Карданная передача(кинематика и управление)
Необходимость в применении карданной передачи на автомобилях возникает прежде всего при соединении валов агрегатов и механизмов, один из которых укреплен на раме, а другой связан с деталями ходовой части. Например, на автомобиле КамАЗ-5320 карданная передача применена для передачи крутящего момента от коробки передач к межосевому дифференциалу, установленному на среднем ведущем мосту. На автомобиле Урал-4320 карданная передача использована для передачи крутящего момента от раздаточной коробки к переднемуи среднему ведущим мостам. (См. приложение)Карданная передача применяется также для соединения валов механизмов, укрепленных на раме, вследствие деформации которой взаимное положение этих механизмов меняется. Подобное применение нашла карданная передача в приводе от коробки передач автомобиля Урал-4320к раздаточной коробке.Карданная передача часто применяется в приводах к дополнительному и вспомогательному оборудованию. В частности, на автомобиле Урал-4320 применена карданная передача в приводе от коробки отбора мощности к лебедке. В приводе к ведущим и управляемым колесам также применяется карданная передача, которая обеспечивает в этом случае передачу крутящего момента при больших переменных углах между валами.Карданные передачи состоят из карданных шарниров (карданов) карданных валов и промежуточных опор валов. Так как при взаимном перемещении агрегатов расстояние между ними изменяется, карданные валы обычно имеют подвижное шлицевое соединение одного из карданных шарниров с валом.На современных автомобилях привод к ведущим мостам осуществляется карданными передачами с шарнирами неравных угловых скоростей. Устройство карданных передач автомобилей различных марок практически одинаково, отличие заключается главным образом в размерах и форме отдельных деталей.Типичным примером конструкции карданной передачи является карданная передача автомобиля ЗИЛ-130 (см. приложение). Она состоит из промежуточного и основного валов, соединенных с помощью шлицев, промежуточной опоры и трех жестких карданных шарниров неравных угловых скоростей.Все три карданных шарнира имеют одинаковую конструкцию, которая позволяет им работать с максимальным рабочим углом между осями валов, равным 19°. Карданный шарнир состоит из двух вилок,крестовины, четырех стакановс установленными в них подшипниками, деталей крепления и уплотнений подшипников.
|
|
|
Крестовина имеет четыре шипа, в центре которых просверлены несквозные смазочные каналы. На каждый шип надет игольчатый подшипник. Иглы подшипника расположены в стакане и внутренней обоймы не имеют. Стакан устанавливается в вилке шарнира и удерживается крышкой,которая крепится болтами, стопорящимися усиками пластины. При сборке карданных шарниров в каждое глухое отверстие шипа закладывается консистентный смазочный материал, который в процессе эксплуатации не добавляется. Для удержания смазочного материала подшипники снабжены сальниками один из них (радиальный) установлен в стакане подшипника, а другой (торцовый) на шипе крестовины. В крестовинах, выпускавшихся ранее, имелись масленки для смазывания подшипников крестовин.
|
|
|
Промежуточный и основнойкарданные валы представляют собой тонкостенные трубы, на концах которых установлены вилки карданных шарниров.
К промежуточному карданному валу приварена передняя вилка, связанная крестовиной с фланцем-вилкой, при помощи которой карданный вал крепится к ведущему валу коробки передач.
Задний конец промежуточного вала соединен со скользящей вилкой, шлицевой наконечник которой вместе со шлицевой втулкойобразует подвижное шлицевое соединение, компенсирующее изменение длины карданного вала в результате перемещения заднего моста. Шлицевое соединение имеет полость для смазочного материала, уплотненную сальником и защищенную от попадания грязи прорезиненным кожухом.
|
|
|
К основному карданному валус обеих сторон приварены вилки, связанные через крестовины и игольчатые подшипники с промежуточным карданным валом и ведущим валом заднего моста. При помощи скользящей вилки основной вал соединен с промежуточным карданным валом, а при помощи фланца вилки -- с фланцем вала ведущей шестерни главной передачи заднего моста.
Карданные валы динамически сбалансированы, что повышает равномерность вращения (без биения) и снижает вибрацию валов. Дисбаланс промежуточного вала устраняют приваркой к его трубе пластин, а основного вала -- привертыванием балансировочных пластин под крышки подшипников карданных шарниров.
Промежуточная опора при помощи кронштейна крепится болтами к поперечине рамы автомобиля. Она расположена на заднем конце промежуточного карданного вала и является неразборной конструкцией, обеспечивающей поглощение вибрации, возникающей при работе карданной передачи. Шарикоподшипник промежуточной опоры расположен в резиновой подушке, закрепленной стопорными скобами и имеющей специальные прорези, повышающие ее эластичность. В крышке шарикоподшипника установлены войлочные сальники с отражателями, предохраняющими их от загрязнения, а также пресс-масленка для смазывания подшипника.В наиболее совершенных конструкциях карданных шарниров нет никаких смазочных устройств. Благодаря хорошим уплотнениям подшипников и особо высокому качеству смазки, закладываемой при сборке, пополнение се не требуется в течение всего межремонтного периода.
|
|
|
Частота вращения карданных валов весьма высока. Например, при движении автомобиля на прямой передаче она такая же, как и у коленчатого вала двигателя. Поэтому во избежание вибрации карданные передачи тщательно балансируют. При изготовлении карданных валов дисбаланс устраняют, приваривая в нужных местах уравновешивающие пластинки. Чтобы не нарушать балансировку, при сборке необходимо следить не только за правильным взаимным положением вилок (для этого на некоторых передачах имеются монтажные метки), но и не допускать использования различных по массе крепежных деталей.
Наиболее склонны к вибрации длинные валы. Поэтому, если расстояние между соединяемыми валами большое, то обычно делают промежуточную опору. При небольшом расстоянии вместо вала используют двойную вилку.
Карданные передачи полноприводных трехосных автомобилей (ЗИЛ-131, Урал-4320 и др.) состоят из четырех карданных валов: основного,расположенного между коробкой передач и раздаточной коробкой, карданного вала привода среднего моста, карданного вала привода заднего моста и карданного вала привода переднего моста. Устройство всех карданных валов и шарниров этих автомобилей одинаково и аналогично описанным выше, за исключением того, что конструктивно карданный вал среднего моста имеет несколько большие размеры.
Карданные передачи автомобилей МАЗ состоят из карданного вала и двух шарниров без промежуточной опоры, а карданная передача автомобилей КамАЗ выполнена из двух одинаковых по конструкции карданных валов.
Карданная передача трактора МТЗ-82 состоит из двух карданных валов с промежуточными опорами, а карданная передача трактора Т-150 выполнена из двух карданных валов и четырех шарниров.
Для устранения неравномерного вращения применяют два одинаковых карданных шарнира, причем их вилки, расположенные на противоположных концах карданного вала, должны лежать в одной плоскости. Тогда неравномерность, вызываемая одним карданным шарниром, компенсируется неравномерностью другого. Однако и при двух карданных шарнирах угол между осями валов не должен превышать --23°.
При движении автомобиля в результате прогиба рессор расстояние между коробкой передач и задним мостом изменяется, поэтому на валу одну из вилок карданного шарнира устанавливают на шлицах, чтобы длина карданного вала также могла изменяться.
В карданных передачах легковых автомобилей наряду с жесткими шарнирами неравных угловых скоростей применяют и мягкие карданные шарниры, имеющие упругий элемент в виде муфты из эластичного материала, упругая деформация которого позволяет не только передавать крутящий момент между валами, пересекающимися под углом 2--5°, но и защищает трансмиссию от жестких ударов. Примером такой передачи может служить карданная передача автомобилей ВАЗ-2105, -2107 и др. Она состоит из переднего и заднего карданных валов, промежуточной опоры и трех шарниров, из которых передний представляет собой упругий элемент, соединяющий ведомый вал коробки передач с передним валом карданной передачи.
Условия работы карданных передач определяются в первую очередь углами а наклона осей их валов: чем больше эти углы, тем в более тяжелых условиях работает передача. В особо тяжелых условиях работает карданная передача ведущих управляемых колес переднеприводных автомобилей, у которых угол наклона осей валов, изменяясь по величине и направлению (при повороте автомобиля), может достигать 35--40°. B таких передачах применяют шарниры равных угловых скоростей (шариковые или кулачковые), обеспечивающие передачу крутящего момента, равномерное вращение ведомого вала и поворот управляемых колес.
При вращении ведущего вала крутящий момент от одной вилки к другой передается через рабочие шарики. Делительные канавки имеют такую форму, которая независимо от угловых перемещений вилок обеспечивает расположение шариков в плоскости, делящей пополам угол между осями вилок, в результате чего оба вала вращаются с равными угловыми скоростями.Наряду с шариковыми шарнирами часто применяют и кулачковые шарниры (см. рисунок 2) равных угловых скоростей. Они состоят из двух вилок 10и 14, двух кулаков 11 и 13 идиска 12. Диск заходит в пазы кулаков и передает вращение от ведущей вилки к ведомой. В вертикальной плоскости вилки поворачиваются вокруг кулаков, а в горизонтальной -- вместе с кулаками вокруг диска. Кулачковый карданный шарнир работает подобно двум сочлененным жестким карданным шарнирам, из которых первый создает неравномерность вращения, а второй устраняет эту неравномерность. Этим и достигается вращение ведущего и ведомого валов с равными угловыми скоростями.Из-за простоты конструкции и сравнительно высокой работоспособности шариковые и кулачковые карданные шарниры нашли широкое применение в приводах к ведущим управляемым колесам многих автомобилей (ЗИЛ-131,ГАЗ-66-11, КамАЗ-4310, ВАЗ-2108).
| 6.Главная передача(требования и классификация,рабочие процессы) |
У заднеприводных и переднеприводных автомобилей устройство главной передачи различается. Сначала рассмотрим, как она функционирует на заднеприводных автомобилях.
Главная передача (рис. 4.8) предназначена для увеличения крутящего момента, для его передачи на полуоси колес под прямым углом, а также для уменьшения частоты вращения ведущих колес. Она состоит из пары шестерен — ведущей и ведомой, установленных под прямым углом по отношению друг к другу. Эти шестерни находятся в постоянном зацеплении друг с другом. Крутящий момент, возникающий в двигателе автомобиля, через коленвал, сцепление, коробку переключения передач и карданный вал передается на ведущую шестерню, а от нее под прямым углом — на ведомую шестерню,
откуда, в свою очередь, передается на полуоси колес. Отметим, что размер ведущей шестерни значительно меньше ведомой.
Однако существует важный нюанс: очевидно, что при повороте автомобиля ведущие колеса должны пройти разное расстояние: колесо внутри поворота — меньшее, а колесо снаружи поворота — большее. Но главная передача не обеспечивает такого эффекта, следовательно, поворот автомобиля, по идее, невозможен.
За счет чего же решается эта проблема?
Данная проблема решается за счет специального устройства, которое называется дифференциалом. Оно предназначено специально для того, чтобы распределить крутящий момент между полуосями (а значит, между колесами) при выполнении поворотов, а также при движении по неровным дорогам. Иначе говоря, с помощью дифференциала колеса крутятся с разной угловой скоростью и проходят разное расстояние, не проскальзывая при этом по поверхности дороги.
Дифференциал состоит из двух шестерен полуосей и двух шестерен сателлитов и установлен вместе с главной передачей, образуя с ней единый механизм (рис. 4.9).
Наверняка многим доводилось видеть, как автомобиль, застряв в грязи или в снегу, буксует только одним колесом, а второе колесо этой же оси стоит неподвижно, поскольку сильно увязло. Это наглядная демонстрация работы дифференциала: в данном случае крутящий момент полностью передается только на одно колесо — то, которое крутится; правда, это как раз недостаток дифференциала.
Но его достоинства с лихвой перекрывают этот недостаток: благодаря дифференциалу автомобиль имеет возможность нормально поворачивать и без него резину на колесах пришлось бы менять в несколько раз чаще.
Что касается переднеприводных автомобилей, то в силу конструктивных особенностей у них устройство главной передачи и дифференциала несколько иное (рис. 4.10). Дело в том, что у переднеприводных автомобилей двигатель установлен поперек направления движения, следовательно, нет необходимости передавать крутящий момент под прямым углом, поскольку он и так передается в плоскости, соответствующей движению колес.
Рис. 4.8. Главная передача и дифференциал заднеприводного автомобиля:
1 — картер; 2 — крышка; 3 — защитный чехол; 4 — стопорное кольцо; 5 — полуось; 6 — сальник подшипника; 7 — регулировочная гайка; 8 — стакан подшипника; 9 — полуосевая шестерня; 10 — крышка коробки дифференциала; 11 — ведомая шестерня главной передачи; 12 — стопорное кольцо пальца сателлитов; 13 — палец сателлитов; 14 — сателлит; 15 — коробка дифференциала
У переднеприводных машин главная передача и дифференциал расположены непосредственно в коробке переключения передач.
Чтобы механизмы главной передачи и дифференциала преждевременно не изнашивались, у заднеприводных автомобилей заливается трансмиссионное масло в картер заднего моста. Визуально он выглядит как характерное утолщение в центральной части заднего моста. У переднеприводных автомо-
билей масло заливается в коробку передач.
Уровень масла необходимо контролировать, при необходимости доливать его, а также своевременно менять износившиеся сальники, которые должны предотвращать утечку масла.
Любой стук или звон, который доносится из района заднего моста, заставляет нервничать любого автолюбителя. Однако раньше времени паниковать не стоит: ведь причины возникновения подобных звуков могут быть совсем безобидными. В частности, причиной их появления может быть, например, то, что глушитель задевает балку заднего моста.
Рис. 4.9. Схема устройства и работы дифференциала:
а — автомобиль идет по прямой (сателлиты не вращаются, ведущие колеса вращаются с одинаковой скоростью); б — автомобиль движется по закруглению (скорости ведущих колес разные, сателлиты вращаются вокруг своих осей); 1 — ведомая шестерня; 2 — ведущая шестерня; 3 — сателлит; 4 — полуосевая шестерня; 5 — полуось
Рис. 4.10. Главная передача и дифференциал переднеприводного автомобиля:
1 — фланец полуоси; 2 — штифт пальца сателлитов; 3 — стопорный винт; 4 — картер главной передачи; 5 — первичный вал; 6 — венец передачи заднего хода первичного вала; 7 — роликовый подшипник; 8 — болт крепления стопора; 9 — ось промежуточного зубчатого колеса передачи заднего хода; 10 — промежуточное зубчатое колесо передачи заднего хода; 11 — вилка включения передачи заднего хода; 12 — ведущее зубчатое колесо главной передачи (вторичный вал); 13 — сателлит; 14 — ведомое зубчатое колесо главной передачи; 15 — картер сцепления; 16 — коробка дифференциала; 17 — палец сателлитов; 18 — зубчатое колесо полуоси; 19 — шайба маслонаправляющая; 20 — прокладка картера; 21 — подшипник дифференциала; 22 — регулировочная гайка; 23 — манжета фланца полуоси
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 668; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!