Устройство карданного шарниров неравной угловой скорости.

А. Л. Панов

Карданная передача

Учебное пособие по части курса

Трансмиссия

 

 Тюмень 2016

ББК 39.34

П 16

Рецензенты: преподаватель ГАПОУ ТО «ТЛТ» А. А. Сироткин,

к. т. н., доцент кафедры Технические системы в АПК Государственного аграрного университета Северного Зауралья И. И. Сторожев

 

П 16 Панов А. Л. Карданная передача: Учебное пособие по части курса Трансмиссия / ГАПОУ ТО «ТЮМЕНСКИЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ». – Тюмень, 2016.

Учебное пособие по части курса Трансмиссия включает в себя адаптированный конспект по теме Карданная передача, тестовые задания для самостоятельной подготовке по теме, рекомендуемый список литературы.

Материалы составлены в соответствии с ФГОС по специальности 23.02.04 Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям), утвержденного приказом Министерства образования и науки Российской Федерации № 386 от 22.04.2014 г. и с учетом особенностей обучения в ГАПОУ ТО «ТЛТ». Адресовано студентам и преподавателям техникумов и колледжей технического профиля.

 

Печатается по решению Методического совета ГАПОУ ТО «Тюменский лесотехнический техникум» от «22» ноября 2016 года протокол № 3

                                                                                                        

                                                                                                        ББК 39.34

© А. Л. Панов, 2016

©ГАПОУ ТО «ТЛТ», 2016

СОДЕРЖАНИЕ

 

1 Адаптированный конспект по теме карданная передача                     4

1 Назначение карданной передачи                                                           4

2 Типы карданных шарниров                                                                  4

3 Устройство и работа карданных шарниров неравной и равной угловой скорости                                                                                                                       4

4 Устройство карданных валов и промежуточных опор                        6

5 Назначение, типы и устройство промежуточных соединений тракторов 8

2 Тесты для самоконтроля по теме карданная передача                      11

Литература                                                                                              13

 

1 Адаптированный конспект по теме карданная передача

 

1 Назначение карданной передачи

 

Карданной передачей называется механизм трансмиссии автомо­биля (трактора), предназначенный для передачи крутящего момента между агрегатами, оси валов которых не совпадают и могут изменять свое положение.

 

2 Типы карданных шарниров

 

Карданные шарниры подразделяются на полные и полукарданные. Полные карданные шарниры имеют определенные оси ка­чания (допускают угол наклона вала до 20—25°), а полукарданные их не имеют (наклон вала несколько градусов в пределах компенсации монтажа перекосов рамы). Полные карданы делятся на асинхронные (неравной угловой скорости) и синхронные (равной угловой скорости).

Полукарданные шарниры могут быть упругими и жесткими. Упру­гий полукарданный шарнир передает крутящий момент под углом за счет деформации упругого (чаще резинового) элемента, а жесткий — благодаря зазорам шлицевого или зубчатого соединения. По числу шарниров на валу различают карданные передачи одинарные — кар­дан на одном конце вала, и двойные — с карданами на обоих концах.

 

3 Устройство и работа карданных шарниров неравной и равной угловой скорости

 

Жесткий универсальный карданный шарнир с игольчатыми подшипниками (рис. 1, а) состоит из вилок 5, 9, кресто­вины 7, игольчатых подшипников 3, сальников 4. Стаканы 2 с игольча­тыми подшипниками надеваются на пальцы крестовины и уплотняются сальниками 4. Стаканы удерживаются в вилках стопорными кольцами или крышками 1, привернутыми к ним винтами 10. Смазка карданного шарнира осуществляется через масленку 8 по внутренним сверлениям крестовины. Предохранительный клапан 6 служит для устранения излишнего давления масла в шарнире.

При равномерном вращении ведущей вилки 9 ведомая вилка 5 вращается неравномерно: за один оборот она дважды обгоня­ет ведущую вилку и дважды отстает от нее. Для устранения неравномерности вращения и снижения инерционных нагрузок применяют два простых кардана, при этом обе вилки, установленные на карданном валу, должны располагаться в одной плоскости. В этих же целях карданные передачи перед сборкой подвергаются балан­сировке.

 

 

Рисунок 1 - Карданные шарниры:

 а — жесткий универсальный шарнир; 1 — крышка; 2 — стакан; 3 — игольчатый подшипник; 4 — саль­ник;            5, 9 —вилка; 6 — предохранительный клапан; 7 — крестовина; 8 — масленка; 10 — винт; б — карданный шарнир равных угловых скоростей: 1 — внутренняя полуось; 2— ведущая вилка; 3, 4 — шпильки; 5 — ведомая вилка;     6 — наружная полуось; 7 — шарики; 8 — центральный шарик.

 

Карданные шарниры равных угловых скоростей используются в передних ведущих мостах автомобилей (ГАЗ и др.). Карданный шарнир объединяет вилки 2 и 5 (рис. 1, б), четыре шарика 7 и центральный шарик 8. Вилка 2 — ведущая и составляет одно це­лое с внутренней полуосью 1. Ведомая вилка 5 откована вместе с на­ружной полуосью 6, на конце которой прикрепляется ступица колеса. Крутящий момент от вилки 2 к вилке 5 передается через шарики 7, ко­торые перемещаются по круговым желобам вилок.

Центральный шарик 8 служит для центрирования вилок и удержи­вается в неизменном положении шпильками 3 и 4. Частоты вращения вилок 2 и 5 одинаковы вследствие симметричности механизма.

 

4 Устройство карданных валов и промежуточных опор

 

Валы карданной передачи изготов­лены из тонкостенных стальных труб рисунок 2. На концах к трубе приварены вилки карданных шарниров (или с одной сто­роны — вилка, а с другой — шлицевая втулка).

 

 

Рисунок 2 - Карданные передачи:

 а — автомобиля с одним ведущим мостом; б — автомобиля с тремя ведущими мостами; в — жесткий карданный шарнир; 1 - коробка передач; 2 - промежуточная опора; 3 – карданный вал; 4 - задний ведущий мост; 5 – вал среднего моста; 6 — межосевой дифференциал; 7 — средний ведущий мост; 8 — вал заднего моста; 9 — задний мост; 10 — подшипник; 11 — масленка; 12 — предохранительный клапан; 13 и 15 — вилки; 14 — крестовина; 16 — балансировочная пластина.

 

В ряде карданных передач крутящий момент от коробки передач (или раздаточной коробки) к ведущим мостам осуществляется не од­ним карданным валом, а двумя, соединенными между собой промежу­точной опорой 2. В опоре, прикрепленной к раме, помещен вал, установ­ленный в шариковых подшипниках.

Промежуточная опора уменьшает длину и вибрации карданного вала, повы­шает жесткость карданной передачи и ее надежность.

Конструкции карданных передачи автомобилей и тракторов (рис. 3) могут быть: одновальная, двухвальная, три одновальные передачи, двухваль­ная с промежуточной опорой, четыре одновальные.

 

 

Рисунок 3 - Конструкции карданные передачи автомобилей и тракторов:

а - одновальная; б - двухвальная; в — три одновальные передачи; г — двухваль­ная с промежуточной опорой;          д — четыре одновальные; 1 — коробка передач; 2 — карданный шарнир; 3 — карданный вал; 4, 7 и 9 — ведущие мосты; 5 и 8 — промежуточные опоры; 6 — раздаточная коробка; 10 — редуктор.

5 Назначение, типы и устройство промежуточных 

соединений тракторов

 

Промежуточные соединения служат для передачи крутящего мо­мента валам, геометрические оси которых не совпадают или могут иметь относительное смещение.

Некоторая несоосность валов неизбежна и зависит от ряда при­чин — точности изготовления деталей, погрешностей сборки, деформации рам и корпусов, изме­нения взаимного расположе­ния соединяемых валов в процессе эксплуатации и т.д.

 

 

Рисунок 4 - Промежуточные соединении тракто­ров:

 а - двойное мягкое промежуточное соединение; 1, 8 — вилки; 2 — резиновая втулка; 3 — головка; 4 — болт;         5 - проволочный каркас; 6 — стальная втулка; 7 — соединительный вал; б—одинарное жесткое промежуточное соединение: 1 — вал сцепле­ния; 2 — первичный вал коробки передач; в — оди­нарное комбинированное промежуточное соединение: 1 — маховик: 2 — ведущий диск: 3 — палец; 4 — втулка-амортизатор; 5 — зубчатый венец; 6 — вал-ше­стерня.

Промежуточные соеди­нения устанавливаются между валом сцепления (или двигателя, когда сцеп­ления нет) и первичным ва­лом коробки передач трак­тора.

По числу шарниров промежуточные соединения делятся на одинарные (с одним шарниром) и двой­ные (с двумя шарнирами и валом между ними). По устройству шарнира разли­чаются промежуточные сое­динения жесткие, состоя­щие из металлических де­талей, и мягкие — с упруги­ми (резиновыми) рабочими элементами.

Упругие промежуточ­ные соединения использу­ют в ряде гусеничных и ко­лесных тракторов как в оди­нарном (ЮМЗ-6Л/6М), так и в двойном исполнении (Т-4А, ДТ-75М). Такие сое­динения обеспечивают воз­можность передачи крутя­щего момента при углах между валами до 3°.

Жесткие промежуточ­ные соединения используются реже (Т-150, Т-150К). Возможны комбинированные соединения, объединяющие жесткий и упругий элементы (К-701).

Мягкий шарнир двойного промежуточного сое­динения включает вилки 1 и 8 (рис. 4, а), помещенные на шли­цах вала сцепления и соединительного вала 7. Вилка 1 укреплена на валу неподвижно, а вилка 8 может смещаться по шлицам. Между вил­ками установлена головка 3 со стальными дисками, снабженными гнездами. В гнездах дисков помещены упругие резиновые втулки 2 с завулканизированными в них проволочными каркасами 5. В отверстие каркаса вставлена стальная втулка 6. Каждая из вилок соединяется с головкой двумя болтами 4. Со стороны коробки передач гибкая муфта имеет такое же устройство, и ее задняя вилка установлена на шлицах первичного вала.

В одинарном жестком промежуточном соедине­нии вала 1 (рис. 4, б) сцепления с валом 2 коробки передач сме­щение валов компенсируется зазорами в зацеплении шестерен (Т-150, Т-150К). В комбинированном промежуточном соединении двигателя с коробкой передач (через карданную передачу) у тракто­ров К-701 гибкие элементы, представляющие собой  втулки-амортизаторы 4 (рис. 4, в), установленные в ведущем диске 2 маховика 1, пальцами 3 соединены с жестким элементом, состоящим из зубчатого венца 5 и вала-шестерни 6. Вал опирается на два шариковых подшип­ника, помещенных в корпуса, которые прикреплены к крышке проме­жуточного соединения. На заднем конце вала-шестерни 6 расположен фланец, соединенный вилкой с фланцем карданного вала коробки пе­редач.

 

 

2 Тесты для самоконтроля по теме карданная передача

Карданная передача

Учебное пособие по части курса

Трансмиссия

 

РЕЦЕНЗИЯ

на учебное пособие по части курса Трансмиссия на тему Карданная передача составитель А. Л. Панов.

Учебное пособие по части курса Трансмиссия на тему Карданная передача разработано для техникумов технического профиля и может быть использовано студентами специальностей 23.02.03 Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта, 23.02.04 Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям),

Учебное пособие по части курса Трансмиссия на тему Карданная передача содержат теоретический материал, рисунки и тесты с ответами, которые охватывают вопросы назначения, устройства и конструкции узлов и деталей коробок передач. Данное учебное пособие может помочь студентам в подготовке к занятиям, лабораторным работам, и экзаменам.

 

 

Рецензент:

Преподаватель ГАПОУ ТО «ТЛТ»

 _____________________ А.А.Сироткин

 

РЕЦЕНЗИЯ

на учебное пособие по части курса Трансмиссия на тему Карданная передача составитель А. Л. Панов.

Учебное пособие по части курса Трансмиссия на тему Карданная передача разработано для техникумов технического профиля и может быть использовано студентами специальностей 23.02.03 Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта, 23.02.04 Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям),

Учебное пособие по части курса Трансмиссия на тему Карданная передача содержат необходимый материал, который может способствовать качественному изучению вопросов рассматриваемых в профессиональных модулях для формирования профессиональных компетенций. Данное учебное пособие может помочь студентам в подготовке к экзаменам или к лабораторным работам.

Содержание учебного материала в пособии является достаточным для понимания устройства и работы коробки передач, а содержание тестов позволяет достаточно полно проверить знания студентов. Формулировки вопросов и ответы тестов составлены понятно и грамотно.

 

Рецензент:

Кандидат технических наук, доцент кафедры Технические системы в АПК Государственного аграрного университета Северного Зауралья

_______________________ И. И. Сторожев

 

 

 

А. Л. Панов

Карданная передача

Учебное пособие по части курса

Трансмиссия

 

 Тюмень 2016

ББК 39.34

П 16

Рецензенты: преподаватель ГАПОУ ТО «ТЛТ» А. А. Сироткин,

к. т. н., доцент кафедры Технические системы в АПК Государственного аграрного университета Северного Зауралья И. И. Сторожев

 

П 16 Панов А. Л. Карданная передача: Учебное пособие по части курса Трансмиссия / ГАПОУ ТО «ТЮМЕНСКИЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ». – Тюмень, 2016.

Учебное пособие по части курса Трансмиссия включает в себя адаптированный конспект по теме Карданная передача, тестовые задания для самостоятельной подготовке по теме, рекомендуемый список литературы.

Материалы составлены в соответствии с ФГОС по специальности 23.02.04 Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям), утвержденного приказом Министерства образования и науки Российской Федерации № 386 от 22.04.2014 г. и с учетом особенностей обучения в ГАПОУ ТО «ТЛТ». Адресовано студентам и преподавателям техникумов и колледжей технического профиля.

 

Печатается по решению Методического совета ГАПОУ ТО «Тюменский лесотехнический техникум» от «22» ноября 2016 года протокол № 3

                                                                                                        

                                                                                                        ББК 39.34

© А. Л. Панов, 2016

©ГАПОУ ТО «ТЛТ», 2016

СОДЕРЖАНИЕ

 

1 Адаптированный конспект по теме карданная передача                     4

1 Назначение карданной передачи                                                           4

2 Типы карданных шарниров                                                                  4

3 Устройство и работа карданных шарниров неравной и равной угловой скорости                                                                                                                       4

4 Устройство карданных валов и промежуточных опор                        6

5 Назначение, типы и устройство промежуточных соединений тракторов 8

2 Тесты для самоконтроля по теме карданная передача                      11

Литература                                                                                              13

 

1 Адаптированный конспект по теме карданная передача

 

1 Назначение карданной передачи

 

Карданной передачей называется механизм трансмиссии автомо­биля (трактора), предназначенный для передачи крутящего момента между агрегатами, оси валов которых не совпадают и могут изменять свое положение.

 

2 Типы карданных шарниров

 

Карданные шарниры подразделяются на полные и полукарданные. Полные карданные шарниры имеют определенные оси ка­чания (допускают угол наклона вала до 20—25°), а полукарданные их не имеют (наклон вала несколько градусов в пределах компенсации монтажа перекосов рамы). Полные карданы делятся на асинхронные (неравной угловой скорости) и синхронные (равной угловой скорости).

Полукарданные шарниры могут быть упругими и жесткими. Упру­гий полукарданный шарнир передает крутящий момент под углом за счет деформации упругого (чаще резинового) элемента, а жесткий — благодаря зазорам шлицевого или зубчатого соединения. По числу шарниров на валу различают карданные передачи одинарные — кар­дан на одном конце вала, и двойные — с карданами на обоих концах.

 

3 Устройство и работа карданных шарниров неравной и равной угловой скорости

 

Жесткий универсальный карданный шарнир с игольчатыми подшипниками (рис. 1, а) состоит из вилок 5, 9, кресто­вины 7, игольчатых подшипников 3, сальников 4. Стаканы 2 с игольча­тыми подшипниками надеваются на пальцы крестовины и уплотняются сальниками 4. Стаканы удерживаются в вилках стопорными кольцами или крышками 1, привернутыми к ним винтами 10. Смазка карданного шарнира осуществляется через масленку 8 по внутренним сверлениям крестовины. Предохранительный клапан 6 служит для устранения излишнего давления масла в шарнире.

При равномерном вращении ведущей вилки 9 ведомая вилка 5 вращается неравномерно: за один оборот она дважды обгоня­ет ведущую вилку и дважды отстает от нее. Для устранения неравномерности вращения и снижения инерционных нагрузок применяют два простых кардана, при этом обе вилки, установленные на карданном валу, должны располагаться в одной плоскости. В этих же целях карданные передачи перед сборкой подвергаются балан­сировке.

 

 

Рисунок 1 - Карданные шарниры:

 а — жесткий универсальный шарнир; 1 — крышка; 2 — стакан; 3 — игольчатый подшипник; 4 — саль­ник;            5, 9 —вилка; 6 — предохранительный клапан; 7 — крестовина; 8 — масленка; 10 — винт; б — карданный шарнир равных угловых скоростей: 1 — внутренняя полуось; 2— ведущая вилка; 3, 4 — шпильки; 5 — ведомая вилка;     6 — наружная полуось; 7 — шарики; 8 — центральный шарик.

 

Карданные шарниры равных угловых скоростей используются в передних ведущих мостах автомобилей (ГАЗ и др.). Карданный шарнир объединяет вилки 2 и 5 (рис. 1, б), четыре шарика 7 и центральный шарик 8. Вилка 2 — ведущая и составляет одно це­лое с внутренней полуосью 1. Ведомая вилка 5 откована вместе с на­ружной полуосью 6, на конце которой прикрепляется ступица колеса. Крутящий момент от вилки 2 к вилке 5 передается через шарики 7, ко­торые перемещаются по круговым желобам вилок.

Центральный шарик 8 служит для центрирования вилок и удержи­вается в неизменном положении шпильками 3 и 4. Частоты вращения вилок 2 и 5 одинаковы вследствие симметричности механизма.

 

4 Устройство карданных валов и промежуточных опор

 

Валы карданной передачи изготов­лены из тонкостенных стальных труб рисунок 2. На концах к трубе приварены вилки карданных шарниров (или с одной сто­роны — вилка, а с другой — шлицевая втулка).

 

 

Рисунок 2 - Карданные передачи:

 а — автомобиля с одним ведущим мостом; б — автомобиля с тремя ведущими мостами; в — жесткий карданный шарнир; 1 - коробка передач; 2 - промежуточная опора; 3 – карданный вал; 4 - задний ведущий мост; 5 – вал среднего моста; 6 — межосевой дифференциал; 7 — средний ведущий мост; 8 — вал заднего моста; 9 — задний мост; 10 — подшипник; 11 — масленка; 12 — предохранительный клапан; 13 и 15 — вилки; 14 — крестовина; 16 — балансировочная пластина.

 

В ряде карданных передач крутящий момент от коробки передач (или раздаточной коробки) к ведущим мостам осуществляется не од­ним карданным валом, а двумя, соединенными между собой промежу­точной опорой 2. В опоре, прикрепленной к раме, помещен вал, установ­ленный в шариковых подшипниках.

Промежуточная опора уменьшает длину и вибрации карданного вала, повы­шает жесткость карданной передачи и ее надежность.

Конструкции карданных передачи автомобилей и тракторов (рис. 3) могут быть: одновальная, двухвальная, три одновальные передачи, двухваль­ная с промежуточной опорой, четыре одновальные.

 

 

Рисунок 3 - Конструкции карданные передачи автомобилей и тракторов:

а - одновальная; б - двухвальная; в — три одновальные передачи; г — двухваль­ная с промежуточной опорой;          д — четыре одновальные; 1 — коробка передач; 2 — карданный шарнир; 3 — карданный вал; 4, 7 и 9 — ведущие мосты; 5 и 8 — промежуточные опоры; 6 — раздаточная коробка; 10 — редуктор.

5 Назначение, типы и устройство промежуточных 

соединений тракторов

 

Промежуточные соединения служат для передачи крутящего мо­мента валам, геометрические оси которых не совпадают или могут иметь относительное смещение.

Некоторая несоосность валов неизбежна и зависит от ряда при­чин — точности изготовления деталей, погрешностей сборки, деформации рам и корпусов, изме­нения взаимного расположе­ния соединяемых валов в процессе эксплуатации и т.д.

 

 

Рисунок 4 - Промежуточные соединении тракто­ров:

 а - двойное мягкое промежуточное соединение; 1, 8 — вилки; 2 — резиновая втулка; 3 — головка; 4 — болт;         5 - проволочный каркас; 6 — стальная втулка; 7 — соединительный вал; б—одинарное жесткое промежуточное соединение: 1 — вал сцепле­ния; 2 — первичный вал коробки передач; в — оди­нарное комбинированное промежуточное соединение: 1 — маховик: 2 — ведущий диск: 3 — палец; 4 — втулка-амортизатор; 5 — зубчатый венец; 6 — вал-ше­стерня.

Промежуточные соеди­нения устанавливаются между валом сцепления (или двигателя, когда сцеп­ления нет) и первичным ва­лом коробки передач трак­тора.

По числу шарниров промежуточные соединения делятся на одинарные (с одним шарниром) и двой­ные (с двумя шарнирами и валом между ними). По устройству шарнира разли­чаются промежуточные сое­динения жесткие, состоя­щие из металлических де­талей, и мягкие — с упруги­ми (резиновыми) рабочими элементами.

Упругие промежуточ­ные соединения использу­ют в ряде гусеничных и ко­лесных тракторов как в оди­нарном (ЮМЗ-6Л/6М), так и в двойном исполнении (Т-4А, ДТ-75М). Такие сое­динения обеспечивают воз­можность передачи крутя­щего момента при углах между валами до 3°.

Жесткие промежуточ­ные соединения используются реже (Т-150, Т-150К). Возможны комбинированные соединения, объединяющие жесткий и упругий элементы (К-701).

Мягкий шарнир двойного промежуточного сое­динения включает вилки 1 и 8 (рис. 4, а), помещенные на шли­цах вала сцепления и соединительного вала 7. Вилка 1 укреплена на валу неподвижно, а вилка 8 может смещаться по шлицам. Между вил­ками установлена головка 3 со стальными дисками, снабженными гнездами. В гнездах дисков помещены упругие резиновые втулки 2 с завулканизированными в них проволочными каркасами 5. В отверстие каркаса вставлена стальная втулка 6. Каждая из вилок соединяется с головкой двумя болтами 4. Со стороны коробки передач гибкая муфта имеет такое же устройство, и ее задняя вилка установлена на шлицах первичного вала.

В одинарном жестком промежуточном соедине­нии вала 1 (рис. 4, б) сцепления с валом 2 коробки передач сме­щение валов компенсируется зазорами в зацеплении шестерен (Т-150, Т-150К). В комбинированном промежуточном соединении двигателя с коробкой передач (через карданную передачу) у тракто­ров К-701 гибкие элементы, представляющие собой  втулки-амортизаторы 4 (рис. 4, в), установленные в ведущем диске 2 маховика 1, пальцами 3 соединены с жестким элементом, состоящим из зубчатого венца 5 и вала-шестерни 6. Вал опирается на два шариковых подшип­ника, помещенных в корпуса, которые прикреплены к крышке проме­жуточного соединения. На заднем конце вала-шестерни 6 расположен фланец, соединенный вилкой с фланцем карданного вала коробки пе­редач.

 

 

2 Тесты для самоконтроля по теме карданная передача

Устройство карданного шарниров неравной угловой скорости.

1. Внутренняя полуось, ведущая вилка, шпильки, ведомая вилка, наружная полуось, шарики, центральный шарик.

2. Стакан, игольчатый подшипник, саль­ник, вилки, крестовина.

3. Вилки, резиновые втулки, головка, болты, соединительный вал.