Kardanski prijenos
Opće informacije o kardanskim pogonima:
Međuzupčanik na automobilima na traktorima prenosi obrtni moment, ako je međuzupčanik postavljen između jedinica kruto povezanih s okvirom ili tijelom automobila, tada kut između osi njihovih osovina kada je okvir ukošen ne smije biti veći od 2-3 stupnja. Ako tokom vožnje vozilo jedna ili obje povezane jedinice kreću se zajedno s kotačima (mostovi), tada se kut između osi osovina tih jedinica povećava, dosežući u rasponu od 15 do 20 stepeni, a kod terenskih vozila granica doseže od 30 do 45 stepeni. Međufazne veze ili transferi uključuju:
Kardanski prijenos jednakih i nejednakih kutnih brzina
Sljedeći su im zahtjevi:
Prijenos obrtnog momenta bez stvaranja dodatnih momenata savijanja i uvijanja
Vibracije i aksijalna opterećenja
Osiguravanje jednakosti kutnih brzina
Tihi rad
Međuzupčanici prema svojoj namjeni, odnosno prema prijenosu obrtnog momenta, dijele se na:
Elastične veze
Kardanski prijenos
Zglobovi konstantne brzine
Kardanski pogoni automobila i traktora sastoje se od sljedećih glavnih dijelova:
Elastični spojevi (mekani kardanski)
Elastični priključci ugrađeni su između prenosnih elemenata kako bi se naglo povećala dinamička opterećenja, prigušile vibracije i torzijske vibracije, odnosno da bi se prigušile fluktuacije opterećenja. Gumeni jastuci ili čahure najčešće se koriste kao elastični element. Najčešći elastični zglobovi su dvije vrste:
Sa elastičnim diskom
Sa gumenom-metalnom čahrom
S elastičnim diskom radi zadovoljavajuće pod uglom od 2 do 5 stepeni
S gumeno-metalnim čahurama čiji se broj bira od 4 do 8 stepeni, ovisno o vrijednosti prenesenog obrtnog momenta i ovisno o tipu površina ceste uslovi rada itd. Prihvatljivi ugao između osovina u gumeno-metalnoj čahuri kardana povećava se na 12 stepeni. Fizička i mehanička svojstva gume koja se koristi u gumeno-metalnim čaurama su kako slijedi:
Vlačna čvrstoća mora biti od 150 kPa
Istezanje ne manje od 350%
Asinhroni gimbali.
Kardanski pogoni sastoje se od jednog ili dva kardanska zgloba. Šarka je dio oblika vilice povezan križovima i služi za spajanje ulaznih i izlaznih osovina, kao i za prenos obrtnog momenta.
Uslovi rada kardanski prijenos određuju se kutom između osi njihovih vratila: što je veći kut, to su teži uvjeti rada. Efikasnost se naglo smanjuje ovisno o vanjskim faktorima. Kada se osovine okreću pod kutom, presjek se ljulja na šiljcima unutar ugla, što uzrokuje neravnomjerno okretanje osovine, uz jednoliko okretanje ulaznog vratila. Za bilo koji položaj vratila jednakost je jednaka:
Gdje su uglovi okretanje gospodara i roba. Unutarnje vilice šarki postavljaju se na osovinu u jednoj ravnini, dok se označavaju oznakom. Ako su kutovi jednaki, to jest a1 \u003d a2, tada je osigurana sinhrona rotacija cijelog sistema. Kardanski prijenos je kombinacija kardanskih zglobova i kardanskih osovina, koji je dizajniran ili se koristi za povezivanje prijenosnih jedinica, čije se osi ne podudaraju, kao i za prenos obrtnog momenta. Svaka se šarka sastoji od vilica, presjeka, igličastih ležajeva, čija su stakla pričvršćena poklopcima i vijcima. U križ se ponekad ugrađuje podmazivač i dugotrajna mast se pumpa u ležaj. Aksijalno kretanje kardanske osovine izvodi se upotrebom pokretnog zgloba, pomični zglobovi mogu biti sa trenjem kotrljanja. Njihovi radni elementi, tj. Kuglice ili valjci, imaju cilindrični ili sferni oblik površine i kreću se u žljebovima odgovarajućeg profila.
U dizajnu kardanskih pogona najčešće se koriste pokretni zglobovi sa kliznim trenjem. U ovom su slučaju osovine izrađene sa zavojnim evolventnim ili pravokutnim profilima. Da bi se povećala otpornost na habanje, zavojnice su prekrivene antifrikcionim polimernim materijalima, tijekom rotacije ili pri prenošenju obrtnog momenta na daljinu, koriste se dvije kardanske osovine s tri šarke i s međupolovu jedne od osovina (vanbrodski ležaj).
Šarke jednakih kutnih brzina - šarke se prvenstveno koriste pri prenošenju obrtnog momenta na pogonske upravljače. U ovom slučaju osigurava se ravnomjerno okretanje kotača pod velikim promjenjivim uglovima između osovina. Prilikom ugradnje CV zgloba, kutne brzine vratila koje su njima povezane bit će jednake za bilo koji njihov kutni pomak. CV zglobovi (sinhroni zglobovi) razlikuju se po tipu radnih elemenata, dvostruki univerzalni zglobovi s poprečnim i iglastim ležajevima, kuglični zglobovi sa 4, 6 kuglica, disk. Kuglični CV zglobovi s razdjelnim žljebovima i razdjelnom polugom široko se koriste na terenskim vozilima
Savezna agencija za obrazovanje
Sibirska državna automobilska i autocesta akademija (SibADI)
Odjel "Automobili i traktori"
POGONSKI ZUPČANIK
Metodičke upute za izvođenje laboratorijskog rada iz discipline "Konstrukcija automobila i traktora" za studente specijalnosti 190100
Sastavio A.M.Zarshchikov
NJIH. Knyazev
I.V. Khamov
Izdavačka kuća - SibADI
Recenzent dokt. one. Nauke, prof. V.V. Evstifeev
Rad je odobrilo naučno-metodološko vijeće specijalnosti "Automobili i automobilska industrija" kao smjernice do implementacije laboratorijski rad u disciplini "Konstrukcija automobila i traktora" za studente specijalnosti 190100.
Kardanski prijenos: Metodičke upute za laboratorijski rad na disciplini "Konstrukcija automobila i traktora" za studente specijalnosti 190100 / Komp.: A.M. Zarshchikov, I.M. Knyazev, I. V. Khamov - Omsk: Izdavačka kuća SibADI, 2013. - 18 str.
Razmatraju se varijante kardanskih transmisija automobila, njihov rad. i elementi proračuna.
Il. 15. Bibliografija: 3 naslova.
© Sastavio A.M. Zarshchikov, I.M. Knyazev, I. V. Khamov
2013 G.
1. OSNOVNE ODREDBE …………………………………… ...… ... 4
1.1. Klasifikacija kardanskog prijenosa ..… .. ………………………… ... 4
1.2. Kinematika Hookeovog asinhronog univerzalnog zgloba …………… .9
1.3. Kritična frekvencija rotacije kardanskog prenosa (KCHV) ......... 13
2. POREDAK IZVOĐENJA RADA ……………………………… ... 15
3. KONTROLNA PITANJA ………………………………………… 15
LITERATURA ……………………………………… ..... 16
Svrha rada: proučiti strukturu i rad automobilskog kardanskog mjenjača.
Oprema: stalak s maketom kardanskog prijenosnika na bazi Hooke-ovog asinkronog zgloba.
OSNOVNE ODREDBE
1.1. Klasifikacija pogonskog sklopa
Kardanski pogon koristi se za prenos protoka snage između prenosnih jedinica, čiji se međusobni linearni i kutni položaj menjaju tokom rada.
Zahtjevi pogonskog sklopa
Omogućiti sinhronu vezu kutnih brzina rotacije pogonskih i pogonskih karika.
Dopustite kutove odstupanja između osi vratila koji premašuju maksimum koji je moguć tokom rada.
Kritične brzine moraju premašiti maksimalno moguće tokom čitavog perioda rada.
Omogućiti djelomično prigušenje dinamičkih opterećenja prijenosa.
Izbjegavajte pojavu buke i vibracija u čitavom opsegu radnih brzina.
Klasifikacija:
1. O kinematici:
Spojevi jednake brzine (CV zglobovi).
Nejednaki zglobovi kutne brzine.
2. Dizajn:
Sa jednostavnim univerzalnim zglobovima (slika 1. Hookeov zglob). To su zglobovi nejednake ugaone brzine (asinhroni).
Zglob s konstantnom brzinom (CV zglob) s razdjelnom polugom tipa "Rcepp" (slika 2.).
Kuglični zglobovi jednake ugaone brzine pomoću indeksnih poluga ili žljebova za indeksiranje (slika 3).
Slika: 1. Hookeov asinkroni kardan
Slika: 2. Zglob konstantnih kutnih brzina s kazaljkom za indeksiranje:
1 - pogonsko vratilo; 2 - pregradna poluga; 3 - sferna čaša (dio pogonskog vratila); 4 - sferna šaka (na zavojima pogonskog vratila); 5 - pogonsko vratilo; 6 - sferični separator kuglica; 7 - kompresijska opruga za ugradnju ručice bez zazora
Najrasprostranjeniji su CV zglobovi sa pregradnim žljebovima. Na modernim domaćim automobilima pogon na prednje točkove vrši se upravo pomoću takvih šarki. Izvana (blizu upravljača) je obično Beerfieldov zglob sa šest kuglica. Omogućuje okretanje upravljača do 45 0.
Na sl. 3a prikazuje crtež šarke, a Sl. 3b dijagram šarke i postavljanje kuglice 2 u kućište 1 i zglob 4. Pod brojem 3 prikazan je sferni separator, koji je istovremeno povezan sa sfernom površinom kućišta 1 u radijusu R 2 i sferna površina šake 4 duž radijusa R 1. Osovina 5 kroz unutarnju šarku je spojena na glavna brzina, a pogonski točak automobila pričvršćen je na osovinu koja dolazi iz kućišta 1.
Slika: 3. Spoj jednakih kutnih brzina sa žljebovima nagiba
Unutarnji zglob (slika 4), takođe jednakih kutnih brzina, također omogućava promjenu dužine pogona kako bi se kompenziralo kretanje ovjesa, krećući se uzdužno. Stoga se naziva univerzalnim.
Slika: 4. Interni univerzalni SHRUS
U njemu separator 4 ima različita središta vanjske i unutarnje sfere. Pored toga, sfera separatora, koja se spaja s kućištem 1, prelazi u svom uskom dijelu u općenito konusnu površinu. Utori u tijelu 1 i šaci 3 su uzdužni, tako da se lopta ne samo kotrlja, već i klizi tijekom uzdužnog kretanja osovine šakom 4. Maksimalni kut nagib takvog zgloba, u vezi s gore navedenim, ne prelazi 20 0.
Univerzalni zglobovi s tri kičme jednakih kutnih brzina (slika 5):
Slika: 5. CV zglob s tri klina
a) kruta (mijenja samo kut između vratila, pa stoji vani (slika 5);
b) univerzalni zglob istog tipa omogućava pogonu da ima uzdužne pokrete radi kompenzacije kretanja iz ovjesa.
Valjci 3 su postavljeni na tri šiljka 2, koji se kotrljaju preko vilice 4. Pored toga, valjak se može kretati duž šiljka 2.
CV zglobovi ove vrste nisu u širokoj upotrebi zbog većeg opterećenja na dijelovima.
Cam (slika 6.) i diskovi (slika 7.) CV zglobovi.
Slika: 6. Cam CV zglob
Slika: 7. Disk CV zglob
3. Torzijskom krutošću:
Sa krutim šarkama.
Sa elastičnim šarkama.
4. Prema graničnom uglu odstupanja:
S punim kardanskim osovinama (kut ugiba preko 40 0). O ovim šarkama se govori gore.
S polukardanskim zglobovima (kutovi ne prelaze 1,5 ... 2,0 0, slika 8).
Slika: 8. Polukardanski zglob
Srednje vratilo na sl. 8.Na rubovima ima zupčanike koji se spajaju zupčaste spojnice, a oni se svojim zubima preklapaju zupčanicima pogonskog (lijevog) i pogonskog (desnog) vratila. U svakom zupčaniku moguće je malo pomicanje, što omogućava postizanje malog kutnog odstupanja pogonskog vratila u odnosu na pogonsko. Ali, budući da su prijenosnici nepravilni, troše se brzo i neravnomjerno.
Elastične spojnice također pripadaju polukardanskim zglobovima.
Pogon na sva četiri točka znači da se obrtni moment isporučuje na svaki točak. Štoviše, tako da se točak može kretati i okretati u odnosu na tijelo
Zapravo, pogon rotira točkove. Na ekranu instrument tabla vaš SUV pojavljuje animiranu sliku raspodjele vuče duž osovina i kotača, tačno ponavlja stvarni sistem vratila ispod njegovog dna. Ove osovine su debele metalne šipke ili cijevi sa zglobnim krajevima. Zglob vam omogućava prijenos rotacije pod kutom: kotači se zajedno s ovjesom podižu i spuštaju, a prednji se također okreću pod pristojnim kutom.
PRVI LIJEKOVI
Isprva su svijetom pogona dominirali kožni kaiševi, isti kao oni koji se koriste u alatnim mašinama. Pri tada malim brzinama i smiješnoj snazi \u200b\u200bmotora, to je još uvijek bilo u redu, ali kako su se brzine povećavale, lanci s valjcima s pokretnim karikama, kao na motociklima, postali su popularni. Mjenjač na zadnjem dijelu automobila završavao se konvencionalnom osovinom čvrsto pričvršćenom za okvir. Umjesto točkova, na njegove krajeve su bili pričvršćeni pogonski lančanici, a pogonski na točkove ovješene na oprugama. Za par stražnji kotači postojala su dva mosta - vodeći i ovješeni, a slobodna opuštenost lanaca pružala je određenu pokretljivost posljednjih. Nije bilo govora o vožnji prednjih zakretnih točkova uz njihovu pomoć.
Ova je shema brzo napuštena zbog svoje glomaznosti i nepouzdanosti te su počeli smišljati savršenije.
GDJE SU JAKNE?
Nejednaka ugaona brzina odnosi se na rotaciju pri kojoj se točak kontinuirano ubrzava i usporava svake četvrtine okretaja. Pored neprijatnih efekata na upravljanje i ovjes (trzanje), rad s neravnomjernom kutnom brzinom opterećen je brzim habanjem cijelog mjenjača. Neravnomjerna rotacija kardanskog prijenosnika je veća što je veći kut između osi njegovih osovina. U tom se slučaju vodeći dio šarke ravnomjerno okreće.
KARDANO I LEONARDO
Samo pomislite, princip kardanskog prijenosa detaljno je opisao Girolamo Cardano u 16. stoljeću, a prvi ga je spomenuo Leonardo da Vinci! Ali jedno je smisliti nešto, a sasvim drugo - utjeloviti to u metalu.
Prvi kardanske osovine naselili u automobile u prvoj deceniji dvadesetog vijeka. Od svih pokretnih zupčanika koji se danas koriste, kardan je najjednostavniji. Četiri iglasta ležaja i pauk. Njegova jednostavnost kompenzirana je jednim važnim nedostatkom: malim radnim uglovima. I do 12 stepeni se i dalje vrti manje ili više glatko. Viši - s trzajima. Malo ljudi zna da je čak i bez kutne razlike štetno za rad kardana: nepomične igle ležajeva čine žljebove u potpornim klinovima poprečnih križanja, uskraćujući pokretljivost zgloba. Zbog toga se univerzalnim zglobovima obično dodjeljuje mali radni kut (1,5–2 °).
Kardan je pogodan za vožnju usporenih stražnjih kotača, ali što je s prednjim, gdje su kutovi okretanja često blizu 30 stepeni?
AT prednja osovina poznati Jeep već dugi niz godina živi s dvostrukim univerzalnim zglobovima. Genijalno jednostavno rješenje - podijeliti radni kut na pola između dvije šarke - ima dva primjetna nedostatka: glomaznost konstrukcije i sve iste trzaje s okretanjem volana što je više moguće. Trebalo je smisliti nešto radikalno novo.
PARALELI SE NE SPAJU
U konvencionalnim kardanskim osovinama za pogonske osovine koriste se dva križa čija su ušica smještena na jednoj osovini u istoj ravni. Sama vratila su postavljena, ako je moguće, tako da osovine izlazne osovine razvodne kutije (ili reduktora) i osovine pogonskog vratila zadnji stupanj bili paralelni. Identični, ali višesmjerni uglovi nagiba takvih križeva kardansko vratilo doprinose kompenzaciji kutnih pulsacija. Jedan od razloga za pojavu nezavisnosti stražnji ovjes po tome što se njihov mjenjač teško kreće u odnosu na ostatak mjenjača. Uglovi kardanski zglobovi u ovom slučaju nepromijenjen i minimalan.
Spoj igala. Nema šarke jednostavniji presjeci kardan.
Ali elementarna konstrukcija podrazumijeva operativne suptilnosti.
Četiri iglasta ležaja trebaju podmazivanje -
postavljen u fabrici ili povremeno dopunjavan tokom vožnje
Rame uz rame. Dvostruka poprečna pločica omogućava vam razdvajanje štetnog ugla
jednako između polovica šarke.
Gruba odluka "frontalno" pokazala se efikasnom i
prilično proračunski, ali glomazan
SVIJET Kliznih kuglica
Prvi put prenesite rotaciju jednakom kutnom brzinom i zamijenite kardanski ležajevi Njemački izumitelj Karl Weiss otkrio je pokretne kuglice početkom 1920-ih. Njegov izum, prvi CV spoj, sastojao se od dvije vilice na krajevima dviju osovina, u uparenim žljebovima od kojih su se valjale četiri kuglice. Peta lopta na centru poslužila je kao šarka protiv koje su se vratila naginjala. Nešto kasnije, Weissov patent kupila je kompanija američkog izumitelja i industrijalca Vincenta Huga Bendixa, a još uvijek možemo vidjeti Bendix-Weiss CV zglobove, na primjer, na prednjoj osovini UAZ-a.
Ovaj dizajn je vrlo pogodan za prijenos solidnog obrtnog momenta u teškim terenskim vozilima, ali i dalje ima mali resurs i primjetne gubitke pod velikim uglovima zbog male ukupne kontaktne površine (samo dvije lopte rade istovremeno). Put poboljšanja kutni spojevi postalo očito: povećanje broja dijelova za kontakt.
Poznati Bendix. Dizajn šarki dobro poznat vlasnicima
UAZ-ovi i dobra polovina ostalih terenaca.
Jednostavno, tehnološki napredno i jeftino. Jedna nevolja - samo dvije lopte
istovremeno prenose rotaciju, što čini radnu površinu malom
VEĆE JE BOLJE
Izumitelj Alfred Rcepp je 1936. godine uspio postići jedinstvenost bez presedana ugaona brzina osovine. Sastojci za uspjeh su šest kuglica umjesto četiri, sferna šarka i dugi žljebovi za vođenje. Najčešće danas ovaj vrlo zglobni zglob nazivamo zglobom jednakih kutnih brzina. Strogo govoreći, u zglobu Rceppa jedva su uočljivi trzaji, ali oni su toliko mali da ih se čak i uz ogroman radni kut od 40 stepeni prema standardima pogona može zanemariti. Međutim, ove šarke su svijet osvajale prilično sporo: za proizvodnju složenih prostornih dijelova - unutarnjeg i vanjskog kaveza, kaveza s rupama, preciznih sfernih parova - bila je potrebna najpreciznija oprema i visokokvalitetni materijali. Ali upravo CV zglobovi "Rceppa" i njihovi razni potomci ("Bearfields" i GKN) sada vladaju emisijom u sistemima pogon na sve kotače... Nama poznata "granata" u pogonu je ona, kvačilo sa šest kuglica Rtseppovska.
PROKLETSTVO KARDANA
Problem nejednake ugaone brzine dobro je poznat vlasnici Lada 4 × 4 i Chevrolet niva... Kardanski zglob između prijenosnika i razvodna kutija stara verzija mjenjača, zajedno s utjecajem dvoosovinskih pogona, izvor je najneugodnijih vibracija SUV-a. Jedan od dobrih recepata protiv vibracija - kruto pričvršćivanje prijenosnih jedinica jedna za drugu - u Nivi je zanemaren, jer je dobio neizbrisiv izvor različitih trzaja u prijenosniku. Manje tehnološki napredan, ali slijedeći "zlatno pravilo", UAZ je dobio monoblok prijenos bez srednjih kardanskih osovina i tihi prijenos bez pulsiranja.
Sfera u sferi. Osnova Rceppovog izuma je
sferne površine koje se međusobno klize.
Za njihovu proizvodnju potrebna je vrlo precizna oprema.
STRANE I LEĐA
Ali ne samo CV zglob "Rceppa" okreće točkove na terenskim vozilima. Ažurni dizajn visoke preciznosti koristi kompaktnost, ali ima ograničeni obrtni moment. Jednostavno rečeno, vrlo je pogodan za SUV-ove i crossovere, ali preskup i nepouzdan za upotrebu u teškim vojnim i specijalnim vozilima. Za njih su važni jednostavnost i niska cijena, a trzaji u mjenjaču su sekundarna stvar.
Proizvođači automobila sa pogonom na prednje točkove, ne želeći da plate novac kompanijama vlasnicima patenata "Bendix-Weiss" i "Rceppa", razvili su pojednostavljeni dizajn. Na primjer, Tract šarka je kombinacija brega i čaura povezanih kliznim dijelovima s velikim površinama za brušenje. Sličan uređaj ima domaću šarku s cam-diskom, koja se uspješno koristi na pogonima na sve točkove KAMAZ, KRAZ i URAL. Veliko dimenzije a ogromna površina trenja takvih šarki nije strašna na velikoj opremi s velikim obrtnim momentom motora, a ograničeni resurs dijelova nadoknađuje se njihovom jeftinoćom i lakoćom zamjene.
Sly Thomson. Postavljanjem jednog presjeka unutar drugog,
inženjer Thomson pobijedio je u veličini, ali izgubio u snazi.
Obratite pažnju na složeni sistem indeksiranja poluga.
Još jedna ersatz-šarka ima lukavo ime "stativ". Ovdje je sve jednostavno: tri osovine koje strše u različitim smjerovima na kraju pogona nose se uz valjak sferne površine. Valjci se uklapaju u tri izreza na vanjskom kavezu. Sustav je jednostavan i pouzdan, ali se ne slaže dobro s velikim uglovima. No, stativ se često koristi kao unutrašnja šarka sprijeda. Razlog je i dalje isti - relativna jednostavnost i jeftinoća.
Stativ. Jednostavni dizajn s valjcima i žljebovima u vanjskom kavezu.
Ne boji se praznina, ali ne voli velike kutove.
Često radi kao unutrašnji zglobni pogon na prednjim točkovima
