почему в карданных передачах необходимо применение двух карданных муфт

Карданная передача автомобиля. Устройство

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

Карданная передача состоит из:

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

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

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

Валы с шаровыми шарнирами переднеприводных автомобилей

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

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

Эксплуатация карданной передачи и валов с шаровыми шарнирами

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

Типы и принцип работы карданных передач

Карданная передача – составной элемент автомобиля, который передает крутящий момент между валами, располагающимися под определенным углом относительно друг друга. Без карданной передачи того или иного типа сложно представить современный автомобиль. Карданная передача используется, обычно, в трансмиссии и в рулевом управлении. Название получено от имени Д. Кардано, который описал устройство в 16 веке. Впрочем, ученый только описал устройство кардана, но причислять его к изобретателям карданной передачи нельзя. Воплотили в жизнь описанное гораздо позже, через несколько веков. А имя Кардано теперь увековечено в веках.

При помощи карданной передачи соединяются следующие элементы:

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

Карданная передача с шарниром неравных угловых скоростей

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.

Карданная передача с полукарданным упругим шарниром

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

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

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

Заключение

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

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

Устройство карданной передачи

Требования, предъявляемые к устройству карданных передач:

• возможность передачи крутящего момента под большим углом (до 45°);

• передача крутящего момента не должна сопровождаться большими дополнительными динамическими нагрузками в трансмиссии;

• при любых условиях эксплуатации должен обеспечиваться высокий КПД передачи.

Карданные шарниры можно разделить:

• по кинематике на синхронные (равные угловые скорости) и асинхронные (неравные угловые скорости);
• по конструкции на полные, полу карданные — жесткие (угол до 2°) и упругие (угол до 12°).

Конструкция карданной передачи ЗИЛ включает в себя:

• промежуточный полый карданный вал, на одном конце которого приварена вилка, на другом — шлицевая втулка;

• скользящую шлицевую вилку;

• карданный вал, на концах которого приварены вилки карданных шарниров;

• три карданных шарнира неравных угловых скоростей, состоящих из двух вилок и крестовины с четырьмя шипами под игольчатые подшипники крепления с вилками;

• промежуточную опору, состоящую из кронштейна опоры, полушки опоры, скобы крепления подушки, шарикоподшипника с гайкой крепления.

Расположение карданных передач на автомобилях:

Трансмиссия автомобиля с полным приводом состоит их нескольких карданных передач с карданными шарнирами неравных угловых скоростей, также существуют карданные передачи с карданными шарнирами равных угловых скоростей, которые установлены в приводе управляемых ведущих колес.

Общее устройство карданной передачи:

Давайте с вами рассмотрим устройство основных частей карданной передачи.

Максимальный угол между осями валов не должен превышать 20°. Это связано с тем, что работа при больших углах значительно снижает КПД использования карданных передач.

Карданные валы выполняются трубчатыми, из стальных цельнотянутых или сварных труб. К трубам привариваются вилки карданных шарниров, шлицевые втулки или наконечники. После сборки карданного вала с карданными шарнирами проводят динамическую балансировку для уменьшения поперечных нагрузок, которые действую на карданный вал. Чтобы устранить дисбаланс к карданному валу приваривают балансировочные пластины.

Устройство карданных шарниров равных угловых скоростей:
а — шариковый; б — кулачковый; 1 — ведущие (боковые) шарики; 2 — центральный шарик; 3, 4, 7, 11 — вилки; 5 — шпилька; 6 — штифт; 8, 10 — кулачки; 9 — диск.

Устройство карданной передачи

Требования, предъявляемые к устройству карданных передач:

• возможность передачи крутящего момента под большим углом (до 45°);

• передача крутящего момента не должна сопровождаться большими дополнительными динамическими нагрузками в трансмиссии;

• при любых условиях эксплуатации должен обеспечиваться высокий КПД передачи.

Карданные шарниры можно разделить:

• по кинематике на синхронные (равные угловые скорости) и асинхронные (неравные угловые скорости);
• по конструкции на полные, полу карданные — жесткие (угол до 2°) и упругие (угол до 12°).

Конструкция карданной передачи ЗИЛ включает в себя:

• промежуточный полый карданный вал, на одном конце которого приварена вилка, на другом — шлицевая втулка;

• скользящую шлицевую вилку;

• карданный вал, на концах которого приварены вилки карданных шарниров;

• три карданных шарнира неравных угловых скоростей, состоящих из двух вилок и крестовины с четырьмя шипами под игольчатые подшипники крепления с вилками;

• промежуточную опору, состоящую из кронштейна опоры, полушки опоры, скобы крепления подушки, шарикоподшипника с гайкой крепления.

Расположение карданных передач на автомобилях:

Трансмиссия автомобиля с полным приводом состоит их нескольких карданных передач с карданными шарнирами неравных угловых скоростей, также существуют карданные передачи с карданными шарнирами равных угловых скоростей, которые установлены в приводе управляемых ведущих колес.

Общее устройство карданной передачи:

Давайте с вами рассмотрим устройство основных частей карданной передачи.

Максимальный угол между осями валов не должен превышать 20°. Это связано с тем, что работа при больших углах значительно снижает КПД использования карданных передач.

Карданные валы выполняются трубчатыми, из стальных цельнотянутых или сварных труб. К трубам привариваются вилки карданных шарниров, шлицевые втулки или наконечники. После сборки карданного вала с карданными шарнирами проводят динамическую балансировку для уменьшения поперечных нагрузок, которые действую на карданный вал. Чтобы устранить дисбаланс к карданному валу приваривают балансировочные пластины.

Устройство карданных шарниров равных угловых скоростей:
а — шариковый; б — кулачковый; 1 — ведущие (боковые) шарики; 2 — центральный шарик; 3, 4, 7, 11 — вилки; 5 — шпилька; 6 — штифт; 8, 10 — кулачки; 9 — диск.

Карданная передача

Карданная передача представляет собой последовательное соединение двух и более соединительных муфт и включает три основных элемента: соединительные муфты, карданные валы и их опоры. Назначение карданной передачи — компенсация угловых, радиальных и осевых смещений валов соединяемых узлов и агрегатов.

Карданные передачи применяются в трансмиссиях тракторов для силовой связи агрегатов, валы которых не соосны или расположены под углом. При этом их взаимное положе ние может меняться в процессе движения трактора. Карданные передачи применяют также для привода дополнительного оборудования трактора (валов отбора мощности, приводных шкивов и др.).

В ряде случаев связь рулевого колеса с рулевым механизмом осуществляется при помощи карданной передачи.

Карданная передача должна:

Карданные передачи бывают открытого и закрытого (карданная передача размещается внутри трубы) типов. В современных конструкциях тракторов широкое распространение получили карданные передачи открытого типа.

Шарнирные соединительные муфты (карданные шарниры) подразделяются на простые (компенсируют только угловые и радиальные смещения валов) и универсальные (компенсируют все виды смещений валов, включая и осевые).

Карданным шарниром неравных угловых скоростей называют шарнир, у которого при равномерной скорости вращения ведущего вала угловая скорость ведомого вала неравномерна. У карданного шарнира равных угловых скоростей ведущий и ведомый валы вращаются синхронно.

Карданные шарниры неравных угловых скоростей (асинхронные), имеющие две фиксируемые оси качания, используют при углах перекоса соединяемых валов до 20°.

Карданный шарнир такой передачи состоит из вилок 5 и 9, крестовины 7, игольчатых подшипников 3 и сальников 4 (рис. 5.33). Подшипники собирают в стаканах 2 и вместе с сальниками надевают на пальцы крестовины. Стаканы удерживаются в вилках крышками 7, которые крепят к вилке болтами 10 со стопорной пластиной. Подшипники смазывают через масленку 8. Для снижения излишнего давления масла в крестовине установлен предохранительный клапан 6.

Рис. 5.33. Карданные шарниры неравных угловых скоростей:

При равномерном вращении ведущей вилки 9 ведомая вилка 5 вращается неравномерно: за каждый оборот карданного вала она дважды обгоняет ведущую вилку и дважды отстает от нее. Для устранения неравномерности вращения ведомого вала применяют два карданных шарнира, вилки карданного вала располагают в одной плоскости. В этом случае неравномерность вращения, вызываемая одним шарниром, компенсируется неравномерностью, вызываемой другим шарниром.

Карданная передача трактора Беларус-82 (рис. 5.34, а) состоит из карданных валов 1 и 3 и промежуточной опоры 2. Вал 1 соединяет раздаточную коробку с промежуточной опорой, а вал 3 — промежуточную опору с передним ведущим мостом трактора. Компенсация изменения расстояния между соединяемыми фланцами (осевая компенсация) обеспечивается осевым перемещением скользящего фланца 8 промежуточной опоры (рис. 5.34, б).

Рис. 5.34. Карданная передача трактора МТЗ-82: a — карданная передача;

б — промежуточная опора; 1, 3 — карданные валы; 2 — промежуточная опора; 4 — опорная втулка; 5 — корпус опоры; 6 — распорная втулка; 7 — соединительная втулка с внутренними шлицами; 8 — скользящий фланец с наружными шлицами; 9— вал предохранительной муфты; 10 — ведущий диск; 11 — ведомый диск; 12 — нажимной диск; 13 — тарельчатая пружина

Корпус 5 промежуточной опоры крепится снизу к картеру. В корпусе установлена многодисковая предохранительная фрикционная муфта, работающая в масле. Сжатие ведущих 10 и ведомых 11 дисков осуществляется через нажимной диск 12 усилием четырех тарельчатых пружин 13. Муфта регулируется на передачу определенной величины крутящего момента. Если крутящий момент, подводимый к переднему мосту, превысит заданное значение, муфта буксует и тем самым предохраняет детали переднего моста трактора от перегрузок и поломок.

Рис. 5.35. Карданная передача

Вытеканию смазки из игольчатых подшипников шарнира неравных угловых скоростей и попаданию в них грязи и пыли препятствуют резиновые армированные сальники 2 (рис. 5.36).

Рис. 5.36. Варианты крепления стакана и уплотнения игольчатого подшипника

На рисунке 5.36, б показан многокромочный сальник 2 с радиально-торцевым уплотнением, а на рисунке 5.36, в — уплотнение с однокромочным резиновым самоподжимным сальником 2, допускающим проход продуктов изнашивания и смазочного материала при его прокачивании через подшипник, и двухкромочным резиновым торцевым сальником 3, предотвращающим попадание грязи в полость подшипника.

От осевых перемещений стаканы 4 игольчатых подшипников фиксируются стопорным кольцом 1, которое может устанавливаться как снаружи (рис. 5.36, а), так и внутри шарнира (рис. 5.36, б). Установка стопорного кольца снаружи облегчает сборку, но увеличивает размеры вилки. На рисунке 5.36, в стаканы 4 зафиксированы с помощью крышек 5.

Карданные шарниры равных угловых скоростей (ШРУС) применяются в приводе ведущих управляемых колес трактора. При этом некоторые конструкции шарниров хорошо работают при углах перекоса валов до 50°.

Карданные шарниры равных угловых скоростей. Условия работы карданных передач определяются, в первую очередь, углами наклона осей их валов: чем больше эти углы, тем в более тяжелых условиях работает передача. 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 (рис. 5.37, а) с делительными канавками, состоящие из двух вилок 1 и 4, пяти шариков 8 и 9 и штифта 7. Вилки 1 и 4 изготовлены как одно целое с шлицевыми валами 5. При помощи торцевых сферических углублений и центрального шарика 8 вилки центрируются между собой. Положение шарика 8 фиксируется штифтом 7, удерживаемым от осевых смещений шпилькой 6. В делительные канавки 2 и 3 вилок закладываются четыре рабочих шарика 9, которые удерживаются от выкатывания из делительных канавок центральным шариком 8.

Рис. 5.37. Карданные шарниры равных угловых скоростей: a — шариковый, б — кулачковый

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 (рис. 5.37, б) равных угловых скоростей, состоящие из двух вилок 10 и 14, двух кулачков 11 и 13 и диска 12.

Диск заходит в пазы кулачков и передает вращение от ведущей вилки к ведомой. В вертикальной плоскости вилки поворачиваются вокруг кулачков, а в горизонтальной — вместе с кулачками 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.

Универсальные карданные шарниры отличаются по конструкции от простых тем, что в них осевая компенсация осуществляется в самом механизме шарнира, а не в шлицевом соединении валов.

Уход за карданными передачами. Техническое обслуживание карданных передач заключается в осмотре, подтягивании креплений и смазывании. Для смазывания карданных шарниров применяют трансмиссионное масло, а шлицевых соединений — консистентные смазки.

Уход за упругими соединительными муфтами состоит в периодической подтяжке крепления деталей и проверке состояния резиновых элементов. При существенном изменении формы рабочих резиновых элементов вследствие смятия их заменяют новыми. При эксплуатации упругих соединительных муфт необходимо следить за тем, чтобы на резиновые элементы не попадало масло и топливо.

Карданные передачи с шарнирами неравных угловых скоростей и ШРУС требуют более тщательного ухода, чем упругие соединительные муфты. Уход состоит в периодической проверке состояния креплений фланцев, крышек игольчатых подшипников, в проверке исправности шарниров, уплотнений, защитных кожухов, а также в периодическом смазывании шарниров.

На современных тракторах устанавливают карданные шарниры, не требующие частого периодического смазывания в процессе эксплуатации. В таких шарнирах применяется пластичный смазочный материал (№ 158, ЛИТОЛ-24 или ФИОЛ-2У), который удерживается надежными уплотнениями.

Смазочный материал при сборке шарнира неравных угловых скоростей закладывается в стаканчики с игольчатыми подшипниками или в небольшие углубления в торцах шипов крестовины, а при сборке ШРУС — в его корпус. Для удаления отработавшего смазочного материала шарнир демонтируется. В таких шарнирах нет масленок и клапанов.

Карданные валы — виды и типы кардана

Почему карданный вал нельзя называть муфтой кардана

Количество ошибок в названии этого технического решения настолько велико, что трудно понять, как на самом деле правильно называть это соединение. В обиходе все называют его «кардан», не менее редко можно услышать «карданный вал», но технически более верно карданную передачу, или шарнир Гука, все же называть карданным шарниром… Или не так? Давайте разберемся в нашем небольшом рассуждении о природе и применении терминологии.

Карданная передача служит для передачи крутящего момента между валами механизмов, взаимное положение которых может быть постоянным или меняться при движении автомобиля.

В зави­симости от типа, компоновки и конструкции автомобиля кардан­ная передача может передавать крутящий момент от коробки пе­редач к раздаточной коробке или к главной передаче ведущего моста, от раздаточной коробки к главным передачам ведущих мостов, между главными передачами среднего и заднего ведущих мостов, от полуосей к передним ведущим и управляемым коле­сам, от главной передачи к ведущим колесам с независимой под­веской.

Карданная передача может также применяться в приводе от коробки отбора мощности к вспомогательным механизмам (лебедка и др.) и для связи рулевого колеса с рулевым механизмом.

Условия работы карданных передач определяются в первую очередь углами наклона их валов; чем больше углы, тем условия эксплуатации карданной передачи тяжелее.

Угол между валами зависит в основном от того, каким механизмам передает крутящий момент карданная передача.

В общем случае карданные передачи делятся на передачи закрытого и открытого типа.

Закрытая карданная передача (рис. 1.1.) применяется для легковых и грузовых автомобилей, в которых реактивный момент в заднем мосту воспринимается трубой, карданная передача размещается внутри трубы. Иногда эта труба служит для передачи толкающих усилий.

Поскольку длина карданного вала в такой конструкции не изменяется при относительных перемещениях кузова и заднего моста, компенсирующее соединение в карданной передаче такого типа отсутствует и используется только один карданный шарнир.

Рис. 1.1. Закрытая карданная передача

Открытые карданные передачи (рис. 1.2.) применяются для автомобилей, в которых реактивный момент воспринимается рессорами или реактивными тягами.

Карданная передача должна иметь не менее двух шарниров и компенсирующее соединение, так как расстояние между шарнирами в процессе движения изменяется.

На длиннобазных автомобилях часто карданная передача состоит из двух валов: промежуточного и главного.

Это необходимо в тех случаях, когда применение длинного вала может привести к опасным поперечным колебаниям, в результате совпадения его критической угловой скорости с эксплуатационной. Короткий вал обладает более высокой критической скоростью.

Рис. 1.2. Открытая карданная передача

Карданные шарниры в общем случае делятся на две большие группы:

1) карданные шарниры равных угловых скоростей;

2) карданные шарниры неравных угловых скоростей.

Карданные шарниры неравных угловых скоростей (асинхронные), имеющие две фиксированные оси качания, используют в карданной передаче при наклоне ведомого вала обычно на угол не более 20°. Универсальные карданные шарниры отличаются по конструкции от простых тем, что в них осевая компенсация осуществляется в самом механизме шарнира, а не в шлицевом соединении.

Карданные шарниры равных угловых скоростей (синхронные) применяют в приводе ведущих и одновременно управляемых колес, угол наклона ведомого вала в зависимости от конструкции шарнира может достигать 45°.

Ниже приведена классификация карданных шарниров (рис 1.3.).

Упругие полукарданные шарниры устанавливаются главным образом в карданных передачах легковых автомобилей, и в зависимости от конструкции угол наклона вала может быть 8°.

Жесткие полукарданные шарниры используют для компенсации неточности монтажа соединяемых механизмов в случае установки соединяемых механизмов на недостаточно жестком основании. Они допускают угол наклона вала не более 2°.

Из чего состоит карданный вал

Следует отметить, что разговорный термин «карданный вал» можно считать правильным, хотя название не тождественно «муфте карданного вала», поскольку последняя является лишь частью общей конструкции, представляя собой резиновую деталь для предотвращения рывков и ударных нагрузок при вращении вала.

Карданный же вал – это многосоставная деталь, состоящая как минимум из нескольких (чаще всего двух) карданных муфт, соединяющих трансмиссию – двигатель с задним мостом, передний мост с раздаточной коробкой или, к примеру, мотоциклетную коробку передач с задним колесом мотоцикла. Вообще, передача при помощи полой металлической трубы, крестовины и еще порядка 15 деталей, включая манжеты, подшипники и так далее, используется на многих средствах передвижения, и не только на них. Техническое решение незаменимое, распространенное, очень полезное и часто встречающееся.

Схематично карданная передача выглядит следующим образом:

Но тогда остается неясным, почему нет единого определения привычной вещи. Как так получается? И как все же грамотно называть кардан?

Немного теории теории карданной передачи.

с удивлением и грустью обнаружил сегодня следующую картинку: см фото №1 во вложении.

так вот… идеальное рабочее положение карданной передачи должно выполнять следующие условия: 1. Непараллельность его хвостовиков не хуже 0.5 град. 2. Угол излома не более 3 град.

все остальные случаи приводят к появлению вибраций и снижению его ресурса.

много копей переломано про то что лучше крестовина или шрус. и про то какой именно крестовинный кардан надежнее. все это филькина грамота и гадание на кофейной гуще. т.к. ввиду допусков изготовления деталей каждый экземпляр шнивы и нивы имеет свои фактические размеры и углы. машинки, собранные получше хорошо работают на карданах с крестовинами. машинки, собранные похуже гудят и на штусовых карданах. и какого-то одного рецепта в данной ситуации нет и быть не может. если хозяин хочет бороться с вибрациями его ждет долгий и тернистый путь проб и ошибок.

а если учесть, что в бедную раздатку входят аш целых 3 (ТРИ БЛИН. ) карданных вала, то… об этом даже думать не хочется. наверное поэтому и применяется метод «разгоняется» до 80кмч, болтая колесами в воздухе. при этом раздатка фиксируется в положении, которое заняла именно под нагрузкой на всех 3х карданных валах. наветное это как-то может помочь минимизировать вибрации, вызванные «заминированной» конструкцией. но хз-хз….

такие вот неутешительные для меня, как для человека уже купившего крестовиные кадраны данные выдал интернет. )))

ЦИТАТА: «…углы установки карданной передачи вследствие возможного бринеллирования в игольчатых подшипниках шарниров не должны быть менее 1°, а при номинальной нагрузке в статическом состоянии не должны превышать 4-6°. При изменении угла наклона от 4 до 16° долговечность игольчатого подшипника снижается в 4 раза.»

Лукин П.П. и др. Конструирование и расчёт автомобиля. М.: Машиностроение, 1984. 376с.

ЕЩЁ ОДНА ЦИТАТА: «Засада работы при больших углах креставин, в не равной угловой скорости вращения вх/вых валов. Точнее в за равномерный поворот вх вала, выходной свершит то-же оборот но скорость его измениться скочкообразно 2(или 4 не помню)раза, причём чем больше угол работы, тем выше «пульсация» Применив первый закон получаем ударищи во всю трансмиссию…»

отсюда, возможно и характерный для многих нив и шнив звук УРРРРРР-УРРРРРР-УРРРРР когда пилишь по трассе на скорости.

так что любителям лифта и установки больших колес есть о чем подумать. )))

в заключении несколько ссылок на интересные статьи и форумы по карданным передачам:

https://jeep.avtograd.ru/shafts/joint.htm — об углах отклонении и ресурсе кардана.

https://media.club4x4.ru/10512-rasskazyvaem-o-raznyx-vidax-peredach-pod-uglom-ot-prostoj-krestoviny-do-zamyslovatyx-sharikov-bendiksa.html — видах передач вращения.

https://tehnoforum.com/index.php?topic=413.0 — форум умных людей.

https://www.land-cruiser.ru/index.php?/topic/112674-ugly-raboty-kardanov/ фотрум други умных людей.

так что с удивлением понял, что наличие вибраций обусловлено не только плохо отбалансированными карданами, но и возможными «крайними» допусками, которые просто нарушают физику работы карданной передачи… ну что ж… будем посмотреть. как и что у нас получится с установкой тирсанов. и куда и в каком направлении рыть дальше.

так что в основе всего лежит теория. ))) изучайте матчасть. берегите друг друга. всем всего всего доброго! )))

друзья, что и требовалось доказать: https://lada-niva.ru/niva/centrirovanie-razdatki.html ))))) радует, что это лечится.

С точки зрения техники

Несмотря на то что ранее мы пояснили, что карданный вал – это не карданная муфта (в обиходе так говорить абсолютно безграмотно, и это только запутает собеседника), с технической же точки зрения это именно так. Если брать во внимание правильное определение кардана по основному принципу его действия и главному элементу, без которого вал без муфты точно не назывался бы карданом, но просто приводом.

Карданный шарнир, крестовина – все это синонимы муфты кардана

Этот шарнир является главным соединительным элементом, объединяющим валы кардана, то есть заднюю и переднюю карданные передачи (промежуточный и главный вал). На длиннобазных автомобилях или при необходимости отклонения части кардана от заданной плоскости это очень важно, поскольку лишь крестовина кардана (муфта), являясь основным элементом подвижного карданного соединения, позволяет передавать вращение между двумя несоосными валами.

Название «карданный вал» происходит от фамилии итальянского математика, инженера, астролога и философа Джироламо Кардано

Поэтому название «карданный вал» имеет столько же общего с «муфтой карданного вала», как кроссовки с маркой Adidas. Да, Adidas производит кроссовки, но не каждая пара спортивной обуви является кроссовками немецкого вещевого бренда.

Карданный вал на велосипеде и планетарная задняя втулка

Так и карданный вал, в который лишь входит муфта карданного вала как одна из деталей.
Смотрите также

Автозапчасти от А до Я: Устройство автомобилей для новичков
Более того, нельзя сказать, что карданный вал действительно является валом, – если вы придерживаетесь более точного определения, следует сказать, что это карданная передача. Ну а для графоманов подойдет название карданный шарнир. Оно и технически, и исторически наиболее органично.

Устройство автомобиля для чайников

Коробка передач через картер сцепления связана с двигателем и по отношению к кузову автомобиля занимает определенное неподвижное положение. Задний же мост, в котором смонтирована главная передача, подвешен к раме или кузову автомобиля при помощи листовых рессор или пружин. При прогибе рессор задний мост изменяет свое положение, поэтому соединять коробку передач и задний мост между собой жестко нельзя. Для передачи крутящего момента от ведомого вала коробки передач ведущему валу главной передачи под изменяющемся углом и служит карданная передача.

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

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

Устройство кардана и принцип работы карданной передачи показаны на рис. 36. На крестовину кардана ставят проушинами две вилки: одна является частью трубы карданного вала, другая частью фланца. После этого в проушинах размещают игольчатые подшипники в обоймах. Они охватывают шейки крестовины и закрепляются в проушинах стальными стопорными кольцами. При наличии таких карданов передача способна передавать вращение под различными, изменяющимися при движении автомобиля углами.

Такая передача из-за большой длины карданного вала часто вибрирует. Кроме того, пол кузова некоторых легковых автомобилей имеет арку для карданного вала, а это создает неудобства для пассажиров. Поэтому на легковые автомобили стали ставить карданную передачу с укороченным карданным валом. Коробка же передач осталась на своем месте. Получился разрыв между ведомым валом коробки передач и передним фланцем карданной передачи. Для компенсации этого разрыва нужен был дополнительный вал.

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

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

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

‹ Коробка передач: автомат или механика, робот или вариатор? Вверх Принцип работы главной передачи ›

Интересный факт: карданный вал в мотоциклах

Интересный факт, но карданы также применяются в мототехнике. Несмотря на то что самым популярным элементом, который используется для передачи мощности от коробки передач на ведущее заднее колесо мотоцикла, является цепь, для более тяжелых мотоциклов, круизеров или туристических байков это вполне распространенный тип привода. Он требует минимального обслуживания по сравнению с цепью и ременной передачей и максимально долговечен, как минимум из-за того, что не контактирует с пылью, водой и грязью, летящей с дороги.

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.

Статья в тему: Почему возникают провалы при нажатии на газ инжектор

Глава 6. Карданные передачи (стр. 1 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5

1. Назначение карданных передач

Передачу крутящего момента при несовпадении осей валов и изменении их взаимного положения способны обеспечить карданные шарниры. Валы, соединяющие карданные шарниры, называются карданными валами. Механизм, состоящий из одного или нескольких карданных валов и карданных шарниров и предназначенный для передачи крутящего момента между агрегатами, оси которых не совпадают и могут изменять свое положение, называется карданной передачей. Для компенсации изменения расстояния между агрегатами трансмиссии и карданной передачей могут использоваться подвижные в осевом направлении шлицевые муфты.

К карданным передачам предъявляют следующие требования:

— передача крутящего момента без создания дополнительных нагрузок в трансмиссии (изгибающих, скручивающих, вибрационных, осевых);

— возможность передачи крутящего момента с обеспечением равенства угловых скоростей ведущего и ведомого валов независимо от угла между соединяемыми валами;

На длиннобазных автомобилях часто карданная передача состоит из двух валов: промежуточного и главного (перед­него или заднего). Это необходимо в тех случаях, когда применение длинного вала может привести к опасным поперечным колебаниям, в результате совпадения его критической угловой скорости с эксплуатационной. Короткий вал обладает более высокой критической частотой. Промежуточный вал устанавливается на промежуточной опоре.

Если промежуточный вал связывает ведомый вал коробки передач с главным карданным валом (автомобили ВАЗ, ЗИЛ), то промежуточная опора должна иметь некоторую эластичность. Это необходимо по той причине, что силовой агрегат автомобиля (двигатель, сцепление, коробка передач), установленный на упругих подушках, имеет некоторую свободу как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях. По этой причине корпус подшип­ника промежуточной опоры установлен в кронштейне с резиновым кольцом 1, а кронштейн укреплен на поперечине рамы (рис. 1-а).

На некоторых автомобилях применяют промежуточные опоры с жестко установленными в корпусе подшипниками, но сам корпус в этом случае может качаться на цапфах, которые связаны с кронштейном, закрепленным на поперечине рамы.

На трехосных автомобилях, имеющих автономный кардан­ный привод к промежуточному и заднему мостам, на промежуточном валу обычно устанавливают жесткую опору (рис. 1-б).

Рис.1. Промежуточные опоры карданного вала:

а – упругая; б – жесткая.

Карданные шарниры неравных угловых скоростей (асинх­ронные), имеющие две фиксированные оси качания, используют в карданной передаче при наклоне ведомого вала на угол не более 20°.

Некоторые варианты трансмиссий автомобилей с различным сочетанием расположений карданных передач неравных угловых скоростей приведены на рис. 2.

Универсальные карданные шарниры отличаются от простых тем, что в них осевая компенсация осуществляется в самом механизме шарнира без использования дополнительного шлицевого соединения (муфты).

Карданные шарниры равных угловых скоростей (синхрон­ные) применяют в приводе ведущих управляемых колес (рис. 1-а и 1-б); угол наклона ведомого вала в зависимости от конструкции шарнира может достигать 45°. Некоторые конструкции синхронных шарниров выполня­ются с компенсирующим устройством внутри механизма, то есть являются универсальными.

Рис.1-а. Привод передних колес:

/ — корпус внутреннего шарнира; 2 — фиксатор внутреннего шарнира; 3 — кольцо крепления чехла; 4— вал привода передних колес; 5— защитный кожух чехла; 6 — защитный чехол; 7— упорное кольцо обоймы; 8 — сепаратор; 9 — хомут; 10— ша­рик; 11— обойма; 12 — стопорное кольцо обоймы; 13 — корпус наружного шарнира.

Рис.1-б. Детали наружного шарнира привода передних колес:

Рис.2. Схемы трансмиссий автомобилей:

2. Карданные шарниры неравных угловых скоростей

Обычный карданный шарнир имеет две вилки и крестовину. Вилки могут покачиваться относительно шипов крестовины, что дает возможность передавать крутящий момент от одного вала к другому при угловом несовпадении их осей.

Рис.3. Кинематика карданного шарнира неравных угловых скоростей.

Рассмотрим два положения карданного шарнира, отличающиеся тем, что во втором случае ведущий вал повернут на 900 относительно первоначального положения.

В положении, изображенном на рис. 3-а, мгновенная окружная скорость точки А может быть выражена через угловые скорости ведущего и ведомого валов следующим образом:

где ω1— угловая скорость ведущего вала;

.

В положении, изображенном на рис.3-б, мгновенная окружная скорость точки В равна:

.

При повороте ведущего вала на еще на угол 900 мгновенная угловая скорость ведомого вала опять станет равной . Следовательно, при ω1 = const дважды за один оборот угловая скорость ведомого вала изменяется в интервалах:

Карданная передача

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Ведущие мосты

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

Рис. 17. 18. Схемы главных передач:

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

Рис.17.19. Конический симметричный дифференциал:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Рис.17.20. Задний мост автомобиля КАМАЗ-4310:

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

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

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

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

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

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

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

Рис.17.22.Передний мост автомобиля КАМАЗ-4310:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Общее устройство трансмиссии

Требования, предъявляемые к устройству карданных передач:

• возможность передачи крутящего момента под большим углом (до 45°);

• передача крутящего момента не должна сопровождаться большими дополнительными динамическими нагрузками в трансмиссии;

• при любых условиях эксплуатации должен обеспечиваться высокий КПД передачи.

Карданные шарниры можно разделить:

• по кинематике на синхронные (равные угловые скорости) и асинхронные (неравные угловые скорости);
• по конструкции на полные, полу карданные — жесткие (угол до 2°) и упругие (угол до 12°).

Конструкция карданной передачи ЗИЛ включает в себя:

• промежуточный полый карданный вал, на одном конце которого приварена вилка, на другом — шлицевая втулка;

• скользящую шлицевую вилку;

• карданный вал, на концах которого приварены вилки карданных шарниров;

• три карданных шарнира неравных угловых скоростей, состоящих из двух вилок и крестовины с четырьмя шипами под игольчатые подшипники крепления с вилками;

• промежуточную опору, состоящую из кронштейна опоры, полушки опоры, скобы крепления подушки, шарикоподшипника с гайкой крепления.

Расположение карданных передач на автомобилях:

Трансмиссия автомобиля с полным приводом состоит их нескольких карданных передач с карданными шарнирами неравных угловых скоростей, также существуют карданные передачи с карданными шарнирами равных угловых скоростей, которые установлены в приводе управляемых ведущих колес.

Общее устройство карданной передачи:

Давайте с вами рассмотрим устройство основных частей карданной передачи.

Максимальный угол между осями валов не должен превышать 20°. Это связано с тем, что работа при больших углах значительно снижает КПД использования карданных передач.

Карданные валы выполняются трубчатыми, из стальных цельнотянутых или сварных труб. К трубам привариваются вилки карданных шарниров, шлицевые втулки или наконечники. После сборки карданного вала с карданными шарнирами проводят динамическую балансировку для уменьшения поперечных нагрузок, которые действую на карданный вал. Чтобы устранить дисбаланс к карданному валу приваривают балансировочные пластины.

Устройство карданных шарниров равных угловых скоростей:
а — шариковый; б — кулачковый; 1 — ведущие (боковые) шарики; 2 — центральный шарик; 3, 4, 7, 11 — вилки; 5 — шпилька; 6 — штифт; 8, 10 — кулачки; 9 — диск.

Устройство автомобилей

Карданная передача

Общие сведения о карданных передачах

Карданная передача предназначена для передачи крутящего момента от одного агрегата к другому в случае, когда оси их валов не совпадают и могут менять свое расположение, а также при значительном удалении одного агрегата от другого. В некоторых технических источниках информации вместо термина «карданная передача» употребляется термин «промежуточная передача».

Характерным примером применения карданной передачи является силовое соединение коробки передач с ведущим мостом автомобиля (рис. 2). Так как мост связан с несущей системой (рамой) через упругие элементы подвески, при движении автомобиля он может перемещаться относительно рамы в вертикальном направлении, тогда как коробка передач закреплена на раме неподвижно.
Кроме того, при вертикальном перемещении моста относительно рамы (и, соответственно, коробки передач), расстояние между соединяемыми агрегатами постоянно изменяется. В таких условиях жесткое соединение агрегатов невозможно.

С помощью карданной передачи осуществляется подвод крутящего момента от коробки перемены передач (КПП) или раздаточной коробки к ведущим мостам, к ведущим управляемым колесам, а также к механизмам дополнительного оборудования автомобиля.
На некоторых автомобилях с помощью карданной передачи осуществляется связь рулевого колеса с рулевым механизмом. Особенно удобна такая конструкция рулевого привода для автомобилей с откидной кабиной, позволяющая без каких-либо манипуляций с рулевой колонкой поднимать кабину для доступа к двигателю и его системам.

Классификация карданных передач

Карданные передачи, устанавливаемые между элементами (агрегатами) трансмиссии, называются основными, а карданные передачи, передающие крутящий момент каким-либо другим агрегатам или дополнительному оборудованию, называются вспомогательными.

В зависимости от числа валов привода ведущих колес различают одноприводную карданную передачу и многоприводную (рис. 1 ).

Если карданная передача располагается внутри какого-либо защитного элемента, например кожуха или балки моста, то она называется закрытой. Большинство карданных передач привода ведущих мостов не имеет специальной защиты и являются открытыми.

Наиболее ответственными элементами карданных передач являются карданные шарниры. Они обеспечивают передачу крутящего момента между валами, оси которых пересекаются под углом. Относительный угол наклона валов карданной передачи, в зависимости от конструкции шарниров, может достигать 45˚.

По кинематике карданные шарниры делятся на две группы – шарниры неравных угловых скоростей и шарниры равных угловых скоростей (рис. 3).

На некоторых автомобилях применяются упругие полукарданные шарниры для передачи крутящего момента между валами, расположенными под небольшим углом, например, упругая муфта Гуибо (Guibo).
Муфта Гуибо представляет собой предварительно сжатый шестигранный упругий элемент, к которому вулканизацией прикреплены металлические вкладыши. С двух сторон к муфте посредством вкладышей крепятся фланцы ведущего и ведомого валов. На иллюстрации в верхней части страницы муфта Гуибо изображена между карданными валами.
Муфта Гуибо применяется чаще всего в дополнение к шарнирной карданной передаче. Иногда такой тип промежуточных передач относят к эластичным соединениям, представляющим отдельную классификационную группу.

Дальнейшая классификация карданных передач связана с конструкцией шарниров равных угловых скоростей, которые в настоящее время очень разнообразны по устройству и инженерным решениям, и продолжают совершенствоваться.