КАРДАННЫЙ ВАЛ НАЗЕМНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Предлагаемая полезная модель относится к транспортному машиностроению, а более точно, к конструкции карданного вала наземного траснспортного средства.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является карданный вал наземного траснспортного средства, предназначенный для передачи крутящего момента, включающий вал, шарниры, закрепленные на его концах, а также подвижное шлицевое соединение частей вала /Лукин Л.П., Гаспарян Г.А., Родионов В.Ф. Конструирование и расчет автомодиля. - М.: Машиностроение. - 1984. - С.153-162/.
Недостатком описанной конструкции является ее ограниченный ресурс, обусловленный повышенным износом подвижного шлицевого соединения. При этом повышенный износ элементов подвижного шлицевого соединения связан с тем, что в процессе эксплуатации карданного вала шлицевое соединение испытывает различные виды механических нагрузок - это и циклические растяжение-сжатие, и изгиб, и кручение. Как показали эксперименты, наиболее опасными являются циклические продольно-изгибающие нагрузки, которым подвергается карданный вал, создающие в зоне подвижного шлицевого соединения напряжения критических значений. Существенное увеличение размеров шлицевого соединения, с целью повышения его Прочности, ведет к увеличению габаритов и веса карданного вал в целом, что повышает его стоимость, увеличение момента инерции гироскопического эффекта, вибрации, но не может гарантировать снижения износа элементов подвижного шлицевого соединения при всех видах эксплуатационных нагрузок.
Поэтому, в основу предлагаемой полезной модели поставлена задача создания такого карданного вала наземного траснспортного средства, который бы позволил увеличить его ресурс, а также уменьшить уровень вибраций. Поставленная задача решается в конструкции предлагаемого карданного вала путем создания условий для уменьшения уровня продольно-изгибающих напряжений и вибраций, которые испытывает карданный вал в зоне подвижного шлицевого соединения.
Предлагаемый, как и известный карданный вал наземного транспортного средства, предназначенный для передачи крутящего момента, включает
шарниры, закрепленные на его концах, а также подвижное шлицевое соединение частей вала, а согласно предложению, подвижное шлицевое соединение частей вала размещено в полости жесткой опорно-центрирующей трубы, установленной с возможностью ограничения продольно-изгибающих колебаний вала в зоне шлицевого соединения его частей, один конец опорно-центрирующей трубы жестко прикреплен к одной из частей вала, а второй - установлен по скользящей посадке на наружной поверхности подвижного шлицевого соединения частей вала.
Особенностью предлагаемого карданного вала наземного транспортного средства является и то, что между наружной поверхностью подвижного шлицевого соединения и внутренней цилиндрической поверхностью опорно-центрирующей трубы установлена промежуточная втулка.
Особенностью предлагаемого карданного вала наземного транспортного средства является и то, что, по меньшей мере на одной цилиндрической поверхности промежуточной втулки имеется антифрикционное покрытие.
Опорно-центрирующая труба позволяет существенно уменьшить амплитуду продольно-изгибных колебаний карданного вала в зоне шлицевого соединения его частей и удельные нагрузки на его части, поскольку установлена соосно с валом и свободно - по скользящей посадке - с наружной поверхностью шлицевой втулки или промежуточной втулки, что способствует увеличению ресурса карданного вала наземного траснпортного средства.
Применение в конструкции предлагаемого карданного вала промежуточной втулки с антифрикционным покрытием на ее наружной поверхности повышает ремонтноспособность конструкции, что также способствует увеличению ее ресурса.
Предлагаемый карданный вал наземного транспортного средства показан на схематическом черетеже.
Предлагаемый карданный вал включает шарниры - крестовины 1 и 2, закрепленные на концах вала 3 и предназначенные для передачи крутящего момента от раздаточной коробки автомобиля к редуктору ведущего моста /не показаны/. Карданный вал имеет подвижное шлицевое соединение, содержащее шлицевую втулку 4 и шлицевой вал 5 с фланцем 6. На шлицевой втулке 4 закреплена промежуточная втулка 7. На наружную поверхность промежуточной втулки 7, нанесено антифрикционное покрытие на основе меди /не показано/. Подвижное шлицевое соединение размещено в полости опорно-центрирующей
трубы 8. Один конец опорно-центрирующей трубы 8 жестко прикреплен при помощи сварки к фланцу 6 шлицевого вала 5 подвижного шлицевого соединения.
В качестве примера был взят карданный вал автомобиля ВАЗ-2123. Предварительно снаружи на шлицевой втулке 4 подвижного шлицевого соединения устанавливали по прессовой посадке промежуточную втулку 7, изготовленную из закаленной стали, на наружную поверхность которой было нанесено антифрикционное покрытие на основе меди. Затем на карданном валу в зоне подвижного шлицевого соединения устанавливали опорно-центрирующую трубу 8, изготовленную из стали 45. Один конец опорно-центрирующей трубы 8 прикрепляли сваркой к фланцу 6 шлицевого вала 5 подвижного шлицевого соединения. При этом подвижное шлицевое соединение располагалось в полости опорно-центрирующей трубы 8. Опорно-центрирующая труба 8 и промежуточная втулка 7 подвижного шлицевого соединения были соединены по скользящей посадке.
Предлагаемый карданный вал автомобиля работал так.
В процессе эксплуатации автомобиля карданный вал подвергался воздействию различных нагрузок, которые приводили к образованию в зоне подвижного шлицевого соединения механических напряжений различной величины и направления вплоть до предельных значений. Однако, благодаря применению в конструкции опорно-центрирующей трубы 8, уровень таких, особенно продольно-изгибающих напряжений в зоне подвижного шлицевого соединения оказывался незначительным. Это достигалось за счет того, что поверхность трубы 8, охватывающая промежуточную втулку 7, была больше сопрягамых поверхностей соединяемых элементов подвижного шлицевого соединения. В процессе эксплуатации, благодаря антифрикционному покрытию на наружной поверхности промежуточной втулки 7 износ сопрягаемых поверхностей промежуточной втулки 7 и опорно-центрирующей трубы 8 оказывался в пределах допуска.
Авторами были проведены эксперименты с карданными валами автомобилей марки ВАЗ. Ресурс карданного вала предлагаемой конструкции оказался выше на 50...70% чем у карданных валов традиционной конструкции.
Кроме того, предлагаемая конструкция позволила существенно уменьшить уровень шума и вибрации при движении автомобиля за счет снижения амплитуды продольно-изгибных колебаний карданного вала предлагаемой конструкции в зоне подвижного шлицевого соединения. При этом эксплуатационный износ
элементов подвижного шлицевого соединения частей вала не приводил к возникновению ощутимых вибраций карданного вала.