Карданные шарниры неравных угловых скоростей

Рассмотрим в качестве примера карданный шарнир неравных угловых скоростей карданной передачи привода заднего моста тракторов К- 700/701 (рис. 6.4). Он состоит из вилок 1 и 7, крестовины 5, на цапфах которой установлены стаканы с игольчатыми подшипниками 4, удерживаемые крышками 3. Удержание смазки в подшипниках осуществляется сальниками 9. Для предотвращения повышения давления масла при нагревании или в процессе его нагнетания через масленку 8 в крестовине преду­смотрен предохранительный клапан 2.

Вилки 7 карданных шарниров соединены между собой подвижным шлицевым соединением 12, чем обеспечивается осевая компенсация соединяемых валов. Такое подвижное шлицевое соединение необходимо для компенсации изменения длины вала при деформации элементов подвески агрегатов трактора, соединяемых карданной передачей.

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.

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

Основные схемы карданных передач с шарнирами неравных угловых скоростей приведены на рис. 6.5.

Карданная передача с двумя шарнирами неравных угловых скоростей и одним валом (рис. 6.5,а и рис. 6.5,6) применяется наиболее часто (привод переднего ведущего моста трактора Т-150К и переднего и заднего ведущего мостов 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 γ1 и γ2.

Карданная передача с тремя шарнирами неравных угловых скоростей и двумя валами (рис. 6.5,в) применяется с целью сокращения длины карданных валов. В приведенной схеме карданный ват 3 имеет вилки, установленные в одной плоскости, а вал 2 - вилки, развернутые под углом 90°. Синхронность вращения ведущего 1 и ведомого 4 валов обеспечивается при условии cosy1 cosy2=cosy3 Однако при движении трактора углы γ1 и γ3 могут изменяться при постоянном угле γ1. Поэтому полной синхронизации вращения валов 1 и 4 достичь невозможно.

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

Конструкции промежуточных опор подшипников карданной передачи представлены на рис. 6.6.

На рис. 6.6,о показана промежуточная 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 эластичность и способствующие гашению вибраций.

Аналогичная по назначению промежуточная опора представлена на рис. 6.6,6. Радиальный шарикоподшипник /, как и в предыдущей схеме,
внутренним кольцом установлен на конце карданного вала 2, а наружным - в резиновой втулке 3. Осевая компенсация изменения расстояния между соединяемыми карданными валами 2 и 5 происходит благодаря подвиж­ному шлицевому соединению между ними.

Карданная передача, состоящая из четырех шарниров неравных угловых скоростей, двух карданных валов и промежуточной опоры между ними (рис. 6.5,г), также применяется при большом расстоянии между агрегатами с целью сокращения длины карданных валов. Эта схема получила широкое распространение на современных тракторах.

Карданная передача трактора МТЗ-82 (рис. 6.7,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. Компенсация изменения расстояния между соединяемыми фланцами (осевая компенсация) обеспечивается осевым перемещением скользящего фланца 8 промежуточной опоры (рис. 6.7,6).

Корпус 5 промежуточной опоры крепится снизу к картеру ФС. В корпусе 5 установлена многодисковая предохранительная фрикционная муфта, работающая в масле. Сжатие ведущих 10 и ведомых 11 дисков осуществляется через нажимной диск 12 усилием четырех тарельчатых 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. 6.8) представляет собой тонкостенную трубу 5, с одного конца которой приварена вилка 7 карданного шарнира, а с другого - шлицевая втулка 4, соединенная при помощи шлицевого соединения с вилкой 1 второго шарнира неравных угловых скоростей. Шлицевое соеди­нение от пьши и грязи закрыто защитным кожухом 2. Вытеканию смазки в шлицевом соединении препятствуют сальники 3. Карданная передача перед установкой на трактор подвергается динамической балансировке пу­тем приваривания к трубе 5 балансировочных пластин 6.

Вытеканию смазки из игольчатых подшипников шарнира неравных угловых скоростей и попаданию в них грязи и пыли препятствуют резиновые армированные сальники 2 (см. рис. 6.9). На рис. 6.9,6 показан много­кромочный сальник 2 с радиально-торцевым уплотнением, а на рис. 6.9,в - уплотнение с однокромочным резиновым самоподжимным сальником 2, допускающим проход продуктов изнашивания и смазочного материала при его прокачивании через подшипник, и двухкромочным резиновым торцовым сальником 3, предотвращающим попадание грязи в полость подшипника.

От осевых перемещений стаканы 4 игольчатых подшипников фиксируются стопорным кольцом 1, которое может устанавливаться как снаружи (рис. 6.9,а), так и внутри шарнира (рис. 6.9,6). Установка стопорного кольца снаружи облегчает сборку, но увеличивает размеры вилки. На рис. 6.9,в стаканы 4 зафиксированы с помощью крышек 5.

Карданная передача трактора Т-150К (рис. 6.10) осуществляет привод от валов раздаточной коробки 2 к переднему и зад­нему ведущим мостам. Карданная передача 1 переднего моста состоит из карданного вала и двух шарниров неравных угловых скоростей, а заднего моста - из двух сдвоенных шарниров 3 неравных угловых скоростей и промежуточной опоры 4. Промежуточная опора установлена в трубе 5 горизонтального шарнира рамы и состоит из полого корпуса и вала, установленного на два конических подшипника (см. рис. 6.6,в).

Карданные шарниры неравных угловых скоростей с игольчатыми подшипниками имеют высокий КПД (до 0,99 при угле между валами до 8... 10°), малые габаритные размеры, обеспечивают точную центровку валов и отличаются высокой долговечностью. Если угол между валами кар­данного шарнира неравных угловых скоростей менее 1° и при передаче крутящего момента не изменяется, то наблюдается явление деформации шипов крестовины иглами подшипника (бринеллирование) и быстрое по­следующее разрушение шарнира.

Бринеллирующее воздействие игл увеличивается при большом суммарном межигловом зазоре, когда иглы подшипника перекашиваются 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 скоростей 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 допускам. Переста­новка или замена отдельных игл не допускается. Надежность карданного шарнира определяется в первую очередь надежностью игольчатых подшипников.

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