Шариковые шарниры - Принцип работы и устройство шарниров равных угловых скоростей

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.

кинематика шарового шарнира равных угловых скоростей

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°.

шарнир вейса

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°.

шарнир рцеппа

Рисунок 1.8 Шарнир Рцеппа

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

шарнир рцеппа без 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].

Похожие статьи




Шариковые шарниры - Принцип работы и устройство шарниров равных угловых скоростей

Предыдущая | Следующая