Что такое шарнир приводного вала

Шарниры – подвижные соединения двух или более деталей, обеспечивающие выполнение ими вращательного движения относительно друг к другу. Являются узлом различных механизмов и простых конструкций, к примеру, дверных петель, карданной передачи автомобиля и т.д. Соединение, состоящее из последовательно скрепленных нескольких шарниров, называется кинематической цепью.

Видео:ПРЕЖДЕ ЧЕМ КУПИТЬ ШРУС ПОСМОТРИ ЭТО ВИДЕО/ ВНУТРЕННИЙ ШРУС/ НАРУЖНЫЙ ШРУССкачать

Что такое шарнир

Шарниры являются неотъемлемой конструктивной частью механизмов, предусматривающих возможность вращения одной детали относительно оси или точки второй. Это движение возможно в одном или нескольких направлениях, что зависит от типа крепления. Механика такого соединения используется не только при производстве сложных механизмов. Она заложена в устройстве скелета любого высшего существа. Суставы локтя, кисти, колена работают по принципу шарнира. Скорей всего, именно анатомия послужила источником идей для разработки более сложных механизмов шарниров. Последние используются сейчас в разных направлениях, таких как автомобилестроение, производство промышленного оборудования, дверных петель и т.д.

Наличие шарнира в конструкции позволяет элементам соединенной пары перемещаться без изгибов, деформации или других конструктивных изменений. При этом сложность такого механизма напрямую влияет на ряд важных параметров:

Уход за шарнирами

Шарнирный узел поддается сильному механическому трению. Для снижения износа соединенной пары требуется обеспечение ее смазки. В зависимости от сложности системы она подается вручную или автоматически. В упрощенных шарнирах, типа дверных петель, используется жидкое масло, которое достаточно нанести раз в несколько лет. Оно заполняет зазор между трущимися деталями и не стекает за счет гигроскопичности. У более сложных шарниров для снижения трения предусматриваются подшипники, покрываемые густыми смазками. Смазка наносится на их обойму с шариками или роликами. Устройства с этим типом обслуживания более тихие, долговечные, и меньше подвержены трению. Высокооборотистые машины предусматривают принудительную автоматическую подачу масла для смазки. Их трущиеся детали могут находиться в масляной ванне или подача масла выполняется путем принудительного нагнетания с обмыванием контактной пары.

Для обеспечения тихой стабильной работы шарнирного механизма требуется выполнение его периодического обслуживания согласно техническим рекомендациям. Это сопровождается помимо добавления или замены смазочных материалов, также установкой новых защитных кожухов и пыльников, если они предусмотрены конструктивно. Данные составляющие препятствуют попаданию между трущейся парой пыли, грязи или прочих абразивных частиц. Они предотвращают насыщению смазки стирающим абразивом, ускоряющим износ. Защитные элементы изготавливаются из резины, поэтому подвержены эффекту старения, особенно при контакте с солнечным светом и смазочными материалами. Как следствие они склонны к растрескиванию. В связи с этим периодически выполняется их замена.

Какие шарниры бывают

Современные механизмы состоят из разных типов шарниров. Наиболее распространенными среди них являются следующие конструкции:

Цилиндрическая

Это очень простой тип шарнира. В нем предусматривается вращение двух элементов вокруг общей оси. Примером такой конструкции выступают дверные петли. Данный механизм представляет собой 2 полых цилиндра, в которых внутри находится общий штырь, выступающий осью вращения.

Они оборачиваются вокруг него. Это очень простая конструкция, для изготовления которой достаточно применения только токарного станка. Прочие шарниры требуют сложного литья и большего количества металла, вследствие чего более дорогие.

Шаровая

Это также достаточно простая конструкция. Она представляет собой палец, заканчивающийся шаром. Тот помещается внутрь полости корпуса, имеющей сферическую форму. Палец с шаром в корпусе сохраняет возможность двигаться вокруг своей оси, а также менять угол уклона. То есть, механизм рассчитан на движение вокруг одной точки, а не оси, как в случае с цилиндрической конструкцией. Это очень распространенная шарнирная схема, применяемая в различных механизмах автомобиля, к примеру, элементах рулевого управления. Особенность шаровой опоры в том, что на нее можно прикладывать большое давление. Шар при этом за счет своей массивности отличается достаточно большой стойкостью к износу, интенсивность которого зависит от способа подачи смазки и ее характеристик.

Аналогичным образом работает фаркоп для подсоединения автоприцепа. В этом случае он сам выполняет функцию шаровой опоры, а ответная часть прицепа работает как корпус. Это крепление позволяет выполнять повороты при движении. При этом шаровый фаркоп компенсирует и отклонения по вертикальному углу.

Опора винт для мебели также работает по принципу шарового шарнира. За счет этого она может подстраиваться под любую плоскость пола, действуя в качестве автоматически регулируемой ножки. Использование устройства этого типа гарантирует максимальную устойчивость мебели, и правильное распределение от нее давления на пол. Подобную конструкцию можно увидеть и на прижиме многих винтовых струбцин, специализированных домкратов.

Читайте также: Лепестковый клапан для компрессора из чего сделать

Шарнирная головка

Это достаточно распространенные шарниры, используемые в различных узлах автомобилей, а также сельскохозяйственной технике, в частности для выполнения крепления подвесного оборудования. Она представляет собой полый корпус со сквозным отверстием, внутрь которого вставляется просверленный шар. Крепление шарнира с другими механизмами выполняется за счет установки пальца в шар. Тот позволяет компенсировать изменение угла за счет вращения последнего в любом направлении.

Этот узел подвергается трению с прикладыванием большого давления, так как устанавливается на силовые тяги. В связи с этим он имеет более сложную систему смазки, чем прочие шарниры. Устройство оснащается пресс-масленкой, позволяющей заливать масло прямо между корпусом и шаром. За счет этого уровень трения и шум при поворотах головки снижаются.

Карданный

Это шарнир, состоящий из крестовины, стороны которой соединены с парой вилок. Каждая из них имеет продолжение в виде валов – ведущего и ведомого. Такую конструкцию можно встретить в автомобилях на карданном валу, передающем крутящий момент от коробки передач на задний мост.

Карданный шарнир позволяет передать крутящий момент с соединенным валом под углом. Он применяется там, где прямое соединение валом невозможно. Это несложный механизм, но все же имеющий свои недостатки. Чем больше угол создаваемый между валами, тем неравномернее вращение ведомого вала. Это вызвано применением крестовины. Даже если ведущий будет оборачиваться плавно с одной скоростью, то ведомый будет его опережать, а затем отставать в разные промежутки времени. Такая неравномерность вызывает ускоренный износ последующих механизмов, так как те по сути начинают работать рывками.

Технический недостаток обычного карданного шарнира устраняется использованием двух крестовин. В таком случае вторая компенсирует ускорение первой, затем первая перекроет отклонение скорости второй. Таким образом, непосредственно на последующие механизмы передаются плавные обороты.

ШРУС

Это также очень распространенный вид шарниров, применяемый в тех случаях, когда необходима передача крутящего момента на подвижный механизм, к примеру, ведущие передние колеса автомобиля. ШРУС – это аббревиатура, расшифровываемая как «шарниры равных угловых скоростей». Устройства этого типа имеют несколько популярных конструкций, среди которых самыми распространенными являются шариковый и трипод.

Шариковый шарнир представляет собой корпус в виде кольца, внутри которого размещается обойма. Между ними закладываются стальные шарики, аналогичные что и в подшипниках, удерживаемые сепаратором. Корпус ШРУС соединяется с одним валом, второй стыкуется со вторым посредством штифтов. При изменении угла относительно друг друга, внутри узла происходит перекатывание шариков, и перенастройка крепления.

Трипод состоит из трех роликов, размещенных в массивной стальной чаше корпусе. К последнему присоединен один вал, а к самому шарниру с опорными роликами по бокам второй. За счет этого при вращении ведущего вала оборачивается и ведомый. При этом в случае изменения угла между ними произойдет смещение благодаря роликам, выступающими тремя точками опоры. Это позволит передавать крутящий момент при любом положении скрепляемых механизмов относительно друг к другу.

Видео:Карданная передача, основы. Карданные шарниры не равных и равных угловых скоростей (ШРУСы)Скачать

Автомобильный справочник

Видео:Как самому снять ШРУС с приводного валаСкачать

для настоящих любителей техники

Видео:Как не должно быть, люфт ШРУСа StageaСкачать

Приводные валы

Крутящий момент, развиваемый двигателем ав­томобиля, должен передаваться через коробку передач и дифференциал на ведущие колеса, для чего в автомобилях используются приводные валы. При движении автомобиля колеса посто­янно перемещаются вверх-вниз, а управляемые передние колеса еще и поворачиваются впра­во-влево, что не позволяет применять жесткое соединение приводных валов с другими агрега­тами автомобиля. Если двигатель расположен спереди, а ведущие колеса — задние, то в качестве приводного используется вал с карданными шар­нирами (карданный вал).

Задача приводного вала — эффективно пере­давать крутящий момент от одного агрегата к другому, независимо от того, расположены они соосно или со смещением относительно друг друга.

Приводной вал должен работать в широком диапазоне частоты вращения и при этом обе­спечивать возможность достаточно больших взаимных перемещений соединяемых элементов во всех плоскостях. Разнообразие требований к шарнирам приводных валов привело к появле­нию самых разных вариантов привода.

Читайте также: Резиновые валы для рейсмуса

Видео:Как забить гранату шруса не задрав стопор.Скачать

История создания приводных валов

Всерьез о трансмиссии задумались создатели первых автомобилей. Сначала общепринятым был привод на задние колеса, так как решить про­блемы переднего привода не удавалось. В случае передних ведущих колес крутящий момент дол­жен равномерно передаваться не только при ли­нейном смещении колеса вверх-вниз, но и при повороте колеса из стороны в сторону.

Для заднего привода передача крутящего момента от двигателя к заднему мосту была реализована с помощью продольного вала с кар­данными шарнирами. Такой подход к решению проблемы был более простым, ведь углы откло­нения таких шарниров небольшие и не влияют на ходовые качества автомобиля.

Изобретение карданного шарнира восходит к XVI столетию; авторами считаются итальянец Джероламо Кардано и англичанин Роберт Гук.

В середине XVI века Кардано создал кольцевой шарнир, в котором корабельный компас оставал­ся в горизонтальном положении, несмотря на морскую качку.

В 1664 году Роберт Гук подтвердил патентом, что его кольцевой шарнир способен соединить концы двух несоосных валов, расположенных под углом друг к другу (рис. 2 «Универсальный шарнир Роберта Гука«).

Термины «карданный шарнир» или «шарнир Гука» и сегодня напоминают об этих двух авторах давнего изобретения.

С появлением переднего привода карданные шарниры использовались и там, но в связи с повышением требований к управляемости и ди­намике автомобиля поиск более оптимальной передачи крутящего момента привел к появлению шарниров равных угловых скоростей (ШРУС).

На современных легковых автомобилях кар­данный шарнир применяется только на продоль­ном карданном валу привода задних ведущих ко­лес, хотя и здесь постепенно сдает свои позиции. Различия между карданным шарниром и ШРУ­Сом объясняются в следующих главах.

На грузовых автомобилях карданный шар­нир по-прежнему используется на продольном карданном валу привода задних колес, а также в виде сдвоенного карданного шарнира — на по­перечных приводных валах.

В декабре 1926 года французские инженеры Пьер Фенай и Жан-Альбер Грегуар получили па­тент на изобретенный ими шарнир Tracta. Этот шарнир состоял из четырех деталей, соединен­ных скользящими направляющими. Чтобы не распадаться, он должен был постоянно находить­ся внутри полусферы.

Шарнир изготавливался на обычных универ­сальных станках и мог использоваться для пере­дачи большого крутящего момента, поэтому во время Второй мировой войны им оснащались многие французские, английские и американские полноприводные автомобили.

Для шарнира Tracta (рис. 3 «Деталировочный чертеж шарнира Tracta») впервые было использовано определение «гомокинети­ческий», которое и по сей день используется для обозначения шарниров равных угловых скоростей. Сам шарнир сегодня уже не приме­няется.

Как и в Европе, в Америке тоже пытались ре­шить проблему синхронного вращения, и 4 мая 1923 года Карл Вайсс запатентовал разработан­ный им вариант такого шарнира (рис. 4 «Чертеж к патенту шарнира Вайсса«).

Этот шарнир изготавливался с 1934 года, но его массовый серийный выпуск начался только после Второй мировой войны. До середины 80-х годов прошлого века он применялся на автомо­билях Mercedes-Benz.

В то время, как шарнир Вайсса допускал отклонение не более чем на 20° и применялся на автомобилях с задним приводом, шарнир Tracta мог работать уже под углом до 50°.

В современном автомобилестроении шарнир Вайсса, не в последнюю очередь из-за своей большой удельной массы, практически не при­меняется.

Самый распространенный в настоящее время ШРУС основан на патенте, который получил ин­женер Ford Альфред Ганс Рцеппа в июне 1933 года (рис. 5 «Чертеж к патенту шарнира Рцеппа«).

Для достижения современного технического уровня потребовалось много исследовательской работы. Главную роль в этом сыграли английская фирма Hardy Spicer и основанная в 1948 году немецкая компания по производству шарниров Lohr&Bulmkamp.

На базе шарнира Рцеппа, который не допускал осевого смещения, эти две фирмы разработали универсальный ШРУС с возможностью продоль­ного перемещения деталей.

Видео:ПРАВЫЙ ПРИВОД. ЭКОНОМИМ ДЕНЬГИ. все простоСкачать

Системы привода

Большая часть выпускаемых сегодня легковых автомобилей оснащается приводными залами с шарнирами равных угловых скоростей. От­дельные схемы привода ведущих колес по­казаны с гомокинетическими (от греческого homos = одинаковый и kine = двигаться) шарни­рами (рис. 6 «Схемы привода ведущих коле»).

Читайте также: Обороты вала отбора мощности мотоблока мтз

При переднем приводе ведущими являются передние колеса. На приводных валах со стороны колеса при­меняются жесткие ШРУСы (без возможности продольного перемещения деталей), а со сторо­ны коробки передач — универсальные (с возмож­ностью продольного перемещения). Передние колеса — управляемые, поэтому угол поворота в шарнире со стороны колеса должен достигать примерно 50°.

Из-за поперечного расположения двигателя и связанной с этим асимметрии в моторном отсеке приводные валы могут быть разной длины.

При заднем приводе ведущими являются за­дние колеса. На приводных валах как со стороны колеса, так и со стороны коробки передач применяются универсальные ШРУСы, поскольку в этом случае шарнир — в отличие от переднего привода — дол­жен компенсировать только изменение длины ва­лов из-за хода подвески вверх-вниз.

При полном приводе ведущими являются все колеса. Шарниры приводных валов применяются точ­но так же, как на описанных выше переднем и заднем приводах. Крутящий момент от силового агрегата на задние или (при расположенном сзади двигателе) на передние колеса передается с помощью продольного вала.

Частота вращения валов в этом случае может достигать 6000 об/мин, поэтому продольные валы оснащаются высокооборотными шарнирами. Далее отдельные типы шарниров рассматриваются более подробно.

Видео:ПОСЛЕ ЭТОГО ТЫ БУДЕШЬ ЗНАТЬ КАК ДИАГНОСТИРОВАТЬ ВНУТРЕННИЙ ШРУС АВТОСкачать

Общие показатели для приводных валов

Наряду с передачей усилия задачей приводных валов является и равномерная передача крутяще­го момента на ведущие колеса.

Угловая скорость

Приводные валы только с одним шарниром вра­щаются неравномерно.

Если два вала соединить простым карданным шарниром под определенным углом и вращать вал I с постоянной угловой скоростью ω₁ то вал II будет вращаться с неравномерной угловой скоро­стью ω₂ (рис. 7 «Приводные валы с одним шарниром«).

Эта неравномерность, часто называемая по­грешностью карданного шарнира, выражается в синусоидальном колебании угловой скорости вала II, как показано на графике цикла вращения 360° (рис. 8 «Изменение угловой скорости в зависимости от положения карданного шарнира«).

При 0°, 180° и 360° вилка шарнира на валу I расположена горизонтально и обладает меньшей угловой скоростью, чем в вертикальных положе­ниях 90° и 270°.

Такое ускорение и замедление крестовины шарнира соответственно изменяет и угловую ско­рость вала II.

Поскольку решению этой проблемы способ­ствуют угловое и параллельное смещение валов (за счет конструктивно обусловленного располо­жения элементов трансмиссии и достаточно эла­стичных опор), карданные валы автомобиля всег­да оснащаются двумя шарнирами. Это позволяет компенсировать неравномерно­сти вращения вала.

Максимальный угол в шарнире

Максимальный угол отклонения от горизонтали (рис. 9 «Угол в шарнире«) показывает, под каким углом может работать шарнир, соответствуя требованиям по равномерности передачи крутящего момента и долговечности.

В автомобильной технике максимальный угол в шарнире может составлять более 50°.

Схемы расположения карданных валов

Неизбежно возникающую неравномерность вра­щения можно компенсировать последователь­ным размещением двух шарниров на одном валу.

При этом различают два варианта их располо­жения: Z-схема и W-схема.

Z-схема

Z-схема или Z-изгиб представляет собой наибо­лее распространенный вариант применения кар­данного вала. В этом случае изгиб происходит только в одной плоскости (рис. 10 «Z-схема«).

Для абсолютно синхронного вращения веду­щего и ведомого валов, соединенных карданным валом, вилки шарниров этого общего вала долж­ны находиться в одной плоскости, а углы в шар­нирах должны быть одинаковы.

W-схема

Еще одним способом избежать нежелательных колебаний частоты вращения между валами I и II является W-схема их расположения (рис. 11 «W-схема«).

И в этом случае углы в карданных шарнирах должны быть одинаковыми, а их вилки — нахо­диться в одной плоскости.

Общее правило для Z-схемы и W-схемы за­ключается в том, что карданный вал и соединяе­мые им концы ведущего и ведомого валов долж­ны лежать в одной вертикальной плоскости.

В случае бокового смещения при использова­нии Z-схемы достаточно, чтобы пространствен­ный угол оставался минимальным.

Чтобы избежать нежелательных колеба­ний частоты вращения вала при использовании W-схемы, угол смещения необходимо высчитать заранее (рис. 12 «Боковое смещение«).

• Свежие записи
  • Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
  • Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
  • Какие моторы бывают у стиральных машин
  • Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
  • Как снять стопорную шайбу с вала

  
  

  источники:

  https://evakuatorinfo.ru/chto-takoe-sharnir-privodnogo-vala

  💡 Видео

  Трещит, хрустит. ШРУС — что это, почему ломается и как его проверить?Скачать

  

  Самый правильный способ снятия шрусов с КППСкачать

  

  Приводной вал передний со ШРУСомСкачать

  

  ШРУС: признаки выхода из строяСкачать

  

  Как проверить ШРУС на авто. Внутренний или наружный?Скачать

  

  КАК СНЯТЬ НЕ СНИМАЕМУЮ ГРАНАТУ, ШРУС ЕСЛИ ЗАКУСИЛО СТОПОРНОЕ КОЛЬЦО. ПРОСТОЙ МЕТОД СЪЕМА ШРУС.Скачать

  

  Как работает приводной вал передний со шрусомСкачать

  

  ШРУС | Шарнир равных угловых скоростей | Как это работаетСкачать

  

  Приводной вал передний со шрусомСкачать

  

  приводной валСкачать

  

  Обзор лучших Шрусов и привода разных производителей Metelli - TRIALLI - Hofer - STARNER - PILENGA.Скачать

  

  Замена наружного и внутреннего ШРУСа привода на ВАЗ 2110, 2112, Калина, Гранта, Приора, 2109, 2114Скачать

  

  РУКОВОДСТВО: Снятие и установка приводного вала в сборе с ШРУС SNRСкачать