Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

ШАРНИР РАВНЫХ УГЛОВЫХ СКОРОСТЕЙ, ШАРНИР РЦЕППА, СДВОЕННЫЙ КАРДАННЫЙ ШАРНИР, КУЛАЧКОВЫЙ ШАРНИР ТРАКТА, ТРЕХШИПОВОЙ ШАРНИР, ШАРНИР ВЕЙСА, КУЛАЧКОВО-ДИСКОВЫЙ ШАРНИР, ПРИВОД КОЛЕС АВТОМОБИЛЯ

Применение таких конструктивных узлов автомобиля как шарниры равных угловых скоростей, является неотъемлемой частью современного автомобилестроения. Существуют различные группы ШРУСов, применение которых зависит от типа привода колес автомобиля.

Целью данной курсовой работы являлся аналитический обзор литературных источников и информационно-патентный поиск по теме «Принцип работы и устройство шарниров равных угловых скоростей».

В результате проведенной работы в рамках курсовой работы были получены навыки работы с различными видами литературных источников, отработаны методики проведения патентного поиска, а также изучены принцип работы и устройство шарниров равных угловых скоростей.



Содержание

Введение

1. Литературный обзор по теме «принцип работы и устройство шарниров равных угловых скоростей»

1.1 Сдвоенные шарниры равных угловых скоростей

1.2 Кулачковые шарниры

1.3 Шариковые шарниры

1.4 Трехшиповые шарниры

2. Варианты привода колес автомобиля и используемые типы шарниров равных угловых скоростей

2.1 Передний привод

2.2 Задний привод

2.3 Отключаемый полный привод

2.4 Полный привод

3. Чехлы шарниров равных угловых скоростей

4. Обслуживание шарниров равных угловых скоростей

4.1 Дефекты чехлов

4.2 Дефекты шарниров равных угловых скоростей

4.3 Рекомендации по сервисному обслуживанию и ремонту

4.4 Смазка и старение смазки

5. Информационно-патентный поиск по теме «Принцип работы и устройство шарниров равных угловых скоростей»

5.1 Общая информация

5.2 Патенты по теме «Принцип работы и устройство шарниров равных угловых скоростей»

Заключение

Список использованных источников



Введение

шарнир угловой скорость привод

Процесс развития автомобиля продолжается уже второе столетие, заключаясь в постоянном усовершенствовании существующих моделей и реализации новых идей.

Современный автомобиль состоит из огромного количества конструктивных элементов, которые играют существенную роль в составлении образа транспортного средства, непосредственно влияя на такие показатели как динамические характеристики, экономичность, комфорт.

Шарниры равных угловых скоростей, относясь к базовой и неотъемлемой части конструкции транспортного средства, имеют различные формы конструкций, которые полностью выполняют возложенные на них требования. Данное разнообразие позволяет конструкторам и инженерам максимально точно реализовать потенциал автомобиля, в зависимости от его назначения.

Представленная в данной работе информация позволит разобраться в устройстве и принципе работы шарниров равных угловых скоростей и углубить и дифференцировать знания по поднимаемой проблеме.



1. Литературный обзор пот теме «Принцип работы и устройство шарниров равных угловых скоростей»

Работа шарниров неравных угловых скоростей при больших углах между осями валов сопровождается рядом неприятных явлений: значительно увеличивается пульсация крутящего момента, сильно уменьшается КПД шарниров, снижается их долговечность. Стремление избежать этих явлений заставляет конструкторов использовать в приводе ведущих управляемых колес более сложные и дорогие шарниры равных угловых скоростей.

Шарниры равных угловых скоростей применяются для передачи крутящего момента от дифференциала на ведущие управляемые колеса. При соединении валов шарнирами равных угловых скоростей ведомый вал вращается равномерно с постоянной угловой скоростью, соответствующей угловой скорости ведущего вала.

Устройство используемых в настоящее время ШРУС весьма разнообразно, однако, несмотря на разнообразие конструктивных решений, можно выделить несколько групп таких шарниров, а именно:

· сдвоенные;

· кулачковые;

· шариковые;

· трехшиповые.

Бытующие названия шарниров часто определяются именами их изобретателей. Часто шарниры носят названия фирм, их изготовляющих, поэтому не имеющие принципиальных отличий конструкции в разных источниках могут называться по-разному [1].



1.1 Сдвоенные шарниры равных угловых скоростей

Рассмотрим карданную передачу с двумя шарнирами неравных угловых скоростей, выполненную по схеме, которая показана на рисунке 1.1. При укорочении вала шарниры будут сближаться, и в предельном случае (длина вала равна нулю) мы получим так называемый сдвоенный карданный шарнир. Если положение входного и выходного валов шарнира жестко определено (например, они установлены в подшипниках, закрепленных в деталях ведущего моста, и смещение вдоль осей валов невозможно), то такой шарнир не будет порождать пульсации крутящего момента. Однако если хотя бы один из соединяемых шарниром валов имеет возможность смещения в каком-либо направлении, то равенство углов на входе и выходе из шарнира уже не гарантировано.

Рисунок 1.1 Взаиморасположение валов, обеспечивающее минимум динамических нагрузок

Поэтому в таких случаях используется изображенный на рисунке 1.2 сдвоенный карданный шарнир, снабженный центрирующим устройством, в котором используются подвижные сферические и цилиндрические соединения. Точное равенство входного и выходного углов, а следовательно, и равенство угловых скоростей несоосных входного и выходного валов возможно только в том случае, когда центр сферы находится на одинаковом расстоянии от центров обеих крестовин. Однако при изменении взаимного положения осей валов, соединяемых таким шарниром, центр сферы будет смещаться, но, поскольку порождаемая этим пульсация угловой скорости невелика, практически можно считать такой шарнир шарниром равных угловых скоростей.

Рисунок 1.2 Сдвоенный карданный шарнир

Иногда применяется изображенная на рисунке 1.3 упрощенная конструкция сдвоенного карданного шарнира, имеющего меньшее количество деталей. В этой конструкции подшипники, принадлежащие среднему звену шарнира, попарно объединены. Интересной конструктивной особенностью этого шарнира является асимметричная форма вилок, которая позволяет сделать их взаимозаменяемыми.

Рисунок 1.3 Упрощенная конструкция сдвоенного карданного шарнира

Сдвоенный карданный шарнир может работать при углах между осями валов до 40° [1], [2].

1.2 Кулачковые шарниры

Изображенный на рисунке 1.4 шарнир Тракта относится к группе кулачковых шарниров. Относительное угловое перемещение его деталей осуществляется благодаря скольжению плоскостей вилок 1 и 4 и вспомогательных центрирующих Цилиндрических поверхностей фасонных кулаков 2 и 3. Такой шарнир способен передавать крутящий момент при углах до 50°.

Рисунок 1.4 Кулачковый шарнир Тракта

Более технологичен изображенный на рисунке 1.5 кулачково-дисковый шарнир.

Рисунок 1.5 Кулачково-дисковый шарнир

Он состоит из связанных с ведущим и ведомым валами вилок 1 и 4 и вставленных в них цилиндрических кулаков 2 и 3, в пазы которых входит диск 5, передающий крутящий момент от ведущей вилки к ведомой. Максимальное значение угла между валами до 45°. Благодаря большой контактной поверхности деталей, воспринимающих усилия, последние два шарнира имеют высокую несущую способность и применяются на тяжелых грузовых автомобилях. Основной недостаток кулачковых шарниров заключается в том, что сопряженные детали работают в условиях трения-скольжения, что снижает КПД. При использовании хорошей смазки, износостойкость и надежность таких шарниров вполне удовлетворительна [1], [2], [3].

1.3 Шариковые шарниры

Принцип действия шариковых ШРУС основан на том, что при любом относительном положении валов точки контакта деталей, через которые они связаны между собой (а связь происходит посредством шариков), находятся в плоскости биссектрис углов, образованных осями валов. Эту плоскость называют биссекторной. На рисунке 1.6 приведена схема, иллюстрирующая этот принцип. Представим себе, что ведущий вал 1 снабжен шипом 3, который через аналогично расположенный на вале 2 шип 4 передает ему крутящий момент. Положение валов 1 и 2 задано таким образом, что ОС = ОД.

При вращении валов в какой-то момент точка контакта валов совпадает с точкой А. Треугольники АОС и АОД равны, из чего вытекает, что линия АО совпадает с биссектрисой угла между валами 1 и 2. При этом мгновенные угловые скорости валов равны, так как точка их контакта находится на одинаковом расстоянии от обоих валов r₁ = r^|₁. Если повернуть валы на половину оборота, то контакт произойдет в точке В, лежащей на биссектрисе угла между валами. Расстояния между точкой контакта и осями валов r₂ = r^|₂, следовательно, угловые скорости опять же равны. Очевидно, что в промежуточных положениях закономерность будет сохраняться. А раз в любой ситуации точка контакта валов находится на равном от них расстоянии, то условие ?₁ = ?₂ выполняется всегда, что и является особенностью ШРУС. Остается обеспечить постоянное нахождение точек контакта валов в биссекторной плоскости, что может быть реализовано несколькими способами.

Рисунок 1.6 Кинематика шарового шарнира равных угловых скоростей

Изображенный на рисунке 1.7(а) шарнир Вейса соединяет ведущий 4 и ведомый 1 валы и обеспечивает нахождение рабочих шариков 6 в биссекторной плоскости за счет специального профиля делительных канавок 5, выполненных в ведущей и ведомой вилках 2 и 3. Показанные на рисунке 1.7(б) средние линии канавок представляют собой окружности одинакового радиуса R, центры которых равноудалены на расстояние а от центра шарнира. При вращении валов эти линии образуют две сферические поверхности, пересекающиеся по окружности, являющейся траекторией движения шариков. Благодаря симметричному расположению канавок в обеих вилках центры шариков всегда находятся в биссекторной плоскости. Шарик 7 - центрирующий. Он обеспечивает правильное взаиморасположение валов и беззазорное соединение вилок. В передаче крутящего момента в каждом направлении участвуют лишь два шарика (рисунок 1.7 (в)), что порождает большие контактные напряжения. Если соединяемые шарниром валы не соосны, то шарики не только перекатываются по канавкам, но и скользят относительно них. Этот факт, в совокупности с большими контактными напряжениями, определяет невысокую износостойкость шарниров Вейса, что ограничивает область их применения передними ведущими управляемыми колесами при отключаемом их приводе (шарниры в этом случае лишь кратковременно нагружены крутящим моментом). Еще один недостаток такого шарнира заключается в наличии больших осевых нагрузок, которые воспринимаются его кожухом. Предельный угол между осями валов 32--33°.

Рисунок 1.7 Шарнир Вейса

Шарнир Рцеппа (рисунок 1.8) состоит из двух кулаков: внутреннего 7, связанного с ведущим валом 5. и наружного 2, связанного с ведомым валом 6. В обоих кулаках имеется по шесть тороидных канавок, расположенных в плоскостях, проходящих через оси валов. В канавках находятся шарики, положение которых задается сепаратором 3, взаимодействующим с валами через делительный рычажок 4. Один конец рычажка поджимается пружиной к гнезду в вале 1, другой скользит в цилиндрическом отверстии вала 6. При изменении относительного положения валов рычажок наклоняется и поворачивает сепаратор, который, в свою очередь, изменяя положение шариков, обеспечивает их пребывание в биссекторной плоскости. В таком шарнире крутящий момент передается через все шесть шариков. Шарнир надежен и хорошо работает при углах между осями валов до 35--38°.

Рисунок 1.8 Шарнир Рцеппа

Изображенный на рисунке 1.9 шарнир отличается от вышеописанной конструкции отсутствием делительного рычажка.

Рисунок 1.9 Шарнир Рцеппа без делительного рычажка

Установка шариков 2 в биссекторную плоскость происходит благодаря эксцентричности сфер, в которых располагаются оси тороидальных канавок кулаков. Центры сфер, в которых лежат оси канавок наружного 1 и внутреннего 4 кулаков, расположены соответственно в точках О1 и О2, поэтому при повороте, например, оси вала 5 по часовой стрелке верхний на рисунке 1.10 шарик выталкивается из сужающегося пространства между кулаками, а нижний с помощью сепаратора 3 перемещается в соответственно увеличивающееся пространство с другой стороны шарнира. Остальные шарики занимают промежуточное положение. Работа таких шарниров подобна работе шарнира Рцеппа, имеющего делительный рычажок, однако характеризуется менее точной кинематикой [1], [2], [3], [4].

1.4 Трехшиповые шарниры

В показанном на рисунке 1.10 трехшиповом шарнире (такие шарниры называют «трипод») крутящий момент от ведущего вала 5 передают три сферических ролика 5, которые установлены на радиальных шипах 2, жестко связанных с корпусом 1 ведомого вала. Шипы расположены под углом 120° один относительно другого. Ведущий вал имеет трехпальцевую вилку 4, в цилиндрические пазы которой входят ролики. При передаче момента между несоосными валами ролики перекатываются со скольжением вдоль пазов и одновременно скользят в радиальном направлении относительно шипов. Предельный угол между осями валов до 40°.

Рисунок 1.10 Трехшиповой шарнир

Такой шарнир впервые был использован в конце 60-х годов на переднеприводном легковом автомобиле.

Наряду с описанной существуют конструкции, в которых шипы соединены не с корпусом шарнира, а с валом.

Особенностью кинематики шарнира «трипод» является то, что в отличие от шариковых шарниров передача момента от ведущих элементов на ведомые происходит не в биссекторной плоскости, а в плоскости, проходящей через оси шипов. Анализ достаточно сложной кинематики шарнира показывает, что равенство частот вращения ведущего и ведомого валов обеспечивается при любом взаиморасположении их осей.

Принципиальным недостатком трехшипового шарнира является прецессия (движение оси вращения твердого тела, при котором она описывает коническую поверхность) одного из валов относительно центра шарнира при угловом отклонении осей ведущего и ведомого валов. Особенностью прецессионного движения оси вала в данном случае является то, что, двигаясь по траектории, образующей в пространстве некоторую конусную поверхность, и являясь образующей этого конуса, она вращается вокруг его оси с частотой, втрое большей, чем частота вращения шарнира. Следовательно, применение такого шарнира ограничивается областью низких частот вращения. Кроме того, прецессия вала вынуждает устанавливать другой его конец в шарнире или в самоустанавливающемся подшипнике. Поскольку прецессия вызывает инерционный эффект, она весьма нежелательна при больших размерах и массе шарниров [1], [2], [4].



2. Варианты привода колес автомобиля и используемые типы шарниров равных угловых скоростей

2.1 Передний привод

Для передачи мощности с центрального дифференциала, трансмиссии или ведущего моста на передние колёса применяется пара коротких приводных валов. На большинстве современных переднеприводных автомобилей применяется поперечное расположение двигателя, что обеспечивает лучшую тягу и безопасность для обычного водителя, особенно в плохую погоду.

Однако, в условиях, когда на передние колёса и тормоза приходится около 75% тормозного усилия и 60-70% веса автомобиля, рекомендуются более частые осмотры тормозов и шин.

Рисунок 2.1 Схема переднего привода колес автомобиля

В данной конструкции преймущественно используются шарниры Рцеппа [2], [3].



2.2 Задний привод

На большинстве заднеприводных автомобилей применяется продольное расположение двигателя в передней части автомобиля. Привод задних колёс осуществляется при помощи приводных валов, соединённых с дифференциалом, расположенным между валами. Такая компоновка широко применяется на пикапах, спортивных автомобилях и автомобилях представительского класса, но на обычных автомобилях применяется передний привод, что обусловлено более низкой стоимостью.

Рисунок 2.2 Схема заднего привода колес автомобиля

На заднеприводных автомобилях имеет место более равномерное распределение веса между передней и задней осями, что позволяет задним тормозам и шинам работать более эффективно. Результатом часто является лучшая способность автомобиля к прохождению поворотов, лучшее торможение и более плавное движение. Инженеры применяют такие виды шарниров как: шариковые, кулачковые, редко трехшиповые [2], [3].

2.3 Отключаемый полный привод

При такой конструкции привод на все четыре колеса осуществляется только когда включен механизм полного привода. Колёса одной оси могут быть отсоединены от привода в целях экономии топлива и снижения износа трансмиссии. Когда этого требуют условия движения, крутящий момент передаётся на все четыре колеса.

Мощность двигателя передаётся на раздаточную коробку, находящуюся внутри трансмиссии. Крутящий момент равномерно распределяется между передними и задними приводными валами. В свою очередь, приводные валы соединены с передним и задним дифференциалами, которые распределяют мощность между колёсами на одной оси.

Включение и отключение полного привода может осуществляться посредством блокировки или деблокировки ступиц передних колёс. Эти переключения могут производиться водителем либо вручную, либо гидравлически, при помощи переключателя или рукоятки в салоне автомобиля. При отключенном полном приводе крутящий момент передаётся только на одну пару колёс.

Другое исполнение этой идеи это временный полный привод. Здесь при нормальных условиях движения крутящий момент двигателя передаётся на колёса только одной оси. При обнаружении пробуксовки колеса крутящий момент немедленно автоматически передаётся на другую ось. При восстановлении нормального сцепления колёс с дорогой система автоматически возвращается к приводу на два колеса.

Основной недостаток подключаемого полного привода проявляется при перемещении по поверхности с часто меняющимися свойствами -- асфальт с пятнами льда или снега, твердый грунт с участками грязи и т.д. Необходимо либо постоянно подключать и затем выключать передний мост (что иногда сопряжено с определенными сложностями в зависимости от реализации способа подключения моста), либо перемещаться на заднем мосту, рискуя застрять, либо перемещаться на полном приводе, изнашивая трансмиссию циркуляциями мощности на хороших участках дороги.

В данном виде конструкции привода колес используются шариковые, кулачковые и трехшиповые шарниры [2], [3].

2.4 Полный привод

Эта всё более популярная система несколько отличается от обычной системы полного привода: в ней привод постоянно осуществляется на все четыре колеса. При использовании полного привода распределение мощности между передней и задней осями может изменяться в зависимости от сцепления колёс с дорогой.

Эта система функционирует за счёт активного центрального дифференциала, который при нормальных условиях равномерно распределяет мощность между передней и задней осями. При возникновении пробуксовки одного из колёс центральный дифференциал реагирует на это передачей более высокого крутящего момента на ось, колёса которой имеют нормальное сцепление с дорогой. В экстремальных случаях на одну ось может быть передано 100% крутящего момента.

Рисунок 2.3 Схема полного привода колес автомобиля

В данном исполнении привода колес автомобиля на протяжении всей истории автомобилестроения использовались различные виды шарниров равных угловых скоростей [2], [3].



3. Чехлы шарниров равных угловых скоростей

Чехлы защищают поверхности шарниров от неблагоприятных внешних воздействий. Сам чехол должен выдерживать высокие температуры, воздействие дорожной соли, удары частиц гравия и постоянные изгибы и скручивания. Разрыв чехла и его несвоевременная замена приведёт к повреждению шарнира. Разрыв чехла является самой распространенной причиной выхода шарниров из строя.

Типы чехлов:

· Цельный чехол (рисунок 3.1). Для замены поврежденного чехла цельным чехлом требуется снять полуось с автомобиля. Это необходимо для того, чтобы снять ШРУС с вала, после чего может быть установлен новый чехол.

· Разрезной чехол (рисунок 3.2). Для установки разрезного чехла снимать полуось с автомобиля не требуется, поэтому чехлы такого типа являются весьма популярными, поскольку владелец автомобиля может установить их самостоятельно. Однако, следует иметь в виду, что установка таких чехлов требует тщательного выполнения всех операций для обеспечения требуемой герметичности. На протяжении периода высыхания клея чехол должен оставаться неподвижным.

· Универсальный чехол - его замена не требует демонтажа ШРУС (рисунок 3.3). Для установки чехла такого типа достаточно отсоединить приводной вал со стороны колеса, после чего чехол можно будет натянуть на ШРУС.

Рисунок 3.1 Цельный чехол шарнира равных угловых скоростей

Рисунок 3.2 Разрезной чехол шарнира равных угловых скоростей

Рисунок 3.3 Универсальный чехол шарнира равных угловых скоростей

Независимо от того, какого типа чехол используется, рекомендуется перед установкой нового чехла всегда снимать ШРУС с вала и очищать его детали [5].



4. Обслуживание шарниров равных угловых скоростей

Поиск и устранение неисправностей:

· Щелчки, исходящие из передней части автомобиля во время поворота и ускорения. Как правило, если щелчки слышны, когда рулевое колесо повёрнуто до упора влево, имеет место износ правого шарнира равных угловых скоростей. Если щелчки слышны, когда рулевое колесо повёрнуто до упора вправо, имеет место износ левого шарнира равных угловых скоростей.

· Постоянный гул может возникать в результате отсутствия смазки во внутренних или наружных шарнирах. Необходим осмотр чехлов на предмет трещин.

· Глухие стуки во время ускорения или замедления могут возникать вследствие износа внутреннего шарнира или проблемы с дифференциалом.

· Если источником вибрации или шума является полуось, это обычно указывает на неисправность внутреннего шарнира равных угловых скоростей.

Если вибрация возрастает с увеличением скорости, это может быть результатом чрезмерно высокого люфта в наружном или внутреннем шарнире равных угловых скоростей. Если погнут вал, это означает, что имеет место нарушение балансировки в результате потери балансировочных грузиков приводного вала.

При установке или снятии шарнира равных угловых скоростей никогда не следует применять металлический молоток. Подшипники изготовлены с очень жёсткими допусками и во время выполнения работы могут быть легко повреждены - поэтому допускается только осторожное постукивание по деталям пластмассовым или резиновым молотком [5].



4.1 Дефекты чехлов

Большинство дефектов чехлов ничем не проявляется в течение длительного времени после их возникновения и обнаруживаются, только когда автомобиль проходит сервисное обслуживание или при поиске причин повышенного шума или вибрации. К тому времени, когда дефект будет обнаружен, в шарнире уже может отсутствовать смазка или он может быть загрязнён.

Если в смазке, взятой из повреждённого чехла, при растирании её между пальцами ощущается присутствие песка, это означает, что как смазка, так и шарнир загрязнены. В этом случае шарнир следует очистить и осмотреть. Для этого настоятельно рекомендуется снять шарнир с автомобиля. Только в том случае, если после очистки повреждений не обнаружено, шарнир можно использовать далее. В противном случае, шарнир следует заменить.

Причинами выхода чехлов из строя являются:

· Повреждение чехла посторонними предметами.

· Ухудшение состояния материала.

· Ненадлежащее склеивание на разрезных чехлах.

· Ослабление затяжки или потеря хомута.

· Неправильно выполненная процедура установки.

Необходимо как можно часто и качественно производить контроль за ШРУСами на предмет наличия таких дефектов как: порезы, проколы, порывы, истирания, ухудшение состояния материала, ослабление и (или) отсутствие фиксирующих хомутов. Также важным является правильный выбор чехлов в зависимости от их материала и размера отверстия [5].



4.2 Дефекты шарниров равных угловых скоростей

Шарниры равных угловых скоростей являются надёжными устройствами, однако износ наружного шарнира может проявляться в виде вибрации при определённых скоростях движения. Чтобы определить, изношен ли шарнир, следует медленно проехать по кругу, повернув рулевое колесо до упора вправо, а затем влево. Изношенный шарнир издаёт ритмичные щелчки или потрескивания. Износ внутренних шарниров проявляется в виде глухого стука при нажатии или отпускании педали акселератора. Частичное заклинивание может быть вызвано перегревом шарнира в результате повреждения чехла и вытекания смазки. В конечном итоге у водителя возникает ощущение «стука», передаваемого через подвеску. При своевременном обнаружении неисправности шарнир может быть тщательно очищен и заново набит смазкой.

Причинами выхода ШРУСа из строя:

· Износ

· Частичное заклинивание

Обязателен осмотр ШРУСа на наличие царапин, задиров, трещин и шероховатости поверхностей.

После снятия шарнира равных угловых скоростей с автомобиля, его можно разобрать, наклонив внутреннее кольцо в одну сторону. Это можно сделать, вставив палец или подходящий инструмент в шлицы внутреннего вала, и наклонив кольцо до упора в одну сторону. При этом вы получите доступ к одному из шариков, который можно будет вытолкнуть из окна в обойме при помощи маленькой отвертки. Затем внутреннее кольцо следует наклонить в другую сторону так, чтобы можно было снять следующий шарик, и продолжая таким же образом, снять все шарики шарнира.

Осмотрите на предмет повреждений или износа шарики и дорожки качения внутреннего и наружного колец. Каждый шарик должен плотно сидеть в своём окне в обойме (зазор в этом месте часто является причиной щелчков или стуков, ассоциирующихся с износом шарнира равных угловых скоростей).

Шарниры равных угловых скоростей являются прецизионными узлами, и при сборке шарики следует устанавливать только на свои прежние места. Каждый шарик и дорожка образуют свою собственную уникальную картину износа, поэтому перестановка шариков может привести к изменению допусков и возникновению после сборки неожиданных проблем в виде износа и шума.

Если кольцо системы ABS, установленное на шарнире равных угловых скоростей имеет повреждения, или на его полюсных зубьях имеется ржавчина, ШРУС следует заменить [5].

4.3 Рекомендации по сервисному обслуживанию и ремонту

Что следует делать:

· Осмотрите чехлы на предмет трещин, проколов и разрывов. Через повреждённый чехол из шарнира будет вытекать смазка, а внутрь шарнира будет проникать грязь. Если из шарнира равных угловых скоростей вытекла вся смазка, шарнир следует заменить.

· При сборке нового приводного вала или шарнира равных угловых скоростей соблюдайте осторожность, чтобы не повредить чехол шарнира. После сборки убедитесь в том, что чехлы не имеют повреждений и правильно установлены.

· Затягивайте болт/гайку с рекомендуемым моментом. Слишком большой момент затяжки приведёт к повреждению подшипника колёсной ступицы. Слишком слабый момент затяжки приведёт к потере гайки повреждению подшипника.

· Проверьте состояние окружающих компонентов - их дефекты могут создать угрозу для безопасности. Часто причиной износа шарниров равных угловых скоростей является износ опор двигателя и коробки передач, вызывающий ускоренный износ шарниров.

· Для выполнения работ применяйте надлежащие инструменты.

Чего не следует делать:

1. Не сдвигайте автомобиль с места, если с него сняты приводные валы. Это приведёт к повреждению подшипников колёсных ступиц.

2. Не допускайте свободного свисания вала при снятии шарнира равных угловых скоростей с колеса. Это приведёт к повреждению внутреннего шарнира или вала. Подвяжите вал к шасси.

3. Не открывайте упаковку с предварительно смазанным шарниром до тех пор, пока вы не будете готовы к его установке. Это сведёт к минимуму риск загрязнения шарнира.

4. Не пользуйтесь молотком при снятии шарнира равных угловых скоростей с подшипника ступицы. Большие усилия будут передаваться на ролики, что приведёт к повреждению дорожек качения и подшипника [5].

4.4 Смазка и старение смазки

С течением времени происходит сепарация всей смазки и потеря ей своей смазывающей способности. Это приведёт к преждевременному выходу шарнира равных угловых скоростей из строя. Поэтому через каждые 60 000 км пробега рекомендуется проверить состояние шарниров, очистить их и заложить в них свежую смазку. Рекомендуется применять смазку, содержащую дисульфид молибдена, поскольку она также обладает антикоррозийными свойствами.



Рисунок 4.1 Дисульфид молибденовая смазка для шарниров равных угловых скоростей

Применение антифреттинговой пасты предотвратит коррозию на поверхностях между шарниром равных угловых скоростей и подшипником/приводным фланцем. Это также облегчит демонтаж шарнира с корпуса. Рекомендуется применять антифреттинговую пасту [5].

Рисунок 4.2 Антифреттинговая паста



5. Информационно-патентный поиск по теме «Принцип работы и устройство шарниров равных угловых скоростей»

5.1 Общая информация

Патент - охранный документ, выдаваемый на изобретение, полезную модель и промышленный образец, которые являются объектами промышленной собственности (ОПС). Под изобретением понимается устройство, способ или вещество; под полезной моделью - только устройство, т.н. "малое изобретение"; под промышленным образцом - внешний вид изделия.

Целью патентного поиска является:

· исключение дублирования при выборе направления исследований и нарушения чужого патента;

· получение исходных данных для собственных исследований.

При выполнении курсовой работы целью проведения патентного поиска является изучение методики его осуществления, оценка общей изученности вопроса и получение исходных данных для планирования эксперимента.

Под патентной информацией понимаются официальные публикации патентных ведомств, которым относятся:

· патентные бюллетени;

· описания к заявкам на ОПС;

· описания к авторским свидетельствам и патентам;

· описания к полезным моделям и промышленным образцам.



5.2 Патенты по теме «Принцип работы и устройство шарниров равных угловых скоростей»

1. RU 2431065 С1

Название: Шарнир равных угловых скоростей

Изобретение относится к узлам сельскохозяйственных, транспортных и других машин. Карданный шарнир равных угловых скоростей вращающего момента содержит ведущее звено (1), соединенное с первой крестовиной (3) шарнирной осью (7), перпендикулярной оси (5) вращения звена (1), ведомое звено (2), соединенное со второй крестовиной (4) шарнирной осью (8), перпендикулярной оси (6) вращения звена (2), так что шарнирные оси (7, 8) звеньев (1,2) расположены в одной и той же плоскости. Звено (1) связано со звеном (2) с возможностью вращения звеньев (1, 2) с равными угловыми скоростями. Шарнир выполнен с возможностью накладывать на крестовины (3, 4) дополнительную связь, а также выставлять и удерживать вращение крестовин (3, 4) вокруг оси - биссектрисы угла (€) взаимного отклонения от соосности звеньев (1, 2) посредством дополнительной динамической связи от центробежных сил, действующих на крестовины (3, 4), и связями шарнирных соединений по осям (7, 8, 10) всех четырех подвижных звеньев (1, 2, 3 и 4), объединенных в пятизвенный сферический механизм, включающий крестовины (3, 4), каждая из которых имеет пару отверстий и пару цапф.

Рисунок 5.1 Схема шарнира равных угловых скоростей из патента RU 2431065 С1

Крестовины (3, 4) взаимно соединены по общей оси (10), перпендикулярной к оси (7) отверстий ведущего звена (1) и к оси (8) цапф (13) звена (2). Звено (2) выполнено Т-образным в виде стержня с цапфами (13) шарнирного соединения с крестовиной (4). Технический результат: увеличение угла взаимного отклонения ведущего и ведомого звеньев, упрощение устройства и уменьшение длины карданного шарнира равных угловых скоростей [6].

2. RU 2422691 C2

Название: «Шарнир равных угловых скоростей, свободный от люфтовых зазоров»

Изобретение относится к шарниру равных угловых скоростей. Шарнир содержит внешнюю часть с распределенными по окружности внешними дорожками, внутреннюю часть с распределенными по окружности внутренними дорожками и кольцеобразный шариковый сепаратор. При этом при частично вытянутом шарнире пары дорожек расширяются в осевом направлении. В указанных парах дорожек размещены передающие крутящий момент шарики. Сепаратор посажен между внешней частью шарнира и внутренней частью шарнира и имеет распределенные по окружности окна для указанных шариков. Внутренняя часть шарнира имеет осевой зазор по отношению к шариковому сепаратору. При этом предусмотрено средство, в частности цапфа, для пружинящей подпорки внутренней части шарнира, имеющей основание или крышку по отношению к внешней части шарнира. Причем на внутренней части шарнира с наружной стороны сформирована выпуклая опорная поверхность, и цапфа прилегает непосредственно к указанной опорной поверхности с предварительным напряжением. Решение направлено на создание шарнира без люфтов, имеющего незначительный момент ведения, а также упрощение конструкции шарнира. При этом силы, действующие в шарнире на его внутреннюю часть, направлены на среднюю точку шарнира [7].

Рисунок 5.2 Схема шарнира равных угловых скоростей, свободного от люфтовых зазоров из патента RU 2422691 C2

3. RU 2392512 C1

Название: «Шарнир равных углов скоростей, выполненный без люфтовых зазоров»

Изобретение относится к шарниру равных угловых скоростей. Шарнир содержит внешнюю часть с распределенными по окружности внешними дорожками, внутреннюю часть с распределенными по окружности внутренними дорожками и кольцеобразный шариковый сепаратор. При этом при частично вытянутом шарнире пары дорожек расширяются в осевом направлении. В указанных парах дорожек размещены передающие крутящий момент шарики. Сепаратор посажен между внешней частью шарнира и внутренней частью шарнира и имеет распределенные по окружности окна для указанных шариков. Внутренняя часть шарнира имеет осевой зазор по отношению к шариковому сепаратору. При этом предусмотрено средство, в частности цапфа, для пружинящей подпорки внутренней части шарнира по отношению к внешней части шарнира. Цапфа размещена соосно внешней части шарнира и выполнена подвижной относительно нее либо жестко вставленной в нее. Причем интервал контактной области взаимной подпоры внутренней части шарнира и внешней части шарнира от центра шарнира меньше или равен половине наружного диаметра шарикового сепаратора. Решение направлено на создание шарнира без люфтов, имеющего незначительный момент ведения и обеспечивающего поддержание момента ведения на незначительной величине [8].

Рисунок 5.3 Схема шарнира равных углов скоростей, выполненный без люфтовых зазоров из патента RU 2392512 C1

4. RU 2391567 С1

Название: «Шарнир равных угловых скоростей»

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к средствам передачи вращающихся моментов в условиях, когда оси соединяемых валов расположены под углом друг к другу, а угловые скорости вращения ведущего и ведомого вала должны совпадать, и может быть использовано в приводах машин. Шарнир равных угловых скоростей содержит две полумуфты (1) и (2), ось (3). Полумуфты (1) и (2) связаны с соединяемыми валами (4) и (5) и имеют возможность взаимодействия между собой. Полумуфта (1) выполнена с внешней и внутренней сферическими соосными поверхностями, а полумуфта (2) выполнена с внешней сферической поверхностью. Ось (3) проходит через траверсу (6), концы которой связаны с обеими полумуфтами (1) и (2) через шарнирные подшипники (7), установленные в отверстиях (8) полумуфт (1) и (2). На концах оси (3) установлены внутренние и наружные вкладыши, соответственно (9) и (10), взаимодействующие своими торцевыми поверхностями с торцевыми рабочими поверхностями пазов полумуфт (1) и (2), в которых они установлены. В средней части оси (3), в месте размещения траверсы (6), установлена подвижная направляющая (11). Направляющая (11) имеет отверстие круглого сечения для прохождения через него оси (3) и наружный профиль прямоугольного сечения с пазом для установки в него траверсы (6). Направляющая (11) установлена на оси (3), а траверса (6) - в направляющей (11) с возможностью продольного перемещения. Технический результат: создание шарнира равных угловых скоростей простой конструкции, имеющего высокий передаваемый момент [9].