Шарнирные соединения ходовой части автомобиля
В соединениях подрессоренных частей автомобиля с неподрессоренным ведущим мостом или с независимо подвешенными ведущими колесами требуется применение шарниров, которые позволили бы соединительным валам совершать колебательные движения. Чаще всего в таких случаях применяются металлические крестообразные шарниры (карданный шарнир) (рис. 1).
Рис. 1. Схема карданного шарнира
Если входной вал шарнирного соединения вращается с постоянной угловой скоростью ωA, то при угле между обоими валами соединения угловая скорость выходного вала ωВ изменяется периодически от +15 до -15% при угле γ=30° (максимальный угол между двумя частями соединения). Эта неравномерность вращения ведет к повышенному износу шин и шарниров.
Это можно устранить применением сдвоенного шарнира (рис. 2).
Рис. 2. Применение сдвоенных карданных шарниров устраняет неравномерность вращения выходного вала
Если пальцы крайних шарниров карданного вала параллельны, а соединительный вал делит пополам угол между крайними валами, то неравномерность вращения, вызванная первым шарниром, компенсируется неравномерностью вращения второго шарнира. Сам карданный вал при этом вращается неравномерно, но входной и выходной валы вращаются уже равномерно. При этом не играет роли, в какую сторону направлен вал по отношению к входному; важно, чтобы углы между ними и соединительным валом были одинаковыми. Преимущества сдвоенного шарнира используются, например, в приводе управления колесами переднего моста (рис. 3).
Рис. 3. Сдвоенный карданный шарнир
Поскольку угловая скорость такого шарнирного соединения постоянна, такие соединения называются шарнирами равных угловых скоростей (гомокинетическими). Таких шарниров существует достаточно много видов. Особенно распространены шаровые шарниры равных угловых скоростей. На рис. 4 наглядно показана работа таких шарниров.
Рис. 4. Принцип работы шаровых шарниров равных угловых скоростей
Если соединить два вала коническими зубчатыми колесами (случай а), их окружная скорость при изменении угла между осями не изменяется. Если заменить (случай б) зубья шариками в сепараторе, который делит угол между обоими валами пополам, результат будет аналогичным. Эти свойства использованы в шарнире Рцеппа, на внутренней поверхности охватывающей части которого имеется несколько круговых канавок (случай в), а на наружной поверхности охватываемой части — столько же наружных канавок. Шарики находятся в сепараторе и катятся по канавкам; плоскость сепаратора делит угол между осями валов х и у пополам. В современных шаровых шарнирах допускается также осевое смещение валов, что позволяет упразднить шлицевое соединение, если необходимо обеспечить удлинение или укорочение валов. В шлицевом соединении возникает трение, которое является причиной потерь энергии и повышенного износа. Раньше для снижения этих потерь в шлицевые канавки вставлялись шарики.
Шаровой шарнир, позволяющий валам совершать осевые перемещения, изображен на рис. 5.
Рис. 5. Шаровой гомокинетический шарнир с осевым перемещением валов
Шарики находятся в сепараторе и катятся по винтовым канавкам, выполненным во внешней и внутренней частях шарнира. Такие шарнирные соединения применяются не только в переднеприводных автомобилях, но и при независимой подвеске колес. Там они обеспечивают компенсацию изменения длины полуоси при упругих колебаниях кузова и вращение полуоси с постоянной скоростью.
Шарнирные соединения являются наиболее слабым элементом трансмиссии, поэтому их количество стремятся ограничить до минимума. Если угол качания вала невелик, вместо металлического шарнира может быть использован шарнир с упругими резиновыми элементами. Такие шарниры установлены, например, на автомобилях Фиат 850 и Фиат 125 (рис. 6).
Рис. 6. Шарнирное соединение с резиновыми вставками автомобилей Фиат 850 и Фиат 125
На грузовых автомобилях Татра шарниры отсутствуют и при колебании автомобиля на подвеске ведомая шестерня главной передачи движется непосредственно по ведущей шестерне, как показано на рис. 7.
Рис. 7. Качающиеся полуоси и тарельчатые колеса грузового автомобиля Татра
Каждая полуось оснащена собственной тарельчатой шестерней, а торцовый дифференциал распределяет крутящий момент на обе ведущие шестерни.
В раздел «Автосервис — устройство, ремонт, обслуживание и эксплуатация автомототехники»
| Поделитесь этой страницей в соц. сетях или добавьте в закладки: |
