для чего служит жесткий карданный шарнир

02.01.202431.07.2022 admin 0 Comments

для чего служит жесткий карданный шарнир

Автомобильный справочник

для настоящих любителей техники

Шарниры

По своей базовой конструкции продольные и поперечные приводные валы похожи, но специально адаптированы под разные задачи.

Продольные валы должны быть рассчитаны на высокую частоту вращения, угол в их шарнирах обычно мал, и при небольшой массе они должны иметь небольшие размеры, обеспечивающие компактность туннеля для карданного вала.

К поперечным валам требования другие. Они рассчитаны на меньшую частоту вращения, чем продольные валы, но должны работать с большими углами в шарнирах и обеспечивать осевое перемещение.

Для удовлетворения этим требованиям существуют шарниры самого разного типа.

Карданные шарниры

Карданный шарнир относится к самым старым конструктивным элементам в автомобилестроении.

Карданный шарнир состоит из двух вилок, кованой крестовины, четырех чашек с игольчатыми подшипниками и стопорных колец.

Одна вилка приварена к трубе карданного вала, а другая выполнена заодно с фланцем шарнира или со шлицевым валом. Карданные шарниры с игольчатыми подшипниками — разборные, чашки с этими подшипниками можно заменять. Чтобы при высокой частоте вращения вала эти чашки не вышли из вилки, они фиксируются в проушинах стопорным кольцом или стопорной шайбой.

Чаще всего применяются карданные шарниры с разборными проушинами вилок (рис. 1 «Разборный карданный шарнир с игольчатыми подшипниками«). Ремонтопригодность таких шарниров выше благодаря возможности быстро заменить крестовину, разобрав проушины.

Другой вариант конструкции — карданные шарниры с подшипниками скольжения (рис. 2 «Неразборный карданный шарнир с подшипниками скольжения«), они имеют запрессованные чашки с вкладышами и не разбираются.

Герметичность игольчатых подшипников в карданных шарнирах обеспечивается рабочими кромками уплотнения в чашке, поэтому смазочным шприцом нужно действовать аккуратно, не нагнетая смазку слишком резко.

Шарниры равных угловых скоростей

На переднеприводных автомобилях при повороте управляемых колес шарнирам приводных валов приходится работать под такими большими углами, что применение простых карданных шарниров невозможно из-за неравномерности вращения.

В настоящее время почти на всех легковых автомобилях применяются только шарниры равных угловых скоростей.

Между тем, шарниры бывают самого разного типа. ШРУСы принципиально различаются по характеру применения и устройству шарнира (рис. 3 «Типы шарниров«).

Эти два основных отличительных признака обусловлены конструкцией.

Жесткие шарниры

Как видно из названия, эти шарниры жестко соединены с приводным валом и не допускают осевого смещения. Это обеспечивается стопорным кольцом, кулачком или специальной штамповкой.

Задача этих шарниров — обеспечивать поворот управляемых колес и одновременно передавать крутящий момент на эти колеса.

Жесткий шариковый шарнир

В таких шарнирах (рис. 4 «Жесткий шариковый шарнир«) усилие передается несколькими шариками, которые перекатываются в специальных канавках.

Основными элементами жесткого шарикового шарнира являются внутренняя обойма, шесть шариков (чаще всего) и корпус (наружная обойма). Такие шариковые шарниры могут работать под углом до 50°.

Для точного перемещения шариков по канавкам между корпусом и внутренней обоймой имеется сепаратор.

Шарики постоянно занимают положение, соответствующее половине угла между осями валов. Центр окружностей канавок не совпадает с центральной точкой шарнира — это называется смещением.

При пересекающихся канавках внутренней обоймы и корпуса шарики всегда стремятся в биссекторную плоскость.

Внутреннее устройство жестких шариковых шарниров может различаться, например, по форме канавок для шариков. В сечении эти канавки могут представлять собой дугу окружности или эллипса.

Различают шарниры типов АС, RF и UF:

Выбор того или иного типа шарниров зависит от конкретной конструкции автомобиля.

Жесткий трехшиповый шарнир («трипод»)

Этот тип шарниров (рис. 5 «Жесткий трехшиповый шарнир«) очень популярен у французских автопроизводителей. Его отличает простота конструкции и изготовления.

Известный под названием «наружный трипод Glaenzer» (GE — Glaenzer Exterieur), этот шарнир имеет максимальный угол 45°. В его основе — трехшиповая ступица, которая воспринимает крутящий момент через ролики на игольчатых подшипниках.

Универсальные шарниры

Эти шарниры должны допускать определенный угол отклонения и осевую подвижность. Их задача — не только обеспечивать передачу крутящего момента при движении колес вверх-вниз, но и компенсировать изменение длины приводных валов при повороте управляемых колес.

Универсальный шариковый шарнир

Этот шариковый шарнир (рис. 6 «Универсальный шарнир«) тоже состоит из внутренней обоймы, шариков и наружной обоймы.

Максимальный угол в универсальном шарнире составляет около 22°. Осевое перемещение в таких шарнирах варьируется в диапазоне от 22 до 55 мм.

Изготовители подразделяют их на шарниры типа DO и VL:

Универсальный трехшиповый шарнир («трипод»)

Универсальный трехшиповый шарнир (рис. 7), как и жесткий «трипод», отличается простой конструкцией. Этот шарнир может работать под углом до 25° и обеспечивает осевое перемещение до 55 мм.

Ролики на шипах трипода сидят на игольчатых подшипниках, что минимизирует силы трения и снижает осевую нагрузку. За счет этого увеличивается срок службы шарнира.

В отдельных случаях, когда осевые усилия должны быть минимальными даже при больших углах отклонения, оптимальным решением является разработанный компанией GKN шарнир AAR (Angular Adjusted Roller Joint) (рис. 8 «Шарнир типа AAR и вид обоих шарниров (с трением скольжения и качения) в разрезе«).

Благодаря выпуклой форме шипов ступицы ролики перемещаются всегда параллельно своим пазам. Тем самым достигается чистое трение качения (в отличие от шарнира с «обычной» трехшиповой ступицей, где есть трение качения и скольжения), поэтому шарниры данного типа отличаются минимальными потерями на трение.

Универсальные высокооборотные шарниры

На легковых автомобилях продольные приводные валы передают меньший крутящий момент, поэтому здесь тоже можно использовать ШРУСы, которые выполнены в виде универсальных высокооборотных шарниров и работают под углом до 10° (рис. 9 «Высокооборотный трехшиповый шарнир«).

Их преимущество — в способности работать на высоких оборотах (до 9000 об/мин) при абсолютно синхронном вращении.

Эластичные шарниры

Если карданный вал отклоняется лишь на небольшой угол, можно использовать эластичные шарниры. В этом случае речь идет в основном о резинотканевых муфтах или эластичных резиновых муфтах с предварительным натягом, обладающих особыми свойствами.

Резинотканевая дисковая муфта

Благодаря малому дисбалансу, высокой нагрузочной способности, компактности, простоте изготовления и вибродемпфирующим свойствам резинотканевые дисковые муфты (рис. 10 «Цельная резинотканевая дисковая муфта«) оптимально подходят для применения в трансмиссии легковых автомобилей.

Назначение и типы карданных шарниров

Карданным шарниром называется подвижное соединение, обеспечивающее передачу вращения между валами, оси которых пересекаются под углом. В автомобилях применяют шарниры равных (синхронные) и неравных (асинхронные) угловых скоростей.

Шарниры неравных угловых скоростей применяются двух типов: жесткий простой шарнир (рис.4.3) и мягкий с упругим полукарданным шарниром (рис.4.4). КПД таких карданных шарниров зависит от угла между соединяемыми валами и с увеличением угла КПД резко снижается.

Рис. 4.3. Жесткий карданный шарнир неравных угловых скоростей: 2,4-вилки; 3-крестовина; 6-крышка подшипника; 7,8-масленка с клапаном; 9,10-уплотнение, 11,12,13-подшипник

Простой жесткий карданный шарнир (Рис. 4.3) состоит из: двух вилок (2, 4), крестовины (3), подшипников (11-13), уплотнения (9, 10), масленка и клапан (7, 8).

Упругий полукарданный шарнир (рис.4.4) допускает передачу крутящего момента от одного вала к другому, расположенному под некоторым углом, благодаря деформации упругого звена, связывающего оба вала. Упругое звено может быть резиновым (рис.4.4), резинотканевым или резиновым, усиленным стальным тросом. В последнем случае полукарданный шарнир может передавать значительный крутящий момент и под несколько большим углом, чем в первых двух случаях.

Рис. 4.4. Карданная передача с упругим полукарданным шарниром: 1,3 – фланцы; 2 – втулка; 4 – карданный вал

Достоинством такого шарнира является:

۰ снижение динамических нагрузок при резких изменениях частоты вращения;

• отсутствие необходимости обслуживания в процессе эксплуатации;

• возможность небольшого осевого перемещения карданного вала;

• простота и малая стоимость конструкции.

Карданные шарниры равных угловых скоростей (синхронные) применяют в приводе и одновременно управляемых колес, угол наклона ведомого вала в зависимости от конструкции шарнира может достигать 45 градусов. Некоторые конструкции синхронных шарниров выполняются с компенсирующим устройством внутри механизма, т.е. универсальными.

В основе всех конструкций карданных шарниров равных угловых скоростей (далее ШРУС) лежит единый принцип: точки контакта, через которые передаются окружные силы, находятся в биссекторной плоскости валов.

В четырехшариковом карданном шарнире с делительными канавками (типа «Вейс») (рис. 4.5) усилия в карданных шарнирах передаются через шарики, которые перемещаются по криволинейным канавкам, расположенным симметрично в вилках. Оси канавок при вращении образуют две сферические поверхности, пересекающиеся одна к другой по окружности, которая и является траекторией движения шариков. Вследствие симметричного расположения канавок в обеих вилках, при смещении валов на угол, центры шариков всегда находятся в биссекторной плоскости. Вилки карданных валов центрируются одна относительно другой. Для этого между торцами вилок предусмотрен установочный шарик. Шарнир может работать при углах до 35°.

Достоинства: малая трудоемкость изготовления (наименьшая по сравнению с шарнирами равных угловых скоростей других типов); простота конструкции; высокий КПД, т.к. в нем преобладает трение качения.

В шестишариковом карданном шарнире с делительным канавками (типа «Бирфильд») (рис. 4.6) на поверхности кулака 4 по сфере радиуса R1 выфрезеровано шесть канавок. Канавки кулака имеют переменную глубину и внутренняя поверхность корпуса 1 выполнена по сфере радиуса R2 и также имеет шесть канавок переменной глубины. Сепаратор 3, в котором размещены шарики 2, имеет наружные и внутренние поверхности, выполненные по сфере радиусов соответственно R1 и R2. В положении, когда валы соосны, шарики находятся в плоскости, перпендикулярной осям валов, проходящей через центр шариков.

При наклоне одного из валов 5 на угол верхний шарик выталкивается из сужающего пространства канавок вправо, а нижний шарик перемещается сепаратором влево. Центры шариков всегда находятся на пересечении осей канавок. Это обеспечивает их расположение в биссекторной плоскости, что является условием синхронного вращения валов.

Рис. 4.6. Карданный шарнир типа «Бирфильд»: а) конструкция, б) схема; 1 – корпус;2 – шарики; 3 – сепаратор; 4 – кулак; 5 – вал

Достоинства: малая стоимость и простота изготовления; отсутствие делительного рычажка позволяет этому шарниру работать при угле до °; КПД при малых углах выше 0,99; ресурс около 150 тыс. км.

В универсальном шестишариковом карданном шарнире (типа ГНК) (рис. 4.7) на внутренней поверхности цилиндрического корпуса шарнира нарезаны шесть продольных канавок эллиптического сечения, такие же канавки имеются на сферической поверхности кулака параллельно продольной оси вала. В канавках размещаются шесть шариков, установленных в сепараторе. Осевое перемещение происходит по продольным канавкам корпуса, причем перемещение карданного шарнира равно рабочей длине канавок корпуса, что влияет на размеры шарнира. Шарниры этого типа могут передавать крутящий момент до 50 кH*м. Однако, при осевых перемещения шарики не перекрываются, а скользят, что снижает КПД шарнира.

Рис. 4.7. Карданный шарнир типа «ГНК»: 1 – корпус; 2 – шарики; 3 – кулак; 4 – сепаратор

Достоинства: обеспечивает передачу большого крутящий момента при малых размерах, так как усилия в этом шарнире передаются шестью шариками; отсутствуют распорные нагрузки в шарнире, если центр последнего совпадает с осью шкворня; высокая надежность, долговечность и большой КПД; достаточно точная кинематика шарнира.

Недостатки: технологически сложен в изготовлении; все детали его подвергаются токарной и фрезерной обработке с соблюдением строгих допусков, обеспечивающих передачу усилий всеми шариками; высокая стоимость.

Универсальный шести шариковый карданный шарнир с делительными канавками (типа «Лебро») (Рис.4.9) состоит из цилиндрического корпуса 1, на внутренней поверхности которого под углом (примерно,150 0 – 160 0 ) к образующей цилиндра нарезаны шесть прямых канавок; сферического кулака 2 так же с нарезанными на его поверхности шестью канавками и сепаратора 3 с шариками 4, центрируемыми наружной сферической поверхностью по внутренней цилиндрической поверхности корпуса 1. Шарики устанавливаются в пересечениях канавок, чем обеспечивается синхронность вращения валов, так как шарики, независимо от угла между валами, всегда находятся в биссекторной плоскости.

Рис. 4.9. Карданный шарнир типа «Лебро»: 1 – цилиндрический корпус; 2 – сферический кулак; 3 – сепаратор; 4 – шарики.

Достоинства: имеет меньшие размеры, чем шарниры других типов, так как рабочая длина канавок и ход шариков в 2 раза меньше хода вала; сепаратор не выполняет функции деления угла между валами, он менее нагружен, поэтому требования к точности изготовления ниже; шарнир имеет высокий КПД (0,99 при °); наличие фланцевого разъема шарнира обеспечивает удобство монтажа, хотя конструкция при этом усложняется.

Недостатки: к точности расположения канавок предъявляются высокие требования.

Достоинства: малые потери при осевом перемещении, так как это обеспечивается практически только качением, что определяет высокий КПД; в этом шарнире равенство угловых скоростей валов достигается благодаря изменению положения центра конца вала.

Сдвоенные карданные шарниры (рис. 4.12), применяемые в приводе управляемых ведущих колес, могут иметь различные конструкции. Один из вариантов: два шарнира 1 неравных угловых скоростей объединяются общей вилкой 2. Равенство угловых скоростей должно обеспечиваться делительным рычажком. Однако такое равенство возможно только при равенстве углов , что в данной конструкции не соблюдается точно, т.к. при наклоне вала плечо, связанное с левым валом, остается постоянным, а плечо, связанное с другим валом, увеличивается. Поэтому в сдвоенном шарнире с делительным рычажком синхронное вращение соединяемых валов может быть обеспечено только с некоторым приближением. Коэффициент неравномерности сдвоенного шарнира зависит от угла между валами и от конструктивных размеров делительного устройства. Например, при ° коэффициент неравномерности не превышает 1%, что в 30 раз меньше коэффициент неравномерности шарнира неравных угловых скоростей при этом же угле.

Рис. 4.12. Сдвоенный карданный шарнир: а) конструкция; б) схема; 1 – шарниры; 2 – вилка

Кулачковые карданные шарниры (рис.4.13 и рис.4.14) применяются на автомобилях большой грузоподъемности в приводе к ведущим управляемым колесам. Такой шарнир работает аналогично сдвоенному, в котором первый шарнир создает неравномерность вращения, а второй устраняет эту неравномерность. В результате этого приводной вал вращается равномерно. 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 применяется кулачковый карданный шарнир известный под названием «шарнир Тракта». Он состоит из четырех штампованных деталей: двух вилок 1 и 4 и двух фасонных кулаков 2 и 3, трущиеся поверхности которых подвергаются шлифованию.

Рис. 4.13. Кулачковый карданный «шарнир Тракта»: 1, 4 – вилки; 2, 3 –фасонные кулаки.

Рис. 4.14. Дисковый кулачковый карданный «шарнир Тракта»: 1,4 – вилки; 2,3 – кулаки; 5 – диск

Достоинства: простота конструкции и способностью передавать крутящий момент до 30 кH*м, вследствие наличия передающих поверхностей большой площади.

Недостатки: КПД этих шарниров ниже, чем у сдвоенных шарниров и поэтому их
устанавливают в картерах или снабжают специальными защитными кожухами и смазывают; при износе кардана сопровождается появлением заметного шума; значительный нагрев при эксплуатации.

Карданный шарнир: характеристики, описание и устройство. Карданная передача, принцип работы, преимущества и недостатки

Карданной называется передача, осуществляющая силовую связь механизмов автомобиля, валы которых несоосны или расположены под углом. Карданная передача служит для передачи крутящего момента между валами механизмов. В зависимости от типа, компоновки и конструкции автомобиля карданная передача может передавать крутящий момент от коробки передач к раздаточной коробке или к главной передаче ведущего моста, от раздаточной коробки к главным передачам ведущих мостов, между главными передачами среднего и заднего ведущих мостов, от полуосей к передним ведущим и управляемым колесам, от главной передачи к ведущим колесам с независимой подвеской. Карданная передача может также применяться в приводе от коробки отбора мощности к вспомогательным механизмам (лебедка и др.) и для связи рулевого колеса с рулевым механизмом. Дополнительно к общим требованиям к системам, агрегатам и механизмам автомобиля к карданной передаче предъявляются специальные требования, в соответствии с которыми она должна обеспечивать:

Передачу крутящего момента и равномерное вращение валов соединяемых механизмов независимо от угла между валами;

Передачу крутящего момента без создания в трансмиссии автомобиля дополнительных нагрузок;

Бесшумность при работе.

Для соединения механизмов автомобиля применяются карданные передачи различного типа.

Двухвальная карданная передачаприменяется на автомобилях с длинной базой и колесной формулой 4×2 для связи коробки передач с задним ведущим мостом. Передача включает в себя два карданных вала, три карданных шарнира и промежуточную опору. Эта карданная передача получила наибольшее распространение на легковых, грузовых автомобилях и автобусах ограниченной проходимости. На автомобилях повышенной проходимости с колесной формулой 4×4 используются три одновальных карданных передачи для соединения соответственно коробки передач с раздаточной коробкой, а также раздаточной коробки с задним и передним ведущими мостами. На автомобилях высокой проходимости с колесной формулой 6×6 и индивидуальным приводом ведущих мостов раздаточная коробка соединяется с задним ведущим мостом двухвальной карданной передачей с промежуточной опорой. Связь коробки передач с раздаточной коробкой с передним и среднимведущими мостами этих автомобилей осуществляется одновальными карданными передачами. В автомобилях высокой проходимости с колесной формулой 6 х 6 и со средним проходным ведущим мостом для связи коробки передач с раздаточной коробкой и раздаточной коробки с ведущими мостами используются одновальные карданные передачи. При этом обеспечивается привод дополнительного редуктора среднего моста.

Одновальные и двухвальные карданные передачи, используемые для соединения коробки передач, раздаточной коробки и ведущих мостов автомобилей, имеют карданные шарниры неравных угловых скоростей.- Карданные передачи с шарнирами равных угловых скоростей на автомобилях применяются для привода передних управляемых и одновременно ведущих колес.

Вилки валасоединяются с вилками карданных шарниров крестовинамии игольчатыми подшипниками, которые смазываются через масленку в крестовине. Каждый подшипник состоит из стального стакана с иголками, закрепленного в проушине вилки и уплотненного манжетой для удержания смазочного материала и защиты от воды и грязи. Вилки карданных шарнировчерез свои фланцы болтами прикрепляются к фланцам, которые установлены на концах валов карданной передачи и главной передачи, соединяемых карданной передачей. При таком фланцевом креплении карданной передачи очень удобны ее монтаж и демонтаж на автомобиле.

Полно приводная система всегда имеет в наличии этот элемент. Это ведь не промежуточная деталь!

Карданный вал – деталь, которая входит в состав трансмиссии автомобиля, имеющие устройство заднего или полного привода. Этот механизм передаёт вращение к редуктору переднего или заднего моста от коробки передач тем самым карданный вал заслуживает права называть “промежуточное звено-деталь”. Также его можно назвать не иначе, как опора машины!

Классификация

Ниже будет приведено классификация карданных передач, которые формируют механизм, роль которого – промежуточная.

Классифицировать центральное устройство можно по нескольким признакам:

По назначению механизма передачу (она же – опора главного механизма и промежуточное звено) можно классифицировать:

Тип кардана зависит от того, какое у него построение и расположения:

Классификация по наличию компенсации, которое имеет устройство:

Принципы работы

Карданный вал в своём составе содержит:

Сам карданный вал может быть из нескольких секций. Так же он является опорой для многих частей машины. Вес его зависит от транспортного средства и его особенностей. Конструкция этой части авто зависит от габаритов. Обычно он составной и основа делается из стальной трубы, для экономии метала и веса, а к ней присоединяются крестовые наконечники. Только маленький кардан может быть сделан цельным и сплошным. Так его промежуточная роль усиливается.

Сплошная деталь – опора для спортивных автомобилей, так как часть веса держится на ней, поэтому ее делают сплошной.

Эта часть машины (его опора) является одна из самых подходящих для ремонта. Сам процесс прост, так же как и снятие механизма с авто. Особенность заключается в том, что-бы заменить двойной карданный шарнир и подвесной подшипник. Это класс детали “промежуточная”.

Выполнение промежуточная передача – функция, которую обеспечивают шарнирные механизмы, на основе крестовин. Позволяют двум валам быть опорой друг другу не прерывая вращения, при том находится под переменным углом. При чем наибольший КПД достигается когда валы опираются на друг друга от 0 до 20 градусов. В этом случае они работают как опора. Если этот показатель превысить, то промежуточная деталь начинает испытывать очень высокие нагрузки. Что ведёт к тому, что опора деталей теряется, разбалансируются вал и вибрирует корпус.

Подвесной подшипник ни что иное, как опора составному валу, удерживая его на месте даже во время вращения. Также это промежуточная часть общего элемента.

Плюсы и минусы использования карданных передач

Описание преимуществ использования такой детали, как двойной карданный шарнир:

Этот параметр очень важен в транспортном средстве, так как нет иного способа передать вращение в автомобиле большой массы. Как пример, лимузины всегда оснащены задним приводом по этой причине (им нужна опора). Так как это является самым надёжным способом передать вращение. Еще один пример, это вес, вес карданного вала Белаза – 105 кг. А спортивный кардан весит 1.8 кг.

Это свойство помогает не менять узел, а ремонтировать только деталь, что облегчает жизнь всем автовладельцам. Так как замена дорогостоящего узла может быть критичной. Таким образом поддерживая в хорошем состоянии карданный вал и меняя только расходные детали, вы сможете продлить время работы автомобиля.

Наличие кардана в автомобиле повышает вес, а так же уменьшает габариты салона.

Широко применяется на автомобилях заднеприводной и полноприводной компоновки с начала двадцатого века по настоящее время. Впервые устройство карданной передачи было описано еще в 16-м веке, однако создание устройства на практике произошло значительно позже.

Устройство карданного вала

Схема карданной передачи включает в себя следующие элементы:

В передней части автомобиля агрегат фиксируется в коробке передач с помощью подвижного шлицевого соединения (подвижная муфта передней части карданного вала). Для этого на конце механизма имеется отверстие с внутренними шлицами. Устройство карданного вала подразумевает возможность продольного смещения шлицов при движении автомобиля.

Далее следует вилка карданного вала, которая располагается между передней и средней его частью. Здесь установлена крестовина, на которой имеются игольчатые подшипники. Наличие вилок и крестовины позволяет передавать крутящий момент при различных углах изгиба «кардана».

В задней части передача крепится к редуктору заднего моста посредством фланца. При этом хвостовик, оснащенный внешними шлицами, входит во фланец привода главной передачи.

Принцип действия КВ

Принцип работы карданной передачи заключается в возможности транспортировки крутящего момента при изменяющемся положении «кардана» в пространстве. Реализация этого принципа происходит за счет двух механизмов:

Скользящая вилка необходима для некоторого увеличения длины механизма при движении по неровной дороге. За счет длинного шлицевого соединения поступление момента не прекращается тогда, когда подвеска вместе с задним мостом смещается вверх или вниз.

Шарнир, в свою очередь, обеспечивает вращение колес при изменении угла изгиба КВ. Считается, что механизм способен продуктивно работать при углах не более 20°. Далее начинается его активный износ.

Типы карданной передачи

В современном автомобилестроении могут применяться следующие типы карданных передач:

Система с шарниром НУС считается классической. Здесь присутствуют вилки, крестовина, игольчатые подшипники. Применяется на большинстве заднеприводных автомобилей.

На современных внедорожниках чаще используется система, оборудованная ШРУСами. Такие устройства обеспечивают более комфортные условия езды, практически полностью устраняя вибрации.

Жесткий полукарданный шарнир имеет сложное техническое устройство и передает момент за счет зазоров в шлицевом соединении. В силу сложности изготовления, технических недостатков и быстрого износа в автомобилестроении не применяется.

Частые неисправности и их устранение

Все неисправности можно разделить по возникающим признакам поломки:

Для устранения вышеописанных неполадок «карданы» демонтируют и дефектуют, неисправные детали заменяют. При наличии дисбаланса требуется балансировка вала в динамических условиях.

Перспективы развития системы карданной передачи

Назначение карданной передачи может выполнять вал, оборудованный ШРУСами (передним и задним). Подобные системы уже сегодня применяются на некоторых внедорожниках. Также ШРУСом может быть оборудована карданная передача автомобиля ВАЗ-2107 и другой «классики». В продаже имеются ремонтные комплекты.

Использование шарнира равных угловых скоростей позволяет ликвидировать недостатки, свойственные классической крестовине. Скорость вращения вала выравнивается, исчезает вибрация, КВ не требует балансировки после ремонта, до 17° увеличивается угол передачи крутящего момента.

Где еще применяются валы карданного типа

Сегодня карданные шарниры, несмотря на широкое применение во многих областях промышленности, считаются устаревшими. Все большее развитие получают ШРУСЫ, а крестовины и вилки медленно уходят в прошлое.

Карданные передачи применяются в трансмиссиях автомобилей для силовой связи механизмов, валы которых не соосны или расположены под углом, причем взаимное положение их может меняться в процессе движения. Карданные передачи применяют также для привода вспомогательных механизмов, например, лебедки. Иногда с помощью карданной передачи осуществляется связь рулевого колеса с рулевым механизмом. Карданная передача состоит из трех основных элементов: карданных шарниров, волав и их опор.

1.1. Основные требования к карданным передачам и их классификация.

К карданным передачам (КП) предъявляют следующие основные 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;

Для реализации этих требований в различных условиях эксплуатации для различных автомобилей существуют разные схемы карданных передач.

Закрытые карданные передачи. Для автомобилей, в которых реактивный момент на заднем мосту воспринимается трубой, карданная передача размещается внутри трубы. Иногда эта труба служит также для передачи толкающих усилий. Поскольку длина карданного вала в такой конструкции не изменяется при относительных перемещениях кузова и заднего моста, компенсирующее (телескопическое) соединение в карданной передаче такого типа отсутствует и используется только один карданный шарнир. При этом неравномерность вращения карданного вала в некоторой степени компенсируется его упругостью. Схема такой передачи представлена на рисунке 1, а. Существуют конструкции легковых автомобилей, в которых связь коробки передач и главной передачи осуществляется торсионным валом, а карданные шарниры отсутствуют. Это возможно на автомобилях, где главная передача установлена в кузове (Вольво-600). Однако, вышеописанные конструкции карданные передач встречаются не часто.

По кинематике различают карданные шарниры неравных (асинхронные) и равных угловых скоростей (ШРУС). Шарниры неравных угловых скоростей используют в передачах при наклоне ведомого вала на угол не более 20 градусов. Широко распространены асинхронные карданные шарниры с промежуточной крестовиной. Так же существуют универсальные асинхронные карданные шарниры, которые отличаются от простых тем, что в них осевая компенсация осуществляется в самом механизме шарнира, а не в шлицевом соединении. Карданные шарниры равных угловых скоростей применяют в приводе ведущих и одновременно управляемых колес автомобиля, угол наклона ведомого вала в зависимости от конструкции шарнира может достигать 45 градусов. Некоторые ШРУСы тоже выполняют универсальными, с компенсирующим устройством внутри механизма.

Наряду с карданными шарнирами применяются и полукарданные. Упругие полукарданные шарниры устанавливают главным образом в карданных передачах легковых автомобилей, и в зависимости от конструкции угол наклона вала может быть от 8 до 10 градусов. Жесткие полукарданные шарниры используют для компенсации неточности монтажа соединяемых механизмов в случаях установки последних на недостаточно жестком основании. Они представляют из себя зубчатые муфты. Угол наклона вала не более 2 градусов.

Трансмиссия

Описание и назначение.

Ведущие мосты автомобиля устанавливаются на раме или на кузове автомобиля с помощью упругих элементов подвески и во время движения мосты изменяют свое положение относительно мест крепления. Чтобы передать крутящий момент в таких условиях от коробки передач к ведущему мосту, применяют карданные передачи. Их используют и в приводе к передним управляемым и ведущим колесам. Карданная передача к ведущему мосту состоит из карданного вала, шарниров и промежуточной опоры. Карданные шарниры обеспечивают передачу крутящего момента между валами, оси которых пересекаются под изменяющимися углами. В трансмиссии автомобилей применяют жесткие карданные шарниры неравных и равных угловых скоростей.

Карданный шарнир неравных угловых скоростей состоит из жестких деталей (рис. а): ведущей 1 и ведомой 4 вилок, крестовины 2, на шипы которой надеты игольчатые подшипники 3. Крутящий момент передается от вилки 1 к вилке 4 через крестовину 2. При такой конструкции и равномерном вращении вилки ведущего вала угловая скорость ведомой вилки будет изменяться два раза за каждый оборот, увеличиваясь и уменьшаясь. Поэтому такой шарнир называют шарниром неравных угловых скоростей.

Чтобы устранить неравномерность вращения ведомого вала в карданной передаче, применяют обычно два шарнира неравных угловых скоростей, располагаемых на концах карданного вала. Тогда неравномерность вращения, возникающая в первом ведущем шарнире, компенсируется неравномерностью вращения второго шарнира и ведомый вал передачи вращается равномерно с угловой скоростью ведущего вала. Такая карданная передача называется двойной. Одинарные передачи с одним жестким карданным шарниром практически не применяются.

В приводе передних управляемых и ведущих колес автомобилей повышенной проходимости применяют шарниры равных угловых скоростей двух типов: шариковые и кулачковые.

Шариковый карданный шарнир (рис. б) состоит из двух фасонных кулаков 5 с овальными канавками, куда закладывают ведущие шарики 7. Для центрирования вилок используют сферические впадины на их внутренних торцах, в которых устанавливается центрирующий шарик 6.

При передаче крутящего момента ведущие шарики располагаются независимо от угловых перемещений вилок в их овальных канавках в плоскости, делящей угол между осями пополам. В результате обе вилки вращаются с одинаковой угловой скоростью.

Кулачковый карданный шарнир равных угловых скоростей применяют в приводе переднего колеса автомобиля «Урал-375» (рис. в). Конструкция шарнира включает наружную полуось 8 колеса, которая входит шлицевым концом в вилку 9 шарнира. Внутренняя полуось выполнена как одно целое с вилкой 9 шарнира, а ее наружный конец стыкуется с шестерней дифференциала шлицевым соединением. В вилки 9, установлены кулаки 10, в пазы которых заложен стальной диск 11. При работе шарнира полуоси вращаются вместе с вилками вокруг кулаков в горизонтальной плоскости, а вместе с кулаками вокруг диска в вертикальной плоскости. Таким образом обеспечивается передача крутящего момента на ведущие и управляемые передние колеса. Недостатком рассмотренного шарнира является повышенное трение в местах сопряжения диска и кулаков с вилками, в результате чего снижается коэффициент полезного действия и повышается нагрев и износ шарнира во время работы.

Устройство карданной передачи.

Карданная передача автомобилей ЗИЛ-130 состоит из промежуточного 1 и основного 6 карданных валов, соединенных друг с другом. Промежуточный вал опирается на промежуточную опору 3, состоящую из шарикоподшипника 11, заключенного в резиновое кольцо 10 с металлическим кронштейном 4. На переднем конце промежуточного вала приварена вилка карданного шарнира, а второй конец его выполнен в виде шлицевой втулки 2, в которую вставлен шлицевой конец вилки 9 карданного шарнира основного вала. Благодаря скользящему шлицевому соединению промежуточного и основного карданных валов их общая длина может изменяться при вертикальных перемещениях ведущего моста на неровностях дороги.

Карданные шарниры состоят из двух вилок 9, в проушины которых установлена крестовина 8 с шипами и игольчатыми подшипниками 5. Каждый подшипник состоит из стального стакана с иголками, закрепленного в проушине вилки крышкой, стопорной пластиной и двумя болтами. Смазка игольчатых подшипников производится по каналам в крестовине от пресс-масленки 7. Вытекание смазки из подшипников предотвращается торцовыми уплотнителями и резиновыми самоподжимными сальниками в вилках.

Карданные валы изготовляют из тонкостенных стальных труб, на концах которых запрессованы и приварены хвостовики вилок. После сборки карданные валы балансируют для уменьшения вибраций, возникающих при работе карданной передачи.

Материалы

Карданная передача. Ведущий мост

Карданная передача

Что входит в устройство карданной передачи?

Карданная передача автомобиля ЗИЛ-130 (рис.130) состоит из карданных шарниров I, карданных валов II, промежуточной опоры III (на некоторых автомобилях с короткой базой промежуточная опора может не устанавливаться). Карданный вал представляет собой стальную пустотелую трубу 11, к концам которой приварены вилки с проушинами карданного шарнира. Так как во время прогиба рессор изменяется расстояние между осями автомобиля, то к одной вилке карданного шарнира приваривают стальной вал 15 со шлицами, который входит во втулку со шлицами 16, приваренную к ведомой вилке 17, что позволяет компенсировать изменяющееся расстояние между осями автомобиля.

Рис.130. Карданная передача автомобиля ЗИЛ-130.

Что представляет собой карданный шарнир?

Карданный шарнир представляет собой подвижное сочленение, передающее крутящий момент с одного вала на другой при изменяющемся угле наклона.

Каких типов могут быть карданные шарниры?

Карданные шарниры могут быть упругими (мягкими), жесткими на игольчатых подшипниках и равных угловых скоростей. Упругие карданные шарниры применяют в передачах, где угол между соединяемыми валами не превышает 5°. Жесткими карданными шарнирами соединяют валы с углами между ними до 25°. Карданными шарнирами равных угловых скоростей соединяют части полуоси переднего ведущего моста, передающего крутящий момент при повороте управляемых колес до 40°.

Как устроен и работает жесткий карданный шарнир?

Жесткий карданный шарнир состоит из двух вилок 1 и 8, соединенных между собой крестовиной 7, на шипы которой одеты стаканы 4 с игольчатыми подшипниками 5 и сальниками 6. Стаканы плотно входят в проушины вилок и удерживаются там крышками 3 и стопорными пластинами 2, прикручиваемыми болтами или удерживаемыми стопорными кольцами. Игольчатые подшипники смазывают через масленку 10 до появления масла с предохранительного клапана 9 или из-под уплотнительных колец 6. Вилка 18 жестко крепится к фланцу вторичного вала коробки передач, вилка 17 приварена к втулке со шлицами 16 или трубе карданного вала. При вращении вторичного вала крутящий момент передается ведущей вилке 18 через подшипники и крестовину на ведомую вилку 17 и карданный вал. Вилка 8 соединяется с фланцем, установленным на валу ведущей шестерни главной передачи и приводит ее во вращательное движение.

Как устроена и работает промежуточная опора?

Промежуточная опора состоит из шарикоподшипника 13 помешенного в резиновую обойму 12, закрытую металлическим кожухом. Опора крепится к поперечине рамы автомобиля. Промежуточная опора позволяет уменьшить длину карданного вала, передающего крутящий момент под углом, и предотвратить появление крутильных колебаний и биение вала, что увеличивает срок службы подшипников и способствует плавному ходу автомобиля. Подшипник промежуточной опоры и шлицевое соединение карданного вала смазывают вязкой смазкой УС-1, утечка которого предотвращается сальниками 14. Снаружи шлицевое соединение карданного пала закрыто резиновым гофрированным чехлом, предотвращающим попадание пыли и влаги на шлицы.

Что представляет собой упругий полукарданный шарнир?

Упругий полукарданный шарнир представляет собой резиновую обойму с металлическими втулками и соединяет ведущую и ведомую вилки.

Ведущий мост

Какой мост на автомобиле ведущий и какое его назначение?

На большинстве автомобилей ведущим является задний мост. На некоторых автомобилях (КамАЗ, ЗИЛ-133, Урал-377) устанавливают два задних ведущих моста. На автомобилях повышенной проходимости все мосты ведущие. Передний мост в этом случае является ведущим и управляемым. Ведущий мост главной передачей воспринимает крутящий момент от карданной передачи, увеличивает его и через дифференциал распределяет его по колесам. Кроме того, ведущий мост воспринимает часть общей массы автомобиля и передает ее на точки опоры (колеса).

Как устроен ведущий мост?

Ведущий мост состоит из картера, представляющего собой стальную или чугунную пустотелую конструкцию, в которой монтируется главная передача, дифференциал, полуоси. В картер ввариваются или приклепываются стальные термически обработанные трубы с площадками и резьбой для установки подшипников, а также регулировки и крепления ступиц колес. Внутри трубы проходит полуось, подводящий крутящий момент к колесу.

Какое назначение главной передачи на автомобиле, какой она бывает?

Главная передача – механизм трансмиссии автомобиля, преобразующий крутящий момент и расположенный перед ведущими колесами автомобиля, передает крутящий момент на полуоси под прямым углом и повышает тяговые усилия кроме того, что дает коробка передач и раздаточная коробка. Главная передача может быть шестеренной или червячной. Наибольшее распространение получили шестеренные передачи, которые могут быть одинарными центральными или гипоидными, а также двойными неразнесенными (ЗИЛ-130) и разнесенными (МАЗ-500А).

Как устроена и работает одинарная гипоидная главная передача?

Одинарная главная передача с гипоидным зацеплением зубьев шестерен устанавливается на легковых автомобилях и грузовых автомобилях средней и небольшой грузоподъемности (ГАЗ, УАЗ1. Такая передача (рис.131, а) состоит из малой ведущей шестерни 1, изготовленной вместе с валом, находящейся в постоянном зацеплении с большой ведомой шестерней 2, жестко прикрепленной к чашкам дифференциала и через их подшипники опирающейся на картер моста. Вал ведущей шестерни соединяется с карданной передачей, ведомая шестерня через дифференциал – с полуосями 3. Она имеет в несколько раз больше зубьев, чем ведущая, что и обеспечивает повышение крутящего момента на ведущих колесах. Ось малой ведущей шестерни опущена ниже оси большой ведомой шестерни, что позволяет опустить центр тяжести автомобиля и тем самым повысить его устойчивость при движении на высоких скоростях. Гипоидные передачи бесшумны и долговечны в работе, у них большая толщина и длина зубьев, находящихся в одновременном зацеплении, что увеличивает срок службы. Однако между зубьями таких передач давление более высокое, чем у центральной передачи, поэтому для их смазки применяется специальная гипоидная смазка.

Рис.131. Типы главных передач:
а – одинарная; б – двойная; в – планетарная.

Какая одинарная главная передача называется центральной?

Центральной одинарной главной передачей называется передача, в которой оси малой ведущей и большой ведомой шестерен находятся в одной плоскости, т. е. пересекаются.

Как определяется передаточное отношение одинарной главной передачи?

Передаточное отношение U_ГП одинарной главной передачи определяется как отношение количества зубьев ведомой шестерни Z_ВЕД к количеству зубьев ведущей шестерни

Как устроена и работает двойная главная передача?

В двойной главной передаче (рис.131, б) в передаче крутящего момента участвуют две пары шестерен: пара конических 4 и 5 и пара цилиндрических 6 и 7. Вал малой ведущей шестерни 4 соединен с карданной передачей. Большая ведомая шестерня 5 установлена на одном валу с малой цилиндрической 6, а большая ведомая цилиндрическая шестерня 7 через дифференциал соединена с полуосями. Крутящий момент передается от малой ведущей шестерни 4 к ведомой 5, где происходит первое снижение частоты вращения. Так как ведомая шестерня 5 смонтирована на одном валу с малой ведущей цилиндрической шестерней 6, то она уже становится ведущей и вращает большую ведомую цилиндрическую шестерню 7, производя повторное снижение частоты вращения. Общее передаточное отношение главной передачи равно произведению передаточных отношений пары конических Uк и пары цилиндрических Uц шестерен, т. е. U_ГП = U_К·U_Ц. Например, определим общее передаточное отношение главной передачи автомобиля ЗИЛ-130, у которого малая ведущая коническая шестерня имеет Z_КВ = 13, большая ведомая коническая Z_{К ВЕД} = 25, малая ведущая цилиндрическая шестерня Z_ЦВ = 14, большая ведомая цилиндрическая шестерня Z_{Ц ВЕД} = 47 зубьев, тогда:

Это значит, что частота вращения шестерен уменьшится в 6,45 раза, а тяговые усилия на ведущих колесах увеличатся во столько же раз. Поэтому двойные главные передачи обычно применяют в тех случаях, когда необходимо получить большое передаточное отношение при небольших размерах ведущего моста.

Как устроена и работает двойная разнесенная передача?

Двойная разнесенная передача (автомобиль МАЗ-500А) состоит из пары конических шестерен, устанавливаемых в картере заднего моста и планетарной передачи, устанавливаемой в колесах (рис.131, в).

Планетарная передача имеет ведущую солнечную шестерню 11, жестко соединенную с полуосью 10, цилиндрические сателлиты 9, смонтированные на роликовых цилиндрических подшипниках на осях 8, которые неподвижно закреплены в чашках водила на фланце полуосевого рукава ведущего моста, и ведомую коронную шестерню 12, соединенную со ступицей колеса. При вращении полуоси солнечная шестерня 11 через сателлиты 9 передает крутящий момент на коронную шестерню и ступицу колеса. Общее передаточное отношение такой передачи определяется как произведение передаточных отношений конических шестерен и колесного редуктора.

Применение колесных планетарных передач позволяет уменьшить габариты главной передачи, увеличить дорожный просвет (клиренс) и разгрузить шестерни, дифференциал и полуоси от повышенных усилий, улучшая их работу. Кроме того, путем замены шестерен в колесных передачах проще изменить передаточное отношение ведущего моста при создании модификаций автомобилей.

Как подразделяются дифференциалы?

По конструктивному исполнению дифференциалы могут быть шестеренными и кулачковыми. Шестеренные могут быть с коническими и цилиндрическими шестернями. По типу выключающего механизма дифференциалы могут быть без блокировки и блокирующиеся. Блокирующиеся дифференциалы бывают с принудительной блокировкой и самоблокировкой. В зависимости от места расположения дифференциалы подразделяются на межколесные и межосевые.

Как устроен и работает межколесный дифференциал?

Межколесный дифференциал (рис.132, а) состоит из разъемного корпуса 1, крестовины 3, сателлитов 4, полуосевых конических шестерен 2, соединенных с полуосями 6. К корпусу дифференциала крепится ведомая шестерня 5 главной передачи. Корпус вместе с шестерней вращается на роликовых конических подшипниках, смонтированных в картере ведущего моста. Шестерни-сателлиты 4 свободно вращаются на шипах крестовины, установленной между двумя половинами корпуса 1, и находятся в постоянном зацеплении с полуосевыми шестернями 2, которые свободно закреплены в корпусе 1 и могут вращаться независимо от него. Полуосевые шестерни своими шлицами установлены на полуосях и также могут вращаться независимо от корпуса. Наружные концы полуосей непосредственно опираются на подшипники, имеющиеся в картере ведущего моста, или через ступицы ведущих колес. От полуосей вращение передается на ведущие колеса автомобиля.

Рис.132. Межколесный дифференциал:
а – общее устройство; б – схема работы.

Работает такой дифференциал так. При прямолинейном движении автомобиля ведущие колеса проходят равный путь и испытывают одинаковое сопротивление качению. Крутящий момент от малой ведущей шестерни 7 передается большой ведомой шестерне 5 и полуосевые шестерни 2 вместе с полуосями 6 вращаются с одинаковой частотой, равной частоте вращения корпуса дифференциала, т. е. ведомой шестерни главной передачи. Сателлиты 4 являются как бы клиньями между полуосевыми шестернями и в это время не вращаются вокруг своих осей.

Во время поворота автомобиля ведущие колеса испытывают разное сопротивление. Колесо с большим сопротивлением качению (внутреннее) будет вращаться медленнее (как бы приостанавливается). Сателлиты начинают вращаться вокруг своих осей и перекатываются по замедлившей вращение полуосевой шестерне, ускоряя таким путем вращение внешнего колеса, которое в данный момент проходит больший путь. При шестеренных дифференциалах частота вращения полуосей ведущих колес всегда равна удвоенной частоте вращения корпуса дифференциала. Следовательно, с уменьшением частоты вращения одной из полуосей частота вращения второй полуоси увеличивается на такую же величину.

Какие недостатки присущи шестеренному дифференциалу?

К недостатку шестеренного дифференциала относится пробуксовка одного из колес, попавшего на скользкий участок дороги, что приводит к остановке автомобиля, так как в этом случае дифференциал будет подводить крутящий момент к тому колесу, у которого меньше сцепление с дорогой. Для вывода автомобиля из этого положения необходимо подсыпать под буксующее колесо щебень, песок, шлак для создания равных сопротивлений для обоих колес.

В чем особенность конструкции дифференциала легковых автомобилей?

Особенностью конструкции шестеренных дифференциалов легковых автомобилей является то, что в них устанавливается только два сателлита, расположенные на оси вместо крестовины.

Дифференциал повышенного трения

Как устроен и работает дифференциал повышенного трения?

Дифференциал повышенного трения устанавливается на автомобиле ГАЗ-66 (рис.133) и состоит из двух чашек 1 и 7, опирающихся на роликовые конические подшипники, смонтированные в картере ведущего моста. К левой чашке жестко прикреплен сепаратор 2, в котором просверлено два ряда радиальных отверстий, расположенных в шахматном порядке по 12 в каждом ряду. В отверстия установлены сухари 3, изготовленные из легированной стали, термически обработанные и имеющие высокую твердость. Сухари могут перемещаться и соприкасаться с внутренней (малой) 5 и наружной (большой) 6 звездочками, установленными между чашками 1 и 7. От выпадания и проворачивания сухари удерживаются стопорными кольцами 4. Сепаратор вместе с чашкой дифференциала жестко крепится к ведомой шестерне главной передачи, а звездочки внутренними шлицами соединяются с полуосями 8. На внутренней поверхности звездочки 6 равномерно расположены шесть выступов (кулачков), а на внешней поверхности внутренней звездочки 5 имеется два ряда кулачков, расположенных в шахматном порядке по шесть кулачков в каждом ряду. В рабочем положении сухари соприкасаются с кулачками наружной и внутренней звездочек.

Рис.133. Кулачковый дифференциал повышенного трения.

Работает дифференциал так. При движении автомобиля по прямой ровной дороге частота вращения колес одинаковая, все детали дифференциала вращаются как одно целое вместе с ведомой шестерней главной передачи. Крутящий момент от ведомой шестерни главной передачи передается на сепаратор, а от него через заклиненные между кулачками сухари на звездочки и полуоси. Между колесами в этом случае он распределяется поровну. На повороте или неровной дороге, когда одно из колес вращается быстрее другого, с разной частотой вращаются и звездочки дифференциала. Звездочка, соединенная с отстающим колесом, вращается медленнее и вследствие этого своим н кулачками толкает сухари в сторону второй звездочки, ускоряя ее вращение. При этом сухари скользят по кулачкам. Следовательно, на поверхностях кулачков возникают силы трения, направления которых различны на кулачках отстающей и забегающей звездочек: на отстающей звездочке равнодействующая сил трения направлена в сторону вращения, а на забегающей – в сторону, противоположную направлению вращения. Так как силы трения создают момент относительно оси вращения звездочек, то на отстающей звездочке он складывается, а на забегающей вычитается из крутящего момента. Следовательно, момент, передаваемый на отстающее колесо, оказывается больше момента, передаваемого на забегающее колесо. Это положительно сказывается на проходимости автомобиля. Например, при буксовании одного из колес на второе, вращающееся с меньшей скоростью, передается больший крутящий момент, и проходимость улучшается.

В дифференциале повышенного трения коэффициент блокировки, т. е. отношение усилия тяги небуксующего колеса к суммарному усилию на буксующем и небуксующем колесах равен 0,8, тогда как у шестеренного дифференциала он равен всего 0,55. Следовательно, кулачковые дифференциалы повышенного трения создают лучшие условия для прохождения автомобилем скользких участков дороги. В то же время они значительно дороже шестеренных дифференциалов, что и сдерживает их производство для массового внедрения на автомобилях.

Межосевой дифференциал

Какое назначение межосевого дифференциала, на каких автомобилях он устанавливается?

Межосевой дифференциал устанавливается на автомобилях с двумя задними ведущими мостами (КамАЗ-5320, ЗИЛ-130ГЯ) и служит для равномерного распределения крутящего момента между двумя ведущими мостами. В межосевом дифференциале предусмотрен механизм блокировки, которым можно блокировать оба моста, что значительно снижает буксование ведущих колес на скользящих участках дорог, повышая проходимость автомобиля.

Как устроен межосевой дифференциал?

Межосевой дифференциал автомобиля КамАЗ-5320 (рис.134) состоит из картера 1, прикрепленного к стакану подшипников вала ведущей шестерни 16 среднего ведущего моста. Внутри картера установлены чашки 2 и 6 дифференциала. Между чашками смонтирована крестовина 5, а на шипах ее – свободно конические шестерни-сателлиты 4, находящиеся в постоянном зацеплении с полуосевыми шестернями 3 и 7. Шестерня 3 своими внутренними шлицами установлена на валу 17 и передает через него крутящий момент на ведущую шестерню главной передачи заднего моста. Сама же она может свободно вращаться в чашке 2 дифференциала, а также вместе с ним. Полуосевая шестерня 7 шлицами соединена с шестерней 16 главной передачи среднего моста. На ее хвостовике имеется зубчатый венец 11 для блокировки дифференциала. На венец одета муфта 9 блокировки, которая через вилку 10 соединена с пневмоприводом механизма блокировки. На чашке 6 также выполнен зубчатый венец 8 для блокировки дифференциала. Шестерня 7 может свободно вращаться в чашке 6 дифференциала, а также вместе с ним.

Рис.134. Межосевой дифференциал автомобиля КамАЗ-5320.

Как работает межосевой дифференциал?

Работает межосевой дифференциал так. При движении автомобиля по сухой дороге с несблокированным дифференциалом крутящий момент передается на чашки 1 и 6 и от них на крестовину 5, сателлиты 4 и полуосевые шестерни 3 и 7. Шестерня 3 через вал 17 передает крутящий момент на ведущую шестерню главной передачи заднего моста (на рисунке не показано), а шестерня 7 – на ведущую шестерню 16 главной передачи среднего моста. Следовательно, крутящий момент передается к обоим мостам и автомобиль движется.

Во время движения по мокрой и скользкой дороге необходимо исключить проскальзывание колес ведущих мостов. Для этого включают блокировку дифференциала, повернув рукоятку в кабине автомобиля. При этом воздух из пневматических баллонов тормозного привода по трубопроводу 15 подводится в камеру 14 механизма блокировки, где, воздействуя на диафрагму, выгибает ее и перемещает шток 12, а он через вилку 10 – муфту. Она внутренними зубьями находит на зубчатый венец 8 чашки 6 дифференциала, соединяя ее и шестерню 16 как одно целое, что позволяет вращаться ведущим шестерням главных передач среднего и заднего мостов с одинаковой частотой, что и нужно было получить. В этом случае колеса одного из мостов находятся в более благоприятных условиях, они и движут автомобиль. После преодоления автомобилем трудного участка дифференциал необходимо разблокировать. Для этого достаточно рукоятку в кабине установить в исходное положение, воздух из камеры выходит в атмосферу под давлением пружины 13, воздействующей на диафрагму, и вилка выводит муфту из зацепления с зубчатым венцом 8.

Вал ведущего колеса (полуось)

Какое назначение полуосей на автомобиле, как они подразделяются?

Полуоси служат для передачи крутящего момента от полуосевых шестерен к ступицам ведущих колес. В зависимости от расположения подшипников полуоси воспринимают различные нагрузки и подразделяются на полуразгруженные, устанавливаемые в основном на легковых автомобилях, и полностью разгруженные – на грузовых автомобилях.

Как устроена полуразгруженная полуось, какие силы действуют на нее?

Полуразгруженная полуось (рис.135, а) одним концом соединяется с полуосевой шестерней в корпусе дифференциала, которая одним концом опирается на роликовый конический подшипник 3 картера ведущего моста, другим – на шарикоподшипник 1 в расточке полуосевого рукава. На этом конце полуоси закреплена ступица с колесом 4.

Рис.135. Типы полуосей:
а – полуразгруженная ; 6 – полностью разгруженная.

При движении автомобиля на полуразгруженную полуось действуют такие силы: крутящий момент М, передаваемый на колесо и скручивающий полуось; осевая сила Т, возникающая при боковом скольжении колеса и хорошем сцеплении его с дорогой (действует на плечо R и изгибает полуось в вертикальной плоскости); сила F, возникающая на колесе от массы, приходящейся на него (действуя на плечо а, изгибает полуось также в вертикальной плоскости); тяговое усилие Р направлено перпендикулярно к плоскости фигуры и возникающее на колесе из-за действия крутящего момента, подводимого к нему, при достаточном сцеплении колеса с дорогой. Тяговое усилие P действует на плечо и изгибает полуось в горизонтальной плоскости. При торможении автомобиля, вместо тягового усилия на полуось действует тормозное усилие, направленное в противоположную сторону. Так как масса и крутящий момент у легковых автомобилей невелики, то полуразгруженные полуоси выдерживают указанные нагрузки и отвечают требованиям компактности автомобиля.

Как устроена разгруженная полуось, какие силы она воспринимает?

Полностью разгруженная полуось (рис.135, б) одним концом соединяется с полуосевой шестерней и лежит в корпусе дифференциала, а другим – со ступицей колеса 4, которая устанавливается на двух роликовых конических подшипниках 5 на конце полуосевого рукава картера ведущего моста. При такой установке полуоси она передает только крутящий момент М. Все остальные силы воспринимаются через подшипники балкой ведущего моста. Полностью разгруженные полуоси при значительных нагрузках, приходящихся на задний мост у грузовых автомобилей, работают более надежно. На рисунке 136 показан ведущий мост автомобиля ЗИЛ-130.

Рис.136. Ведущий мост автомобиля ЗИЛ-130:

1 – картер; 2 – чашка; 3 – ведомая коническая шестерня; 4 – ведущая цилиндрическая шестерня: 5 – корпус дифференциала; 6 – ведомая цилиндрическая шестерня; 7 – полуось; 8 – тормозной барабан; 9 – тормозная колодка; 10 – подшипники; 11 – шпильки для крепления колеса; 12 – рессора; 13 – стремянки; 14 вал; 15 – ведущая коническая шестерня; 16 – фланец.

Как устроен и работает передний ведущий мост?

Передний ведущий мост автомобиля ГАЗ-66 (рис.137, а) состоит из картера, в котором смонтированы главная передача, дифференциал и полуоси такие же, как и в заднем ведущем мосту. Особенность состоит в том, что крутящий момент от полуосевых шестерен к ступицам колес передается под изменяющимся углом. Поэтому каждая полуось расчленена. Между двумя частями полуоси 2 и 9 устанавливается карданный шарнир равных угловых скоростей (рис.137, б), состоящий из двух фасонных вилок 10 и 12 с овальными канавками, одного центрирующего 15 и четырех ведущих 14 шариков. Центрирующий шарик имеет сверление, лыску и крепится на пальце 16, затем стопорится шпилькой, проходящей через отверстие 17 вилки.

Рис.137. Передний ведущий и управляемый мост:
а – устройство; б – шариковый карданный шарнир; в – кулачковый карданный шарнир.

При вращении ведущей вилки усилие на ведомую передается через шарики. Так как они свободно перекатываются в своих канавках, то угол между вилками шариками делится пополам в каждый данный момент, что и обеспечивает равномерную передачу крутящего момента на повернутые управляемые колеса под углом до 40°. Вал 2 ведомой вилки 12 проходит внутри полой поворотной цапфы 4 и своими шлицами входит в шлицы фланца 1, соединенного шпильками со ступицей колеса 13. Ступица смонтирована на поворотной цапфе на двух роликовых конических подшипниках 3. Поворотная цапфа 4 вместе со ступицей установлена в разъемном корпусе 7 на шипах 11 шкворней на роликовых конических подшипниках 5. Шипы приварены к сферической чашке 8 кожуха полуоси. Поворотная цапфа рычага 6 соединяется с тягами рулевого управления автомобиля.

В чем особенность устройства карданных шарниров равных угловых скоростей, используемых на автомобилях «Урал» и КрАЗ?

На автомобилях «Урал-4320», КрАЗ-260 и других в полуосях переднего ведущего моста устанавливается кулачковый карданный шарнир равных угловых скоростей (рис.137, в), который состоит из двух вилок 18 и 22, двух цилиндрических кулаков 19 и 21 и диска 20. Этот диск заходит в четырехугольные пазы кулаков и передает вращение от ведущей вилки к ведомой. В вертикальной плоскости вилки поворачиваются вокруг кулаков, а в горизонтальной – вместе с кулачками вокруг диска. Такой карданный шарнир работает подобно двум сочлененным простым жестким карданным шарнирам, из которых первый создает неравномерность вращения, а второй устраняет ее, чем достигается вращение полуосей с одинаковой частотой. В остальном устройство моста подобно вышеописанному.

Неисправности карданной передачи и ведущего моста

Какие неисправности могут быть в карданной передаче и ведущем мосту?

Основными неисправностями в карданной передаче могут быть: износ подшипников, крестовин, шлицевых соединений, трещины, изгиб и скручивание карданного вала, в ведущем мосту – поломка зубьев или их чрезмерный износ на шестернях главной передачи, сателитов, полуосевых шестерен, скручивание валов, трещины корпусов, износ шлицов, осей, валов, подшипников, сальников, уплотнительных прокладок.

Какие признаки неисправностей карданной передачи?

Признаками неисправной карданной передачи являются рывки и удары при трогании автомобиля с места или при переключении передач в движении. Биение карданного вала указывает на его погнутость.

Как устраняют неисправности карданной передачи и ведущего моста?

Изношенные крестовины, подшипники, шлицевые втулки, валы заменяют новыми или исправными. Увеличенный зазор в роликовых конических подшипниках устраняют регулировкой. Сильно изношенные подшипники, шестерни и сателлиты заменяют новыми (шестерни заменяют одновременно обе: ведущую и ведомую). Подтекание масла из картеров может быть из-за износа сальников, пробитых уплотнительных прокладок, недостаточной затяжки болтов, появления трещин. Изношенные сальники и пробитые прокладки заменяют новыми. Ослабшие крепления подтягивают. Трещины в картере заваривают.

Трансмиссия. Карданная передача

Назначение и типы карданных передач

Карданная передача служит для передачи крутящего момента к агрегатам трансмиссии, валы которых при движении автомобиля несоосны. В зависимости от типа и компоновки автомобиля карданная передача может осуществлять следующие функции: передавать крутящий момент от коробки передач к раздаточной коробке или к главной передаче ведущего моста, от раздаточной коробки к главным передачам ведущих мостов, между главными передачами среднего и заднего мостов, от дифференциалов ведущих мостов к передним ведущим и управляемым колесам, от раздаточной коробки к задним ведущим колесам, от рулевого колеса к рулевому механизму, от коробки отбора мощности к вспомогательным механизмам.

Для соединения механизмов автомобиля применяются карданные передачи различного типа. На рис. 4.1. приведены типы карданных передач с классификацией их по числу валов, числу шарниров, по типу шарниров. На рис. 4.2. приведены карданные передачи одновального (а), двухвального (б) и многовального (в, г, д) исполнения.

Карданная передача

По числу валов

Одновальная

Двухвальная

Многовальная

По типу шарниров

С шарнирами неравных угловых скоростей

С шарнирами равных угловых скоростей

По числу шарниров

Одношарнирная

Двухшарнирная

Трехшарнирная

Многошарнирная

Рис. 4.1. Типы карданных передач

Одновальные карданные передачи (рис.4.2а) применяются на легковых автомобилях с короткой базой и колесной формулой 4×2, а так же на автомобилях, имеющих удлинители коробки передач или главной передачи. Такая передача состоит из двух шарниров, карданного вала и компенсатора изменения длины вала.

Двухвальные карданные передачи (рис.4.2, б) применяются на автомобилях с длинной базой и колесной формулой 4×2. Такая передача, кроме указанных выше элементов, имеет промежуточную опору 5. 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. В трехосных автомобилях, имеющих автономный привод к промежуточному и заднему мосту, на промежуточном мосту устанавливается жесткая промежуточная опора.

На автомобилях повышенной проходимости применяют многовальные и многошарнирные передачи: три вала и шесть шарниров при колесной формуле 4×4 (рис.4.2, в); четыре или пять валов при колесной формуле 6×6 (рис.4.2г, д).

Назначение и типы карданных шарниров

Рис. 4.4. Карданная передача с упругим полукарданным шарниром: 1,3 – фланцы; 2 – втулка; 4 – карданный вал

Достоинством такого шарнира является:

۰ снижение динамических нагрузок при резких изменениях частоты вращения;

• отсутствие необходимости обслуживания в процессе эксплуатации;

• возможность небольшого осевого перемещения карданного вала;

• простота и малая стоимость конструкции.

Рис. 4.7. Карданный шарнир типа «ГНК»: 1 – корпус; 2 – шарики; 3 – кулак; 4 – сепаратор

Недостатки: к точности расположения канавок предъявляются высокие требования.

Рис. 4.12. Сдвоенный карданный шарнир: а) конструкция; б) схема; 1 – шарниры; 2 – вилка

Рис. 4.13. Кулачковый карданный «шарнир Тракта»: 1, 4 – вилки; 2, 3 –фасонные кулаки.

Рис. 4.14. Дисковый кулачковый карданный «шарнир Тракта»: 1,4 – вилки; 2,3 – кулаки; 5 – диск

Дата добавления: 2018-06-27 ; просмотров: 3751 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Карданный механизм

Полезное

Смотреть что такое «Карданный механизм» в других словарях:

КАРДАННЫЙ МЕХАНИЗМ — (назван по имени Дж. Кардано) шарнирный механизм, обеспечивающий вращение двух валов под переменным углом благодаря подвижному соединению звеньев (жесткий карданный механизм) или упругим свойствам специальных элементов (упругий карданный… … Большой Энциклопедический словарь

КАРДАННЫЙ МЕХАНИЗМ — шарнирный механизм, обеспечивающий передачу вращения от одного вала к др., находящимися в процессе вращения под переменным углом друг к другу. К. м. применяется в автомобилях, тракторах и др. транспортных машинах … Большая политехническая энциклопедия

карданный механизм — (назван по имени Дж. Кардано), шарнирный механизм, обеспечивающий вращение двух валов под переменным углом благодаря подвижному соединению звеньев (жёсткий карданный механизм) или упругим свойствам специальных элементов (упругий карданный… … Энциклопедический словарь

КАРДАННЫЙ МЕХАНИЗМ — кардан [от имени итал. математика и врача Дж. Кардано (G. Cardanо; 1501 76)], шарнирный механизм, обеспечивающий вращение двух валов под переменным углом благодаря подвижному соединению звеньев (жёсткий К. м.) или упругим св вам спец. элементов… … Большой энциклопедический политехнический словарь

карданный механизм — Механизм для передачи вращения между валами, оси которых находятся между собой под постоянным или меняющимся углом, а не лежат на одной прямой … Словарь многих выражений

карданный механизм — (кардан), [по имени итальянского математика и врача Дж. Кардано (G. Cardano; 1501–1576)] шарнирный механизм, обеспечивающий вращение двух валов, расположенных под переменным углом относительно друг друга. Передача вращения обеспечивается жёстким… … Энциклопедия техники

Карданный механизм — (по имени итальянского математика Кардано, Cardano), кардан, служит для передачи вращения между валами, оси которых лежат на одной прямой и имеют относительное перемещение … Автомобильный словарь

КАРДАННЫЙ — КАРДАННЫЙ, ая, ое (спец.). 1. карданный механизм механизм, служащий для передачи вращения между валами, расположенными под углом друг к другу. 2. карданный вал вал в таком механизме. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

карданный — ая, ое.; техн. карданный вал карданный механизм карданная передача … Словарь многих выражений

Карданный вал автомобиля — Карданный вал: вал, выполненный в виде трубы или стержня либо в комбинации трубы и стержня, с карданными или полукарданными, в том числе упругими полукарданными шарнирами, который может иметь механизм изменения длины вала. Источник: ГОСТ Р… … Официальная терминология

Шарниры равных и неравных угловых скоростей

Карданная передача с шарниром неравных угловых скоростей

Данный тип передачи можно обнаружить на автомобилях с задним приводом или полноприводных авто. Устройство такой передачи следующее: на карданных валах расположены шарниры неравных угловых скоростей. На концах передачи имеются соединительные элементы. По необходимости используется соединительная опора.

Шарнир объединяет пару вилок, крестовину и фиксирующие устройства. В проушинах вилок установлены игольчатые подшипники, в которых вращается крестовина.

Подшипники нельзя отремонтировать или обслужить. Масло в них заливается при установке.

Особенностью шарнира является то, что он передает неравный крутящий момент. Дополнительный вал периодически обгоняет и отстает от основного вала. Для компенсации этого недостатка в передаче используется несколько шарниров. Вилки противоположных шарниров располагают в одной плоскости.

В зависимости от того, на какое расстояние необходимо передать крутящий момент, в карданной передача используют один или два вала. При числе валов, равном двух, один из них называется промежуточным, второй — задним. Для фиксации валов устанавливается промежуточная опора, крепящаяся к кузову авто.

С другими элементами автомобиля карданная передача соединяется при помощи фланцев, муфт и других соединительных элементов.

Можно с уверенностью говорить, что шарниры неравных угловых скоростей имеют малую надежность и относительно небольшой срок службы. В современных условиях используют карданные передачи с шарнирами равных угловых скоростей.

Конструкция и принцип работы

Более подробную конструкцию и принцип работы ШРУСов рассмотрим на примере авто ВАЗ-2199.

Данное авто обладает передним приводом, поэтому в конструкции привода задействованы ШРУСы.

Внешний элемент у этого авто выполнен по типу «Бирфильд».

На конце приводного вала, идущего от коробки передач, имеется внутренняя обойма с 6 канавками.

Внешняя обойма на внутренней поверхности имеет канавки. Сама обойма соединена с валом, на котором имеются шлицы, вставляющиеся в ступицу колеса.

Внутренняя обойма входит во внешнюю и в имеющиеся канавки обеих обойм помещены металлические рабочие шарики. Чтобы шарики не выпадали, они вставлены в сепаратор.

Работает этот ШРУС так: при движении колесо за счет независимой подвески постоянно перемещается относительно кузова авто, при этом угол между приводным валом и валом, вставленным в ступицу, постоянно изменяется из-за неровностей дороги.

Шарики, перемещаясь по канавкам, обеспечивают постоянную передачу вращения при смене угла.

Конструкция внутренней «гранаты», которая у данного авто имеет тип GKN, та же, что и внешней, но внешняя обойма несколько длиннее, это и обеспечивает изменение длины приводного вала.

Наезжая на кочку, угол на внешнем ШРУСе меняется, а само колесо идет вверх. При этом смена угла влияет на длину самого приводного вала.

В случае применения GKN ШРУСа, внутренняя обойма вместе с шариками может заходить вглубь внешней обоймы, тем самым изменяется длина вала.

Конструкция шариковых шарниров с делительными канавками очень надежна, но при одном условии. Они очень чувствительны к загрязнению.

Попадание внутрь «гранаты» пыли и песка приводит к ускоренному износу канавок и шариков.

Поэтому внутренние элементы данного сочленения должны быть прикрыты пыльниками.

Повреждение пыльника приведет к вытеканию смазки ШРУСа и попаданию внутрь песка.

Выявить проблему с данными элементами очень просто – при полном повороте колес и начале движения со стороны приводных колес будут слышны характерные щелчки.

Карданная передача с шарниром равных угловых скоростей

Данный тип передачи широко используется в автомобилях с передним приводом. При помощи неё соединяется дифференциал и ступица ведущего колеса.

Передача имеет два шарнира – внутренний и внешний, соединенных валом. ШРУСы часто применяются и в автомобилях с задним приводом, в полноприводных авто. Дело в том, что шарниры равных угловых скоростей более современны и практичны, к тому же, уровень шума от них значительно ниже, чем от ШНУС.

Самым распространенным из существующих является шарнир равных угловых скоростей шарикового типа. ШРУС передает крутящий момент от ведущего до ведомого вала. Угловая скорость передачи крутящего момента постоянная. Она не зависит от угла наклона валов.

ШРУС, или как его называют в народе «граната» представляет из себя сферический корпус, в котором расположена обойма. Между ними вращаются шарики. Они движутся по специальным канавкам.

В результате, крутящий момент равномерно передается от ведущего вала к ведомому при условиях изменения угла. Сепаратор удерживает шарики в нужном положении. «Граната» защищается от воздействия внешней среды «пыльником» — защитным кожухом.

Обязательным условием долгого срока службы ШРУСов является наличие в них смазки. А наличие смазки, в свою очередь, обеспечивается герметичностью самого шарнира.

Отдельно стоит сказать о безопасности ШРУСов. Если в «гранате» слышится треск или шум, то её незамедлительно нужно менять. Эксплуатация автомобиля с неисправным ШРУСом предельно опасна. Попросту говоря, может отвалиться колесо. Причиной же, по которой карданный вал приходит в негодность, чаще всего является неправильный выбор скорости и плохое дорожное покрытие.

Карданная передача назначение и устройство важнейшего механизма трансмиссии

Изучая устройство автомобилей, мы с вами, друзья, постоянно сталкиваемся с оригинальными и интересными инженерными решениями, которые порой бывают до гениальности простыми, а порой настолько сложны, что разобраться с ними не специалисту почти нереально.

В этой статье мы попытаемся познакомиться с механизмом, исполняющим крайне важную функцию – передачу вращения от коробки передач к оси с ведущими колёсами. Именуется это устройство —, карданная передача назначение и устройство которой нам и предстоит выяснить.

Кардан: зачем он нужен?

Дело в том, что в отличие от двигателя и КПП колёса вместе с подвеской имеют определённый ход, а это значит, что просто жёстко связать эти узлы невозможно.

Инженеры решили эту проблему при помощи карданной передачи.

Ключевым элементом механизма выступает так называемый карданный шарнир, он то и есть тем самым хитроумным инженерным решением, позволяющим нам с Вами наслаждаться поездками на автомобилях.

Нужно сказать, что карданы используются в различных узлах машины. В основном, конечно же, встретить их можно в трансмиссии, но кроме этого данный тип передачи актуален для системы рулевого управления.

Шарнир: главный секрет кардана

Поэтому не будем терять время на лишние разговоры и перейдём к сути вопроса. Карданная передача автомобиля, в какой бы модели она не находилась, имеет ряд стандартных элементов, а именно:

Различия этих механизмов, как правило, определяются типом карданного шарнира. Существуют такие варианты исполнения:

Когда автомобилисты говорят слово «кардан», то они обычно имеют в виду именно первый вариант. Механизм с шарниром неравных угловых скоростей встречается чаще всего у машин с задним или полным приводом.

Работа карданной передачи этого типа имеет одну особенность, которая является и его недостатком. Дело в том, что из-за специфики конструкции шарнира невозможно плавно передавать крутящий момент, а получается это сделать только циклически – за один оборот ведомый вал дважды запаздывает и дважды опережает ведущий.

Компенсируется такой нюанс введением ещё одного такого же шарнира. Устройство карданной передачи этого типа простое, как и всё гениальное – соединяются валы двумя вилками, расположенными под углом 90 градусов и скреплёнными крестовиной.

Более совершенными являются варианты с шарнирами равных угловых скоростей, которые, кстати, обычно именуют ШРУС – наверняка, вы слышали такое название.

Карданная передача назначение и устройство которой мы рассматриваем в этом случае, имеет свои нюансы. Хотя её конструкция более сложная, это с лихвой компенсируется рядом преимуществ. Так, к примеру, валы данного типа карданов всегда вращаются равномерно, причём они могут находиться под углом до 35 градусов. К недостаткам механизма можно, пожалуй, отнести достаточно сложную схему узла.

Сам ШРУС должен быть всегда герметичным, так как внутри находится смазка специального состава. Разгерметизация приводит к вытеканию этой смазки, и в таком случае шарнир быстро портится и ломается. Тем не менее, механизмы с шарнирами равных угловых скоростей при должном уходе и контроле более долговечны, чем их собратья. Встретить ШРУС можно на переднеприводных и полноприводных автомобилях.

Устройство и работа карданной передачи с полукарданным упругим шарниром также имеет свои особенности, которые, к слову, не дают возможности использовать её в конструкциях современных автомобилей.

Передача вращения между двумя валами в этом случае происходит за счёт деформации упругого элемента, например, муфты специальной конструкции. Считается, что подобный вариант крайне ненадёжен, поэтому его и не применяют сейчас в автопроме.

Ну что ж, друзья, карданная передача назначение и устройство, а также разновидности которой мы раскрыли в этой статье, оказалась довольно простым механизмом, приносящим массу пользы.

Жесткий шарнир

Жесткие шарнирные соединения представлены упругими полукарданными шарнирами. Это механизм, где крутящий момент от ведущего к ведомому валу, имеющих разный угол расположения, осуществляется деформацией звена их соединяющего. Звено упругое изготавливают из резины с возможным армированием.

Примером такого упругого элемента служит муфта Гуибо. Она имеет вид элемента шестигранной формы, в который вулканизированы вкладыши из металла. Муфта предварительно сжата. Такая конструкция отличается хорошим сглаживанием колебаний при кручении, а также стуков конструкции. Допускает сочленение валов с углом до 8 градусов расхождения и перемещении оси до 12 мм в обе стороны. Основная задача такого механизма – компенсировать неточности при монтаже.

К недостаткам узла можно отнести повышенный шум в работе, сложности в изготовлении и ограниченный срок службы.

Приложение а (справочное). расчет критической частоты вращения карданного вала

Для карданного вала со стальной трубой критическую частоту вращения n, мин, вычисляют по формуле

где D — наружный диаметр трубы, см;d — внутренний диаметр трубы, см;

L — максимальное расстояние между осями шарниров карданного вала, см;

где n — частота вращения карданного вала в трансмиссии (собственная частота поперечных колебаний вала по первой форме), соответствующая максимальной скорости ТС, мин. Примечания

1 В данном расчете упругость опор не учитывают.

2 Для карданных передач с промежуточной опорой значение L принимают равным расстоянию от оси шарнира до оси подшипника промежуточной опоры. Критическую частоту вращения вала, выполненного в виде стержня между карданными шарнирами, вычисляют при d, равном нулю. Критическую частоту вращения карданного вала, состоящего из трубы и стержня, вычисляют, исходя из приведенного значения длины трубы L см, вычисляют по формуле

,(А.2) где L — длина трубы вала, см; l — длина трубы, заменяющей стержень вала, см. Длину трубы l, заменяющей стержень вала, вычисляют по формуле (А.3) где l — длина стержня вала, см; d — диаметр стержня вала, см. Критическую частоту вращения карданного вала с учетом упругости его опор в трансмиссии устанавливает экспериментально разработчик ТС. Частота вращения карданного вала в трансмиссии, соответствующая максимально возможной скорости движения ТС, должна составлять не более 80% критической частоты с учетом упругости опор.

Частые неисправности и их устранение

Все неисправности можно разделить по возникающим признакам поломки:

Для устранения вышеописанных неполадок «карданы» демонтируют и дефектуют, неисправные детали заменяют. При наличии дисбаланса требуется балансировка вала в динамических условиях.

Достоинства и недостатки ШРУСа

К явным преимуществам ШРУСа можно отнести то, что при передаче при помощи этого шарнира потери мощности, по сравнению с другими аналогичными механизмами, почти не наблюдается Другие плюсы — его легкий вес, относительная надежность и простота замены в случае поломки.

К недостаткам ШРУСов следует отнести наличие в конструкции пыльника, который одновременно является контейнером для смазки. Расположен ШРУС в таком месте, где его соприкосновение с посторонними предметами практически невозможно предотвратить. Пыльник может быть порван, к примеру, при езде по слишком глубокой колее, при переезде через препятствие и тп. Как правило, узнает об этом владелец автомобиля только тогда, когда грязь уже попала внутрь пыльника через трещину в пыльнике, спровоцировав интенсивный износ. Если есть уверенность, что это произошло недавно, можно снять шрус, промыть его, заменить пыльник и заполнить его новой смазкой. Если же неприятность случилась значительное время назад, ШРУС обязательно выйдет из строя раньше времени.

Виды шарниров равных угловых скоростей

Шариковые варианты конструкции ШРУС, хотя и наиболее распространены в легковом автомобилестроении, оказались не единственно возможными.

Практическое применение для легковых и лёгких коммерческих автомобилей нашли триподные ШРУСы, в которых роль шариков выполняют вращающиеся ролики со сферической рабочей поверхностью.

Для грузовой техники распространение получили кулачковые (сухариковые) шарниры типа «Тракта», состоящие из двух вилок и двух фасонных дисков. Вилки в таких конструкциях достаточно массивные и способны выдерживать большие нагрузки (что и объясняет область их использования).

Кулачковый (сухариковый) ШРУС

Необходимо упомянуть и ещё один вариант ШРУС – спаренные карданные. В них неравномерность передачи угловой скорости первого кардана компенсируется вторым карданом.

Спаренный карданный ШРУС

Как уже упоминалось выше, угол между осями двух валов не должен в этом случае превышать 20⁰ (иначе появляются повышенные нагрузки и вибрации), что ограничивает область использования такой конструкции в основном строительной и дорожной техникой.

Внутренние и наружные ШРУСы

Помимо различий в конструктивном исполнении, ШРУСЫ разделяются по месту их установки на наружные и внутренние.

Внутренний ШРУС соединяет коробку передач с полуосью, а наружный ШРУС – полуось со ступицей колеса. Вместе с приводным валом оба этих шарнира составляют привод автомобиля.

Наиболее распространённый тип наружного шарнира – шариковый. Внутренний ШРУС не столько обеспечивает большой угол между валами, сколько компенсирует перемещения приводного вала при движении его относительно подвески. Поэтому часто в качестве внутреннего шарнира в легковых автомобилях используется триподный узел.

Необходимое условие нормальной работы ШРУСов – смазка движущихся частей шарнира. Герметичность рабочего пространства, в котором находится смазка, обеспечивают пыльники, предотвращающие попадание на рабочие поверхности абразивных частиц. С учётом высокой нагруженности деталей, в них используются только специально разработанные для таких узлов виды смазок.

Шарнир: главный секрет кардана

Вполне очевидно, что карданная передача назначение и устройство которой мы сегодня рассматриваем, является крайне важным узлом.

В следующей публикации мы поговорим о не менее полезной штуке. Какой именно? Подписывайтесь на рассылку и обязательно узнаете!

Карданная передача с полукарданным упругим шарниром

Упругий полукарданный шарнир способствует передаче крутящего момента между валами, расположенными под небольшим углом. Происходит это, благодаря деформации упругого звена.

В качестве примера можно привести упругую муфту Гуибо. Это шестигранный сжатый упругий элемент. К нему крепятся фланцы ведущего и ведомого валов и передается крутящий момент.

Фото отчет по демонтажу и установке ШРУС на ВАЗ 2110-2112

Первым делом, когда автомобиль стоит еще на земле, необходимо поддеть защитный колпак ступичной гайки и снять его. Затем при помощи мощного рычага и головки на 32 открутить гайку ступицы, но не до конца:

После этого отворачиваем все болты колеса и снимаем его, предварительно подняв переднюю часть машины домкратом. После этого окончательно отворачиваем гайку ступицы и вынимаем шайбу.

Затем откручиваем два болта крепления шаровой опоры снизу:

После этого можно отводить в сторону поворотный кулак со стойкой и из ступицы вынуть один конец шруса:

Если необходимо заменить именно наружный шрус, то можно уже сейчас при помощи молотка сбить его с вала, но делать это стоит осторожно, чтобы не повредить ничего. А идеальный вариант, это конечно же — полное снятие привода

Для этого при помощи монтировки необходимо поддеть внутренний шрус и отсоединить его от КПП:

В результате можно до конца вынимать шрус из коробки передач ВАЗ 2110 и извлекать привод в сборе наружу. Затем при помощи тисков и молотка отсоединяем все необходимые ШРУСы, как внутренний, так и внешний.

Обязательно обратите внимание на состояние пыльников. Если на них есть повреждения, то следует заменить их новыми

Установка проходит в обратной последовательности и на том же видео ролике, который был представлен в начале статьи, все прекрасно видно. Стоит также сказать о стоимость новых запчастей. Итак, цена шруса наружного на ВАЗ 2110 может составлять от 900 до 1500 рублей. За внутренний придется заплатить от 1200 до 2000 рублей.

В 80-е годы прошлого века наступил важный этап в массовом производстве легковых автомобилей: переход от классической конструкции с карданным валом и задним мостом к приводу на передние колеса. Передний привод с подвеской «Макферсон» зарекомендовал себя как простая и надежная система, обладающая рядом преимуществ:

Однако для передачи вращения на ведущие колеса в конструкцию был введен ряд уязвимых деталей и узлов. Главным, тяжело нагруженным элементом трансмиссии в переднеприводных машинах являются шарниры равных угловых скоростей (ШРУСы).

Основные неисправности, их признаки

Самым прочным механизмом в конструкции является сам вал. Его отливают из крепкого сплава, который способен выдерживать предельные нагрузки. Поэтому нужно сильно постараться, чтобы повредить его. Как правило, это механические повреждения при ДТП.

В целом основные неисправности можно разделить на несколько видов:

В редких случаях, когда происходит механическое повреждение основного вала, сильная вибрация может исходить из-за его неправильной геометрии. Некоторые умельцы, рекомендуют вручную исправить геометрию трубы, но это неверное решение, которое может привести к быстрому износу всей конструкции. Лучшим решением будет полная замена поврежденных элементов.

Хрустит ШРУС — как определить какой из них, и что делать?

Здравствуйте, уважаемые автомобилисты! Автолюбитель может считать себя настоящим только, когда его действительно беспокоит состояние узлов и агрегатов автомобиля, а каждый новый стук, скрип и другие признаки поломок авто не дают покоя.

Управление автомобилем можно назвать комфортным, только при условии исправности, налаженности всех элементов.

Однако у каждой детали, особенно, тех, которые работают в нагрузке и при трении как ШРУС, имеется свой рабочий ресурс.

Рано или поздно материал изнашивается, теряет свои свойства, что приводит к выходу из строя детали. Это объективно. И, «подсказку» о приближении поломки со стороны самой детали, нужно воспринимать серьезно. Лучше не ждать, когда автомобиль остановится в дальней дороге, а незамедлительно приступать к поиску неисправности и её устранению.

Владельцы машин с передним приводом знакомы с таким неприятным явлением как хруст ШРУСа. Учитывая, что передняя подвеска машины, кроме основных её функций, должна ещё и обеспечивать передачу вращения от шестерён дифференциала к ведущим колёсам, она снабжена уникальными устройствами: шарнирами равных угловых скоростей, что в сокращенном варианте звучит как «ШРУС».

Деталь эта очень важная и по конструкции достаточно сложная, соответственно она дорогая и требует повышенного внимания. Если хрустит ШРУС, то без всяких колебаний необходимо ставить машину на ремонт и менять его.

Почему хрустит ШРУС?

Видео замены внешнего левого ШРУСа

Опытные водители на слух способны определять место поломки автомобиля. Подобные навыки приобретаются с течением времени, но хруст ШРУСА нельзя спутать ни с чем.

Для того, чтобы понять природу этого характерного шума, следует вспомнить, как же ШРУС устроен. Задача ШРУСА – это передача вращения от одной полуоси к другой при условии, что угол между ними непрерывно изменяется.

Такое свойство обусловлено необходимостью не только вращать ведущее колесо, но также давать ему возможность поворачивать и перемещаться вверх-вниз на пружине.

ШРУС состоит из таких основных элементов:

Все элементы выполнены настолько точно, что в собранном виде не имеют люфта. Обойма через шарики передаёт усилие на корпус и вращает его, а перемещение шаров по канавкам даёт возможность изменять угол между полуосями.

С течением времени в месте соприкосновения шариков с другими элементами образовывается выработка, появляется люфт. Свободный ход шариков (перекатывание) и порождает звук, который очень похож на хруст.

Учитывая, что ШРУСЫ устанавливаются по два на каждое колесо, при появлении тревожных симптомов возникает затруднение с тем, как узнать, какой ШРУС хрустит: внутренний или наружный, правый или левый.

Виды шарнирных соединений

Существует несколько видов шарниров. Классификация этого механического элемента может производиться по числу объединенных конструктивных элементов:

Также шарниры могут быть подвижными и неподвижными:

Но самая большая классификация этих механических элементов заключается в способах смещения конструктивных элементов. Такая классификация делит их на шарниры:

Проверка состояния карданного вала

Проверить кардан следует в следующих случаях:

Диагностику необходимо проводить, подняв автомобиль на подъемнике или при помощи домкратов (как подобрать подходящую модификацию, смотрите в отдельной статье). Важно, чтобы ведущие колеса при этом могли свободно вращаться.

Вот какие узлы следует проверить.

Перспективы развития системы карданной передачи

Классический ШНУС имеет некоторые технологические недостатки. Скорость вращения его валов изменяется в процессе движения. При этом ведомый вал может ускоряться и замедляться при стабильной скорости ведущего вала. Это приводит к ускоренному износу механизма, а также создает лишнюю нагрузку на задний мост. Также работа шарнира сопровождается вибрацией. Назначение карданной передачи может выполнять вал, оборудованный ШРУСами (передним и задним). Подобные системы уже сегодня применяются на некоторых внедорожниках. Также ШРУСом может быть оборудована карданная передача автомобиля ВАЗ-2107 и другой «классики». В продаже имеются ремонтные комплекты.

Где применимо шарнирное соединение?

Сфера применения таких конструкций зависит от их вида. На практике применение того или иного шарнира зависит от степени свободы (количества независимых параметров). Системы сложного типа имеют три таких параметра на поворот и три на перемещение. Чем больше у шарнира этот показатель, тем он имеет больше возможностей в использовании.

Простые цилиндрические шарниры имеют огромное распространение в быту. Такой тип соединения элементов конструкции присущ ножницам, плоскогубцам, крану смесителя и т.п. Названные выше двери также имеют в своей конструкции такой элемент.

Шаровой шарнир хорошо представлен в автомобилестроении и в других сферах, где необходимо передать мощность от вала к различному оборудованию.

Карданы имеют схожую с вышеназванной конструкцией сферу использования. Они применяются там, где необходимо передать усилия между элементами, находящимися под углом друг к другу.

ШРУСы обязательный элемент переднеприводных автомобилей.

Смазки, применяемые для шарнирных соединений

Приложение б (справочное). расчет дисбаланса карданного вала

Приложение Б (справочное)

А еще интересно: УАЗ-469 характеристики фотографии история автомобиля

Б.1 Дисбаланс карданного вала зависит от его массы и зазоров в шарнирах и механизме изменения длины.

Б.2 Дисбаланс D, г·см, в сечении опоры карданной передачи вычисляют по формулам:- для вала без механизма изменения длины

— для вала с механизмом изменения длины

(Б.2) где m — масса карданного вала, приходящаяся на опору, г; e — суммарное смещение оси вала, обусловленное осевыми зазорами в шарнире между торцами крестовины и донышками подшипников и радиальным зазором в соединении «цапфа крестовины — подшипник крестовины», см; e — смещение оси вала, обусловленное зазорами в механизме изменения длины, см. Массу m определяют взвешиванием на весах, размещаемых под каждой опорой горизонтально расположенного вала. Суммарное смещение оси вала e, см, вычисляют по формуле (Б.3)

где H — осевой зазор в шарнире между торцами крестовины и донышками подшипников, см;

D — внутренний диаметр в подшипнике по иглам, см; D — диаметр цапфы крестовины, см. Смещение оси вала e, см, для подвижного шлицевого соединения с центрированием по наружному или внутреннему диаметру e вычисляют по формуле

(Б.4) где D — диаметр шлицевого отверстия во втулке, см; D — диаметр шлицевого вала, см. Примечание — Для карданного вала без механизма изменения длины e=0. Минимальный или максимальный дисбаланс D рассчитывают с учетом поля допуска сопрягаемых элементов карданного вала.

Кардан: зачем он нужен?

Итак, какие проблемы могут возникнуть, если мы захотели передать крутящий момент от двигателя к колёсам? На первый взгляд задача довольно простая, но давайте взглянем на неё внимательнее. Дело в том, что в отличие от двигателя и КПП колёса вместе с подвеской имеют определённый ход, а это значит, что просто жёстко связать эти узлы невозможно. Инженеры решили эту проблему при помощи карданной передачи.

Она позволяет передать вращение от агрегата к агрегату, которые расположены под разными углами, а также уравновешивать все их взаимные колебания без ущерба для передаваемой мощности. В этом и заключается назначение карданной передачи.

Расчет карданной передачи автомобиля ГАЗ-2410

называется передача, осуществляющая силовую связь механизмов автомобиля, валы которых несоосны или расположены под углом. Карданная передача служит для передачи крутящего момента между валами механизмов. В зависимости от типа, компоновки и конструкции автомобиля карданная передача может передавать крутящий момент от коробки передач к раздаточной коробке или к главной передаче ведущего моста, от раздаточной коробки к главным передачам ведущих мостов, между главными передачами среднего и заднего ведущих мостов, от полуосей к передним ведущим и управляемым колесам, от главной передачи к ведущим колесам с независимой подвеской. Карданная передача может также применяться в приводе от коробки отбора мощности к вспомогательным механизмам (лебедка и др.) и для связи рулевого колеса с рулевым механизмом. Дополнительно к общим требованиям к системам, агрегатам и механизмам автомобиля к карданной передаче предъявляются специальные требования, в соответствии с которыми она должна обеспечивать:

Передачу крутящего момента без создания в трансмиссии автомобиля дополнительных нагрузок;

Бесшумность при работе.

Для соединения механизмов автомобиля применяются карданные передачи различного типа.

Одновальные карданные передачи применяются на легковых автомобилях с короткой базой (база — расстояние между передними и задними колесами) и колесной формулой 4×2 для соединения коробки передач с задним ведущим мостом.

Такая карданная передача состоит из карданного вала
3
и двух карданных шарниров
.
Двухвальная карданная передачаприменяется на автомобилях с длинной базой и колесной формулой 4×2 для связи коробки передач с задним ведущим мостом. Передача включает в себя два карданных вала, три карданных шарнира и промежуточную опору. Эта карданная передача получила наибольшее распространение на легковых, грузовых автомобилях и автобусах ограниченной проходимости. На автомобилях повышенной проходимости с колесной формулой 4×4 используются три одновальных карданных передачи для соединения соответственно коробки передач с раздаточной коробкой, а также раздаточной коробки с задним и передним ведущими мостами. На автомобилях высокой проходимости с колесной формулой 6×6 и индивидуальным приводом ведущих мостов раздаточная коробка соединяется с задним ведущим мостом двухвальной карданной передачей с промежуточной опорой.

Связь коробки передач с раздаточной коробкой с передним и среднимведущими мостами этих автомобилей осуществляется одновальными карданными передачами. В автомобилях высокой проходимости с колесной формулой 6 х 6 и со средним проходным ведущим мостом для связи коробки передач с раздаточной коробкой и раздаточной коробки с ведущими мостами используются одновальные карданные передачи. При этом обеспечивается привод дополнительного редуктора среднего моста.

Карданным шарниром или карданом называется подвижное соединение, обеспечивающее передачу вращения между валами, оси которых пересекаются под углом. В автомобилях применяются карданные шарниры неравных и равных угловых скоростей. Первые называются асинхронными шарнирами, а вторые — синхронными.

Карданный шарнир неравных угловых скоростей состоит из вилкиведущего вала, вилкиведомого вала и крестовины, соединяющей вилки с помощью игольчатых подшипников. Одновальная, двухшарнирная, с карданами неравных угловых скоростей карданная передача состоит из трубчатого карданного вала, к одному концу которого приварена вилка,

а к другому — наконечниксо шлицами. Наконечник соединен с подвижной в осевом направлении шлицевой втулкой
,
приваренной к вилкекарданного шарнира. Такое подвижное шлицевое соединение называется компенсирующим устройством. Оно обеспечивает изменение длины карданной передачи при перемещении ведущего моста относительно коробки передач во время движения автомобиля. Шлицевое соединение смазывают через масленку. Оно уплотняется манжетой и защищается от грязи резиновым гофрированным чехлом.

Полно приводная система всегда имеет в наличии этот элемент. Это ведь не промежуточная деталь!

Классификация

Классифицировать центральное устройство можно по нескольким признакам:

Тип кардана зависит от того, какое у него построение и расположения:

Классификация по наличию компенсации, которое имеет устройство:

Принципы работы

Карданный вал в своём составе содержит:

Сплошная деталь – опора для спортивных автомобилей, так как часть веса держится на ней, поэтому ее делают сплошной.

Плюсы и минусы использования карданных передач

Описание преимуществ использования такой детали, как двойной карданный шарнир:

Наличие кардана в автомобиле повышает вес, а так же уменьшает габариты салона.

Карданный вал — приспособление для передачи крутящего момента от коробки передач или раздаточной коробки к задним колесам.

Устройство карданного вала

Схема карданной передачи включает в себя следующие элементы:

Сам агрегат может быть одновальным или двухвальным. Во втором случае механизм включает в себя промежуточный карданный вал, к заднему отделу которого приваривается хвостовик с наружными шлицами, к переднему через шарнир фиксируется скользящая втулка. Одновальные системы промежуточного участка не имеют.
В передней части автомобиля агрегат фиксируется в коробке передач с помощью подвижного шлицевого соединения (подвижная муфта передней части карданного вала). Для этого на конце механизма имеется отверстие с внутренними шлицами. Устройство карданного вала подразумевает возможность продольного смещения шлицов при движении автомобиля.

Карданный шарнир

Принцип работы шарнира карданного вала на примере автомобиля Скания

Карданный шарнир используется для соединения валов, которые не имеют постоянного соосного расположения. Ниже перечислены основные требования, обеспечивающие правильное функционирование карданной передачи:
⇒Углы сочленения должны быть выбраны правильно (α)

Вилки карданного вала располагаются в одной плоскости.

⇒ Приварные вилки должны иметь правильное относительное расположение, т.е. вилки карданного вала должны располагаться в одной плоскости, а вилки промежуточного карданного вала должны быть смещены на 90 градусов.

Вилки карданного вала располагаются в одной плоскости, тогда как вилки промежуточного карданного вала смещены на 90 градусов

При несоблюдении указанных требований возникает вибрация карданного вала.

Вилки карданного вала располагаются в разных плоскостях

Предположим, что вал 1 вращается с постоянной скоростью (равномерное движение). Вследствие угла изгиба (α) карданного шарнира, вал 2 будет вращаться с неравномерной скоростью (нерегулярное движение). За один оборот скорость вращения дважды увеличивается и уменьшается. Чем больше угол сочленения, тем сильнее изменение частоты вращения ( тем больше неравномерность вращения).

Система карданной передачи с чрезвычайно высокой степенью неравномерности вызывает сильную вибрацию. Автомобили с дополнительным задним мостом особенно чувствительны к неравномерному движению карданного вала. Это объясняется изменением углов шарнира при вертикальном перемещении дополнительного заднего моста.

В системе карданной передачи углы сочленения должны быть как можно меньше, но при этом они должны составлять не менее 1 градуса, чтобы исключить повреждения из-за давления на крестовину карданного шарнира, в результате чего сокращается срок службы карданной передачи и как результат, преждевременный ремонт карданного вала.

Если в карданной передаче используется несколько шарниров, каждый из них порождает неравномерность, соответствующую величине угла. Правильным подбором углов сочленения можно максимально снизить вибрации карданной передачи и оттянуть срок ее ремонта.

Если вилки карданной передачи располагаются в одной плоскости и углы сочленения отсутствуют, то неравномерность, возникающая в одном шарнире, может компенсироваться другим шарниром. Если угол сочленения α 1 равен углу сочленения α 2, неравномерность вращения не возникает.

Поскольку вилки карданного вала располагаются в одной плоскости, то когда в одной вилке происходит увеличение частоты вращения, то в другой вилке происходит уменьшение частоты вращения, и наоборот. Существует две основные схемы карданных передач.

Обычно их называют Z- образной и W — образной.

Возможны и их комбинации.

В Z — образной схеме ведущий и ведомый валы либо абсолютно, либо почти параллельны.

В W — образной схеме ведущий и ведомый валы не параллельны.

На основе дух основных принципов можно сконструировать общую систему с одной карданной передачей.

Закажите коплексный ремонт карданного вала или двойной шарнир с доставкой в своем регионе.

Принцип действия КВ

Типы карданной передачи

В современном автомобилестроении могут применяться следующие типы карданных передач:

На современных внедорожниках чаще используется система, оборудованная ШРУСами. Такие устройства обеспечивают более комфортные условия езды, практически полностью устраняя вибрации.

Упругие шарниры представляют собой резиновую муфту, способную передавать момент при изгибах не более 8°. Резина достаточно мягкая, поэтому вал, имеющий подобное строение, обеспечивает плавное начало движения и отсутствие резких динамических нагрузок. Кроме того, гибкие соединения не требуют технического обслуживания. Жесткий полукарданный шарнир имеет сложное техническое устройство и передает момент за счет зазоров в шлицевом соединении. В силу сложности изготовления, технических недостатков и быстрого износа в автомобилестроении не применяется.

Частые неисправности и их устранение

Все неисправности можно разделить по возникающим признакам поломки:

Для устранения вышеописанных неполадок «карданы» демонтируют и дефектуют, неисправные детали заменяют. При наличии дисбаланса требуется балансировка вала в динамических условиях.

Перспективы развития системы карданной передачи

Устройство и принцип работы ШРУСа

С момента создания шарниры равных угловых скоростей – это узел, направленный на нейтрализацию разницы скоростей, которая возникает в процессе поворота ведомых и приводных колёс.

Работают ШРУСы по принципу регуляции подаваемого вращения на каждую полуось трансмиссии (в нашем случае – на каждое колесо в отдельности). Однако стоит о включается в работу лишь тогда, когда между данными полуосями появляется некоторый угол, как правило, не превышающий 70-75 градусов.

Подобное устройство ШРУСа позволило придать ему сразу несколько положительных свойств:

Как показало время, лучшими вариациями конструкции «гранат» являются те, что предполагают использование двух составных частей. Более чем 90 % современных машин с передним приводом оборудованы именно такими шарнирами, которые называются либо привод, либо ШРУС в сборе. Состоит подобный привод из двух частей – внутренний (задний) и внешний (передний) шарниры.

Первая составляющая «Гранаты» имеет более громоздкие размеры, но в работе нагружена не настолько сильно, как её «собрат». В любом случае, обе детали имеют колоссальное значение:

Непростые функции и долговечность – вот, чем отличается как передний, так задний ШРУС, но как это возможно? «Виной» всему простейшая для столь важной детали конструкция, которая включает в себя:

Отметим, что описанная выше структура ШРУСа актуальна для подобных деталей шарикового типа, которые являются наиболее используемыми в конструкции современных авто. Помимо данного вида шарниров, также можно выделить сухариковый (часто используется на грузовых машинах), триподный (усовершенствованный наружный ШРУС) и спаренный (сложноустроенный шарнир, работающий с максимально возможным КПД). Вне зависимости от конструкционных особенностей любой ШРУС выполняет описанные выше функции и является неотъемлемой частью любого переднеприводного автомобиля, как минимум, в течение последних 50 лет.

Где еще применяются валы карданного типа

Сегодня карданные шарниры, несмотря на широкое применение во многих областях промышленности, считаются устаревшими. Все большее развитие получают ШРУСЫ, а крестовины и вилки медленно уходят в прошлое.

1.1. Основные требования к карданным передачам и их классификация.

К карданным передачам (КП) предъявляют следующие основные требования:

Общие требования, предъявляемые к составным частям трансмиссии — надежная передача крутящего момента, минимальный момент инерции, хороший отвод теплоты от поверхностей трения.

Открытые карданные передачи. (рис 1, б) Для автомобилей, в которых реактивный момент воспринимается рессорами или реактивными тягами, карданная передача должна иметь не менее двух шарниров и компенсирующее соединение, так как расстояние между шарнирами в процессе движения изменяется. Применяют двух-, трех — и многошарнирные передачи (последние встречаются сравнительно редко). На длиннобазных автомобилях с большим расстоянием между агрегатами используют карданные передачи, состоящие из двух валов — промежуточного и главного. Это необходимо из-за того, что применение одного длинного вала может привести к опасным поперечным колебаниям, в результате совпадения его критической угловой скорости с эксплуатационной. Короткий вал обладает более высокой критической частотой вращения. Промежуточный вал устанавливается на промежуточной опоре, которая 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. 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.

Шарнир равных угловых скоростей

Полуоси, независимо оттого, где они применяются, в переднеприводном автомобиле или в автомобиле с приводом на задние колеса с независимой подвеской, представляют собой карданные валы в миниатюре. Важное различие заключается в том, что они короче, и в том, что внешние концы перемещаются с колесами, которые они приводят в движение, а углы, под которыми они передают крутящий момент, больше. Вес является важным фактором, потому что, валы образуют часть «неподрессоренной массы», которая влияет на плавность хода и устойчивость. Одновременно полуоси должны быть по возможности небольшими, потому что они должны проходить через подвеску и оставлять место для других компонентов, таких, как тормозной механизм и привод, которые образуют часть колесного узла. Поэтому полуоси могут быть трубчатыми, но более часто сплошными, из-за того, что это дает возможность сделать их тоньше и дешевле.

Однако конструкция самого вала не настолько важна, насколько важна конструкция шарниров на каждом конце вала. Основная задача любого карданного шарнира — передавать крутящий момент при изменяющихся углах между валами. Чтобы не допустить вибраций, шарнир должен обеспечивать постоянное равенство угловых скоростей соединяемых валов. Конструкция шарнира должна обеспечивать равенство угловых скоростей, работать при больших углах между валами, компенсировать продольные перемещения и иметь минимальное трение.

Наиболее распространенным шарниром в приводных валах является универсальный карданный шарнир неравных угловых скоростей, который хорошо работает в различных конструкциях. В альтернативных конструкциях могут использоваться эластичные материалы, резиновые «бублики» или диски из прочного пластика. Но все эти конструкции обладают одним недостатком: если два соединенных шарниром вала вращаются под углом и ведущий вал вращается с постоянной скоростью, скорость ведомого вала будет изменяться при каждом обороте вала, то увеличиваться относительно ведущего, то уменьшаться.

Что такое ШРУС?

Увеличение угла между валами увеличивает разницу в угловых скоростях. Это свойство может не приниматься во внимание, если углы между валами небольшие или они вращаются медленно, но понятно, что они не могут применяться в приводе к передним ведущим и управляемым колесам. Колеса должны вращаться с постоянной скоростью, а не с вибрацией, то быстрее, то медленнее, причем изменяясь сотни раз в минуту. Таким образом, шарнир ведущей полуоси в переднем приводе должен обеспечивать равенство угловых скоростей ведущего и ведомого валов привода — следовательно, нужен шарнир равных угловых скоростей (ШРУС).

Историческая справка

После 1930 года появилось несколько конструкций ШРУС, особые улучшения конструкции были разработаны специалистами по трансмиссиям компании GKN. Первый производитель серийных автомобилей с передним приводом использовал «сдвоенные» карданные шарниры неравных угловых скоростей, что дало возможность решить проблему. Большинство шарниров равных угловых скоростей соединяют два вала через «сепаратор», в котором находятся шарики или ролики, которые перемещаются в канавках, выполненных на концах обоих валов. Вместо циклического изменения скорости ведомого вала, циклические движения совершают шарики или ролики, а ведомый вал вращается с той же скоростью, что и ведущий. Можно также обеспечить осевое перемещение шариков или роликов в корпусе шарнира, для компенсации изменения длины такой передачи. В полуосях, приводящих в движение передние колеса, таким выполняется внутренний шарнир, потому что ему не нужно работать под такими большими углами, как наружному.

Нагрузки на ШРУС

Нагрузки на ШРУС увеличиваются при увеличении угла между валами, и если им приходится работать долгое время под большими углами, это может уменьшить их долговечность и точность работы. Однако при очень больших углах работают только наружные шарниры в переднем приводе, а время их работы в таком положении не очень большое, потому что это происходит, только когда колеса вывернуты до упора. ШРУСы в основном обладают очень высокой долговечностью, если обеспечена адекватная смазка шарнира.

Иногда не обращают внимания на эластичные защитные чехлы ШРУСа, хотя они защищают шарниры от попадания в них грязи и пыли, а это существенно влияет на долговечность шарнира. Как уже упоминалось, ШРУСы сейчас широко используются в карданных передачах заднеприводных автомобилей. На самом деле инженеры по современным трансмиссиям, сталкиваясь с проблемой шума и вибраций, обычно заменяют обычные карданы на ШРУС.

Трансмиссия

Описание и назначение.

Устройство карданной передачи.

Карданным шарниров называется сочленение, с помощью которого вращение передается с одного вала на другой при изменяющемся угле наклона между валами. Карданный шарнир неравных угловых скоростей (рис.3) состоит из ведущей 2 и ведомой 4 вилок, шарнирно соединенных между собой крестовиной 3. Ведущая вилка жестко соединена с ведущим валом 1, а ведомая – с ведомым 6 (жестко или с помощью подвижного шлицевого соединения 5 для изменения его длины). Крутящий момент от вала 1 к валу 6, оси которых расположены под углом g, шарнир передает в результате поворота ведомой вилки относительно оси Б-Б и крестовины относительно оси А-А. Однако, ведомый вал при этом вращается неравномерно – с ускорением и замедлением. Вследствие этого в трансмиссии могут возникнуть дополнительные динамические нагрузки, иногда превосходящие по величине передаваемый момент.

Широкое применение в карданных передачах отечественных автомобилей получили жесткие простые карданные шарниры на игольчатых подшипниках. Такой шарнир состоит из двух стальных вилок и крестовины с игольчатыми подшипниками, соединяющей вилка шарнирно (рис 4). На тщательно обработанных пальцах крестовины 3 установлены стальные стаканы 13 с игольчатыми подшипниками 12. Иглы подшипника с внутреннего конца опираются на опорную шайбу 11. Стакан уплотнен на крестовине резиновым сальником 10, установленным в металлическом корпусе 9, который надет на крестовину. Крестовина со стаканами закреплена в ушках вилок 2 и 4 стопорными кольцами или пластинками 6 с винтами. Подшипники крестовины смазываются через центральную масленку 7, от которой масло к подшипникам подходит по каналам в крестовине. Для устранения излишнего давления масла в крестовину завернут на резьбе корпус с предохранительным клапаном 8.

Карданные шарниры на игольчатых подшипниках применяются открытого типа и защитными кожухами обычно не закрываются. У некоторых автомобилей карданный шарнир снабжен закрывающим его защитным колпаком, устраняющим его загрязнение. Также в настоящее время на ряде автомобилей применяются карданные шарниры, не требующие частого периодического смазывания в процессе эксплуатации. В них применяется пластичный смазочный материал, который удерживается надежным сальниковым уплотнением. Смазка закладывается в стаканчики с игольчатыми подшипниками при сборке шарнира или небольшие углубления в торцах шипов крестовины. В таких шарнирах нет масленок и клапанов. Иногда масленка или резьбовое отверстие сохраняются, а масленка отсутствует. Нагнетаемая смазка заполняет полость крестовины и поступает к подшипникам, а излишки его выдавливаются через резиновые сальниковые «проточные» уплотнения.

Следует отметить, что с увеличением угла между осями валов КПД шарнира резко уменьшается. В некоторых автомобилях для уменьшения этого угла двигатель располагают с наклоном 2-3°. 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 зазоре, когда иглы подшипника перекашиваются и создают высокое давление на шип крестовины. Считается, что суммарный межигловой зазор должен быть меньше половины диаметра иглы подшипника. Иглы для подшипников подбираются с одинаковыми размерами по допускам. Перестановка или замена отдельных игл не допускается.

Крестовина карданного шарнира должна строго центрироваться. Это достигается точной фиксацией стаканов 13 (см. рис.4) при помощи стопорных колец или крышек, которые крепятся болтами к вилкам шарнира. 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.

В некоторых случаях осевое перемещение, компенсирующее изменение длины карданного вала, предпочтительней обеспечивать не шлицевым соединением, а непосредственно конструкцией карданного шарнира – такой шарнир называется универсальным. На рис.5 показан карданный вал с двумя универсальными шарнирами, в отверстие конца вала запрессован пустотелый палец 4, на который посажены на игольчатых подшипниках 2 два сферических ролика 1. В отверстия пальца 4 вставлены центрирующие заглушки 3 со сферической поверхностью. В корпусе 5 шарнира выполнены два паза цилиндрического сечения такого же радиуса, как радиус ролика. При вращении под углом палец 4 имеет возможность, кроме вращения вокруг своей оси, наклоняться и скользить на сферических роликах по пазам. В таком шарнире осевое перемещение сопровождается значительно меньшими потерями на трение, чем в шлицевом соединении.

Упругий полукарданный шарнир допускает передачу крутящего момента от одного вала к другому, расположенному под некоторым углом, благодаря деформации упругого звена, связывающего оба вала. Упругое звено может быть резиновым, резинотканевым или резиновым, усиленным стальным тросом. В последнем случае полукарданный шарнир может передавать значительный крутящий момент и под несколько большим углом, чем в первых двух случаях. Достоинствами полукарданного шарнира являются: снижение динамических нагрузок в трансмиссии при резких изменениях частоты вращения; 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 приведена карданная передача автомобиля ВАЗ-2105. Здесь упругий полукарданный шарнир установлен на переднем конце промежуточного карданного вала. Упругое шестигранное звено имеет шесть отверстий, внутри которых привулканизированы металлические вкладыши. Резиновое звено перед установкой на болты фланцев 1 и 3 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 неточности монтажа, в настоящее время применяется крайне редко. Причиной этого являются недостатки, присущие такому шарниру: быстрое изнашивание, трудоемкость изготовления, шум при работе.

Карданные шарниры служат для соединения между собой расположенных под углом валок карданной передачи. Карданные валы имеют трубчатое сечение и приваренные на концах наконечники.

В двойной карданной передаче (т.е. в передаче с двумя карданными шарнирами и с одним валом) к одному концу трубчатого вала 8 (рис 7, а) приварен наконечник 5 со шлицами, а к другому концу – наконечник с вилкой второго карданного шарнира 9. Карданный вал наконечником 5 соединен со шлицевой ступицей 4 вилки 3. Скользящее шлицевое соединение одного из карданных шарниров с валом необходимо для осевых перемещений вала при деформациях рессор подвески мостов. Шлицевое соединение смазывается через масленку 2, защищено снаружи сальником 6 с крышкой и предохраняется от грязи резиновым гофрированным чехлом 7. Крайние вилки карданных шарниров 1 и 9 снабжены фланцами, которые крепятся болтами к фланцам на концах валов. При фланцевом креплении карданной передачи ее легко и удобно разбирать.

На двухосных автомобилях с приводом на задний мост основное применение получила карданная передача с двумя карданными валами: главным и промежуточным. В такой передаче трубчатый главный карданный вал 19 (рис.7, б) имеет по обоим концам приваренные наконечники 18 с вилками карданных шарниров. Задний кардан соединяет вал с валом заднего ведущего моста. Передняя вилка с помощью крестовины 17 соединена с вилкой 16, шлицованных хвостовик 13, который входит в шлицевую втулку 12, приваренную у заднему концу промежуточного вала 11. Полость шлицевой втулку заполняется смазкой через масленку 21. Шлицевая втулка уплотнена на хвостовике сальником 15 с крышкой, навернутой на втулку на резьбе. Скользящее соединение защищено от загрязнения резиновым гофрированным чехлом 20. Передний конец промежуточного вала 11 с помощью карданного шарнира 10 соединен со вторичным валом коробки передач. Промежуточный вал установлен на промежуточной опоре 14, прикрепленной к поперечине рамы автомобиля.

Промежуточные опоры применяют для подвески промежуточного вала карданной передачи. Опора промежуточного вала обычно выполнена в виде шарикового подшипника 1 (рис 8), закрепленного внутренним кольцом на валу и установленного в резиновой подушке 2, заделанной в кронштейне 4, который прикреплен на поперечной балке 3 рамы автомобиля. Подшипник с обеих сторон закрыт крышками 5, снабженными сальниками, по бокам которых расположены грязеотражатели 6. Внутренняя полость подшипника заполняется смазкой через масленку 7.

В трехосных автомобилях, имеющих автономный карданный привод к промежуточному и заднему мостам на промежуточном мосту устанавливается жесткая промежуточная опора.

Карданная передача – назначение, устройство и принцип работы

Карданная передача – назначение, типы передач, устройство и работа

С началом своего движения автомобиль заставляет двигаться все свои узлы и агрегаты, в том числе и свою трансмиссию. Так как она находится в постоянном движении, соответственно взаимное месторасположение отдельных ее деталей может изменяться.

Неровное дорожное покрытие провоцирует колебание ведущих мостов, связанных подвеской. Рама и кузов автомобиля также совершают некоторые движения, как результат воздействия внешних факторов. Соответственно, могут смещаться относительно друг друга и оси валов агрегатов, которые передают крутящий момент от двигателя автомобиля к ведущим колесам.

Эта система агрегатов называется карданной передачей и предназначена она для того, чтобы уравновесить колебательные движения механизмов автомобиля для спокойной передачи крутящего момента.

В зависимости от автомобиля карданная передача может соединять такие механизмы:

Строение карданных передач в разных автомобилях одинаково, отличия лишь в размерах агрегатов или в форме отдельных элементов.

Конструкция карданной передачи

Карданную передачу составляют такие элементы:

Схема карданной передачи, автомобиль ГАЗ-3302 Газель:
1 — хвостовик скользящей вилки; 2 — грязеотражатель скользящей вилки; 3 — скользящая вилка; 4 — вилка промежуточного карданного вала; 5 — промежуточный карданный вал; 6 — грязеотражатель; 7 — промежуточная опора; 8 — защитное кольцо; 9 — подшипник промежуточной опоры; 10 — защитное кольцо; 11 — шлицевая вилка; 12 — П-образная пластина; 13 — стопорная шайба; 14 — крестовина; 15 — вилка заднего карданного вала; 16 — задний карданный вал; 17 — фланец ведущей шестерни главной передачи; 18 — задний карданный шарнир; 19 — игольчатый подшипник; 20 — стопорное кольцо; 21 — болт; 22 — уплотнительное кольцо.

Итак, разберем устройство карданной передачи

Эластичная муфта в этой конструкции поглощает резкие рывки и вибрационные движения.

Схема эластичной муфты:
1 — муфта эластичная; 2 — фланец промежуточного вала коробки передач; 3 — грязевой отражатель; 4 — промежуточный вал коробки передач; 5 — гайка; 6 — уплотнитель центрирующего кольца; 7 — кольцо центрирующее; 8 — вкладыши муфты эластичной; 9 — болт; 10 — пробка; 11 — фланец переднего карданного вала; 12 — манжета; 13 — шлицевой конец переднего карданного вала.

С помощью двух фланцев муфта соединяет коробку переключения передач и передний карданный вал. Эти два механизма совмещаются с помощью центрирующего кольца на валу коробки передач и центрирующей втулки, которая находится во фланце карданного вала.

Карданные валы созданы из стальной трубы. Передний вал оборудован шлицевыми наконечниками, а задний — вилками карданных шарниров.

Промежуточная опора представляет собой шариковый подшипник, который установлен в кронштейне внутри резиновой изоляционной подушки.

Карданный шарнир состоит из двух вилок, соединенных между собой крестовиной. Сами вилки закреплены на карданных валах. На полых шипах крестовины находятся игольчатые подшипники с уплотнительными кольцами.

Типы карданных передач

Главную роль в карданной передаче выполняет карданный шарнир, в зависимости от конструкции которого выделяют такие типы карданных передач:

По количеству валов карданные передачи могут быть: одновальные, двухвальные и многовальные, а по количеству шарниров — одношарнирные, двухшарнирные и многошарнирные.

Работа карданных передач

Карданная передача с шарниром равных угловых скоростей, как правило, используется в автомобилях с передним приводом для соединения коробки передач с ведущими колесами. Этот механизм состоит из двух шарниров (внешнего и внутреннего), которые соединяются приводным валом.

Схема шарнира равных угловых скоростей (ШРУС):
1 — хомут;2 — полуось; 3 — грязезащитный чехол («пыльник»); 4 — хомут; 5 — сепаратор; 6 — обойма; 7 — малая полуось; 8 — корпус шарнира; 9 — стопорное кольцо; 10 — шарик; 11 — конусное кольцо; 12 — пружинная шайба.

Шарнир равных угловых скоростей (ШРУС) имеет сферический корпус, внутри которого находится обойма. В обойме и корпусе расположены канавки, по которым передвигаются металлические шарики. Представленная конструкция позволяет равномерно передавать крутящий момент, даже несмотря на изменяющийся угол наклона механизмов.

Карданная передача с шарниром неравных угловых скоростей в зависимости от расстояния, на которое надо передать крутящий момент имеет один или два карданных вала. Если используется два вала, то первый вал называется промежуточным, а второй — задним карданным валом. Валы соединяются с помощью промежуточной опоры, которая прикреплена к кузову автомобиля.

Шарнир неравных угловых скоростей представляет собой две вилки, расположенные друг к другу под углом 90 градусов, крестовину и соединительные элементы (болты, муфты, фланцы). Подшипники, в которых вращается крестовина, вставлены в специальные отверстия вилок.

Представленная карданная передача отличается тем, что в процессе работы крутящий момент движется неравномерно, то есть за один цикл ведомый вал два раза отстает и два раза опережает ведущий вал, поэтому здесь применяется как минимум два шарнира — по одному на каждом конце вала.

Карданная передача с полу карданным упругим шарниром обеспечивает перемещение крутящего момента между двумя валами, находящимися под небольшим углом относительно друг друга.

Видео: карданная и главная передачи

Эксплуатация и возможные неисправности карданной передачи

Бережная эксплуатация автомобиля позволяет шарнирам карданного вала и шаровым шарнирам передних валов сохранить свою работоспособность надолго, как минимум до 100 тысяч побега.

Что касается труб, то при отсутствии механических повреждений их можно использовать долгие годы без замены, в противном же случае изогнутый механизм стоит просто заменить новым.

Следует уделять внимание состоянию чехлов шарниров и заменять их при любом повреждении, уберегая тем самым шарниры.

Сокращение работоспособности шарниров могут спровоцировать резкие разгоны, пробуксовка в грязи, неправильный выбор скоростей, долгие поездки по снежным и грунтовым дорогам с глубокими колеями.

О неисправности карданной передачи можно узнать по появившимся посторонним звукам или рывкам автомобиля при движении. Существует несколько причин потери работоспособности карданной передачей, и среди них такие:

Данные неисправности очень легко устранить, заменив поврежденные детали или подтянув крепежные детали.

(2 раз, оценка: 2,00 из 5)
Загрузка…

Устройство карданной передачи автомобиля

Особенность конструкции автомобиля заключается в том, что основные составные узлы, которые приводят его в движение – имеют раздельное расположение, и передача крутящего момента от силовой установки до ведущих колес осуществляется посредством приводных валов.

Количество, длина и устройство этих валов напрямую зависят от конструктивных особенностей и компоновки авто. Валы не только обеспечивают передачу вращения.

Конструктивно разместить соосно связываемые приводом узлы невозможно, поэтому валы привода компенсируют угловые несоответствия положений составляющих частей. И осуществляется это благодаря наличию карданного шарнира в устройстве вала.

Он позволяет передавать вращение между несколькими частями вала, располагаемыми под углом между собой.

На автотранспорте применяется несколько видов этих шарниров:

Первый вариант – ШРУСы, используются только на машинах с передачей вращения на передние колеса.

Что касается заднеприводных и полноприводных моделей, то в их конструкции могут устанавливаться одновременно все перечисленные виды.

К примеру, на обычных автомобилях с приводом на заднюю ось устанавливается один шарнир неравных угловых скоростей, и один – полукарданный.

А вот на кроссоверах со всеми приводными колесами и с поперечным положением мотора есть все виды шарниров – на передке используются ШРУСы, а сзади – два других вида.

Карданная передача

Валы с узлами неравных угловых скоростей имеют обозначение «карданная передача» (или просто – кардан). Как уже отмечено, устанавливается она на машинах с задним и полным приводом. Также она используется не только в конструкции трансмиссии авто. Ее устанавливают и в рулевом управлении, но задачи у нее там несколько иные, хотя устройство карданной передачи идентично.

В рулевом механизме зачастую вполне возможно разместить валы соосно. Шарнир в устройстве вала рулевой колонки нужен для того, чтобы он мог «ломаться», что значительно снижает вероятность нанесения травм водителю при фронтальном столкновении. В общем, использование шарнира сделало рулевую колонку травмобезопасной.

Конструктивное исполнение авто и иной техники сказывается на количестве используемых карданных передач. В целом валы с карданами могут располагаться между:

Расположение карданных передач на примере трансмиссии Xdrive

Комбинация может быть самой разной. Также в некоторых случаях, когда необходимо передать вращение на большее расстояние, передача может состоять из двух валов с шарнирами, и промежуточной опоры.

Конструкция

Карданный шарнир является самой важной частью вала. В целом, устройство карданной передачи включает в себя:

Устройство карданного вала

Вилки располагаются под углом 90 град между собой. Одна из них располагается на валу, а вторая – на оси, которая передает или принимает крутящий момент. С этими осями вилки соединяются при помощи фланцев.

В вилках проделаны проушины, в которые устанавливается крестовина с подшипниками. Фиксирующие элементы предотвращают самовольное разъединение составных частей. В общем, конструкция достаточно проста, что обеспечивает надежность шарнира.

Приводные валы обеспечивают передачу при несоосном положении узлов, но при этом во время движения расстояние между составными элементами, соединенными приводом, может меняться. И этот фактор также предусматривается конструкцией привода. Для этого сам карданный вал изготовлен в виде пустотелой трубы, соединенной с валом вилки при помощи шлицевого соединения.

Устройство игольчатого подшипника крестовины

Обычно карданная передача является необслуживаемой. Для снижения трения в подшипники на стадии изготовления закладывается смазка, вытеканию которой препятствуют имеющиеся сальники.

Но также есть и обслуживаемые шарниры. Их особенность заключается в том, что в крестовине проделаны специальные каналы и установлена пресс-масленка.

При обслуживании привода смазка пополняется при помощи технического шприца.

Особенности функционирования

Главная особенность, которая является и недостатком этого шарнира, — неравномерная циклическая передача вращения. То есть, из-за имеющегося угла между валами ведомая часть привода переменно то обгоняет, то отстает от ведущей. Из-за этой особенности шарнир и называется «неравных угловых скоростей». Поэтому в переднем приводе валы с таким устройством не используются.

Особенность принципа работы карданной передачи учитывается конструкцией. Чтобы частично компенсировать неравномерную передачу, в устройстве привода используется одновременно два и больше шарнира. Также на легковых авто нередко можно встретить и полукарданный упругий элемент.

Чтобы имеющиеся карданы компенсировали цикличную неравномерную передачу, их еще необходимо правильно разместить относительно друг друга. Для этого шарниры располагают синхронно, а не со смещением между собой. То есть, внутренние вилки, установленные на трубчатом валу, и внешние, соединяемые фланцами с осями узлов, установлены в одной плоскости.

Полукарданный упругий элемент конструктивно очень схож с шарниром неравных угловых скоростей. У него также имеются две вилки, но соединены в единую конструкцию они при помощи эластичной (резиновой) вставки. Бывают конструкции и с фланцевым соединением.

Несмотря на свой недостаток, карданы достаточно широко используются. И способствует этому высокая надежность шарнира и неприхотливость к условиям работы. Это позволяет карданную передачу оставлять открытой, без каких-либо защитных элементов.

В целом, карданная передача может отработать очень длительный срок без какого-либо обслуживания. Выход из строя шарнира может вызвать только попадание внутрь подшипников загрязняющих веществ из-за поврежденных сальников.

И то, к поломке это сразу не приведет. Кардан станет негодным для использования только при значительном износе игольчатых тел качения подшипников. Сам шарнир является неремонтируемым и при износе он просто заменяется.

27 Назначение, классификация и общий принцип работы карданной передачи

В зависимости от типа, компоновки и
конструкции автомобиля карданная
передача может передавать крутящий
момент от коробки передач к раздаточной
коробке или к главной передаче ведущего
моста, от раздаточной коробки к главным
передачам ведущих мостов, между главными
передачами среднего и заднего ведущих
мостов, от полуосей к передним ведущим
и управляемым колесам, от главной
передачи к ведущим колесам с независимой
подвеской. Карданная передача может
также применяться в приводе от коробки
отбора мощности к вспомогательным
механизмам (лебедка и др.) и для связи
рулевого колеса с рулевым механизмом.
Дополнительно к общим требованиям к
системам, агрегатам и механизмам
автомобиля к карданной передаче
предъявляются специальные требования,
в соответствии с которыми она должна
обеспечивать:

• передачу
крутящего момента и равномерное вращение
валов соединяемых механизмов независимо
от угла между валами;

• передачу
крутящего момента без создания в
трансмиссии автомобиля дополнительных
нагрузок;

• бесшумность
при работе.

Для
соединения механизмов автомобиля
применяются карданные передачи
различного типа.

карданные передачи
по числу валов	по числу шарниров	по типу шарниров
одновальные	одношарнирные	с шарн неравных угл скоростей
двухвальные	двухшарнирные	с шарн равн угловых скоростей
многовальные	многошарнирные

Одновальные
карданные передачи применяются на
легковых автомобилях с короткой базой
(база — расстояние между передними и
задними колесами) и колесной формулой
4×2 для соединения коробки передач с
задним ведущим мостом.
Такая
карданная передача состоит из карданного
вала3
и
двух карданных шарниров.

Эта карданная передача получила
наибольшее распространение на
легковых, грузовых автомобилях и
автобусах ограниченной проходимости.

На автомобилях повышенной проходимости
с колесной формулой 4×4 используются
три одновальных карданных передачи для
соединения соответственно коробки
передач с раздаточной коробкой, а также
раздаточной коробки с задним и передним ведущими мостами.

На автомобилях высокой
проходимости с колесной формулой 6×6 и
индивидуальным приводом ведущих мостов
раздаточная коробка соединяется с
задним ведущим мостом двухвальной
карданной передачей с промежуточной
опорой.

Связь
коробки передач с раздаточной коробкой
с передним и среднимведущими
мостами этих автомобилей осуществляется
одновальными карданными передачами. В
автомобилях высокой проходимости с
колесной формулой 6 х 6 и со средним
проходным ведущим мостом для связи
коробки передач с раздаточной коробкой
и раздаточной коробки с ведущими мостами
используются одновальные карданные
передачи. При этом обеспечивается привод
дополнительного редуктора среднего
моста.

Одновальные
и двухвальные карданные передачи,
используемые для соединения коробки
передач, раздаточной коробки и ведущих
мостов автомобилей, имеют карданные
шарниры неравных угловых скоростей.-
Карданные передачи с шарнирами равных
угловых скоростей на автомобилях
применяются для привода передних
управляемых и одновременно ведущих
колес.

Карданные
шарниры.Карданным
шарниром или карданом называется
подвижное соединение, обеспечивающее
передачу вращения между валами, оси
которых пересекаются под углом. В
автомобилях применяются карданные
шарниры неравных и равных угловых
скоростей. Первые называются асинхронными
шарнирами, а вторые — синхронными.

Карданный
шарнир неравных угловых скоростей
состоит из вилкиведущего
вала, вилкиведомого
вала и крестовины, соединяющей вилки
с помощью игольчатых подшипников.

Одновальная, двухшарнирная, с карданами
неравных угловых скоростей карданная
передача состоит из трубчатого карданного
вала, к одному концу которого приварена
вилка,
а
к другому — наконечниксо
шлицами.

Наконечник соединен с подвижной
в осевом направлении шлицевой втулкой,
приваренной
к вилкекарданного
шарнира. Такое подвижное шлицевое
соединение называется компенсирующим
устройством.

Оно обеспечивает изменение
длины карданной передачи при перемещении
ведущего моста относительно коробки
передач во время движения автомобиля.
Шлицевое соединение смазывают через
масленку. Оно уплотняется манжетой
и
защищается от грязи резиновым гофрированным
чехлом.

Вилки
валасоединяются
с вилками карданных шарниров
крестовинамии
игольчатыми подшипниками, которые
смазываются через масленку в
крестовине.

Каждый подшипник состоит
из стального стакана с иголками,
закрепленного в проушине вилки и
уплотненного манжетой для удержания
смазочного материала и защиты от воды
и грязи.

Вилки карданных
шарнировчерез
свои фланцы болтами прикрепляются к
фланцам, которые установлены на
концах валов карданной передачи и
главной передачи, соединяемых
карданной передачей. При таком фланцевом
креплении карданной передачи очень
удобны ее монтаж и демонтаж на автомобиле.

Типы и принцип работы карданных передач

Карданная передача – составной элемент автомобиля, который передает крутящий момент между валами, располагающимися под определенным углом относительно друг друга. Без карданной передачи того или иного типа сложно представить современный автомобиль.

Карданная передача используется, обычно, в трансмиссии и в рулевом управлении. Название получено от имени Д. Кардано, который описал устройство в 16 веке. Впрочем, ученый только описал устройство кардана, но причислять его к изобретателям карданной передачи нельзя.

Воплотили в жизнь описанное гораздо позже, через несколько веков. А имя Кардано теперь увековечено в веках.

При помощи карданной передачи соединяются следующие элементы:

Главным элементом карданной передачи нужно назвать карданный шарнир. Он бывает различных модификаций:

Карданная передача с шарниром неравных угловых скоростей

На тщательно обработанных пальцах крестовины 3 установлены стальные стаканы 13 с игольчатыми подшипниками 12. Иглы подшипника с внутреннего конца опираются на опорную шайбу 11. Стакан уплотнен на крестовине резиновым сальником 10, установленным в металлическом корпусе 9, который надет на крестовину.

Крестовина со стаканами закреплена в ушках вилок 2 и 4 стопорными кольцами или пластинками 6 с винтами. Подшипники крестовины смазываются через центральную масленку 7, от которой масло к подшипникам подходит по каналам в крестовине.

Для устранения излишнего давления масла в крестовину завернут на резьбе корпус с предохранительным клапаном 8.

Подшипники нельзя отремонтировать или обслужить. Масло в них заливается при установке.

С другими элементами автомобиля карданная передача соединяется при помощи фланцев, муфт и других соединительных элементов.

Карданная передача с шарниром равных угловых скоростей

Отдельно стоит сказать о безопасности ШРУСов. Если в «гранате» слышится треск или шум, то её незамедлительно нужно менять. Эксплуатация автомобиля с неисправным ШРУСом предельно опасна. Попросту говоря, может отвалиться колесо. Причиной же, по которой карданный вал приходит в негодность, чаще всего является неправильный выбор скорости и плохое дорожное покрытие.

Карданная передача с полукарданным упругим шарниром

1 — гайка; 2 — ведомый вал коробки передач; 3 — шайба стопорная; 4 — болт (3 шт.); 5, 6 — фланцы муфты; 7 — обойма; 8 — карданный вал; 9 — сальник; 10 — стопорное кольцо; 11 — центрирующее кольцо; 12 — уплотнитель

Заключение

Стоит отметить, что чаще всего под карданной передачей понимают, конечно, кардан заднеприводного автомобиля. Что касается карданом со ШРУСами в переднеприводных авто – это, скорее, удачное применение разработки для внедорожников и заднеприводных машин. С этим мнением можно поспорить, но оно широко распространено в массах.

Как уже отмечено выше, такое изобретение, как карданная передача, сложно переоценить. Без него бы удовольствие от управления авто было бы не таким большим. А вероятнее, современные машины без кардной передачи вообще бы не могли передвигаться.

Карданная передача, карданные шарниры. Шрус – назначение, устройство

_____________________________________________________________________________________________________________________

Карданные передачи используются во многих как грузовых, так и легковых автомобилях. А если учесть всевозможную сельскохозяйственную технику, то там карданная передача нашла весьма широкое применение. Как известно, подвеска автомобиля имеет подвижное крепление, поэтому как ведущие, так и управляемые колеса машины имеют возможность перемещаться относительно кузова в вертикальной плоскости. Однако силовой агрегат и коробка передач имеют эластичное, но довольно жесткое крепление к кузову автомобиля. Тем не менее, коробка передач и ведущие колеса связаны друг с другом. И эта связь осуществляется посредством карданной передачи.

Основным предназначением карданной передачи является передача вращения от силового агрегата через КПП к ведущим колесам машины, которые к тому же, могут быть и управляемыми.

Карданная передача обеспечивает жесткую связь колес и выходного вала КПП и не препятствует работе подвески.

Другими словами, карданная передача автомобиля позволяет передать крутящий момент при переменной соосности сочлененных агрегатов.

Устройство карданной передачи

Карданная передача представляет собой ведущий и ведомый валы, которые соединены гибким шарниром. Гибкое шарнирное соединение позволяет беспрепятственно передавать вращение при некотором изменении угла между двумя валами. По типу шарнирного соединения существуют две разновидности карданных передач:

Карданная передача, основанная на шарнирах неравных угловых скоростей, наиболее часто применяется для соединения выходного вала и ведущего моста в заднеприводных как легковых, так и грузовых автомобилях.

Помимо этого, такие шарниры используют для подсоединения раздаточных коробок и прочего вспомогательного оборудования. Более совершенные в конструктивном плане шарниры равных угловых скоростей используются в современных передне- и полноприводных автомобилях.

Посредством таких карданных передач осуществляется соединение ведущих колес машины с дифференциалом ведущего моста.

Шарнир неравных угловых скоростей

Карданная передача с шарнирами неравных угловых скоростей имеет в конструкции следующие элементы:

Непосредственно шарнир состоит из двух так называемых вилок, расположенных на валах и крестовины – соединительного элемента вилок. В собранном состоянии, вилки валов расположены относительно друг друга под углом в 90° и соединяет их крестовина, которая имеет на концах четыре чашки с игольчатыми подшипниками.

Наличие игольчатых подшипников обеспечивает нормальное функционирование шарнира при различных углах отклонения валов. Однако наибольший угол между валами для шарнира неравных угловых скоростей обычно составляет не более 20°.

Подшипники при сборке заполняются пластичной смазкой, которая рассчитана на весь срок службы.

Если рассмотреть для примера карданную передачу заднеприводного автомобиля ВАЗ, то в ее конструкции имеется два шарнира, промежуточный вал и подвесная опора промежуточного вала.

В силу своей, так сказать, несовершенной конструкции, шарнир неравных угловых скоростей не имеет конструктивной возможности обеспечить постоянное (с постоянной скоростью) вращение ведомого вала по отношению к ведущему.

За один оборот шарнира, ведомый вал дважды запаздывает и дважды обгоняет ведущий вал. Кроме того стоит учесть, что неравномерность вращения напрямую зависит от угла между валами, чем он больше, тем больше выражена неравномерность.

Однако для устранения данного недостатка устанавливается второй аналогичный шарнир и промежуточный вал с опорой. Второй шарнир компенсирует и выравнивает скорости обоих валов.

Шарнир равных угловых скоростей (ШРУС)

Карданная передача с шарнирами равных угловых скоростей, которую чаще называют ШРУС, имеет более совершенную конструкцию и обеспечивает вращение валов с постоянной скоростью относительно друг друга независимо от изменяющегося угла между осями вращения. Карданная передача с такими шарнирами имеет практически аналогичное устройство:

Как уже было сказано, ШРУС имеет несколько иную конструкцию, нежели соединение с крестовиной. Наиболее распространенный шариковый ШРУС состоит из следующих элементов:

Корпус ШРУСа имеет сферическую форму внутренней полости, в которой имеются проточки для шариков. Корпус отлит заодно с хвостовиком, который предназначен для подсоединения к ступице колеса или к коробке передач.

Обойма ШРУСа также имеет проточки для шариков и отверстие для крепления на промежуточном валу. Сепаратор, как и в обычном подшипнике, удерживает шарики в требуемом положении.

За счет проточек в корпусе и обойме, шарнир способен равномерно передавать вращение при углах отклонения валов до 35°.

ШРУС имеет намного больший срок службы, нежели шарнир с крестовинами в конструкции. Главным условием долговременной службы является наличие герметичного пыльника и достаточное количество особой пластичной смазки внутри шарнира. При повреждении защитного пыльника, ШРУС утрачивает герметичность, теряет смазку и очень быстро выходит из строя.

Применение шарниров равных угловых скоростей

Как уже было сказано выше, ШРУСы наиболее часто применяются для соединения ведущих колес и дифференциала ведущего моста, который смонтирован в картере коробки переключения передач (в случае с переднеприводным автомобилем).

Приводной вал переднеприводного автомобиля имеет в конструкции два ШРУСа.

Однако два шарнира необходимы не для компенсации вращения, как в случае с шарнирами на крестовине, а для обеспечения перемещения колес в вертикальной плоскости и их поворота.

В заднеприводных автомобилях ШРУСы также нашли себе применение. Как известно, задний мост автомобиля имеет довольно громоздкую и тяжелую конструкцию.

На современных автомобилях импортного производства вместо заднего моста в виде балки устанавливается малогабаритный и легкий корпус с дифференциалом, который соединяется с ведущими колесами посредством ШРУСов.

Кроме того, такая конструкция позволяет реализовать полноценную независимую заднюю подвеску.

РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ: _____________________________________________________________________________________________________________________

Устройство карданного вала и принципы его работы

Ищем двух авторов для нашего сайта, которые ОЧЕНЬ хорошо разбираются в устройстве современных автомобилей.

Обращаться на почту aleksandr.belozerov@gmail.com.

Карданный вал – это альтернатива шарнирному ведущему валу, используемая на некоторых заднеприводных и полноприводных автомобилях. Данный элемент трансмиссии представляет собой механизм, который посредством соединения с коробкой переключения передач передаёт вращательный момент на ведущие колёса автомобиля.

По сути, этот вид передачи крутящего момента является отчасти устаревшим, однако всё же до сих пор применяется на ряде транспортных средств, например – на внедорожниках известной многим марки «УАЗ».

Более подробно о принципах работы, устройстве и основных неполадках карданного вала поговорим в приведённой ниже статье.

Выше было отмечено, что карданный вал – это распределитель крутящего момента между осями и полуосями некоторых автомобилей.

До появления шарниров равных угловых скоростей (иначе – гранат) «кардан» являлся одним из самых востребованных элементов трансмиссии всех без исключения транспортных средств.

Однако в силу конструкционных особенностей переднеприводных автомобилей карданный вал был вытеснен из их структуры, а на замену ему пришли ранее упомянутые гранаты. Несмотря на это, в конструкции многих заднеприводных и полноприводных машин «кардан» используется и сегодня.

Карданный механизм стандартного типа может быть представлен в структуре авто двумя элементами:

Передний карданный валЗадний карданный вал

Если с задним карданным валом всё предельно просто – он состоит из тонкостенной трубы, шарниров и соединителем с КПП, то вот с передним «карданом» ситуация обстоит слегка иначе. Данная часть механизма в типовом варианте имеет следующие конструкционные элементы:

Рассматривая принцип работы любой части карданного вала максимально просто, стоит выделить три базовых этапа его работы:

Назначение и устройство карданой передачи

Карданная передача, или в просторечии «кардан» существует с целью передачи между элементами, имеющими название «валы», крутящего момента. Валы относительно друг друга находятся под углом.

«Кардан» находит применение в области управления рулём и механизмах трансмиссии. Чаще всего используется в грузовых автомобилях, а также в сельскохозяйственной технике, реже в автомобилях легкового типа.

Крутящий момент заднеприводного автомобиля передаётся таким образом: у вторичного вала есть агрегат (коробка), специальному крутящему моменту по своей функции необходимо передаваться от нужного вала к тому агрегату, который является главным.

Устройство передачи

Передача, которая является карданной, имеет такой состав:

Автомобильный кузов меняет свой угол от постоянного перемещения. Перемещается он от верха к низу и имеет обратную пропорциональность к заднему мосту. Тут выделяется карданная передача и главная, а угол изменений находится как раз между ними.

Крутящий момент принимает на себя главная передача, и функцией этого момента является равномерность и постоянство работы. И в этом случае нельзя оговориться о заднем вале как о жёсткой трубе. В нём находятся шарниры в количестве двух штук.

Задача шарниров заключается в осуществлении процесса передачи крутящего момента между агрегатом и непосредственно главной передачей. Данный процесс происходит, даже когда автомобиль совершает большие «прыжки».

Расстояние в «кардане» очень важно, так как оно влияет на то, какое количество валов будет применяться: один или два.

Механизмы соединения:

«Карданы» по своему строению в различных авто одинаковы, отличаются они мало чем.

Можно выделить один фактор – это его габариты и разницу в них или же отличия, которые показывает форма какого-либо элемента в «кардане».

На какие типы делится «кардан»?

Главную роль в «кардане» выполняет шарнир. Типы, на которые делится передача, выделяются конструкцией, и они следующие:

Передачи, которые являются карданными, имеют отличия и в количестве валов. Выделяют передачу с одним валом, с двумя и с множеством валов. Также отличия есть и в количестве шарниров: выделяют «кардан» с одним, двумя и с множеством шарниров.

Как работает карданная передача?

Приводные автомобили спереди имеют в основном карданную шарнирную передачу с равной угловой скоростью. Они используются, когда нужно соединить ведущие колёса с агрегатом передачи. Механизм имеет небольшое количество шарниров, их два (тот, что с внешней стороны, и тот, что с внутренней), а задачей приводного вала является их соединение.

Шарнир выделяется равными скоростными углами, его корпус имеет сферическую форму, а внутри находится обойма.

Каждая канавка, находящаяся на месте рядом с обоймой, а также корпусом, выполняет функцию передвижения шариков из стали.

Изменения карданной шарнирной передачи с неравными скоростными углами зависят от фактора расстояния, которое необходимо для того, чтобы крутящий момент мог передаваться. Там выделено место для одного или двух карданных валов.

Существует понятие промежуточный вал – это название дано первому валу в передаче, где всего их два. Вал №2 называется «задний вал кардана». Опора на кузове авто, которая является промежуточной, служит соединяющим звеном между валами.

Специальный компенсирующий механизм создаёт оптимальное расстояние между механизмами, что обеспечивается изменением длины в карданном вале.

Неполадки

Движению, которое провоцируется шумом, стуком и вибрацией, необходимо обязательно уделить внимание. Оно происходит из-за того, что шарниры, подшипники и промежуточные опоры изнашиваются, а валы деформируются. Это можно устранить, если заменить элементы, которые повреждены.

Когда шарнир или крестовидный подшипник изнашиваются, происходит переключение передачи, а также можно услышать появление звука, он характерный и щёлкающий. Щелчки могут издаваться, когда передние колёса совершают поворот на углы со своим пределом.

Определённый рубеж достигается подшипником опоры, который имеет заднеприводное авто при его износе. Тогда не избежать появления заметного шума, который находится ниже днища, под ним и впоследствии появляется вибрация, которую можно ощутить.

Карданные шарниры могут служить более 50-60 тысяч км пробега. Однако это обеспечено тогда, когда эксплуатация авто грамотна. О трубах и валах можно сказать, что они очень долговечны. Однако если же по какой-то причине какой-то из карданных валов погнулся или деформировался вместе с шарнирами, стоит заменить узы, которые в сборке повреждены.

Принцип работы карданной передачи

Коробка передач через картер сцепления связана с двигателем и по отношению к кузову автомобиля занимает определенное неподвижное положение.

Задний же мост, в котором смонтирована главная передача, подвешен к раме или кузову автомобиля при помощи листовых рессор или пружин. При прогибе рессор задний мост изменяет свое положение, поэтому соединять коробку передач и задний мост между собой жестко нельзя.

Для передачи крутящего момента от ведомого вала коробки передач ведущему валу главной передачи под изменяющемся углом и служит карданная передача.

Карданная передача у большинства легковых автомобилей состоит из одной тонкостенной стальной трубы и двух шарниров- карданов.

Одни из карданов соединен с трубой при помощи шлицев, что позволяет карданному валу несколько изменять при движении автомобиля свою длину.

Устройство кардана и принцип работы карданной передачи показаны на рис. 36. На крестовину кардана ставят проушинами две вилки: одна является частью трубы карданного вала, другая частью фланца.

После этого в проушинах размещают игольчатые подшипники в обоймах. Они охватывают шейки крестовины и закрепляются в проушинах стальными стопорными кольцами.

При наличии таких карданов передача способна передавать вращение под различными, изменяющимися при движении автомобиля углами.

Такая передача из-за большой длины карданного вала часто вибрирует. Кроме того, пол кузова некоторых легковых автомобилей имеет арку для карданного вала, а это создает неудобства для пассажиров.

Поэтому на легковые автомобили стали ставить карданную передачу с укороченным карданным валом. Коробка же передач осталась на своем месте. Получился разрыв между ведомым валом коробки передач и передним фланцем карданной передачи.

Для компенсации этого разрыва нужен был дополнительный вал.

Так появился у карданной передачи промежуточный вал, передний конец которого при помощи кардана связан с ведомым валом коробки передач, а задний конец — с передним концом карданного вала при помощи шлицевого соединения и кардана. При этом задний конец проходит через шариковый подшипник опоры — кронштейна, жестко закрепленного снаружи на днище кузова. Пол кузова стал более ровным, возможности появления вибраций карданной передачи уменьшились.

Неисправности в карданной передаче заключаются в ослаблении затяжки болтов крепления фланцев карданов, в износе деталей карданов и, в частности, подшипников, из шлицевого соединения карданного вала. Эти неисправности вызывают “шум” и даже стук при работе карданной передачи, и их надо устранять, так как это опасно для движения автомобиля.

Игольчатые подшипники смазывают автотракторным трансмиссионным маслом при помощи шприца, используя отдельные масленки, установленные на крестовинах карданов. Шлицевое соединение карданных валов смазывают солидолом через пресс-масленку. Сроки смазки указываются в инструкции по эксплуатации автомобиля.

Назначение и устройство карданных передач

Назначение. Карданная передача передает крутящий момент от одного агрегата на другой, если оси валов этих агрегатов смещаются при движении.

Карданные передачи используются для передачи крутящего момента от коробки передач или раздаточной коробки к ведущим мостам, которые благодаря упругим элементам подвески (пружинам или рессорам) могут изменять свое положение относительно остова автомобиля, а следовательно, относительно коробки передач или раздаточной коробки при его движении по неровностям дороги. Карданные шарниры равных угловых скоростей (ШРУС) используются для передачи крутящего момента от переднего ведущего моста к управляемым и ведущим колесам.

Устройство. Карданная передача (рис. 68), передающая крутящий момент от коробки передач, раздаточной коробки к ведущим мостам состоит из карданного вала 1 и 6; карданных шарниров неравных угловых скоростей (рис.

69); промежуточной опоры (подвесного подшипника) 3 (рис. 68).

Карданный вал представляет собой тонкостенную стальную трубу, к которой с одной стороны приварена вилка карданного шарнира, а с другой стороны выполнена внутренняя шлицевая втулка, в которую вставляется шлицевой конец вилки второго карданного шарнира.

Карданные шарниры обеспечивают возможность передачи крутящего момента при изменяющемся угле наклона карданного вала. Свободное шлицевое соединение ведущей вилки второго карданного шарнира с карданным валом обеспечивает возможность передачи момента при изменяющемся расстоянии между КП или РК и ведущими мостами.

Карданный шарнир неравных угловых скоростей (рис. 69) состоит из ведущей вилки, крестовины, игольчатых подшипников, надетых на шипы крестовины, ведомой вилки, стопорных колец. Крестовина устанавливается в ушках вилок на игольчатых подшипниках и шарнирно соединяет вилки шарнира.

Стопорные кольца фиксируют корпуса игольчатых подшипников в ушках вилок. При такой конструкции шарнира и равномерном вращении вилки ведущего вала угловая скорость ведомой вилки будет изменяться дважды за каждый оборот, увеличиваясь и уменьшаясь. Поэтому такой шарнир называют шарниром неравных угловых скоростей.

Чтобы устранить неравномерность вращения ведомого вала, в карданной передаче применяют обычно два шарнира неравных угловых скоростей, располагаемых на концах карданного вала.

В этом случае неравномерность вращения, возникающая в первом ведущем шарнире, компенсируется неравномерностью вращения второго шарнира и ведомый вал передачи вращается равномерно с угловой скоростью ведущего вала.

Промежуточная опора 3 (рис. 68) состоит из подвесного шарикоподшипника 11, резинового кольца 10, устанавливаемого между подшипником и кронштейном, кронштейна 4 для крепления подшипника с резиновым кольцом к кузову или раме автомобиля.

Назначение, устройство и принцип действия масляных фильтров.

Назначение: Очищает масло от посторонних механических примесей.

Устройство:

Принцип действия: Масло поступает в полость между колпаком и фильтрующим элементом. Проходя через фильтрующий элемент, масло очищается и поступает в систему.

Центробежный фильтр (рис. 20)

Назначение: Очищает масло от посторонних механических частиц.

Устройство:

– трубки и каналы подвода и отвода масла

Принцип работы: Масло поступает в фильтр под давлением через ось ротора. Действием реакции струй масла, выбрасываемых из жиклеров, ротор приводится в быстрое вращение. При вращении ротора тяжелые частицы под действием центробежных сил отбрасываются к стенкам ротора и оседают на них.

вверх. Впускной клапан закрыт, выпускной открыт. Происходит очистка (выпуск) цилиндра от отработавших газов.

Устройство и работа рулевых приводов (при зависимой и независимой подвеске).

Назначение. Рулевой привод передает управляющее усилие от рулевого механизма непосредственно к колесам и обеспечивает этим поворот управляемых колес на задаваемый угол.

Устройство. Конструкция рулевого привода выполнена так, чтобы при повороте движение управляемых колес автомобиля осуществлялось без бокового скольжения, что обеспечивает легкость управления и минимальный износ шин. Для этого необходимо, чтобы колеса имели общий центр поворота (рис. 90, точка О), т.е.

внутреннее управляемое колесо должно поворачиваться на больший угол, чем внешнее. Выполнение этого требования обеспечивает рулевая трапеция. Основаниями рулевой трапеции служат передняя ось автомобиля и поперечная рулевая тяга 13 (рис. 876), а боковыми сторонами – рычаги 12 поворотных цапф.

Рулевая трапеция соединена с сошкой 16 посредством верхнего поворотного рычага 14 и продольной тяги 15.

Все рулевые тяги и рычаги соединяются между собой с помощью шаровых рулевых шарниров. Рулевые шарниры (рис. 91) состоят из шарового пальца 4, стержень которого закрепляется в коническом отверстии одной из соединяемых тяг и фиксируется корончатой гайкой, а шаровая сфера размещается в другой тяге.

С обоех сторон сферы находятся вкладыши 1, которые прижимаются к ней сферическими выемками с помощью пружины 2, зажатой в рулевой тяге пробкой, фиксируемой резьбой или стопорным кольцом. В конструкции рулевых шарниров современных автомобилей применяются нерегулируемые вкладыши 6 и 7 из обрезиненного полиамида.

Во избежание попадания в рулевой шарнир пыли и воды он закрывается резиновым пыльником.

Особенности конструкции рулевого привода автомобилей, имеющих независимую подвеску управляемых колес. Особенностью является то, что поперечная рулевая тяга выполнена из трех частей (рис.

92): двух боковых тяг 3 и 6 и средней тяги 4, соединенных шар- полнена из трех частей (рис. 92): двух боковых тяг 3 и 6 и средней тяги 4, соединенных шар- нирно.

Средняя тяга непосредственно связана с сошкой 1 и имеет шарнирную опору на маятниковом рычаге 5, который по форме и размерам аналогичен сошке. Боковые тяги соединены с поворотными рычагами 2 цапф колес.

Боковые тяги состоят из двух частей, соединенных регулировочными трубками, что позволяет менять длину тяг при регулировке схождения колес. Средняя и боковые тяги соединены посредством рулевых шарниров, что позволяет компенсировать изменение положения колес относительно средней тяги при езде по неровностям дороги.

Карданные передачи

Карданные передачи. Для передачи вращающего момента между валами, не лежащими на одной прямой и имеющими перемещение относительно друг друга, применяется устройство называемое карданной передачей.

Первым описал принцип действия и применение этого устройства итальянский инженер Дж. Кардано, именем которого, оно впоследствии было названо. Английский учёный Роберт Гук разработал математические соотношения и описал возможность практического применения этого устройства, как универсального шарнира и, с тех пор, оно получило название «шарнир Гука» и нашло широкое применение в технике.

Термины «карданный вал» («кардан») и «шарнир Гука» используются равноценно, для наименования универсального шарнира, который применятся при создании различных механизмов для передачи вращения под углом.

Кинематическая схема универсального шарнира Гука представлена на рис.1

Шарнир состоит из трёх кинематических звеньев: входного 2, промежуточного 4 и выходного 6, которые соединены трёхподвижными соединениями, аналогичными трёхподвижным сферическим парам, а входной и выходной валы опираются на неподвижную стойку 1.

Каждое соединение имеет переменное передаточное отношение, связанное с различными углами поворота звеньев и эта зависимость определяется по формуле:

Соотношение угловых скоростей между звеньями 2 и 4 см.на рисунке 1

При последовательном соединении звеньев 2, 4 и 6 осуществлённым таким образом, что углы между осями в каждом соединении будут иметь одинаковое значение, а вилки среднего звена 4 будут в одной плоскости, можно получить карданный вал с постоянным передаточным отношением.

Этому условию соответствуют кинематические схемы а и б, оси звеньев 2 и 6 на которых, параллельны или пересекаются.

Техническое воплощение этой кинематической схемы представлено на рис.2

Карданные передачи бывают: с жёстким шарниром и с шарниром равных скоростей, оба варианта содержат валы, шарниры и промежуточные опоры. Жёсткий шарнир представлен на рис 2а.

Он не обеспечивает равномерного вращения и не допускает угла передачи момента вращения между валами большего, чем 240, что является существенным недостатком для большей части механизмов.

Жёсткий шарнир (рис 2а) содержит: вилки 8 и 4, крестовину 6, с установленными на каждом её полувалу игольчатыми подшипниками и стопорные пластины 11 и 12. Вилка 8 приварена к одному концу вала 9, а ко второму его концу (на рисунке не показан), приварен наконечник со шлицами, который вставляется со скольжением в ответную вилку жёсткого шарнира.

Иногда, вместо наконечника со шлицами устанавливают шлицевую втулку. После сборки, жёсткий шарнир подвергают балансировке с помощью приваривания пластин 10.

Обе вилки, установленные на валу 9, должны быть установлены строго в одной плоскости. Игольчатые подшипники, содержащие иглы 2 помещённые в стакан 1, устанавливаются на полувалах крестовины, фиксируются стопорными кольцами 3 и пластинами 11.

На крестовине имеется маслёнка 7 и предохранительный клапан 5, служащие для смазывания трущихся поверхностей крестовины и для предохранения сальника от попадания смазки.

Шарнир равных скоростей (рис. 2б) позволяет создать передачу вращения между валами с равномерной угловой скоростью под углом до 350 и содержит: две фигурные вилки-полумуфты 13 и 15, выполненных совместно с шлицевыми хвостовиками 16 и 20.

В центре сферической поверхности вилок имеются торцевые углубления, предназначенные для их центровки относительно друг друга, с помощью шарика 14, зафиксированного шпилькой 17 и штифтом 19.

Шлицевые наконечники полумуфт 16 и 20 контактируют с шлицевыми втулками карданных валов, что позволяет отрегулировать длину всей карданной передачи. Сами валы устанавливают на подвесных подшипниках, содержащих кронштейны, резиновые прокладки и подшипники.

Контактные поверхности карданных валов выполняются закалёнными, из высококачественных сталей.

Карданные передачи применяются в различных агрегатах для передачи вращающего момента под углом, что упрощает конструкцию и сборку машин различного назначения.

Источники информации:
http://studopedia.ru/27_31947_naznachenie-i-tipi-kardannih-sharnirov.html
http://toyotamark2.ru/cardan-joint-characteristics-description-and-device-cardan-gear-operating-principle-advantages-and-disadvantages.html
http://www.atxp.org/index.php?option=com_content&view=article&id=818:2014-06-21-15-57-42&catid=107&Itemid=101
http://studopedia.net/6_114307_transmissiya-kardannaya-peredacha.html
http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/93574/%D0%9A%D0%B0%D1%80%D0%B4%D0%B0%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B9
http://priorik.ru/sharniry-ravnyh-i-neravnyh-uglovyh-skorostej/
http://koreec73.ru/transmissiya/kardannyj-shrus.html
http://ufa-zapchasti.ru/baza-znanij/kardannaya-peredacha-naznachenie-ustrojstvo-i-printsip-raboty.html
http://spec-machine.ru/stanki/kardannye-peredachi/