Принцип работы карданной передачи – Карданный вал

Содержание

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

ustroistvo-avtomobilya.ru

Что такое карданная передача. Принцип работы, строение и основные неисправности

ЧТО ТАКОЕ КАРДАННАЯ ПЕРЕДАЧА. ПРИНЦИП РАБОТЫ, СТРОЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ

Добрый день, сегодня мы узнаем, что называется карданной передачей, известной в народе, как крестовина системы трансмиссии автомобиля, для чего она нужна и какими особенностями обладает эта деталь относящаяся к коробке передач. Расскажем про то, какие задачи и функции выполняет крестовина, как устроена карданная передача, из каких элементов состоит и насколько надежна такая система. Кроме того, поговорим о том, какие существуют разновидности карданной передачи и какими преимуществами с недостатками обладает устройство. В заключении мы обсудим основные поломки, которые могут возникать с карданной передачей, а также как можно самостоятельно диагностировать узел на исправность и какой срок службы системы, при правильной эксплуатации автомобиля.

Карданным валом или крестовиной называется специальный механизм, который передает крутящий момент между валами, пересекающимися в центре карданной передачи и обладающими возможностью взаимного углового перемещения. Говоря более простым языком, карданная передача (крестовина) в автомобиле, обеспечивает передачу крутящего момента от трансмиссии (раздаточной коробки передач) к ведущим мостам при стандартной компоновки машины или полноприводной, в случае всех четырех ведущих колес. Карданная передача относится к деталям трансмиссии автомобиля и играет одну из ключевых ролей при создании привода колес на заднюю ось.

 

ЧТО ТАКОЕ АВТОМОБИЛЬНЫЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛ

 

Стоит понимать, что карданная передача обладает существенным недостатком, с чего мы и хотим начать наш рассказ. Недостаток заключается в несинхронности вращения валов, то есть тогда, когда первый вал вращается равномерно, то второй — нет. При этом происходит увеличение угла между валами во время вращения. Таким образом, данный нюанс, ограничивает возможность применения карданной передачи во многих устройствах, на примере трансмиссий автомобилей с передним приводом, так как в переднеприводных машинах крестовина не способна передавать крутящий момент на поворотные колеса. Частично такой недостаток может быть нивелирован применением на одном валу парных шарниров, которые повернуты на 1/4 оборота друг к другу. Заметим, что там, где требуется синхронность то, как правило, применяется не карданная передача или крестовина, что одно и тоже, а специальный шарнир с равными угловыми скоростями, он же шрус. Шрус является более совершенным механизмом, нежели карданная передача, однако при этом имеет более сложную конструкцию при том же назначении.

1. Особенности и устройство карданной передачи автомобиля

Главной особенностью карданной передачи является то, что используется она только на автомобилях с задним приводом с целью передачи крутящего момента от вторичного вала коробки передач к ведущей или главной передаче под «плавающим» углом. Чтобы понимать, как функционирует карданная передача, необходимо знать, как она устроена, то есть из каких деталей и механизмов состоит.


В свой состав карданная передач включает следующие элементы и механизмы:
Передний и задний валы;

Промежуточная опора с подшипником;

Шарниры с вилками и крестовинами;

Шлицевое сочленение;

Эластичная муфта

Ниже на схематическом изображении наглядно показан принцип работы карданной передачи и основные детали узла.


Итак, чтобы понять, как работает на практике карданная передача, нужно понимать, что кузов автомобиля перемещается относительно заднего моста вверх-вниз, прыгая на неровностях дорожного полотна, при этом происходит изменение угла между передним и задним валом карданной передачи (примерно на 10-15 градусов), а также главной передачей, которая расположена в области заднего моста транспортного средства. 


Исходя из вышесказанного, задний вал карданной передачи не может быть, как многие считают обычной жесткой трубой без сочленений. Данный механизм обладает двумя шарнирами, которые обеспечивают передачу крутящего момента без рывков и толчков от трансмиссии к главной передаче при различных вибрациях машины передвигающейся по дороге. В свою же очередь, вилки с шарнирами, а также крестовинами дают возможность крутящему моменту передаваться под меняющимся углом.

При движении транспортного средства в результате колебаний кузова, расстояние от коробки передач до заднего моста является переменным показателем. Когда происходит перемещение кузова автомобиля вверх, то карданная передача должна, в какой то степени удлиняться, а когда несущий элемент машины наоборот идет вниз, то механизм, как бы укорачивается. Вот именно эти процессы и происходят в шлицевом сочленении, то есть они удлиняются и укорачиваются, но не сами жесткие трубы, а их суммарная длина.

2. Основные неисправности и признаки износа карданной передачи

Первыми симптомами неисправности карданной передачи является появление шумов, стуков и вибрации со стороны днища при движении автомобиля. Эти сигналы говорят о том, что в следствие высокого износа, из строя начинают выходить шарниры, промежуточные опоры и происходит или уже произошла деформация валов. Как правило, такого рода неисправности устраняются только при помощи замены изношенных деталей новыми, восстановлению они не подлежат


Когда у автомобиля имеется повышенный износ шарниров или подшипников, то в большинстве случаев становится слышен характерный трескающий или щелкающий посторонний звук при трогании машины с места и переключении передач. Что касается валов с шаровыми шарнирами, то такие звуки могут быть также слышны при вывороте передних колес на максимальные углы. В том случае, если изношенность подшипника промежуточной опоры карданного вала автомобиля с задним приводом достигает своего предела, то появляется четкий звук треска под днищем и при этом будет ощущаться вибрация по кузову. Как правило, в большинстве случаев звуки треска и вибрация у изношенных механизмов появляются в шарнирах с равными или неравными угловыми скоростями.

Справочно заметим, что карданные валы должны быть всегда очень точно отбалансированы, а также иметь четкую развесовку, так как они вращаются на высоких скоростях и обеспечивают необходимых показатель крутящего момента. В том случае, если при функционировании приводного вала заметны проблемы, то это будет довольно сильно влиять на управляемость транспортного средства. Как правило, при неисправностях ранее описанных механизмов, симптомы которые отражаются на поведении машины будут однозначно указывать водителю на надобность устранения поломок карданной передачи и возможно приводного вала. Что касается вибраций, которые мы описали, то чаще всего при неисправностях в карданной передачи они появляются в нижней части машины в районе средней области днища.

Чтобы наверняка убедиться в наличии вибрации и следовательно неисправности карданной передачи, а именно шарниров или втулок, необходимо прикоснуться к трубе в области сочленения. Если вибрация будет отдавать в руку, то поломка очевидна. Шумы, как правило, появляются в виде следствия разрушения узла. Кроме того, при сильном износе втулок, опорного подшипника или карданных шарниров механизма, вращение приводного вала может быть значительно затрудненным или вовсе нарушенным. Характерным симптомом серьезных проблем с карданной передачей является громкий грохот, лязг или скрежет в нижней части машины. При появлении таких симптомов, нужно, как можно оперативней произвести тщательную диагностику и дальнейший ремонт карданного вала.


Видео обзор: «Что такое карданная передача. Принцип работы, строение и основные неисправности»

В заключении отметим, если автомобиль эксплуатируется по правилам и в щадящем режиме, то в большинстве случаев такие детали, как шарниры карданного вала способны отслужить не менее 55-65 тысяч километров пробега. Что касается самих труб и валов кардана, то они могут ходить не один десяток лет, как говорится способны пережить даже двигатель с кузовом. Однако, если в процессе эксплуатации автомобиля было сильное механическое воздействие на данный элемент системы, то есть произошло искривление или деформация вала с шаровыми шарнирами, то менять поврежденные детали рекомендуется в сборе.

БОЛЬШОЕ СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ. ОСТАВЛЯЙТЕ СВОИ КОММЕНТАРИИ, ДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ. 
ЖДЕМ ВАШИХ ОТЗЫВОВ И ПРЕДЛОЖЕНИЙ.

bazliter.ru

Назначение и общее устройство карданной передачи

Карданная передача служит для передачи крутящего момента от коробки передач или от раздаточной коробки к ведущему мосту автомобиля при изменяющихся углах между валами этих агрегатов. Такая передача нужна потому, что угол наклона карданного вала, соединяющего ведущий мост с коробкой передач или с раздаточной коробкой, во время движения автомобиля изменяется, так как ведущий мост прикреплен к раме автомобиля на рессорах и может относительно нее перемещаться.

Состоит карданная передача из карданов (карданных шарниров) и валов. Кардан является основным механизмом, который передает крутящий момент от одного вала к другому.

Основные части кардана: крестовина 16 и две вилки 7 и 15 с проушинами. Шипы 17 крестовины входят в проушины вилок и закрепляются в них шарнирно при помощи стальных стаканов 9 с игольчатыми подшипниками 10, защищаемых от проникновения грязи и утечки смазки сальниками 13. Смазываются подшипники через масленку 8, от которой масло к подшипникам подается по каналу 19, просверленному в крестовине. Для устранения чрезмерного давления смазки в крестовине установлен предохранительный клапан 18.

Рис. Устройство кардана: 1 — карданный вал; 2 — крышка сальника; 3 — сальник; 4 — шлицевый наконечник вала; 5 — шайбы сальника; 6 — масленка скользящей вилки кардана; 7 и 15 — вилки; 8 — масленка крестовины; 9 — стакан игольчатого подшипника; 10 — игольчатый подшипник; 11 — опорное кольцо подшипника; 12 — корпус подшипника; 13 — сальник; 14 — корпус сальника; 16 — крестовина; 17 — шип; 18 — предохранительный клапан; 19 — канал для масла; 20 — пластина крепления стакана подшипника; 21 — стопорная пластина; 22 — стяжной хомутик; 23 — резиновый гофрированный чехол

Крестовина кардана может свободно поворачиваться на некоторый угол относительно вилки одного вала, а вилка другого вала также может поворачиваться относительно крестовины.

Шлицевое соединение одной из вилок кардана с валом образует скользящее соединение, вследствие чего длина карданной передачи может изменяться при взаимных перемещениях коробки передач (раздатючной коробки) и ведущего моста.

Для уменьшения трения шлицевое соединение смазывается, через масленку 6.

Шлицевое соединение предохраняется от грязи и утечки смазки сальником 3 с крышкой 2. Для этой же цели используется резиновый гофрированный чехол 23, закрепляемый на карданном валу и подвижной вилке кардана стяжными хомутиками 22.

В карданной передаче, включающей только один кардан, скорость вращения ведомого вала при равномерном вращении ведущего непостоянна. Эта неравномерность резко возрастает с увеличением угла между ведомым и ведущим валами. Во избежание неравномерности вращения в автомобилях применяют двойную карданную передачу, т.е. вал с двумя карданами. В такой передаче при условии установки вилок обоих карданов на валу в одной плоскости неравномерность вращения, создаваемая первым карданом, выравнивается вторым карданом.

Для обеспечения равномерности вращения валов скользящие вилки карданов при сборке должны устанавливаться так, чтобы стрелки, имеющиеся на валах и вилках, находились в одной плоскости. Собранные карданные валы при помощи болтов крепятся фланцами вилок к фланцам валов коробки передач, раздаточной коробки и ведущих мостов.

Карданные валы изготавливаются трубчатыми с наваренными на концах наконечниками, на одном из которых имеются шлицы, а на другом — вилка кардана.

ustroistvo-avtomobilya.ru

Карданная передача назначение и устройство важнейшего механизма трансмиссии

Изучая устройство автомобилей, мы с вами, друзья, постоянно сталкиваемся с оригинальными и интересными инженерными решениями, которые порой бывают до гениальности простыми, а порой настолько сложны, что разобраться с ними не специалисту почти нереально. В этой статье мы попытаемся познакомиться с механизмом, исполняющим крайне важную функцию – передачу вращения от коробки передач к оси с ведущими колёсами. Именуется это устройство — карданная передача назначение и устройство которой нам и предстоит выяснить.

Кардан: зачем он нужен?

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

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

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

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

Шарнир: главный секрет кардана

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

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

  • шарниры;
  • валы ведущие, ведомые и промежуточные;
  • опоры;
  • соединительные элементы и муфты.

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

  • с шарниром неравных угловых скоростей;
  • с шарниром равных угловых скоростей;
  • с полукарданным упругим шарниром.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

auto-ru.ru

Карданная передача — Энциклопедия журнала «За рулем»

Карданная передача:
1 — эластичная муфта;
2 — болт крепления эластичной муфты к фланцу;
3 — крестовина;
4 — сальник;
5 — стопорное кольцо;
6 — подшипник крестовины;
7 — гайка;
8 — фланец эластичной муфты;
9 — сальник;
10 — обойма сальника;
11 — кронштейн безопасности;
12 — болт крепления кронштейна к промежуточной опоре;
13 — передний карданный вал;
14 — кронштейн промежуточной опоры;
15 — промежуточная опора;
16 — вилка переднего карданного вала;
17 — задний карданный вал;
18 — вилка заднего карданного вала;
19 — фланец ведущей шестерни главной передачи;
20 — гайка;
21 — болт крепления вилки

В трансмиссиях автомобилей карданные передачи применяются для передачи моментов между валами, оси которых не лежат на одной прямой и изменяют свое положение в пространстве. В общем случае, карданная передача состоит из карданных валов, карданных шарни
ров, промежуточных опор и соединительных устройств.
По компоновке карданные передачи классифицируются на закрытые и открытые.
Закрытая карданная передача размещается внутри трубы. Труба может воспринимать силы и реакции, возникающие на ведущем мосту, и служить направляющим элементом подвески. В такой карданной передаче применяется только один шарнир, а неравномерность вращения карданного вала компенсируется его упругостью. Известны конструкции, в которых роль карданного вала выполняет торсион (упругий вал небольшого диаметра), при этом карданные шарниры отсутствуют.

Конструкция промежуточной опоры:
1 — вилка;
2 — упругая подушка;
3 — подшипник промежуточной опоры

Открытая передача не имеет трубы, и реактивный момент воспринимается рессорами или реактивными тягами. Карданная передача должна иметь не менее двух шарниров и компенсирующее звено, так как расстояние между соединенными агрегатами в процессе движения изменяется. На длиннобазных автомобилях применяют карданную передачу, состоящую из двух валов. Этим исключается возможность совпадения критической угловой скорости вала с эксплуатационной. Уменьшение длины вала повышает его критическую частоту вращения, которая должна как минимум в 1,5 раза превышать максимально возможную при эксплуатации. Конструкция карданной передачи с двумя валами требует применения промежуточной опоры одного из валов, подшипник которой для компенсации возможного осевого перемещения силового агрегата на раме или кузове установлен в эластичном кольце.

Карданные шарниры при всем многообразии конструкций и по кинематическим характеристикам и допустимым углам между валами могут быть классифицированы так, как это показано в таблице.


Карданный шарнир неравных угловых скоростей был изобретен в XVI в. итальянским математиком Джироламо Кардано и первоначально нашел применение для подвешивания фонарей в экипажах. Позже английский ученый Роберт Гук дал математическое описание кинематики данного механизма.

Детали карданной передачи (а) и график зависимости угловых скоростей (б):
1 — шлицевая вилка;
2 — П-образная пластина;
3 — стопорная шайба;
4 — крестовина;
5 — вилка заднего карданного вала;
6 — задний карданный вал;
7 — фланец ведущей шестерни главной передачи;
8 — задний карданный шарнир;
9 — игольчатый подшипник;
10 — стопорное кольцо;
11 — болт; 12 — уплотнительное кольцо;
α — угол поворота ведущего вала;
β — угол поворота ведомого вала;
γ — угол между валами

Анализ схемы карданного шарнира показывает, что при постоянной угловой скорости ведущего вала ведомый вращается циклически: за один оборот дважды отстает и дважды обгоняет ведущий вал. При этом с увеличением угла γ между валами неравномерность вращения интенсивно возрастает. Для того чтобы карданная передача с шарнирами неравных угловых скоростей передавала синхронное вращение между валами соединенных агрегатов, она должна состоять из нескольких шарниров, взаимное расположение которых будет компенсировать неравномерную передачу вращения каждого шарнира. По этой причине минимальное количество шарниров должно быть равно 2. При этом в карданной передаче с двумя шарнирами необходимо соблюдение следующих компоновочных требований:
— ведущие вилки расположены под углом 90 ° одна относительно другой;
— углы между валами в обоих шарнирах γ1 и γ2 равны между собой;
— все валы лежат в одной плоскости.

Карданный шарнир неравных угловых скоростей

Для карданных передач, имеющих число шарниров неравных угловых скоростей более трех, синхронность вращения валов соединенных агрегатов достигается определенным соотношением углов между валами всех шарниров, при этом соотношение зависит от числа шарниров. Карданный шарнир неравных угловых скоростей состоит из двух вилок, в цилиндрические отверстия которых вставлены концы крестовины. Вилки жестко закреплены на валах. При вращении валов концы крестовины перемещаются относительно плоскости, перпендикулярной к оси вала.
Крестовина карданного шарнира должна строго центрироваться для исключения переменного дисбаланса карданного вала при его вращении. Центрирование достигается точной фиксацией обойм подшипников при помощи стопорных колец или крышек, которые прикрепляются к вилкам шарнира. Минимальный угол между валами должен быть не менее 2°, иначе цапфы крестовин деформируются иглами и шарнир быстро разрушается (явление бринеллирования).
Развитие конструкций карданных шарниров неравных угловых скоростей шло по пути снижения потерь, связанных с вращениями концов крестовины в отверстиях вилок. В конструкциях первых шарниров концы крестовины устанавливались на подшипниках скольжения.
С учетом того что в трансмиссии многоосных автомобилей число шарниров может превышать два десятка, применение в них подшипников скольжения может существенно снижать общий КПД трансмиссии. В карданных шарнирах современных автомобилей применяются только игольчатые подшипники качения.
В прежних конструкциях применялась смазка, которую было необходимо периодически обновлять через специальную масленку. Карданные шарниры современных автомобилей обычно заправляются высококачественной пластичной смазкой, при сборке и в эксплуатации ее не заменяют.

Карданная передача — подробно

wiki.zr.ru

27 Назначение, классификация и общий принцип работы карданной передачи.

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

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

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

• высокий
КПД;

• бесшумность
при работе.

Для
соединения механизмов автомобиля
применяются кардан­ные передачи
различного типа.

карданные
передачи

по
числу валов

по
числу шарниров

по
типу шарниров

одновальные

одношарнирные

с
шарн неравных угл скоростей

двухвальные

двухшарнирные

с
шарн равн угловых скоростей

многовальные

многошарнирные

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

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

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

Карданные
шарниры.

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

Карданный
шарнир неравных угловых скоростей
состоит из вилки
ведущего
вала, вилки
ведомого
вала и крес­товины, соединяющей вилки
с помощью игольчатых подшип­ников.
Одновальная, двухшарнирная, с карданами
неравных угловых ско­ростей карданная
передача состоит из трубчатого карданного
вала, к од­ному концу которого приварена
вилка,
а
к другому — наконеч­ник
со
шлицами. Наконечник соединен с подвижной
в осевом направлении шлицевой втулкой,
приваренной
к вилке
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

и
защищается от грязи резиновым гофрированным
чехлом.

Вилки
вала
соединяются
с вилками карданных шарни­ров
крестовинами
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 карданных
шарниров
через
свои фланцы болтами прикрепляются к
фланцам, которые установле­ны на
концах валов карданной передачи и
главной передачи, со­единяемых
карданной передачей. При таком фланцевом
крепле­нии карданной передачи очень
удобны ее монтаж и демонтаж на автомобиле.

studfiles.net

Карданный вал история назначение неисправности устройство фото видео

 

 

Из истории кардана

Если помните, то машина, на которой ездили персонажи фильма, была ВАЗ 2103 – с задним приводом. Карданный вал, о котором говорит герой-любовник, это узел трансмиссии «тройки», который также устанавливался на автомобили с полным приводом. Для переднеприводных машин такой узел трансмиссии не нужен – крутящий момент от двигателя на переднюю ось передается через главную передачу и дифференциал, которые находятся в картере коробки передач.

Задне- и полноприводные автомобиль без карданного вала обойтись не могут: с его помощью крутящий момент от коробки передач или раздатки (для полноприводников) к редукторам переднего и заднего моста. Впервые принцип работы этого механизма описал итальянец Джироламо Кардано, по имени которого и был назван вал. В автомобилестроении кардан начали применять в конце 19-го века. К примеру, одним из пионеров в установке карданного вала на автомобиль стал основатель одноименной французской компании Луи Рено. На его машинах кардан зарекомендовал себя с самой лучшей стороны: благодаря внедрению в трансмиссию этого узла инженерам удалось решить важную проблему – без провалов передавать крутящий момент от КПП к заднему мосту во время движения по неровной дороге, обеспечивая, тем самым, плавность хода. С тех пор карданный вал эволюционировал незначительно – механизм передачи крутящего момента остался прежним, а вот конструкция узла усовершенствовалась в зависимости от того, на какой конкретной модели автомобиля он устанавливался.

Что такое карданный вал в и какую функцию он выполняет?

Трансмиссия автомобиля выполняет важную функцию — передает вращение коленвала на колеса. Основные элементы трансмиссии: сцепление — о нем мы рассказывали на Vodi.su, оно соединяет и разъединяет коробку передач и маховик коленчатого вала; коробка передач — позволяет трансформировать однородное вращение коленвала в определенный режим езды; кардан или карданная передача — применяется на автомобилях с задним или полным приводом, служит для передачи момента движения на ведущую ось; дифференциал — распределяет момент движения между ведущими колесами; редуктор — для повышения или понижения крутящего момента, обеспечивает постоянную угловую скорость. Если мы возьмем обыкновенную механическую коробку передач, то увидим в ее составе три вала: первичный или ведущий — соединяет КПП с маховиком через сцепление; вторичный — жестко связан с карданом, именно он предназначен для передачи момента вращения на кардан, а от него уже на ведущие колеса; промежуточный — передает вращение от первичного вала вторичному.

Предназначение карданной передачи

Любой водитель, который ездил на заднеприводном или полноприводном автомобиле, а уж тем более на ГАЗоне или ЗИЛ-130, видел карданный вал — длинную полую трубу, состоящую из двух сегментов — более длинного и короткого, между собой они соединены промежуточной опорой и крестовиной, образующими шарнир. В передней и задней части кардана можно увидеть фланцы для жесткого соединения с задним мостом и вторичным валом, выходящим из коробки передач. Основная задача кардана состоит не только в передаче вращения от КПП на редуктор заднего моста, но и в том, чтобы эта работа передавалась при переменной соосности сочлененных агрегатов, или, говоря простым членораздельным языком, — обеспечивается жесткая связка ведущих колес со вторичным валом коробки перемены передач, при этом не препятствуя независимому перемещению колес и подвески относительно кузова. Также устройство автомобиля таково, особенно если речь идет о грузовиках, что коробка расположена выше по отношению к поверхности, чем редуктор заднего моста. Соответственно, передать момент движения нужно под определенным углом, а благодаря шарнирному устройству кардана это вполне возможно. Более того, в процессе езды рама автомобиля может незначительно деформироваться — буквально на миллиметры, но устройство кардана позволяет не учитывать эти мелкие изменения.

СНЯТИЕ И УСТАНОВКА КАРДАННОГО ВАЛА

Снятие вала не вызывает трудностей. Необходимо открутить болты и гайки, соединяющие фланцы карданного вала и редуктора моста, отвести фланец кардана от редуктора и опустить вниз. Затем открутить болты крепления эластичной муфты и отвести кардан от КПП. В последнюю очередь открутить болты крепления подвесного подшипника. Установка производится в обратном порядке. 

ПРОВЕРКА СОСТОЯНИЯ КАРДАННОГО ВАЛА

Проверку состояния кардана проводят, если появилась вибрация при движении на высокой скорости, гул, шум, стуки, которых раньше не было. Для проверки карданного вала необходим подъемник, эстакада или смотровая яма. Если проверка проводится на яме или эстакаде, необходимо поднять заднюю (если проверяете передний карданный вал, то переднюю) сторону автомобиля так, чтобы колеса свободно вращались. О том, как безопасно поднимать автомобиль, читайте в статье (Замена и восстановление амортизаторов).

 

 

Проверка проводится в несколько этапов:

  1. Проверка затяжки соединительных элементов (крепление эластичной муфты, фланцевого соединения и подвесного подшипника). Все соединения должны состоять из болта, гроверной шайбы и гайки. Если где-то нет гроверной шайбы, то велика вероятность, что под действием вибрации гайка открутится и болт выпадет. Момент затяжки должен соответствовать указанному в инструкции по эксплуатации.
  2. Проверка состояния эластичной муфты. Для этого необходимо медленно крутить карданный вал и внимательно осматривать состояние муфты. При обнаружении разрывов, трещин и других повреждений муфту необходимо заменить.
  3. Проверка состояния шлицевого соединения. Чтобы проверить соединение, одной рукой держите вал, другой пытайтесь вращать эластичную муфту в разные стороны. При обнаружении даже незначительного люфта, кардан и соединение необходимо заменить.
  4. Проверка шарниров. Вставьте между вилками шарнира мощную отвертку и покачайте. Если обнаружили люфт, замените крестовины.
  5. Проверка состояния подвесного подшипника. Чтобы проверить подшипник, одной рукой обхватите вал до него, другой после и подергайте в разные стороны. Если обнаружили хотя бы небольшой люфт, замените крестовины.
  6. Если все это не помогло, необходимо проверить балансировку с помощью специального стенда. Для проведения этой операции обратитесь в крупный автосервис, в котором есть соответствующее оборудование.

Преимущества и недостатки карданных передач

Основными преимуществами в работе карданных валов является их способность выдерживать большие нагрузки, что особенно важно для автомобилей с большой массой. Неслучайно все автомобили в кузове лимузин и стретч имеют задний привод. При весе в несколько тонн и мощном двигателе передача крутящего момента карданным валом — наиболее надежный способ.

Карданный вал самосвала БелАЗ весит 105 килограммов. Спортивный кардан для BMW из карбона — 1,8 килограмма

 

Основной недостаток — собственный вес кардана, увеличивающий общую массу автомобиля. Необходимость наличия в полу кузова специального тоннеля под кардан уменьшает объем салона, повышает уровень шума и вибраций. Кроме того, карданный вал — достаточно дорогая и сложная деталь.

Неисправности карданного соединения и советы по эксплуатации

Чтобы продлить срок службы крестовины карданного вала, рекомендуется после каждых десяти тысяч пробега обслуживать крестовины и шлицевое соединение, если, конечно, их обслуживание предусмотрено изготовителем. Обслуживаемые крестовины снабжены пресс-масленками, в которые необходимо закачивать густое масло типа Литол. У большинства современных автомобилей карданные валы необслуживаемые и нуждаются только в замене крестовин при появлении люфта. Кстати, после каждого ремонта вал необходимо балансировать, и сделать это можно только на специализированном оборудовании. При появлении посторонних шумов, стука при работе автомобиля, обратитесь на станцию технического обслуживания для диагностики крестовины.

Задний ход есть только у мотоциклов с карданной передачей

Услуги специализированных сервисов по ремонту карданов обходятся недешево. Стоит поберечь кардан, быть внимательнее и не допускать его работы на износ.

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 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.

Копипаста: 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.

 

 

seite1.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о