Шарниры

Шарниры

 

По своей базовой конструкции продольные и по­перечные приводные валы похожи, но специаль­но адаптированы под разные задачи.

Продольные валы должны быть рассчитаны на высокую частоту вращения, угол в их шарнирах обычно мал, и при небольшой массе они долж­ны иметь небольшие размеры, обеспечивающие компактность туннеля для карданного вала.

 

 

 

К поперечным валам требования другие. Они рассчитаны на меньшую частоту вращения, чем продольные валы, но должны работать с боль­шими углами в шарнирах и обеспечивать осевое перемещение.

Для удовлетворения этим требованиям суще­ствуют шарниры самого разного типа.

 

Карданные шарниры

 

Карданный шарнир относится к самым старым конструктивным элементам в автомобилестрое­нии.

Карданный шарнир состоит из двух вилок, ко­ваной крестовины, четырех чашек с игольчатыми подшипниками и стопорных колец.

Одна вилка приварена к трубе карданного вала, а другая выполнена заодно с фланцем шар­нира или со шлицевым валом. Карданные шарни­ры с игольчатыми подшипниками — разборные, чашки с этими подшипниками можно заменять. Чтобы при высокой частоте вращения вала эти чашки не вышли из вилки, они фиксируются в проушинах стопорным кольцом или стопорной шайбой.

Чаще всего применяются карданные шарниры с разборными проушинами вилок (рис. 1 «Разборный карданный шарнир с игольчатыми подшипниками«). Ре­монтопригодность таких шарниров выше благо­даря возможности быстро заменить крестовину, разобрав проушины.

 

Разборный карданный шарнир с игольчатыми подшипниками

 

Другой вариант конструкции — карданные шар­ниры с подшипниками скольжения (рис. 2 «Неразборный карданный шарнир с подшипниками скольжения«), они имеют запрессованные чашки с вкладышами и не разбираются.

 

Неразборный карданный шарнир с подшипниками скольжения

 

Герметичность игольчатых подшипников в карданных шарнирах обеспечивается рабочими кромками уплотнения в чашке, поэтому смазоч­ным шприцом нужно действовать аккуратно, не нагнетая смазку слишком резко.

 

Шарниры равных угловых скоростей

 

На переднеприводных автомобилях при повороте управляемых колес шарнирам приводных валов приходится работать под такими большими угла­ми, что применение простых карданных шарниров невозможно из-за неравномерности вращения.

В настоящее время почти на всех легковых автомобилях применяются только шарниры равных угловых скоростей.

Между тем, шарниры бывают самого разного типа. ШРУСы принципиально различаются по ха­рактеру применения и устройству шарнира (рис. 3 «Типы шарниров«).

 

Типы шарниров

 

Эти два основных отличительных признака обусловлены конструкцией.

Принципиально различают:

  • Жесткие шарниры;
  • Универсальные шарниры.

Жесткие шарниры

 

Как видно из названия, эти шарниры жестко сое­динены с приводным валом и не допускают осе­вого смещения. Это обеспечивается стопорным кольцом, кулачком или специальной штамповкой.

Задача этих шарниров — обеспечивать поворот управляемых колес и одновременно передавать крутящий момент на эти колеса.

 

Жесткий шариковый шарнир

 

В таких шарнирах (рис. 4 «Жесткий шариковый шарнир«) усилие передается несколькими шариками, которые перекатывают­ся в специальных канавках.

 

Жесткий шариковый шарнир

 

 

Основными элементами жесткого шарикового шарнира являются внутренняя обойма, шесть шариков (чаще всего) и корпус (наружная обойма). Такие шариковые шарниры могут работать под углом до 50°.

Для точного перемещения шариков по канав­кам между корпусом и внутренней обоймой име­ется сепаратор.

Шарики постоянно занимают положение, соот­ветствующее половине угла между осями валов. Центр окружностей канавок не совпадает с централь­ной точкой шарнира — это называется смещением.

При пересекающихся канавках внутренней обоймы и корпуса шарики всегда стремятся в биссекторную плоскость.

Внутреннее устройство жестких шариковых шарниров может различаться, например, по фор­ме канавок для шариков. В сечении эти канавки могут представлять собой дугу окружности или эллипса.

Различают шарниры типов АС, RF и UF:

  • АС означает «Angular Contact» (радиально­упорный) — профиль канавок эллиптический, угол в шарнире около 47°;
  • RF означает «radseitiges Festgelenk» (на­ружный жесткий шарнир), или: «Rzeppa-Festgelenk» (жесткий шарнир Рцеппа) — профиль канавок круглый, угол в шарнире около 47°;
  • UF означает «Undercut Free» (без внутренних ограничений) — в этом случае угол в шарнире наибольший (около 50°) и достигается за счет удлиненных канавок для шариков.

 

Выбор того или иного типа шарниров зависит от конкретной конструкции автомобиля.

 

Жесткий трехшиповый шарнир («трипод»)

 

Этот тип шарниров (рис. 5 «Жесткий трехшиповый шарнир«) очень популя­рен у французских автопроизводителей. Его отличает простота конструкции и изготовле­ния.

 

Жесткий трехшиповый шарнир

 

Известный под названием «наружный трипод Glaenzer» (GE — Glaenzer Exterieur), этот шарнир имеет максимальный угол 45°. В его основе — трехшиповая ступица, которая воспринимает крутящий момент через ролики на игольчатых подшипниках.

 

Универсальные шарниры

 

Эти шарниры должны допускать определенный угол отклонения и осевую подвижность. Их зада­ча — не только обеспечивать передачу крутяще­го момента при движении колес вверх-вниз, но и компенсировать изменение длины приводных валов при повороте управляемых колес.

 

Универсальный шариковый шарнир

 

Этот шариковый шарнир (рис. 6 «Универсальный шарнир«) тоже состоит из внутренней обоймы, шариков и наружной обоймы.

Максимальный угол в универсальном шарнире составляет около 22°. Осевое перемещение в таких шарнирах варьи­руется в диапазоне от 22 до 55 мм.

 

Универсальный шарнир

 

Изготовители подразделяют их на шарниры типа DO и VL:

  • DO означает «Doppel Offset-Gelenk» (шарнир с двойным смещением) — угол в шарнире около 22°, осевое перемещение около 55 мм;
  • VL означает «Verschiebe-Lobro-Gelenk» (уни­версальный шарнир Лебро) — угол в шарнире около 22°, осевое перемещение около 22 мм.

 

Универсальный трехшиповый шарнир («трипод»)

 

Универсальный трехшиповый шарнир (рис. 7), как и жесткий «трипод», отличается простой кон­струкцией. Этот шарнир может работать под углом до 25° и обеспечивает осевое перемещение до 55 мм.

 

Универсальный трехшиповый шарнир

 

Ролики на шипах трипода сидят на игольчатых подшипниках, что минимизирует силы трения и снижает осевую нагрузку. За счет этого увеличи­вается срок службы шарнира.

В отдельных случаях, когда осевые усилия должны быть минимальными даже при боль­ших углах отклонения, оптимальным решением является разработанный компанией GKN шар­нир AAR (Angular Adjusted Roller Joint) (рис. 8 «Шарнир типа AAR и вид обоих шарниров (с трением скольжения и качения) в разрезе«).

 

Шарнир типа AAR и вид обоих шарниров (с трением скольжения и качения) в разрезе

 

Благодаря выпуклой форме шипов ступи­цы ролики перемещаются всегда параллельно своим пазам. Тем самым достигается чистое трение качения (в отличие от шарнира с «обыч­ной» трехшиповой ступицей, где есть трение качения и скольжения), поэтому шарниры дан­ного типа отличаются минимальными потерями на трение.

 

Универсальные высокооборотные шарниры

 

На легковых автомобилях продольные приво­дные валы передают меньший крутящий момент, поэтому здесь тоже можно использовать ШРУСы, которые выполнены в виде универсальных высо­кооборотных шарниров и работают под углом до 10° (рис. 9 «Высокооборотный трехшиповый шарнир«).

 

Высокооборотный трехшиповый шарнир

 

Их преимущество — в способности работать на высоких оборотах (до 9000 об/мин) при абсолют­но синхронном вращении.

 

Эластичные шарниры

 

Если карданный вал отклоняется лишь на небольшой угол, можно использовать эластичные шарниры. В этом случае речь        идет в основном о резинотканевых муфтах или эластичных резиновых муфтах с предварительным натягом, обладающих особыми свойствами.

 

Резинотканевая дисковая муфта

 

Благодаря малому дисбалансу, высокой нагру­зочной способности, компактности, простоте из­готовления и вибродемпфирующим свойствам резинотканевые дисковые муфты (рис. 10 «Цельная резинотканевая дисковая муфта«) оптимально подходят для применения в транс­миссии легковых автомобилей.

 

Цельная резинотканевая дисковая муфта

 

Вулканизированные в резиновую основу крепежные втулки связаны друг с другом пакета­ми петель из нейлонового или вискозного корда. Изменяя количество и материал петель в пакетах, можно изготавливать муфты для передачи раз­личных по величине крутящих моментов.

Комбинирование работающих на растяжение пакетов петель с эксцентрическими резиновыми подушками позволяет реализовать различные углы кручения в режимах тяги и принудительного холостого хода.

 

Резиновая муфта

 

Резиновые муфты (рис. 11 «Стянутая лентой резиновая муфта«) отличаются тем, что не требуют никакого обслуживания. Они отцентрированы для передачи высокой частоты вращения карданных валов и могут работать под углом около ±8°.

 

Стянутая лентой резиновая муфта

 

Такая муфта состоит из работающих на сжа­тие резиновых сегментов с предварительным на­тягом, вулканизированных на радиально рас­положенные шайбы.

Монтаж резиновой муфты выполняется под предварительным натягом, который создается стальной лентой, стягивающей муфту по периме­тру. После установки эту ленту необходимо снять.

Хотя резиновые муфты применимы только при малых углах отклонения валов, они обладают весьма положительными свойствами:

  • Способны гасить крутильные колебания и изо­лировать вибрации и шум, обеспечивая высо­кий уровень комфорта в салоне автомобиля;
  • Благодаря осевой подвижности снижают на­грузку на шлицы карданного вала;
  • Обладают высокой крутильной упругостью и за счет этого минимизируют толчки при трогании автомобиля с места и переключении передач;
  • Способны компенсировать в известных преде­лах технологически обусловленные дисбаланс и непараллельность приводных валов.

 

Упругий полукарданный шарнир

 

В этом шарнире (рис. 12 «Упругий полукарданный шарнир с резиновыми элементами и центрирующим кольцом«) направляющий стер­жень сидит в центрирующем кольце муфты, в результате чего за счет упругого крепления ре­зиновых элементов возможны небольшие углы отклонения вала.

 

Упругий полукарданный шарнир с резиновыми элементами и центрирующим кольцом

 

Упругий полукарданный шарнир не требует об­служивания и работает бесшумно.

 

 

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *