Принцип работы карданной передачи

Карданная передача. Назначение и принцип действия

Карданная передача. Назначение и принцип действия - изображение 1 - изображение 1

Карданная передача служит для передачи вращающего момента между агрегатами, оси валов которых не лежат на одной прямой и могут изменять свое взаимное положение.

У полноприводных колесных машин карданная передача обычно соединяет ведомый вал КП с ведущим валом раздаточной коробки, а ведомые валы раздаточной коробки — с ведущими валами главных передач ведущих мостов. Агрегаты, закрепленные на раме (в частности, КП и раздаточная коробка), могут перемещаться относительно друг друга в результате деформации своих опор и самой рамы, а ведущие мосты присоединены к раме через подвеску, поэтому могут перемещаться относительно рамы и закрепленных на ней агрегатов при деформации упругих элементов подвески. При этом могут изменяться не только углы наклона карданных валов, соединяющих агрегаты, но и расстояние между агрегатами.

Карданная передача автомобиля. Устройство - изображение 2 - изображение 2

Рис. Схема карданной передачи: 1, 4, 6 — карданные валы; 2, 5 — карданные шарниры; 3 — компенсирующее соединение; у1, у2 — углы между валами

В общем случае карданная передача состоит из карданных шарниров 2 и 5, карданных валов 1,4 и 6 и компенсирующего соединения 3. Иногда карданный вал устанавливают на промежуточной опоре, прикрепленной к поперечине рамы ТС.

Карданные шарниры обеспечивают передачу вращающего момента между валами, оси которых пересекаются под углом. Различают карданные шарниры неравных и равных угловых скоростей. Карданные шарниры неравных угловых скоростей подразделяют на упругие и жесткие. Карданные шарниры равных угловых скоростей по конструкции бывают шариковые с делительными канавками, шариковые с делительным рычажком и кулачковые. Обычно их устанавливают в приводе ведущих управляемых колес, где угол между валами может достигать 45°, причём центр карданного шарнира должен совпадать с точкой пересечения осей вращения колеса и его поворота.

Упругие карданные шарниры передают вращающий момент между валами с пересекающимися под углом 2…3° осями в результате упругой деформации соединительных элементов.

Жесткий карданный шарнир неравных угловых скоростей передает вращающий момент от одного вала к другому вследствие подвижного соединения жестких деталей. Он состоит из двух вилок — 3 и 5, в цилиндрические отверстия которых установлены на подшипниках концы А, Б, В и Г соединительного элемента — крестовины 4. Вилки жестко соединены с валами 1 и 2. Вилка 5 может поворачиваться относительно оси БГ крестовины и в то же время вместе с крестовиной поворачиваться относительно оси АВ, благодаря чему и обеспечивается возможность передачи вращения от одного вала к другому при меняющемся угле между ними.

Карданный вал: ключевые функции, устройство и некоторые неисправности - фотография 3 - изображение 3

Рис. Схема жесткого карданного шарнира неравных угловых скоростей

Если вал 7 повернется вокруг своей оси на угол а, то вал 2 за это же время повернется на угол В. Соотношение между углами поворота валов 7 и 2 определяется выражением tga= tgВ*cosy, где у — угол, под которым расположены оси валов. Из этого выражения следует, что угол В то меньше угла а, то равен ему. Равенство этих углов наступает через каждые 90° поворота вала 7. Таким образом, при равномерном вращении вала 1 угловая скорость вала 2 неравномерна и изменяется по синусоидальному закону. Неравномерность вращения вала 2 будет тем значительнее, чем больше угол у между осями валов. Если неравномерность вращения вала 2 будет передаваться на валы агрегатов, в трансмиссии возникнут дополнительные пульсирующие нагрузки, возрастающие при увеличении угла у. Чтобы неравномерность вращения вала 2 не передавалась на валы агрегатов, в карданной передаче применяют два карданных шарнира. Их устанавливают так, чтобы углы у1 и у2 были равны; вилки карданных шарниров, закрепленные на неравномерно вращающемся валу 4, должны быть расположены в одной плоскости. Равномерность вращения ведомого вала может быть достигнута также применением карданного шарнира равных угловых скоростей.

Принцип действия карданного шарнира равных угловых скоростей поясняет схема, приведенная на рисунке. С ведущим валом 7 соединен рычаг 2, а с ведомым валом 4 — рычаг 3. Рычаги 2 и 3 при вращении валов постоянно контактируют в точке А, линейная скорость которой одинакова для обоих рычагов, т. е. v = = w1B = w2a= wа. Равенство угловых скоростей w2 и w2 возможно, если а = b. Это условие выполнимо, если угол 0 равен углу W и точка А контакта рычагов лежит на биссектрисе угла между валами 7 и 4. При вращении валов точка А должна находиться в биссекторной плоскости. Конструктивно это условие можно обеспечить различными способами. Наиболее широкое распространение получили карданные шарниры равных угловых скоростей шарикового типа. Применяются также другие типы шарниров равных угловых скоростей.

Принцип работы карданного вала, конструкция, неполадки - фотография 4 - изображение 4

Рис. Схема карданного шарнира равных угловых скоростей

Карданная передача автомобиля. Устройство

Конструкция и принцип работы кардана - фото 5 - изображение 5

Пишет Chebello про Лада 2101.

Неполадки, поломки кардана - фото 6 - изображение 6

Карданная передача заднеприводных автомобилей предназначена для передачи крутящего момента от вторичного вала коробки передач к главной передаче под изменяющимся углом. В данной статье мы рассмотрим устройство карданной передачи автомобия, а также основные неисправности и правила эксплуатации карданной передачи.

Карданная передача состоит из:

• переднего и заднего валов• промежуточной опоры с подшипником• шарниров с вилками и крестовинами• шлицевого соединения• эластичной муфты.

Шарниры с вилками и крестовинами обеспечивают возможность передачи крутящего момента под изменяющимся углом.Задний мост с колесами, у заднеприводного автомобиля связан с кузовом не жестко. В свою очередь, к кузову почти «намертво» крепятся не только двигатель и коробка передач, но и передний вал карданной передачи.Так как кузов автомобиля постоянно перемещается относительно заднего моста вверх-вниз, прыгая на неровностях дороги, то меняется и угол (до 15О) между передним валом карданной передачи и главной передачей, расположенной в заднем мосту автомобиля. А ведь именно туда мы и должны передавать крутящий момент, причем постоянно и равномерно. Поэтому задний вал карданной передачи не может быть простой жесткой трубой. Он имеет два шарнира, которые позволяют без рывков и толчков передавать крутящий момент от коробки передач к главной передаче при любых «прыжках» вашего автомобиля.

Шлицевое соединение компенсирует линейное перемещение карданной передачи относительно кузова автомобиля при изменении угла передачи крутящего момента. Так как в результате колебаний кузова автомобиля, линейное расстояние от коробки передач до заднего моста получается величиной переменной, то при перемещении кузова вверх карданная передача должна как бы удлиняться, а когда кузов идет вниз – укорачиваться. Именно это и происходит в шлицевом соединении — удлиняются и укорачиваются не жесткие трубы, но их суммарная длина.Эластичная муфта принимает на себя ударную волну, проходящую по трансмиссии при грубой работе с педалью сцепления.

Валы с шаровыми шарнирами переднеприводных автомобилей

У переднеприводных автомобилей крутящий момент на ведущие колеса передается двумя карданными передачами, каждая из которых имеет свой вал и по два шаровых шарнира. В конструкции переднеприводного автомобиля двигатель и все агрегаты трансмиссии объединены в единый узел, располагающийся под капотом. Это означает, что крутящий момент выходит из этого узла уже измененный по величине и направлению, готовый для передачи на ведущие передние колеса.Но, так как единый узел агрегатов, опять же почти «намертво», закреплен на «прыгающем» кузове автомобиля, да еще передние колеса и поворачиваются, то возникает потребность уже в двух карданных передачах, на правое и левое колесо отдельно. Каждый вал этой передачи, с двумя синхронными шаровыми шарнирами, может непрерывно передавать крутящий момент своему колесу при любом изменении угла передачи. Валы располагаются в моторном отсеке под капотом, один конец каждого из которых связан с узлом агрегатов, а другой соответственно с правым или левым ведущими передними колесами.Шаровой шарнир у переднеприводных автомобилей обеспечивает передачу крутящего момента при изменяющихся углах до 42 градусов. Все шарниры надежно защищены от грязи, пыли и влаги резиновыми чехлами.

Основные неисправности

Шум, стуки и вибрация при движении происходит из-за износа шарниров, подшипника промежуточной опоры, деформации валов. Неисправность устраняется только путем замены поврежденных элементов.Утечка смазки из шаровых шарниров возможна вследствие повреждения их защитных чехлов. Для устранения неисправности следует заменить чехлы, с обязательной промывкой шарниров и сменой в них смазки.

Эксплуатация карданной передачи и валов с шаровыми шарнирами

В карданных передачах как заднеприводных автомобилей, так и переднеприводных, основной проблемой являются шарниры. Трубы и валы очень редко требуют замены, если только вы не прыгаете с моста в речку с каменистым дном каждый день. Да и шарниры могут служить долго, если стиль вашего вождения отличается от гонок «на выживание».Вообще любой автомобиль следует водить по дорогам спокойно и размеренно, но передний привод требует особо аккуратного вождения, так как при повреждении защитных чехлов шаровых шарниров, в них попадает грязь, и они очень быстро выходят из строя. Необходимо следить за состоянием этих чехлов и сразу же менять чехлы шруса, как только появились разрывы или всего лишь трещины. А иначе вам предстоит опять не очень дешевый ремонт.При износе шарниров или подшипников крестовин слышен характерный щелкающий звук при трогании с места и переключении передач. У валов с шаровыми шарнирами эти щелчки могут быть слышны и при повороте передних колес на предельные углы. Когда износ подшипника промежуточной опоры карданного вала заднеприводного автомобиля достигнет определенного рубежа — появляется заметный шум под днищем автомобиля и ощущается значительная вибрация.Однако при нормальной, грамотной эксплуатации автомобиля, шарниры карданного вала и шаровые шарниры передних валов служат довольно долго — около 50 — 60 тысяч километров пробега. А сами трубы и валы, в принципе — вообще вечные. Но если уж так случилось, что вы погнули один из карданных валов или деформировали вал с шаровыми шарнирами, то меняйте поврежденные узлы в сборе, для чего опять же лучше обратиться к специалисту.Срок службы шарниров карданного вала и шаровых шарниров укорачивают: резкие старты, разгоны, неправильный выбор скорости и передачи на плохих дорогах, буксование в грязи, особенно на переднеприводных автомобилях.

Видео - фото 7 - изображение 7

Устройство автомобилей - фотография 8 - изображение 8

Карданная передача - изображение 9 - изображение 9

Проект Котлета ›Logbook ›Карданная передача. Часть 1. - фотография 10 - изображение 10

Принцип работы карданной передачи - изображение 11 - изображение 11

Карданный вал: ключевые функции, устройство и некоторые неисправности

Принцип работы карданной передачи - фото 12 - изображение 12

Карданный вал: ключевые функции, устройство и некоторые неисправности

Авто. Про27 мая 2019

Принцип работы карданной передачи - изображение 13 - изображение 13

Фото: Авто.Про Карданный вал — приспособление, которое передает крутящий момент от КП или же раздаточной коробки автомобиля к задним колесам. Прообразу такого вала уже не одно столетие и с самого его появления в прошлом веке конструкция не слишком изменилась. В автомобилях карданные валы нашли особенно широкое применение. Несмотря на то, что технически это всего лишь металлическое изделие сложной формы, у водителей с ним нередко возникают проблемы. Давайте разберемся с устройством карданного вала, его функциями, а также некоторыми распространенными неисправностями. Немного из истории применения карданных валов Неопытные автолюбители думают, что карданным валом оборудованы все современные автомобили. Старые — так и подавно. На самом деле для транспорта с передним приводом в кардане попросту нет нужды, так как крутящий момент передается на переднюю ось через дифференциал и главную передачу. Где без кардана никак было не обойтись, так это в автомобилях полным и с задним приводом. Именно этот вал передает крутящий момент от автомобильной КП или же раздатки в случае полного привода к редукторам мостов. Впервые карданный вал описал, но не изобрел итальянский инженер и математик Джероламо Кардано в 16 веке. Кстати, в его честь этот вал и был назван. Одним из первых успешно применил кардан в автомобилестроении промышленник Луи Рено. Как отметил господин Рено, применение карданного вала позволило надежно и без провалов передавать крутящий момент даже при езде по неровной дороге (раньше с этим были проблемы). На самом деле первый автомобильный карданный вал не сильно отличается от современного — некоторые конструктивные особенности современных валов заинтересовали бы инженеров прошлого века, однако само устройство в целом серьезных изменений так и не претерпело. Достоинства и недостатки В силу относительно простой конструкции карданные валы отличаются огромной живучестью. Они незаменимы в автомобилях, которые должны эксплуатироваться в условиях бездорожья. Один из самых живучих (с учетом нагрузок) элементов автомобиля вообще — крестовина — входит в состав именно карданного вала. Однако вместе с живучестью и возможностью выдерживать огромные нагрузки приходят и некоторые недостатки. Здесь легко проследить аналогию с некоторыми другими компонентами транспортных средств, которые в силу некоторых обстоятельств не претерпели усложнения с течением времени и появлением новых технических решений. Главным и, пожалуй, единственным недостатками карданного вала являеюся его большие масса и габариты. Все остальные недостатки вытекают именно отсюда. К примеру, карданы грузовиков КамАЗ могут весить от 19,8 до 45 килограмм. Один лишь вал существенно повышает массу снаряженного автомобиля, что сказывается на динамических характеристиках и на расходе топлива. Нельзя не отметить, что под установку вала необходимо выделять туннель под днищем автомобиля. В случае грузовиков это не так существенно, однако в малогабаритных автомобилях из-за наличия карданного вала меняется геометрия задней части салона. Кроме того, вращающийся вал становится источником вибраций и шумов, что, впрочем, не станет проблемой, если водитель займется установкой вибро— и шумоизоляционных материалов. Устройство карданного вала Как уже и было указано выше, устройство карданного карданных валов не претерпело серьезных изменений с течением времени. Как и более чем век назад, карданный вал состоит из пяти элементов. На деле их больше, однако фланцы, гайки, обоймы, кронштейны и сальники к основным элементам обычно не относят. Вот что лежит в основе карданного вала: Центральный вал. Полая стальная труба. Полость нужна для того, чтобы уменьшить массу изделия; Крестовины с наконечниками. По сути, это шарниры специфической крестовой формы, служащие для передачи крутящего момента, а заодно и соблюдения переменности углов (от 0 и до 20 градусов). Балансировка карданного вала нарушается, если угол вращения крестовины превышает отметку в 20 градусов; Промежуточный подшипник. Поддерживает основной вал, давая ему возможность свободно вращаться по оси. Если в карданном вале множество секций, то и промежуточных подшипников будет два, три или даже больше. Скользящая вилка. Данный элемент конструктивно соединяет промежуточный и карданный вал на концах. Вместе с тем, он же компенсирует возрастающее расстояние по высоте между ними при езде по пересеченной местности. Сами карданные валы делят но одно— и многосекционные. В случае односекционных валов область применения ограничена спортивными автомобилями с задне— и полноприводной трансмиссией, которые требуют максимально быстрой передачи момента на ведущие колеса. Многосекционные устройства находят применение в обычных легковых, а также грузовых автомобилях. Как несложно догадаться, все не перечисленные элементы карданного вала (в сумме их порядка 20) составлены уплотнителями, крепежными и демпфирующими элементами. В силу того, что карданные валы эксплуатируются в особенно жестких условиях, все эти элементы отличаются простотой и высокой живучестью. Немного о типах карданных передач Несмотря на довольно простое устройство карданных валов и, в целом, не слишком широкую область их применения, инженеры нашли несколько решений вопроса передачи крутящего момента. Карданные передачи могут быть реализованы с использованием таких конструкций: Шарнир равных угловых скоростей; Шарнир неравных угловых скоростей; Жесткие полукарданные шарниры; Упругие полукарданные шарниры. Классическим вариантом принято считать использование шарниров неравных угловых скоростей (НУС). Такие шарниры нашли применение не только в карданной передаче. Они были реализованы рулевых колонках и даже в некоторых инструментах. Впрочем, на современных внедорожниках уже чаще используется система с ШРУсами, т.е. шарнирами равных угловых скоростей. Упругие шарниры тоже применяются довольно часто. Особенность таких шарниров в том, что они передают момент при изгибах, не превышающих 8 градусов. Вместе с тем, шарниры, представляющие собой упругие резиновые муфты, гарантируют отсутствие резких динамических нагрузок и, по сути, не требуют технического обслуживания. А вот жесткие полукарданные шарниры в автомобилестроении уже не применяются, хотя относительно успешные попытки были. Неисправности карданных валов Неисправностей, которые кроются в системе карданной передачи, довольно много. Самый верный вариант — обратиться к специалистам на СТО для точной диагностики. Впрочем, на многие вещи автолюбитель обратит внимание еще до того, как будет поставлен точный «диагноз». Давайте перечислим их, а уже потом разберемся, что делать в случае выявления неисправности: Протечка масла в районе коробки передач или же передней части кардана; Вибрация при наборе скорости, а также стук или удары после включения КП в работу; Скрип (как постоянный, так и нечастый); Вибрация; Звон в трубе вала. Если вы наблюдаете масло на кардане или же в районе коробки передач, то строго рекомендована проверка сальника коробки. Со временем уплотнители изнашиваются и перестают быть эластичными, вследствие чего образуется небольшая щель между сальником и штоком кардана — через нее масло может выходить из агрегата. Также стоит обратить внимание на целостность шлицевого соединения. Если шлицы имеют шероховатости или заусенцы, может также наблюдаться протечка масла. Как правило, проблема решается зачисткой шлицев шлифовальной шкуркой. Самый надежный вариант: замена шлицев. Как показала практика, появления стуков и ударов при нагрузке на кардан обусловлена его люфтом. В первую очередь проверяют крестовину — если она начала разрушаться, замена является строго обязательной. Также обращают внимание на болты карданного вала. Их необходимо просто подтянуть. Проверьте также подшипники и подвижные шлицы. В случае износа шлицов и появления люфтов в подшипниках эти элементы нужно менять. Проблема скрипа, возникающего при нажатии на газ, нередко кроется в работе шарниров. Проверьте крестовины или ШРУСы. Крестовина может проржаветь и заклинивать. Если проблему игнорировать, она попросту разрушится — замену нужно произвести как можно скорее. С шарнирами равных угловых скоростей еще можно поработать. Их перебирают, осматривают, смазывают в случае необходимости и затем проверяют в реальных условиях. Если скрип остается, ШРУСы требуют замены. Пожалуй, наиболее часто встречающимся индикатором неисправности карданного вала является вибрация. Сразу отметим, что вибрации могут наблюдаться и при дисбалансе колес. Если с колесами все в порядке, то источником вибрации на определенных скоростях очень часто является именно карданный вал. Зачастую вибрации наблюдаются на скоростях 60-80 км/ч, а также 90-120 км/ч. Заметьте, что вибрация карданного вала может наблюдаться не только при выработке отдельных его элементов, но даже и после ремонта. Вот в чем может крыться проблема: Попадание твердых частиц и грязи в КП, раздаточную коробку и отдельные элементы кардана. Рекомендуется очистка кардана и в особенности его фланцев; Отрыв или сильная коррозия балансировочных колец. Выявить проблему можно при осмотре; Нарушение целостности крестовин. Их рекомендуется заменить; Механические повреждения самого кардана. Если «труба» имеет более чем полутора-миллиметровую деформацию, то ее нужно заменить. В иных случаях ее можно править на гидравлическом прессе; Неправильная сборка и монтаж кардана. Заметьте, что не всегда источником вибраций является именно кардан. К примеру, вибрация может возникать на одних и тех же оборотах, но на неодинаковых передачах — в этом случае в проверке кардана нет необходимости. Если же вибрация начинает слабеть при переключении на другую передачу, но не исчезает совсем, карданный вал все же стоит проверить. А что касается звона в трубе вала, то его источником может стать отлетевшая крышка шлицов. В этом случае кардан разрезают и приваривают крышку на ее место. В очень редких случаях размещенная внутри трубы опора свинцового сердечника, призванная компенсировать дисбаланс, отрывается полностью или разваливается на части. В этом случае кардан остается лишь заменить на новый. Поиск нового карданного вала Вообще, найти подходящий кардан несложно. Автолюбитель может приобрести новый в магазине или же найти поддержанную деталь на авторазборке. Каждый из этих вариантов по-своему хорош. Главным достоинством разборок является то, что там автолюбитель сможет найти недорогие автозапчасти. Что касается поисков автозапчастей в магазине, то здесь есть несколько вариантов: Поиск по коду комплектующей; Поиск по VIN-коду автомобиля; Поиск по ключевым параметрам автомобиля: марка, модель, год выпуска и некоторые параметры агрегатов. Сегодня все чаше пользуются последним вариантом поиска, т.к. современные интернет-магазины используют не только поиск по кодам, но и ориентирование по древовидным спискам — постепенное движение по схеме «марка — модель — категория запчасти — …. — запчасть». Покупателю стоит указывать параметры транспортного средства крайне внимательно, не допуская ни одной ошибки. Как правило, интернет-магазины предлагают новые карданные валы азиатского, реже европейского производства. Если вы решились на покупку подержанного кардана, то его нужно будет проверить. Во-первых, необходимо осмотреть места креплений. Если они замятые или погнутые, то такое изделие не стоит покупать. Особенно важно осматривать карданы, конструкция которых не предусматривает наличия фланцев. Во-вторых, нужно проверить трубы кардана. Если они гнутые, весь вал быстро начнет вибрировать. В-третьих, изделие все равно придется отнести специалисту — он должен выявить, разбирался ли вал, а если разбирался, то был ли собран по технологии. В-четвертых, необходимо обратить внимание на шлицевое соединение. Зазубрины, вмятины и следы сильной коррозии — все это сигнализирует о том, что кардан не стоит приобретать. И, наконец, в-пятых — подвесные подшипники. Они должны быть целыми, не издавать посторонних звуков и т.п. Желательно покупать б.у. кардан с гарантией от продавца. Вывод Карданный вал — простое на первое взгляд изделие, с которым нередко возникают проблемы. Несмотря на высокую живучесть таких валов, они нуждаются в периодическом осмотре и обслуживании. В силу большого эксплуатационного ресурса автолюбитель может приобрести даже б.у. карданный вал, однако неновое изделие нужно самым тщательным образом проверять. В продаже встречаются и новые карданы — их производят как на отечественных, так и зарубежных заводах. Несмотря на то, что оригинальные карданы являются самыми надежными, их стоимость многие считают неадекватной. Неоригинальный кардан покупать можно, однако какие-то рекомендации по производителям дать сложно — качество изделий практически всех фирм, работающих на вторичный рынок карданных валов, примерно одинаково.Карданный вал — приспособление, которое передает крутящий момент от КП или же раздаточной коробки автомобиля к задним колесам. Прообразу такого вала уже не одно столетие и с самого его появления в прошлом веке конструкция не слишком изменилась. В автомобилях карданные валы нашли особенно широкое применение. Несмотря на то, что технически это всего лишь металлическое изделие сложной формы, у водителей с ним нередко возникают проблемы. Давайте разберемся с устройством карданного вала, его функциями, а также некоторыми распространенными неисправностями. Немного из истории применения карданных валов Неопытные автолюбители думают, что карданным валом оборудованы все современные автомобили. Старые — так и подавно. На самом деле для транспорта с передним приводом в кардане попросту нет нужды, так как крутящий момент передается на переднюю ось через дифференциал и главную передачу. Где без кардана никак было не обойтись, так это в автомобилях полным и с задним приводом. Именно этот вал передает крутящий момент от автомобильной КП или же раздатки в случае полного привода к редукторам мостов. Впервые карданный вал описал, но не изобрел итальянский инженер и математик Джероламо Кардано в 16 веке. Кстати, в его честь этот вал и был назван. Одним из первых успешно применил кардан в автомобилестроении промышленник Луи Рено. Как отметил господин Рено, применение карданного вала позволило надежно и без провалов передавать крутящий момент даже при езде по неровной дороге (раньше с этим были проблемы). На самом деле первый автомобильный карданный вал не сильно отличается от современного — некоторые конструктивные особенности современных валов заинтересовали бы инженеров прошлого века, однако само устройство в целом серьезных изменений так и не претерпело. Достоинства и недостатки В силу относительно простой конструкции карданные валы отличаются огромной живучестью. Они незаменимы в автомобилях, которые должны эксплуатироваться в условиях бездорожья. Один из самых живучих (с учетом нагрузок) элементов автомобиля вообще — крестовина — входит в состав именно карданного вала. Однако вместе с живучестью и возможностью выдерживать огромные нагрузки приходят и некоторые недостатки. Здесь легко проследить аналогию с некоторыми другими компонентами транспортных средств, которые в силу некоторых обстоятельств не претерпели усложнения с течением времени и появлением новых технических решений. Главным и, пожалуй, единственным недостатками карданного вала являеюся его большие масса и габариты. Все остальные недостатки вытекают именно отсюда. К примеру, карданы грузовиков КамАЗ могут весить от 19,8 до 45 килограмм. Один лишь вал существенно повышает массу снаряженного автомобиля, что сказывается на динамических характеристиках и на расходе топлива. Нельзя не отметить, что под установку вала необходимо выделять туннель под днищем автомобиля. В случае грузовиков это не так существенно, однако в малогабаритных автомобилях из-за наличия карданного вала меняется геометрия задней части салона. Кроме того, вращающийся вал становится источником вибраций и шумов, что, впрочем, не станет проблемой, если водитель займется установкой вибро— и шумоизоляционных материалов. Устройство карданного вала Как уже и было указано выше, устройство карданного карданных валов не претерпело серьезных изменений с течением времени. Как и более чем век назад, карданный вал состоит из пяти элементов. На деле их больше, однако фланцы, гайки, обоймы, кронштейны и сальники к основным элементам обычно не относят. Вот что лежит в основе карданного вала: Центральный вал. Полая стальная труба. Полость нужна для того, чтобы уменьшить массу изделия; Крестовины с наконечниками. По сути, это шарниры специфической крестовой формы, служащие для передачи крутящего момента, а заодно и соблюдения переменности углов (от 0 и до 20 градусов). Балансировка карданного вала нарушается, если угол вращения крестовины превышает отметку в 20 градусов; Промежуточный подшипник. Поддерживает основной вал, давая ему возможность свободно вращаться по оси. Если в карданном вале множество секций, то и промежуточных подшипников будет два, три или даже больше. Скользящая вилка. Данный элемент конструктивно соединяет промежуточный и карданный вал на концах. Вместе с тем, он же компенсирует возрастающее расстояние по высоте между ними при езде по пересеченной местности. Сами карданные валы делят но одно— и многосекционные. В случае односекционных валов область применения ограничена спортивными автомобилями с задне— и полноприводной трансмиссией, которые требуют максимально быстрой передачи момента на ведущие колеса. Многосекционные устройства находят применение в обычных легковых, а также грузовых автомобилях. Как несложно догадаться, все не перечисленные элементы карданного вала (в сумме их порядка 20) составлены уплотнителями, крепежными и демпфирующими элементами. В силу того, что карданные валы эксплуатируются в особенно жестких условиях, все эти элементы отличаются простотой и высокой живучестью. Немного о типах карданных передач Несмотря на довольно простое устройство карданных валов и, в целом, не слишком широкую область их применения, инженеры нашли несколько решений вопроса передачи крутящего момента. Карданные передачи могут быть реализованы с использованием таких конструкций: Шарнир равных угловых скоростей; Шарнир неравных угловых скоростей; Жесткие полукарданные шарниры; Упругие полукарданные шарниры. Классическим вариантом принято считать использование шарниров неравных угловых скоростей (НУС). Такие шарниры нашли применение не только в карданной передаче. Они были реализованы рулевых колонках и даже в некоторых инструментах. Впрочем, на современных внедорожниках уже чаще используется система с ШРУсами, т.е. шарнирами равных угловых скоростей. Упругие шарниры тоже применяются довольно часто. Особенность таких шарниров в том, что они передают момент при изгибах, не превышающих 8 градусов. Вместе с тем, шарниры, представляющие собой упругие резиновые муфты, гарантируют отсутствие резких динамических нагрузок и, по сути, не требуют технического обслуживания. А вот жесткие полукарданные шарниры в автомобилестроении уже не применяются, хотя относительно успешные попытки были. Неисправности карданных валов Неисправностей, которые кроются в системе карданной передачи, довольно много. Самый верный вариант — обратиться к специалистам на СТО для точной диагностики. Впрочем, на многие вещи автолюбитель обратит внимание еще до того, как будет поставлен точный «диагноз». Давайте перечислим их, а уже потом разберемся, что делать в случае выявления неисправности: Протечка масла в районе коробки передач или же передней части кардана; Вибрация при наборе скорости, а также стук или удары после включения КП в работу; Скрип (как постоянный, так и нечастый); Вибрация; Звон в трубе вала. Если вы наблюдаете масло на кардане или же в районе коробки передач, то строго рекомендована проверка сальника коробки. Со временем уплотнители изнашиваются и перестают быть эластичными, вследствие чего образуется небольшая щель между сальником и штоком кардана — через нее масло может выходить из агрегата. Также стоит обратить внимание на целостность шлицевого соединения. Если шлицы имеют шероховатости или заусенцы, может также наблюдаться протечка масла. Как правило, проблема решается зачисткой шлицев шлифовальной шкуркой. Самый надежный вариант: замена шлицев. Как показала практика, появления стуков и ударов при нагрузке на кардан обусловлена его люфтом. В первую очередь проверяют крестовину — если она начала разрушаться, замена является строго обязательной. Также обращают внимание на болты карданного вала. Их необходимо просто подтянуть. Проверьте также подшипники и подвижные шлицы. В случае износа шлицов и появления люфтов в подшипниках эти элементы нужно менять. Проблема скрипа, возникающего при нажатии на газ, нередко кроется в работе шарниров. Проверьте крестовины или ШРУСы. Крестовина может проржаветь и заклинивать. Если проблему игнорировать, она попросту разрушится — замену нужно произвести как можно скорее. С шарнирами равных угловых скоростей еще можно поработать. Их перебирают, осматривают, смазывают в случае необходимости и затем проверяют в реальных условиях. Если скрип остается, ШРУСы требуют замены. Пожалуй, наиболее часто встречающимся индикатором неисправности карданного вала является вибрация. Сразу отметим, что вибрации могут наблюдаться и при дисбалансе колес. Если с колесами все в порядке, то источником вибрации на определенных скоростях очень часто является именно карданный вал. Зачастую вибрации наблюдаются на скоростях 60-80 км/ч, а также 90-120 км/ч. Заметьте, что вибрация карданного вала может наблюдаться не только при выработке отдельных его элементов, но даже и после ремонта. Вот в чем может крыться проблема: Попадание твердых частиц и грязи в КП, раздаточную коробку и отдельные элементы кардана. Рекомендуется очистка кардана и в особенности его фланцев; Отрыв или сильная коррозия балансировочных колец. Выявить проблему можно при осмотре; Нарушение целостности крестовин. Их рекомендуется заменить; Механические повреждения самого кардана. Если «труба» имеет более чем полутора-миллиметровую деформацию, то ее нужно заменить. В иных случаях ее можно править на гидравлическом прессе; Неправильная сборка и монтаж кардана. Заметьте, что не всегда источником вибраций является именно кардан. К примеру, вибрация может возникать на одних и тех же оборотах, но на неодинаковых передачах — в этом случае в проверке кардана нет необходимости. Если же вибрация начинает слабеть при переключении на другую передачу, но не исчезает совсем, карданный вал все же стоит проверить. А что касается звона в трубе вала, то его источником может стать отлетевшая крышка шлицов. В этом случае кардан разрезают и приваривают крышку на ее место. В очень редких случаях размещенная внутри трубы опора свинцового сердечника, призванная компенсировать дисбаланс, отрывается полностью или разваливается на части. В этом случае кардан остается лишь заменить на новый. Поиск нового карданного вала Вообще, найти подходящий кардан несложно. Автолюбитель может приобрести новый в магазине или же найти поддержанную деталь на авторазборке. Каждый из этих вариантов по-своему хорош. Главным достоинством разборок является то, что там автолюбитель сможет найти недорогие автозапчасти. Что касается поисков автозапчастей в магазине, то здесь есть несколько вариантов: Поиск по коду комплектующей; Поиск по VIN-коду автомобиля; Поиск по ключевым параметрам автомобиля: марка, модель, год выпуска и некоторые параметры агрегатов. Сегодня все чаше пользуются последним вариантом поиска, т.к. современные интернет-магазины используют не только поиск по кодам, но и ориентирование по древовидным спискам — постепенное движение по схеме «марка — модель — категория запчасти — …. — запчасть». Покупателю стоит указывать параметры транспортного средства крайне внимательно, не допуская ни одной ошибки. Как правило, интернет-магазины предлагают новые карданные валы азиатского, реже европейского производства. Если вы решились на покупку подержанного кардана, то его нужно будет проверить. Во-первых, необходимо осмотреть места креплений. Если они замятые или погнутые, то такое изделие не стоит покупать. Особенно важно осматривать карданы, конструкция которых не предусматривает наличия фланцев. Во-вторых, нужно проверить трубы кардана. Если они гнутые, весь вал быстро начнет вибрировать. В-третьих, изделие все равно придется отнести специалисту — он должен выявить, разбирался ли вал, а если разбирался, то был ли собран по технологии. В-четвертых, необходимо обратить внимание на шлицевое соединение. Зазубрины, вмятины и следы сильной коррозии — все это сигнализирует о том, что кардан не стоит приобретать. И, наконец, в-пятых — подвесные подшипники. Они должны быть целыми, не издавать посторонних звуков и т.п. Желательно покупать б.у. кардан с гарантией от продавца. Вывод Карданный вал — простое на первое взгляд изделие, с которым нередко возникают проблемы. Несмотря на высокую живучесть таких валов, они нуждаются в периодическом осмотре и обслуживании. В силу большого эксплуатационного ресурса автолюбитель может приобрести даже б.у. карданный вал, однако неновое изделие нужно самым тщательным образом проверять. В продаже встречаются и новые карданы — их производят как на отечественных, так и зарубежных заводах. Несмотря на то, что оригинальные карданы являются самыми надежными, их стоимость многие считают неадекватной. Неоригинальный кардан покупать можно, однако какие-то рекомендации по производителям дать сложно — качество изделий практически всех фирм, работающих на вторичный рынок карданных валов, примерно одинаково.

Принцип работы карданного вала, конструкция, неполадки

Принцип работы карданной передачи - изображение 14 - изображение 14

Не все знают, что такое кардан в конструкции автомобиля. Кардан, он же карданный вал — это звено в цепи передачи крутящего момента от коробки переключения скоростей к редуктору моста.

Конструкцию кардана не меняют десятки лет, потому как это наиболее простая и надежная конструкция. Любой автомобиль с полным приводом имеет кардан.

 

Конструкция и принцип работы кардана

Кардан может быть односекционным, двух, трех и более. Габаритные размеры карданного вала, естественно, тоже разные, для одних марок и моделей авто они очень маленькие, для других огромные.

Карданный вал состоит из:

  • вал;
  • две крестовины;
  • скользящая вилка;
  • резиновые уплотнения;
  • фланец;
  • подвесной подшипник;
  • могут быть добавлены некоторые элементы, в зависимости от вида кардана.

Если кардан односекционный, то он состоит из одной центральной части и сопряженных с ней деталей.

Принцип работы карданной передачи - фотография 15 - изображение 15

устройство кардана

Функционирует кардан за счет шарнирных механизмов, соединения крестовины с ведомой и ведущей вилкой.

 

Крестовина

Крестовина обеспечивает вращение сопряженных деталей с изменяющимся углом относительно друг друга. При угле вращения от 0 до 20 градусов достигается наивысший КПД. Если этот угол больше, то карданный вал начинает вибрировать, а крестовина изнашиваться.

Принцип работы карданной передачи - фотография 16 - изображение 16

кардан

 

Раздвижное шлицевое соединение

Это соединение обеспечивает работоспособность и устойчивость во время движения по неровным дорогам. Так как коробка передач (КПП) или раздаточная коробка жестко сидят в кузове автомобиля, а редуктор моста сидит на подвеске машины, то расстояния между ними изменяются. Поэтому карданный вал, который соединяет коробку и редуктор, должен изменяться в длине. Это обеспечивается за счет шлицев и пазов.

 

Подвесной подшипник

Подвесной подшипника карданного вала — это опора составного вала, который держит его, но дает вращаться. Крепления подшипника крепятся к кузову автомобиля. Сколько секций содержится в карданном вале, столько и подвесных подшипников должно быть.

 

Неполадки, поломки кардана

Не часто, но встречается, что карданный вал стучит. Такие стуки могут возникать во время резкого старта, при переключении скоростей.

Принцип работы карданной передачи - изображение 17 - изображение 17

карданный вал

Причины появления шума:

  1. Ослабли болты крепления фланцев и соединительной муфты коробки передач.
  2. Увеличенный зазор в раздвижном шлицевом соединении.
  3. Большой зазор в подшипниках крестовины.

 

Причины вибрации карданного вала при движении:

  • вал деформировался;
  • кардан установлен не по меткам;
  • валы разбалансированы;
  • изношена втулка фланца промежуточной муфты или кольца центрирующего вторичного вала коробки передач;
  • подвесной подшипник имеет увеличенный зазор;
  • ослабли болтовые соединения поперечной опоры;
  • большой зазор в игольчатых подшипниках крестовинах;
  • ослабли крепления соединения вилки;
  • отсутствие смазки в шлицах вала.

Принцип работы карданной передачи - фотография 18 - изображение 18

кардан кашкай

Почему вытекает смазка

Соединения, имеющие смазку, уплотнения, часто разгерметизируются и происходит вытекание смазывающего вещества (Литол-24 и т.д.).

Причин всего две:

  1. Изношен сальник шлицевого соединения.
  2. Изношен сальник подшипников крестовин.

Если слышен хруст в области карданного вала, то рекомендуется доехать до ближайшего сервиса и провести диагностику, или проделать это своими руками.

Как устранить причины неполадок кардана:

  1. Постучать по резьбовым соединениям, проверить, если ослабли, сделать протяжку.
  2. Если большой люфт в шлицевом соединении, то вал надо разобрать, посмотреть, скорее всего его придется менять.
  3. При большой зазоре крестовины, ее заменить.
  4. Деформированные детали карданного вала заменить или заменить в сборе.
  5. Если карданный вал был установлен не по меткам, разобрать, установить по меткам.
  6. Если есть биение вала, надо проверить его на изогнутость. Снять, покрутить. Конечно, для этого нужен специальный стенд, который покажет, согнулся вал или нет, но и на глаз видно бывает, вал ровный или нет.
  7. Заменить сальники, если течет смазка.

 

Видео

Принцип работы карданного вала автомобиля.

Как заменить крестовину на ВАЗ 2101-2107.

Подвесной подшипник и крестовина. Замена.

 

0

Если мы возьмем обыкновенную механическую коробку передач, то увидим в ее составе три вала:

  • первичный или ведущий — соединяет КПП с маховиком через сцепление;
  • вторичный — жестко связан с карданом, именно он предназначен для передачи момента вращения на кардан, а от него уже на ведущие колеса;
  • промежуточный — передает вращение от первичного вала вторичному.

Принцип работы карданной передачи - фотография 19 - изображение 19

Предназначение карданной передачи

Любой водитель, который ездил на заднеприводном или полноприводном автомобиле, а уж тем более на ГАЗоне или ЗИЛ-130, видел карданный вал — длинную полую трубу, состоящую из двух сегментов — более длинного и короткого, между собой они соединены промежуточной опорой и крестовиной, образующими шарнир. В передней и задней части кардана можно увидеть фланцы для жесткого соединения с задним мостом и вторичным валом, выходящим из коробки передач.

Основная задача кардана состоит не только в передаче вращения от КПП на редуктор заднего моста, но и в том, чтобы эта работа передавалась при переменной соосности сочлененных агрегатов, или, говоря простым членораздельным языком, — обеспечивается жесткая связка ведущих колес со вторичным валом коробки перемены передач, при этом не препятствуя независимому перемещению колес и подвески относительно кузова.

Также устройство автомобиля таково, особенно если речь идет о грузовиках, что коробка расположена выше по отношению к поверхности, чем редуктор заднего моста. Соответственно, передать момент движения нужно под определенным углом, а благодаря шарнирному устройству кардана это вполне возможно. Более того, в процессе езды рама автомобиля может незначительно деформироваться — буквально на миллиметры, но устройство кардана позволяет не учитывать эти мелкие изменения.

Принцип работы карданной передачи - фото 20 - изображение 20

Стоит также сказать, что карданная передача используется не только в полно- и заднеприводных автомобилях, устанавливают ее и на переднеприводные. Правда здесь она называется по-другому — ШРУС — шарниры равных угловых скоростей. ШРУСы соединяют дифференциал коробки передач со ступицами передних колес.

Говоря же в целом, принцип карданной передачи используется и для других целей:

  • нижний и верхний карданы рулевого управления;
  • для связи распределительной коробки с редуктором ведущей оси — на внедорожниках с подключаемым полным приводом, типа УАЗ-469;
  • для отбора мощности двигателя — вал отбора мощности, исходящий из КПП тракторов, служит для приведения в движение различного сельхоз оборудования через кардан, например картофелекопалок или сажалок, дисковых борон, сеялок и так далее.

Принцип работы карданной передачи - фотография 21 - изображение 21

Устройство

Как уже писалось выше, карданный вал представляет собой две сочлененные с помощью шарнирного соединения полые трубы. В передней части имеется шлицевой валик, входящий в зацепление со вторичным валом КПП посредством переходной муфты.

В месте сочленения двух частей кардана на каждой из них имеется вилка, и они соединены между собой с помощью крестовины. На каждом из концов крестовины имеется игольчатый подшипник. На эти подшипники надеваются вилки и благодаря им передача вращения возможна с одного вала на другой при образовании угла от 15-ти до 35 градусов в зависимости от устройства. Ну а в задней части кардан прикручивают к редуктору с помощью фланца, который крепится на четырех болтах.

Принцип работы карданной передачи - изображение 22 - изображение 22

Важную роль выполняет промежуточная опора, внутри которой находится шариковый подшипник. Опора прикручивается к днищу автомобиля, а подшипник дает возможность валу свободно вращаться.

Как мы видим, устройство довольно простое, основанное на принципе шарнира. Однако инженерам нужно делать точные расчеты, чтобы все элементы подвески работали сбалансировано и согласовано между собой.

Устройство автомобилей

Принцип работы карданной передачи - фото 23 - изображение 23



Карданные передачи с шарнирами неравных угловых скоростей применяются для привода агрегатов трансмиссии и дополнительного оборудования автомобиля (лебедки или других агрегатов). Такие передачи чаще называют карданными валами или просто - карданами. Шарниры, применяющиеся в карданных передачах неравных угловых скоростей, бывают жесткие и упругие (рис. 1).

Принцип работы карданной передачи - изображение 24 - изображение 24

Наибольшее применение имеет жесткий карданный шарнир (рис. 1, а), который состоит из двух вилок 1 и 7, крестовины 6 и подшипников 4.

Недостатком такого шарнира является неравномерность вращения ведомой вилки относительно ведущей, которая проявляется в том, что ведомая вилка за один оборот дважды замедляет скорость вращения и дважды ее ускоряет. Именно по этой причине такие шарниры и называют шарнирами неравных угловых скоростей. Неравномерность вращения проявляется тем сильнее, чем на больший угол отклонены ведомый и ведущий валы.Этот недостаток жестких шарниров при высоких частотах вращения валов вызывает динамические нагрузки на механизмы трансмиссии и может привести к поломкам агрегатов и их элементов.Для устранения этоо недостатка жестких карданных шарниров, они в карданных передачах применяются попарно таким образом, чтобы неравномерность вращения одного шарнира компенсировалась неравномерностью вращения другого шарнира.

Тем не менее, карданные передачи с шарнирами неравных угловых скоростей применяются лишь в трансмиссиях с относительно невысокой частотой вращения и небольшими углами отклонения валов, например, в заднеприводных легковых автомобилях, в грузовых автомобилях и автобусах, в полноприводных автомобилях.

Равномерное вращение вала при применении двойной карданной передачи (с двумя шарнирами) может быть достигнуто при выполнении следующих условий:

  • углы наклона валов в обоих шарнирах должны быть одинаковы;
  • вилки, расположенные на противоположных концах вала должны лежать в одной плоскости.

Принцип работы карданной передачи - фотография 25 - изображение 25

Эти требования следует учитывать при сборке карданной передачи после демонтажа, разборки и ремонта.

Конструкция карданных передач с шарнирами неравных угловых скоростей на различных марках автомобилей практически одинакова, отличаясь лишь размерами.

На рисунке 2 приведены карданные передачи грузовых автомобилей марок «ЗиЛ», «ГАЗ» и легкового автомобиля марки «ВАЗ». Устройство карданной передачи рассмотрим на примере автомобиля марки «ЗиЛ».

Карданный вал автомобиля «ЗиЛ» (рис. 2, а) выполнен из стальной трубы (вал 8), к которой с одной стороны приварена вилка 9 шарнира, а с другой – шлицевая втулка. Шлицевая втулка своими внутренними шлицами соединяется со скользящей вилкой 14 шарнира. Шлицевое соединение втулки скользящей вилки герметизировано. Смазочный материал во внутренней втулке удерживается от вытекания заглушкой, завальцованной внутри втулки. Наружное уплотнение состоит из резинового и войлочного колец с разрезными шайбами. Оба кольца поджимаются накидной гайкой, навернутой на конец шлицевой втулки.

Каждый карданный шарнир состоит из вилки с фланцем 1 и втулок 9, 14, находящихся на валу, крестовины 5, игольчатых подшипников с уплотнительными манжетами 11 и крышек подшипников 2.

Крестовина своими шипами устанавливается в проушинах вилок на игольчатых подшипниках. Иглы подшипников собраны в корпусах 4 без внутренних обойм. Смазочный материал в подшипники закладывается на заводе-изготовителе при сборке шарниров, и в процессе эксплуатации чаще всего не добавляется.Замена смазки в подшипниках обычно производится при полной разборке карданной передачи во время ремонта. Однако на некоторых карданных передачах предусмотрены пресс-масленки для периодической смазки подшипников шарниров. Внутренняя полость подшипников герметизируется комбинированным устройством, состоящим из резиновой самоподжимной уплотнительной манжеты 11 и двухкромочной торцевой уплотнительной манжеты.



Резиновая самоподжимная уплотнительная манжета смонтирована в стакане подшипника, а торцевая уплотнительная манжета напрессована на шипы крестовины. Игольчатые подшипники удерживаются от выпадения из отверстий вилок крышками 2, прикрепленными болтами к проушинам этих вилок.В крышке каждого подшипника выдавлен выступ, а на торце стакана подшипника выполнен паз. При сборке подшипников паз и выступ совмещаются, благодаря чему подшипники не проворачиваются в проушинах вилок и не изнашивают их поверхность. Крышки прикручиваются к проушинам болтами и стопорятся пластиной 3.

Принцип работы карданной передачи - изображение 26 - изображение 26

Карданные валы в сборе с карданными шарнирами на заводе изготовителе подвергаются динамической балансировке. Балансировка достигается приваркой балансирующих пластин 12 на обоих концах трубы или установкой их под крышки подшипников.

Особенностью карданной передачи ГАЗ-66-11 (рис. 2, б) является применение защитных металлических колпаков 16 и 17 на карданном шарнире, расположенном возле раздаточной коробки. В крестовинах карданных шарниров сохранена пресс-масленка, через которую производится смазывание подшипников в процессе эксплуатации.Для правильной сборки карданной передачи после ремонта с целью обеспечения ее равномерного вращения и предотвращения нарушения заводской балансировки, на валу 8 и в подвижной вилке 14 наносят риски или стрелки.

На легковом заднеприводном автомобиле ВАЗ-2107 карданная передача состоит из двух валов. Промежуточный карданный вал (рис. 2, в) передним концом соединяется с вторичным валом коробки передач через упругий карданный шарнир (муфту Гуибо) 19. Она выполнена из шести резиновых элементов, которые привулканизированы к металлическим вкладышам. Во вкладышах имеются отверстия, через которые проходят болты 23 крепления муфты к фланцам вторичного вала коробки передач и карданного вала. Задним концом промежуточный карданный вал упирается в промежуточную опору. Для поглощения вибрации карданной передачи подшипник 21 промежуточной опоры расположен в упругой резиновой подушке 20, которая привулканизирована к кронштейну крепления.

Принцип работы карданной передачи - фото 27 - изображение 27

Аналогичную по устройству промежуточную опору с упругим элементом имеет карданная передача неполноприводного автомобиля марки «ЗиЛ» (рис. 2, а). На некоторых автомобилях могут применяться промежуточные опоры с жестко установленными в корпусе подшипниками (рис. 3, б). В этом случае сам корпус опоры может качаться на цапфах.

Основные неисправности карданных передач с шарнирами неравных угловых скоростей:

  • износ и выход из строя игольчатых подшипников шарниров;
  • износ посадочных мест под игольчатые подшипники в проушинах вилок;
  • износ крестовин шарниров;
  • износ шлицевого соединения;
  • выход из строя опоры карданного вала;
  • изгиб или деформация трубы карданного вала.

Причинами неисправностей чаще всего является неправильная сборка шарниров после ремонта, отсутствие смазки в шлицевой части и подшипниках, неправильная эксплуатация (резкое включение передач и переменные тяговые усилия в трансмиссии, небрежная езда, приводящая к ударам карданной передачи, приводящая к изгибу и т. д.).

Неисправности карданной передачи, связанные с деформацией вала, износом подшипников и шлицевого соединения можно определить выбегом автомобиля на большой скорости по проявляющейся вибрации.В трансмиссии автомобиля два агрегата чаще всего становятся источником повышенной вибрации - сцепление (с маховиком) или карданная передача. При этом вибрация из-за дисбаланса сцепления или маховика проявляется сразу после заводки двигателя, даже если автомобиль неподвижен. Деформированный или неисправный карданный вал дает о себе знать лишь во время движения автомобиля.

Качественно отремонтировать погнутый карданный вал в условиях малого или среднего предприятия автосервиса сложно, так как без специального оборудования балансировку выполнить не представляется возможным. Деформированный вал карданной передачи является источником сильной вибрации (особенно, при большой частоте вращения), что приводит к преждевременному выходу из строя узлов и деталей, а также дискомфорту при езде, поэтому гнутый кардан обычно заменяют исправным.

***

Карданные передачи с шарнирами равных угловых скоростей - ШРУСы



Главная страница
  • Страничка абитуриента
Специальности
  • Ветеринария
  • Механизация сельского хозяйства
  • Коммерция
  • Техническое обслуживание и ремонт автотранспорта
Учебные дисциплины
  • Инженерная графика
  • МДК.01.01. «Устройство автомобилей»
  •    Карта раздела
  •       Общее устройство автомобиля
  •       Автомобильный двигатель
  •       Трансмиссия автомобиля
  •       Рулевое управление
  •       Тормозная система
  •       Подвеска
  •       Колеса
  •       Кузов
  •       Электрооборудование автомобиля
  •       Основы теории автомобиля
  •       Основы технической диагностики
  • Основы гидравлики и теплотехники
  • Метрология и стандартизация
  • Сельскохозяйственные машины
  • Основы агрономии
  • Перевозка опасных грузов
  • Материаловедение
  • Менеджмент
  • Техническая механика
  • Советы дипломнику
Олимпиады и тесты
  • «Инженерная графика»
  • «Техническая механика»
  • «Двигатель и его системы»
  • «Шасси автомобиля»
  • «Электрооборудование автомобиля»

Карданная передача

Принцип работы карданной передачи - изображение 28 - изображение 28

Карданная передача служит для передачи крутящего момента от раздаточной коробки (коробки передач) к ведущим мостам. Её применение связано с тем, что изменяется взаимное положение осей валов трансмиссии и они не лежат на одной прямой.

Коробка передач 1 (рис. 17.16,а), или раздаточная коробка на автомобиле установлены выше ведущего моста 7, в резуль­тате чего ось карданного вала 5, передающего крутящий мо­мент, расположена под некоторым углом а к горизонтали. Ко­робка передач соединена с рамой неподвижно, а ведущий мост подвешен к ней с помощью рессор. Когда при прогибе рессор изменяется положение моста относительно рамы, изменяется и угол а наклона карданного вала 5.

Карданная передача состоит из трех основных элементов: карданных шарниров 2, карданных валов 3 и 5 и промежуточ­ной опоры 4. Одним из условий равномерного вращения вала 6 главной передачи ведущего моста 7 является равенство углов а и а,, между осью вала 5 и осями валов 3 и 6, что обеспечивается конструкцией передачи.

Простейший карданный шарнир состоит из двух вилок 8 и 10 (рис. 17.16, б), укрепленных на валах 3 и 5, и крестовины 9 с шипами, входящими в отверстия вилок и соединяющими шарнирно валы. Вилка 10, поворачиваясь относительно оси А - А, может одновременно с крестовиной поворачиваться относитель­но оси Б - Б, обеспечивая передачу вращения от одного вала к другому при изменении угла между осями валов. Такой кардан­ный шарнир называется жестким шарниром неравных угловых скоростей. В нем при равномерном вращении ведущей вилки 8 ведомая вилка 10 вращается неравномерно: в течение одного оборота она дважды обгоняет ведущую вилку и дважды отста­ет от неё. В результате этого возникают дополнительные нагруз­ки, вызывающие изнашивание деталей шарнирного соединения и узлов трансмиссии.

Принцип работы карданной передачи - фотография 29 - изображение 29

Рис.17.16. Схема карданной передачи (а); шарнир неравных угловых скоростей (б)

1 - коробка передач; 2 - карданные шарниры; 3 - карданный вал; 4 - промежу-точная опора; 5 - карданный вал; 6 - вал главной передачи; 7 - ведущий мост; 8 и 10 - вилки; 9 - крестовина с шипами

Для устранения неравномерного вращения применяют два одинаковых карданных шарнира, причем их вилки, расположен­ные на противоположных концах карданного вала, должны ле­жать в одной плоскости. Тогда неравномерность, вызываемая одним карданным шарниром, компенсируется неравномернос­тью другого. Однако, и при двух карданных шарнирах, угол между осями валов не должен превышать 23°.

При движении автомобиля в результате прогиба рессор расстояние между коробкой передач и задним мостом изменя­ется, поэтому на валу одну из вилок карданного шарнира уста­навливают на шлицах, чтобы длина карданного вала также могла изменяться.

Устройство карданных передач автомобилей различных ма­рок практически одинаково, отличие заключается, главным образом, в размерах и форме отдельных деталей.

Типичным примером конструкции карданной передачи явля­ется карданная передача автомобиля ЗИЛ-130 (рис. 17.17,а). Она состоит из промежуточного 12 и основного 21 валов, соединен­ных с помощью шлицев 13, промежуточной опоры 18 и трех же­стких карданных шарниров I-III неравных угловых скоростей

Принцип работы карданной передачи - фотография 30 - изображение 30

Рис. 17.17. карданные передачи автомобилей: а - устройство карданной передачи автомобиля ЗИЛ-130; б - схема расположения валов карданной передачи полноприводного автомобиля

Все три карданных шарнира имеют одинаковую конструк­цию, которая позволяет им работать с максимальным рабочим углом между осями валов, равным 19°. Карданный шарнир со­стоит из двух вилок 22 и 23, крестовины 26, четырех стаканов 34 с установленными в них подшипниками, деталей крепления и уплотнений подшипников.

Крестовина имеет четыре шипа, в центре которых просвер­лены смазочные каналы. На каждый шип одет игольчатый под­шипник. Иглы 25 подшипника расположены в стакане 34 и внут­ренней обоймы не имеют. Стакан устанавливается в вилке шар­нира и удерживается крышкой 27, которая крепится болтами, стопорящимися усиками 24. Для удержания смазки подшипни­ки снабжены сальниками 35: один из них (радиальный) уста­новлен в стакане подшипника, а другой (торцовый) на шипе крестовины.

Промежуточный 12 и основной 21 карданные валы представ­ляют собой тонкостенные трубы, на концах которых установ­лены вилки 11 карданных шарниров.

Задний конец промежуточного вала соединен со скользящей вилкой 28, шлицевой наконечник которой вместе со шлицевой втулкой 32 образует подвижное шлицевое соединение, компенсирующее изменение длины карданного вала в резуль­тате перемещения заднего моста.

К переднему концу промежуточного вала 12 приварена вил­ка 11, связанная крестовиной с фланцем-вилкой 10, при помо­щи которой вал крепится к коробке передач. Аналогично уст­роен и основной карданный вал 21.

Промежуточная опора 18 при помощи кронштейна 17 кре­пится болтами к поперечине рамы автомобиля. Она располо­жена на заднем конце промежуточного вала и является нераз­борной конструкцией, обеспечивающей поглощение вибрации, возникающей при работе карданной передачи. Шарикоподшип­ник 16 промежуточной опоры расположен в резиновой подуш­ке 31, закрепленной стопорными скобами и имеющей специаль­ные прорези, повышающие её эластичность.

Карданные передачи полноприводных трехосных автомоби­лей (ЗИЛ-131, КАМАЗ-4310 и др.) состоят из четырех кардан­ных валов (рис. 17.17,6): основного 4, расположенного между коробкой передач 2 и раздаточной коробкой 5, карданного вала 6 привода среднего моста 7, карданного вала 8 привода задне­го моста 9 и карданного вала 3 привода переднего моста 1. Ус­тройство всех карданных валов и шарниров этих автомобилей одинаково и аналогично описанным выше, за исключением того, что конструктивно карданный вал 6 среднего моста имеет несколько большие размеры.

Ведущие мосты

Ведущий мост представляет собой жесткую пустотелую бал­ку, состоящую из трех основных элементов: двух полуосевых рукавов и средней части - картера, в котором размещается глав­ная передача с дифференциалом. В полые рукава балок запрес­сованы стальные трубчатые кожуха полуосей, которые служат для установки ступиц колес. По способу изготовления балки ведущих мостов разделяют на литые и штампованно-сварные. На большинстве грузовых автомобилей балки ведущих мостов состоят из двух стальных штампованных половин, сваренных между собой,

К основным узлам, из которых состоит ведущий мост авто­мобиля, следует отнести главную передачу, дифференциал и полуоси.

Главная передача служит для увеличения подводимого к ней крутящего момента и передачи его через дифференциал на полу­оси, расположенные под прямым углом к продольной оси авто­мобиля. Конструктивно главные передачи представляют собой зубчатые или червячные редукторы. Последние из-за сравнитель­но малого КПД широкого распространения не получили. На автомобилях, в основном, применяют зубчатые главные переда­чи, которые делятся на одинарные и двойные. Передаточное чис­ло главной передачи в основном зависит от быстроходности, мощности двигателя, массы и назначения автомобиля. Для боль­шинства современных автомобилей оно находится в пределах 4-9. Для легковых машин обычно применяют одинарную передачу, для грузовых - как одинарную, так и двойную.

Одинарная главная передача (рис. 17.18,а) состоит из одной пары конических зубчатых колес со спиральными зубьями. В такой передаче крутящий момент передается от карданной пе­редачи на ведущую коническую шестерню 1, а от неё - на ведо­мое колесо 2, которое через специальный механизм (дифферен­циал) и полуоси передает вращение на ведущие колеса автомо­биля. Оси зубчатых колес одинарных передач могут пересекать­ся или быть смещенными (рис. 17.18, б); в последнем случае оди­нарная передача называется гипоидной. В такой главной переда­че зубья шестерни 1 и колесо имеют специальную форму и наклон спирали, позволяющие опустить ось конической шес­терни на расстояние С, равное 30-42 мм.

Принцип работы карданной передачи - фото 31 - изображение 31

Рис. 17. 18. Схемы главных передач:

а - одинарная главная передача: 1 - ведущая коническая шестерня; 2 - ведомое колесо; б-одинарная гипоидная главная передача: 1 - шестерня; 2 - колесо; с - смещение оси конической шестерни; в-двойная центральная глав­ная передача: 5 и 6 - цилиндрические шестерни; 3 и 4 - конические шестер­ни; г-двойная разнесенная главная передача

При применении главной передачи с гипоидным зацеплени­ем зубчатых колес карданную передачу и пол кузова можно разместить ниже, уменьшив тем самым высоту центра тяжести автомобиля, что улучшает его устойчивость. Кроме того, в ги­поидной передаче одновременно в зацеплении находится боль­шее число зубьев, чем в обычной конической передаче, в ре­зультате чего зубчатые колеса работают более надежно, плав­но и бесшумно. Однако, при гипоидном зацеплении происходит продольное проскальзывание зубьев, сопровождающееся выде­лением теплоты в результате чего происходит разжижение и выдавливание масла с поверхности сопряженных зубьев, при­водящее к их повышенному износу. Поэтому для гипоидных передач применяют специальные трансмиссионные масла с противоизносной присадкой.

Двойные главные передачи конструктивно могут выполнять­ся в одном картере - центральные (рис. 17.18, в) или каждая пара зубчатых колес располагается отдельно - разнесенные (рис. 17.18, г). В последнем случае главная передача состоит из двух отдельных механизмов: одинарной конической зубчатой пере­дачи, устанавливаемой в заднем мосту, и цилиндрических зуб­чатых передач - колесных редукторов.

Двойная центральная передача (рис. 17.18,в) состоит из пары конических и пары цилиндрических шестерен. Цилиндрические шестерни 5 и 6 имеют прямые или косые зубья, а конические 3 и 4 - спиральные. Крутящий момент передается от ведущей коничес­кой шестерни 3 к ведомой 4, установленной на одном валу с ци­линдрической шестерней 6, которая передает крутящий момент на цилиндрическую шестерню 5. Двойная главная передача по сравнению с одинарной обладает более высокой механической прочностью и позволяет увеличивать передаточное число при достаточно большом дорожном просвете под балкой (картером) ведущего моста, что повышает проходимость автомобиля.

Принцип работы карданной передачи - фотография 32 - изображение 32

Рис.17.19. Конический симметричный дифференциал:

1 и 7 - шестерни-саттелиты; 2 и 8 - конические зубчатые колеса; 4 - крестови-на; 5 -ведомое колесо; 6 - ведущая шестерня; 3 и 9 - полуоси

Дифференциал. При повороте автомобиля его внутреннее ведущее колесо проходит меньший путь, чем наружное, поэто­му, чтобы качение внутреннего колеса происходило без сколь­жения, оно должно вращаться медленнее, чем наружное. Это необходимо для того, чтобы исключить при повороте пробук­совывание колес, которое вызывает повышенное изнашивание шин, затрудняет управление автомобилем и увеличивает рас­ход топлива. Для обеспечения различной частоты вращения ведущих колес их крепят не на одном общем валу, а на двух полуосях, связанных между собой межколесным дифференциа­лом, подводящим крутящий момент от главной передачи к по­луосям.

Таким образом, дифференциал служит для распределе­ния крутящего момента между ведущими колесами и позволя­ет правому и левому колесам при поворотах автомобиля и при его движении на криволинейных участках дороги вращаться с различной частотой. Межколесный дифференциал бывает сим­метричным или несимметричным, соответственно распределя­ющим крутящий момент между полуосями поровну или не по­ровну. На автомобилях получили применение межколесные конические симметричные дифференциалы, межосевые коничес­кие и кулачковые дифференциалы повышенного трения.

Конический симметричный дифференциал представляет собой (рис. 17.19,а) шестеренчатый механизм, смонтированный в глав­ной передаче. Он состоит из двух конических зубчатых колес 2 и 8, шестерен-саттелитов 1 и 7 и крестовины 4. Ведомое колесо 5 главной передачи жестко соединено с коробкой дифференциала, состоящей из двух чашек, между которыми крепится крестови­на. Полуосевые зубчатые колеса 2 и 8 установлены в коробке дифференциала на шлицах полуосей 3 и 9, соединенных с веду­щими колесами автомобиля. От ведущей шестерни 6 главной передачи крутящий момент передается на ведомое колесо 5 и коробку дифференциала вместе с которой вращается крестови­на 4 с расположенными на ней шестернями-саттелитами 1 и 7.

При прямолинейном движении автомобиля по ровной до­роге оба ведущих колеса испытывают одинаковые сопротивле­ния качению и проходят одинаковые пути. Поэтому саттели-ты, вращаясь вместе с крестовиной и коробкой дифференциа­ла, сообщают зубчатым колесам 2 и 8 одинаковую частоту вра­щения, а сами относительно своих осей не поворачиваются. При этом саттелиты как бы заклинивают полуосевые зубчатые ко­леса, соединяя обе полуоси.

При движении автомобиля на повороте (рис. 17.19, б) его внутреннее колесо проходит меньший путь, чем наружное, в результате чего полуось 9 (рис. 17.19, а) и полуосевое зубчатое колесо 8, связанные с внутренним колесом автомобиля, враща­ются медленнее. При этом шестерни-саттелиты 1 и 7, вращаясь на шипах крестовины 4, перекатываются по замедлившему вра­щение полуосевому зубчатому колесу 8, в результате чего по­вышается частота вращения полуосевого зубчатого колеса 2 и полуоси 3. Таким образом, ведущие колеса автомобиля при повороте получают возможность проходить за одно и то же время различные пути без юза и пробуксовывания.

Основная особенность любого симметричного дифференци­ала - поровну распределять крутящий момент между ведущи­ми колесами. Эта особенность в некоторых случаях оказывает отрицательное влияние при преодолении автомобилем трудно­проходимых участков дороги. В случае попадания одного из колес автомобиля, например левого, на скользкое покрытие дороги (лед, мокрый грунт и т. п.) крутящий момент на нем уменьшается до значения, ограниченного коэффициентом сцеп­ления колеса с дорогой. Такой же крутящий момент действует и на правое колесо, хотя оно находится на поверхности с высо­ким коэффициентом сцепления. Если суммарный момент будет недостаточен для движения автомобиля, то последний не смо­жет тронуться с места. В этом случае левое колесо будет буксо­вать, а правое оставаться практически неподвижным.

Для устранения этого явления на некоторых образцах автомобильной техники устанавливают систему блокировки межколесных дифференциалов. При её включении оба колеса вращаются как одно целое.

Полуоси. Передача крутящего момента от дифференциала к ведущим колесам происходит при помощи полуосей. Полуоси своими внутренними концами со шлицами устанавливаются в коробку дифференциала. На наружном конце полуоси имеется фланец для крепления к ступице колеса. Крутящий момент от полуоси к ступице передается через подшипниковый узел. В за­висимости от расположения подшипников этого узла относитель­но кожуха, в котором находятся полуоси, различны и нагрузки, действующие на них. В связи с этим полуоси разделяются на два типа: полуразгруженные и полностью разгруженные.

Полуразгруженной полуосью называется полуось, которая опирается на шарикоподшипник, расположенный внутри ее кожуха. Такая полуось не только передает крутящий момент, скручивающий её, но и воспринимает изгибающие моменты.

Полностью разгруженной называется полуось, разгруженная от изгибающих моментов и передающая только крутящий мо­мент. Это достигается тем, что ступицу колеса устанавливают на кожухе полуоси на двух широко расставленных роликопод­шипниках, в результате чего изгибающие моменты восприни­маются кожухом, а полуоси передают только крутящий момент. Такие полуоси устанавливаются на всех грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности.

Устройство и взаимодействие главной передачи, дифферен­циала и узлов привода ведущих колес рассмотрим на примере автомобиля КАМАЗ-4310.

Картеры среднего и заднего мостов сварены из стальных штампованных балок с приваренными к ним крышками карте­ров, фланцами для крепления редукторов главных передач, кон­цевыми фланцами для крепления суппортов тормозных меха­низмов и цапф ступиц колес, рычагами для крепления реактив­ных штанг и опорами рессор (рис. 17. 20).

Принцип работы карданной передачи - фото 33 - изображение 33

Рис.17.20. Задний мост автомобиля КАМАЗ-4310:

1 - контргайка; 2 - шпилька крепления колеса; 3 - ступица; 4 - щиток; 5 - штуцер; 6 и 11 -сапуны; 7 и 9 - сальники; 8 - крышка головки подвода воздуха; 10 - опора рессоры; 12 -главная передача; 13 и 21 - фланцы; 14 - картер заднего моста; 15 - правая полуось; 16 -дифференциал; 17 - крышка; 18 - рычаг реактивной штанги; 19 - левая полуось; 20 -тормозная камера; 22 - кронштейн раз­жимного кулака; 23 - головка подвода воздуха; 24 -цапфа; 25 - суппорт тормоза; 26 и 27 - конические подшипники; 28-тормоз-ной барабан; 29 - гайка; 30 - замковая шайба; 31 - кран запора воздуха

Главные передачи среднего и заднего мостов в основном унифицированы. Главная передача среднего моста отличается от главной передачи заднего моста ведущим валом, ведущей конической шестерней, упорной шайбой и фланцем ведущего вала, который аналогичен фланцу, установленному на шестер­не привода задних мостов раздаточной коробки.

Главная передача мостов - двухступенчатая. Первая ступень состоит из пары конических шестерен со спиральными зубьями, вторая ступень - из пары цилиндрических косозубых шестерен.

Ведущая коническая шестерня 24 (рис. 17.21) главной пере­дачи заднего моста установлена на шлицах ведущего вала 25. Ведомая коническая шестерня 4 напрессована на вал-шестер­ню 6 и передает крутящий момент через прямоугольную шпон­ку 5. К ведомой цилиндрической шестерне 38 болтами 39 при­креплены чашки 47 межколесного дифференциала.

В чашках установлены две конические полуосевые шестер­ни 40, которые находятся в зацеплении с четырьмя саттеллита-ми 45, установленными на шипах крестовины 42 дифференциа­ла. В саттелитах запрессованы бронзовые втулки 44. Под тор­цы полуосевых шестерен и сателлитов подложены опорные шайбы 41 и 46. В шлицевые отверстия конических шестерен входят шлицы полуосей, фланцы которых установлены на шпильках ступиц колес и крепятся гайками.

Дифференциал в сборе с коническими подшипниками 43 ус­танавливается в гнездах картера главной передачи. После ус­тановки дифференциала на наружные обоймы подшипника ус­танавливаются крышки 29 и крепятся болтами. Предваритель­ный натяг подшипников осуществляется регулировочными гай­ками 48, ввернутыми в гнезда подшипников. Этими же гайка­ми регулируется положение ведомой цилиндрической шестер­ни 38 относительно ведущей 6.

Ведущий вал 25 вращается в двух конических роликоподшип­никах 20 и 23, установленных на хвостовике ведущей коничес­кой шестерни 24, и одном цилиндрическом роликоподшипни­ке 27, установленном в гнезде картера главной передачи. На­ружный конический подшипник 20 установлен в стакане 22. От попадания грязи и пыли, а также от вытекания смазки пере­дний подшипниковый узел защищен крышкой 18 с манжетой 17. Задний цилиндрический подшипник закрыт глухой крыш­кой 28 с прокладкой 26.

Вал ведущей цилиндрической шестерни 6 установлен в двух конических роликоподшипниках 7 и 10 и одном цилиндричес­ком 2, который установлен в гнезде картера главной передачи. Наружные обоймы конических подшипников установлены в стакане 9. Подшипниковый узел защищен от попадания грязи и пыли глухой крышкой 12с прокладкой.

Принцип работы карданной передачи - фотография 34 - изображение 34

Рис.17.21. Главная передача заднего мостоа автомобиля КАМАЗ-4310:

1-картер главной передачи; 2,27 и 34 - цилиндрические роликоподшипники; 3 - пробка заливного отверстия; 4 - ведомая коническая шестерня; 5 - шпонка; 6 - ведущая цилиндрическая шестерня (вал-шестерня); 7, 10, 20, 23 и 43 - конические роликоподшипники; 8 и 21 - регулировочные шайбы; 9 и 22 - стаканы подшипников; 11 и 19 - регулировочные прокладки; 12 и 18 крышки стаканов подшипников; 13 - опорная шайба; 14 - гайка; 15 - фланец; 16 - отражатель; 17 - манжета; 24 - ведущая коническая шестерня; 25 и 36 - ведущие валы; 26 - прокладка крышки; 28 - крышка подшипника; 29 -крышка подшип­ника дифференциала; 30 - стопор гайки подшипника дифференциала; 38 -ведомая цилиндрическая шестерня; 39 - болт крепления чашек дифферен­циала; 40 -полуосевая шестерня; 41 и 46 - опорные шайбы; 42 - крестовина; 44 - втулка саттелитов; 45 - саттелит; 47 - чашка дифференциала; 48 - регулировочная гайка подшипников дифференциала

Принцип работы карданной передачи - фотография 35 - изображение 35

Рис.17.22.Передний мост автомобиля КАМАЗ-4310:

1 - цапфа поворотного кулака; 2 - переходной штуцер; 3 - ввертный штуцер; 4 - корпус поворотного кулака; 5 - регулировочные прокладки; 6 и 27 - разжимные втулки; 7 -масленка; 8 - рычаг поворотного кулака; 9 - регулировочный рычаг; 10 - редуктор; 11 -шаровая опора; 12 - внутренний кулак; 13 - пробка; 14 - накладка кулака; 15 - вкладыши кулака шарнира; 16 - диск шарнира; 17, 22 и 25 - конические роликоподшипники; 18 - щиток; 19 - суппорт; 20 - ось колодок; 24 - пружина колодок тормоза; 26 - левая сту­пица с тормозным барабаном; 28 - ведущий фланец; 29 - наружный кулак шарнира; 30 - кран запора воздуха; 31 - разжимной кулак; 32 - колодка переднего тормоза; 33 - ролик колодки

Принцип работы карданной передачи - фото 36 - изображение 36

В отличие от главных передач среднего и заднего мостов глав­ная передача переднего моста (рис. 17. 22) крепится к картеру моста фланцем, расположенным в вертикальной плоскости. Ори­гинальные детали главной передачи (рис. 17. 23) переднего мос­та: чашка 3 колесного дифференциала, картер 31 редуктора, ве­дущий вал 11, крышка 17, подшипник 8. Остальные детали и узлы унифицированы с деталями и узлами редуктора заднего моста.

Рис. 17.23. Редуктор переднего моста автомобиля КАМАЗ-4310:

1 - крышка подшипника; 2 - ведомая цилиндрическая шестерня; 3 - чашка диф­ференциала; 4 - опорная шайба полуосевой шестерни; 5, 13, 14, 24 и 25 - конические роликоподшипники; 6 - полуосевая шестерня; 7 - опорная шайба саттелита; 8 и 22 -цилиндрические роликоподшипники; 9 - шпонка; 10 - заглушка; 11 - ведущий вал; 12 -ведущая коническая шестерня; 15 - сальниковое уплотнение; 16 - фланец; 17 и 27 -крышки; 18 и 26 - стаканы подшипни­ков; 19 и 30 - регулировочные шайбы; 20 - распорная втулка; 21 - ведомая ко­ническая шестерня; 23 - ведущая цилиндрическая шестерня; 28 - опорная шайба; 29 - гайка; 31 - картер редуктора; 32 - крестовина дифференциала; 33 - саттелит; 34 - регулировочная гайка; 35 - стопор гайки

Картер переднего моста отлит заодно с левым коротким кожухом полуоси. Правый кожух запрессован в картер моста. Заклепочная сварка предохраняет кожух от осевого перемеще­ния. К фланцам кожухов полуосей на шпильках закреплены шаровые опоры с приваренными шкворнями. В шаровых опо­рах запрессованы бронзовые втулки, в которых установлены внутренние кулаки шарниров равных угловых скоростей.

На шкворнях установлены корпуса поворотных кулаков, которые поворачиваются на конических роликоподшипниках. К корпусам поворотных кулаков прикреплены на шпильках цапфы и суппорты тормозных механизмов. В цапфы запрессо­ваны бронзовые втулки, в которых вращаются наружные кула­ки шарниров.

Передача крутящего момента от внутреннего кулака 5 (рис. 17.24) к наружному осуществляется через шарнир равных угло­вых скоростей. На шлицевой конец наружного кулака 1 уста­новлен ведущий фланец, который крепится к ступице с помо­щью шпилек.

Принцип работы карданной передачи - изображение 37 - изображение 37

Рис. 17.24. Шарниры равных угловых скоростей: а-шариковый; б-кулачковый

1 и 4 - вилки; 2 и 3 - делительные канавки; 5 - шлицевой вал; 6 - шпилька; 7 - штифт; 8 -центральный шарик; 9 - шарики; 10 и 14 вилки; 11 и 13 - кулаки; 12 - диск

Полуоси всех мостов полностью разгружены. На цапфах мостов с помощью гаек, замковых шайб и контргаек закрепле­ны ступицы, вращающиеся на конических роликоподшипни­ках. К фланцам ступиц с помощью шпилек крепятся тормоз­ные барабаны и диски колес. Кроме того, барабаны фиксиру­ются на ступицах тремя винтами. Ступицы мостов и их крепле­ние взаимозаменяемы. Подшипники ступицы защищены от попадания грязи и пыли прокладками под фланцем полуоси и манжетой с лабиринтным уплотнителем, установленной в рас­точке ступицы. Полость корпуса поворотного кулака предохраняется от попадания грязи внутрь комбинированным саль­никовым уплотнением с распорным кольцом, которое крепит­ся болтами к внутреннему торцу корпуса.

Шарниры равных угловых скоростей переднего ведущего мо­ста работают в особо тяжелых условиях. На автомобиле ЗИЛ-131 установлены шариковые шарниры с делительными канавка­ми (рис. 17. 24, а). Они состоят из двух вилок 1 и 4, пяти шари­ков 9 и штифта 7. Вилки 1 и 4 изготовлены заодно целое со шлицевыми валами 5. При помощи торцовых сферических уг­лублений и центрального шарика 8 вилки центрируются между собой. Положение шарика 8 фиксируется штифтом 7, удержи­ваемым от осевых смещений шпилькой 6.

В делительные канав­ки 2 и 3 вилок закладываются четыре рабочих шарика 9, кото­рые удерживаются от выкатывания из делительных канавок центральным шариком 8. При вращении ведущего вала кру­тящий момент от одной вилки к другой передается через рабо­чие шарики. Делительные канавки имеют такую форму, кото­рая независимо от угловых перемещений вилок обеспечивает расположение шариков в плоскости, делящей пополам угол между осями вилок, в результате чего оба вала вращаются с одинаковыми угловыми скоростями.

На автомобиле КАМАЗ-4310 применены шарниры равных угловых скоростей кулачкового типа fpuc. 17.24,6). Они состоят из двух вилок 10 и 14, двух кулаков 11 и 13 и диска 12. Диск заходит в пазы кулаков и передает вращение от ведущей вилки к ведомой. В вертикальной плоскости вилки поворачиваются вокруг кулаков, а в горизонтальной - вместе с кулаками вокруг диска. Кулачковый карданный шарнир работает подобно двум сочлененным жестким карданным шарнирам, из которых пер­вый создает неравномерность вращения, а второй устраняет эту неравномерность. Этим и достигается вращение ведущего и ведомого валов с равными угловыми скоростями.

Проект Котлета ›Logbook ›Карданная передача. Часть 1.

Принцип работы карданной передачи - фото 38 - изображение 38

Тараканы в голове не на шутку разгулялись… озадачились решением вопроса о допустимых углах работы карданной передачи, и вот, что из этого вышло. (Текст не мой, автор не известен).Сразу предупреждаю, текста много.1. НАЗНАЧЕНИЕ КАРДАННЫХ ПЕРЕДАЧПередачу крутящего момента при несовпадении осей валов и измене-нии их взаимного положения способны обеспечить карданные шарниры. Валы, соединяющие карданные шарниры, называются карданными валами. Механизм, состоящий из одного или нескольких карданных валов и карданных шарниров и предназначенный для передачи крутящего момента между агрегатами, оси которых не совпадают и могут изменять свое положение, называется карданной передачей. Для компенсации изменения расстояния между агрегатами трансмиссии и карданной передачей могут использоваться подвижные в осевом направлении шлицевые муфты.К карданным передачам предъявляют следующие требования:— передача крутящего момента без создания дополнительных нагрузок в трансмиссии (изгибающих, скручивающих, вибрационных, осевых);— возможность передачи крутящего момента с обеспечением равенства угловых скоростей ведущего и ведомого валов независимо от угла между соединяемыми валами;— высокий КПД;— бесшумность.На длиннобазных автомобилях часто карданная передача состоит из двух валов: промежуточного и главного (перед¬него или заднего). Это необходимо в тех случаях, когда применение длинного вала может привести к опасным поперечным колебаниям, в результате совпадения его критической угловой скорости с эксплуатационной. Короткий вал обладает более высокой критической частотой. Промежуточный вал устанавливается на промежуточной опоре.Если промежуточный вал связывает ведомый вал коробки передач с главным карданным валом (автомобили ВАЗ, ЗИЛ), то промежуточная опора должна иметь некоторую эластичность. Это необходимо по той причине, что силовой агрегат автомобиля (двигатель, сцепление, коробка передач), установленный на упругих подушках, имеет некоторую свободу как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях. По этой причине корпус подшип¬ника промежуточной опоры установлен в кронштейне с резиновым кольцом 1, а кронштейн укреплен на поперечине рамы (рис. 1-а).На некоторых автомобилях применяют промежуточные опоры с жестко установленными в корпусе подшипниками, но сам корпус в этом случае может качаться на цапфах, которые связаны с кронштейном, закрепленным на поперечине рамы.На трехосных автомобилях, имеющих автономный кардан¬ный привод к промежуточному и заднему мостам, на промежуточном валу обычно устанавливают жесткую опору (рис. 1-б).

Принцип работы карданной передачи - фото 39 - изображение 39

Промежуточные опоры карданного вала: а – упругая; б – жесткаяКарданные шарниры неравных угловых скоростей (асинх¬ронные), имеющие две фиксированные оси качания, используют в карданной передаче при наклоне ведомого вала на угол не более 20°.Некоторые варианты трансмиссий автомобилей с различным сочетанием расположений карданных передач неравных угловых скоростей приведены на рис. 2.Универсальные карданные шарниры отличаются от простых тем, что в них осевая компенсация осуществляется в самом механизме шарнира без использования дополнительного шлицевого соединения (муфты).Карданные шарниры равных угловых скоростей (синхронные) применяют в приводе ведущих управляемых колес (рис. 1-а и 1-б); угол наклона ведомого вала в зависимости от конструкции шарнира может достигать 45°. Некоторые конструкции синхронных шарниров выполня-ются с компенсирующим устройством внутри механизма, то есть являются универсальными.

Принцип работы карданной передачи - фото 40 - изображение 40

Привод передних колес: / — корпус внутреннего шарнира; 2 — фиксатор внутреннего шарнира; 3 — кольцо креп-ления чехла; 4— вал привода передних колес; 5— защитный кожух чехла; 6 — защитный чехол; 7— упорное кольцо обоймы; 8 — сепаратор; 9 — хомут; 10— ша¬рик; 11— обойма; 12 — стопорное кольцо обоймы; 13 — корпус наружного шарнира.

Принцип работы карданной передачи - фотография 41 - изображение 41

Детали наружного шарнира привода передних колес: 1 — корпус шарнира; 2 — сепаратор; 3 — обойма; 4 — шарики.

Принцип работы карданной передачи - фотография 42 - изображение 42

Схемы трансмиссий автомобилей: а – с одним задним ведущим мостом; б — с передним и задним ведущими мостами; в — с двумя задними ведущими мостами; г и д – с тремя ведущими мостами; е — четырьмя веду-щими мостами; 1 – сцепление; 2 – коробка передач; 3 и 6 – карданные валы; 4 и 8 – задние ведущие мосты; 5 – передний ведущий мост; 7 – раздаточная коробка.2. КАРДАННЫЕ ШАРНИРЫ НЕРАВНЫХ УГЛОВЫХ СКОРОСТЕЙОбычный карданный шарнир имеет две вилки и крестовину. Вилки могут покачиваться относительно шипов крестовины, что дает возможность передавать крутящий момент от одного вала к другому при угловом несовпадении их осей.

Принцип работы карданной передачи - фотография 43 - изображение 43

Кинематика карданного шарнира неравных угловых скоростей.Рассмотрим два положения карданного шарнира, отличающиеся тем, что во втором случае ведущий вал повернут на 900 относительно первоначального положения.В положении, изображенном на рис. 3-а, мгновенная окружная скорость точки А может быть выражена через угловые скорости ведущего и ведомого валов следующим образом:VА = ω1 •r = ω2 •r •cos α,где ω1- угловая скорость ведущего вала;ω2 — угловая скорость ведомого вала.Откуда:.В положении, изображенном на рис.3-б, мгновенная окружная скорость точки В равна:VВ = ω2 •r = ω1 •r •cos α.Таким образом:.При повороте ведущего вала на еще на угол 900 мгновенная угловая скорость ведомого вала опять станет равной . Следовательно, при ω1 = const дважды за один оборот угловая скорость ведомого вала изменяется в интервалах:ω1 •cos α < ω2 <,что иллюстрируется графиком, приведенным в нижней части рис.2.Очевидно, что при постоянных моменте и скорости ведущего вала мощность, передаваемая ведомому валу, будет постоянной. Это означает, что пульсации угловой скорости ведомого вала будет вызывать синхронное зменение крутящего момента, что увеличивает динамическую нагруженность деталей трансмиссии. Колебания крутящего момента будут передаваться на кузов в виде вибраций, ухудшающих комфортабельность автомобиля.Поскольку наличие в транмиссии шарнира неравных угловых скоростей является причиной возникновения дополнительных динамических нагрузок и вибраций, необходимо свести к минимуму последствия его применения. Равномерность вращения выходного вала передачи можно добиться, используя два карданных шарнира неравных угловых скоростей (рис.4).

Принцип работы карданной передачи - фотография 44 - изображение 44

Схемы двух шарнирной карданной передачи.В этом случае неравномерность частоты вращения, порождаемая первым шарниром, будет гаситься вторым при условии, что выполняются сле-дующие требования:1) углы между валами 1 и 2 и валами 2 и 3 равны между собой по абсолютной величине (γ1 = γ2); при этом возможно взаимное расположение валов как показано на рис.3-а и рис.3-б;2) второй шарнир повернут относительно первого на 900; это приведет к соответствующему сдвигу по фазе порождаемых им колебаний, и компенсации колебаний от первого шарнира; иными словами, вилки среднего (промежуточного) вала должны лежать в одной плоскости;3) все валы карданной передачи лежат в одной плоскости, причем расположение этой плоскости в пространстве безразлично.Следует отметить, что даже в случае соблюдения этих требований ча-стота вращения карданного вала будет пульсировать. Для её снижения стремятся уменьшить углы между валами.Применяемые в современных автомобилях карданные шарниры неравных угловых скоростей устанавливаются на игольчатых подшипниках, которые должны надежно смазываться.В существовавших ранее конструкциях шарниров предусматривалось обязательное периодическое заполнение полости крестовины жидким (трансмиссионным) маслом через масленку, а для предохранения сальников от пробоя при нагнетании масла служил клапан. Периодическое пополнение смазочного материала было необходимо, так как масло недостаточно надежно удерживалось сальниковыми уплотнениями. Кроме того, наличие клапана не позволяло надежно смазы¬вать все подшипники и удалять отработанный смазочный материал.В настоящее время на большинстве автомобилей применяются карданные шарниры, не требующие частого периодического смазывания в процессе эксплуатации. В таких шарнирах применяется пластичный смазочный материал: смазка № 158, ЛИТОЛ-24 или ФИОЛ-2У, который удерживается надежными сальниковыми уплотнителями. Смазочный материал закладывается в стаканчики с игольчатыми подшипниками при сборке шарнира (например, автомобили ВАЗ) или небольшие углубления в торцах шипов крестовины. Для удаления отработанного смазочного материала и заполнения новым шарнир необ-ходимо демонтировать. В этих шарнирах нет масленок и клапанов.В ряде современных карданных шарниров, смазываемых пластичным смазочным материалом, сохраняется масленка или резьбовое отверстие, закрытое резьбовой пробкой, а клапан отсутствует. Нагнетаемый смазочный материал заполняет полость крестовины и поступает к подшипникам, а излишки его выдавливаются через резиновые сальниковые «проточные» уплотнения. Уплотнение состоит из радиального сальника и двухкромочного торцового сальника, предохраняющего подшипник от попадания пыли и грязи.КПД карданного шарнира зависит от угла между соеди¬няемыми валами. С увеличением этого угла КПД резко снижа¬ется. В некоторых автомобилях для уменьшения этого угла двигатель располагают с на-клоном 2…30. Иногда для той же цели задний мост устанавливают так, что ведущий вал главной передачи получает небольшой наклон. Однако уменьшать угол между валами до нуля недопустимо, так как это может привести к быстрому выходу шарнира из строя вследствие бринеллирующего воздействия игл подшипников на поверхности, с которыми они соприкасаются.Бринеллирующее воздействие игл увеличивается при большом суммарном межигловом зазоре, когда иглы подшипника перекашиваются и создают высокое давление на шип крестовины. Суммарный межигловой зазор в карданных шарнирах различных автомобилей колеблется в широких пределах (0,1…1,5 мм). Считается, что суммарный межигловой зазор должен быть меньше половины диаметра иглы подшипника. В большинстве карданных шарниров легковых и грузовых автомобилей применяют подшипники, диаметр игл которых 2…3 мм (допуск по диаметру не свыше 5 мкм, а по длине — не свыше 0,1 мм). Перестановка или замена отдельных игл не допускается.Крестовина карданного шарнира должна строго центриро¬ваться. Это достигается точной фиксацией стаканчиков 1 подшипников при помощи стопорных колец 2 (рис. 5) или крышек, которые прикрепляются болтами к вилкам шарнира.

Принцип работы карданной передачи - фото 45 - изображение 45

Фиксация стаканчика подшипника карданного шарнира при помощи стопорного кольца.Наличие зазора между торцами шипов крестовины и днищами стаканчиков недопустимо, так как это приводит к переменному дисбалансу карданного вала при его вращении. В то же время чрезмерная затяжка стаканчиков может вызвать задиры торцов шипов и днища стаканчиков, а также перекос игл.Надежность карданного шарнира определяется в первую очередь надежностью игольчатых подшипников, их ресурсом. Помимо бри-неллирования возможно также усталостное выкрашивание (питтинг) на соприкасающихся с иголками поверхностях, что объясняется высокими кон¬тактными напряжениями. В связи с этим шипы крестовины карданного шарнира выполняются из высоколегированной стали, а рабочая поверхность стаканчиков и шипов цементуется.3. ПОЛУКАРДАННЫЕ ШАРНИРЫУпругий полукарданный шарнир допускает передачу крутящего момента от одного вала к другому, расположенному под некоторым углом, благодаря деформации упругого звена, связывающего оба вала. Упругое звено выполнено из резинотканевого или резинового материала (рис. 6-а), усиленное стальным тросом.Достоинствами полукарданного шарнира являются: снижение динами-ческих нагрузок в трансмиссии при резких изменениях частоты вращения (например, при резком включении сцепления); отсутствие необходимости обслуживания в процессе эксплуатации. Благодаря эластичности такой шарнир допускает небольшое осевое перемещение карданного вала.Упругий полукарданный шарнир должен центрироваться, иначе балансировка карданного вала может нарушиться.В качестве примера применения упругого карданного шарнира на рис. 6-б приведена карданная передача автомобиля ВАЗ-2105. Здесь упругий полукарданиый шарнир установлен на переднем конце промежуточного карданного вала. Упругое шестигранное звено (резиновая муфта) имеет шесть отверстий (рис. 6-а), внутри которых привулканизированы металлические вкладыши.

Принцип работы карданной передачи - изображение 46 - изображение 46

Упругое звено (резиновая муфта) полукарданного шарнира.

Принцип работы карданной передачи - фотография 47 - изображение 47

Принцип работы карданной передачи - фотография 48 - изображение 48

Карданная передача автомобиля ВАЗ-2105.Резиновое звено перед установкой на болты фланцев предварительно стянуто по периферии металлическим хомутом, без чего отверстия в муфте не совпадут с болтами (после сборки хомут снимается). Таким образом, резиновое звено получает предварительное напряжение. Резина работает лучше на сжатие, чем на растяжение, поэтому данное мероприятие снижает напряжение растяжения при передаче через шарнир крутящего момента.Жесткий полукарданный шарнир, представляющий собой соединение, компенсирующее неточность монтажа, в настоящее время на автомобилях применяется крайне редко. Причиной этого являются недостатки, присущие такому шарниру: быстрое изнашивание, трудоемкость изготовления, шум при работе.

4. КАРДАННЫЕ ПЕРЕДАЧИ С ШАРНИРАМИ РАВНЫХ УГЛОВЫХ СКОРО-СТЕЙРабота шарниров неравных угловых скоростей сопровождается увеличением пульсаций крутящего момента, уменьшением КПД шарниров, снижением их долговечности. Стремление избежать этих негативных явлений заставляет конструкторов использовать в приводе ведущих управляемых колес более сложные и дорогие шарниры равных угловых скоростей.Устройства подобных шарниров отличаются большим конструк-тивным разнообразием. Среди этого многообразия можно выделить следующие основные группы шарниров:— сдвоенные:— кулачковые;— шариковые;— трехшиповые.Иногда названия шарниров определяются именами изобретателей или фирм, их изготовляющих. Поэтому не имеющие принципиальных отличий конструкции шарниров в разных литературных источниках могут назы-ваться по-разному.Сдвоенные карданные шарниры. Наиболее просто равномерное вращение валов обеспечивается сдвоенным карданом (рис. 7). Равномерное вращение валов 1 и 2 возможно при соблюдении условия α1 = α2 (рис.7-а). Для этого в конструкцию кардана необходимо ввести делительный меха¬низм для поворота сдвоенной вилки 3. На рис.7-б показан пример такой конструкции. В валы 1 и 5 запрессованы пальцы 2 и 4, причем сфериче¬ская деталь, установленная на конце пальца, входит внутрь сферической чашки, распо¬ложенной на конце пальца 4. Центры сферических поверх¬ностей совпадают с середи¬ной расстояния между кре-стовинами карданов. При смещении вала 5 делитель¬ный механизм поворачивает сдвоенную вилку 3 в поло¬жение, при котором углы α1 и α2 всегда равны.Применяемые в приводе управляемых ведущих колес сдвоенные шарниры с двумя крестовинами могут иметь различную конструкцию. Один из вариантов приведен на рис.8. Здесь два шарнира 1 неравных угловых скоростей объединяются общей двойной вилкой 2. Равенство угловых скоростей должно обеспечиваться делительным рычажком. Однако такое равенство возможно только при равенстве углов γ1 = γ2, что в данной конструкции не соблюдается точно, так как при наклоне вала плечо, связанное с левым валом, остается постоянным а, а плечо, связанное с другим валом, увеличивается на величину Δа (рис. 8-б).

Принцип работы карданной передачи - фото 49 - изображение 49

Принцип работы карданной передачи - фото 50 - изображение 50

Схема и конструкция сдвоенного шарнира.Поэтому в сдвоенном шарнире с делительным рычажком синхронное вращение соединяемых валов может быть обеспечено только с некоторым приближением.

Принцип работы карданной передачи - фотография 51 - изображение 51

Вариант конструкции сдвоенного карданного шарнира.тепень неравномерности вращения сдвоенного шарнира зависит от угла между валами и от конструк¬тивных размеров делительного устройства. Например, при γ = 30° степень неравномерности вращения сдвоенного шарнира не превосходит 1%, что примерно в 30 раз меньше степени неравномерности вращения, шарнира неравных угловых скоростей при том же значении угла наклона γ.Для двойного шарнира на игольчатых подшипниках характерен значительный износ этих подшипников и шипов крестовин. Применение подшипников скольжения повышает ресурс работы сдвоенных шарниров, но снижает их КПД. Сдвоенный карданный шарнир может работать при углах между осями валов до 400.Кулачковые карданные шарниры. Кулачковые шарниры применя-ются на автомобилях большой грузоподъемности в приводе к ведущим управляемым колесам. Если разделить по оси симметрии кулачковый карданный шарнир на две части, то каждая часть будет представлять собой карданный шарнир неравных угловых скоростей с фиксированными осямикачания (так же как у сдвоенного карданного шарнира). Благодаря наличию развитых поверхностей взаимодействующих деталей шарнир способен передавать значительный по величине крутящий момент при обеспечении угла между валами 45…50°.На зарубежных автомобилях большой грузоподъемности широко приме-няется кулачковый карданный шарнир, показанный на рис. 9-а, известный под названием «шарнир Тракта».

Принцип работы карданной передачи - фото 52 - изображение 52

Кулачковые карданные шарниры: — а — «шарнир Тракта»; б— кулачково-дисковый.Он состоит из четырех штампованных деталей: двух вилок 1 и 4 и двух фасонных кулаков 2 и 3, трущиеся поверхности которых подвергаются шлифованию.В нашей стране был разработан кулачковый шарнир (рис. 9-б), который устанавливается на ряде автомобилей (КамАЗ-4310, Урал-4320, КАЗ-4540, КрАЗ-260 и др.). Шарнир состоит из пяти простых по конфигурации деталей: двух вилок 1 и 4, двух кулаков 2 и 3 и диска 5, поэтому его часто называют дисковым. Трудоемкость его изготовления по сравнению с трудоемкостью «шарнира Тракта» несколько большая. Максимальное значение угла между валами, обеспечиваемое этим шарни-ром, 45°.КПД кулачковых шарниров ниже, чем КПД шариковых шарниров равных угловых скоростей, так как для их элементов характерно трение скольжения.Шариковые карданные шарниры. Принцип действия шариковых шарниров равных угловых скоростей основан на том, что при любом относительном положении валов точки контакта деталей (шариков), через которые они связаны между собой, находятся в плоскости биссектрис углов, образованных осями валов. Эта плоскость называется биссекторной. На рис.10 приведена схема, иллюстрирующая этот принцип.Ведущий вал 1 снабжен шипом 3, который через аналогично располо-женный на вале 2 шип 4 передает ему крутящий момент. По условию поло-жение валов 1 и 2 задано таким образом, что ОС = ОД.При вращении валов в какой-то момент точка контакта валов совпадает с тачкой 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 = .

Принцип работы карданной передачи - фотография 53 - изображение 53

Кинематика шарикового шарнира равных угловых скоростей.Если вывернуть валы на половину оборота, то контакт произойдет в точке В, лежащей на биссектрисе угла между валами. Расстояние между точкой контакта и осями валов r1 =, и, следовательно, угловые скорости также останутся равными.Таким образом, при любом положении валов точка их контакта находится на равном от них расстоянии, то есть ω1 = ω2, что является особенностью шарниров равных угловых скоростей. Естественно, при этом необходимо обеспечить постоянное положение точек контакта валов в биссекторной плоскости, что может быть конструктивно реализовано несколькими способами.Четырехшариковый карданный шарнир с делительными канавками типа «Вейс» (рис. 11). Устанавливается на ряде отечественных автомобилей (УАЗ-469, ГАЗ-66, ЗИЛ-131) в приводе управляемых ведущих колес.Усилие от вилки 1 к вилке 5 передается через шарики 3, которые перемещаются по криволинейным канавкам 2 и 4, расположенным симметрично в вилках 1 и 5, во взаимно перпендикулярных плоскостях. Средние линии этих канавок представляют собой окружности одинакового радиуса, проведенные из центров О1 и О2 (рис. 11-а), расстояния от которых до центра кардана О одинаковы. Оси канавок при вращении образуют две сферические поверхности, пересекающиеся одна с другой по окружности n n, которая и является траекторией движения шариков 3. Вследствие симметричного расположения канавок в обеих вилках, при угловом смеще¬нии валов, центры шариков всегда находятся в биссекторной плоскости.

Принцип работы карданной передачи - фотография 54 - изображение 54

карданный шарнир с делительными канавками типа «Вейс».При вращении по часовой стрелке усилие передается через одну пару шариков, а при вращении в обратном направле¬нии — через вторую пару. В этом кардане даже при не¬большом осевом смещении одной вилки относительно другой по¬лучается значительное измене¬ние окружности n n, являющей¬ся траекторией движения шари¬ков 3. Поэтому вилки карданов должны четко фиксироваться по отношению друг к другу. Для этого между торцами ви¬лок вводят установочный ша¬рик 6 (рис.11-б). Шпилька 7 входит внутрь шарика 6 и фик¬сирует его, а шпилька 8 запи¬рает шпильку 7 в вилке. Лыска на шарике необходима для про¬хода шариков 3 при сборке и разборке кардана. На рис. 11-в показана установка такого кардана в передней ведущей оси автомобиля ГАЗ-63. Устано¬вочное кольцо 9 служит для осе¬вого крепления кардана и для воспринятия осевых нагрузок.Карданные шарниры этого типа обеспечивают предельный угол между валами γ = 30…320. Малая трудоемкость изготовления (наименьшая по сравнению с синхронными шарнирами других типов), простота конструкции и низкая стоимость обеспечили их широкое распространение. КПД шарнира достаточно высокий, так как в нем преобладает трение качения.Следует отметить некоторые особенности этого шарнира, ограничивающие возможность его применения. Передача усилия только двумя шариками при теоретически точечном контакте приводит к возникновению больших контактных напряжений. Поэтому четырехшариковый карданный шарнир обычно устанавливают на автомобилях с нагрузкой на ось не свыше 25…30 кН. При работе шарнира возникают распорные нагрузки, особенно если центр шарнира не лежит на оси шкворня. Для точной установки шарнира необходимы упорные специальные шайбы или подшип¬ники.Долговечность в эксплуатации обычно не превышает 25000…30000 км. В изношенном шарнире шарики при передаче повышенного крутящего момента, когда кулаки несколько деформируются, могут выпасть, что приводит к заклиниванию шарнира и потере управляемости. Износу наиболее подвержены средние части канавок, что соответствует прямолинейному движению, причем ненагруженные канавки изнашиваются больше, чем нагруженные. Объясняется это тем, что нагружается шарнир при сравнительно редком включении переднего ведущего управляемого моста для движения в тяжелых до¬рожных условиях. Однако, большая часть пробега автомобиля со¬вершается с выключенным передним мостом, когда шарнир нагружается в обратном направлении небольшим, но длительно действующим моментом сопротив-ления вращению части трансмиссии.Шестишариковый карданный шарнир типа Рцеппа. На ином принципе действия основан другой шариковый карданный шарнир равной угловой скорости (типа Рцеппа) (рис. 12). Шарики 2 в этом кардане расположены и плоскости, проходящей через центр кардана в шести меридиональ¬ных канавках полукруглого профиля, сделанных на внутренней сферической поверхности корпуса 1, которым заканчивается один вал, и в наружной сферической поверхности звездочки 3 на конце второго вала (рис. 12, а). Центры сферических поверхностей совпадают с центром карданного шарнира.Чтобы предотвратить защемление шариков в канавках или их выпадение из них, а также, чтобы обеспечить расположение шариков в биссекторной плоскости при любом смещении валов кардана, шарики заключены в сепараторную обойму 4, в торец которой упирается сфери-ческая чашка 5 (рис.12-а и б). На делительном рычажке 7 имеются три сферические поверхности, средняя из них входит без зазора в гнездо чашки 5. Рычажок 7 прижимается к сухарю 8, вставленному в конец вала, с помощью пружины 6

Принцип работы карданной передачи - изображение 55 - изображение 55

Шестишариковый карданный шарнир с делительным рычажком типа Рцеппа

Продолжение в части 2.

Источники:

Понравилась статья? Расскажите друзьям:
Оцените статью, для нас это очень важно:
Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Оставить комментарий:

Отправить

Полезные сервисы:

Опрос: Насколько Вам помогла информация на нашем сайте? (Кол-во голосов: 197)
Сразу все понял
Не до конца понял
Пришлось перечитывать несколько раз
Вообще не понял
Как я сюда попал?
Чтобы проголосовать, кликните на нужный вариант ответа. Результаты