Принцип работы карданного вала газель
Широко применяется на автомобилях заднеприводной и полноприводной компоновки с начала двадцатого века по настоящее время. Впервые устройство карданной передачи было описано еще в 16-м веке, однако создание устройства на практике произошло значительно позже.
Устройство карданного вала
Схема карданной передачи включает в себя следующие элементы:
- Одна или несколько секций из тонкостенной полой трубы;
- Шлицевое раздвижное соединение;
- Вилки;
- Крестовина;
- Подвесной подшипник;
- Элементы крепления;
- Задний подвижный фланец.
Сам агрегат может быть одновальным или двухвальным. Во втором случае механизм включает в себя промежуточный карданный вал, к заднему отделу которого приваривается хвостовик с наружными шлицами, к переднему через шарнир фиксируется скользящая втулка. Одновальные системы промежуточного участка не имеют.
В передней части автомобиля агрегат фиксируется в коробке передач с помощью подвижного шлицевого соединения (подвижная муфта передней части карданного вала). Для этого на конце механизма имеется отверстие с внутренними шлицами. Устройство карданного вала подразумевает возможность продольного смещения шлицов при движении автомобиля.
Далее устанавливается подвесной подшипник карданного вала, который через кронштейн крепится к кузову. Это служит дополнительным креплением агрегата, исключающим его излишнее смещение при езде.
Далее следует вилка карданного вала, которая располагается между передней и средней его частью. Здесь установлена крестовина, на которой имеются игольчатые подшипники. Наличие вилок и крестовины позволяет передавать крутящий момент при различных углах изгиба «кардана».
В задней части передача крепится к редуктору заднего моста посредством фланца. При этом хвостовик, оснащенный внешними шлицами, входит во фланец привода главной передачи.
Принцип действия КВ
Принцип работы карданной передачи заключается в возможности транспортировки крутящего момента при изменяющемся положении «кардана» в пространстве. Реализация этого принципа происходит за счет двух механизмов:
- Вилка скользящая карданного вала;
- Крестообразный шарнир.
Скользящая вилка необходима для некоторого увеличения длины механизма при движении по неровной дороге. За счет длинного шлицевого соединения поступление момента не прекращается тогда, когда подвеска вместе с задним мостом смещается вверх или вниз.
Шарнир, в свою очередь, обеспечивает вращение колес при изменении угла изгиба КВ. Считается, что механизм способен продуктивно работать при углах не более 20°. Далее начинается его активный износ.
Типы карданной передачи
В современном автомобилестроении могут применяться следующие типы карданных передач:
- Оснащенные шарниром неравных угловых скоростей (классическая карданная передача автомобиля);
- Оснащенные ШРУС (шарнирами равных угловых скоростей);
- Оснащенные полукарданными упругими шарнирами;
- Оснащенные жесткими полукарданными шарнирами.
Система с шарниром НУС считается классической. Здесь присутствуют вилки, крестовина, игольчатые подшипники. Применяется на большинстве заднеприводных автомобилей.
На современных внедорожниках чаще используется система, оборудованная ШРУСами. Такие устройства обеспечивают более комфортные условия езды, практически полностью устраняя вибрации.
Упругие шарниры представляют собой резиновую муфту, способную передавать момент при изгибах не более 8°. Резина достаточно мягкая, поэтому вал, имеющий подобное строение, обеспечивает плавное начало движения и отсутствие резких динамических нагрузок. Кроме того, гибкие соединения не требуют технического обслуживания.
Жесткий полукарданный шарнир имеет сложное техническое устройство и передает момент за счет зазоров в шлицевом соединении. В силу сложности изготовления, технических недостатков и быстрого износа в автомобилестроении не применяется.
Частые неисправности и их устранение
Все неисправности можно разделить по возникающим признакам поломки:
- Вибрация при движении — износились подшипники крестовины или скользящая втулка, нарушилась балансировка вала;
- Стуки при трогании — износились шлицы скользящего соединения, ослабли болты крепления;
- Вытекание масла из подшипников — износ сальников.
Для устранения вышеописанных неполадок «карданы» демонтируют и дефектуют, неисправные детали заменяют. При наличии дисбаланса требуется балансировка вала в динамических условиях.
Перспективы развития системы карданной передачи
Классический ШНУС имеет некоторые технологические недостатки. Скорость вращения его валов изменяется в процессе движения. При этом ведомый вал может ускоряться и замедляться при стабильной скорости ведущего вала. Это приводит к ускоренному износу механизма, а также создает лишнюю нагрузку на задний мост. Также работа шарнира сопровождается вибрацией.
Назначение карданной передачи может выполнять вал, оборудованный ШРУСами (передним и задним). Подобные системы уже сегодня применяются на некоторых внедорожниках. Также ШРУСом может быть оборудована карданная передача автомобиля ВАЗ-2107 и другой «классики». В продаже имеются ремонтные комплекты.
Использование шарнира равных угловых скоростей позволяет ликвидировать недостатки, свойственные классической крестовине. Скорость вращения вала выравнивается, исчезает вибрация, КВ не требует балансировки после ремонта, до 17° увеличивается угол передачи крутящего момента.
Где еще применяются валы карданного типа
Для чего нужен карданный вал, кроме соединения КПП с мостом и колесами? В реальности сфера применения шарниров НУС достаточно велика. Их применяют для создания регулируемых рулевых колонок, где необходимо передать крутящий момент от руля к колесам. Также крестовидные соединения используют в наборах инструментов. Они позволяют работать с болтами, не находящимися на прямой линии с удлинителем ключа.
Сегодня карданные шарниры, несмотря на широкое применение во многих областях промышленности, считаются устаревшими. Все большее развитие получают ШРУСЫ, а крестовины и вилки медленно уходят в прошлое.
Устройство карданной передачи на Газель ГАЗ-3302 и ГАЗ-2705, особенности конструкции, осмотр, проверка и смазка карданной передачи.
Устройство карданной передачи на Газель ГАЗ-3302 и ГАЗ-2705 довольно простое. Она состоит из двух карданных валов, промежуточного и заднего, и промежуточной опоры с подшипником. Карданные валы соединены между собой карданным шарниром. На переднем конце промежуточного карданного вала шарнирно закреплена скользящая вилка с внутренними шлицами. Шлицевой частью скользящей вилки промежуточный карданный вал соединен с вторичным валом коробки передач.
Устройство карданной передачи на Газель ГАЗ-3302 и ГАЗ-2705, особенности конструкции, осмотр, проверка и смазка карданной передачи.
Снаружи скользящая вилка снабжена грязеотражателем для предохранения соединения карданного вала и коробки передач от загрязнений. Задний конец промежуточного карданного состоит из шейки и шлицевой части. На шейку напрессован подшипник с промежуточной опорой карданной передачи с подшипником в сборе. На шлицевую часть промежуточного карданного вала установлена шлицевая вилка.
Корпус промежуточной опоры прикрепен двумя болтами к кронштейну, который крепится на раме в четырех точках. От осевого перемещения шлицевая вилка зафиксирована стяжным болтом и П-образной стопорной пластиной. Болт ввернут в тело вала. От самопроизвольного выворачивания болт застопорен шайбой с загнутыми на его головку краями.
Карданная передача на Газель ГАЗ-3302 и ГАЗ-2705 включает в себя три одинаковых по конструкции шарнира. В каждом шарнире есть крестовина, цапфы которой являются внутренними опорами игольчатых подшипников, установленных в проушинах вилок. В проушинах подшипники зафиксированы стопорными кольцами. Для защиты от загрязнений и для удерживания смазки в подшипниках внутренние концы крестовин снабжены уплотнительными манжетами.
Детали карданной передачи на Газель ГАЗ-3302 и ГАЗ-2705, схема смазки карданного шарнира.
В каждую крестовину ввернута пресс-масленка для пополнения смазки в игольчатых подшипниках. Задний шарнир заднего карданного вала имеет фланец. Он четырьмя болтами с гайками прикреплен к фланцу ведущей шестерни главной передачи.
Технические данные карданной передачи на Газель ГАЗ-3302 и ГАЗ-2705.
Осмотр карданной передачи на Газель ГАЗ-3302 и ГАЗ-2705.
Осматривайте и проверяйте карданную передачу снизу автомобиля, находящегося на подъемнике или смотровой канаве. В коробке передач должна быть включена нейтральная передача. Наружным осмотром проверяйте надежность затяжки резьбовых соединений, состояние шарниров и резинового массива промежуточной опоры. При работе на смотровой канаве примите меры к исключению перемещения автомобиля. Подложите упоры под колеса.
Схема установки уплотнения карданного шарнира карданной передачи на Газель ГАЗ-3302 и ГАЗ-2705.
Прежде всего осмотрите карданные валы и вилки. Трещины, вмятины или иные деформации недопустимы. Полированная поверхность скользящей вилки не должна иметь признаков выработки и следов заедания. На шлицах скользящей вилки, вторичного вала коробки передач, а также заднего шарнира не должно быть следов коррозии и признаков износа.
Осмотрите опору. Здесь не допускаются отслоение резины от арматуры, трещины и разрывы. Подшипник опоры должен вращаться легко, без заеданий и люфта. На снятой карданной передаче можно оценить состояние шарниров без их разборки.
Проверка карданной передачи на Газель ГАЗ-3302 и ГАЗ-2705.
1. Проверьте надежность затяжки двух болтов крепления кронштейна к промежуточной опоре и четырех болтов крепления вилки карданного вала к фланцу ведущей шестерни редуктора.
2. Осмотрите резиновый массив промежуточной опоры. Повреждения не допускаются.
3. Короткими резкими движениями покачайте задний карданный вал в направлениях, перпендикулярных его оси, за переднюю часть, удерживая промежуточный вал неподвижно, а затем за заднюю часть. Ощутимый люфт в шарнирах не допускается.
Номинальные размеры и посадки сопрягаемых деталей карданной передачи на Газель ГАЗ-3302 и ГАЗ-2705.
4. Короткими резкими движениями поворачивайте задний карданный вал вокруг его оси в обе стороны сначала за переднюю часть удерживая промежуточный карданный вал от проворачивания. Затем за заднюю часть, удерживая фланец ведущей шестерни редуктора от проворачивания. Ощутимые окружные зазоры не допускаются.
5. Короткими резкими движениями поворачивайте промежуточный карданный вал вокруг его оси в обе стороны. Допускается окружной зазор в шлицевом соединении не более 0,3 мм.
6. Покачайте каждый шарнир в разных плоскостях. Не должно быть заметного люфта вдоль оси шипов и заеданий. В случае необходимости можно измерить радиальный зазор в подшипниках крестовин индикатором. Для этого зажмите в тисках за подшипники крестовины одну из вилок шарнира.
Прижав ножку индикатора к свободному ушку другой вилки, покачайте ее вокруг оси карданного вала. Люфт более 0,1 мм недопустим. Он свидетельствует об износе шарнира и необходимости замены подшипников и крестовины. При износе отверстий в самих ушках вилок требуется замена карданного вала в сборе.
Смазка карданной передачи на Газель ГАЗ-3302 и ГАЗ-2705.
Очистив от грязи пресс-масленку, нагнетаем шприцем трансмиссионное масло во все шарниры. При этом его избыток должен выйти из-под манжет всех четырех подшипников. Если масло где-то не выходит, то шарнир нужно перебрать. Засорился смазочный канал, клапан масленки или с одной из манжет соскочила пружина.
Рассмотрим устройство карданной передачи с шарнирами неравных угловых скоростей на примере автомобиля ГАЗ-3302 Газель
Промежуточный карданный вал выполнен из стальной тонкостенной трубы. К заднему торцу промежуточного вала приварен хвостовик с наружными шлицами, а к переднему торцу — вилка, к которой через карданный шарнир крепится скользящая передняя вилка с внутренним шлицевым отверстием и грязеотражателем. Передняя вилка (хвостовик) вставлена в удлинитель заднего картера коробки передач и входит в зацепление со шлицами вторичного вала. При работе задней подвески происходит продольное смещение карданной передачи. При этом хвостовик, перемещаясь по шлицам вторичного вала коробки передач компенсирует эти сдвиги. Шлицевое соединение смазывается маслом, залитым в картер коробки передач.
Промежуточная опора представляет собой резиновый гофрированный элемент; изнутри к нему привулканизирован закрытый шариковый подшипник, а снаружи — кронштейн. Слой резины препятствует передаче вибраций на кузов и допускает перемещение карданной передачи вдоль продольной оси автомобиля. Кронштейн промежуточной опоры болтами крепится к поперечине рамы. Подшипник опоры не требует ухода на протяжении всего срока его службы. Задний карданный вал выполнен из тонкостенной трубы, к торцам которой приварены вилки. Через карданный шарнир к передней части вала крепится шлицевая вилка среднего шарнира. Она надевается на заднюю шлицевую часть промежуточного вала после промежуточной опоры. От смещений по шлицам она фиксируется болтом со стопорной шайбой. К другой части заднего карданного вала через крестовину шарнира присоединен фланец с центровочным пояском. Он крепится четырьмя болтами к фланцу ведущей шестерни главной передачи. Карданный шарнир состоит из вилок и крестовины с четырьмя закрытыми игольчатыми подшипниками. В каждом из них установлено 20 роликов (игл) диаметром 2 мм. Иглы изготовлены с высокой точностью, подобраны для данного подшипника в сборе с крестовиной и для разных подшипников не взаимозаменяемы. Поэтому недопустимо заменять только крестовину или подшипники, весь комплект заменяется в сборе, даже при повреждении хотя бы одного подшипника. В крестовину ввернута пресс-масленка. Из нее масло, нагнетаемое смазочным шприцем, по внутренним каналам поступает к подшипникам. Удержание масла внутри подшипников обеспечивается резиновой манжетой с пружиной. При «шприцевании» карданного шарнира пружина растягивается и излишки масла вытекают наружу. Игольчатые подшипники запрессовываются в соосные отверстия вилок и фиксируются в них пружинными стопорными кольцами.
1. хвостовик скользящей вилки;
2. грязеотражатель скользящей вилки;
3. скользящая вилка;
4. вилка промежуточного карданного вала;
5. промежуточный карданный вал;
7. промежуточная опора;
8. защитное кольцо;
9. подшипник промежуточной опоры;
10. защитное кольцо;
11. шлицевая вилка;
12. П-образная пластина;
13. стопорная шайба;
15. вилка заднего карданного вала;
16. задний карданный вал;
17. фланец ведущей шестерни главной передачи;
18. задний карданный шарнир;
19. игольчатый подшипник;
20. стопорное кольцо;
22. уплотнительное кольцо.
Рисунок 4.1 – Карданна передача автомобіля ГАЗ-3302 „Газель”
1 — вилка; 2 — упругая подушка;3 — подшипник промежуточной опоры
Рисунок 4.2 - Конструкция промежуточной опоры.
Промежуточная опора состоит из шарикоподшипника 3 помешенного в резиновую обойму 2, закрытую металлическим кожухом. Опора крепится к поперечине рамы автомобиля. Промежуточная опора позволяет уменьшить длину карданного вала, передающего крутящий момент под углом, и предотвратить появление крутильных колебаний и биение вала, что увеличивает срок службы подшипников и способствует плавному ходу автомобиля. Подшипник промежуточной опоры и шлицевое соединение карданного вала смазывают вязкой смазкой УС-1, утечка которого предотвращается сальниками. Снаружи шлицевое соединение карданного пала закрыто резиновым гофрированным чехлом, предотвращающим попадание пыли и влаги на шлицы.
Наматываем мили на кардан
Карданная передача «Газели»
Опубликованный в прошлом номере материал о замене подвесного подшипника потянул за собой множество вопросов. Ведь что ни говори, а проку в одном лишь подвесном подшипнике мало. Работает автомобиль в целом, а упомянутый подшипник и его опора включены в цепочку других устройств. А потому поговорим о кардане.
Карданная передача «Газели» считается далеко не самым капризным узлом. Но и эта часть трансмиссии нижегородской «полуторки» способна преподнести свой «букет» неисправностей. По мнению ремонтников, многие поломки карданной передачи происходят по вине самих водителей и становятся результатом беспощадной эксплуатации автомобиля. В значительной мере долговечность передачи зависит от манеры езды. Несколько водителей и механиков, с которыми пришлось беседовать, независимо друг от друга пришли к выводу, что стремление превратить «Газель» в скаковую лошадь, а каждый рейс в заезд F1, ощутимо сокращает ресурс многих деталей. Любителям резко стартовать, раскручивать двигатель и поддерживать предельно высокую крейсерскую скорость сравнительно часто приходится менять резиновую опору коробки, подвесной подшипник или всю промежуточную опору в сборе. У таких водителей раньше приходят в негодность крестовины. На машинах у тех, кто привык ездить плавно, нежно трогаться с места, двигаться со скоростью потока и аккуратно переезжать неровности все детали карданной передачи становятся практически вечными, служат без ремонта, порой, не одну сотню тысяч километров. Разумеется, при условии, что карданный вал отбалансирован.
С ремонтом карданной передачи чаще других сталкиваются не только «гонщики», но и любители «стрит-кросса» и «стрит-триала». Дорожный просвет машины сравнительно невелик, а потому карданный вал висит довольно низко. Известны случаи, когда «Газели» своим карданным валом задевали за высокий бордюр в городе или за кочки на бездорожье. Результат: потеря подвижности и оплата не только замены погнутого вала, но и эвакуации. А если глубоко засадить машину в грязь или снег, то недолго зацепить за них вращающимся карданным валом и сорвать с него приваренные балансировочные пластины. Со всеми, что называется, вытекающими.
Здесь мы подошли к важной проблеме. Именно от того, насколько хорошо отбалансирован карданный вал, по свидетельству инженеров-конструкторов, зависит ресурс всех элементов передачи. Неправильная балансировка заявит о себе вибрацией, возникающей при движении автомобиля в некотором скоростном диапазоне. Она, как правило, постепенно возрастает с увеличением скорости, а потом быстро исчезает. Нарушение балансировки бывает разное, поэтому и скоростные диапазоны в каждом конкретном случае свои. Единственное, что их объединяет – жесткая привязка именно к скорости движения. Обратим внимание, что при дисбалансе карданного вала вибрация появляется независимо от включенной передачи.
Справедливости ради отметим, что сходные симптомы могут быть вызваны еще двумя устройствами: хвостовиком вторичного вала коробки передач и (или) хвостовиком главной передачи. Правда, для того, чтобы они проявились, требуется особо выдающийся талант «ремонтничков».
Балансировка «газелячьего» кардана – вещь занятная сама по себе. Ведь балансировку вала делают заводы-изготовители и немногочисленные ремонтные предприятия, располагающие специальным оборудованием. Редкие умельцы берутся балансировать вал в гаражных условиях с помощью куска мела и самоклеящихся грузиков. Но, по мнению тех, кто этим занимался, столь тонкая операция имеет смысл только для иномарок, у которых карданный вал стоит дорого и снимается сложно (например, мешает выпускная система). На «Газели» и вал снять легко, и новый относительно недорог.
Правда, здесь не обходится без своих «подводных камней». Люди, исследовавшие рынок запчастей в Нижнем Новгороде несколько лет назад, отмечали, что до смены собственника завода, на местном рынке присутствовали карданные валы трех групп. Самый худший, «третий» сорт – это валы из «фонда запчастей», которые даже не пытались поставить на балансировочный стенд. Иными словами – откровенный брак. Валы «второго» сорта могли работать на автомобиле без видимых проблем. Они предназначались для установки на конвейере, но как-то попали на рынок. Наконец, валы «первого» сорта – «ГОНовские». Эти полностью соответствовали конструкторской документации. Нужно ли говорить, валы какой группы и насколько были дороже?
По оценке наших экспертов, в последние годы бракованные и ворованные валы в продаже встречаются все реже. И все же где гарантия, что вы даже сегодня не купите на рынке вал «из старых запасов»? Поэтому покупка нового карданного вала не всегда является гарантией того, что его не придется дополнительно балансировать.
Чтобы снизить вероятность покупки «завалявшейся» некондиции, наши эксперты советовали пользоваться услугами продавца, следящего за своей репутацией, а еще лучше – покупать карданный вал, оснащенный промежуточной опорой нового образца: основную массу бракованных валов изготовили до модернизации.
При установке бывшего в употреблении вала определить, пригоден ли он для дальнейшей эксплуатации, очень просто. Ремонтники советуют обратить внимание на состояние шлицевого соединения основного и промежуточного валов. Если шлицы плотно входят в пазы, вал можно ставить на машину; а когда они изношены и разболтаны, вал пойдет на списание.
В статье, посвященной старой и новой промежуточным опорам, мы заметили, как важно при разборке карданного вала пометить положение основного и промежуточного вала относительно друг друга, и потом, при сборке, совместить так, чтобы шлицы вошли в те же пазы, куда они входили раньше. Инструкция по эксплуатации и ремонту рекомендует также пометить положение вала относительно удлинителя коробки передач и фланца ведущей шестерни заднего моста. Впрочем, присоединить задний фланец карданного вала к фланцу заднего моста возможно только в двух положениях: либо в том же, что и раньше, либо перевернув на 180°.
Снятие промежуточной опоры и заднего фланца, по отзывам механиков, обычно не представляет сложности: крепеж под днищем машины, хотя и грязный, но отворачивается без проблем. Машина достаточно высока, чтобы под нее забраться, даже не располагая ни подъемником, ни канавой. Не требуется и домкрат.
У крестовин карданного вала «Газели» большой ресурс, они нередко верой и правдой служат не одну сотню тысяч километров. Но при этом они требуют периодической смазки, для чего оснащены пресс-масленками. По инструкции, смазывать их надо при каждом ТО-1 трансмиссионным маслом. Однако делать это неудобно: подлезть к пресс-масленкам мешают детали самой крестовины. Нужен специальный шприц с сильно изогнутым и подточенным концом. По мнению знатоков, для этой цели идеально подходит шприц со слегка подогнутым кончиком, из комплекта некоторых старых мотоциклов. К сожалению, в продаже такой шприц в наше время практически не встречается, и искать его придется наудачу в старых запасах бывалых мотоциклистов. Впрочем, одну подсказку сделаем: в крестовины автомобилей ЗИЛ-130 на весь срок службы закладывалась смазка «№158». С трансмиссионным маслом она конфликтовать не должна, но все же, прежде чем «плюнуть и забыть», надо прошприцевать ею крестовину хотя бы раза три.
Симптом сильного износа крестовин – звонкие щелчки. Но из кабины «Газели» услышать их довольно трудно. А вот человек, стоящий рядом, услышит их легко. Поэтому специалисты рекомендуют отслеживать наличие щелчков вдвоем: водитель трогает машину с места взад-вперед и тормозит, а его опытный помощник стоит рядом и слушает, не щелкает ли. Впрочем, негодность крестовин легко «ловится» и на подъемнике. В процессе износа подшипников в соединениях постепенно нарастает люфт. Осмотр машины (лучше на канаве или подъемнике) не обязательно выявляет его: менее 0,08 мм на ощупь определить невозможно. Однако п-онастоящему опасным станет люфт в полсантиметра, а потому любой ощутимый люфт – признак неисправности.
В заключение, несколько слов о карданной передаче длиннобазных «Газелей». По отзывам тех, кто работал с такими машинами, карданный вал у них находится даже в лучших условиях, чем у базовой модели. Углы передачи крутящего момента у карданных шарниров этих машин получились более выгодные, чем у «Газели» со стандартной базой. В остальном – все то же самое.
Примеры конструкций карданных передач
Конструкция карданной передачи короткобазного автомобиля
На рисунке 1 представлена карданная передача короткобазного автомобиля ограниченной проходимости.
Карданная передача одновальная, двухшарнирная, с карданами неравных угловых скоростей. Передача состоит из трубчатого карданного вала 8, к одному концу которого приварена вилка 9, а к другому концу наконечник 5 со шлицами. Наконечник соединен с подвижной в осевом направлении шлицевой втулкой 4, приваренной к вилке 3 карданного шарнира. Такое подвижное шлицевое соединение называется компенсирующим устройством. Оно обеспечивает изменение длины карданной передачи при перемещении ведущего моста относительно коробки передач во время движения автомобиля. Шлицевое соединение смазывают через масленку. Оно уплотняется манжетой 6 и защищается от грязи резиновым гофрированным чехлом 7.
Рисунок 1 — Карданная передача короткобазного автомобиля
1, 3, 9, 10 — вилки; 2 — крестовина; 4 — втулка; 5 — наконечник; 6 — манжета; 7 — чехол; 8 — вал
Вилки 3 и 9 соединяются с вилками 1 и 10 карданных шарниров крестовинами 2 и игольчатыми подшипниками, которые смазываются через масленку в крестовине. Каждый подшипник состоит из стального стакана с иголками, закрепленного в проушине вилки и уплотненного манжетой для удержания смазочного материала и защиты от воды и грязи. Вилки 1 и 10 через свои фланцы болтами прикрепляются к фланцам, которые установлены на концах валов карданной и главной передач. При таком фланцевом креплении карданной передачи очень удобны ее монтаж и демонтаж на автомобиле.
Конструкция карданной передачи легкового автомобиля ГАЗ
В легковых автомобилях ГАЗ, имеющих удлинитель в коробке передач, применяют одновальную карданную передачу, двухшарнирную, с карданами неравных угловых скоростей.
Карданная передача (рисунок 2) включает в себя карданный вал 5 и два карданных шарнира. Вилка 3 карданного шарнира установлена подвижно в осевом направлении на шлицах вторичного вала 2 коробки передач 1, что компенсирует изменение расстояния между коробкой передач и задним ведущим мостом при движении автомобиля.
Рисунок 2 — Карданная передача легковых автомобилей ГАЗ
1 — коробка передач; 2 — вторичный вал; 3, 4, 7, 9 — вилки; 5 — карданный вал; 6 — балансировочная пластина; 8 — крестовина; 10 — игольчатый подшипник
Другая вилка 4 карданного шарнира приварена к стальному трубчатому карданному валу 5. К другому концу карданного вала также приварена вилка 7, которая соединяется с вилкой 9 крестовиной 8 с игольчатыми подшипниками 10. Вилка 9 связана с валом главной передачи заднего ведущего моста.
Для уменьшения вибраций карданной передачи, возникающих при движении автомобиля, к карданному валу привариваются в определенных местах балансировочные пластины 6, уменьшающие его дисбаланс.
Конструкция карданных передач грузовых автомобилей ЗИЛ
Карданная передача грузовых автомобилей ЗИЛ ограниченной проходимости показана на рисунке 3. Карданная передача двухвальная, трехшарнирная, с карданными шарнирами неравных угловых скоростей.
Передача включает основной 6 и промежуточный 1 карданные валы, соединенные между собой, с коробкой передач и задним мостом карданными шарнирами 5, промежуточную опору 3 и компенсирующее устройство 10.
Рисунок 3 — Карданная передача грузовых автомобилей ЗИЛ ограниченной проходимости
1, 6 — карданные валы; 2 — втулка; 3 — промежуточная опора; 4 — кронштейн; 5 — карданный шарнир; 7 — обойма; 8 — подшипник; 9 — крышка; 10 — компенсирующее устройство
Промежуточная опора представляет собой шариковый подшипник 8, установленный на промежуточном карданном валу. Подшипник закрыт двумя крышками 9 с войлочными манжетами и находится в упругой резиновой обойме 7, которая размещена в кронштейне 4, закрепленном на раме автомобиля. Резиновая обойма подшипника уменьшает вибрации и исключает возникновение в промежуточном карданном валу нагрузок, обусловленных неточностью монтажа опоры и деформациями рамы автомобиля.
Компенсирующее устройство 10 карданной передачи представляет собой подвижное в осевом направлении соединение. Оно состоит из шлицевой втулки 2, приваренной к промежуточному карданному валу, и шлицевого наконечника вилки карданного шарнира 5, соединяющего карданные валы. Компенсирующее устройство смазывается при сборке и уплотняется войлочной манжетой, а также защищается резиновым гофрированным чехлом.
Устройство карданной передачи легкового автомобиля ВАЗ
На рисунке 4 показана карданная передача легковых автомобилей ВАЗ.
Карданная передача состоит из переднего 3 и заднего 7 карданных валов, двух карданных шарниров 6, эластичной муфты 1 и промежуточной опоры 4. Резиновая эластичная муфта соединяет вторичный вал коробки передач с передним карданным валом.
Рисунок 4 — Карданная передача легковых автомобилей ВАЗ
а — общий вид; б — эластичная муфта; в — карданный шарнир и промежуточная опора; 1 — муфта; 2 — кронштейн; 3, 7 — карданные валы; 4 — промежуточная опора; 5 — поперечина; 6 — карданный шарнир; 8, 9 — фланцы; 10, 19 — манжеты; 11 — наконечник; 12 — пробка; 13 — гайка; 14 — вал; 15 — подушка; 16, 20 — вилки; 17 — стопорное кольцо; 18, 22 — подшипники; 21 — крестовина
Передний фланец 8 муфты установлен на шлицах вторичного вала 14 коробки передач и закреплен на нем гайкой 13, а задний фланец 9 муфты — на шлицах наконечника 11 переднего карданного вала. Шлицевое соединение наконечника и фланца компенсирует изменение длины карданной передачи при движении автомобиля. Оно смазывается через резьбовое отверстие с пробкой 12 и защищено манжетой 10.
Передний 3 и задний 7 карданные валы изготовлены из тонкостенной стальной трубы. У переднего карданного вала с обоих концов приварены шлицевые наконечники, а у заднего карданного вала — вилки карданных шарниров. Задний наконечник переднего карданного вала установлен в шариковом подшипнике 22, размещенном в стальном корпусе, который завулканизирован в резиновой подушке промежуточной опоры 4.
Резиновая подушка 15 привулканизированна к кронштейну промежуточной опоры, который крепится к поперечине 5, связанной с полом кузова автомобиля. Форма резиновой подушки обеспечивает переднему карданному валу некоторое осевое перемещение в промежуточной опоре. Резиновая подушка поглощает также вибрации карданной передачи, возникающие при ее работе.
На шлицах заднего наконечника переднего карданного вала закреплена вилка 16 карданного шарнира 6. Под передним карданным валом установлен кронштейн безопасности 2, исключающий падение вала при разрушении эластичной муфты 1 и тем самым повышающий безопасность движения автомобиля.
Задний карданный вал 7 соединяется с передним карданным валом и с ведущей шестерней главной передачи с помощью карданных шарниров 6. Карданный шарнир состоит из двух вилок 16 и 20, крестовины 21, игольчатых подшипников 18, а также манжет 19 и стопорных колец 17 деталей игольчатых подшипников. Подшипники крестовины смазываются при сборке и во время эксплуатации не требуют дополнительного смазывания.
Устройство карданной передачи легкового автомобиля повышенной проходимости
На рисунке 5 показана карданная передача легкового автомобиля повышенной проходимости с колесной формулой 4х4. Карданная передача многовальная, многошарнирная, с карданными шарнирами неравных угловых скоростей.
Карданная передача состоит из промежуточного, переднего, заднего карданных валов и карданных шарниров.
Промежуточный карданный вал соединяет вторичный вал коробки передач с ведущим валом раздаточной коробки. Фланец-вилка 4 промежуточного вала (рисунок 5, а) через крестовину 5, игольчатые подшипники 7 со стопорными кольцами 6 и фланец-вилку 8 соединен с ведущим валом раздаточной коробки.
Рисунок 5 — Карданная передача автомобилей ВАЗ повышенной проходимости
а — промежуточный карданный вал и его детали; б — карданный вал; 1 — муфта; 2 — шайба; 3 — болт; 4, 8 — фланцы-вилки; 5, 20 — крестовины; 6, 11 — кольца; 7, 12 — подшипники; 9 — втулка; 10, 13, 17 — вилки; 14, 21 — манжеты; 15 — обойма; 16 — вал; 18 — наконечник; 19 - пробка
К фланцу-вилке 4 крепится тремя болтами 3 резиновая эластичная муфта 1, которая в свою очередь тремя болтами прикреплена к фланцу, установленному на конце вторичного вала коробки передач. На болтах установлены шайбы 2 для балансировки вала. Взаимное центрирование фланца-вилки 4 и вторичного вала коробки передач обеспечивается втулкой 9, в которую входит центрирующее кольцо, закрепленное на вторичном валу. Эластичная муфта 1 позволяет передавать крутящий момент при незначительных изменениях угла между валами коробки передач и раздаточной коробки, предохраняет детали трансмиссии от динамических ударов и снижает шум и вибрации карданной передачи при работе.
Передний и задний карданные валы соединяют валы привода переднего и заднего мостов раздаточной коробки с ведущими валами этих мостов. Каждый карданный вал 16 (рисунок 5, б) изготовлен из тонкостенной стальной трубы, с одного конца которой приварена вилка 17 карданного шарнира, а с другого конца — шлицевой наконечник 18. На наконечнике устанавливается скользящая вилка 13 карданного шарнира. Шлицевое соединение наконечника 18 и вилки 13 позволяет компенсировать изменение длины карданной передачи при перемещении ведущего моста во время движения автомобиля. Оно смазывается через резьбовое отверстие с пробкой 19 и защищено манжетой 14 с обоймой 15.
Карданный шарнир передает вращение с одного вала на другой при изменяющемся угле между валами. Карданный шарнир состоит из двух вилок 10 и 13, соединенных между собой крестовиной 20. На шипах крестовины установлены игольчатые подшипники 12, которые уплотняются манжетами 21 и фиксируются в отверстиях вилок стопорными кольцами 11. Подшипники смазываются только при сборке карданного шарнира и в процессе эксплуатации не требуют смазывания.
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.
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
Карданная передача и все,что нужно о ней знать.
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.
Предназначение карданной передачи
С началом своего движения автомобиль заставляет двигаться все свои узлы и агрегаты, в том числе и свою трансмиссию. Так как она находится в постоянном движении, соответственно взаимное месторасположение отдельных ее деталей может изменяться.
Неровное дорожное покрытие провоцирует колебание ведущих мостов, связанных подвеской. Рама и кузов автомобиля также совершают некоторые движения, как результат воздействия внешних факторов. Соответственно, могут смещаться относительно друг друга и оси валов агрегатов, которые передают крутящий момент от двигателя автомобиля к ведущим колесам.
Эта система агрегатов называется карданной передачей и предназначена она для того, чтобы уравновесить колебательные движения механизмов автомобиля для спокойной передачи крутящего момента.
В зависимости от автомобиля карданная передача может соединять такие механизмы:
- коробку передач и раздаточную коробку;
- коробку передач и главную передачу ведущего моста;
- главные передачи заднего и среднего ведущих мостов;
- полуоси и передние ведущие колеса;
- главную передачу и ведущие колеса.
Строение карданных передач в разных автомобилях одинаково, отличия лишь в размерах агрегатов или в форме отдельных элементов.
Конструкция карданной передачи
Карданную передачу составляют такие элементы:
- шарниры карданные;
- основной и промежуточный валы;
- промежуточная опора с подшипником;
- эластичная муфта;
- соединительные механизмы.
Схема карданной передачи, автомобиль ГАЗ-3302 Газель: 1 — хвостовик скользящей вилки; 2 — грязеотражатель скользящей вилки; 3 — скользящая вилка; 4 — вилка промежуточного карданного вала; 5 — промежуточный карданный вал; 6 — грязеотражатель; 7 — промежуточная опора; 8 — защитное кольцо; 9 — подшипник промежуточной опоры; 10 — защитное кольцо; 11 — шлицевая вилка; 12 — П-образная пластина; 13 — стопорная шайба; 14 — крестовина; 15 — вилка заднего карданного вала; 16 — задний карданный вал; 17 — фланец ведущей шестерни главной передачи; 18 — задний карданный шарнир; 19 — игольчатый подшипник; 20 — стопорное кольцо; 21 — болт; 22 — уплотнительное кольцо.
Итак, разберем устройство карданной передачи
Эластичная муфта в этой конструкции поглощает резкие рывки и вибрационные движения.
Схема эластичной муфты: 1 — муфта эластичная; 2 — фланец промежуточного вала коробки передач; 3 — грязевой отражатель; 4 — промежуточный вал коробки передач; 5 — гайка; 6 — уплотнитель центрирующего кольца; 7 — кольцо центрирующее; 8 — вкладыши муфты эластичной; 9 — болт; 10 — пробка; 11 — фланец переднего карданного вала; 12 — манжета; 13 — шлицевой конец переднего карданного вала.
С помощью двух фланцев муфта соединяет коробку переключения передач и передний карданный вал. Эти два механизма совмещаются с помощью центрирующего кольца на валу коробки передач и центрирующей втулки, которая находится во фланце карданного вала.
Карданные валы созданы из стальной трубы. Передний вал оборудован шлицевыми наконечниками, а задний — вилками карданных шарниров.
Промежуточная опора представляет собой шариковый подшипник, который установлен в кронштейне внутри резиновой изоляционной подушки.
Карданный шарнир состоит из двух вилок, соединенных между собой крестовиной. Сами вилки закреплены на карданных валах. На полых шипах крестовины находятся игольчатые подшипники с уплотнительными кольцами.
Типы карданных передач
Главную роль в карданной передаче выполняет карданный шарнир, в зависимости от конструкции которого выделяют такие типы карданных передач:
- передача с шарниром равных угловых скоростей;
- передача с шарниром неравных угловых скоростей;
- передача с полу карданным упругим шарниром;
- передача с полу карданным жестким шарниром.
По количеству валов карданные передачи могут быть: одновальные, двухвальные и многовальные, а по количеству шарниров — одношарнирные, двухшарнирные и многошарнирные.
Работа карданных передач
Карданная передача с шарниром равных угловых скоростей, как правило, используется в автомобилях с передним приводом для соединения коробки передач с ведущими колесами. Этот механизм состоит из двух шарниров (внешнего и внутреннего), которые соединяются приводным валом.
Схема шарнира равных угловых скоростей (ШРУС): 1 — хомут;2 — полуось; 3 — грязезащитный чехол («пыльник»); 4 — хомут; 5 — сепаратор; 6 — обойма; 7 — малая полуось; 8 — корпус шарнира; 9 — стопорное кольцо; 10 — шарик; 11 — конусное кольцо; 12 — пружинная шайба.
Шарнир равных угловых скоростей (ШРУС) имеет сферический корпус, внутри которого находится обойма. В обойме и корпусе расположены канавки, по которым передвигаются металлические шарики. Представленная конструкция позволяет равномерно передавать крутящий момент, даже несмотря на изменяющийся угол наклона механизмов.
Карданная передача с шарниром неравных угловых скоростей в зависимости от расстояния, на которое надо передать крутящий момент имеет один или два карданных вала. Если используется два вала, то первый вал называется промежуточным, а второй — задним карданным валом. Валы соединяются с помощью промежуточной опоры, которая прикреплена к кузову автомобиля.
Шарнир неравных угловых скоростей представляет собой две вилки, расположенные друг к другу под углом 90 градусов, крестовину и соединительные элементы (болты, муфты, фланцы). Подшипники, в которых вращается крестовина, вставлены в специальные отверстия вилок.
Представленная карданная передача отличается тем, что в процессе работы крутящий момент движется неравномерно, то есть за один цикл ведомый вал два раза отстает и два раза опережает ведущий вал, поэтому здесь применяется как минимум два шарнира — по одному на каждом конце вала.
Карданная передача с полу карданным упругим шарниром обеспечивает перемещение крутящего момента между двумя валами, находящимися под небольшим углом относительно друг друга.
Видео: карданная и главная передачи
Эксплуатация и возможные неисправности карданной передачи
Бережная эксплуатация автомобиля позволяет шарнирам карданного вала и шаровым шарнирам передних валов сохранить свою работоспособность надолго, как минимум до 100 тысяч побега. Что касается труб, то при отсутствии механических повреждений их можно использовать долгие годы без замены, в противном же случае изогнутый механизм стоит просто заменить новым. Следует уделять внимание состоянию чехлов шарниров и заменять их при любом повреждении, уберегая тем самым шарниры.
Сокращение работоспособности шарниров могут спровоцировать резкие разгоны, пробуксовка в грязи, неправильный выбор скоростей, долгие поездки по снежным и грунтовым дорогам с глубокими колеями.
О неисправности карданной передачи можно узнать по появившимся посторонним звукам или рывкам автомобиля при движении. Существует несколько причин потери работоспособности карданной передачей, и среди них такие:
- износ карданных шарниров;
- деформация карданных валов;
- повреждение или износ сальников;
- повреждение защитного чехла шарнира;
- износ подшипников;
- ослабление соединительных механизмов.
Данные неисправности очень легко устранить, заменив поврежденные детали или подтянув крепежные детали.
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.
ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ КАРДАННОЙ ПЕРЕДАЧИ
Особенностью такого шарнира является неравномерность вращения. При изменении угла положения ведущего вала относительно ведомого, последний в определенных точках ускоряется или замедляется, то есть возрастает или снижается угловая скорость. Причем с увеличением угла скорость опережения или отставания ведомого вала от ведущего повышается, поэтому такая передача вращения носит циклический характер. Значительный угол (более 20 град.) между валами повышает нагрузку на составные элементы шарнира, что может привести к поломке.
Принцип работы карданного шарнира рассмотрим на примере, когда ведущий вал расположен строго горизонтально, а ведомый – под углом вниз (стандартное положение кардана). Начальное положение внутренней вилки шарнира – тоже горизонтальное. При передаче вращения из-за положения под углом, часть вилки, идущая вниз ускоряется относительно ведущего вала. Максимальное опережение достигается в нижней точке.
Одновременно, часть вилки ведомого вала, при вращении начавшая движение вверх, замедляется и отстает по скорости вращения от ведущего. Максимальное отставание – в самой верхней точке.
Из-за этих особенностей работы шарнира неравных угловых скоростей, вращение передается неравномерно.
Для снижения неравномерности скоростей вращения и нагрузки в конструкции карданной передачи применяется по два шарнира – на концах пустотелого вала. Причем для максимального сглаживания внутренние вилки расположены в одной плоскости.
За счет использования двух шарниров уменьшаются углы положения валов и, соответственно, и неравномерность скоростей вращения.
Из-за неравномерности вращения между валами карданная передача не используется в конструкции трансмиссии переднеприводных автомобилей. На таких моделях шарнир неравных угловых скоростей заменен на ШРУС, у которого передача осуществляется равномерно независимо от угла между валами.
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!
Эксплуатация и возможные неисправности карданной передачи
Бережная эксплуатация автомобиля позволяет шарнирам карданного вала и шаровым шарнирам передних валов сохранить свою работоспособность надолго, как минимум до 100 тысяч побега. Что касается труб, то при отсутствии механических повреждений их можно использовать долгие годы без замены, в противном же случае изогнутый механизм стоит просто заменить новым. Следует уделять внимание состоянию чехлов шарниров и заменять их при любом повреждении, уберегая тем самым шарниры.
Сокращение работоспособности шарниров могут спровоцировать резкие разгоны, пробуксовка в грязи, неправильный выбор скоростей, долгие поездки по снежным и грунтовым дорогам с глубокими колеями.
О неисправности карданной передачи можно узнать по появившимся посторонним звукам или рывкам автомобиля при движении. Существует несколько причин потери работоспособности карданной передачей, и среди них такие:
- износ карданных шарниров;
- деформация карданных валов;
- повреждение или износ сальников;
- повреждение защитного чехла шарнира;
- износ подшипников;
- ослабление соединительных механизмов.
Данные неисправности очень легко устранить, заменив поврежденные детали или подтянув крепежные детали.
Читайте также: