куда передается крутящий момент карданной передачей

Принцип работы карданной передачи

Карданная передача. Назначение и принцип действия

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

Карданная передача автомобиля. Устройство

Карданная передача заднеприводных автомобилей предназначена для передачи крутящего момента от вторичного вала коробки передач к главной передаче под изменяющимся углом.

Карданная передача состоит из:

• переднего и заднего валов

• промежуточной опоры с подшипником

• шарниров с вилками и крестовинами

Шарниры с вилками и крестовинами обеспечивают возможность передачи крутящего момента под изменяющимся углом.

Задний мост с колесами, у заднеприводного автомобиля связан с кузовом не жестко. В свою очередь, к кузову почти «намертво» крепятся не только двигатель и коробка передач, но и передний вал карданной передачи.

Так как кузов автомобиля постоянно перемещается относительно заднего моста вверх-вниз, прыгая на неровностях дороги, то меняется и угол между передним валом карданной передачи и главной передачей, расположенной в заднем мосту автомобиля.

А ведь именно туда мы и должны передавать крутящий момент, причем постоянно и равномерно. Поэтому задний вал карданной передачи не может быть простой жесткой трубой. Он имеет два шарнира, которые позволяют без рывков и толчков передавать крутящий момент от коробки передач к главной передаче при любых «прыжках» вашего автомобиля.

Конструкция и принцип работы кардана

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

Устройство кардана

Крестовина

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

Раздвижное шлицевое соединение

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

Подвесной подшипник

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

КАРДАННАЯ ПЕРЕДАЧА

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

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:

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.

Далее устанавливается подвесной подшипник карданного вала, который через кронштейн крепится к кузову. Это служит дополнительным креплением агрегата, исключающим его излишнее смещение при езде.

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.

Статья в тему: Замена водительского удостоверения по истечении срока действия

Карданный вал

Если быть точнее, то сегодня мы рассматриваем механизм, который предназначен для передачи вращения от КПП к редуктору передней или задней оси автомобиля. Такая себе промежуточная, но крайне ответственная деталь трансмиссии.

Какой бывает карданный вал? На самом деле, классификация довольно разнообразна. К примеру, выделить какие-то группы можно в зависимости от его назначения, типа, наличия устройства компенсации.

Классификация по назначению

Типы карданов

Разновидности

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.

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.

КАРДАННАЯ ПЕРЕДАЧА

КАРДАННАЯ ПЕРЕДАЧА В зависимости от колесной формулы автомобилей КАМАЗ: 4×4, 6×6, 8×8 — карданные передачи состоят из трех, четырех или пяти карданных валов.

В зависимости от места установки карданного вала, передаваемого крутящего момента устанавливаются карданные валы определенной размерности.

Схемы установок карданных валов приведены на рис.3-85, 3-86, 3-87.

Рис. 3-85. Карданная передача для автомобилей с колесной формулой 4×4: 1 — мост передний; 2 — коробка передач; 3 — вал карданный основной; 4 — вал карданный заднего моста; 5 — мост задний, 6 — коробка раздаточная; 7 — вал карданный переднего моста.

Рис. 3-86. Карданная передача для автомобилей с колесной формулой 6×6: 1 — мост передний; 2 — вал карданный переднего моста; 3 — коробка передач; 4 — вал карданный основной; 5 — коробка раздаточная, 6 — вал карданный среднего моста; 7 — мост средний; 8 — вал карданный заднего моста; 9 — мост задний.

Рис. 3-87. Карданная передача для автомобилей с колесной формулой 8×8: 1 — мост передний; 2 — вал карданный переднего моста; 3 — коробка передач; 4 — мост передний второй; 5 — валы карданные; 6 — вал карданный переднего второго моста; 7 — коробка раздаточная; 8 — вал карданный среднего моста, 9 — мост средний; 10 — вал карданный заднего моста; 11 — мост задний.

С 1.01.2002 года на автомобилях КАМАЗ применяются карданные валы новой конструкции, по своим техническим характеристикам соответствующие лучшим зарубежным аналогам. При соблюдении правил эксплуатации и своевременном техническом обслуживании ресурс карданных валов составляет не менее 500 тыс. км пробега автомобиля.

Карданные валы новой конструкции не взаимозаменяемы с карданными валами старой конструкции. Однако при необходимости на автомобилях карданные валы старой конструкции можно заменить новыми, но при этом необходимо заменить также фланцы агрегатов: коробки передач, ведущих мостов, раздаточной коробки.

Карданные валы привода среднего моста.

Вилка-фланец 23 (рис. 3-88) на торцевой поверхности имеет шлицы, взаимно пересекающиеся под углом 70°, которые передают крутящий момент, разгружая тем самым, болты крепления фланцев. Данное соединение выполнено по международному стандарту ISO-12667.

Подшипник 22 крестовины, его обозначение 804707АС10, усиленный, не взаимозаменяем со старым подшипником (804707К8С10). Он имеет компактное встроенное уплотнение, на донышке подшипника установлена пластмассовая полиамидная шайба 21, которая воспринимает осевые силы от шипа крестовины, и, вследствие малого коэффициента трения с металлом, уменьшает износ торцов шипов крестовины.

Крестовина 20 имеет полости соединенные сверлениями, которые при сборке заполняются смазкой № 158, кроме того, смазка закладывается в подшипники крестовин в количестве 9-11 г. В эксплуатации смазка может пополняться через пресс-масленку 9. Полость подшипника защищена уплотнением 18.

Подшипники крестовины в проушинах вилок закрепляются стопорными кольцами 19, которыми также регулируется осевой зазор вдоль шипов крестовины в пределах 0,01-0,05 мм.

Для регулировки предусмотрен набор стопорных колец различной толщины:

Следует отметить, что от точности регулировки зависит величина неустранимого дисбаланса. Чем меньше зазор, тем величина дисбаланса меньше, и наоборот.

При регулировке замеры производятся микрометром.

По окончании регулировки вилки шарниров при вращении их вокруг шипов крестовин в обоих направлениях должны плавно поворачиваться моментом не более 4,9 Н.м (0,5 кгс.м).

Телескопическое шлицевое соединение состоит из вилки скользящей 16, выполненной заодно со шлицевым валом, и шлицевой втулки 15,сваренной с трубой и вилкой приварной 5. Шлицевая втулка по внутренним шлицам и наружному диаметру покрыта полиамидным покрытием (полиамид 11) с толщиной слоя 0,2-0,3 мм. Полиамидное покрытие износостойкое и имеет малый коэффициент трения по стали, поэтому при осевых перемещениях в шлицевом соединении сила трения значительно меньше, чем в традиционных конструкциях, таким образом, менее нагружены осевыми силами соединяемые агрегаты: коробка передач, ведущие мосты, раздаточная коробка.

Рис. 3-88. Карданный вал привода среднего моста: 1 — гайка самоконтрящаяся M14x1,5 (251648); 2 — пластина балансировочная; 5 — приварная вилка; 7 — труба; 8 — заглушка; 9 — пресс-маслёнка; 14 — труба телескопического уплотнения; 15 — втулка шлицевая; 16 — вилка скользящая; 17 — пресс-масленка; 18 — уплотнение; 19 — кольцо стопорное; 20 — крестовина; 21 — подкладка полиамидная; 22 — подшипник; 23 — вилка-фланец; 24 — болт М14х1,5 (1/14220/31); 25 — кольцо уплотнительное; 26 — шайба.

Шлицевое соединение имеет телескопическое уплотнение, которое состоит из трубы 14, приваренной к скользящей вилке, в развальцованной части которой находятся; двухкромочное уплотнения 25 из витура и двух металлических шайб 26; после сборки торец трубы раскернивается.

Карданные валы после сборки динамически балансируют при частоте вращения 2000 мин-1. Балансировка осуществляется приваркой пластин балансировочных 2.

Для отметки взаимного расположения сбалансированного комплекта на трубах карданного вала выбиты стрелки, которые обязательно нужно совмещать при повторных сборках.

Вал карданный привода заднего моста по устройству аналогичен карданному валу привода среднего моста, отличается от него меньшей размерностью деталей.

Вал карданный основной (рис. 3-89)соединяет фланцы коробки передач и первичного вала раздаточной коробки. Вал с измененяемой длиной, укороченный без трубы. Вилки 1 и крестовины в сборе с подшипниками и стопорными кольцами 4 унифицированы с валом 53205-2205011-10. Имеется телескопическое уплотнение, которое также унифицировано с карданным валом 53205-2205011-10.

Балансировка карданного вала производится установкой балансировочных пластин 5, закреплённых болтами 6. Момент затяжки этих болтов 31,4-35,3 Н.м (3,2-3,6 кгс.м). Дисбаланс с любой установки должен быть не более 120 г.см при частоте вращения не менее 2000 мин-1.

При сборке карданного вала шлицы смазать смазкой Литол-24.

Рис. 3-89. Карданный вал основной 43114-2202011: 1 — вилка фланец; 2 — крестовина карданного вала; 3 — вал карданный; 4 — кольцо стопорное; 5 — пластина балансировочная; 6 — болт М8 (1/60430/21); 7 — подшипник; 8 — уплотнение подшипника; 9 — труба телескопического уплотнения; 10 — уплотнение; 11 — масленка; 12 — вилка скользящая.

В расточке вилки скользящей 12 запрессована заглушка, изолирующая шлицевое соединение от грязи.

Карданный вал основной (рис. 3-90).

На автомобилях в комплектации с десятиступенчатой коробкой передач расстояние между фланцем коробки передач и фланцем первичного вала раздаточной коробки значительно меньше, чем при применении пятиступенчатой коробки передач.

Для этих комплектаций автомобиля применяется укороченный карданный вал с изменяемой длиной. Его конструктивная особенность в том, что шлицы увеличены в радиальном размере до величины, превышающей размеры крестовины, в результате чего крестовины сближены до минимального размера.

Крестовины карданного вала в сборе с подшипниками, уплотнением 7 и стопорными кольцами 9 унифицированы с крестовинами карданного вала 53205-2201011-10, вместо маслёнок установлены заглушки.

Вилка скользящая 2 на наружном диаметре имеет шлицы, на которых установлены вилка 6 с обоймой, имеющей внутренние шлицы. Шлицевое соединение позволяет перемещаться фланцам друг относительно друга на 30 мм, максимально допустимый угол в шарнире 10°.

Рис. 3-90. Карданный вал основной: 1 — вал карданный; 2 — вилка скользящая; 3 — кольцо; 6 — вилка фланцев; 7 — уплотнение подшипника; 8 — подшипник (804707АС10); 9 — кольцо стопорное; 10 — кольцо стопорное; 11 — кольцо уплотнительное; 12 — шайба защитная.

Шлицевое соединение позволяет перемещаться фланцам друг относительно друга на 30 мм, максимально допустимый угол в шарнире 10°.

На вилку скользящую напрессовано кольцо 3 являющееся рабочей поверхностью уплотнения. Уплотнение состоит из резинового кольца 11 и двух колец 12, закрепленных стопорным кольцом 10. Полость шлицевого соединения изолирована от внешней среды двумя заглушками 12, которые приварены по местам соединения. Во фланцах выполнены четыре резьбовых отверстия M14x1,5 для соединения с фланцами коробки передач и раздаточной коробки.

Основной карданный вал автомобиля КАМАЗ (рис. 3-91) с колесной формулой 8×8 представляет собой сочлененный трехшарнирный карданный вал, состоящий из двух валов: переднего 1 одношарнирного с промежуточной опорой 2 и заднего двухшарнирного карданного вала 3, взаимозаменяемого с карданным валом привода заднего моста.

Рис. 3-91. Основной карданный вал автомобиля КАМАЗ-6350: 1 — передний вал; 2 — промежуточная опора; 3 — задний вал

Передний одношарнирный карданный вал 1 (рис. 3.91) состоит из трубы, с одной стороны которой приварена глухая вилка, образующая с вилкой фланцем, и крестовиной с подшипниками карданный шарнир 2, аналогичный по конструкции рассмотренным выше. Вилка фланец соединяется с фланцем ведомого вала демультипликатора. С другой стороны трубы карданного вала приварен шлицевой вал, на шлицах которого установлен фланец 10 привода заднего карданного вала, зафиксированный от осевых перемещений упорной шайбой 9, привернутой к валу двумя болтами 7.

Рис. 3-92. Передний карданный вал с промежуточной опорой: 1 — вал карданный (сварка); 2 — карданный шарнир; 3 — манжета с пружиной в сборе; 4, 7 — болты; 5 — крышка; 6 — подушка; 8 — пластина стопорная; 9 — упорная шайба; 10 — фланец; 11 — клапан предохранительный; 12 — обойма подшипника; 13 — шариковый подшипник; 14 — масленка.

Передний карданный вал опирается на промежуточную опору. Промежуточная опора представляет собой шариковый подшипник 13, внутреннее кольцо которого установлено на шлицевом валу карданного вала 1, и зафиксировано с одной стороны буртиком наконечника, а с другой — фланцем 10 привода заднего карданного вала. Внешнее кольцо подшипника установлено в обойме 12, на которую надета и зафиксирована выступами резиновая подушка 6. На резиновую подушку 6 надет хомут с пластиной, которые крепятся с помощью кронштейна на раме автомобиля. Резиновая подушка 6 гасит вибрации и уменьшает нагрузки на карданный вал 1, вызванные неточностью установки опоры и деформациями рамы, для этого она имеет специальные прорези, повышающие ее эластичность и способствующие гашению вибраций. Подшипник 13 закрыт с обеих сторон крышками 5, закрепленными болтами на обойме 12 подшипника. Для обеспечения смазки подшипника в ходе эксплуатации в крышках установлены масленка 14 и предохранительный клапан 11. Для предотвращения вытекания смазки и попадания пыли и грязи в крышки подшипника установлены манжеты 3, а к шлицевому.наконечнику и фланцу привода заднего карданного вала приварены гряземасло-отражатели.

Шарниры собираются так же как и в обычных карданных валах, 53205-2201011, после чего на вилку 2 напрессовывается кольцо 3, далее соединяются вилки с наружными и внутренними шлицами, при этом проушины вилок должны лежать в одной плоскости, что достигается совмещением меток А и Б. Затем устанавливаются детали уплотнения: кольцо 12 внутреннее, уплотнительное кольцо 11, кольцо 12 наружное, стопорное кольцо 10.

Техническое обслуживание и ремонт карданных валов.

Техническое обслуживание во время эксплуатации сводится к пополнению смазки в крестовинах, смазке щлицевого соединения через пресс-маслёнку и проверке моментов затяжки болтов крепления фланцев. Периодичность смазки: при ТО-2 в крестовинах, и при сезонном техническом обслуживании в шлицевом соединении. Крестовины смазывать до появления свежей смазки из-под кромки уплотнения хотя бы одного подшипника, в шлицевое соединение сделать 10-15 «качков» шприца или 30-40 г. из нагнетателя.

При СТО проверить наличие зазоров в шлицевом соединении карданных валов и в крестовинах. Ощутимый зазор не допускается. Снимать и разбирать карданные валы необходимо только в случае неисправности для замены деталей. Шлицевое соединение ремонту не подлежит, при значительных износах карданный вал необходимо заменить новым.

Возможна замена крестовин в сборе с подшипниками. В запасные части крестовины поступают в сборе с подшипниками и пресс-маслёнками и имеют обозначение: 53205-2205025-10 для карданного вала среднего моста и 53205-2201025-10 для карданного вала заднего моста.

Разборка карданных валов.

Перед рассоединением шлицевого соединения необходимо убедиться в сохранности меток на трубах карданных валов, если метки не обнаружены нанести новые ударным способом или краской, с тем, чтобы в дальнейшем, при сборке, их совместить.

Для разборки шарниров необходим пресс усилием до 2т., т.к. подшипники в проушинах запрессованы с натягом. Перед разборкой рекомендуется выдержать шарнир в дизельном топливе или керосине до 30 мин. Выпрессовывать подшипники крестовин ударным способом запрещается. После разборки шлицевое соединение промыть, а крестовины с подшипниками заменить на новые.

Сборка карданных валов.

Сборку шарниров производить в следующей последовательности: перед сборкой в полость каждого подшипника заложить 11-13 г смазки № 158, затем на крестовину установить торцевые уплотнения. Завести крестовину в проушины вилки, запрессовать один из подшипников в проушину вилки на прессе, плавно поднимая усилие запрессовки. При сборке не применять ударный метод, это приведет к разрушению полиамидной шайбы на донышке подшипника. В канавку вилки установить стопорное кольцо, желательно среднего размера, из набора колец. Перевернуть крестовину и, воздействуя прессом на шип крестовины через отверстие в проушине, переместить подшипник до упора в поставленное стопорное кольцо. Затем запрессовать второй подшипник до упора в торец шипа крестовины, замерить размер «Б» от торца подшипника до буртика канавки, при этом точность замера должна быть не менее 0,01 мм. Подобрать размер стопорного кольца из набора, обеспечив зазор между стопорным кольцом и буртиком канавки 0,01-0,05 мм. Возможен метод замера зазора набором щупов, толщиной от 1,97 до 2,11 мм через каждые 0,005 мм.

При отсутствии возможности точного замера названного зазора можно устанавливать стопорные кольца методом подбора, начиная с наибольшей толщины, последовательно переходя к меньшему размеру. Вслед за непроходным, следующее по размеру проходное кольцо должно войти в канавку под действием сил упругости.

Таким же способом собираются следующие два шипа крестовины.

После сборки вилки шарниров при вращении их вокруг шипов крестовин в обоих направлениях вручную должны плавно поворачиваться. Момент поворота должен быть не более 5 Н.м (0,5 кгс.м).

Заменить уплотнение шлицевого соединения, предварительно раскернив обойму.

Перед соединением шлицы карданного вала смазать смазкой Литол 24. При соединении совместить метки, выбитые на трубах карданного вала.

При любой установке карданного вала допустимый дисбаланс должен быть не больше величин, указанных в таблице.

Внимание!Неправильное соединение шлицевого соединения, при котором вилки карданного вала окажутся развернутыми, приводит к значительному неравномерному вращению ведомых валов соединяемых агрегатов, что приводит к резонансному явлению и разрушению деталей, например, в коробке передач могут разрушиться синхронизаторы 2-3 передачи.

После замены деталей валы необходимо динамически балансировать при 2000 мин-1, не менее. Допустимый дисбаланс для вала привода среднего моста 125 г.см, для карданного вала заднего моста 95 г.см.

После балансировки нанести метки на трубах карданных валов друг против друга для отметки сбалансированного комплекта.

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.

Замена крестовины карданного вала

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.

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.

Карданная передача. Назначение и принцип действия

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

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

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

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

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

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

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

Рис. Схема жесткого карданного шарнира неравных угловых скоростей

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

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

Рис. Схема карданного шарнира равных угловых скоростей

Куда передается крутящий момент карданной передачей

Карданная передача служит для передачи крутящего момента от ведомого вала коробки передач или раздаточной коробки к ведущему валу главной передачи. Ее применение связано с тем, что изменяется взаимное положение осей валов трансмиссии, и они не лежат на одной прямой.

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

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

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

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

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

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

Рис. 1. Схема карданной передачи (а) с шарнирами (б) неравных угловых скоростей

Карданные шарниры равных угловых скоростей. Условия работы карданных передач определяются в первую очередь углами а наклона осей их валов: чем больше эти углы, тем в более тяжелых условиях работает передача. В особо тяжелых условиях работает карданная передача ведущих управляемых колес переднеприводных автомобилей, у которых угол наклона осей валов, изменяясь по величине и направлению (при повороте автомобиля), может достигать 35—40°. В таких передачах применяют шарниры равных угловых скоростей (шариковые или кулачковые), обеспечивающие передачу крутящего момента, равномерное вращение ведомого вала и поворот управляемых колес.

Широкое распространение получили карданные шариковые шарниры с делительными канавками. Они состоят из двух вилок, пяти шариков и штифта. Вилки изготовлены заодно целое со шлицевыми валами. При помощи торцовых сферических углублений и центрального шарика вилки центрируются между собой. Положение шарика фиксируется штифтом, удерживаемым от осевых смещений шпилькой. В делительные канавки вилок закладываются четыре рабочих шарика, которые удерживаются от выкатывания из делительных канавок центральным шариком.

При вращении ведущего вала крутящий момент от одной вилки к другой передается через рабочие шарики. Делительные канавки имеют такую форму, которая независимо от угловых перемещений вилок обеспечивает расположение шариков в плоскости, делящей пополам угол между осями вилок, в результате чего оба вала вращаются с равными угловыми скоростями.

Наряду с шариковыми шарнирами часто применяют и кулачковые шарниры равных угловых скоростей. Они состоят из двух вилок, двух кулаков и диска. Диск заходит в пазы кулаков и передает вращение от ведущей вилки к ведомой. В вертикальной плоскости вилки поворачиваются вокруг кулаков, а в горизонтальной — вместе с кулаками вокруг диска. Кулачковый карданный шарнир работает подобно двум сочлененным жестким карданным шарнирам, из которых первый создает неравномерность вращения, а второй устраняет эту неравномерность. Этим и достигается вращение ведущего и ведомого валов с равными угловыми скоростями.

Устройство карданных передач. На современных автомобилях привод к ведущим мостам осуществляется карданными передачами с шарнирами неравных угловых скоростей. Устройство карданных передач автомобилей различных марок практически одинаково, отличие заключается главным образом в размерах и форме отдельных деталей.

Рис. 2. Карданные шарниры равных угловых скоростей: а—шариковый; б—кулачковый

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

Крестовина имеет четыре шипа, в центре которых просверлены несквозные смазочные каналы. На каждый шип надет игольчатый подшипник. Иглы подшипника расположены в стакане и внутренней обоймы не имеют. Стакан устанавливается в вилке шарнира и удерживается крышкой, которая крепится болтами, стопорящимися усиками пластины. При сборке карданных шарниров в каждое глухое отверстие шипа закладывается консистентный смазочный материал, который в процессе эксплуатации не добавляется. Для удержания смазочного материала подшипники снабжены сальниками: один из них (радиальный) установлен в стакане подшипника, а другой (торцовый) на шипе крестовины. В крестовинах, выпускавшихся ранее, имелись масленки для смазывания подшипников крестовин.

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

К промежуточному карданному валу приварена передняя вилка, связанная крестовиной с фланцем-вилкой, при помощи которой карданный вал крепится к ведущему валу коробки передач.

Задний конец промежуточного вала соединен со скользящей вилкой, шлицевой наконечник которой вместе со шлицевой втулкой образует подвижное шлицевое соединение, компенсирующее изменение длины карданного вала в результате перемещения заднего моста. Шлицевое соединение имеет полость для смазочного материала, уплотненную сальником и защищенную от попадания грязи прорезиненным кожухом.

К основному карданному валу с обеих сторон приварены вилки, связанные через крестовины и игольчатые подшипники с промежуточным карданным валом и ведущим валом заднего моста. При помощи скользящей вилки основной вал соединен с промежуточным карданным валом, а при помощи фланца вилки — с фланцем вала ведущей шестерни главной передачи заднего моста.

Карданные валы динамически сбалансированы, что повышает равномерность вращения (без биения) и снижает вибрацию валов. Дисбаланс промежуточного вала устраняют приваркой к его трубе пластин, а основного вала — привертыванием балансировочных пластин под крышки подшипников карданных шарниров.

Промежуточная опора при помощи кронштейна крепится болтами к поперечине рамы автомобиля.

Она расположена на заднем конце промежуточного карданного вала и является неразборной конструкцией, обеспечивающей поглощение вибрации, возникающей при работе карданной передачи. Шарикоподшипник промежуточной опоры расположен в резиновой подушке, закрепленной стопорными скобами и имеющей специальные прорези, повышающие ее эластичность. В крышке шарикоподшипника установлены войлочные сальники с отражателями, предохраняющими их от загрязнения, а также пресс-масленка для смазывания подшипника.

Карданная передача соединяет коробку передач с главной передачей, оси валов которых расположены в разных плоскостях и расстояние между ними во время движения автомобиля постоянно меняется. Это вызвано тем, что коробка передач жестко прикреплена к двигателю, неподвижно установленному на раме автомобиля, а его ведущий мост присоединен к раме на рессорах, которые, пружиня, допускают изменение расстояния между мостом и рамой. Передача крутящего момента в таких условиях возможна лишь при наличии карданных шарниров (карданов) и скользящих шлицевых соединений.

Рис. 4. Расположение карданной передачи на автомобиле:
1,3 и 6—карданные шарниры; 2 — главный вал; 4 — промежуточная опора; 5 — промежуточный вал; 7 — вилки; 8 — крестовина.

На главном карданном валу устанавливают два кардана. Через передний на вал передается вращательное движение с переменной частотой. Для устранения возникающей неравномерности вращения на другом конце вала устанавливают задний кардан. Каждый кардан состоит из крестовины и двух вилок. Кардан, имеющий скользящий наконечник, называют универсальным карданом. Игольчатые подшипники, установленные в отверстиях вилок, уменьшают трение цапф крестовины. Шлицевое (телескопическое) соединение промежуточного вала позволяет изменить длину карданной передачи, так как во время движения расстояние между коробкой передач и ведущим мостом изменяется не только по вертикали, но и по горизонтали. Шли-цевой наконечник универсального кардана входит в шлицевую втулку, приваренную к заднему концу промежуточного вала. Шлицевая втулка заполняется смазкой через пресс-масленку и уплотняется обоймой сальников, которая навернута на промежуточный вал. Для установки вилок карданов в одной плоскости на валу и универсальном кардане нанесены метки в виде стрелок.

К основным неисправностям карданной передачи относятся вибрация карданного вала и стук в карданной передаче.

Вибрация происходит из-за погнутости вала; такая неисправность вызывает повышенный износ сопряженных с валом деталей других узлов, например подшипников ведомого вала коробки передач, ведущего вала заднего моста и др.

Стук в карданной передаче вызывается износом карданов и шлицевого соединения. Изношенные детали заменяют новыми или отремонтированными.

Карданная передача служит для передачи крутящего момента от коробки передач или раздаточной коробки к главной передаче автомобиля.

Через карданную передачу крутящий момент передается’ от коробки передач к раздаточной коробке и от нее к ведущим мостам. Коробка передач вместе с двигателем, а также раздаточная коробка крепятся к раме через резиновые подушки, а ведущие мосты соединяются с рамой через рессоры. При изменении нагрузки или при движении по неровным дорогам рас> стояние и углы между указанными агрегатами изменяются. В этих условиях карданная передача позволяет бесперебойно передавать крутящий момент.

На современных автомобилях устанавливают открытые карданные передачи с шарнирами неравных угловых скоростей. Устройство карданных передач различных марок автомобилей практически одинаково, отличие заключается, главным образом, в размерах и формах отдельных деталей.

Карданный шарнир состоит из двух вилок, крестовины, четырех игольчатых подшипников со стаканами, деталей крепления и уплотнения подшипников. Одна вилка шарнира приварена к трубе или изготовлена заодно со шлицованным наконечником, вторая изготовлена заодно с фланцем, которым вал крепится к агрегату.

Крестовина имеет четыре шипа под игольчатые подшипники, а внутри отверстия для смазки. Подшипники расположены в стаканах, которые надеваются на каждый шип крестовины. Стакан устанавливается в отверстие вилки и удерживается крышкой с выступом; крышка крепится к вилке двумя. винтами, которые стопорятся пластиной. Уплотнение игольчатых подшипников обеспечивается двумя сальниками один из них расположен в стакане подшипника, второй надет на шип крестовины.

Карданные валы в сборе с шарнирами подвергаются балансировке на специальных станках. Дисбаланс устраняется приваркой балансировочных пластин по концам труб.

Карданный шарнир позволяет передавать крутящий момент под углом. Однако рассматриваемый шарнир обладает той особенностью, что при равномерном вращении одной из вилок вторая вилка вращается неравномерно, поэтому такой шарнир называется шарниром неравных угловых скоростей. Для устранения этого недостатка карданный вал имеет второй шарнир, у которого при неравномерном вращении одной из вилок вторая вилка вращается равномерно. Для передачи равномерного вращения через карданный вал должно быть соблюдено следующее условие: вилка, приваренная к трубе, и скользящая вилка должны быть в одной плоскости, при этом метки на шлицованной втулке и скользящей вилке должны совпадать.

Основными неисправностями карданных передач являются: износ крестовин, подшипников и шлицевых соединений, прогиб или скручивание карданных валов.

Износ крестовин и шлицевых соединений определяется по толчкам, появляющимся при трогании с места «ли сильным стукам при переключении передач. Признаком пр.огиба карданного вала является его биение при вращении.

Изношенные детали ремонтируются или заменяются новыми. Погнутый вал снимается с машины и правится в ремонтной мастерской.

Техническое обслуживание. При контрольном осмотре проверяют работу карданной передачи в движении, при этом обращают внимание на бесшумность ее работы.

При ЕТО производится очистка валов от грязи и пыли, их мойка, проверка на отсутствие внешних повреждений и исправность уплотнений.

При ТО-1 проверяется крепление фланцев валов, производится смазка игольчатых подшипников крестовин (при наличии пресс-масленки), смазка подшипников промежуточной опоры.

При ТО-2 дополнительно проверяется отсутствие зазоров в шарнирах, крепление промежуточной опоры, производится замена смазки в шлицевых соединениях валов (там, где положено по сроку).

Смазка игольчатых подшипников карданных шарниров производится смазкой ЛЗ-158, которая закладывается в них при сборке. На автомобилях ЗИЛ и «Урал» эта смазка в процессе эксплуатации не меняется и не дополняется; на автомобилях ГАЗ рекомендуется производить смену смазки путем разборки шарнира через три ТО-2.

На автомобилях выпуска прежних лет смазка игольчатых подшипников крестовин производится через масленку, которая имеется в центре крестовины (на противоположной стороне установлен предохранительный клапан). Смазка таких подшипников производится при ТО-1 маслом, применяемым для коробки передач, или смазкой ЛЗ-158. Свежая смазка подается при помощи шприца до выхода ее из предохранительного клапана, а при его отсутствии—через кромки сальников всех четырех шипов.

Смазка шлицевого соединения у автомобилей ГАЗ производится через масленку, ввернутую в шлицованную втулку, при этом совершается 20 качков шприцем; делается это через одно ТО-2. Шлицевые соединения карданных валов автомобилей ЗИЛ смазываются путем разборки через четыре ТО-2. У автомобиля «Урал-375Д» шлицы промежуточного вала и вала привода среднего моста смазываются через пресс-масленки при ТО-1, а шлицы валов переднего и заднего мостов смазываются путем разборки через шесть ТО-2.

Карданная передача служит для передачи крутящего момента от коробки передач на главную передачу. Взаимное расположение валов этих механизмов и расстояние между ними во время движения автомобиля постоянно меняются. Коробка передач неподвижно прикреплена к двигателю, установленному на раме, ведущий же мост автомобиля присоединен к раме не жестко, а на рессорах. Передача крутящего момента в таких условиях возможна лишь при наличии в механизме карданных шарниров и шлицевых соединений.

Карданная передача состоит из карданных шарниров, одного или двух валов и промежуточных опор.

В вилках карданного шарнира установлены стальные стаканы с игольчатыми подшипниками, закрепленные стопорными кольцами или пластинками с болтами. Вилки соединены между собой крестовиной, шипы которой входят в стаканы с игольчатыми подшипниками. Внутри крестовины просверлены каналы, по которым масло проходит к подшипникам. Вытеканию масла из подшипников препятствуют сальники. Карданный шарнир со шлицевым соединением называется универсальным.

Карданная передача автомобиля КамАЗ-5320 имеет два карданных вала и четыре шарнира (передние два—универсальные). Первый карданный вал передает крутящий момент на средний ведущий мост, а второй — от среднего на задний мост.

Главная передача служит для увеличения крутящего момента и передачи его под углом 90 0 на полуоси.

При движении автомобиля по прямой и ровной дороге сателлиты не вращаются вокруг своих осей, так как встречают со стороны шестерен полуосей одинаковое сопротивление. В этом случае колеса будут вращаться с одинаковой частотой. При повороте автомобиля шестерни полуоси внутреннего колеса испытывают большее сопротивление, чем наружного, поэтому сателлиты начнут перекатываться по полуосевой шестерне внутреннего колеса, тем самым заставляя полуосевую шестерню наружного колеса вращаться с большей частотой.

На автомобиле КамАЗ установлены два ведущих моста — средний и задний, аналогичные по конструкции. В самостоятельном картере, прикрепленном к фланцу ведущей конической шестерни среднего моста, смонтирован межосевой дифференциал с механизмом блокировки, предназначенный для равномерного распределения крутящего момента между средним и задним ведущими мостами, а также для принудительной блокировки дифференциала. Механизм блокировки включается водителем с помощью рукоятки на щитке приборов при движении по скользким и размокшим грунтовым дорогам с целью устранения пробуксовки одного из ведущих колес среднего ведущего моста.

Рис. 7. Главные передачи:
а — одинарная гипоидная, б — двойная; 1 — полуось, 2 и 6 — гайки регулировки затяжки подшипников коробки дифференциала, 3 — крышка подшипника, 4 — чашка дифференциала, 5 — ведомая цилиндрическая шестерня, 7 — крышки подшипников промежуточного вала, 8 — регулировочные прокладки подшипников промежуточного вала, 9 — регулировочные прокладки зацепления конических шестерен, 10 — ведущая коническая шестерня, 11 — распорная втулка, 12— прокладка крышки подшипиков, 13 — крышка подшипников, 14 — фланец, 15 — сальник, 16 — регулировочные шайбы подшипников ведущей шестерни, 17 — стакан, 18 — ведомая коническая шестерня, 19 — ведущая цилиндрическая шестерня, 20 — промежуточный вал, 21 — картер редуктора, 22 — картер заднего моста

Рис. 8. Схема работы дифференциала:
а — автомобиль движется по прямой (сателлиты не вращаются, полуоси вращаются с одинаковой частотой), б — автомобиль движется с поворотом налево (частота вращения полуосей разная; сателлиты вращаются вокруг своих осей); 1 — ведомая шестерня главной передачи, 2 — ведущая шестерня главной передачи, 3 — сателлит, 4 — полуосевые шестерни, 5 — полуоси

Статьи

Автомобильная карданная передача нужна для передачи специального крутящего момента между автовалами, которые расположены под определенным углом. В машине карданная передача является элементом автомобильной трансмиссии и самого рулевого управления.
Карданная передача объединяет определенные элементы трансмиссионной системы:

— автодвигатель и КПП;

— КПП и раздаточная коробка;

— КПП и главная передача;

— автомобильная раздаточная коробка и главная передача;

— сам дифференциал и ведущие колеса автомобиля.

Самым главным элементом карданной передачи будет карданный шарнир. Типы карданных передач бывают разные:
карданная передача (КП) с шарниром неравных угловых скоростей;

КП с шарниром равных угловых скоростей;

КП с полукарданным упругим шарниром;

КП с полукарданным жестким шарниром.
Стоит заметить, что автомобильная карданная передача с полукарданным шарниром на машинах не применяется, по причине того, что ненадежна и не соответствует технологии.

Карданная передача с шарниром неравных угловых скоростей
Данная передача имеет определенное название – карданная передача. Водители называют ее еще кардан. Данный тип передачи используется часто на авто с задним приводом и машинах с полным приводом.

Сама схема карданной передачи
Шарнир неравных угловых скоростей соединяет две вилки, установленных под углом 80-90° друг к другу, крестовину и специальные элементы. Крестовина оборачивается в игольчатых подшипниках, установленных в вилках. Подшипники не обслуживаются, пластичная смазка изначально используется при сборке и в момент использования не переменчива.
Оличительностью шарнира неравных угловых скоростей есть непростая (циклическая) передача самого крутящего момента, т.е. за 1 оборот ведомый вал 2 раза отстает и 2 раза перегоняет ведущий вал. Для компенсирования неровности переворачивания в карданной передаче используется не менее 2х шарниров, по 1 с каждой стороны карданного вала. Причем сами вилки разных шарниров расположены в единой плоскости.
В автомобильной карданной передаче от того расстояния, на которое дается сам крутящий момент, используется 1 или 2 карданных вала. При двухвальной схеме первый вал называется промежуточный, второй – заднего карданного вала. Само место объединения валов фиксируется через промежуточную опору. Опора устанавливается к самому кузову автомобиля.
Соединяется карданная передача с многими элементами автотрансмиссии через фланцы, муфты и другие крепежные изделия.
Карданная передача с шарниром равных угловых скоростей
Карданная передача с шарниром равных угловых скоростей используют в авто с приводом передним для объединения дифференциала и самой ступицы ведущего колеса.

Карданная передача данного типа включает 2 шарнира равных угловых скоростей, объединенных приводным валом. Близкий к КПП (дифференциалу) шарнир называется внутренний, другой – внешний.

Карданная передача

Карда́нная переда́ча — конструкция, передающая крутящий момент между валами, пересекающимися в центре карданной передачи и имеющими возможность взаимного углового перемещения. Широко используется в различных областях человеческой деятельности, когда трудно обеспечить соосность вращающихся элементов. Подобные функции может выполнять также зубчатая муфта.

Название передача получила от имени Джероламо Кардано, который описал её в XVI в. (но, скорее всего, не изобретал).

В автомобиле карданный вал служит для передачи крутящего момента от коробки передач (раздаточной коробки) к ведущим мостам в случае классической или полноприводной компоновки. Также используется в травмобезопасной рулевой колонке для соединения рулевого вала и рулевого исполнительного механизма (рулевого редуктора или рулевой рейки).

Карданная передача имеет существенный недостаток — несинхронность вращения валов (если один вал вращается равномерно, то другой — нет), увеличивающуюся при увеличении угла между валами. Это исключает возможность применения карданной передачи во многих устройствах, например, в трансмиссии переднеприводных автомобилей. Отчасти этот недостаток может быть скомпенсирован использованием на одном валу парных шарниров, повёрнутых на четверть оборота друг относительно друга. Однако там, где требуется синхронность, как правило, используется не карданная передача, а шарнир равных угловых скоростей (ШРУС) — более совершенная, однако и более сложная конструкция того же назначения.

См. также

Ссылки

Полезное

Смотреть что такое «Карданная передача» в других словарях:

карданная передача — Kardano perdava statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. gimbal drive; gimbal gear vok. Gelenkwellenantrieb, m; Kardanantrieb, m; Kardangetriebe, n rus. карданная передача, f pranc. transmission à Cardan, f ryšiai: sinonimas – Kardano… … Automatikos terminų žodynas

карданная передача — 3.1 карданная передача: Агрегат АТС, состоящий из двух и более карданных валов, промежуточных опор (при необходимости) и предназначенный для передачи крутящего момента от одного агрегата к другому, оси валов которых не совпадают и могут менять… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Карданная передача автомобиля — Карданная передача: агрегат АТС, состоящий из двух и более карданных валов, промежуточных опор (при необходимости) и предназначенный для передачи крутящего момента от одного агрегата к другому, оси валов которых не совпадают и могут менять свое… … Официальная терминология

Карданная передача — автомобиля (от имени Дж. Кардано), устройство для передачи вращения от ведущего вала к ведомому, расположенных под углом один к другому. Часто в процессе работы угол и расстояние между валами непрерывно изменяются. В автомобилях К. п.… … Большая советская энциклопедия

карданная передача — Устройство передачи вращения от коробки передач к задней оси (в автомобиле) По имени итальянского учёного Дж. Кардано (1506 1576) … Словарь многих выражений

Карданная передача — состоит из карданного вала и карданных шарниров … Автомобильный словарь

Зубчатая передача — Цилиндрическая зубчатая передача Зýбчатая передача это механизм или часть механизма механической передачи, в состав которого входят зубчатые колёса. Назначение: передача вращательного движения между валами, которые могут иметь параллельные … Википедия

Механическая передача — механизм, служащий для передачи и преобразования механической энергии от энергетической машины до исполнительного механизма (органа) одного или более, как правило с изменением характера движения (изменения направления, сил, моментов и скоростей) … Википедия

Червячная передача — Червячная самотормозящая передача в механизме управления воротами … Википедия

Цепная передача — Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей … Википедия

Карданная передача

Полезное

Смотреть что такое «Карданная передача» в других словарях:

Карданная передача — О сдвоенной педали, используемой барабанщиками, см. Кардан (музыкальный инструмент) Для информации о рок группе, ранее известной как Карданный Вал, см. Бони НЕМ Карданово соединение (шарнир Гука) Карданная передача конструкция, передающая… … Википедия

карданная передача — Kardano perdava statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. gimbal drive; gimbal gear vok. Gelenkwellenantrieb, m; Kardanantrieb, m; Kardangetriebe, n rus. карданная передача, f pranc. transmission à Cardan, f ryšiai: sinonimas – Kardano… … Automatikos terminų žodynas

карданная передача — 3.1 карданная передача: Агрегат АТС, состоящий из двух и более карданных валов, промежуточных опор (при необходимости) и предназначенный для передачи крутящего момента от одного агрегата к другому, оси валов которых не совпадают и могут менять… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Карданная передача автомобиля — Карданная передача: агрегат АТС, состоящий из двух и более карданных валов, промежуточных опор (при необходимости) и предназначенный для передачи крутящего момента от одного агрегата к другому, оси валов которых не совпадают и могут менять свое… … Официальная терминология

карданная передача — Устройство передачи вращения от коробки передач к задней оси (в автомобиле) По имени итальянского учёного Дж. Кардано (1506 1576) … Словарь многих выражений

Карданная передача — состоит из карданного вала и карданных шарниров … Автомобильный словарь

Зубчатая передача — Цилиндрическая зубчатая передача Зýбчатая передача это механизм или часть механизма механической передачи, в состав которого входят зубчатые колёса. Назначение: передача вращательного движения между валами, которые могут иметь параллельные … Википедия

Механическая передача — механизм, служащий для передачи и преобразования механической энергии от энергетической машины до исполнительного механизма (органа) одного или более, как правило с изменением характера движения (изменения направления, сил, моментов и скоростей) … Википедия

Червячная передача — Червячная самотормозящая передача в механизме управления воротами … Википедия

Цепная передача — Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей … Википедия

Введение

Карданная передача— конструкция, передающая крутящий момент между валами, пересекающимися в центре карданной передачи и имеющими возможность взаимного углового перемещения. Широко используется в различных областях человеческой деятельности, когда трудно обеспечить соосность вращающихся элементов. Подобные функции может выполнять также зубчатая муфта.

Название передача получила от имени Джероламо Кардано, который описал её в XVIв. (но, скорее всего, не изобретал).

В автомобиле карданный вал служит для передачи крутящего момента от коробки передач (раздаточной коробки) к ведущим мостам в случае классической или полноприводной компоновки. Также используется в травмобезопасной рулевой колонке для соединения рулевого вала и рулевого исполнительного механизма (рулевого редуктора или рулевой рейки).

Карданная передача имеет существенный недостаток— несинхронность вращения валов (если один вал вращается равномерно, то другой— нет), увеличивающуюся при увеличении угла между валами. Это исключает возможность применения карданной передачи во многих устройствах, например, в трансмиссии переднеприводных автомобилей. Отчасти этот недостаток может быть скомпенсирован использованием на одном валу парных шарниров, повёрнутых на четверть оборота друг относительно друга. Однако там, где требуется синхронность, как правило, используется не карданная передача, а шарнир равных угловых скоростей (ШРУС)— более совершенная, однако и более сложная конструкция того же назначения.

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.

Устройство и принцип работы

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.

К карданной передаче относятся валы, шлицевая втулка, карданные шарниры и промежуточная опора с подшипником. Валы карданной передачи изготовлены из тонкостенных стальных труб.

Устройство кардана и принцип работы карданной передачи показаны на рис. 1. 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.

Рис.1. Карданная передача,главная передача и дифференциал

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 и чтобы длина карданного вала была меньше нужен был дополнительный вал.

Примеры конструкций карданных передач

Конструкция карданной передачи короткобазного автомобиля

На рисунке 1 представлена карданная передача короткобазного автомобиля ограниченной проходимости.

Карданная передача одновальная, двухшарнирная, с карданами неравных угловых скоростей. Передача состоит из трубчатого карданного вала 8, к одному концу которого приварена вилка 9, а к другому концу наконечник 5 со шлицами. Наконечник соединен с подвижной в осевом направлении шлицевой втулкой 4, приваренной к вилке 3 карданного 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 6 и защищается от грязи резиновым гофрированным чехлом 7.

Рисунок 1 — Карданная передача короткобазного автомобиля

1, 3, 9, 10 — вилки; 2 — крестовина; 4 — втулка; 5 — наконечник; 6 — манжета; 7 — чехол; 8 — вал

Вилки 3 и 9 соединяются с вилками 1 и 10 карданных шарниров крестовинами 2 и 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 1 и 10 через свои фланцы болтами прикрепляются к фланцам, которые установлены на концах валов карданной и главной передач. При таком фланцевом креплении карданной передачи очень удобны ее монтаж и демонтаж на автомобиле.

Конструкция карданной передачи легкового автомобиля ГАЗ

В легковых автомобилях ГАЗ, имеющих удлинитель в коробке передач, применяют одновальную карданную передачу, двухшарнирную, с карданами неравных угловых скоростей.

Карданная передача (рисунок 2) включает в себя карданный вал 5 и два карданных шарнира. Вилка 3 карданного шарнира установлена подвижно в осевом направлении на шлицах вторичного вала 2 коробки передач 1, что компенсирует изменение расстояния между коробкой передач и задним ведущим мостом при движении автомобиля.

Рисунок 2 — Карданная передача легковых автомобилей ГАЗ

1 — коробка передач; 2 — вторичный вал; 3, 4, 7, 9 — вилки; 5 — карданный вал; 6 — балансировочная пластина; 8 — крестовина; 10 — игольчатый подшипник

Другая вилка 4 карданного шарнира приварена к стальному трубчатому карданному валу 5. К другому концу карданного вала также приварена вилка 7, которая соединяется с вилкой 9 крестовиной 8 с игольчатыми подшипниками 10. Вилка 9 связана с валом главной передачи заднего ведущего моста.

Для уменьшения вибраций карданной передачи, возникающих при движении автомобиля, к карданному валу привариваются в определенных местах балансировочные пластины 6, уменьшающие его дисбаланс.

Конструкция карданных передач грузовых автомобилей ЗИЛ

Карданная передача грузовых автомобилей ЗИЛ ограниченной проходимости показана на рисунке 3. Карданная передача двухвальная, трехшарнирная, с карданными шарнирами неравных угловых скоростей.

Передача включает основной 6 и промежуточный 1 карданные валы, соединенные между собой, с коробкой передач и задним мостом карданными шарнирами 5, промежуточную опору 3 и компенсирующее устройство 10.

Рисунок 3 — Карданная передача грузовых автомобилей ЗИЛ ограниченной проходимости

1, 6 — карданные валы; 2 — втулка; 3 — промежуточная опора; 4 — кронштейн; 5 — карданный шарнир; 7 — обойма; 8 — подшипник; 9 — крышка; 10 — компенсирующее устройство

Промежуточная опора представляет собой шариковый подшипник 8, установленный на промежуточном карданном валу. Подшипник закрыт двумя крышками 9 с войлочными манжетами и находится в упругой резиновой обойме 7, которая размещена в кронштейне 4, закрепленном на раме автомобиля. Резиновая обойма подшипника уменьшает вибрации и исключает возникновение в промежуточном карданном валу нагрузок, обусловленных неточностью монтажа опоры и деформациями рамы автомобиля.

Компенсирующее устройство 10 карданной передачи представляет собой подвижное в осевом направлении соединение. Оно состоит из шлицевой втулки 2, приваренной к промежуточному карданному валу, и шлицевого наконечника вилки карданного шарнира 5, соединяющего карданные валы. Компенсирующее устройство смазывается при сборке и уплотняется войлочной манжетой, а также защищается резиновым гофрированным чехлом.

Устройство карданной передачи легкового автомобиля ВАЗ

На рисунке 4 показана карданная передача легковых автомобилей ВАЗ.

Карданная передача состоит из переднего 3 и заднего 7 карданных валов, двух карданных шарниров 6, эластичной муфты 1 и промежуточной опоры 4. Резиновая эластичная муфта соединяет вторичный вал коробки передач с передним карданным валом.

Рисунок 4 — Карданная передача легковых автомобилей ВАЗ

а — общий вид; б — эластичная муфта; в — карданный шарнир и промежуточная опора; 1 — муфта; 2 — кронштейн; 3, 7 — карданные валы; 4 — промежуточная опора; 5 — поперечина; 6 — карданный шарнир; 8, 9 — фланцы; 10, 19 — манжеты; 11 — наконечник; 12 — пробка; 13 — гайка; 14 — вал; 15 — подушка; 16, 20 — вилки; 17 — стопорное кольцо; 18, 22 — подшипники; 21 — крестовина

Передний фланец 8 муфты установлен на шлицах вторичного вала 14 коробки передач и закреплен на нем гайкой 13, а задний фланец 9 муфты — на шлицах наконечника 11 переднего карданного вала. Шлицевое соединение наконечника и фланца компенсирует изменение длины карданной передачи при движении автомобиля. Оно смазывается через резьбовое отверстие с пробкой 12 и защищено манжетой 10.

Передний 3 и задний 7 карданные валы изготовлены из тонкостенной стальной трубы. У переднего карданного вала с обоих концов приварены шлицевые наконечники, а у заднего карданного вала — вилки карданных шарниров. Задний наконечник переднего карданного вала установлен в шариковом подшипнике 22, размещенном в стальном корпусе, который завулканизирован в резиновой подушке промежуточной опоры 4.

Резиновая подушка 15 привулканизированна к кронштейну промежуточной опоры, который крепится к поперечине 5, связанной с полом кузова автомобиля. Форма резиновой подушки обеспечивает переднему карданному валу некоторое осевое перемещение в промежуточной опоре. Резиновая подушка поглощает также вибрации карданной передачи, возникающие при ее работе.

На шлицах заднего наконечника переднего карданного вала закреплена вилка 16 карданного шарнира 6. Под передним карданным валом установлен кронштейн безопасности 2, исключающий падение вала при разрушении эластичной муфты 1 и тем самым повышающий безопасность движения автомобиля.

Задний карданный вал 7 соединяется с передним карданным валом и с ведущей шестерней главной передачи с помощью карданных шарниров 6. Карданный шарнир состоит из двух вилок 16 и 20, крестовины 21, игольчатых подшипников 18, а также манжет 19 и стопорных колец 17 деталей игольчатых подшипников. Подшипники крестовины смазываются при сборке и во время эксплуатации не требуют дополнительного смазывания.

Устройство карданной передачи легкового автомобиля повышенной проходимости

На рисунке 5 показана карданная передача легкового автомобиля повышенной проходимости с колесной формулой 4х4. Карданная передача многовальная, многошарнирная, с карданными шарнирами неравных угловых скоростей.

Карданная передача состоит из промежуточного, переднего, заднего карданных валов и карданных шарниров.

Промежуточный карданный вал соединяет вторичный вал коробки передач с ведущим валом раздаточной коробки. Фланец-вилка 4 промежуточного вала (рисунок 5, а) через крестовину 5, игольчатые подшипники 7 со стопорными кольцами 6 и фланец-вилку 8 соединен с ведущим валом раздаточной коробки.

Рисунок 5 — Карданная передача автомобилей ВАЗ повышенной проходимости

К фланцу-вилке 4 крепится тремя болтами 3 резиновая эластичная муфта 1, которая в свою очередь тремя болтами прикреплена к фланцу, установленному на конце вторичного вала коробки передач. На болтах установлены шайбы 2 для балансировки вала. Взаимное центрирование фланца-вилки 4 и вторичного вала коробки передач обеспечивается втулкой 9, в которую входит центрирующее кольцо, закрепленное на вторичном валу. Эластичная муфта 1 позволяет передавать крутящий момент при незначительных изменениях угла между валами коробки передач и раздаточной коробки, предохраняет детали трансмиссии от динамических ударов и снижает шум и вибрации карданной передачи при работе.

Передний и задний карданные валы соединяют валы привода переднего и заднего мостов раздаточной коробки с ведущими валами этих мостов. Каждый карданный вал 16 (рисунок 5, б) изготовлен из тонкостенной стальной трубы, с одного конца которой приварена вилка 17 карданного шарнира, а с другого конца — шлицевой наконечник 18. На наконечнике устанавливается скользящая вилка 13 карданного шарнира. Шлицевое соединение наконечника 18 и вилки 13 позволяет компенсировать изменение длины карданной передачи при перемещении ведущего моста во время движения автомобиля. Оно смазывается через резьбовое отверстие с пробкой 19 и защищено манжетой 14 с обоймой 15.

Карданный шарнир передает вращение с одного вала на другой при изменяющемся угле между валами. Карданный шарнир состоит из двух вилок 10 и 13, соединенных между собой крестовиной 20. На шипах крестовины установлены игольчатые подшипники 12, которые уплотняются манжетами 21 и фиксируются в отверстиях вилок стопорными кольцами 11. Подшипники смазываются только при сборке карданного шарнира и в процессе эксплуатации не требуют смазывания.

Кардан и ШРУС

— Для движения автомобиля крутящий момент от двигателя необходимо передать на ведущие колеса. Двигатель и коробка передач через опоры сравнительно жестко крепятся к кузову, а ведущие колеса подвешены посредством подвижных и упругих элементов подвески. Таким образом, при езде взаимное положение колес и силового агрегата постоянно изменяется. Как же в таких условиях передать крутящий момент?

— Для решения этой задачи используются приводные валы с шарнирами. В заднеприводных автомобилях используются валы с шарнирами неравных угловых скоростей, в переднеприводных — с шарнирами равных угловых скоростей. В обиходе первые мы называем карданом, вторые — ШРУС (сокращенное название).

Карданная передача представляет собой две вилки, соединенные между собой при помощи крестовины. На концы крестовины надеваются игольчатые подшипники. Крестовина фиксируется в проушинах вилок с помощью стопорных колец. В одинарной карданной передаче угловые скорости вращения ведущей и ведомой вилок неравны. Поэтому в автомобилях применяют две передачи, при этом неравномерность вращения первой передачи компенсируется неравномерностью вращения второй.
Две карданные передачи соединяются между собой с помощью тонкостенного стального вала. Одна передача через шлицы соединяется с выходным валом КПП, вторая с помощью фланца – с ведущей шестерней главной передачи. Шлицевое соединение позволяет при движении изменять длину вала (вал скользит по шлицам). При большой длине вала передача сильно вибрирует, а напольный тоннель в кузове приходится делать слишком высоким. Поэтому в большинстве автомобилей применяется карданная передача с промежуточным валом.
Карданная передача обеспечивает передачу крутящего момента под углом не более 20 градусов. При больших значениях значительно возрастает нагрузка на шарниры, увеличивается неравномерность вращения и вибрации. Поэтому такие передачи не пригодны для переднеприводных автомобилей, так как в них требуется передача момента под углом более 20 градусов.

Выход был найден в применении шарнира равных угловых скоростей (ШРУС). Крутящий момент передается от двигателя на колесо с помощью двух ШРУСов – внутреннего и наружного. Наружный ШРУС должен обеспечивать передачу момента только в изменяющихся угловых направлениях, а внутренний, кроме того, и в осевом направлении. Таким образом внутренний ШРУС, изменяя длину всей передачи (аналогично шлицевому соединению в карданной передаче), компенсирует перемещения силового агрегата при движении автомобиля.
За всю историю автомобилестроения было сконструировано не меньше десятка видов шарниров, но в настоящее время в основном применяются два : шариковый ШРУС и ШРУС типа «трипод».
Шариковый шарнир состоит из корпуса с наружной обоймой, внутренней обоймы, шести шариков и сепаратора, удерживающего шарики. Шарики размещены в канавках корпуса и обоймы, которая соединяется с приводным валом шлицевым соединением. Внутренние и наружные ШРУСы конструктивно отличаются: дорожки под шарики во внутреннем шарнире – прямые, а в наружном – радиусные. Радиусные обеспечивают больший угол поворота, а прямые позволяют деталям шарниров перемещаться в осевом направлении, компенсируя колебания передней подвески и силового агрегата.

Шариковый ШРУС требует обильной и постоянной смазки, не терпит грязи. Герметичность обеспечивается резиновыми защитными чехлами (пыльниками). Пыльники шарниров имеют форму гофры для того, чтобы каждый раз, когда пыльник сжимается, размазанная по стенкам смазка возвращалась обратно в шарнир.
Шарниры типа «трипод» также бывают двух видов: жесткие и универсальные. Первые обеспечивают передачу момента под большими углами и используются в качестве наружных. Универсальные работают при меньших углах, но допускают осевые перемещения – поэтому их устанавливают как внутренние.

Жесткий шарнир состоит из корпуса, соединенного с входным валом. В корпусе неподвижно закрепляется трехлучевая опора, на концах которой установлены вращающиеся ролики с шаровой поверхностью. Внутрь корпуса вставлена вилка с выходным валом, в которой для перемещения по роликам проделаны три паза цилиндрического сечения. Торцевая поверхность вилки сферическая, что позволило получить больший рабочий угол между сопряженными валами.
Универсальный шарнир состоит из корпуса, трех роликов, надетых на пальцы трехлучевой опоры, напрессованную на шлицевую часть выходного вала. Ролики на пальцах опоры вращаются на игольчатых подшипниках. Во внутренней части корпуса сделаны канавки под ролики, что обеспечивает необходимый угол поворота внутреннего шарнира, а также позволяет опоре перемещаться в продольном направлении.©

Что такое карданная передачи

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.

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.

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.

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.

Классификация карданов

В конструкции современных авто используется несколько видов карданных валов. Они могут отличаться не только от производителя, но и типа автомобиля. На некоторых одинаковых моделях могут устанавливать разные типы передач.

В зависимости от конструкции карданные передачи могут быть:

По количеству опор валов бывают следующие виды:

По особенностям конструкции можно выделить следующие модели:

На большинство современных переднеприводных авто, устанавливается кардан типа ШРУС. Он более удобен и менее подвержен вибрациям, что имеет важное значение для легковых машин. Однако, такая система и более сложная, она не дешевая в обслуживании и при неправильном уходе может легко сломаться.

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.

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.

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

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.

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.

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.

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.

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.

Устройство карданного вала

Основные элементы наиболее популярной модификации устройства:

Подшипники

Какую функцию выполняет карданный вал?

КВ способен выполнить две важные функции.

Благодаря КВ транспортному средству даже на неровной дороге обеспечен хороший разгон. КВ – это фактически оптимизатор эффективной разгрузки передних колёс и инструмент для снижения рисков пробуксовки.

Обслуживание карданного вала

Традиционная схема обслуживания базируется на трёх операциях:

У некоторых автомобилей смазывать также нужно подшипники крестовин КВ. Но транспорта, нуждающегося в такой процедуре, не очень много. Это транспортные средства с КВ с тавотницей (пресс-масленкой).

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.

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.

Карданные передачи классифицируются по трем признакам:

Изделия с разными угловыми скоростями используются в конструкциях заднеприводных автомобилей, а также в полноприводных автомобилях. Шарнир представляет собой две вилки, которые расположены на валах. Между собой вилки соединены при помощи крестовины.

Требования к карданным передачам

Основные требования к карданным передачам следующие:

Кроме того, к карданным передачам, как и к остальным механизмам автомобиля, предъявляют также общие требования:

Рассмотрим, какими конструктивными мероприятиями обеспечивается выполнение требований к карданным передачам.

Высокий КПД карданных передач с шарнирами неравных угловых скоростей обеспечивается применением в шарнирах игольчатых подшипников с надежной смазкой и надежным уплотнением при углах излома в пределах у = 5… 10°. Для уменьшения угла излома до указанных значений иногда двигатель или задний мост располагают с углом наклона 2…4°. При углах излома, меньших 3…5°, иглы оказывают бринсллируюшее воздействие на шипы крестовины (под иглами образуются вмятины). Поэтому при очень малых углах излома вместо игольчатых подшипников необходимо применять бронзовые втулки. Бринсллиронанис может также возникать при большом межигловом зазоре, когда иглы перекашиваются и создают высокое давление на шип крестовины. Поэтому суммарный межигловой зазор должен быть меньше половины диаметра иглы.

Высокий КПД карданных передач с шарнирами равных угловых скоростей обеспечивается в основном применением в этих шарнирах сравнительно крупных шариков, перекатывающихся в канавках специального профиля. У иногда применяемого сдвоенного карданного шарнира с игольчатыми подшипниками обычно наблюдается значительный износ этих подшипников и шипов крестовин. Это происходит из-за того, что при прямолинейном движении иглы подшипников не перекатываются. У кулачковых карданных шарниров, применяемых на автомобилях большой грузоподъемности, по сравнению с другими шарнирами равных угловых скоростей КПД ниже, так как между их деталями при углах излома, не равных нулю, используется трение скольжения. Однако и у шариковых шарниров наиболее изнашиваются средние-части канавок, что соответствует прямолинейному движению.

Минимальные вибрации и шум при использовании шарниров неравных угловых скоростей обеспечиваются уменьшением длины карданного вала, например, применением трехшарнирной карданной передачи с промежуточной опорой, увеличением диаметра карданного вала, уменьшением угла излома, уменьшением зазоров в подшипниках, установкой упругого шарнира в карданной передаче. Тем не менее карданный вал, расположенный после первого карданного шарнира неравных угловых скоростей является источником крутильных колебаний.

При использовании шарниров равных угловых скоростей большое значение имеет точность совпадения центра шарнира с осью шкворня.

Отсутствие значительных осевых усилий и износов в компенсирующем соединении при использовании шарниров неравных угловых скоростей обычно обеспечивается применением шлицевого соединения с несколько увеличенным боковым зазором и длиной шлицов, равной около двух диаметров их вала, при надежных смазке и уплотнении. Были попытки заменить трение скольжения в шлицевом соединении трением качения, размещая на боковых поверхностях шлицов ролики. Однако такая конструкция не получила распространения.

При использовании некоторых шарниров равных угловых скоростей в приводе передних ведущих колес легковых автомобилей один из двух шарниров выполняют универсальным, выполняющим функции как шарнира, так и компенсирующего устройства. В этом случае шарики или ролики, перемещаясь в продольных пазах, позволяют чашке перемещаться в осевом направлении относительно внутренней звездочки.

Карданная передача с полукарданным упругим шарниром

Полукарданный упругий шарнир обеспечивает передачу крутящего момента между двумя валами, расположенными под небольшим углом, за счет деформации упругого звена.

Характерным примером данного типа шарнирного соединения является упругая муфта Гуибо (Guibo). Муфта представляет собой предварительно сжатый шестигранный упругий элемент, с двух сторон которого крепятся фланцы ведущего и ведомого валов.

Преимущества и недостатки

Главным преимуществом кардана, является его способность выдерживать предельные нагрузки и передавать крутящий момент. Его конструкция позволяет исключить почти все вибрации автомобиля передвигающегося по неровностям, не говоря уже о хорошей трассе.

Конечно, КВ обладает и рядом минусов. К основным недостаткам можно отнести:

Стоит отметить, что первые модификации карданной передачи имели еще один отличительный минус – шум и вибрации. Но сегодня, современные звукоизолирующие материалы, позволяют избавиться от посторонних шумов и небольших вибраций при нормальной работе передачи.