3.1.3. Карданные передачи

Карданная передача предназначена для передачи момента от одного механизма к другому, если оси их валов не лежат на одной прямой или мо­гут изменять взаимное по­ложение.

В общем случае карданная передача со­стоит из карданных шарниров 1, карданных ва­лов 2 и компенсирующего соединения 3.

Основным элементом кар­данной пере­дачи является кардан­ный шарнир. Тип шар­нира определяет кинематическую схему кар­данной передачи и максимально допусти­мые углы наклона валов.

Карданные передачи с шарнирами неравных угловых скоростей при­меняют в при­воде ведущих мостов.

К арданный шарнир неравных угловых скоростей состоит из двух вилок 1 и 3, в ци­линдрические отверстия которых через игольчатые подшип­ники вставлены концы кре­стовины 2. Вилки приварены к ва­лам.

При вращении валов концы кресто­вины О-О покачива­ются относительно плос­ко­сти, перпендикулярной к оси веду­щего вала. Соотношение между углами поворота ве­дущего ва­лов () и ведомого () определяется выражением tg = tg cos. Неравномер­ность вращения тем больше, чем больше угол  между осями валов.

Чтобы избежать неравномерности вращения ведущих колес автомо­биля в кардан­ной передаче с асинхронными шарнирами устанавливают как минимум два шарнира, причем вилки шарниров на промежуточном валу должны располагаться в одной плоско­сти. Углы между валами при этом должны быть равны.

Максимальный угол между осями валов при использовании асин­хронных кардан­ных шарниров не превышает 15  20.

Карданные валы в карданных передачах такого типа выполняют из тонкостенных стальных труб, к которым приваривают вилки карданных шарниров, шлицевые втулки или наконечники. Для уменьшения попереч­ных нагрузок валы балансируют в сборе с карданными шарнирами. Дисба­ланс устраняют, приваривая к валу балансировочные пластины.

Компенсирующее соединение обеспечивает изменение длины кар­данной пере­дачи, если при перемещении одного механизма относительно другого меняется расстоя­ние между ними (ведущий мост и коробка пере­дач). Обычно в качестве компенсирую­щего применяют шлицевое соедине­ние.

Карданные шарниры равных угловых скоростей используют пре­имущественно при передаче крутящего момента на комбинированные (ве­дущие и управляемые одно­временно) колеса. В этом случае обеспечивается равномерное вращение колес при больших меняю­щихся углах между валами (до 35 – 40).

В основе всех конструкций шарни­ров равных угло­вых скоростей лежит единый принцип: точки контакта, через ко­торые передается крутящий момент, должны на­хо­диться в биссек­торной плоскости ва­лов.

В приводе к ведущим управляемым колесам применяются цельные (сплошные) карданные валы, а компенсация изменения расстояния между агрегатами осуществля­ется с помощью универсальных карданных шарни­ров.

3.1.4. Главные передачи

Главная передача (ГП) обеспечивает постоянное увеличение крутя­щего момента и передачу к ведущим колесам.

Одинарные ГП компактны, имеют минимальные размеры и массу, невысокую стоимость, просты в производстве и в эксплуатации. Примене­ние их ограничено вели­чиной передаточного числа (i₀ < 7) и несущей способностью зубчатого зацепления. Одинарные передачи используются в легковых и грузовых автомобилях малой и сред­ней грузоподъемности.

Гипоидная ГП применяется на ав­томобилях классической компоновки.

Отличительной особен­ностью ги­поидной передачи (б) от кониче­ской (а) является гипоидное сме­щение е оси шестерни относи­тельно оси колеса.

О сновными достоинствами, обеспечивающими широкое распростра­нение гипо­идной передачи, явля­ются следующие: большая нагрузочная способность (больше срок службы); плавность зацепления; ниже уровень шума при работе; нижнее смещение шес­терни позволяет увеличить значе­ние дорожного про­света, упростить привод к веду­щим колесам многоос­ного автомобиля при применении проходной схемы главной пере­дачи и позволяет опустить ниже пол кузова, вследствие чего опускается центр тяжести автомобиля и улучшается его устойчивость.

Однако нижнее смещение ухудшает условия работы карданной пе­редачи, а нали­чие продольного скольжения при больших удельных давле­ниях на зубья способствует увеличению потерь на трение и снижению КПД. Это вызывает необходимость примене­ния специальной гипоидной смазки с сернистыми и другими присадками для образова­ния прочной масляной пленки.

Цилиндрическая ГП используется на легковых автомобилях при по­перечном рас­положении двигателя. Такая передача имеет наибольший КПД. Существенным недос­татком цилиндрических передач является не­большое передаточное число (i₀ 4,0 – 4,5).

На грузовых автомобилях и автобусах, когда необходимо обеспечить передачу большого крутящего момента при соответ­ственно большом пе­редаточном числе, ис­пользуют двойные ГП. По сравнению с одинарными двойные ГП имеют большие раз­меры, массу, стоимость. В то же время двойные передачи дают возможность при допус­тимом значении дорож­ного просвета по­лучить большие значения передаточных чисел.

Конструктивно двойные ГП могут быть выполнены центральными и разнесенными.

У центральных двойных ГП (а) обе пары шестерен (кониче­ская и ци­линдриче­ская) распо­ложены в средней части кар­тера ведущего моста.

Разнесенная двойная ГП (б) со­стоит из центрального ре­дуктора с оди­нарной ко­ниче­ской или гипоидной пе­редачей и межколесным диф­ференциа­лом, за которым рас­положены два редуктора (как правило, колесных пла­нетарных).

По сравнению с центральными, разнесенные двой­ные ГП имеют сле­дующие пре­имущества: малые на­грузки на дифференциал, полуоси, что уменьшает их га­баритные размеры и массу; компактная центральная часть ведущего моста. Недостатки: слож­ность конструкции; металлоемкость.