Постоянная скорость сустава
Соединение постоянного скорости (также называемое CV сустав и гомокинетическое соединение ) представляет собой механическую связь , которая позволяет валам свободно вращаться (без заметного увеличения трения или обратной реакции ) и компенсирует угол между двумя валами, в определенном диапазоне , чтобы поддерживать ту же скорость.
Распространенное использование CV-соединений находится в переднем приводном автомобилях, где они используются для переноса мощности двигателя на колеса, даже если угол карданного вала варьируется из-за работы подвески .
История
[ редактировать ]
Предшественником сустава постоянного скорости был универсальный сустав (также называемый карданским суставом ), который был изобретен Героламо Кардано в 16-м веке. Универсальные суставы просты для производства и могут выдерживать большие силы, однако по мере увеличения угла работы универсальные суставы часто становятся «надтумистыми» и трудно вращать.
Первым типом совместного сустава с постоянной скоростью был двойной карданский сустав, который был изобретен Робертом Гуком в 17 веке. В этой конструкции используются два универсальных соединения, смещенные на 90 градусов, что отменяет изменения скорости в каждом соединении.
С тех пор было изобретено много других типов суставов с постоянной скоростью.
Типы
[ редактировать ] | В этом разделе нужны дополнительные цитаты для проверки . ( Февраль 2023 г. ) |
Двойной кардан
[ редактировать ]
Двойные карданские суставы аналогичны двойным валам кардана , за исключением того, что длина промежуточного вала сокращается, оставляя только Йоки; Это эффективно позволяет устанавливать два сустава Гука назад. DCJ обычно используются в рулевых столбцах, так как они устраняют необходимость правильного постановки универсальных суставов на концах промежуточного вала (IS), что облегчает упаковку из других компонентов в заливе двигателя автомобиля. Они также используются для замены константских суставов в стиле RZEPPA в приложениях, где распространены высокие углы артикуляции или импульсивные нагрузки крутящего момента, такие как кардиологические валы и полуоборудование прочных четырехколесных транспортных средств. Двойные карданские суставы требуют центрирующего элемента, который будет поддерживать равные углы между приводными и вольными валами для поворота истинной постоянной скорости. [ 1 ] [ 2 ] Это центрирующее устройство требует дополнительного крутящего момента для ускорения внутренних органов соединения и создает некоторую дополнительную вибрацию на более высоких скоростях. [ 3 ]
Тренировочные суставы
[ редактировать ]
Тракта -сустав работает по принципу двойного языка и канавки. Он состоит только из четырех отдельных частей: две вилки (он же Yokes, одна вождение и одна из них) и две полусферические скользящие куски (один называемый мужским или патрон ) связь. Каждая челюсть в ярке задействует круглую канавку, образованную на промежуточных членах. Оба промежуточных элемента связаны вместе с помощью поворотного языка и катящего сустава. Когда входные и выходные валы склонны под каким -то рабочим углом друг к другу, промежуточный элемент ускоряется и замедляется во время каждой революции. Поскольку центральный язык и канавки составляют четверть революции из фазы с челюстями и яковых челюстей, соответствующие колебания скорости промежуточных и выходных членов челюсти точно противодействуют и нейтрализуют изменение скорости входного половину. Таким образом, изменение скорости выходной передачи идентично входному приводу, обеспечивая постоянное вращение скорости. [ 4 ]
Резеппа суставы
[ редактировать ]
Резеппа (изобретенный Альфредом Х. Рзеппой в 1926 году) состоит из сферической внутренней оболочки с 6 канавками в нем и аналогичной охватывающей внешней оболочки. Каждая канавка направляет один мяч . Входной вал подходит в центре большой стальной, звездной «передачи», которая гнездится внутри круглой клетки. Клетка сферическая, но с открытыми концами, и обычно она имеет шесть отверстий по периметру. Эта клетка и передача вписываются в кастрированную чашку, в которой прикреплен к нему сплайтный вал. Шесть больших стальных шариков сидят внутри канавки чашки и вписываются в отверстия клетки, расположенные в канавках звездной передачи. Выходной вал на чашке затем проходит через колесный подшипник и закреплен гайкой оси.
Этот сустав может приспособить большие изменения угла, когда передние колеса повернут системой рулевого управления; Типичные суставы RZEPPA позволяют артикуляции 45–48 °, в то время как некоторые могут дать 54 °. [ 5 ] На «подвесном» конце карданного вала используется немного другое устройство. Конец карданного вала сплайден и вписывается во внешнее «соединение». Обычно он удерживается на месте кругом .
Бирфилдские суставы
[ редактировать ]Бирфилдский сустав является типом постоянного скоростного сустава, основанного на суставах Резеппы, но с шестью шарами, ограниченными с использованием эллиптических треков, а не клеткой. Они имеют повышение эффективности и широко используются в современных автомобилях для подвесных шарниров. [ 6 ] Бирфилдский сустав был разработан Birfield Industries и стало широко распространено с разработкой автомобилей с передним приводом, таких как Mini . [ 7 ]
Штаты штатива
[ редактировать ]
Стыки штатива используются в внутреннем конце машин. Суставы были разработаны Мишелем Оренером, из Glaenzer Spicer of Poissy , Франция . В этом соединении есть трехконечный яй, прикрепленный к валу, который имеет роликовые подшипники в форме бочек на концах. Они вписываются в чашку с тремя подходящими канавками, прикрепленными к дифференциалу . Поскольку в одной оси существует только значительное движение, это простое расположение работает хорошо. Они также позволяют осевое движение вала «погружение», так что качание двигателя и другие эффекты не загружают подшипники. Типичный шарнир для штатива имеет до 50 мм путешествия погружений и 26 градусов угловой артикуляции. [ 8 ] Шарнист штатива не имеет столько углового диапазона, сколько других типов суставов, но имеет тенденцию быть ниже затрат и более эффективно. Из-за этого он обычно используется в конфигурациях транспортных средств заднего привода или на внутренней стороне переднего привода транспортных средств, где требуемый диапазон движения ниже.
Вайс -суставы
[ редактировать ]Состав Weiss состоит из двух одинаковых шариковых выступлений, которые положительно расположены (обычно) четырьмя шарами. Два сустава центрированы с помощью мяча с отверстием посередине. Два шарика в круговых путях передают крутящий момент, в то время как два других предварительно загружают соединение, и убедитесь, что нет обратной реакции при изменении направления загрузки.
Его конструкция отличается от конструкции Rzeppa тем, что шарики плотно посажены между двумя половинками муфты и что клетки не используется. Центральный шар вращается на булавке, вставленной во внешней гонке, и служит фиксирующей средой для четырех других шаров. Когда оба вала находятся в очереди, то есть под углом 180 градусов, шарики лежат в плоскости, которая находится на 90 градусов к валам. Если приводной вал остается в исходном положении, любое движение приводимого вала приведет к тому, что шарики перемещают половину углового расстояния. Например, когда приводной вал перемещается через угол 20 градусов, угол между двумя валами уменьшается до 160 градусов. Шары будут перемещаться на 10 градусов в том же направлении, а угол между приводным валом и плоскостью, в которой лежат шарики, будут уменьшены до 80 градусов. Это действие удовлетворяет требованию, чтобы шарики лежали в плоскости, который разделяет угол привода. Этот тип сустава Weiss известен как сустав Bendix-Weiss.
Самым передовым погружением, который работает на Принцип Вайса, является звездный шесть шариков Курта Энке. Этот тип использует только три шара для передачи крутящего момента, в то время как оставшиеся три центра и удерживают его вместе. Шары предварительно загружены, и соединение полностью инкапсулируется. [ 9 ] [ 10 ]
Томпсон суставы
[ редактировать ]
Сустав Томпсона (также известный как соединение Томпсона ) собирает два карданских сустава друг на друга, чтобы устранить промежуточный вал. [ 11 ] Управляющее иго добавляется, чтобы выровнять входные и выходные валы. Управляющий игот использует сферического пантографа механизм ножниц , чтобы расчесывать угол между входными и выходными валами и для поддержания суставов под относительным фазовым углом нулю. Выравнивание обеспечивает постоянную угловую скорость при всех углах сустава. Устранение промежуточного вала и поддержание входных валов, выровненных в гомокинетической плоскости, значительно уменьшает индуцированные напряжения сдвига и вибрацию, присущие двойным валам кардана . [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] В то время как геометрическая конфигурация не поддерживает постоянную скорость для управляющего яма, которое выравнивает суставы кардана, управляющий инерция имеет минимальную инерцию и генерирует небольшую вибрацию. Непрерывное использование стандартной муфты Томпсона при прямой, угол нулевой степени приведет к чрезмерному износу и повреждению сустава; Минимальное смещение 2 градусов между входными и выходными валами необходимо для уменьшения износа управляющего износа. [ 15 ] Изменение входных и выходных YOKES, так что они не совсем нормальны для их соответствующих валов, может изменить или устранить «запрещенные» углы. [ 16 ]
Новой особенностью связи является метод геометрического ограничения пары карданских соединений в сборке, используя, например, сферическую четырехпользунную связь с ножницами (сферический пантограф), и это первая связь, имеющая эту комбинацию свойств. [ 17 ]
Использование в автомобилях
[ редактировать ]Ранние передние приводные транспортные средства (такие как The Citroen Traction Avant 1930-х годов ) и передние оси внедорожных четырехколесных транспортных средств использовали универсальные суставы, а не суставы CV. Среди первых автомобилей, которые использовали суставы CV, были Tracta 1926 года , DKW F1 1932 года 1931 года и Adler Trumpf , все из которых были передним приводом и использовали совместный дизайн Tracta по лицензии. [ 18 ] [ 19 ] Соединения CV допускали плавную передачу мощности по более широкому диапазону угла рабочих мест (например, когда подвеска сжимается за счет силы поворота или шишки на дороге).
Современные задним приводом автомобили с с независимой задней подвеской обычно используют CV-соединения на концах половины вала и все чаще используют их на хвостовом валу . [ Цитация необходима ]
CV -сапоги и смазка
[ редактировать ]Отдельная гибкая крышка обычно устанавливается над суставом CV, чтобы защитить его от посторонних частиц и предотвратить вытекание смазки смазки. [ 20 ] Эта крышка обычно изготовлена из резины и называется «ботинок CV» или «CV Gaiter». Трещины и разделения в ботине позволят загрязнителям, что приведет к быстрому или полностью сбою соединения. Всеобщее универсальное соединение или резюме, расположенное внутри и защищать с помощью твердой оси (корпус), могут быть желательны в суровых рабочих средах, где резина подвержен физическому или химическому повреждению. Металлическая броня и рукава/крышки кевлара могут использоваться для защиты резиновых сапог CV.
CV -сустав обычно смазывается с помощью дисульфидной жира молибдена . Шесть сфер ограничены антиборочными воротами, которые предотвращают падение сфер, когда валы идеально выровнены.
Смотрите также
[ редактировать ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Патент США 1979768 , Пирс, Джон WB, «Double Universal Main», выпущен 1934-11-06
- ^ Резеппа Постоянная скорость (CV) Архивировано 2009-02-05 на машине Wayback
- ^ Патент США 2947158 , Кинг, Кеннет К., «Универсальное совместное центрирующее устройство», выпущенное 1960-08-02, назначенное корпорации General Motors . Обычное расположение центрирования - тип конструкции шарика и розетки .... Чтобы обеспечить постоянную функцию скорости для сустава [двойного кардана], важно, чтобы центр углового паука и подшипника сборки и каждого иго содержалось примерно в одной и той же точке в течение срока службы сустава.
- ^ Универсальные суставы и кардиологические валы: анализ, дизайн, приложения
- ^ Хошино, Манабу; Фунахаши, Масаши. «Технический обзор NTN № 75 (2007): фиксированный констант скоростного соединения с сверхвысоким рабочим углом 54 градуса (TUJ)» (PDF) . www.ntnglobal.com . Архивировано из оригинала (PDF) 2019-07-30 . Получено 11 апреля 2021 года . (Также найдено в «Автомобильные экологические технологии» (PDF) . Нетн. 2007 . Получено 11 апреля 2021 года . )
- ^ «625 Birfield Coint на основе принципа Rzeppa - технология транспортных средств» .
- ^ Малкольм Джеймс Нанни (2007). Легкие и тяжелые автомобильные технологии . Routledge. ISBN 978-0-7506-8037-0 .
- ^ GKN Riveline Riveshafts Archived 2012-07-23 в The Wayback Machine , Gkndriveline.com Архивировал 2019-07-03 на машине Wayback .
- ^ Bendix-Weiss постоянная скорость (CV) Архивировано 2010-03-23 на The Wayback Machine
- ^ Универсальные суставы и кардиологические валы: анализ, дизайн, приложения
- ^ Патент США US20040106458A1 , Гленн Томпсон, "Постоянная скорость связи и Система управления для этого », опубликованная 2004-06-03, выпущена 2006-12-05
- ^ Sopanen, Jussi (1996). «Исследования вибрации кручения двойной карданской трансмиссии» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) на 2009-02-05 . Получено 2008-01-22 .
- ^ Sheu, P (2003-02-01). «Моделирование и анализ промежуточного вала между двумя универсальными суставами» . Получено 2008-01-22 .
- ^ «Механизм совместного соединения Томпсона в действии» . Томпсонские муфты . Получено 24 сентября 2011 года .
- ^ «Дополнительная длина 500 нм tcvj» . Thompson Couplings, Ltd. Архивировал оригинал 3 октября 2011 года . Получено 25 сентября 2011 года .
Специальные инструкции: непрерывная работа сцепления TCVJ при 0 градусах не рекомендуется, так как это вызовет чрезмерный износ на подшипниках и нанесет повреждение муфты. Для максимальной эффективности и срока службы связи TCVJ рекомендуется минимальный рабочий угол 2,0 градусов.
- ^ Pattakon.com. «Патдан и Патквдж постоянные скорости суставов» . Получено 2012-07-26 .
- ^ Боуман, Ребекка (2006-08-03). «Изобретение для снижения затрат на топливо» . yourguide.com.au . Получено 2007-02-13 .
- ^ Резеппа, Альфред Х. (1927). "Универсальный сустав" . США патент . нет. 1 665 280.
- ^ «Европейский патент FR628309» .
- ^ «CV сустав: как это работает, симптомы, проблемы» . www.samarins.com . Получено 14 февраля 2023 года .
