Условия работы кардана.
Карданный шарнир с крестовиной при вращательном движении имеет непостоянную угловую скорость, которая зависит от величины угла поворота и изменяется по синусоидальному закону. Как описывается в главе «Общие теоретические основы», при определённом положении шарниров приводной линии, укомплектованной двумя или более шарнирами эта систематическая ошибка компенсируется.
Следующие правила должны быть соблюдены на практике при компоновке привода ходовой части или вспомогательного привода:
Величины углов между карданными валами
1. Передача с двумя шарнирами
«Z-образное» соединение
«W-образное» соединение
- Углы между валами должны быть одинаковой величины: B1 = B2 . Данное правило действует также в отношении видов спереди и сверху.
- Вилки шарниров промежуточного вала должны быть расположены в одной плоскости.
- Все три вала должны быть расположены в одной плоскости.
Внимание: Все три правила должны быть соблюдены единовременно!
По возможности следует избегать конфигурации шарниров, при которой комбинируется «Z-образное» соединение в одной плоскости проекции с «W-образным» соединением – в другой. Это возможно в случае, когда привод и выходной вал лежат не в одной плоскости. В случае, когда данная компоновка неизбежна и необходима при монтаже, то эта «ошибка» может быть компенсирована за счёт смещения шарнира (см. ниже)
Вид спереди: BV1 =BV2
Вид сверху: Bh1 = Bh2
Уравнения для результирующего угла между валами:
2. Передача с тремя шарнирами
Во всех случаях монтажа длинных передач карданный вал должен поддерживаться дополнительными опорами, в основном, с упругими подшипниками.
Для минимизации остаточной степени неравномерности вращения выходного вала (шарнир 3) сумма всех степеней неравномерностей шарниров должна быть равной или приблизительно равной нулю.
(См. «Кинематика карданного шарнира с крестовиной»)
Знаки должны быть расставлены в соответствии с положением шарнира согласно следующему правилу знаков:
" + " При положении шарнира
" - " При положении шарнира
Остаточная суммарная степень неравномерности не должна превышать значения:
Достичь минимизации остаточной неравномерности вращения можно также с помощью так называемого эквивалентного угла между валами βE:
При этом также действует правило знаков.
Эквивалентный угол между валами = 3° представляет собой угол между валами простого эквивалентного шарнира, и соответствует степени неравномерности частоты вращения U = 0,0027.
3. Вал с несколькими шарнирами
При конфигурации с более чем тремя шарнирами необходимо руководствоваться предыдущим описанием.
Общие рекомендации для привода грузового автомобиля
В высокоскоростных приводных валах следует обратить внимание на критическую частоту оборотов, связанную с длиной конструкции валов.
(См. «Влияние частоты оборотов и угла между валами»)
Необходимо выбирать минимальный эквивалентный угол между валами.
(См. параметр (n x ß)доп. «Влияние частоты оборотов и угла между валами»)
Минимизировать разность углов поворота или остаточную неравномерность вращения. (См. ниже)
При несоблюдении данных рекомендаций возможно появление вибраций и шумов или же снижение комфортности езды, а также сокращение срока эксплуатации устройства.
Если не удаётся воплотить «классическую конфигурацию» и расположение шарниров не может быть изменено, то устранения неравномерности вращения можно достичь путём перемещения валов. При такой конфигурации валов продолжает действовать правило монтажа, при котором результирующие углы между валами должны быть равны, т.е.
Плоскость, образованная приводным валом 1 и промежуточным валом 2 с одной стороны и плоскость, образованная промежуточным валом 2 и выходным валом 3 с другой стороны образуют угол , который компенсируется за счёт соответствующего пространственного смещения валов
Угол смещения определяется следующим образом:
Направление углового смещения в боковой проекции выглядит следующим образом: шарнир 1 должен быть повёрнут на угол смещения по отношению к плоскости 1.
Монтаж карданных валов согласно изложенным правилам должен производиться до балансировки. Положение шарниров должно быть обозначено стрелками.
