Шарниры равных угловых скоростей

Работа шарниров неравных угловых скоростей при больших углах между осями валов сопровождается радом неприятных явлений: значительно увеличивается пульсация крутящего момента, сильно уменьшается КПД шарниров, снижается их долговечность. Стрем­ление избежать этих явлений заставляет конструкторов использовать в приводе ведущих управляемых колес более сложные и дорогие шарниры равных угловых скоростей.

Устройство используемых в настоящее время ШРУС весьма разнообразно, однако, несмотря на разнообразие конструктивных решений, можно выделить несколько групп таких шарниров, а имен­но:

сдвоенные;

кулачковые;

шариковые;

трехшиповые.

Бытующие названия шарниров часто определяются именами их изобретателей. Часто шарниры носят названия фирм, их изготов­ляющих, поэтому не имеющие принципиальных отличий конст­рукции в разных источниках могут называться по-разному.

Сдвоенные шарниры

Представим себе карданную передачу с двумя шарнирами не­равных угловых скоростей, выполненную по схеме W рис. 5.5 а. При укорочении вала шарниры будут сближаться, и в предельном случае (длина вала равна нулю) мы получим так называемый сдво­енный карданный шарнир.

Если положение входного и выход­ного валов шарнира жестко опреде­лено (например, они установлены в подшипниках, закрепленных в дета­лях ведущего моста, и смещение вдоль осей валов невозможно), то все условия, перечисленные в п. 5.5.2, выполнены и такой шарнир не будет порождать пульсации кру­тящего момента. Однако если хотя

Рис. 5.9. Сдвоенный карданный шарнир

Рис. 5.10. Упрощенная кон­струкция сдвоенного кардан­ного шарнира

бы один из соединяемых шарниром валов имеет возможность сме­щения в каком-либо направлении, то равенство углов на входе и выходе из шарнира уже не гарантировано. Поэтому в таких случаях используется изображенный на рис. 5.9 сдвоенный карданный шар­нир, снабженный центрирующим устройством, в котором исполь­зуются подвижные сферические и цилиндрические соединения. Точ­ное равенство входного и выходного углов, а следовательно, и равенство угловых скоростей несоосных входного и выходного валов возможно только в том случае, когда центр сферы находится на одинаковом расстоянии от центров обеих крестовин. Однако при изменении взаимного положения осей валов, соединяемых таким шарниром, центр сферы будет смещаться, но, поскольку порож­даемая этим пульсация угловой скорости невелика, практически можно считать такой шарнир шарниром равных угловых скоростей.

Иногда применяется изображенная на рис. 5.10 упрощенная конструкция сдвоенного карданного шарнира, имею­щего меньшее количество деталей. В этой конструкции подшипники, принадлежа­щие среднему звену шарнира, попарно объединены. Интересной конструктив­ной особенностью этого шарнира явля­ется асимметричная форма вилок, кото­рая позволяет сделать их взаимозаменяемыми.

Сдвоенный карданный шарнир может работать при углах между осями валов до 40°.

Кулачковые шарниры

Изображенный на рис. 5.11 шарнир Тракта относится к группе кулачковых шарниров. Относительное угловое пере­мещение его деталей осуществляется бла­годаря скольжению плоскостей вилок 1 и 4 и вспомогательных центрирующих цилиндрических поверхностей фасонных кулаков 2 и 3. Такой шарнир способен передавать крутящий момент при углах до 50°. Более технологичен изображен­ный на рис. 5.12 кулачково-дисковый шарнир. Он состоит из связанных с ве­дущим и ведомым валами вилок 1 и 4 и вставленных в них цилиндрических ку­лаков 2 и 3, в пазы которых входит диск

Рис. 5.11. Кулачковый шарнир Тракта

Рис. 5.12. Кулачково-дисковый шарнир

5, передающий крутящий момент от ведущей вилки к ведомой.

Максимальное значение угла между валами до 45°.

Благодаря большой контактной по­верхности деталей, воспринимающих усилия, последние два шарнира имеют высокую несущую способность и при­меняются на тяжелых грузовых автомо­билях. Основной недостаток кулачковых шарниров заключается в том, что сопря­женные детали работают в условиях тре­ния скольжения, что снижает КПД. При хорошей смазке износостойкость и над­ежность таких шарниров вполне удовлетворительна.