Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Шарнір рівних кутових швидкостей (синхронний карданний шарнір, гомокінетичний шарнір, сленг «граната») — механізм призначений передавати потужність (обертовий момент та кутову швидкість) між валами, що знаходяться під кутом, причому цей кут, у процесі роботи, змінюється. На відміну від шарніра нерівних кутових швидкостей (асинхронного карданного шарніра), що виконує аналогічну фунцію, кутові швидкості ведучої та ведної ланок є рівними та співпадають.
Деякі синхронні карданні шарніри забезпечують не тільки передачу моменту під кутом, а й осьове переміщення вала (універсальні шарніри).
Використовується у трансмісії автомобіля, у приводі передніх ведучих та керованих коліс чи задніх ведучих коліс при незалежній підвісці. Подекуди можуть використовуватись для передачі потужності від коробки передач до головної передачі з диференціалом (замість карданних шарнірів Гука).
Різновиди синхронних карданних шарнірів
Здвоєний карданний шарнір
Перші конструкції синхронних карданних шарнірів створювались шляхом з'єднання двох звичайних карданних шарнірів, через що й називаються здвоєними. Частота обертання валів на вході та виході шарніра буде рівною, якщо внутрішні вилки двох послідовно з'єднаних шарнірів лежать у одній площині, а кут між осями вилок однаковий. Іншими словами — точка, де перетинаються осі вилок, має знаходитись на бісектрисі кута, котрий вони утворюють. Два простих шарніри з'єднуються або безпосередньо, або через проміжну (її називають ділильною) ланку, всередині котрої є центрувальний пристрій. Призначення останнього — постійно ділити навпіл кут між віссю внутрішньої здвоєної вилки та зовнішніми вилками. Здвоєний карданний шарнір може працювати при кутах між валами до 42° (короткотривалий кут до 80°). Його перевага — відсутність пильників для утримання мастила, недолік — порівняно невеликий пробіг, що обмежується 50-70 тис. км.
Такі шарніри можна було зустріти на перших передньоприводних автомобілях (Cord L-29, Citroën-TA, Miller-91, Alvis-FA), до 1960-их їх застосовували на Renault 4, Peugeot 204, вантажівках МАЗ-509 тощо.
Шарнір Tracta
У 1925 р. французький інженер Жан-Альбер Грегуар запатентував конструкцію шарніра для автомобіля «Тракта». У такого шарніра вилки виконані разом з валами та з'єднуються через два фігурні кулачки. При роботі шарніру кулачки зміщуються один відносно іншого у горизонтальній площині, а вилки у вертикальній по канавках відповідного кулачка. Між собою кулачки з'єднані у шип. Усі деталі шарніру знаходяться у корпусі, що постійно задає таке взаємне розташування вилок, при якому точка, де перетинаються осі валів, завжди лежать на бісектрисі кута між ними.
Оскільки кулачки шарніру при поворотах займають різні положення відносно інших його частин, виникає циклічний дисбаланс, котрий на високих обертах може прискорити знос шарніра. Тому з'єднання «Тракта» застосовують переважно на вантажівках підвищеної прохідності, де шарніри працюють з меншою швидкістю.
Кулачково-дисковий шарнір
Різновидом кулачкового шарніру є кулачково-дисковий, який встановлюють, зокрема, на повнопривідних автомобілях КрАЗ, Урал, КамАЗ. Він складається із з'єднаних з ведучим та веденим валами вилок, а також вставлених у них циліндричних кулачків. У їх пази входить диск, що передає обертання від ведучої вилки до веденої. При роботі кожен з кулачків повертається водночас відносно вилки та осі диску. У вертикальній площині вилки повертаються відносно кулачків, а у горизонтальній — разом з ними навколо диска, оскільки вісь паза в кулачку перпендикулярна осі його зовнішньої циліндричної поверхні. Осі отворів вилок знаходяться у одній площині, котра співпадає з середньою площиною диску. Вони розташовані на рівних відстанях від точки, де перетинаються осі валів, та завжди перпендикулярні їм. Точка перетину осей отворів при будь-якому розташуванні вилок розташовується у бісекторній площині, тобто у площин, що ділить кут між вилками навпіл. Завдяки значній контактній поверхні деталей, що сприймають зусилля, кулачково-дисковий, як і будь-який кулачковий шарнір, має компактні розміри. Він особливо зручний на вантажних автомобілях, де потрібно передавати значний обертовий момент. Основним недоліком конструкції є, те що деталі працюють в умовах тертя ковзання. Це призводить до підвищеного нагріву усього вузла та знижує його ККД. Однак при хорошому мащенні зносостійкість та надійність роботи цих шарнірів прийнятні. Максимальний кут, при якому може працювати шарнір 45-55°.
Шарнір Bendix-Weiss
Шарнір «Бендикс-Вейс», що допускає кут між валами до 40°, був запатентований німецьким інженером Карлом Вейсом у 1923 р.
Такий шарнір складається з двох стальних кованих вилок та п'яти кульок, чотири з яких передають обертовий момент, а одна центруюча (закріплена штифтом та шпилькою).
На внутрішній поверхні кожної з вилок (які також називають кулаками) у взаємноперпендикулярних площинах виконані чотири канавки напівкруглого профілю. У місцях, де канавки двох вилок перетинаються, розташовано по одній кульці.
Середні лінії канавок являють собою кола однакового радіуса, центри яких знаходяться на відповідних вилках та рівновіддалені від центру всього шарніра. При обертанні ці лінії утворюють дві сферичні поверхні, що перетинаються одна з іншою по колу, яке є траекторією руху кульок. Завдяки симетричному розташуванню канавок у обох вилках центри кульок завжди знаходяться в бісекторній площині, чим і досягається рівномірність обертання валів. Однак навіть незначне осьове переміщення однієї вилки відносно іншої викликає зміну траекторії руху кульок. Тому вилки фіксують від переміщення під дією осьових сил, встановлюючи між ними центруючу кульку.
Оскільки шарнір такого типу не є самостійним вузлом, його важко виготовити з малими зазорами між канавками та кулькою та відбалансувати. Це негативно відображається на високій частоті обертання, тому дана конструкція застосовується тільки на автомобілях підвищеної прохідності, де така швидкість не досягається. Крім того, у ньому обертовий момент передають тільки дві кульки (при русі вперед одна пара, при русі назад — інша), що визначає високі питомі тиски на контактних поверхнях та швидкий знос шарнірів (ресурс до 30 тис. км). Це не дозволяє використовувати його на тих автомобілях, у яких привід до передніх коліс є постійним. Зазвичай шарнір «Бендикс-Вейс» використовують на автомобілях, навантаження на вісь яких не перевищує 30 кН.
Приклади використання шарніра — ведучі та керовані мости ГАЗ-69, УАЗ-469, ГАЗ-63, ГАЗ-66, ЗИЛ-131 тощо.
Шарніри американського виробника Bendix Corporation під час Другої світової війни встановлювались на Willys, Dodge WC54, Studebaker US6 тощо.
Шарнір Rzeppa
У 1927 р. (а також у 1936 р.) інженер компанії «Форд» Альфред Рцеппа запатентував шарнір, що складався з двох обойм (зовнішньої та внутрішньої), кульок, сепаратора, ділильного важеля та напівсфери (напівсферичної шайби). Призначення ділильного важеля та напівсфери — встановлення кульок у бісекторну площину (площину, що ділить кут між валами навпіл). Знаходження кульок у бісекторній площині є умовою синхронності передачі кутової швидкості шарніром. Такий шарнір рівних кутових швидкостей працює при куті до 37°, характеризується можливістю передавати значні обертові моменти (момент передається усіма шістьмома кульками), високим ККД, ресурсом, що перевищує 100 тис. км.
Шарнір Rzeppa-Birfield
У спрощених варіантах цієї конструкції роль ділильного механізму виконують канавки. У шарнірі «Рцеппа-Бірфілд» центр, з якого описані дуги канавок корпуса та обойми, зміщений на 1-1,5 мм. Допускає кут між валами 45-50°. На даний момент це найпоширеніший зовнішній шарнір рівних кутових швидкостей.
Шарнір Rzeppa-Loebro (універсальний)
У «Рцеппа-Лебро», канавки еліптичного профілю попарно симетричні та розташовані під кутом 16° до твірних внутрішньої поверхні корпуса та зовнішньої поверхні обойми. У результаті у просторі різнонаправлених канавок корпуса та зірочки кульки завжди знаходяться у бісекторній поверхні. Використовується як внутрішній шарнір рівних кутових швидкостей (універсальний).
Шарнір Rzeppa-GKN (універсальний)
Аналогічно до попередників такий шарнір має зовнішню та внутрішню обойми (зовнішній і внутрішній кулаки чи корпус та обойму), кульки та сепаратор. Однак форма обойм допускає осьове зміщення вала на 13-55 мм, що потрібно для компенсації зміни довжини приводу: при ходах підвіски відстань між колесом та головною передачею з диференціалом змінюється. Кут між валами до 25°. Відповідно, використовується як внутрішній синхронний карданний шарнір.
Шарнір «Трипод»
У 1963 р. французьким інженером Мішелем Ореном був запатентований шарнір «Трипод». У такому шарнірі обертовий момент передають три сферичні ролики, котрі насаджені на шипи хрестовини, з'єднаної з ведучим валом, і ковзають у циліндричних пазах вилки веденого вала. Ролики завжди знаходяться у бісекторній площині шарніра. Він технологічно простіший за кулькові шарніри, допускає кути між валами до 45°, однак його кінематика не допускає повної синхронності передачі обертання.
Джерела
- Иванов А. М., Солнцев А. Н., Гаевский В. В., Клюкин П. Н., Осипов В. И., Попов А. И. Основы конструкции современного автомобиля. М. ООО "Издательство «За рулем», 2012. — 336 с.: ил. C. — 146—149.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Sharnir rivnih kutovih shvidkostej sinhronnij kardannij sharnir gomokinetichnij sharnir sleng granata mehanizm priznachenij peredavati potuzhnist obertovij moment ta kutovu shvidkist mizh valami sho znahodyatsya pid kutom prichomu cej kut u procesi roboti zminyuyetsya Na vidminu vid sharnira nerivnih kutovih shvidkostej asinhronnogo kardannogo sharnira sho vikonuye analogichnu funciyu kutovi shvidkosti veduchoyi ta vednoyi lanok ye rivnimi ta spivpadayut Riznovidi kardannih sharniriv sharniriv priznachenih peredavati obertovij moment mizh valami sho znahodyatsya pid kutomGofra na perednomu plani pilnik sinhronnogo kardannogo sharnira tipu Rceppa Birfild Deyaki sinhronni kardanni sharniri zabezpechuyut ne tilki peredachu momentu pid kutom a j osove peremishennya vala universalni sharniri Vikoristovuyetsya u transmisiyi avtomobilya u privodi perednih veduchih ta kerovanih kolis chi zadnih veduchih kolis pri nezalezhnij pidvisci Podekudi mozhut vikoristovuvatis dlya peredachi potuzhnosti vid korobki peredach do golovnoyi peredachi z diferencialom zamist kardannih sharniriv Guka Riznovidi sinhronnih kardannih sharnirivZdvoyenij kardannij sharnir Zdvoyenij kardannij sharnir Pershi konstrukciyi sinhronnih kardannih sharniriv stvoryuvalis shlyahom z yednannya dvoh zvichajnih kardannih sharniriv cherez sho j nazivayutsya zdvoyenimi Chastota obertannya valiv na vhodi ta vihodi sharnira bude rivnoyu yaksho vnutrishni vilki dvoh poslidovno z yednanih sharniriv lezhat u odnij ploshini a kut mizh osyami vilok odnakovij Inshimi slovami tochka de peretinayutsya osi vilok maye znahoditis na bisektrisi kuta kotrij voni utvoryuyut Dva prostih sharniri z yednuyutsya abo bezposeredno abo cherez promizhnu yiyi nazivayut dililnoyu lanku vseredini kotroyi ye centruvalnij pristrij Priznachennya ostannogo postijno diliti navpil kut mizh vissyu vnutrishnoyi zdvoyenoyi vilki ta zovnishnimi vilkami Zdvoyenij kardannij sharnir mozhe pracyuvati pri kutah mizh valami do 42 korotkotrivalij kut do 80 Jogo perevaga vidsutnist pilnikiv dlya utrimannya mastila nedolik porivnyano nevelikij probig sho obmezhuyetsya 50 70 tis km Taki sharniri mozhna bulo zustriti na pershih perednoprivodnih avtomobilyah Cord L 29 Citroen TA Miller 91 Alvis FA do 1960 ih yih zastosovuvali na Renault 4 Peugeot 204 vantazhivkah MAZ 509 tosho Sharnir Tracta Sharnir Trakta U 1925 r francuzkij inzhener Zhan Alber Greguar zapatentuvav konstrukciyu sharnira dlya avtomobilya Trakta U takogo sharnira vilki vikonani razom z valami ta z yednuyutsya cherez dva figurni kulachki Pri roboti sharniru kulachki zmishuyutsya odin vidnosno inshogo u gorizontalnij ploshini a vilki u vertikalnij po kanavkah vidpovidnogo kulachka Mizh soboyu kulachki z yednani u ship Usi detali sharniru znahodyatsya u korpusi sho postijno zadaye take vzayemne roztashuvannya vilok pri yakomu tochka de peretinayutsya osi valiv zavzhdi lezhat na bisektrisi kuta mizh nimi Oskilki kulachki sharniru pri povorotah zajmayut rizni polozhennya vidnosno inshih jogo chastin vinikaye ciklichnij disbalans kotrij na visokih obertah mozhe priskoriti znos sharnira Tomu z yednannya Trakta zastosovuyut perevazhno na vantazhivkah pidvishenoyi prohidnosti de sharniri pracyuyut z menshoyu shvidkistyu Kulachkovo diskovij sharnir Riznovidom kulachkovogo sharniru ye kulachkovo diskovij yakij vstanovlyuyut zokrema na povnoprividnih avtomobilyah KrAZ Ural KamAZ Vin skladayetsya iz z yednanih z veduchim ta vedenim valami vilok a takozh vstavlenih u nih cilindrichnih kulachkiv U yih pazi vhodit disk sho peredaye obertannya vid veduchoyi vilki do vedenoyi Pri roboti kozhen z kulachkiv povertayetsya vodnochas vidnosno vilki ta osi disku U vertikalnij ploshini vilki povertayutsya vidnosno kulachkiv a u gorizontalnij razom z nimi navkolo diska oskilki vis paza v kulachku perpendikulyarna osi jogo zovnishnoyi cilindrichnoyi poverhni Osi otvoriv vilok znahodyatsya u odnij ploshini kotra spivpadaye z serednoyu ploshinoyu disku Voni roztashovani na rivnih vidstanyah vid tochki de peretinayutsya osi valiv ta zavzhdi perpendikulyarni yim Tochka peretinu osej otvoriv pri bud yakomu roztashuvanni vilok roztashovuyetsya u bisektornij ploshini tobto u ploshin sho dilit kut mizh vilkami navpil Zavdyaki znachnij kontaktnij poverhni detalej sho sprijmayut zusillya kulachkovo diskovij yak i bud yakij kulachkovij sharnir maye kompaktni rozmiri Vin osoblivo zruchnij na vantazhnih avtomobilyah de potribno peredavati znachnij obertovij moment Osnovnim nedolikom konstrukciyi ye te sho detali pracyuyut v umovah tertya kovzannya Ce prizvodit do pidvishenogo nagrivu usogo vuzla ta znizhuye jogo KKD Odnak pri horoshomu mashenni znosostijkist ta nadijnist roboti cih sharniriv prijnyatni Maksimalnij kut pri yakomu mozhe pracyuvati sharnir 45 55 Sharnir Bendix Weiss Sharnir Bendiks Vejs Sharnir Bendiks Vejs sho dopuskaye kut mizh valami do 40 buv zapatentovanij nimeckim inzhenerom Karlom Vejsom u 1923 r Takij sharnir skladayetsya z dvoh stalnih kovanih vilok ta p yati kulok chotiri z yakih peredayut obertovij moment a odna centruyucha zakriplena shtiftom ta shpilkoyu Na vnutrishnij poverhni kozhnoyi z vilok yaki takozh nazivayut kulakami u vzayemnoperpendikulyarnih ploshinah vikonani chotiri kanavki napivkruglogo profilyu U miscyah de kanavki dvoh vilok peretinayutsya roztashovano po odnij kulci Seredni liniyi kanavok yavlyayut soboyu kola odnakovogo radiusa centri yakih znahodyatsya na vidpovidnih vilkah ta rivnoviddaleni vid centru vsogo sharnira Pri obertanni ci liniyi utvoryuyut dvi sferichni poverhni sho peretinayutsya odna z inshoyu po kolu yake ye traektoriyeyu ruhu kulok Zavdyaki simetrichnomu roztashuvannyu kanavok u oboh vilkah centri kulok zavzhdi znahodyatsya v bisektornij ploshini chim i dosyagayetsya rivnomirnist obertannya valiv Odnak navit neznachne osove peremishennya odniyeyi vilki vidnosno inshoyi viklikaye zminu traektoriyi ruhu kulok Tomu vilki fiksuyut vid peremishennya pid diyeyu osovih sil vstanovlyuyuchi mizh nimi centruyuchu kulku Oskilki sharnir takogo tipu ne ye samostijnim vuzlom jogo vazhko vigotoviti z malimi zazorami mizh kanavkami ta kulkoyu ta vidbalansuvati Ce negativno vidobrazhayetsya na visokij chastoti obertannya tomu dana konstrukciya zastosovuyetsya tilki na avtomobilyah pidvishenoyi prohidnosti de taka shvidkist ne dosyagayetsya Krim togo u nomu obertovij moment peredayut tilki dvi kulki pri rusi vpered odna para pri rusi nazad insha sho viznachaye visoki pitomi tiski na kontaktnih poverhnyah ta shvidkij znos sharniriv resurs do 30 tis km Ce ne dozvolyaye vikoristovuvati jogo na tih avtomobilyah u yakih privid do perednih kolis ye postijnim Zazvichaj sharnir Bendiks Vejs vikoristovuyut na avtomobilyah navantazhennya na vis yakih ne perevishuye 30 kN Prikladi vikoristannya sharnira veduchi ta kerovani mosti GAZ 69 UAZ 469 GAZ 63 GAZ 66 ZIL 131 tosho Sharniri amerikanskogo virobnika Bendix Corporation pid chas Drugoyi svitovoyi vijni vstanovlyuvalis na Willys Dodge WC54 Studebaker US6 tosho Sharnir Rzeppa U 1927 r a takozh u 1936 r inzhener kompaniyi Ford Alfred Rceppa zapatentuvav sharnir sho skladavsya z dvoh obojm zovnishnoyi ta vnutrishnoyi kulok separatora dililnogo vazhelya ta napivsferi napivsferichnoyi shajbi Priznachennya dililnogo vazhelya ta napivsferi vstanovlennya kulok u bisektornu ploshinu ploshinu sho dilit kut mizh valami navpil Znahodzhennya kulok u bisektornij ploshini ye umovoyu sinhronnosti peredachi kutovoyi shvidkosti sharnirom Takij sharnir rivnih kutovih shvidkostej pracyuye pri kuti do 37 harakterizuyetsya mozhlivistyu peredavati znachni obertovi momenti moment peredayetsya usima shistmoma kulkami visokim KKD resursom sho perevishuye 100 tis km Sharnir Rzeppa Birfield Sharnir Rceppa Birfild U sproshenih variantah ciyeyi konstrukciyi rol dililnogo mehanizmu vikonuyut kanavki U sharniri Rceppa Birfild centr z yakogo opisani dugi kanavok korpusa ta obojmi zmishenij na 1 1 5 mm Dopuskaye kut mizh valami 45 50 Na danij moment ce najposhirenishij zovnishnij sharnir rivnih kutovih shvidkostej Sharnir Rzeppa Loebro universalnij U Rceppa Lebro kanavki eliptichnogo profilyu poparno simetrichni ta roztashovani pid kutom 16 do tvirnih vnutrishnoyi poverhni korpusa ta zovnishnoyi poverhni obojmi U rezultati u prostori riznonapravlenih kanavok korpusa ta zirochki kulki zavzhdi znahodyatsya u bisektornij poverhni Vikoristovuyetsya yak vnutrishnij sharnir rivnih kutovih shvidkostej universalnij Sharnir Rzeppa GKN universalnij Analogichno do poperednikiv takij sharnir maye zovnishnyu ta vnutrishnyu obojmi zovnishnij i vnutrishnij kulaki chi korpus ta obojmu kulki ta separator Odnak forma obojm dopuskaye osove zmishennya vala na 13 55 mm sho potribno dlya kompensaciyi zmini dovzhini privodu pri hodah pidviski vidstan mizh kolesom ta golovnoyu peredacheyu z diferencialom zminyuyetsya Kut mizh valami do 25 Vidpovidno vikoristovuyetsya yak vnutrishnij sinhronnij kardannij sharnir Sharnir Tripod Chastina sharniru Tripod U 1963 r francuzkim inzhenerom Mishelem Orenom buv zapatentovanij sharnir Tripod U takomu sharniri obertovij moment peredayut tri sferichni roliki kotri nasadzheni na shipi hrestovini z yednanoyi z veduchim valom i kovzayut u cilindrichnih pazah vilki vedenogo vala Roliki zavzhdi znahodyatsya u bisektornij ploshini sharnira Vin tehnologichno prostishij za kulkovi sharniri dopuskaye kuti mizh valami do 45 odnak jogo kinematika ne dopuskaye povnoyi sinhronnosti peredachi obertannya DzherelaIvanov A M Solncev A N Gaevskij V V Klyukin P N Osipov V I Popov A I Osnovy konstrukcii sovremennogo avtomobilya M OOO Izdatelstvo Za rulem 2012 336 s il C 146 149 ISBN 978 5 903813 06 3