Кинематика одинарного силового асинхронного кардана

Особенностью одинарного силового кардана является его позиционная асинхронность, то есть отличие в значениях углов поворота ведущего и ведомого звеньев, при которой угловая скорость вращательного движения ведомого вала (приводного диска 9, рис. 6.7) при равномерном вращении ведущего вала (входного вала 1 и, соответственно, блока цилиндров 5) будет неравномерной.

Зависимость угла поворота ведомого вала от углов поворота ведущего вала и пересечения валов одинарного кардана известна из курса механики [23]

, (6.8)

Откуда

. (6.9)

Дифференцирование по времени и преобразование выражения (6.8) позволяет установить вид зависимости угловой скорости ведомого вала или передаточного отношения карданной передачи от угловой скорости ведущего вала и угла пересечения валов одинарного кардана

; (6.10)

. (6.11)

Таким образом, как вытекает из (6.10), (6.11), при постоянной угловой скорости ведущего вала угловая скорость ведомого вала переменная в пределах полного оборота ведущего вала (рис. 6.9, а). Наибольшее значение угловой скорости ведомого вала имеет место при углах поворота ведущего вала

,

а наименьшее – при углах

.

Разница углов поворота выходного и входного валов (позиционная асинхронная) с использованием (6.8) определяется из зависимости

,

откуда

. (6.26)

Значение позиционной асинхронности повышается с увеличением угла пересечения валов одинарного кардана (рис. 6.9, б), однако даже при наиболее возможном для этих машин значении угла максимальная асинхронность равняется , а при - [23].

Асинхронность одинарного кардана и периодические колебания (пульсация) угловой скорости ведомого вала при постоянной скорости ведущего вала обусловливают дополнительные колебания подачи аксиально-поршневого насоса с наклонным блоком цилиндров. Работа этих машин может сопровождаться вибрациями карданных механизмов из-за значительных динамических нагрузок на них, обусловленных неравномерностью угловых скоростей ведомых валов. Явление динамической неуравновешенности силовых асинхронных карданов необходимо учитывать при конструировании гидромашин, или ограничивать до допустимых значений угол пересечения валов и угловые скорости вращения валов .

Рис. 6.9. Изменение угловой скорости ведомого вала (а) и углового смещения (б) в одинарном асинхронном кардане