Назначение, схема, устройство шарнира неравных угловых скоростей

5 правила приемки

5.1 Карданные передачи и их элементы подвергают приемке службой технического контроля (далее — СТК) и периодическим испытаниям.

5.2 Испытания проводят в соответствии с ГОСТ 15.309 и технической документацией изготовителя.

5.3 Если контрактами на поставку предусмотрена приемка независимым органом (представителем заказчика или потребителя), то приемку проводит указанный орган в присутствии СТК изготовителя.

5.4 Периодические испытания карданных передач проводят не реже одного раза в шесть месяцев не менее чем на трех типовых представителях. Типовыми представителями являются карданные передачи с шарнирами одного типоразмера, имеющие различную длину и конструкцию присоединительных элементов, и изготавливаемые по типовой технологии.

5.5 Потребитель имеет право проводить выборочную проверку соответствия карданных передач, их узлов и деталей требованиям настоящего стандарта и КД разработчика. Проверку проводят в объеме приемочного контроля СТК.

5.6 Параметры, проверяемые при приемке СТК и периодических испытаниях приведены в таблице 2.

Таблица 2 — Параметры, проверяемые при испытаниях

5.7 Отчетность о результатах испытаний

5.7.1 Результаты каждого испытания, проведенного испытательной лабораторией (далее — лаборатория), должны быть оформлены точно, четко, недвусмысленно и объективно.Примечание — В настоящем стандарте под испытательной лабораторией подразумеваются предприятия (организации), центры, специальные лаборатории, подразделения предприятий (организаций), являющиеся третьей стороной и осуществляющие испытания, которые, в том числе, составляют часть контроля при производстве и сертификации продукции.

5.7.2 Результаты испытаний оформляют протоколом испытаний, в котором указывают всю информацию, необходимую для толкования результатов испытаний.

5.7.3 Каждый протокол испытаний должен содержать, по крайней мере, следующую информацию, если лаборатория не имеет обоснованных причин не указывать ту или иную информацию:

а) наименование документа «Протокол испытаний»;

б) вид испытаний;

в) уникальную идентификацию протокола испытаний, например, серийный номер, а также идентификацию на каждой странице, чтобы обеспечить признание страницы как части протокола испытаний;

г) нумерацию страниц с указанием общего числа страниц;

д) наименование и адрес лаборатории, а также место проведения испытаний, если оно отличается от адреса лаборатории;

е) наименование и адрес изготовителя испытываемого изделия;

ж) идентификацию используемого метода;

и) описание испытываемого изделия: модель, тип, марка и т.п.;

к) дату получения изделия, подлежащего испытаниям, если это существенно для достоверности и применения результатов, а также дату проведения испытаний;

л) ссылку на метод отбора образцов, используемый лабораторией, если он имеет отношение к достоверности и применению результатов;

м) результаты испытаний с указанием, при необходимости, единиц измерений;

н) имя, должность и подпись лица, утвердившего протокол испытаний;

п) при необходимости указание на то, что результаты относятся только к изделиям, прошедшим испытания.Примечание — Лабораториям рекомендуется делать запись в протоколе испытаний или прилагать заявление о том, что протокол испытаний не может быть полностью или частично воспроизведен без письменного разрешения лаборатории.

5.7.4 В дополнение к требованиям, перечисленным в 5.7.3, протоколы испытаний должны, если это необходимо для толкования результатов испытаний, включать следующее:

а) отклонения, дополнения или исключения, относящиеся к методу испытаний, а также информацию о специальных условиях испытаний, таких как условия окружающей среды;

б) указание на соответствие/несоответствие требованиям настоящего стандарта и/или техническим условиям;

в) мнения и толкования, которые могут, в частности, касаться следующего:- соответствия/несоответствия результатов требованиям,- рекомендаций по использованию результатов,- улучшения образцов.

5.7.5 В дополнение к требованиям, приведенным в 5.7.3 и 5.7.4, протоколы испытаний, содержащие результаты отбора образцов, должны включать, если это необходимо для толкования результатов испытаний, следующее:- дату отбора образцов;- место, где проводился отбор образцов, включая любые графики, эскизы или фотографии;- ссылку на план и процедуры отбора образцов;- подробное описание условий окружающей среды во время проведения отбора образцов, которые могут повлиять на истолкование результатов испытаний;- ссылку на стандарт или другую нормативную и техническую документацию, касающиеся метода или процедуры отбора образцов, а также отклонения, дополнения или исключения из соответствующей нормативной и технической документации.

5.7.6 Рекомендуемая форма Протокола испытаний приведена в приложении А (форма А.1).

5.7.7 По результатам периодических испытаний также оформляют акт. Рекомендуемая форма Акта испытаний приведена в приложении А (форма А.2).

Приложение а (справочное). расчет критической частоты вращения карданного вала

Приложение А(справочное)


Для карданного вала со стальной трубой критическую частоту вращения n, мин, вычисляют по формуле
ГОСТ 33669-2021 Автомобильные транспортные средства. Передачи карданные автомобилей с шарнирами неравных угловых скоростей. Общие технические условия(А.1)

где D — наружный диаметр трубы, см;d — внутренний диаметр трубы, см;

L — максимальное расстояние между осями шарниров карданного вала, см;


где n — частота вращения карданного вала в трансмиссии (собственная частота поперечных колебаний вала по первой форме), соответствующая максимальной скорости ТС, мин.

Примечания

1 В данном расчете упругость опор не учитывают.

2 Для карданных передач с промежуточной опорой значение L принимают равным расстоянию от оси шарнира до оси подшипника промежуточной опоры.


Критическую частоту вращения вала, выполненного в виде стержня между карданными шарнирами, вычисляют при d, равном нулю.

Критическую частоту вращения карданного вала, состоящего из трубы и стержня, вычисляют, исходя из приведенного значения длины трубы L см, вычисляют по формуле
ГОСТ 33669-2021 Автомобильные транспортные средства. Передачи карданные автомобилей с шарнирами неравных угловых скоростей. Общие технические условия,(А.2)
где L — длина трубы вала, см;

l — длина трубы, заменяющей стержень вала, см.

Длину трубы l, заменяющей стержень вала, вычисляют по формуле
ГОСТ 33669-2021 Автомобильные транспортные средства. Передачи карданные автомобилей с шарнирами неравных угловых скоростей. Общие технические условия(А.3)
где l — длина стержня вала, см; d — диаметр стержня вала, см.

Критическую частоту вращения карданного вала с учетом упругости его опор в трансмиссии устанавливает экспериментально разработчик ТС.

Частота вращения карданного вала в трансмиссии, соответствующая максимально возможной скорости движения ТС, должна составлять не более 80% критической частоты с учетом упругости опор.

Приложение б (справочное). расчет дисбаланса карданного вала

Приложение Б (справочное)

А еще интересно:  Карданная передача | Все автомобильные науки на одном сайте

Б.1 Дисбаланс карданного вала зависит от его массы и зазоров в шарнирах и механизме изменения длины.

Б.2 Дисбаланс D, г·см, в сечении опоры карданной передачи вычисляют по формулам:- для вала без механизма изменения длины

ГОСТ 33669-2021 Автомобильные транспортные средства. Передачи карданные автомобилей с шарнирами неравных угловых скоростей. Общие технические условия(Б.1)

— для вала с механизмом изменения длины

ГОСТ 33669-2021 Автомобильные транспортные средства. Передачи карданные автомобилей с шарнирами неравных угловых скоростей. Общие технические условия(Б.2)
где m — масса карданного вала, приходящаяся на опору, г;

e — суммарное смещение оси вала, обусловленное осевыми зазорами в шарнире между торцами крестовины и донышками подшипников и радиальным зазором в соединении «цапфа крестовины — подшипник крестовины», см;

e — смещение оси вала, обусловленное зазорами в механизме изменения длины, см.

Массу m определяют взвешиванием на весах, размещаемых под каждой опорой горизонтально расположенного вала.

Суммарное смещение оси вала e, см, вычисляют по формуле
ГОСТ 33669-2021 Автомобильные транспортные средства. Передачи карданные автомобилей с шарнирами неравных угловых скоростей. Общие технические условия(Б.3)

где H — осевой зазор в шарнире между торцами крестовины и донышками подшипников, см;

D — внутренний диаметр в подшипнике по иглам, см;
D — диаметр цапфы крестовины, см.

Смещение оси вала e, см, для подвижного шлицевого соединения с центрированием по наружному или внутреннему диаметру e вычисляют по формуле
ГОСТ 33669-2021 Автомобильные транспортные средства. Передачи карданные автомобилей с шарнирами неравных угловых скоростей. Общие технические условия(Б.4)
где D — диаметр шлицевого отверстия во втулке, см;
D — диаметр шлицевого вала, см.

Примечание — Для карданного вала без механизма изменения длины e=0.

Минимальный или максимальный дисбаланс D рассчитывают с учетом поля допуска сопрягаемых элементов карданного вала.

Трансмиссия. карданная передача

Назначение и типы карданных передач

Карданная передача служит для передачи крутящего момента к агрегатам трансмиссии, валы которых при движении автомобиля несоосны. В зависимости от типа и компоновки автомобиля карданная передача может осуществлять следующие функции: передавать крутящий момент от коробки передач к раздаточной коробке или к главной передаче ведущего моста, от раздаточной коробки к главным передачам ведущих мостов, между главными передачами среднего и заднего мостов, от дифференциалов ведущих мостов к передним ведущим и управляемым колесам, от раздаточной коробки к задним ведущим колесам, от рулевого колеса к рулевому механизму, от коробки отбора мощности к вспомогательным механизмам.

Для соединения механизмов автомобиля применяются карданные передачи различного типа. На рис. 4.1. приведены типы карданных передач с классификацией их по числу валов, числу шарниров, по типу шарниров. На рис. 4.2. приведены карданные передачи одновального (а), двухвального (б) и многовального (в, г, д) исполнения.

С шарнирами неравных угловых скоростей
С шарнирами равных угловых скоростей

Рис. 4.1. Типы карданных передач

Рис. 4.2. Карданные передачи трансмиссий: 1 — коробка передач; 2 — карданный шарнир; 3 — карданный вал; 4, 7, 9 — ведущие мосты; 5, 8 — промежуточные опоры; 6 — раздаточная коробка; 10 — редуктор ведущего моста

Одновальные карданные передачи (рис.4.2а) применяются на легковых автомобилях с короткой базой и колесной формулой 4×2, а так же на автомобилях, имеющих удлинители коробки передач или главной передачи. Такая передача состоит из двух шарниров, карданного вала и компенсатора изменения длины вала.

Двухвальные карданные передачи (рис.4.2, б) применяются на автомобилях с длинной базой и колесной формулой 4×2. Такая передача, кроме указанных выше элементов, имеет промежуточную опору 5. Это необходимо в тех случаях, когда применение длинного вала может привести к опасным поперечным колебаниям, в результате совпадения его критической угловой скорости с эксплуатационной.

На автомобилях повышенной проходимости применяют многовальные и многошарнирные передачи: три вала и шесть шарниров при колесной формуле 4×4 (рис.4.2, в); четыре или пять валов при колесной формуле 6×6 (рис.4.2г, д).

Назначение и типы карданных шарниров

Карданным шарниром называется подвижное соединение, обеспечивающее передачу вращения между валами, оси которых пересекаются под углом. В автомобилях применяют шарниры равных (синхронные) и неравных (асинхронные) угловых скоростей.

Шарниры неравных угловых скоростей применяются двух типов: жесткий простой шарнир (рис.4.3) и мягкий с упругим полукарданным шарниром (рис.4.4). КПД таких карданных шарниров зависит от угла между соединяемыми валами и с увеличением угла КПД резко снижается.

Рис. 4.3. Жесткий карданный шарнир неравных угловых скоростей: 2,4-вилки; 3-крестовина; 6-крышка подшипника; 7,8-масленка с клапаном; 9,10-уплотнение, 11,12,13-подшипник

Простой жесткий карданный шарнир (Рис. 4.3) состоит из: двух вилок (2, 4), крестовины (3), подшипников (11-13), уплотнения (9, 10), масленка и клапан (7, 8).

Упругий полукарданный шарнир (рис.4.4) допускает передачу крутящего момента от одного вала к другому, расположенному под некоторым углом, благодаря деформации упругого звена, связывающего оба вала. Упругое звено может быть резиновым (рис.4.4), резинотканевым или резиновым, усиленным стальным тросом.

Рис. 4.4. Карданная передача с упругим полукарданным шарниром: 1,3 – фланцы; 2 – втулка; 4 – карданный вал

А еще интересно:  Схемы электрооборудования Chevrolet Niva ВАЗ-2123, жгуты проводов

Достоинством такого шарнира является:

۰ снижение динамических нагрузок при резких изменениях частоты вращения;

• отсутствие необходимости обслуживания в процессе эксплуатации;

• возможность небольшого осевого перемещения карданного вала;

• простота и малая стоимость конструкции.

Карданные шарниры равных угловых скоростей (синхронные) применяют в приводе и одновременно управляемых колес, угол наклона ведомого вала в зависимости от конструкции шарнира может достигать 45 градусов. Некоторые конструкции синхронных шарниров выполняются с компенсирующим устройством внутри механизма, т.е. универсальными.

В основе всех конструкций карданных шарниров равных угловых скоростей (далее ШРУС) лежит единый принцип: точки контакта, через которые передаются окружные силы, находятся в биссекторной плоскости валов.

В четырехшариковом карданном шарнире с делительными канавками (типа «Вейс») (рис. 4.5) усилия в карданных шарнирах передаются через шарики, которые перемещаются по криволинейным канавкам, расположенным симметрично в вилках. Оси канавок при вращении образуют две сферические поверхности, пересекающиеся одна к другой по окружности, которая и является траекторией движения шариков.

Вследствие симметричного расположения канавок в обеих вилках, при смещении валов на угол, центры шариков всегда находятся в биссекторной плоскости. Вилки карданных валов центрируются одна относительно другой. Для этого между торцами вилок предусмотрен установочный шарик. Шарнир может работать при углах до 35°.

Рис. 4.5. Карданный шарнир типа «Вейс»: 1,4 –валы; 2,3 –кулаки; 5 -канавки; 6,7 – шарики

Достоинства: малая трудоемкость изготовления (наименьшая по сравнению с шарнирами равных угловых скоростей других типов); простота конструкции; высокий КПД, т.к. в нем преобладает трение качения.

Недостатки: передача усилия только двумя шариками при теоретически точечном контакте приводит к возникновению больших контактных напряжений; при работе возникают распорные нагрузки, особенно если центр шарнира не лежит на оси шкворня; долговечность в эксплуатации обычно не превышает 25 — 30 тыс. км; при работе шарнира появляются значительные осевые нагрузки, а при ошибках монтажа также и распорные силы, достигающие иногда значительной величины; повышенный износ вследствие высокого удельного давления.

В шестишариковом карданном шарнире с делительным канавками (типа «Бирфильд») (рис. 4.6) на поверхности кулака 4 по сфере радиуса R1 выфрезеровано шесть канавок. Канавки кулака имеют переменную глубину и внутренняя поверхность корпуса 1 выполнена по сфере радиуса R2 и также имеет шесть канавок переменной глубины.

Сепаратор 3, в котором размещены шарики 2, имеет наружные и внутренние поверхности, выполненные по сфере радиусов соответственно R1 и R2. В положении, когда валы соосны, шарики находятся в плоскости, перпендикулярной осям валов, проходящей через центр шариков.

При наклоне одного из валов 5 на угол верхний шарик выталкивается из сужающего пространства канавок вправо, а нижний шарик перемещается сепаратором влево. Центры шариков всегда находятся на пересечении осей канавок. Это обеспечивает их расположение в биссекторной плоскости, что является условием синхронного вращения валов.

Рис. 4.6. Карданный шарнир типа «Бирфильд»: а) конструкция, б) схема; 1 – корпус;2 – шарики; 3 – сепаратор; 4 – кулак; 5 – вал

Достоинства: малая стоимость и простота изготовления; отсутствие делительного рычажка позволяет этому шарниру работать при угле до °; КПД при малых углах выше 0,99; ресурс около 150 тыс. км.

Недостатки: сравнительно большие потери объясняются тем, что наряду с трением качения для него характерно трение скольжения; шарнир простой, поэтому требуется компенсирующее устройство; КПД при ° — 0,97.

В универсальном шестишариковом карданном шарнире (типа ГНК) (рис. 4.7) на внутренней поверхности цилиндрического корпуса шарнира нарезаны шесть продольных канавок эллиптического сечения, такие же канавки имеются на сферической поверхности кулака параллельно продольной оси вала.

В канавках размещаются шесть шариков, установленных в сепараторе. Осевое перемещение происходит по продольным канавкам корпуса, причем перемещение карданного шарнира равно рабочей длине канавок корпуса, что влияет на размеры шарнира. Шарниры этого типа могут передавать крутящий момент до 50 кH*м. Однако, при осевых перемещения шарики не перекрываются, а скользят, что снижает КПД шарнира.

Рис. 4.7. Карданный шарнир типа «ГНК»: 1 – корпус; 2 – шарики; 3 – кулак; 4 – сепаратор

Шестишариковый карданный шарнир с делительным рычажком (типа «Рцепп») (рис. 4.8) имеет шесть меридиональных канавок полукруглой формы, центры которых совпадают с центром шарнира. Для того чтобы шарики были расположены в одной плоскости, они заключены в сферической чашке.

Для установки шариков в биссекторной плоскости применяют специальный делительный рычажок, которой имеет три сферические поверхности (концевые поверхности входят в гнезда ведущего и ведомого валов передачи, а средняя — в отверстие сферической чашки).

При наклоне валов рычажок поворачивает сферическую чашку, и шарики устанавливаются в биссекторной плоскости. Шарнир с делительным рычажком может работать при углах до 35°. Рекомендуются для применения на автомобилях средней и большой грузоподъемности.

Рис. 4.8. Карданный шарнир типа «Рцепп»: а — конструкция; б — схема; в — схема рычажка; 1, 5 –валы; 2 – делительный рычажок; 3 – сферическая чашка; 4 – сферический кулак; 6 – сепаратор; 7 – направляющая чашка; 8 – пружина

Достоинства: обеспечивает передачу большого крутящий момента при малых размерах, так как усилия в этом шарнире передаются шестью шариками; отсутствуют распорные нагрузки в шарнире, если центр последнего совпадает с осью шкворня; высокая надежность, долговечность и большой КПД; достаточно точная кинематика шарнира.

А еще интересно:  Чем отличается армейский УАЗ - 469 от гражданского? » - Источник Хорошего Настроения

Недостатки: технологически сложен в изготовлении; все детали его подвергаются токарной и фрезерной обработке с соблюдением строгих допусков, обеспечивающих передачу усилий всеми шариками; высокая стоимость.

Универсальный шести шариковый карданный шарнир с делительными канавками (типа «Лебро») (Рис.4.9) состоит из цилиндрического корпуса 1, на внутренней поверхности которого под углом (примерно,1500 – 1600) к образующей цилиндра нарезаны шесть прямых канавок; сферического кулака 2 так же с нарезанными на его поверхности шестью канавками и сепаратора 3 с шариками 4, центрируемыми наружной сферической поверхностью по внутренней цилиндрической поверхности корпуса 1.

Рис. 4.9. Карданный шарнир типа «Лебро»: 1 – цилиндрический корпус; 2 – сферический кулак; 3 – сепаратор; 4 – шарики.

Достоинства: имеет меньшие размеры, чем шарниры других типов, так как рабочая длина канавок и ход шариков в 2 раза меньше хода вала; сепаратор не выполняет функции деления угла между валами, он менее нагружен, поэтому требования к точности изготовления ниже; шарнир имеет высокий КПД (0,99 при °); наличие фланцевого разъема шарнира обеспечивает удобство монтажа, хотя конструкция при этом усложняется.

Недостатки: к точности расположения канавок предъявляются высокие требования.

Трехшиповой карданный шарнир (типа «Трипод») (рис. 4.10, 4.11) устанавливают на легковых и грузовых автомобилях малой грузоподъемности. Конструктивно эти шарниры имеют два исполнения: шарниры позволяющие передавать момент при углах у между валами до 43° , но не допускающие осевых перемещений (шарниры жесткие, рис. 4.10), и универсальные шарниры, допускающие осевую компенсацию, но работающие при сравнительно небольших углах между валами (рис. 4.11).

В жестком шарнире шипы 2, расположенные под углом 120°, закреплены в корпусе 1. Ролики 3 с шаровой поверхностью установлены на шипах и могут свободно на них поворачиваться. Вилка 4, выполненная вместе с валом 5, имеет три паза цилиндрического сечения. Поверхность вилки сферическая, что обеспечивает получение большого угла между валами.

Рис. 4.10. Трехшиповой жесткий карданный шарнир типа «Трипод»: 1 — корпус; 2 – шипы; 3 – ролики; 4 – вилка; 5 – вал

Рис. 4.11. Трехшиповой универсальный карданный шарнир типа «Трипод»: 1 — ролики; 2 – ступица; 3 – корпус.

Достоинства: малые потери при осевом перемещении, так как это обеспечивается практически только качением, что определяет высокий КПД; в этом шарнире равенство угловых скоростей валов достигается благодаря изменению положения центра конца вала.

Сдвоенные карданные шарниры (рис. 4.12), применяемые в приводе управляемых ведущих колес, могут иметь различные конструкции. Один из вариантов: два шарнира 1 неравных угловых скоростей объединяются общей вилкой 2. Равенство угловых скоростей должно обеспечиваться делительным рычажком.

Однако такое равенство возможно только при равенстве углов , что в данной конструкции не соблюдается точно, т.к. при наклоне вала плечо, связанное с левым валом, остается постоянным, а плечо, связанное с другим валом, увеличивается. Поэтому в сдвоенном шарнире с делительным рычажком синхронное вращение соединяемых валов может быть обеспечено только с некоторым приближением.

Коэффициент неравномерности сдвоенного шарнира зависит от угла между валами и от конструктивных размеров делительного устройства. Например, при ° коэффициент неравномерности не превышает 1%, что в 30 раз меньше коэффициент неравномерности шарнира неравных угловых скоростей при этом же угле.

Рис. 4.12. Сдвоенный карданный шарнир: а) конструкция; б) схема; 1 – шарниры; 2 – вилка

Кулачковые карданные шарниры (рис.4.13 и рис.4.14) применяются на автомобилях большой грузоподъемности в приводе к ведущим управляемым колесам. Такой шарнир работает аналогично сдвоенному, в котором первый шарнир создает неравномерность вращения, а второй устраняет эту неравномерность.

На зарубежных автомобилях большой грузоподъемности широко применяется кулачковый карданный шарнир известный под названием «шарнир Тракта». Он состоит из четырех штампованных деталей: двух вилок 1 и 4 и двух фасонных кулаков 2 и 3, трущиеся поверхности которых подвергаются шлифованию.

Рис. 4.13. Кулачковый карданный «шарнир Тракта»: 1, 4 – вилки; 2, 3 –фасонные кулаки.

Существует дисковый кулачковый карданный шарнир, который устанавливается на ряде автомобилей (КамАЗ-4310, «Урал-4620». КАЗ-4540, КрАЗ-260 и др.). Трудоемкость его изготовления по сравнению с трудоемкостью «шарнира Тракта» несколько большая. Максимальное значение угла между валами, обеспечиваемое этим шарниром. 45º .

Рис. 4.14. Дисковый кулачковый карданный «шарнир Тракта»: 1,4 – вилки; 2,3 – кулаки; 5 – диск

Достоинства: простота конструкции и способностью передавать крутящий момент до 30 кH*м, вследствие наличия передающих поверхностей большой площади.

Недостатки: КПД этих шарниров ниже, чем у сдвоенных шарниров и поэтому их устанавливают в картерах или снабжают специальными защитными кожухами и смазывают; при износе кардана сопровождается появлением заметного шума; значительный нагрев при эксплуатации.

1 ЗвездаНельзя так писать о НивеНа троечкуНива хороша!Нива лучше всех! (Пока оценок нет)
Загрузка...
Закладка Постоянная ссылка.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *