Лебедєв А.Т., Антощенков В.М., Бойко М.Ф. та ін. Трактори та автомобілі. Частина 3. Шасі

Подождите немного. Документ загружается.

110

помогою чотирьох ведучих кульок 20, розміщених у канавках вилок.

Для центрування вилок слугують сферичні заглиблення на їхніх тор-

цях, у які вміщують центральну кульку 18. Ведучі кульки 20 передають

крутний момент від ведучої вилки до веденої. Центральна кулька 18

запобігає викочуванню ведучих кульок із канавок. Центральна кулька

має лиску, яку під час складання карданного шарніра повертають до

вставленої ведучої кульки. Шпилька 22, розміщена в осьовому каналі

веденої вилки, одним кінцем входить в отвір центральної кульки 18 і

тим самим замикає зібраний карданний шарнір.

Ділильні канавки мають таку форму, що ведучі кульки незалежно

від кутових переміщень вилок завжди розміщуються в площині, яка

поділяє навпіл кут між осями ведучої і веденої вилок. Внаслідок цьо-

го обидві вилки мають однакові частоти обертання.

Кулачковий карданний шарнір (див. рис. 4.6, д) складається з ви-

лок 24 і 28, напівциліндричних кулаків 25 і 27 і центрального диска

26, вставленого у внутрішні пази цих кулаків, циліндричні поверхні

яких охоплюють вилки 24 і 28. Такий шарнір працює подібно двом

зчленованим шарнірам несталих кутових швидкостей. В одній пло-

щині вилки повертаються відносно кулаків, а в іншій — повертають-

ся разом з ними відносно центрального диска. Такі шарніри встанов-

лені на автомобілі «Урал-4320».

Карданні передачі можуть мати два карданні вали: проміжний та

основний (рис. 4.7).

Проміжний вал карданної передачі, наприклад автомобілів

ГАЗ-3307 і ЗІЛ-431410, переднім кінцем з карданним шарніром

з’єднаний з веденим валом коробки передач, а заднім — підвішений

на опорі. Основний карданний вал — двошарнірний: переднім шарні-

ром зі шліцьовим з’єднанням він сполучений із проміжним валом, а

заднім — із валом ведучої шестерні головної передачі.

Легкові автомобілі з приводом передніх коліс (ЗАЗ-1102, ВАЗ-

2109, АЗЛК-2141) мають два шарнірні вали — правий і лівий. Вони

з’єднують силовий агрегат з ведучими колесами. Конструктивно оби-

два вали однакові і різняться тільки довжиною (правий довший).

Шарнірний вал (правий і лівий) — це вузол, що складається з двох

шарнірів сталих кутових швидкостей — зовнішнього і внутрішнього

(рис. 4.8).

У корпусі зовнішнього шарніра і внутрішній обоймі зроблено ка-

навки для розміщення кульок. Канавки у поздовжній площині вико-

111

нані по радіусу, що забезпечує потрібний кут повороту зовнішнього

шарніра. Внутрішня обойма насаджена на шліци вала 1 і утримується

на ньому стопорним кільцем 15.

Усередині корпусу 12 внутрішнього шарніра виконано сферичні

доріжки під ролики 5, що дає змогу роликам із тришиповиком 9 пе-

реміщуватися в поздовжньому напрямку. Це потрібно для компенса-

ції переміщень, спричинених коливаннями передньої підвіски і сило-

вого агрегата (двигуна внутрішнього згоряння з трансмісією).

Крім поздовжніх переміщень тришиповик 9 із роликами 5 у кор-

пусі 12 забезпечує належний кут повороту внутрішнього шарніра. Під

час складання у шарнір закладають спеціальне пластичне мастило.

Рис. 4.7. Карданна передача:

1, 3 — ведена і ведуча вилки переднього карданного шарніра; 2 — пластина-

замок; 4 — маслянка хрестовини; 5 — проміжний карданний вал; 6 — кришка

підшипника; 7 — стакан; 8 — голки підшипника; 9, 18 — манжети; 10 — шип

хрестовини; 11 — запобіжний клапан мастильного каналу хрестовини; 12

—

хрестовина; 13 — ведуча вилка заднього карданного шарніра проміжного ва-

ла; 14 — пробка; 15 — порожнистий шліцьовий вал ведучої вилки заднього

карданного шарніра; 16 — проміжна опора з гумовою подушкою; 17 — під-

шипник опори; 19 — захисний чохол; 20 — основний карданний вал

112

Для захисту від забруднення внутрішній шарнір так само, як і зовні-

шній, захищений чохлом.

На автомобілях, оснащених подовжувачем коробки передач, кар-

данну передачу виконують у вигляді карданного вала 2 з двома кар-

данними шарнірами (рис. 4.9, а). Усередині подовжувача вміщують

шліцьове з’єднання переднього карданного шарніра з веденим валом

коробки передач.

Більшість карданних передач вантажних автомобілів містить про-

міжний вал 5 (див. рис. 4.9, б), головний вал 2 і три шарніри. Викори-

стання коротких карданних валів зменшує можливість вібрації кар-

данного вала. На автомобілях підвищеної прохідності крутний мо-

мент від коробки передач 1 (див. рис. 4.9, в) передається через вал 5

до роздавальної коробки 6, а від неї через вали 2 і 7 відповідно до зад-

Рис. 4.8. Внутрішній (а) і зовнішній (б) шарніри шарнірного вала

автомобіля ЗАЗ-1102:

1 — вал шарнірів; 2 — малий хомут; 3 — чохол; 4, 15 — стопорні кільця; 5 — ролик;

6 — голка підшипника; 7 — великий хомут; 8 — стопорне кільце запірної шайби; 9

—

тришиповик; 10 — запірна шайба голчастого підшипника; 11, 12 — брудовідбивач і

корпус внутрішнього шарніра; 13, 14 — корпус і брудовідбивач зовнішнього шарніра;

16 — сепаратор; 17 — кулька; 18 — обойма внутрішня

113

нього 3 і переднього 8 ведучих мостів. На кінцях валів розміщені кар-

данні шарніри, з яких один закріплений жорстко, а інший має ковзне

з’єднання з валом.

На тракторах різних модифікацій ЮМЗ, МТЗ, ХТЗ та інших засто-

совують карданні передачі із шарнірами несталих кутових швидко-

стей. На всіх тракторах це однакові за будовою шарніри, що різняться

в основному розмірами.

На тракторах типу ХТЗ-170 карданний вал переднього моста крі-

питься до вала роздавальної коробки, що виходить уперед через бара-

бан центрального гальма. Карданна передача заднього моста склада-

ється з двох подвійних шарнірів несталих кутових швидкостей і про-

міжної опори (рис. 4.10).

Рис. 4.9. Розміщення карданних

передач на автомобілях легково-

му задньопривідному (а), ванта-

жному (б) і вантажному підвище-

ної прохідності (в):

1 — коробка передач; 2, 5, 7

—

карданні вали; 3, 8 — задній і пе-

редній ведучі мости; 4 — проміжна

опора; 6 — роздавальна коробка

114

Рис. 4.10. Карданна передача тракторів моделі ХТЗ-170:

1 — карданна передача переднього моста; 2 — роздавальна коробка; 3 — подвійний карданний шарнір;

4 — проміжна опора; 5 — труба горизонтального шарніра

115

Карданна передача трактора Т-150 і передня карданна передача

тракторів різних моделей ХТЗ-170 збалансовані динамічно за допо-

могою балансирувальних пластин, установлених під болти кріплення

кришок голчастих підшипників.

4.4. НАВАНТАЖЕННЯ В КАРДАННИХ ПЕРЕДАЧАХ.

ВИДИ РУЙНУВАНЬ ОСНОВНИХ ДЕТАЛЕЙ

Знехтувавши втратами в карданному шарнірі, можна вважати, що

потужності на ведучому і веденому валах однакові:

1211 22

; ,

ω= ωNNM M (4.3)

де

M — моменти відповідно на ведучому і веденому валах.

У моменти

входять інерційні моменти, що виникають у

результаті обертання мас, зв’язаних карданним шарніром. З рівнянь

(4.2) і (4.3) випливає:

21121

/(1sincos)/cos.=ωω= − γ α γMM M (4.4)

Найбільшого значення момент

досягає за /2

=π +πk (k =

= 0, 1, 2, ..., n):

2max 1

/cos .

γMM

Найменше значення

встановлюється за

( 0,1, 2, ..., ):kk n

=π =

2min 1

cos .

γMM

З рівняння (4.4) випливає, що карданний шарнір передає на веде-

ний вал змінний за величиною момент.

У карданному шарнірі несталих кутових швидкостей (див. рис.

4.6) шипи зазнають навантажень вигину і скручування, а хрестови-

на — розриву.

Під час роботи карданний вал зазнає навантажень згинання, скру-

чування та осьових. Навантаження згинання виникають у результаті

незрівноваженості карданного вала. В експлуатації незрівноваженість

може з’явитися не тільки внаслідок механічних пошкоджень кардан-

ного вала, а й у разі зношення шліцьового з’єднання або підшипників

карданних шарнірів. Незрівноваженість призводить до вібрацій у кар-

116

данній передачі і виникнення шуму. Для усунення незрівноваженості

карданні вали піддають динамічному балансуванню на спеціальних

балансирувальних стендах.

Навантаження скручування карданного вала, залежать від крутно-

го моменту, який передається валом. Крім того, карданний вал

сприймає додаткові навантаження скручування від крутильних коли-

вань деталей трансмісії. За резонансу вони можуть бути значними, а

іноді і руйнівними. Навантаження скручування спричинюють зми-

нання і зрізування шліців вала.

Осьові навантаження в карданній передачі виникають у шліцьо-

вому з’єднанні внаслідок переміщень, пов’язаних зі зміною відстані

між карданними шарнірами, наприклад під час коливання кузова авто-

мобіля на ресорах. При цьому мастильний матеріал не утримується на

поверхні тертя і в шліцьовому з’єднанні може наступити защемлення.

Великі осьові навантаження (у вантажних автомобілях 20 – 30 кН) не-

залежно від того, змащене шліцьове з’єднання чи ні, створюють до-

даткові навантаження на карданні шарніри, проміжну опору кардан-

ної передачі, а також на підшипники коробки передач і головної пе-

редачі. Підвищене тертя у шліцьовому з’єднанні призводить до

швидкого зношення шліців і порушення у зв’язку з цим балансування

карданної передачі.

Осьові навантаження є однією з головних причин того, що довго-

вічність карданних передач у 2 – 3 рази нижча за довговічність основ-

них деталей тракторів та автомобілів. Знизити осьове навантаження

можна збільшенням діаметра шліцьового з’єднання або зменшенням

коефіцієнта тертя у шліцах. Для зниження коефіцієнта тертя шліци

вкривають полімерними матеріалами. Однак полімерна плівка не

завжди надійно утримується на їх поверхні. Коефіцієнт тертя можна

значно зменшити, замінивши тертя ковзання у шліцах на тертя ко-

чення.

4.5. ОСНОВНІ НЕСПРАВНОСТІ

І ТЕХНІЧНЕ ОБСЛУГОВУВАННЯ

Несправності проміжних з’єднань і карданних передач (табл. 4.1) в

основному є наслідком зношення рухомих з’єднань, ослаблення кріп-

лення з’єднувальних фланців тощо.

117

Таблиця 4.1. Основні несправності проміжних з’єднань

і карданних передач

Ознака

несправності

Причина

несправності

Спосіб

усунення

Ривки або стукіт у карданній передачі

чи в проміжному з’єднанні під час руху

Рушання трактора з місця

і перемикання передач на

ходу супроводжується

ривками

Зношення з’єднувальних

втулок і шліцьових

з’єднань

Ослаблення різьових

з’єднань

Ослаблення кріплення

вилок карданних шарнірів

Замінити зношені дета-

лі

Підтягти різьові

з’єднання

Підтягти кріплення

Вібрація карданної передачі (биття)

Під час руху трясеться

підлога кабіни. Шумить і

гуде карданна передача

Зношення шліцьового

з’єднання і підшипників

хрестовин

Прогинання карданного

вала

Замінити зношені дета-

лі

Замінити або вирівняти

карданний вал на стенді

Підвищене нагрівання хрестовин

Перевіркою температури

хрестовин «на дотик»

при зупиненій машині

встановлюють їх надмір-

не нагрівання

Відсутність мастила в під-

шипнику

Розібрати шарнір, про-

мити і заправити сві-

жим мастилом

Викидання мастила з-під ущільнень підшипників

Візуальним оглядом ви-

являють мастило біля

підшипників

Пошкоджене ущільнення

підшипника

Прокачати хрестовину

мастилом нагнітанням

його крізь маслянку.

Якщо мастило виходить

крізь ущільнення одно-

го з підшипників, а не

крізь клапан, замінити

цей підшипник

Технічне обслуговування проміжних з’єднань і карданних передач

полягає у змащуванні відповідно до карти мащення, підтягуванні крі-

пильних з’єднань, спостереженні за станом підшипників та їх нагрі-

ванням.

Щоб не порушити балансування карданної передачі при її розби-

ранні, не можна змінювати взаємне положення вилок, місце встанов-

лення підшипників і опорних пластин. Під час складання рухомі вил-

ки з’єднують так, щоб стрілки, вибиті на них, збігалися; не можна

провертати кардан ломиком чи монтувалкою, вставленими у шарніри

між вилками і хрестовинами.

118

4.6. ТЕНДЕНЦІЇ ВДОСКОНАЛЕННЯ

КОНСТРУКЦІЙ КАРДАННИХ ПЕРЕДАЧ

Розвиток конструкцій карданних шарнірів несталих кутових

швидкостей пов’язаний з невпинним поліпшенням їхніх експлуата-

ційних властивостей: надійності, можливості передачі обертання за

підвищеного кута між валами, підвищення ККД.

ККД карданного шарніра залежить від кута між з’єднуваними ва-

лами, зі збільшенням якого ККД різко знижується. У деяких автомо-

білях для зменшення цього кута двигун розміщуються з нахилом 2 – 3°

у поздовжній площині. Однак зменшення кута між валами до нуля

неприпустиме, оскільки це може призвести до зниження його надій-

ності.

Хрестовини карданного шарніра точно центрують. Зазор між тор-

цями шипів хрестовини і днищами стаканчиків неприпустимий, тому

що це призводить до дисбалансу карданного вала під час його обер-

тання. Водночас надмірне затягування стаканчиків може спричинити

появу зазору між торцями шипів і днищем стаканчиків, а також пере-

кошення голок підшипників.

Удосконалення конструкцій карданних передач спрямоване в ос-

новному на підвищення їхнього ККД й усунення дисбалансу.

Конструкції карданних передач сталих кутових швидкостей удо-

сконалюють в основному у напрямку збільшення числа кульок кар-

данного шарніра. Наприклад, карданний шарнір типу «Лебро» міс-

тить шість кульок (рис. 4.11). Він складається: з циліндричного кор-

пусу 1, на внутрішній поверхні якого під кутом (близько 15 – 16°) до

твірної циліндра нарізано шість прямих канавок, розміщених у по-

рядку, показаному на рис. 4.9; сферичного кулака 2, на поверхні якого

також нарізано шість прямих канавок; сепаратора 3 із кульками 4, що

центруються зовнішньою сферичною поверхнею по внутрішній цилі-

ндричній поверхні корпусу 1, а внутрішньою сферичною поверхнею

встановлюються з деяким зазором на кулаку 2. Кульки знаходяться на

перетинах канавок, чим забезпечується синхронність обертання валів,

оскільки кульки незалежно від кута між валами, завжди розміщені в

бісекторній площині.

Цей шарнір має менші розміри, ніж шарніри інших типів, оскільки

робоча довжина канавок і хід кульок удвічі менші за хід вала, а також

інші переваги: сепаратор не виконує функції поділу кута між валами,

119

він менше навантаже-

ний, а тому вимоги до

точності його виготов-

лення нижчі; наяв-

ність фланцевого роз-

німу шарніра забезпе-

чує зручність монта-

жу, хоча конструкція

його при цьому

ускладнюється, що

частково компенсує

спрощення виготов-

лення канавок корпу-

су протяганням. До

точності розміщення

канавок ставлять ви-

сокі вимоги.

Шарнір має високий ККД (близько 0,99 за γ = 10°), його застосо-

вують на передньопривідних автомобілях.

Іншим напрямком удосконалення конструкцій карданних передач

сталих кутових швидкостей є застосування типових карданних шар-

нірів типу «Трипод» (рис. 4.12).

Тришиповий шарнір (див. рис. 4.12, а) складається з циліндрично-

го корпусу 3, виконаного як одне ціле з валом, у якому є три поздов-

жніх пази, маточини 2 із трьома шипами, закріпленої на внутрішньо-

му кінці карданного вала, трьох роликів 1 на голчастих підшипниках.

Шипи і пази розміщені під кутом 120° один відносно одного.

Ролики мають сферичну поверхню такого самого радіуса, як і ци-

ліндричний перетин поздовжніх пазів. Під час обертання валів під

кутом ролики перекочуються в пазах, провертаючись на голчастих

підшипниках, і водночас шипи можуть переміщуватись уздовж роли-

ків підшипників, що забезпечується кінематикою шарнірів. У разі на-

Рис. 4.11. Кульковий

універсальний шарнір

сталих кутових швид-

костей (типу «Лебро»):

1 — корпус; 2 — сферич-

ний кулак; 3 — сепара-

тор; 4 — кульки