Карданные передачи

При движении машины из-за деформаций рессор углы между осями валов постоянно меняются. Кроме того, при сборке машины может быть нарушена соосность валов, а также при деформации рамы в процессе работы. Поэтому во избежание нарушения работы механизмов вводят карданную передачу – механизм, осуществляющий передачу крутящего момента без его изменения между валами, расположенными под постоянными или переменными углами. Карданная передача (к.п.) компенсирует несоосность агрегатов.

К карданным передачам предъявляют следующие требования:

• обеспечить синхронность вращения связанных передачей валов;

• обладать высоким КПД;

• хорошая уравновешенность передач;

• легкость демонтажа и доступность для ухода.

Карданная передача состоит из карданных шарниров, валов и промежуточных опор. Карданные шарниры по кинематическому признаку делятся на асинхронные и синхронные

(неравных и равных угловых скоростей). Синхронные применяются в приводе ведущих управляемых колес. Асинхронные применяются там, где углы между валами невелики (до 8), или где требуется компенсация агрегатов, установленных на одной раме. Асинхронные карданные шарниры делятся на полукарданы и полные. Полукарданами служат иногда зубчатые муфты, а чаще всего упругие полукарданы. Из полных карданов наибольшее распространение получили простые карданы с крестовиной - рисунок 29а.

Взаимосвязь между углами поворота валов определяется равенством:

tgα = tgβ∙cos∙γ (134)

где α и β – углы поворота ведущего и ведомого валов;

γ –угол между осями валов.

Отношение их угловых скоростей:

ω₂ / ω₁ = Cosγ / Sin²α+(Cosα∙Cosγ)²

Как следует из уравнения, неравномерность вращения ведомого вала пропорциональна углу между валами.

Из графика относительного углового смещения валов видно (рисунок 29 б), что при больших углах γ оно достигает значительной величины. Устранить эту неравномерность и обеспечить синхронность передачи можно установкой 2-х карданов с промежуточным валом между ними.

При проектировании передачи и ее установки необходимо, чтобы углы γ₁ и γ₂ были равны, а вилки карданов, устанавливаемые на промежуточном валу лежали в одной плоскости. В этом случае ведомый вал первого кардана становится ведущим по отношению ко второму. При выполнении этих требований смещения будут взаимно компенсироваться. Таким образом ведущий вал главной передачи будет вращаться с той же угловой скоростью, что и вторичный вал КПП.

Применение карданов неравных угловых скоростей в приводах к передним ведущим колесам создает неравномерность вращения последних, что ухудшает устойчивость машины на повороте, особенно при движении с повышенной скоростью, увеличивает износ баллонов, а также деталей привода.

Для улучшения условий работы трансмиссии машины иногда устанавливают последовательно 2 муфты. В этом случае между ведущим 7 и ведомым 8 устанавливается промежуточный вал 6, концы которых соединены карданами - рисунок 29 а.

Согласно равенства (134) вал 6 повернется на угол β′, тогда

tg=tgβ′∙Cosγ₁ (135)

Рисунок 29 Схема карданной передачи - а  установка шарниров: 1, 3, 4, 5  вилки карданных шарниров; 2  крестовина; 6  промежуточный вал; 7  ведущий вал; 8  ведомый вал;

б  график угловых смещений валов, связанных карданом

В свою очередь вал 8 повернется на угол β, тогда

tgβ=tgβ′∙Cosγ₂ (136)

Таким образом, углы поворота ведущего и ведомого валов имеют связь: tgβ=tgα∙(Cosγ₂ / Cosγ₁). Если углы наклона валов γ₁ и γ₂ равны, то их угловые скорости одинаковы.

ГЛАВНЫЕ ПЕРЕДАЧИ

(самоподготовка)

Главная передача (г.п.) – механизм, расположенный между коробкой передач и дифференциалом (авто) или механизмом поворота (гусеничный трактор). Главная передача служит для увеличения крутящего момента передаваемого от двигателя ведущим колесам. Она должна отвечать общим для всех механизмов требованиям - рисунок 30

Рисунок 30. Кинематические схемы главных передач: а – одинарная; б – двойная цен тральная; в – проходная; г – двойная разнесенная; д – двухступенчатая.

Главные передачи классифицируют по числу шестерен, составляющих передачу – одинарные и двойные.

На большинстве тракторов применяются одинарные цилиндрические или конические главные передачи с шестернями, имеющими прямые или спиральные зубья.

Надежность и долговечность главных передач помимо технологических факторов зависит еще и от условий зацепления шестерен. Даже при очень небольшом смещении вершин конусов парных шестерен резко возрастают контактные напряжения и напряжения изгиба.

Для ограничения смещения шестерен применяют упоры - ограничители которые устанавливают так, чтобы ведомая шестерня коснулась его, когда нагрузка будет выше расчетной. Для умень шения осевого перемещения шестерен применяют предварительный натяг подшипников.

Все это удлиняет срок службы передачи, но постоянный износ деталей приводит к нарушению зацепления главных передач.

Поэтому в процессе эксплуатации приходится производить регулировку подшипников вала ведущей и ведомой шестерен; взаимного положения шестерен, которым определяется правильность зацепления.

Двойные главные передачи устанавливают на грузовых авто средней и большей грузоподъемности и автобусах.

Детали главной передачи рассчитывают также как и детали коробок передач.

ДИФФЕРЕНЦИАЛ

(самоподготовка)

При движении машины по неровной дороге (и при повороте) ведущие колеса проходят различный путь в единицу времени. Если бы их (колеса) соединить общим валом, то они вращались бы с одинаковой частотой, что привело бы к проскальзыванию и пробуксовке колес относительно дороги. А это приводит к износу шин, затратам мощности, к увеличению расхода топлива и затрудняет поворот машины. Поэтому для устранения этих недостатков, ведущие мосты машин снабжены дифференциалом, который позволяет колесам ведущей оси вращаться с различной частотой вращения.

Дифференциал может быть осевым и межосевым, коническим и цилиндрическим.

Осевой дифференциал устанавливают между колесами одного моста –он позволяет им вращаться с различными скоростями. Межосевой дифференциал располагают обычно в раздаточной коробке – он позволяет вращаться с различными скоростями колесам переднего и заднего моста (среднего и заднего) – рисунок 31.

По конструкции дифференциалы бывают: шестеренные, кулачковые, червячные.

Шестеренные -- дифференциалы с коническими и цилиндрическими шестернями.

Рисунок 31 Ведущий мост с коническими осевым и межосевым дифференциалами

По принципу работы –простые (без блокировки) и блокирующиеся, которые делятся на дифференциалы с принудительной блокировкой и с самоблокировкой.

Дифференциалы с самоблокировкой могут быть повышенного трения и с механизмом свободного хода без учета трения. Все кулачковые и червячные дифференциалы являются дифференциалами повышенного трения.