) с промежуточной опорой (рис. 8 8 , а и б).

Закрытая карданная передача без промежуточной опоры имеет один карданный шарнир. Шарнир и карданный вал такой передачи заключены внутри трубы, которая часто используется для переда­ чи толкающих усилий от колес к раме или реактивного момента или того и другого.

Рис. 88. Схемы карданных передач с промежуточной опорой: а — без промежуточного вала; б — с промежуточным валом

Открытая передача без промежуточного вала (рис. 87, б) имеет два карданных шарнира 1 и 2, которые могут работать как в кожу­ хах (закрытые шарниры), так и без кожухов (открытые шарниры). Открытые передачи с открытыми карданными шарнирами имеют наибольшее распространение (БТР-60П, БРДМ, ГАЗ-6 6 и др.).

Передачи с промежуточной опорой (рис. 8 8 ) применяются, ког­ да расстояние между механизмами, соединяемыми карданной пере­ дачей, велико (ЗИЛ-164, ЗИЛ-130, МАЗ-200).

В последнее время в трансмиссиях легковых автомобилей вза­ мен карданной передачи иногда применяют тонкий сплошной сталь­ ной стержень (рис. 89), жестко связанный с валом сцепления и ва­ лом ведущей шестерни редуктора (автомобиль DAF-600). Возмож­ ность передачи крутящего момента при изменении взаимного поло­ жения механизмов трансмиссии, связанных такой передачей, обес­ печивается способностью тонкого и длинного вала изгибаться без возникновения в нем чрезмерных напряжений.

Карданные шарниры классифицируются по кинематическим и конструктивным признакам.

181

182

Определив cosfi из уравнения (130) после подстановки его значения в уравнение (131), получим

C O S 7

'С увеличением а от 0 до 90° «>2 монотонно уменьшается, до­

ментов, передаваемых карданной передачей. Поскольку мощ­

183

Следовательно, карданный шарнир является своеобразным редуктором с переменным передаточным числом, периодически изменяющим крутящий момент, передаваемый от двигателя к механизмам, расположенным за карданным шарниром, в преде­

Таким образом, степень неравномерности U характеризует ам­ плитуду изменения крутящих моментов, действующих на механиз­ мы, расположенные за карданным шарниром, оказывающую боль­ шое влияние на усталостную прочность деталей этих механизмов. С увеличением А долговечность этих деталей быстро уменьшается.

Неравномерность вращения ведомого вала является также ис­ точником возникновения дополнительных динамических нагрузок, связанных с ускорениями и замедлениями вращающихся масс де­ талей трансмиссии. Точный учет этих динамических нагрузок сло­ жен. Для их приближенной оценки заменим трансмиссию валом А (рис. 91), массу поступательно движущихся частей колесной ма­ шины— маховиком /г, а вращающихся частей двигателя — махо­ виком J\.

Рис. 91. Схема для иллюстрации динамики кардана

Будем считать, что маховики J\ и /г вращаются равномерно. В связи с рассмотренным выше свойством кардана расположенный

184

Используя обычные методы определения экстремальных значе­ ний, получим угол aJmax, при котором разность (J3 — а ) макси­ мальна:

к

Рис. 92. Записимооти (1 = / (а) и </тах — / (y)

Таким образом, кинематические особенности несинхронных кар­ данов вызывают пульсацию момента, передаваемого через механиз­ мы трансмиссии с амплитудой, пропорциональной степени неравно­ мерности ТУ, и появление дополнительного динамического знакопе­ ременного момента, изменяющегося с амплитудой dm*xCT~ 0,25у2ст.

При проектировании карданных передач нужно принимать меры для устранения или уменьшения вредного влияния этих свойств нс-

185

синхронных карданов на работоспособность механизмов трансмис­ сии.

3. АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИИ НЕСИНХРОННЫХ КАРДАНОВ

допускает некоторую несоосность валов, соединяемых такой муфтой. Обычно такие карданы могут достаточно удовлетворительно рабо­ тать при углах между валами не более 1—2°.

В трансмиссиях боевых колесных машин высокой проходимости жесткие полукарданы используются редко. Возможное место при­ менения полукарданов — привод между близко расположенными механизмами трансмиссии, укрепленными на достаточно жестком основании.

Упругий полукардан допускает передачу крутящего момента под переменным углом за счет деформации специального упругого звена.

На рис. 94 таким упругим звеном является диск 3 из прорези­ ненной ткани, усиленной стальными тросами 4. Диск крепится бол­ тами к ведущей 1 и ведомой 2 вилкам.

В данной конструкции предусмотрено центрирующее устрой­ ство в виде сферического шарикоподшипника 5.

Упругие полукарданы допускают удовлетворительную работу при углах 7 = 3—4° (а некоторые конструкции до 6 —8 °). По срав­ нению с жесткими полукарданами они имеют ряд преимуществ: не требуют смазки, бесшумны, уменьшают динамические нагрузки в трансмиссии. У бронетранспортеров и многоприводных автомоби­ лей упругие полукарданы устанавливаются в приводе к механиз­ мам, к которым передается крутящий момент сравнительно неболь­ шой величины.

Полные карданы являются основными типами шарниров, при­ меняемых в карданных передачах современных колесных машин.

Игольчатые подшипники применяют из-за их высокой ра­ диальной грузоподъемности и малых габаритов. У игольча­ того подшипника карданного шарнира обычно нет внутренней обой­ мы и внутренней беговой дорожкой является поверхность шипа, ко­ торая должна иметь соответствующую твердость (HRC = 55—65) Наружной обоймой является стакан 6, установленный в отверстии вилки. От поворачивания и осевых перемещений стакан удержи­ вается крышкой 3.

Игольчатые подшипники не могут воспринимать осевых нагру­ зок, и последние воспринимаются торцами шипов.

186

Смазка к иглам и торцам шипов подается по сверлениям, рас­ положенным вдоль осей шипов крестовины. Для защиты игольча­

тых подшипников от попадания пыли, грязи и др., а также удержа­ ния смазки применяются сальниковые уплотнения 7. Чтобы избе­ жать выдавливания смазки через сальники при заполнении поло-

Рис. 95. Кардан с крестовиной на игольчатых подшипниках:

/ и 2 — вилки; 3 — крышка; 4 — крестовина; 5 — накладка; 6 — стакан; 7 — уплотнение

'188

сти крестовины или при ее нагревании, устанавливается клапансапун.

Имеются попытки возвратиться к шарнирам с подшипниками скольжения с использованием антифрикционных пластмасс, не тре­ бующих смазки.

Шарниры на игольчатых подшипниках могут передавать крутя­ щий момент под углами до 30°. Однако чаще всего по конструк­ тивным соображениям у<. 15—20°.

Универсальные жесткие карданы (рис. 96) обеспечивают не только передачу крутящего момента между валами, расположен­ ными под углом, но и осевое перемещение одного из валов (обычно

ведомого) в самом шарнире. Внутри колокола 1, связанного с од­ ним из валов, имеются продольные пазы, по которым могут пере­ мещаться игольчатые подшипники со сферическими обоймами 2, на­ детые на шипы цапфы 4. Цапфа надета на шлицы второго вала. В торцовые отверстия шипов цапфы 4 вставлены сферические суха­ ри 3. Поверхность сухарей является частью сферы с центром, распо­ ложенным на оси вала, поэтому поворот цапфы вместе с валом на некоторый угол относительно оси колокола не вызывает изменения радиального люфта цапфы в пазах колокола.

4. КИНЕМАТИКА, ДИНАМИКА И АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ СИНХРОННЫХ КАРДАНОВ

Карданы, обеспечивающие равенство угловых скоростей веду­ щего и ведомого валов, расположенных под углами, могут быть по­ лучены либо спариванием двух асинхронных шарниров (сдвоенные карданы), либо по принципу передачи усилия в биссекторной пло­

189