ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Трансмиссионные валы и шарниры из "Шасси автомобиля 1 том Издание 4 " На автомобилях классической компоновки для передачи крутящего момента от коробки передач к главной передаче служит карданный вал (см. рис. 3.2.4, б и 3.2.13, е). На рис. 3.1.20 показан вал обычной конструкции со скользящим шлицевым соединением и с двумя карданными шарнирами. Угол между соединяемыми валами в шарнирах карданного вала, применяемых для легковых автомобилей, может составлять на каждом шарнире до а/2 = +15° (т. е. всего 30°), а для грузовых — соответственно до а/2 = +9° или а/2 = +7,5°. [c.108] Частота вращения карданного вала на прямой передаче равна ча-стоте вращения двигателя и при современных двигателях нередко достигает 6000 об/мин. По этой причине угол а, показанный на рис. 3.1.23 и 3.1.24, в нормальном положении (т. е. при конструктивном весе автомобиля, см. рис. 1.4.5) должен быть возможно меньшим, чтобы не иметь больших значений на границах диапазона изменения указанного угла. Это позволит уменьшить не только массу вала, но и его стоимость. Значение крутящего момента, который может передавать шарнир длительное время, падает с увеличением угла а выше значения 3° следующим образом на 20 % при а = 6° на 30 % при а = 9° на 37 % при а = 12° на 42 % при а = 15° и т. д. [c.109] Для сохранения долговечности, равной не менее 100 тыс. км, с ростом угла а потребовалось бы усиление обоих карданных шарниров. К тому же угловое ускорение массы карданного вала возрастает с увеличением угла а. Для предварительного определения размеров шарниров при длине валов до L = 1600 мм в качестве ориентировочного значения можно использовать условие п-а 35 000 об/мин. Это означает, что шарниры валов такой длины, вращающиеся с частотой до 6000 об/мин, могут иметь углы между соединяемыми валами не более 5,8°, причем это условие должно соблюдаться при обоих предельных нагрузочных состояниях автомобиля первое, когда в автомобиле находится только водитель и имеется почти пустой топливный бак, второе соответствует полностью нагруженному автомобилю. [c.109] Компоновка карданной передачи по схеме W (рис. 3.1.24) позволяет получить одинаковые угловые скорости на валах 1 п 2, однако только при соблюдении следующих условий. [c.111] Если легковой автомобиль классической или заднемоторной компоновки имеет в задней части независимую подвеску или подвеску Де-дион, то на главной передаче и на колесе целесообразно устанавливать подвижные шарниры равных угловых скоростей (рис. 3.1.35, б 3.10.16 и 3.2.34). [c.115] Если полуоси задних колес должны участвовать в передаче боковых сил, как это имеет место на автомобилях Ягуар (см. рис. 3.4.13, а) и Фиат-130 (см. рис. 3.5.31), то экономически выгодным и технически удачным представляется решение использовать по два карданных шарнира с каждой стороны прн этом должны быть соблюдены условия, указанные на рис. 3.1.23. [c.115] Передние ведущие колеса, кроме того, должны поворачиваться, следовательно, на наружных концах полуосей должны быть шарниры, допускающие поворот колес без изменения скорости их вращения. Этому условию удовлетворяют два карданных шарнира, объединенные в один сдвоенный шарнир (рис. 3.1.36) по схеме F. В случае использования сдвоенного шарнира в зависимых передних подвесках центрирование в нем не обязательно как видно на рис. 3.1.37, наружная и внутренняя части полуоси установлены в игольчатых подшипниках. Такая конструкция еще имеет преимущество в том, что вал колеса работает только на кручение. Изгибающие моменты, вызываемые вертикальными и боковыми силами, воспринимаются ступицей колеса, которая опирается на шейку корпуса шарнира через два конических роликовых подшипника. Гайка и стопорная гайка, расположенные на наружном конце шарнира, служат для регулировки осевого зазора, которую выполняют после снятия наружной крышки. Внутренний диаметр уплотнительной манжеты, отделяющий полость подшипников от полости тормозного механизма и помеченной на рисунке крестиком, выбран таким образом, чтобы при снятии ступицы манжета проходила без повреждений над оставшимися роликами внутреннего подшипника. [c.115] Сдвоенные шарниры описанной выше конструкции допускают поворот до угла, равного 40, усиленные — 48° фирма Гелен-квелленбау выпускает шарниры с максимальным углом поворота, равным 60°. Если подвеска зависимая, то наличие консоли а между центром карданного шарнира и точкой В опоры полуоси приводит к прогибам Д и / 2 (рис. 3.1.38). Поэтому полуось должна иметь диаметр, достаточный для того, чтобы эти прогибы, которые уменьшают срок службы игольчатых подшипников, не превышали определенных границ. При независимых подвесках, когда требуется осевое центрирование (рис. 3.1.39), реакция В воспринимается центрирующей опорой 1, т. е. в середине шарнира. [c.115] Сдвоенные шарниры такой конструкции устанавливались раньше на некоторых легковых автомобилях, в настоящее время все европейские фирмы применяют только неподвижный шарнир равных угловых скоростей, называемый шарниром Рцеппа (см. рис. 3.1.31, 3.4.19 и 3.5.4). Шарнир обычного исполнения допускает угол между валами до 45°, в исключительных случаях — до 47° если для поворота передних колес автомобиля требуется больший угол, то можно, например, применить конструкцию, показанную на рис. 3.1.40. [c.117] Неподвижные шарниры равных угловых скоростей имеют преимущество перед сдвоенными шарнирами в том, что они короче и компактнее. Кроме того, они не вызывают осевого перемещения валов, вследствие чего не увеличивается усилие, действующее на рулевое колесо, даже при резком разгоне автомобиля на повороте. Передача крутящего момента в этих шарнирах осуществляется шестью шариками, которые располагаются в круглых канавках внутренней звездочки и корпуса, причем независимо от угла поворота шарики всегда остаются сцентрированными относительно центра шарнира. Это достигается в результате применения канавок специальной формы и направляющего сферического сепаратора, расположенного между звездочкой и корпусом. [c.117] После индуктивной поверхностной закалки предел текучести при кручении возрастает на 50 %, в результате диаметр вала можно уменьшить при.мерно на 13 %. Условием осуществления этого является твердость поверхности, которая должна быть не менее HR 48 (по возможности НЙС 50) для обеспечения достаточных прочностных качеств в поверхностных зонах требуются стали с содержанием углерода не менее 0,4 9о и глубиной закаленного слоя 2—3,5 мм. Указанные выше марки стали удовлетворяют этому условию на чертеже вала рядом с указанием твердости по Роквеллу должен быть приведен допуск, например HR 52 + 4. [c.118] Неподвижные шарниры, изображенные на рис. 3.1.31 и 3.1.40, снабжены долговечным смазочным материалом, в эксплуатации их не требуется обслуживать, а в качестве подвижного уплотнения шарниры имеют гофрированный чехол из хлорбутадиенового каучука или в большинстве случаев из полиуретана. Если чехол негерметичен или поврежден, то в шарнир попадают вода и пыль, которые могут вывести его из строя на рис. 3.0.5 приведены показатели частоты дефектов, выявленных при осмотрах, и указаны их возможные последствия. По этой причине автомобили высокой проходимости имеют уплотнение в виде стального колпака (рис. 3.1.41), закрепленного на внутренней полуоси. Недостатками такой конструкции является то, что увеличивается на 15 мм диаметр вращения О и ограничивается угол между валами шарниров до 40°. Для обеспечения надежного уплотнения требуется определенный натяг радиальной манжеты, скользящей по гладкой поверхности сферического корпуса. Натяг можно регулировать с помощью накатанного резьбового кольца. [c.119] Если длина и расположение полуоси выбраны в соответствии с параметрами рычагов и других элементов направляющего устройства подвески, то при ходе сжатия и отбоя колес практически не будет изменяться длина полуоси. Линия продолжения оси полуоси должна проходить через полюс Р, а центр неподвижного шарнира лежать на оси поворота АВ (см. рис. 4.10.2). Для рулевых тяг в этих условиях центр подвижного шарнира может быть определен нахождением полюса или с помощью шаблона. Определенное таким образом положение шарниров обеспечивает отсутствие изменения длины полуоси также при повороте колеса. Однако выполнить в процессе конструирования все кинематические требования очень трудно, к тому же в реальном автомобиле (в связи с податливостью опор рычагов) они вообще не могут быть соблюдены. Поэтому на главной передаче требуется устанавливать шарнир с осевой подвижностью, причем для достижения равномерности вращения на наружном шарнире применяют полуось, показанную на рис. 3.1.31. [c.120] Иногда на главной передаче устанавливают карданные шарниры со шлицевым соединением, компенсирующим изменения длины. В таких случаях преимущество наружного шарнира Рцеппа (высокая равномерность вращения) может обернуться недостатком, если полуось в плане будет отклоняться вперед или назад или от горизонтали на небольшой угол а (рис. 3.1.42). При этом во время прямолинейного движения по ровной дороге без каких-либо помех вследствие переменной частоты вращения могут возникнуть периодические колебания в передней подвеске и в рулевом управлении (см. рис. 3.1.23). [c.120] Вернуться к основной статье