w układach napędowych Przeguby służą do przekazywania momentu o- brotowego z jednego wału na inny, w przypadkach gdy osie obrotu tych wałów są do siebie nachylone. Wał napędowy jest nachylony do osi wałka głównego skrzynki biegów oraz do osi wałka napędzającego przekładnię główną. Dlatego jego prawidłowa praca, niezależnie od zmian położenia mostu, jest możliwa tylko przy zasto­sowaniu przegubów. Przeguby umożliwiające szczególnie duże kąty załama­nia potrzebne są do przekazywania napędu na przednie — kierowane — koła samochodu. Oś koła zmienia bowiem swoje położenie nie tylko wskutek pracy zawieszenia (uresorowania) samochodu, ale też ulega znacznym od­chyleniom wskutek skręcania kół na zakręcie. Istnieją różne konstrukcje przegubów. Ze względu na ich włas­ności kinematyczne dzielimy je na proste i równobiezne (homokinetyczne). Przeguby proste iimożliwiają przekazywanie momentu obrotowe­go przy zmiennym kącie załamania, jednak chwilowe prędkości obrotowe elementów przed i za przegubem nie są równe. Jeżeli element napędzający przegubu obraca się ze stałą prędkością obrotową, to prędkość obrotowa elementu napędzanego jest zmienna i zmienia się sinusoidalnie tak, że dwa pełne okresy jej zmian przypadają na każdy obrót wału. Przeguby równobiezne charakteryzują się tym, że prędkości ob­rotowe elementów przed i za przegubem są w każdej chwili równe. Najczęściej spotykanym przegubem prostym jest przegub krzyżakowy. Na rys. 13.5 przedstawiono zasadę działania takiego przegubu. Na końcach wałów napędzającego i napędzanego znajdują się rozwidlone końcówki — tzw. widełki, połączone ze sobą krzyżakiem. Czopy krzyżaka są ułożyskowane w ramionach widełek. Widełki na wale napędzanym mogą obracać się o pe­wien kąt względem osi A—A krzyżaka, a jednocześnie wraz z krzyżakiem mogą obracać się względem osi B—B. Dlatego połączenie takie umożli­wia przenoszenie momentu obrotowego z wału napędzającego na wał napę­dzany, mimo że ich osie tworzą ze sobą pewien kąt, zwany kątem załamania przegubu. Rozwiązanie konstrukcyjne przegubu krzyżakowego przedstawio­no na rys. 13.6. Czopy krzyżaka osadzone są w ramionach widełek w specjal­nych gniazdach 2, tzw. szklankach, na łożyskach igiełkowych 4. Niekiedy stosuje się też łożyska ślizgowe. Widełki wykonane są jako odkuwki i mogą być przyspawane do rury wału (rys. 13.3) bądź tworzyć całość z jego krótszą częścią. Widełki z kołnierzem mocującym odkuwane są z reguły jako jedna całość. Łożyska krzyżaka oraz jego powierzchnie oporowe, przenoszące siły promieniowe, smaruje się przez centralnie umieszczoną smarowniczkę. Przegub krzyżakowy jest przegubem prostym, ponieważ prędkość kątowa wału napędzanego zmienia się mimo stałej wartości prędkości kąto­wej wału napędzającego. Na rys. 13.7 przedstawiono schematycznie prze- gub krzyżakowy załamany pod kątem y, w dwóch położeniach: a) gdy wi­dełki wału napędzającego ustawione są w płaszczyźnie osi wałków oraz b) gdy widełki wału napędzającego są obrócone w stosunku do poprzedniego po­łożenia o 90°. Określimy wartość prędkości kątowej wału napędzanego eo2 w obydwu przedstawionych na rysunku położeniach przegubu zakładając, że prędkość wału napędzającego jest stała. Prędkości obwodowe punktów A i B są równe i wynoszą *>A = VB — * rl = w2 ' r2 W przypadku a promień rx jest równy połowie rozstawu ramion widełek, natomiast promień r2 = rx cos y. Wobec tego w tym przypadku cax • rx = co2 • rx cos y W przypadku b promień r2 jest równy polowie rozstawu ramion widełek, natomiast promień rx = r2 cos y. Podstawiając otrzymujemy 2 • r2 czyli co2 = 6)x • cos y Ponieważ dla y # 0 zawsze cos y < 1, więc: w przypadku a cox w przypadku b co2 < cox Prędkości kątowe w2 określone wzorami 13.2 i 13.3 odpowiadają położeniom przegubu przedstawionym na rys. 13.7a i b i stanowią wartości graniczne, pomiędzy którymi zmienia się cyklicznie wartość prędkości kąto­wej co2 w miarę obracania się wału. Na rys. 13.8 przedstawiono wykres zmian prędkości kątowej wału napędzanego oo2 w stosunku do prędkości kątowej wału napędzającego toj w zależności od kąta obrotu wału napędzającego ax. Jak widać, na pełny obrót wału przypadają dwa okresy zmian prędkości ką­towej. Na podstawie zależności geometrycznych można wyprowadzić wzór określający w sposób ciągły funkcję przedstawioną na rys. 13.8. Wzór taki ma postać w2 = i 2-2 0)1 O3-4) 1 — cos*5 sin2 v W układach napędowych samochodów kąty załamania przegubów są niewielkie i w związku z tym procentowe zmiany prędkości wału też nie są duże. Niemniej mogą one wywołać niekorzystne obciążenia dynamiczne układu napędowego, wpływające na obniżenie trwałości zespołów. Aby zmiany prędkości kątowej wywołane pracą przegubu krzyża­kowego nie przenosiły się na inne zespoły, wały napędowe wyposaża się w dwa przeguby, na obydwu ich końcach, przy czym widełki przegubów ustawia się w ten sposób, by zmiany prędkości wywołane pracą jednego przegubu były kompensowane przez drugi przegub. Muszą być przy tym spełnione następujące warunki: widełki obu przegubów związane z wałem muszą leżeć w tej samej płaszczyźnie (rys. 13.9), kąty załamania y obydwu przegubów muszą być równe. Wówczas wał napędowy obraca się ze zmienną prędkością, ale znajdujący się za drugim przegubem wałek napędzający przekładnię główną obraca się już z taką samą prędkością, jak wałek główny skrzynki biegów, napędzający pierwszy przegub. Możliwość skompensowania nierównobieżności wałów przez za­stosowanie dwóch takich samych przegubów odpowiednio ustawionych wy­korzystano przy konstruowaniu przegubu homokinetycznego (równobieżnc-go), stanowiącego połączenie dwóch prostych przegubów krzyżakowych — czyli tzw. przegubu dwukrzyżakowego. Zasadę działania takiego prze­gubu ilustruje rys. 13.10. Przykład konstrukcji takiego przegubu, stosowa- nego do napędu przednich kół samochodu Citroen, przedstawiono na rys. 13.11. Wewnętrzne widełki przegubu stanowią tu jedną część, spełniającą jednocześnie zadanie skróconego do minimum wału pośredniego. Jednakowe kąty załamania na obydwu krzyżakach, niezależnie od wartości całkowitego kąta załamania przegubu, uzyskano przez zastosowanie elementów środku­jących przegub — czopów zakończonych współpracującymi ze sobą kulisty­mi powierzchniami — zewnętrzną i wewnętrzną. Przeguby dwukrzyżakowe, ze względu na dość złożoną konstruk­cję, są rzadko stosowane. Klasyczne już konstrukcje przegubów homokinc-tycznych, stosowane w samochodach do napędu kół kierowanych, to prze­guby Weissa, Rzeppa i Tracta oraz szeroko ostatnio stosowane przeguby Birfielda, stanowiące udoskonaloną odmianę przegubu Rzeppa. Przegub Weissa (rys. 13.12) jest przegubem kulowym. Cztery kule przenoszące moment obrotowy toczą się w odpowiednio ukształtowa­nych prowadnicach wykonanych w widełkach części napędzającej i napędza­nej przegubu. Prowadnice ukształtowane są w ten sposób, że przy względ­nym przesunięciu widełek kule ustawiają się tak, że płaszczyzna przechodzą­ca przez środki kul dzieli na połowę kąt między walami napędzającym i na­pędzanym. Dzięki temu prędkość kątowa walu napędzającego i napędzanego jest zawsze jednakowa. Piąta kula — z dodatkowym otworem — służy do środkowania widełek. Ustala się ją w określonym położeniu za pomocą kołka wsuniętego jednym końcem w kanał widełek, a drugim w otwór kulki. Kołek ten jest zabezpieczony dodatkowym kołeczkiem prostopadłym do osi wałów. Najczęściej widełki odkute są jako jedna całość z częściami pół-osi — napędzającą i napędzaną. Obróbka prowadnic wymaga specjalnego oprzyrządowania. Przeguby te mogą pracować przy kącie załamania 30^-35°. Przeguby Rzeppa działają na tej samej zasadzie co przeguby Weissa. Różnica polega na zastąpieniu widełek specjalnymi czaszami kuli­stymi (rys. 13.13) oraz na sposobie środkowania przegubu. Sześć kul prze- noszących moment obrotowy znajduje się w rowkach prowadzących, wyko­nanych na wewnętrznej powierzchni kulistej oprawy oraz na zewnętrznej po­wierzchni piasty. Kule utrzymywane są w określonym położeniu przez ko­szyk, którego położenie nastawiane jest przez dźwigienkę sterującą. Końce tej dźwigienki są osadzone w napędzającej i napędzanej części przegubu. Dzięki odpowiednio dobranemu przełożeniu (stosunkowi długości ramion) przy dowolnych kątach dzwigienka ustawia koszyk z kulami w położeniu zapewniającym właściwą kinematykę, a więc równobieżność pracy przegubu. Przegub}' Birfielda (rys. 13.14) stanowią udoskonaloną wersję przegubu Rzeppa. Ich zaletą jest takie ukształtowanie bieżni prowadnic, przy którym zbędne jest stosowanie elementów środkujących, ponieważ geometria prowadnic zapewnia samoczynne ustawianie się kul we właściwym położe­niu. Przeguby te wykazują wiele zalet w stosunku do innych przegubów ho-mokinetycznych. Są zwarte, odznaczają się dużą wytrzymałością, zdolnością do przenoszenia znacznych obciążeń dynamicznych. Maksymalny kąt od­chylenia wałów przekracza 40 °. Cechy te sprawiły, że przeguby Birfielda są stosowane w większości nowoczesnych samochodów osobowych z przednim napędem. Przegub Tra- cta jest prze- gubem, w któ- rym waru- nek równobież- ności wałów spełniono przez zastosowanie zu- pełnie innego rozwiązania kon- strukcyjnego niż w omawianych dotychczas prze- gubach kulo- wych. Składa się widełek połączonych dwoma pośrednimi ogniwami (rys. 13.15), sprzęgnięty­mi ze sobą za pomocą charakterystycznego występu i wcięcia. Konstrukcja taka umożliwia ustawianie się wałów pod kątem do 50° w dowolnej płasz­czyźnie. Powierzchniami współpracującymi są w przegubie Tracta dosyć duże powierzchnie płaskie, dzięki czemu naciski powierzchniowe są stosunkowo małe.