Системы передачи (часть IX): приводные валы и оси

Рис. Atlantic Z Car, Diytrade, запчасти Pelican, компания Trico Driveshaft, архив

Гибкое соединение, положение в автомобиле

Благодаря гибким подвескам ведущие колеса автомобиля движутся относительно других частей его двигательной установки, что должно соответствовать конструкции кинематической муфты этих элементов.

При классическом расположении силовых агрегатов в транспортном средстве крутящий момент передается от коробки передач, прикрепленной к несущей конструкции транспортного средства, к главной коробке передач, встроенной с помощью механизма дифференциала и подшипников ведомых колес в жесткий корпус, который называется мостом привода. Промежуточный элемент в виде приводного вала, шарнирно соединенный с выходным валом коробки передач и валом главной коробки передач, используется для этой цели.

Когда упругие части подвески изгибаются в результате прохождения колес, приводимых в движение неровностями дороги или из-за различных нагрузок транспортного средства, изменяются углы, создаваемые геометрическими осями всех трех соединенных валов, и эти изменения позволяют создавать соединения. В ходе взаимного смещения расстояние между коробкой передач и главной коробкой передач также изменяется, поэтому одно из соединений должно быть закреплено на жесткой части приводного вала с помощью шлицевого соединения. Чтобы обеспечить стабильность такой системы приводной передачи при более высоких скоростях вращения, вместо одного приводного вала два или три продольно соединенных и поддерживаемых в точках соединения снабжены дополнительными подшипниками.

В автомобилях, где трансмиссия заблокирована с главной трансмиссией, привод для обоих колес передается от дифференциала к сдвоенным приводным валам, называемым карданными валами. Каждый вал в такой системе снабжен шарнирами и скользящим элементом, который компенсирует геометрические изменения, вызванные взаимным движением узла привода и ведомых колес. В более старых конструкциях транспортных средств полуоси встречались без скользящего элемента и только с одним соединением в связи с дифференциалом. Такое решение, хотя и дешевле и проще, сделало невозможным правильную работу протектора шины с дорожным покрытием, потому что во время езды ширина колеи и угол наклона постоянно менялись.

Строительство и эксплуатация суставов

Самой старой конструкцией этого типа является шарнирный шарнир, также известный как карданный шарнир, который чаще всего используется в продольных карданных валах, а также в более старых полуосных конструкциях - только на их внутренних концах со стороны дифференциального механизма. Элемент, позволяющий изменять угловое положение соединяемых валов, представляет собой жесткий крестообразный крест. Концы его противоположных рычагов скользят или (чаще) опираются на катящиеся кольца, установленные на соединенных валах. По причинам монтажа обычно одна вилка постоянно соединяется с остальной частью первого вала, а другая - с другим валом посредством фланца или скользящего шлица.

Недостатком поперечных стыков является циклически изменяемое значение передаваемого ими крутящего момента (частично компенсируется использованием одинаковых шарниров на одном валу), а также относительно небольшой допустимый угол взаимного отклонения соединенных валов. По этим причинам они не подходят для передачи привода от внешних концов оси к рулевым колесам. Для этой цели используются синхронные соединения, которые были изобретены намного позже, конструкция которых может обеспечивать только передачу крутящего момента или одновременно уже упомянутую продольную или осевую компенсацию продольной компенсации. В обоих вариантах найдены разные решения для изменения углового взаимодействия насыпей.

В шарнирном соединении без продольной компенсации элементом передачи усилия являются шарики, которые можно катить на беговых дорожках с поперечными канавками, образованных во внутренней ступице и внешнем кожухе. Максимальный угол взаимного отклонения оси вращения составляет в этой структуре от 22 до 50 °. Между ступицей и внешним кожухом находится корзина для правильного направления шаров в беговых дорожках. Продольная форма беговой дорожки может быть арочной или эллиптической.

Способность продольной компенсации в диапазоне до 55 мм характеризуется соединениями с прямыми дорожками качения, встречающимися в двухруковом варианте так называемой камни и трехрукие - с шарикоподшипниками качения. Оба используются на внутренних концах карданного вала.

Двухплечевой вариант образован поперечным болтом с круглым поперечным сечением на конце оси моста. Его концы скользят вместе с центральными отверстиями квадратных элементов, называемых камнями, что позволяет изменять угол между шарнирными сочленениями. Камни, в свою очередь, имеют возможность продольного скольжения в щелевых направляющих корпуса шарнира, что является функцией длины полуосевой компенсации. Трехстворчатая версия, называемая шарнирным соединением, работает аналогично, но с той разницей, что корпус имеет три щелевые направляющие, разнесенные на 120 °, и вместо квадратных камней с ними взаимодействуют три роликовых подшипниковых ролика. Существуют также, хотя и редко, двухруковые конструкции с роликами на подшипниках качения.

В специальных конструкциях приводных валов, работающих на скоростях 9000 об / мин, т. Н. высокоскоростные соединения с продольной компенсацией с максимальным углом отклонения менее 10 °. Они обеспечивают полную синхронизацию передачи, то есть очень низкий уровень естественных колебаний. Аналогичные применения имеют гибкие соединения, в которых элементы из резины, армированной нейлоновым шнуром, используются для передачи усилий между синхронно вращающимися деталями. Резиновые соединения обеспечивают передачу крутящего момента под углом до 8 °, но они обладают благоприятным свойством демпфирования вибраций и скачкообразного изменения величины передаваемого крутящего момента и (в небольшой степени) способствуют компенсации без использования скользящих шлицевых соединений.

Полуоси без запястий

Конструкция осей зависит от их положения в системе трансмиссии. Следовательно, не требуется никаких соединений для использования вала, который соединяет элементы со стабильным относительным положением. Это касается карданных валов, работающих внутри жестких ведущих мостов, а также так называемых полуоси, короткие ступицы колес внутри ступиц.

Оба типа карданного вала могут функционировать как:

• нагружен или одновременно выполняет функцию фиксации колеса (полуось передает как крутящий момент, так и все статические или динамические нагрузки);
• ненагруженный, то есть используется исключительно для вращения колеса с независимо установленной ступицей;
• полунагруженный, то есть передача крутящего момента и передача некоторых нагрузок на колесо вместе с его дополнительными подшипниками в качающемся, транцевом или поперечном мосту.