Шарниры равных угловых скоростей. конструкция и область приминения

Шарнир равных угловых скоростей это механическое соединение, при котором скорость вращения выходного вала равна скорости вращения входного вала, не зависимо от угла изгиба шарнира.

Шарниры равных угловых скоростей применяются для передачи крутящего момента от дифференциала на ведущие управляемые колеса. При соединении валов шарнирами равных угловых скоростей ведомый вал вращается равномерно с постоянной угловой скоростью, соответствующей угловой скорости ведущего вала. Чаще применяют шариковые, кулачковые и трехшиповые шарниры .

Шариковый шарнир равных угловых скоростей (шарнир Вейса) состоит из следующих элементов :

• ведущего вала со шлицами, входящими в зацепление с полуосевым зубчатым колесом дифференциала и вилкой с делительными канавками;

• ведомого вала со шлицами, входящими в зацепление с ведущим фланцем ступицы колеса и вилкой с делительными канавками;

• четырех ведущих шариков, расположенных в делительных канавках вилок;

• центрирующего шарика вилок, помещенного в сферические углубления на торцах вилок.

Центрирующий шарик имеет лыску, которая располагается при сборке против вставленного ведущего шарика. Шарик стопорят шпилькой, расположенной в осевом канале ведомой вилки, одним концом входящей в отверстие центрирующего шарика, таким образом запирая собранный карданный шарнир. Делительные канавки имеют специальную форму, при которой ведущие шарики независимо от угловых перемещений вилок всегда располагаются в плоскости, делящей пополам угол (биссекторная плоскость) между осями ведущей и ведомой вилок. Благодаря этому обе вилки имеют одинаковую частоту вращения. Предельный угол между осями валов 32—33° Шариковый шарнир равных угловых скоростей (шарнир Рцеппа) состоит из двух кулаков: внутреннего, связанного с ведущим валом, и наружного, связанного с ведомым валом. В обоих кулаках имеется по шесть тороидных канавок, расположенных в плоскостях, проходящих через оси валов. В канавках находятся шарики, положение которых задается сепаратором, взаимодействующим с валами через делительный рычажок. Один конец рычажка поджимается пружиной к гнезду внутреннего кулака, другой скользит в цилиндрическом отверстии ведомого вала. При изменении относительного положения валов рычажок наклоняется и поворачивает сепаратор, который в свою очередь, изменяя положение шариков, обеспечивает их расположение в бисекторной плоскости. В данном шарнире крутящий момент передается через все шесть шариков. Предельный угол между осями валов 35—38°

Кулачково-дисковый шарнир равных угловых скоростей (шарнир Тракта) состоит из связанных с ведущим и ведомым валами

полуцилиндрических вилок и вставленных в них цилиндрических кулаков, в пазы которых входит диск, передающий крутящий момент от ведущей вилки к ведомой. Максимальное значение угла между валами до 45° Большая контактная поверхность деталей, воспринимающая усилия, и высокая несущая способность обуславливают их применение на тяжелых грузовых автомобилях. Трехшиповые шарниры. В трехшиповом шарнире крутящий момент от ведущего вала передают три сферических ролика, которые установлены на радиальных шипах, жестко связанных с корпусом шарнира ведомого вала.

Шипы относительно друг друга располагаются под углом 120° Ведущий вал имеет трехпальцевую вилку, в цилиндрические пазы которой входят ролики. При передаче момента между несоосными валами ролики перекатываются со скольжением вдоль пазов и одновременно скользят в радиальном направлении относительно шипов. Предельный угол между осями валов до 40° Особенностью данного шарнира является то, что в отличие от шариковых шарниров передача момента от ведущих элементов на ведомые происходит не в бисекторной плоскости, а в полости, проходящей через оси шипов. Равенство частот вращения ведущего и ведомого валов обеспечивается при любом взаиморасположении их осей.

Привод колеса состоит из двух шарниров равных угловых скоростей (ШРУС), соединенных между собой валом.

Шарнир состоит из корпуса 2, 13, сепаратора 7, обоймы 4 и шести шариков 5, которые размещены в канавках корпуса и обоймы, В наружном шарнире эти канавки выполнены по радиусу, что обеспечивает угол его поворота до 42°. В корпусе внутреннего шарнира канавки прямые, что позволяет деталям перемещаться в продольном направлении, «удлиняя» или «укорачивая» привод (это необходимо для компенсации взаимных перемещений подвески и силового агрегата). Внутри обоймы имеется шлицевое отверстие для соединения с валом привода.

Детали шарнира изготовлены с высокой точностью, шарики одной сортировочной группы подбираются индивидуально для каждого шарнира. Поэтому изношенный шарнир заменяют в сборе.

Герметичность шарнира — непременное условие его надежной работы — обеспечивается защитными резиновыми чехлами 10. Чехол своими концами надет на корпус шарнира и вал привода и закреплен хомутами 8 и 11.

76) Механизмы распределения мощности. Назначение, требования конструкция

Общие положения

Термин «дифференциальный механизм» или «дифференциал» в его широком смысле означает приспособление, которое позволяет передавать крутящий момент от одного ведущего вала двум ведомым валам в обоих направлениях вращения, сохраняя оба ведомых вала независимыми один от другого в отношении их частоты вращения. Чтобы располагать достаточной тяговой силой при всех условиях работы, желательно передавать крутящий момент, по меньшей мере, двум колесам; также при езде по кривой необходимо, чтобы одно колесо вращалось быстрее, чем другое, так как иначе одна шина должна была бы скользить по дороге, чтобы компенсировать разницу в длине кривой, описываемой внутренним и внешним колесами. Более того, если бы не было такого дифференциального механизма, и оба колеса были бы жестко закреплены не общей приводной оси или валу, автомобиль не мог бы легко управляться рулевым механизмом, и появилось бы сильное стремление к скольжению со стороны передних (поворотных) колес. Таким образом, принцип распределения мощности между ведущими колесами влияет на управляемость автомобиля. Кроме того, нагрузка на полуось внутреннего колеса значительно увеличивается, и в случае появления в трансмиссии циркулирующей мощности момент, нагружающий это колесо, может более чем вдвое превзойти крутящий момент, действующий при прямолинейном движении автомобиля. Чтобы предотвратить возникновение этого явления, которое особенно нежелательно при движении по гладким поверхностям с высоким коэффициентом сцепления, в автомобилях применяю механизмы распределения мощности, которые разделяют подводимую к ним мощность между двумя колесами иначе, чем в случае кинематически жесткого соединения (блокировки) колес друг с другом.

Простейшим способом устранения циркуляции мощности в ведущем мосту является применение в ступицах колес односторонних муфт свободного хода, передающих крутящий момент только в одном направлении. Когда при движении автомобиля на повороте частота вращения наружного колеса увеличивается, односторонняя муфта не допускает передачи мощности в противоположном направлении, т.е. от опорной поверхности через колесо к оси автомобиля.

Односторонние муфты не должны исключать движения автомобиля назад, что требуется предусматривать в их конструкции. Вместо того, чтобы размещать в ступицах колес две односторонние муфты, с этой целью лучше применять один механизм, общий для двух полуосей и установленный по центру у главной передачи. Механизмы, которые при движении на повороте отключают колесо, проходящее больший путь (независимо от направления движения автомобиля вперед или назад), называют отключающими механизмами. Однако наиболее часто применяемым механизмом для распределения мощности по колесам автомобиля является дифференциал.

Передаточное число дифференциала. Дифференциалы, устанавливаемые между колёсами, чаще всего имеют внутреннее передаточное число Lw = 1. Это означает, что при невращающемся корпусе (W₀ = 0) одно колесо вращается с частотой вращения w1 = 1, а второе -w2 = -1. Такой дифференциал называется симметричным. Симметричный дифференциал (без учета внутреннего трения) распределяет крутящий момент между колесами поровну. Если дифференциал распределяет крутящий момент между двумя или

более ведущими мостами, потребность которых в крутящем моменте из-за разных нагрузок разная, то такой дифференциал называется несимметричным, и его внутреннее передаточное число Iw ≠ 1.

В отдельных конструкциях передаточное число дифференциала может циклически изменяться в определенных пределах, тогда мы имеем дело с пульсирующим дифференциалом.

На рис. 1.1. показаны конструктивные схемы простых межколесных дифференциалов малого трения. На рис. 1.2. - элементы конструкции конического дифференциала.

Рис. 1.2. конический дифференциал (без корпуса): а - в сборе; б - в разобранном виде; 1 -шестерни полуосей; 2 - сателлиты; з - крестовина; 4 - опорная шайба шестерни полуоси; 5-опорные шайбы сателлитов.

Назначение дифференциала:

• Передаёт крутящий момент с двигателя на ведущие колёса.

• Служит дополнительной понижающей передачей.

• Позволяет колёсам вращаться с разной скоростью (из-за этого дифференциал и получил своё название).

ВИДЫ МЕХАНИЗМОВ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МОЩНОСТИ

Механизмы распределения мощности, применяемые в автомобилях, можно классифицировать следующим образом. В зависимости от назначения различают дифференциалы: межколесные (рис. 1.1.), межосевые (рис. 1.3.) и межбортовые. По конструктивной схеме дифференциалы делятся на простые и сложные, а также симметричные и несимметричные. Учитывая степень автоматизации дифференциалов, можно выделить дифференциалы без блокировки, с принудительной блокировкой, включаемой водителем, и самоблокирующиеся. По конструкции дифференциалы можно разделить на дифференциалы малого трения (конические и цилиндрические), дифференциалы повышенного трения (с дисками трения, кулачковые, с зубчатыми колесами), дифференциалы с гидравлическим сопротивлением, пульсирующие дифферен­циалы (с переменным передаточным числом), отключающиеся механизмы (с односторонними муфтами), самоблокирующиеся дифференциалы (с помощью многодисковых муфт свободного хода или гидравлической муфты с вязкой жидкостью).