Przegu 1, Klaudia Prywtne, K, III semestr, Pojazdy


Przeguby wałów napędowych

Rodzaje przegubów. Ze względu na właściwości kinematyczne przeguby wałów napędowych można podzielić na proste i równobieżne (homokinetyczne tub o stałej prędkości kątowej). W razie zastosowania przegubu prostego prędkość kątowa wału napędzanego zmienia się sinusoidalnie w stosunku do prędkości wału napędzającego. W przypadku zastosowania przegubu równobieżnego oba wały mają jednakową prędkość kątową.

Przegub prosty może być wykonany jako

sztywny lub elastyczny. Przegub sztywny ma dwie osie wahań i umożliwia przekazywanie napędu pomimo znacznego kąta odchylenia wału napędzanego w stosunku do wału napędzającego. Przeguby elastyczne zwykle nie mają wyraźnej osi wahań, a odchylanie się wałów jest możliwe dzięki odkształcaniu się elastycznych elementów przegubu. Przeguby elastyczne stosuje się głównie do wałów o niewielkich kątach odchylenia. Przegub równobieżny moż być wykonany jako podwójny, czyli jako układ dwóch prostych przegubów sztywnych lub niekiedy elastycznych, albo jako specjalny, który dzięki odpowiedniej konstrukcji umożliwia obracanie się elementów o osiach obrotu przecinających się pod zmiennym kątem, bez jakichkolwiek zmian prędkości kątowych.

Przegub krzyżakowy z reguły skonstruowany jest jako prosty przegub sztywny. Na końcach wałów napędzającego i napędzanego pochylonych względem siebie pod pewnym kątem, osadzone są rozwidlone łby (czyli popularnie widełki), które łączy ze sobą krzyżak. Widełki na wale napędzanym mogą przekręcać się o pewien kąt wokół osi A - A krzyżaka i jednocześnie wraz z krzyżakiem mogą również przekręcać się o pewien kąt wokół osi B - B, co umożliwia obracanie się obu wałków pomimo braku równoległości ich osi obrotu oraz zmieniania się w pewnym zakresie kąta odchylenia.

Przegub elastyczny. W praktyce spotyka się wiele rozmaitych elastycznych gumowo-metalowych połączeń wałów. Podczas przenoszenia przez takie połączenia momentów obrotowych lub innych obciążeń elementy gumowe ulegają odkształceniom. Wskutek elastyczności połączenia gumowo-metalowego, ze zwiększaniem przekazywanego momentu obrotowego wał napędzany przekręca się coraz bardziej względem wału napędzającego, co stanowi zasadniczą różnicę w porównaniu ze sztywnymi przegubami. Ponadto w odróżnieniu od sztywnych przegubów, elastyczne połączenia gumowo-metalowe dość skutecznie tłumią drgania skrętne.

Przeguby równobieżne (homokinetyczne)

Podczas przekazywania momentu obrotowego przez prosty przegub krzyżakowy lub elastyczny łączący wał napędzający z odchylonym o pewien kąt wałem napędzanym,

występują trzy niepożądane zjawiska :

- cykliczna zmienność prędkości kątowej wału napędzanego; jeżeli prędkość kątowa wału napędzającego jest stała, wał napędzany obraca się nierównomiernie; w razie znacznego kąta odchylenia osi obrotu wału napędzanego nierównomierności takie są bardzo duże i wywołują poważne obciążenia dynamiczne, powodujące przedwczesne zużycie przegubu oraz części innych zespołów układu napędowego; wspomniane nierównomierności prędkości kątowej elementu napędzanego występują niezależnie od precyzji wykonania i prawidłowości wbudowania pojedynczego przegubu prostego,

krzyżakowego podczas przekazywania przez niego momentu obrotowego i powodujących zmienne boczne naciski w łożyskach wału napędzającego i wału napędzanego.

Zmienność prędkości kątowej wału napędzanego wpływa na płynność przenoszenia napędu i zależy tylko od kąta odchylenia wału napędzanego. Oddziaływanie bezwładnościowe, wywoływane przyspieszaniem i opóźnianiem elementów przegubu i wału napędzanego wskutek zmian ich prędkości kątowej, zależy od kąta odchylenia wału napędzanego, prędkości obrotowej i momentu bezwładności.

Momenty zginające widełki zależą od kąta odchylenia wału napędzanego i przekazywanego momentu obrotowego, a częstość ich występowania jest funkcją prędkości obrotowej.

Wspomniane niepożądane zjawiska można całkowicie wyeliminować (zmienność prędkości kątowej) lub w zakresie niewielkich prędkości obrotowych wydatnie ograniczyć

(oddziaływanie momentu bezwładnościowego, działanie par sił) przez zastosowanie układu dwóch przegubów krzyżakowych, ustawionych pod odpowiednimi kątami, lub przegubów równobieżnych (inaczej homokinetycznych).

Układ dwóch przegubów krzyżakowych. Na końcach wałów napędzającego i napędzanego osadzone są dwa proste przeguby krzyżakowe połączone ze sobą poprzez wał pośredniczący. Jeżeli wał napędzający wiruje ze stałą prędkością kątową, układ taki zapewnia obracanie się wału napędzanego z identyczną stałą prędkością kątową, lecz tylko w razie spełnienia następujących warunków:

- rozwidlenia elementu pośredniego (wału) znajdują się w jednej płaszczyźnie,

Podwójny przegub krzyżakowy jest to układ dwóch przegubów krzyżakowych sprzężonych

bezpośrednio ze sobą. W układzie takim stosuje się albo tylko szczątkowy wał pośredni, albo inny element zastępujący wał pośredni.

Przegub CITROEN. Podwójny przegub krzyżakowy stosowany najczęściej do napędu przedniego koła kierowanego. Wewnętrzne widełki przegubów są wykonane jako element

spełniający jednocześnie zadania wału pośredniego. Wał napędzający i wał napędzany są zaopatrzone w czopy tworzące środkujący przegub kulowy, dzięki któremu osie obrotu obu wałów przecinają się w połowie odległości pomiędzy przegubami. Podczas skręcania

w bok koła kierowanego wał napędzany połączony z piasta koła ustawia się pod pewnym kątem względem wału napędzającego, przy czym kąty pomiędzy osiami obrotu wałów i wewnętrz. widełek przegubów są sobie równe.

Pojedynczy przegub równobieżny zapewnia identyczność prędkości kątowych połączonych wałów dzięki specjalnemu układowi konstrukcyjnemu. W praktyce spotyka się wiele

najrozmaitszych rodzajów pojedynczych przeg- ubów równobieżnych, lecz z reguły są to tylko różne wykonania kilku podstawowych układów.

Przegub WEISS - Widełki napędzające są wykonane jako jedna całość wraz z członem półosi, a widełki napędzane wraz z półosią połączoną z piastą koła. W widełkach przegubu wykonane są po cztery kształtowe wydrążenia prowadzące swobodne kulki. Piąta kulka (środkowa), mająca płaskie ścięcie i otwór, znajduje się pomiędzy kulkowymi podporami i zapewnia środkowanie widełek. Podczas składania przegubu, ustawia się ścięcie kulki środkowej na przeciw wkładanej kulki. Po złożeniu środkową kulkę ustala się w określonym położeniu za pomocą kołka, wsuniętego w kanał widełek napędzanych oraz w otwór środkowej kulki. Kołek ten jest zabezpieczony przed wzdłużnymi przesunięciami za pomocą kołka zabezpieczającego, założonego do otworu widełek napędzanych. Prowadnice w widełkach przegubu są tak wykonane, że przy względnym przesunięciu widełek kulki ustawiają się w płaszczyznach dzielących na połowy kąty między wałami napędzanym i napędzającym, wskutek czego prędkości kątowe obu wałów są zawsze jednakowe. Kąt wychylenia wału napędzanego do 30...35°

Przegub Rzeppa - o stałej prędkości kątowej, pracuje według tej samej zasady co przegub WEISS, lecz różni się od niego sposobem środkowania widełek i szczegółami konstrukcji. W przegubie Rzeppa prowadnice mają zarysy kołowe, wskutek czego maksymalne naciski stykowe występują na obrzeżach bieżni, co w razie dużych obciążeń skrętnych sprzyja zagniataniu bieżni przez kulki i zacieraniu koszyka. Kąt wychylenia wału napędzanego do 35°. Obecnie stosuje się przeguby Rzeppa w udoskonalonych wersjach UNIPOWER-RZEPPA. (BIRFIELD) , które odznaczają się zwartością konstrukcji i dużą wytrzymałością. Różni się on od przegubu Rzeppa, geometrią bieżni prowadnic, oraz brakiem elementu środkującego. W poprzecznym przekroju zarys prowadnicy jest eliptyczny i wykonany w taki sposób, że wskutek wstawienia w parzyste prowadnice kulek o odpowiednich średnicach, oś działania nacisku pomiędzy bieżnią i kulką tworzy kąt 45° z kierunkiem nacisku obrotowego. W przegubie tym pola styku kulek z bieżniami znajdują się dostatecznie daleko od obrzeży bieżni, nawet w przypadku wyjątkowo dużych obciążeń.

Przegub TRACTA - składa się z dwóch ogniw przegubowych, sprzęgniętych ze sobą za pomocą występu i wcięcia oraz dwóch widełek z płaskimi ramionami wchodzącymi do odpowiednich wnęk w ogniwach. Konstrukcja taka umożliwia ustawienie się pod kątem wałów w dowolnej płaszczyźnie. Kąt wychylenia wału napędzanego do 50°. Ponieważ w przegubie tym współpracują ze sobą stosunkowo duże płaskie powierzchnie, naciski pomiędzy nimi są stosunkowo małe. Pomimo to przeguby TRACTA podlegają dość intensywnemu zużyciu wskutek ścierania, w związku z tym są wypierane przez przeguby kulowe.

Przekładnie główne

Przekładnia główna służy do zwiększania w stałym stosunku momentu obrotowego i prawie zawsze dodatkowo zmienia kierunek przekazywania napędu na poprzeczny w stosunku do wału napędowego. Wymagane przełożenie zwalniające przekładni głównej uzyskuje się przez zastosowanie pojedynczej przekładni zębatej lub układu dwóch przekładni zębatych. W autobusach lub dużych samochodach ciężarowych spotyka się często nastawne przekładnie główne. Podzespół taki przenosi napęd z wybranym z pośród dwóch lub trzech różnych przełożeń zwalniających i zastępuje skrzynkę redukcyjną.

Pojedyncza stożkowa przekładnia główna - jest to prosta przekładnia, złożona z dwóch kół stożkowych o zębach łukowych i przecinających się lub z dwóch kół stożkowych o zębach łukowych i nie przecinających się osiach, czyli przekładnia hipoidalna. W obu przypadkach zęby kół stożkowych mogą być nacinane metodą KLINGELNBERG, OERLIKON, FIAT-MAMMANO, CRAVEN. Pojedyncze stożkowe przekładnie główne stosowane są w prawie wszystkich samochodach osobowych (przełożenie zwalniające 3,6...5,5) oraz w licznych samochodach ciężarowych (o małej i średniej ładowności (przełożenie zwalniające od 5,0...7,5), przy czym przekładnie spiralne są wypierane przez przekładnie hipoidalne.

Podwójna przekładnia główna - składa się z dwóch prostych przekładni zębatych, uczestniczących szeregowo w przekazywaniu napędu od wału napędowego na mechanizm różnicowy mostu. Przełożenie podwójnej przekładni głównej jest iloczynem przełożeń jej przekładni składowych, dzięki czemu łatwo uzyskuje się duże przełożenie zwalniające przy

użyciu stosunkowo niewielkich kół zębatych. Należy podkreślić, że każda podwójna przekładnia główna jest przekładnia jednostopniowa, ponieważ zapewnia wyłącznie jedno stałe przełożenie zwalniające.

Najczęściej spotyka się podwójne przekładnie główne, w których przekładnia stożkowa odbiera napęd od wału napędowego i poprzez przekładnie walcową oddaje napęd na mechanizm różnicowy. Natomiast podwójne przekładnie główne o wejściowych przekładniach walcowych stosuje się o wiele rzadziej, ponieważ wówczas konieczne są koła talerzowe o dość dużych średnicach. Niekiedy zadania przekładni walcowej w podwójnej przekładni głównej spełnia przekładnia planetarna, pracująca jako wejściowa lub pośrednia. Wykonanie takie zapewnia duża zwartość konstrukcji, lecz jest kosztowne, z uwagi na znaczną liczbę kół zębatych. Cenną zaletą podwójnej przekładni głównej, zawierającej przekładnie walcową, jest łatwość dobierania możliwie najkorzystniejszego połażenia wału napędowego w stosunku do osi obrotu kół pędnych, co z kolei zapewnia dużą swobodę w kształtowaniu spodu nadwozia lub ramy pojazdu. Tego rodzaju podwójna przekładnia główna może mieć np. układ poziomy lub pionowy, albo odwrócony. Natomiast zastosowanie przekładni planetarnej w podwójnej przekładni głównej nie ułatwia doboru położenia wału napędowego, które zależy tylko od wykonania przekładni stożkowej, z reguły hipoidalnej. Podwójna przekładnia główna pozwala wprawdzie na uzyskiwanie dużych przełożeń zwalniających, lecz w praktyce stosuje się raczej przełożenia umiarkowane, co najwyżej nieco większe niż zapewniane przez pojedyncze przekładnie główne, aby nie zwiększać zbytnio ciężaru mostu napędowego.

Jeżeli takie przełożenie podwójnej przekładni głównej nie wystarcza, zamiast niej instaluje się pojedynczą przekładnie główną, a most napędowy wyposaża się w pomocnicze zwolnice przed kołami pędnymi.

Dwustopniowa przekładnia gł6wna - służy do zwiększania momentu obrotowego w wybranym z dwóch różnych stałych stosunków i jednocześnie zmienia kierunek przekazywania napędu na poprzeczny względem wału napędowego. Tego rodzaju przekładnia główna zapewnia z reguły dwa przełożenia zwalniające - zwykłe i zwiększone - zastępując terenową skrzynkę biegów. Na ogół dwustopniowa przekładnia główna daje się przełączać ze zwykłego przełożenia zwalniającego na zwiększone lub odwrotnie podczas ruchu pojazdu, przy czym przeważnie trzeba chwilowo przerywać przenoszenie napędu - przez wyłącze sprzęgła. Dwustopniowa walcowa przekładnia główna składa się z wejściowej przekładni stożkowej oraz dwóch wbudowanych równolegle przekładni walcowych, których koła napędzane są przymocowane do obudowy mechanizmu różnicowego, a koła napędzające ułożyskowane są swobodnie na wale pośrednim. Pomiędzy swobodnymi kołami przekładni walcowych znajduje się sprzęgło kłowe, które umożliwia ryglowanie ich w stosunku do wału pośredniego. W razie unieruchomienia dużego koła swobodnego względem wału pośredniego, włączone zostaje zwykłe przełożenie zwalniające dwustopniowej przekładni głównej, a w przypadku związania małego koła swobodnego z wałem pośrednim - jej zwiększone przełożenie zwalniające. Dwustopniowa planetarna

przekładnia główna składa się z przekładni stożkowej oraz prostej przekładni planetarnej, która daje się przełączać z przełożenia zwalniającego na przełożenie bezpośrednie lub odwrotnie. Najczęściej koło pierścieniowe przekładni planetarnej jest połączone na stałe z kołem talerzowym, koszyk satelitów - z obudową mechanizmu różnicowego, a koło słoneczne przy użyciu sprzęgła kłowego może być łączone albo z pochwą mostu napędowego, albo z koszykiem satelitów (obudową mechanizmu różnicowego). W razie unieruchomienia koła słonecznego względem pochwy mostu napędowego przekładnia planetarna pracuje z przełożeniem zwalniającym, czyli uzyskuje się zwiększone przełożenie zwalniające przekładni głównej. Natomiast wskutek połączenia koła słonecznego z koszykiem satelitów przekładnia planetarna

ulega zaryglowaniu (pracuje z przełożeniem bezpośrednim), a przekładnia główna przekazuje napęd ze zwykłym przełożeniem zwalniającym.

Dwustopniową przekładnię przełącza się przeważnie za pośrednictwem mechanicznego układu przeniesienia, uruchamianego dźwignią lub dodatkowym przełącznikiem na dźwigni

zmiany biegów. Dość często przełożenia dwustopniowej przekładni głównej są przełączane przez siłownik (pneumatyczny elektromagnetyczny lub hydrauliczny)

sterowany półautomatycznie lub rzadziej automatycznie.

Ślimakowa przekładnia główna - łatwo pozwala uzyskać dowolnie duże przełożenie zwalniające i przy niewielkich wymiarach może przenosić znaczne moce, lecz pracuje ze stosunkowo małą sprawnością i jest kosztowna, z uwagi na konieczność stosowania materiałów najwyższej jakości i złożoną technologię produkcji. Wymienione niedogodności sprawiają, że ślimakowe przekładnie główne spotyka się dość rzadko, głównie w autobusach oraz specjalnych samochodach terenowych. Ze względu na układ konstrukcyjny rozróżnia się ogólnie ślimakowe przekładnie główne o górnych i dolnych ślimakach. Ślimakowa przekładnia główna o górnym ślimaku nadaje się zwłaszcza do pojazdu terenowego, ponieważ wbudowanie wału napędowego wysoko nad jezdnią ułatwia zapewnienie dużego prześwitu podłużnego. Ponadto ślimakowe przekładnie główne o górnych ślimakach stosunkowo często spotyka się w pojazdach wieloosiowych, z uwagi na możność przekazywania napędu z jednego mostu napędowego na drugi (np. ze środkowego na tylny) przez bezpośrednie sprzężenie wałem napędowym ślimaków przekładni głównych obu mostów napędowych. Niekiedy ślimakowe przekładnie główne o górnych ślimakach stosowane są również i w szosowych samochod ciężarowych, czasami w autobusach oraz zblokowanych układach napędowych małych samochodów osobowych. Ślimakowa przekładania główna o dolnym ślimaku pozwala na bardzo niskie wbudowanie wału napędowego, czyli na obniżenie podłogi nadwozia i środka ciężkości samochodu. Jednak ze względu na niewielkie prześwity podłużne pojazdów, ślimakowe przekładnie główne o dolnych ślimakach spotyka się rzadko, głównie w autobusach, niekiedy w samochodach osobowych (np. PEUGEOT).

Mechanizmy różnicowe

Zadania mechanizmu różnicowego. Jeżeli koła jezdne toczą się bez poślizgu, podczas ruchu samochodu po krzywiźnie każde z kół przebywa w jednostce czasu drogę o innej długości. Koło zewnętrzne, tj. toczące się po zewnętrznym łuku, przebywa dłuższą drogę niż koło wewnętrzne toczące się po łuku wewnętrznym. Tym samym oba koła jezdne obracają się z różnymi prędkościami obrotowymi. Gdyby koła toczyły się z jednakowymi prędkościami obrotowymi, następowałby poślizg jednego lub obu kół względem nawierzchni drogi, powodujący intensywne zużywanie się ogumienia. Aby Umożliwić obracanie się kół pędnych samochodu z różnymi prędkościami obrotowymi, każdy most napędowy wyposaża się w tzw. mechanizm różnicowy, który w razie chwilowego zmniejszania się prędkości obrotowej jednego z kół mostu napędowego w takim samym stopniu zwiększa prędkość obrotową drugiego koła. Warunki podobne do ruchu samochodu po krzywiźnie istnieją podczas jazdy po wyboistej nawierzchni lub po bezdrożu, ponieważ wskutek najeżdżania na nierówności koła pędne przebywają wówczas niejednakowe odcinki drogi w jednostce czasu. W takiej sytuacji mechanizm różnicowy ogranicza również dość skutecznie poślizg poszczególnych kół, a więc zapobiega wzmożonemu zużyciu ich ogumienia. Stosowanie mechanizmu różnicowego jest ponadto konieczne z uwagi na częste różnice promieni tocznych kół napędowych, np. wskutek różnic ciśnienia powietrza w ogumieniu niedokładności wykonania opon lub odmiennej rzeźby czy niejednakowego zużycia bieżników opon.

Rodzaje mechanizmów różnicowych. Wprawdzie mechanizm różnicowy jest urządzeniem koniecznym, ale jednocześnie i dość kłopotliwym, gdy chodzi o własności ruchowe samochodu. W razie poślizgu jednego z kół mostu napędowego, drugie koło przestaje się bowiem obracać, co może spowodować np. ugrzęźnięcie pojazdu. Aby zabezpieczyć pewność

ruchu Samochodu w warunkach sprzyjających poślizgowi niektórych kół, most napędowy wyposaża się często w urządzenie do blokowania mechanizmu różnicowego lub w specjalny mechanizm różnicowy, samoczynnie rozdzielający moment obrotowy proporcjonalnie do chwilowego obciążenia kół pędnych mostu napędowego.

Ze względu na zasadę rozdzielania momentu obrotowego rozróżnia się ogólnie mechanizmy różnicowe: zwykłe, o zwiększonym tarciu wewnętrznym oraz samozakleszczające się. Zwykły mechanizm różnicowy (o małym tarciu wewnętrznym) rozdziela moment obrotowy odbierany w przekładni głównej jednakowo pomiędzy półosie, niezależnie od warunków toczenia się każdego z kół pędnych. Na kołach pędnych uzyskuje się zawsze jednakowe siły napędowe. Mechanizm różnicowy o zwiększonym tarciu wewnętrznym umożliwia w pewnym stopniu rozdzielanie momentu obrotowego między półosie - proporcjonalnie do chwilowych oporów toczenia się każdego z kół pędnych. Samozakleszczający się mechanizm różnicowy zapewnia w pełni proporcjonalny rozdział momentu obrotowego, odpowiednio do chwilowych oporów toczenia się każdego z kół pędnych.

Ze względu na zadania mechanizmy różnicowe dzieli się na: symetryczne i niesymetryczne.

Symetryczny mechanizm różnicowy, wbudowany zwykle między kołami pędnymi, w razie identyczności ich oporów toczenia się rozdziela na nie moment obrotowy dokładnie po połowie. Niesymetryczny mechanizm różnicowy, stosowany najczęściej jako tzw. międzyosiowy mechanizm różnicowy, rozdziela moment obrotowy na poszczególne mosty napędowe proporcjonalnie do przenoszonych przez nie obciążeń statycznych.

Stożkowy mechanizm różnicowy. Zwykły mechanizm różnicowy o stożkowych kołach zębatych ma najczęściej cztery satelity lub rzadziej trzy czy nawet tylko dwie satelity, zazębione jednocześnie z obydwoma kołami koronowymi. Satelity mogą się swobodnie obracać wokół czopów nieruchomego krzyżaka, których końce są zaciśnięte pomiędzy członami kosza mechanizmu różnicowego. Na ogół satelity opierają się o wewnętrzne ścianki kosza poprzez podkładki ślizgowe, a koła koronowe - poprzez pierścienic ślizgowe.

Człony kosza mechanizmu różnicowego są zwykle ze sobą złączone za pomocą śrub lub wkrętów, przy czym często stosuje się dodatkowo kołki ustalające.

Przeważnie kosz mechanizmu różnicowego ma kołnierz do którego za pomocą śrub lub nitów zamocowane jest koło talerzowe przekładni głównej. Niekiedy koło talerzowe jest połączone z koszem mechanizmu różnicowego za pomocą śrub łączących oba jego człony. Jak długo koła pędne samochodu obracają się z jednakową prędkością, tak długo satelity nie przekręcają się wokół swych osiek, lecz tylko pracują jako kliny przenoszące napęd z kosza mechanizmu różnicowego na półosie. Jeżeli jedno koło pędne i związane z nim poprzez półoś koło koronowe zaczyna obracać się coraz wolniej, wówczas zazębione z nim satelity przekręcając się wokół swoich osiek zmuszają do coraz szybszego obracania się koło koronowe drugiej półosi, a więc i drugie koło pędne mostu napędowego. Algebraiczna suma prędkości obrotowych obu kół pędnych jest stała, jeżeli prędkość obrotowa koła talerzowego nie ulega zmianie.

Stożkowe mechanizmy różnicowe odznaczają się dość wysoką sprawnością mechaniczną, są najbardziej rozpowszechnione i znajdują zastosowanie w ogromnej większości samochodów-zwłaszcza osobowych. Istotna wada zwykłego stożkowego mechanizmu różnicowego polega na zatrzymywaniu się jednego z kół pędnych w razie poślizgu drugiego koła pędnego danego mostu. Niedogodność te można wyeliminować przez zastosowanie kłowego sprzęgła blokującego mechanizm różnicowy, czyli np. sprzęgającego jedną z półosi z koszem mechanizmu różnicowego.


Wyszukiwarka