содержание   ..  20  21  22  23   ..

Глава 9

Карданные передачи тракторов

Карданная передача служит для компенсации угловых, радиаль-ных и осевых смещений валов соединяемых узлов и агрегатов.

Карданной передачей принято называть последовательное со-единение двух и более соединительных муфт. Она включает три ос-новных элемента: соединительные муфты, карданные валы и их опо-ры.

Карданные передачи применяются в трансмиссиях тракторов для силовой связи агрегатов, валы которых не соосны или расположе-ны под углом. При этом их взаимное положение может меняться в процессе движения трактора. Карданные передачи применяют также для привода дополнительного оборудования трактора (валов отбора мощности, приводных шкивов и др.).

В ряде случаев связь рулевого колеса с рулевым механизмом осуществляется при помощи карданной передачи.

Карданная передача должна удовлетворять следующим требова-ниям:

передавать крутящий момент без создания дополнительных на-грузок в трансмиссии (изгибающих, скручивающих, вибрационных, осевых);

передавать крутящий момент при обеспечении равенства угло-вых скоростей ведущего и ведомого валов независимо от угла между ними;

иметь высокий КПД;

отличаться бесшумностью работы; обладать высокой надежностью.

Карданные передачи бывают открытого типа и закрытого (кар-данная передача размещается внутри трубы). В современных конст-рукциях тракторов широкое распространение получили карданные передачи открытого типа.

Свойства карданной передачи во многом определяются конст-рукцией соединительных муфт.

Классификация соединительных муфт представлена на рис. 9.1.

Упругие соединительные муфты допускают угловые отклонения валов до 5о, а жесткие -до 2о.

Шарнирные соединительные муфты (карданные шарни-ры) подразделяются на простые (компенсируют только угловые и ра-диальные смещения валов) и универсальные (компенсируют все виды смещений валов, включая и осевые).

Рис. 9.1. Классификация соединительных муфт

Карданным шарниром неравных угловых скоростей называют шарнир, у которого при равномерной скорости вращения ведущего вала угловая скорость ведомого вала неравномерна. У карданного шарнира равных угловых скоростей ведущий и ведомый валы враща-ются синхронно. Карданные шарниры неравных угловых скоростей (асинхронные) используют при углах перекоса соединяемых валов до 20о. Карданные шарниры равных угловых скоростей применяются в приводе ведущих управляемых колес трактора. При этом некоторые

конструкции шарниров хорошо работают при углах перекоса валов до

50о.

Универсальные карданные шарниры отличаются от простых тем, что в них осевая компенсация осуществляется в самом механизме шарнира, а не в шлицевом соединении валов.

9.1. Жесткие и упругие соединительные муфты

При близком расположении концов соединяемых валов их связь часто производится отдельными соединительными муфтами.

Жесткие зубчатые соединительные муфты применяют на тракторах МТЗ -80/82 и Т-150/150К для передачи крутящего момента от вала ФС на первичный вал КП. В этих конструкциях компенсация несоосности валов осуществляется за счет зазоров в зацеплении зубь-ев. На тракторах Т-150/150К соединительную муфту образуют внут-ренние зубья на валу ФС и наружные зубья первичного вала КП.

Упругие соединительные муфты применяются на тракторах МТЗ-5МС, МТЗ-5ЛС, ДТ-75М и Т-4А для соединения сцепления с коробкой передач.

На тракторах МТЗ-5МС и МТЗ-5ЛС упругая соединительная муфта состоит из ведущей 1 и ведомой 2 вилок, изготовленных как одно целое с валами ФС и КП (рис. 9.2). Вилки расположены относи-тельно друг друга под углом 90о и образуют между собой четыре ок-

Рис. 9.2. Упругая соединительная муфта тракторов МТЗ-5МС, МТЗ-5ЛС

на, в каждом из которых размещен резиновый элемент 3 в виде приз-матического блока. Резиновые блоки 3 удерживаются пружинами 4, закрепленными болтами 5.

На тракторах К-700/701 для передачи крутящего момента от ва-ла двигателя на первичный вал КП применена комбинированная со-единительная муфта с жестким и упругим элементами (рис. 9.3).

Рис. 9.3. Комбинированная соединительная муфта тракторов К-700/701

Передача крутящего момента производится через ведущий диск 5, ре-зиновые втулки 4, пальцы 3 и диск 2 с внутренним зубчатым венцом. В зацеплении с зубчатым венцом находится вал 1, соединенный при помощи фланца 6 с фланцем карданного вала КП. Вал 1 установлен на двух шарикоподшипниках 7 и 8, размещенных в опорной крышке 9, закрепленной на картере маховика двигателя.

Необходимо отметить, что упругие соединительные муфты обеспечивают передачу крутящего момента при углах перекоса валов до 5о, имеют большие габариты, потому не получили широкого рас-пространения на современных тракторах. Область применения упру-гих соединительных муфт с целью обеспечения необходимой долго-вечности ограничивается углами перекоса соединяемых валов 2...3о. При больших углах вследствие значительных деформаций резиновых элементов и высокой их цикличности нагружения наблюдаются по-вышенный нагрев и старение резины, меняется ее жесткость, что при-водит к выходу из строя упругой соединительной муфты.

На современных тракторах применяются только шарнирные со-единительные муфты (карданные шарниры).

9.2. Карданные шарниры неравных угловых скоростей

Рассмотрим схему карданного шарнира неравных угловых ско-ростей (рис. 9.4). На рис. 9.4,а ось О1О 1 находится в плоскости ри-сунка, а плоскость крестовины расположена перпендикулярно к оси вала 1. На рис. 9.4,б ось О1О1 перпендикулярна к плоскости рисунка, а плоскость крестовины расположена перпендикулярно к оси вала 2. Таким образом, ось О1О1 вращается в пространстве относительно перпендикулярной к ней оси вала 1.

а) б)

Рис. 9.4. Схема карданного шарнира неравных угловых скоростей

Необходимо отметить, что радиус r1 на рис. 9.4,а равен радиусу r2 на рис. 9.4,б. Выразим окружные скорости точек C1 и C2 через уг-ловые скорости валов 1 и 2:

C

1

V  1r1

C

.

2

  2r2  V

Для рис. 9.4,а

r2  r1 cos

, тогда

1r1  2 r1 cos ,

или 2

 1 / cos .

Для рис. 9.4,б

r1  r2 cos 

, тогда

1r2 cos 

 2 r2 ,

или

2  1 cos  .

Для промежуточных положений крестовины угловая скорость ведомого вала 2 находится в интервале

1 / cos

 2

 1 cos .

Полученный результат свидетельствует о том, что при постоян-ной угловой скорости ведущего вала 1 угловая скорость ведомого ва-

ла 2 изменяется в процессе одного оборота. При этом, чем больше угол  между валами, тем значительнее неравномерность их враще-

ния.

Для соединения несоосных валов, расположенных под углом, карданный шарнир неравных угловых скоростей один обычно не применяется. Он получил широкое распространение в карданных пе-редачах. Необходимо отметить, что на тракторах ДТ-75М и Т-4А раньше использовали карданные передачи с упругими соединитель-ными муфтами, а на современных тракторах -в основном карданные передачи с шарнирами неравных угловых скоростей.

Карданный шарнир неравных угловых скоростей карданной пе-редачи привода заднего моста тракторов К-700/701 (рис. 9.5) состоит из вилок 1 и 7, крестовины 5, на цапфах которой установлены стаканы с игольчатыми подшипниками 4, удерживаемые крышками 3. Удер-жание смазки в подшипниках осуществляется сальниками 9. Для пре-дотвращения повышения давления масла при нагревании или в про-цессе его нагнетания через масленку 8 в крестовине предусмотрен предохранительный клапан 2.

Вилки 7 карданных шарниров соединены между собой подвиж-ным шлицевым соединением 12, чем обеспечивается осевая компен-сация соединяемых валов. Такое подвижное шлицевое соединение необходимо для компенсации изменения длины вала при деформации

элементов подвески агрегатов трактора, соединяемых карданной пе-редачей.

Рис. 9.5. Карданная передача привода заднего моста тракторов К-700/701

Смазывание шлицевого соединения осуществляется масленкой 10, а защита от попадания пыли и грязи -кожухом 11. Сальник 13 служит для предотвращения вытекания смазки. Перед установкой на трактор карданная передача подвергается динамической балансировке при помощи пластин 6.

Основные схемы карданных передач с шарнирами неравных уг-ловых скоростей приведены на рис. 9.6.

К а р д а н н а я п е р е д а ч а с д в у м я ш а р н и р а м и н е-р а в н ы х у г л о в ы х с к о р о с т е й и о д н и м в а л о м (рис. 9.6,а и рис. 9.6,б) применяется наиболее часто (привод переднего ве-дущего моста трактора Т-150К и переднего и заднего ведущего мос-тов тракторов К-700/701). Для обеспечения равномерности вращения ведущего 1 и ведомого валов 3 вилки карданного вала 2 расположены в одной плоскости при равенстве углов  и 

К а р д а н н а я п е р е д а ч а с т р е м я ш а р н и р а м и н е-

р а в н ы х у г л о в ы х с к о р о с т е й и д в у м я в а л а м и (рис. 9.6,в) применяется с целью сокращения длины карданных валов. В приведенной схеме карданный вал 3 имеет вилки, установленные в одной плоскости, а вал 2 -вилки, развернутые под углом 90о. Син-хронность вращения ведущего 1 и ведомого 4 валов обеспечивается при условии cos сos сos .

Однако при движении трактора углы  и  могут изменяться при постоянном угле . Поэтому полной синхронизации вращения валов 1 и 4 достичь невозможно.

Рис. 9.6. Основные схемы карданных передач с шарнирами неравных угловых скоростей:

а, б -с двумя шарнирами и одним валом; в -с тремя шарнирами, двумя валами и про-межуточной опорой; г -с четырьмя шарнирами, двумя валами и промежуточной опо-рой;  ...   углы между валами

Подшипник промежуточной опоры 5 карданного вала 2 уста-навливают на резиновой упругой втулке, что уменьшает напряжения в валу, вызываемые неточностями монтажа опоры и деформацией осто-ва трактора и корпусных деталей соединяемых агрегатов.

Конструкции промежуточных опор подшипников карданной пе-редачи представлены на рис. 9.7. На рис. 9.7,а показана промежуточ-ная опора с радиальным шарикоподшипником 1, внутреннее кольцо которого установлено на наконечнике карданного вала 2, а наружное

-в резиновой втулке 3. Втулка 3 с помощью кронштейна 4 крепится к остову трактора, имеет специальные прорези, повышающие ее эла-стичность и способствующие гашению вибраций.

Аналогичная по назначению промежуточная опора представлена на рис. 9.7,б. Радиальный шарикоподшипник 1, как и в предыдущей схеме, внутренним кольцом установлен на конце карданного вала 2, а

а)

в)

Рис. 9.7. Конструкции промежуточных опор:

а и б -эластичная; в -жесткая, воспринимающая осевые нагрузки

наружным -в резиновой втулке 3. Осевая компенсация изменения расстояния между соединяемыми карданными валами 2 и 5 происхо-дит благодаря подвижному шлицевому соединению между ними.

К а р д а н н а я п е р е д а ч а, с о с т о я щ а я и з ч е т ы р е х ш а р н и р о в н е р а в н ы х у г л о в ы х с к о р о с т е й, д в у х к а р д а н н ы х в а л о в и п р о м е ж у т о ч н о й о п о р ы м е ж-д у н и м и (рис. 9.6,г), также применяется при большом расстоянии между агрегатами с целью сокращения длины карданных валов. Эта схема получила широкое распространение на современных тракторах. К а р д а н н а я п е р е д а ч а т р а к т о р а МТЗ–82 (рис. 9.8,а) состоит из карданных валов 1 и 3 и промежуточной опоры 2. Вал 1 соединяет раздаточную коробку с промежуточной опорой 2, а вал 3 -промежуточную опору с передним ведущим мостом трактора. Ком-пенсация изменения расстояния между соединяемыми фланцами (осе-вая компенсация) обеспечивается осевым перемещением скользящего

фланца 8 промежуточной опоры (рис. 9.8,б).

Корпус 5 промежуточной опоры крепится снизу к картеру ФС. В корпусе 5 установлена многодисковая предохранительная фрикцион-ная муфта, работающая в масле. Сжатие ведущих 10 и ведомых 11 дисков осуществляется через нажимной диск 12 усилием четырех та-рельчатых пружин 13. Муфта регулируется на передачу определенной величины крутящего момента. Если крутящий момент, подводимый к переднему мосту, превысит заданное значение, муфта буксует и, тем самым, предохраняет детали переднего моста трактора от перегрузок и поломок.

Карданный вал (рис. 9.9) представляет собой тонкостенную трубу 5, с одного конца которой приварена вилка 7 карданного шарнира, а с друго-го -шлицевая втулка 4, соединенная при помощи шлицевого соединения с вилкой 1 второго шарнира неравных угловых скоростей. Шлицевое соеди-нение от пыли и грязи закрыто защитным кожухом 2. Вытеканию смазки в шлицевом соединении препятствуют сальники 3. Карданная передача пе-ред установкой на трактор подвергается динамической балансировке пу-тем приваривания к трубе 5 балансировочных пластин 6.

Вытеканию смазки из игольчатых подшипников шарнира нерав-ных угловых скоростей и попаданию в них грязи и пыли препятству-ют резиновые армированные сальники 2 (см. рис. 9.10). На рис. 9.10,б показан многокромочный сальник 2 с радиально-торцевым уплотне-нием, а на рис. 9.10,в -уплотнение с однокромочным резиновым са-моподжимным сальником 2, допускающим проход продуктов изна-шивания и смазочного материала при его прокачивании через под-

б)

Рис. 9.8. Карданная передача трактора МТЗ -82:

а-карданная передача; б -промежуточная опора; 1 и 3 -карданные валы; 2 -промежу-точная опора; 4 -опорная втулка; 5 -корпус опоры; 6 -распорная втулка; 7 -соедини-тельная втулка с внутренними шлицами; 8 -скользящий фланец с наружными шлица-ми; 9 -вал предохранительной муфты; 10 -ведущий диск; 11 -ведомый диск; 12 -на-жимной диск; 13 -тарельчатая пружина

шипник, и двухкромочным резиновым торцовым сальником 3, пре-дотвращающим попадание грязи в полость подшипника.

Рис. 9.9. Карданная передача

От осевых перемещений стаканы 4 игольчатых подшипников фик-сируются стопорным кольцом 1, которое может устанавливаться как сна-ружи (рис. 9.10,а), так и внутри шарнира (рис. 9.10,б). Установка стопор-ного кольца снаружи облегчает сборку, но увеличивает размеры вилки. На рис. 9.10,в стаканы 4 зафиксированы с помощью крышек 5.

в)

Рис. 9.10. Варианты крепления стакана и уплотнения игольчатого подшипника

К а р д а н н а я п е р е д а ч а т р а к т о р а Т–150К (рис. 9.11) осуществляет привод от валов раздаточной коробки 2 к переднему и заднему ведущим мостам. Карданная передача 1 переднего моста со-стоит из карданного вала и двух шарниров неравных угловых скоро-стей, а заднего моста -из двух сдвоенных шарниров 3 неравных угло-вых скоростей и промежуточной опоры 4. Промежуточная опора ус-тановлена в трубе 5 горизонтального шарнира рамы и состоит из по-лого корпуса и вала, установленного на два конических подшипника (см. рис. 9.7,в).

Крестовины карданных шарниров изготовляют из легированных сталей 20ХГНТР, 15ХГНТА, и 12ХН3А и подвергают нитроцемента-

ции на глубину до 1,2 мм с последующей закалкой. При изготовлении крестовин из углеродистой стали 55ГП их подвергают поверхностно-му упрочнению ТВЧ с прерывистым отпуском. Твердость поверхно-стного слоя крестовин на цилиндрической поверхности шипов долж-на быть 61...64 HRC, а на торцах шипов крестовин -59 HRC.

Рис. 9.11. Карданная передача трактора Т-150К

Трубы карданных валов изготовляют из ленточной малоуглеро-дистой стали 20, свариваемой встык. Шлицевые наконечники под-вижных соединений карданных валов изготовляют из стали 40Х с по-следующей закалкой ТВЧ до твердости рабочего слоя шлиц 45...47 HRC.

Карданные шарниры неравных угловых скоростей с игольчаты-ми подшипниками имеют высокий КПД (до 0,99 при угле между ва-лами до 8...10о), малые габаритные размеры, обеспечивают точную центровку валов и отличаются высокой долговечностью. Если угол между валами карданного шарнира неравных угловых скоростей ме-нее 1о и при передаче крутящего момента не изменяется, то наблюда-ется явление деформации шипов крестовины иглами подшипника (бринеллирование) и быстрое последующее разрушение шарнира.

Бринеллирующее воздействие игл увеличивается при большом суммарном межигловом зазоре, когда иглы подшипника перекаши-ваются и создают высокое давление на шип крестовины. Суммарный межигловой зазор в подшипниках карданных шарниров колеблется в пределах 0,1...1,5 мм. Считается, что суммарный межигловой зазор не должен превышать половину диаметра иглы подшипника.

В большинстве карданных шарниров неравных угловых скоро-стей применяют подшипники, диаметр игл которых 2...3 мм (допуск на диаметр не более 5 мкм, а допуск по длине не более 0,1 мм). Иглы для подшипника подбираются с одинаковыми размерами по допус-кам. Перестановка или замена отдельных игл не допускается. Надеж-

ность карданного шарнира определяется в первую очередь надежно-стью игольчатых подшипников.

Помимо бринеллирования возможно также усталостное выкра-шивание (питтинг) на соприкасающихся с иглами поверхностях, что объясняется высокими контактными напряжениями. В связи с этим шипы крестовины карданного шарнира подвергают поверхностному упрочнению.

1. Карданные шарниры равных угловых скоростей

   Карданные шарниры равных угловых скоростей (ШРУС) при-меняют для привода управляемых ведущих колес и ведущих колес с независимой подвеской, где они обеспечивают равномерное вращение колес при углах  между валами до 50о. Широкое распространение получили шариковые шарниры (с делительным рычажком и с дели-тельными канавками) и кулачковые.

   Для получения равенства угловых скоростей  и  валов при различных значениях угла  между ними необходимо, чтобы точки контакта деталей шарнира, соединяющего валы, всегда лежали на одинаковых расстояниях r1 и r2 от осей валов (рис. 9.12). Окружная скорость точки О, в которой контактируют рычаги АО и ВО валов:

   Vо =  r1 = 2 r2.

   
    

   

   
    

   Рис. 9.12. Схема силового взаимодействия двух валов через одну точку контакта

   Так как r1=ОС sin и r2=ОС sin, то угловые скорости валов будут равны при   . Следовательно, точка О будет лежать на бис-сектрисе угла между осями валов 1 и 2. При повороте валов точка О контакта рычагов перемещается в пространстве по биссекторной плоскости. Так, например, при повороте валов на 180о контакт рыча-гов будет в точке О I.

   Контакт соединяемых шарниром валов обычно осуществляется через шарики. Установка шариков в биссекторную плоскость произ-водится принудительно с помощью делительных канавок или дели-тельным рычажком.

   На рис. 9.13 показан ч е т ы р е х ш а р и к о в ы й к а р д а н-н ы й ш а р н и р с д е л и т е л ь н ы м и к а н а в к а м и т и п а “ В е й с ”. Такие шарниры широко применяются в приводе управляе-мых ведущих колес. При движении трактора вперед усилие передает-ся одной парой шариков, а при движении задним ходом -другой па-рой. Канавки 5 в кулаках 2 и 3 нарезаны по дуге окружности радиуса

   
    

   

   Рис. 9.13. Четырехшариковый карданный шарнир с делительными

   канавками типа “Вейс”

   R. Четыре шарика 6 располагаются на пересечении симметрично рас-положенных канавок 5 в биссекторной плоскости, что обеспечивает синхронность вращения валов 1 и 4. Шарик 7 центрирующий.

   Наиболее точно шарики 6 устанавливаются при пересечении ка-навок 5 под углом 90о. Однако при этом скольжение шариков приво-дило бы к быстрому изнашиванию как шариков 6, так и канавок 5 и снижению КПД шарнира. Пересечение канавок под малым углом не обеспечивает точности установки шариков в биссекторной плоскости и может привести к заклиниванию шариков.

   В существующих конструкциях шарниров канавки выполняются так, что центр окружности радиуса R, образующей ось канавок, нахо-дится на расстоянии a=(0,45...0,55)R от центра шарнира. Шарнир применяют при углах между валами до 32о.

   Возможность передачи больших крутящих моментов через шар-нир ограничена тем, что передача усилия осуществляется только дву-мя шариками при больших контактных напряжениях. Необходимо отметить, что износу наиболее подвержены средние части канавок, что соответствует прямолинейному движению трактора. При этом ненагруженные канавки изнашиваются более интенсивно, чем нагру-женные. Это объясняется тем, что большая часть времени работы трактора происходит с выключенным передним мостом, когда шар-нир нагружается в обратном направлении небольшим, но длительно действующим моментом сопротивления вращению части трансмис-сии.

   Основными элементами ш е с т и ш а р и к о в о г о к а р д а н-н о г о ш а р н и р а с д е л и т е л ь н ы м р ы ч а ж к о м (рис. 9.14,а) являются сферический кулак 7, закрепленный на шлицах вала 8, и сферическая чашка 5 вала 1. На кулаке и внутренней стороне чашки выфрезеровано по шесть меридиональных канавок полукруг-лого сечения для размещения шариков 6. Канавки на кулаке 7 и в чашке 5 выполнены из одного центра.

   При наклоне валов 1 и 8 на угол  сепаратор 4, в котором разме-щены шарики 6, с помощью делительного рычажка 3 принудительно устанавливает их в биссекторной плоскости под углом   см. рис. 9.14,б), что и обеспечивает синхронность вращения валов. Пружина 2 служит для поджатия делительного рычажка 3 к гнезду в торце вала 8 при изменении положения рычажка в результате наклона валов.

   Карданный шарнир с делительным рычажком допускает макси-мальный угол между валами  = 37о. Так как усилие в шарнире пере-дается всегда шестью шариками, то он обеспечивает передачу боль-шого крутящего момента при малых габаритах. Шарнир обладает вы-

   
    

   

   
    

   а)

   
    

   

   
    

   б)

   
    

   Рис. 9.14. Шестишариковый карданный шарнир с делительным рычажком типа “Рсцепп”:

   а -установка шарнира в приводе переднего ведущего колеса; б -схема шарнира

   сокой надежностью, высоким КПД, однако технологически сложен, так как все его детали подвергаются токарной и фрезерной обработке с обеспечением высокой точности, необходимой для одновременной передачи усилия всеми шариками. По этой причине стоимость шар-нира высокая.

   На рис. 9.15 представлен ш е с т и ш а р и к о в ы й к а р д а н-н ы й ш а р н и р т и п а “ Б и р ф и л ь д ”. На кулаке 4, наружная по-верхность которого выполнена по сфере радиуса R1 (центр О), выф-резеровано шесть канавок. Канавки кулака имеют переменную глу-бину, так как они нарезаны по радиусу R3 (центр О1 смещен влево

   
    

   

   а)

   
    

   

   б)

   Рис. 9.15. Шестишариковый карданный шарнир типа “Бирфильд”:

   а -конструкция; б – схема

   относительно центра шарнира О на расстояние а). Внутренняя по-верхность корпуса 1 выполнена по сфере радиуса R2 (центр О), имеет также шесть канавок переменной глубины, нарезанных по радиусу R4 (центр О2 смещен в противоположную сторону относительно центра шарнира О также на расстояние а).

   Сепаратор 3, в котором размещены шарики 2, имеет наружную и внутреннюю поверхности, выполненные по сфере радиусов соответ-ственно R1 и R2. В положении, когда валы шарнира соосны, шарики находятся в плоскости, перпендикулярной осям валов, проходящей через центр шарнира.

   При наклоне валов 6 и 7 на угол  верхний шарик выталкивает-ся из сужающего пространства канавок вправо, а нижний -перемеща-ется сепаратором 3 в расширяющееся пространство канавок влево. Центры шариков всегда находятся на пересечении осей канавок. Это обеспечивает их расположение в биссекторной плоскости, что являет-ся условием синхронного вращения валов. Во избежании заклинива-ния шариков угол, под которым пересекаются оси канавок, не должен быть менее 11о 20’.

   В отличие от карданного шарнира с делительным рычажком в данном шарнире профиль сечения канавок выполнен не по дуге ок-ружности, а по эллипсу (рис. 9.15,б). Благодаря этому силы взаимо-действия стенки канавки и шарика составляют с вертикалью угол 45о, что предохраняет кромки канавок от смятия и скалывания. Отсутст-вие делительного рычажка позволяет этому шарниру работать при уг-ле между валами  =45о.

   КПД шарнира при малых углах выше 0,99, а при  = 30о -0,97. Сравнительно большие потери в шарнире при больших углах  меж-ду валами 6 и 7 объясняются тем, что наряду с трением качения для него характерно и трение скольжения.

   Ресурс современных шарниров этого типа высокий. Основной причиной преждевременного выхода из строя шарнира является по-вреждение защитного резинового чехла 5.

   Необходимо отметить, что рассмотренные выше ШРУС при со-единении валов обеспечивают только их угловую и незначительную радиальную компенсацию. Для выполнения осевой компенсации применяют универсальные карданные ШРУС.

   На рис. 9.16 представлен ш е с т и ш а р и к о в ы й у н и в е р-с а л ь н ы й к а р д а н н ы й ш а р н и р ( т и п а Г К Н ). На внут-ренней поверхности цилиндрического корпуса 1 нарезаны шесть про-дольных канавок эллиптического сечения, такие же канавки выполне-

   ны на сферической поверхности кулака 3 параллельно продольной оси. В канавках размещены шесть шариков 2, установленных в сепа-раторе 4.

   
    

   

   
    

   Рис. 9.16. Шестишариковый универсальный карданный шарнир типа ГКН:

   1 -корпус; 2 -шарики; 3 -кулак; 4 -сепаратор

   
    

   Взаимодействующие поверхности кулака 3 и сепаратора 4 сфе-рические. Внутренняя сферическая поверхность сепаратора выполне-на радиусом R1 из центра О1 на расстоянии а вправо от центра О, ле-жащего в плоскости шариков. Сферическая наружная часть сепарато-ра выполнена радиусом R2 из центра О2 также на расстоянии а влево от центра шарнира О. При этом сферическая поверхность переходит в коническую (угол конуса около 10о), что ограничивает максималь-ный угол наклона вала до 20о.

   В результате смещения центров О1 и О2 сфер сепаратора относи-тельно центра шарнира О шарики 2 при наклоне вала устанавливают-ся в биссекторной плоскости. Это объясняется тем, что при наклоне вала шарики 2 должны перемещаться относительно двух центров О1 и О2, что и заставляет их устанавливаться в биссекторную плоскость. Осевая компенсация в шарнире обеспечивается за счет возможности продольного перемещения шариков 2 по канавкам корпуса 1. При этом продольное перемещение шариков, а следовательно, и связанно-го с ними через кулак 3 вала, равно рабочей длине канавок корпуса 1.

   Необходимо отметить, что при осевых перемещениях шарики не перекатываются, а скользят, что снижает КПД шарнира. Долговеч-ность шарнира высокая, так как передача усилия осуществляется од-новременно всеми шариками. Для передачи больших крутящих мо-

   ментов используется аналогичные по конструкции восьмишариковые шарниры.

   Часто в приводе ведущих управляемых колес применяют кар-данные передачи, состоящие из простого (см. рис. 9.15) и универсаль-ного (рис. 9.16) ШРУС, соединенных карданным валом. В этом случае карданный вал выполняют без подвижного шлицевого соединения. Осевая компенсация в передаче осуществляется универсальным ШРУС.

   На рис. 9.17 представлен у н и в е р с а л ь н ы й ш е с т и ш а-р и к о в ы й к а р д а н н ы й ш а р н и р с д е л и т е л ь н ы м и к а-н а в к а м и т и п а “Л е б р о ”. Шарнир состоит из цилиндрического корпуса 1, на внутренней поверхности которого по углом 15...16о к образующей цилиндра нарезаны шесть прямых канавок. При этом ря-дом расположенные канавки выполнены под углом друг к другу. На поверхности сферического кулака 2 нарезано также шесть прямых ка-навок под таким же углом. Шесть шариков 4 вставлены в сепаратор 3 и центрируются по внутренней цилиндрической поверхности канавок в корпусе 1. На кулаке 2 они установлены с зазором. При сборке ша-рики устанавливаются на пересечении канавок в корпусе 1 и на кула-ке 2, что обеспечивает синхронность вращения валов, так как шарики в независимости от угла между валами всегда находятся в биссектор-ной плоскости. Передача усилия в шарнире осуществляется одновре-менно шестью шариками, для чего канавки в корпусе 1 и на кулаке 2 выполняются с высокой точностью.

   
    

   

   
    

   Рис. 9.17. Шестишариковый универсальный карданный шарнир типа “Лебро”

   
    

   Данная конструкция шарнира имеет меньшие размеры по сравнению с другими типами универсальных ШРУС, так как рабочая длина кана-вок и ход шариков 4 в два раза меньше осевого перемещения вала. При

   этом сепаратор 3 не выполняет функцию деления угла между валами. Сле-довательно, он менее нагружен и требования к точности его изготовления более низкие. КПД шарнира высокий (около 0,99 при  = 10о).

   Кулачковые карданные ШРУС применяются в приводе к веду-щим управляемым колесам. Благодаря наличию развитых поверхно-стей взаимодействующих деталей шарнир при малых габаритах и уг-лах между соединяемыми валами до 45...50о способен передавать зна-чительный по величине крутящий момент.

   Наибольшее распространение получили два типа кулачковых ШРУС: шарнир типа “Тракта” и дисковый. Шарнир типа “Тракта” со-стоит из четырех штампованных деталей (рис. 9.18,а): двух вилок 1 и 4 и двух фасонных кулаков 2 и 3, трущиеся поверхности которых при обработке шлифуются.

   Дисковый шарнир состоит из пяти деталей (рис. 9.18,б): двух вилок 1 и 4, двух кулаков 2 и 3 и диска 5. Трудоемкость его изготов-ления несколько большая по сравнению с шарниром типа “Тракта”. Угол между соединяемыми валами может быть до 45о.

   КПД кулачковых шарниров ниже, чем у других ШРУС, так как для их элементов характерно трение скольжения. В связи с этим в эксплуатации наблюдается значительный нагрев шарнира, а иногда и задиры поверхностей его деталей в результате сложности обеспече-ния подвода смазочного материала к поверхностям трения.

   
    

   

    б)

   а)

   
    

   Рис. 9.18. Кулачковые карданные шарниры:

   а – типа “Тракта”; б -дисковый

   Известны также конструкции ШРУС шиповые и сдвоенные. По-следние состоят из двух шарниров неравных угловых скоростей с де-лительным рычажком между ними. Однако эти конструкции не полу-чили широкого применения на современных тракторах.‌

   
    

2. Уход за карданными передачами

   Уход за упругими соединительными муфтами состоит в перио-дической подтяжке крепления деталей и проверке состояния резино-вых элементов. При существенном изменении формы рабочих рези-новых элементов, вследствие смятия, их заменяют новыми. При экс-плуатации упругих соединительных муфт необходимо следить за тем, чтобы на резиновые элементы не попадало масло и топливо.

   Карданные передачи с шарнирами неравных угловых скоростей и ШРУС требуют более тщательного ухода, чем упругие соедини-тельные муфты. Уход состоит в периодической проверке состояния креплений фланцев, крышек игольчатых подшипников (рис. 9.10,в), в проверке исправности шарниров, уплотнений, защитных кожухов, а также в периодическом смазывании шарниров.

   На современных тракторах применяются карданные шарниры, не требующие частого периодического смазывания в процессе экс-плуатации. В таких шарнирах применяется пластичный смазочный материал (№ 158, ЛИТОЛ-24 или ФИОЛ-2У), который удерживается надежными уплотнениями.

   Смазочный материал при сборке шарнира неравных угловых скоростей закладывается в стаканчики с игольчатыми подшипниками или в небольшие углубления в торцах шипов крестовины, а при сбор-ке ШРУС -в его корпус. Для удаления отработанного смазочного ма-териала шарнир демонтируется. В таких шарнирах нет масленок и клапанов.

   
    

3. Развитие конструкций карданных передач

Характерной особенностью конструкций карданных передач но-вых моделей тракторов является использование карданных шарниров неравных угловых скоростей с крестовиной на игольчатых подшип-никах и шариковых ШРУС.

Основные направления в развитии конструкций карданных пе-редач обусловлены стремлением удовлетворить возросшие требова-ния к их надежности. В связи с этим большое внимание уделяется

разработке конструкций с надежной одноразовой смазкой, а также сальниковым уплотнениям повышенной работоспособности. Большое внимание уделяется созданию новых видов смазочного материала (с содержанием дисульфида молибдена), более полно удовлетворяющих условиям работы карданных передач.

В последние годы начинают получать применение трубчатые карданные валы, изготовленные из композиционных материалов: стеклопластиков, углепластиков или боропластиков. Плотность ком-позиционных материалов примерно в 4 раза меньше плотности стали, а по прочности они ей не уступают.

Важным направлением в развитии конструкций карданных пе-редач является максимальная унификация их отдельных узлов и дета-лей, разработка типоразмерных рядов этих узлов и их деталей и еди-ных требований к точности изготовления, материалам и термической обработке деталей.

В связи с увеличением энергонасыщенности тракторов и повы-шением их скоростей движения (особенно при выполнении транс-портных работ) все более высокие требования предъявляются к точ-ности изготовления и качеству балансировки карданных передач.

содержание   ..  20  21  22  23   ..