Назначение и принцип действия карданной передачи. Карданная передача

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

Карданная передача служит для передачи крутящего момента от коробки передач к раздаточной коробке и от нее к ведущим мостам. Коробка передач вместе с двигателем, а также раздаточная коробка крепятся к раме через резиновые подушки, а ведущие мосты соединяются с рамой через рессоры. При изменении нагрузки или при движении по неровным дорогам расстояние и углы между этими агрегатами изменяются. Карданная передача позволяет надежно передавать крутящий момент в этих условиях.

На современных автомобилях устанавливают открытые карданные передачи с шарнирами неравных угловых скоростей. На рассматриваемых автомобилях карданная передача состоит из основного карданного вала 18 (рис.115), вала привода промежуточного (среднего) моста 19, вала привода заднего моста 20, вала привода переднего моста. Устройство карданных валов различных марок автомобилей практически одинаково, отличие состоит в размерах и формах отдельных деталей.

Рис. 115. Карданная передача: 1 - вилка-фланец; 2 - крышка подшипника; 3 - стопорная пластина: 4 - игольчатый подшипник; 5 - крестовина; 6 - защитная муфта; 7 - обойма сальника; 8 - вал; 9 - глухая вилка; 10 - стакан; 11-иголка подшипника; 12 - сальник; 13 - шлицованная втулка; 14 -скользящая вилка; 15 -балансировочная пластина; 16 - торцевое уплотнение; 17 - вал привода переднего моста; 18 - основной вал; 19 - вал привода среднего моста; 20 - вал привода заднего моста.

Карданный вал представляет тонкостенную трубу, на концах кото­рой установлены карданные шарниры. На одном конце трубы приварена вилка 9, на втором - шлицевая втулка 13, в которую вставляется скользящая вилка 14. Шлицевое соединение позволяет изменять длину вала. Смазка, закладываемая в это соединение, удерживается заглушкой и уплотнительными кольцами, расположенными в навинчивающейся обойме 7.

Карданный шарнир состоит из двух вилок 1 и 14, крестовины 5, четырех игольчатых подшипников 4 со стаканами, деталей крепления и уплотнения подшипников. Одна вилка шарнира приварена к трубе или изготовлена заодно со шлицевым наконечником, вторая изготовлена заодно с фланцем, которым вал крепится к агрегату.

Крестовина имеет четыре шипа под игольчатые подшипники" а внутри отверстия для смазки. Подшипники расположены в стаканах, которые надеваются на каждый шип крестовины. Стакан устанавливается в отверстие вилки и удерживается крышкой 2. выступом; крышка крепится к вилке двумя винтами, которые стопорятся пластиной 3. Уплотнение игольчатых подшипников обеспечивается двумя сальниками 12 и 16, один из них расположен в стакане подшипника а второй надет на шип крестовины.

Карданные валы в сборе с шарнирами подвергаются динамической балансировке на специальных стендах. Дисбаланс достигается приваркой балансировочных пластин 15 по концам труб или подкладыванием балансировочных пластин под стопорную пластину 3 (на основном вале).

Карданный шарнир позволяет передавать крутящий момент под уг­лом, однако при равномерном вращении одной из вилок вторая вилка вращается неравномерно (за каждый поворот на 360° ведомая вилка то отстает, то опережает ведущую вилку), поэтому такой шарнир называется шарниром неравных угловых скоростей. Для устранения этого недостатка карданный вал имеет второй шарнир, у которого при неравномерном, вращении одной из вилок вторая вилка вращается равномерно.

Чтобы обеспечить передачу равномерного вращения через карданный вал, должно быть соблюдено следующее условие: вилка 9, приваренная к трубе, и скользящая вилка 14 должны быть в одной плоскости, при этом метки на шлицевой втулке и скользящей вилке должны совпадать.

Техническое обслуживание карданной передачи. При ТО-2 проверя­ют крепление фланцев валов, крышек подшипников, отсутствие зазоров в шарнирах и шлицевых соединениях валов.

Смазка игольчатых подшипников переданных шарниров производится смазкой ЛЗ-158, которая закладывается в них при сборе, в процессе эксплуатации автомобиля эта смазка не меняется и не дополняется (за исключением шарниров заднего карданного вала автомобиля КамАЗ-4310, где смазка пополняется через пресс-масленку при ТО-2).

Шлицевое соединение карданных валов смазывается путем разборки через четыре ТО-2, при этом старая смазка удаляется промывкой. При­меняется смазка - солидол или смазка 1-13 жировая. На автомобиле Урал-4320 шлицевые соединения основного вала и вала привода среднего моста смазываются через пресс-масленки.

Основными неисправностями карданной передачи являются: износ игольчатых подшипников, крестовины и шлицевого соединения, ослабле­ние крепления валов в изгиб труб, износ или повреждение сальников.

Признаком износа подшипников, крестовин, шлицевого соединения являются стуки в карданной передаче при резком изменении частоты вращения. Признаком прогиба карданного вала является его вибрация при вращении. Об износе сальниковых уплотнений свидетельствует течь смазки из шарниров или шлицевых соединений.

Изношенные детали заменяют новыми. Погнутый вал снимают с ма­шины и правят в ремонтной мастерской.

Разбирать карданные шарниры следует только в случае их отказа в работе или для замены старой смазки. Разборку шарниров следует производить на прессе или в тисках с помощью оправки из мягкого металла. Следует помнить, что удары молотком по вилкам шарнира приводят к нарушению соосности их отверстий под подшипники и к потере работоспособности всего шарнира.

Разборка шарнира производится в такой последовательности:

1. снимают крышки подшипников крестовины;
2. выпрессовывают подшипник из вилки вала, воздействуя на него через крестовину и второй подшпипник;
3. поворачивают шарнир на 160° и через крестовину выпрессовывают второй подшипник:
4. подав крестовину в одну сторону, выводят ее из вилки вала.

При разборке нужно следить, чтобы не были повреждены торцевые сальники на крестовине.

При установке карданных валов на автомобиль необходимо иметь в виду, что валы привода переднего и промежуточного мостов устанавливаются скользящими вилками в сторону раздаточной коробки, основной вал - в сторону коробки передач.

xn----7sbfkccucpkracijq8iofobm.xn--p1ai

Устройство карданной передачи | Карданная передача

Трансмиссия полноприводной колесной машины включает в себя несколько карданных передач с карданными шарнирами неравных угловых скоростей, а также карданные передачи с карданными шарнирами равных угловых скоростей, которые устанавливаются в приводе управляемых ведущих колес.

Рассмотрим устройство основных частей карданных передач. Карданный шарнир неравных угловых скоростей состоит из двух вилок — 1 и соединенных крестовиной 3. Одна из вилок иногда имеет фланец, а другая приварена к трубе карданного вала или имеет шлицевой наконечник 6 (или втулку) для соединения с карданным валом. Шипы крестовины устанавливаются в проушины обеих вилок на игольчатых подшипниках 7. Каждый подшипник размещается в корпусе 2 и удерживается в проушине вилки крышкой, которая присоединена к вилке двумя болтами, стопорящимися усиками шайбы. В отдельных случаях подшипники закрепляются в вилках стопорными кольцами. Для удержания смазки в подшипнике и защиты его от попадания воды и грязи имеется резиновый самоподжимной сальник. Внутренняя полость крестовины через масленку заполняется смазкой, поступающей к подшипникам. В крестовине обычно имеется предохранительный клапан, защищающий сальник от повреждения под действием давления нагнетаемой в крестовину смазки. Шлицевое соединение 6 смазывается с помощью масленки 5.

Максимальный угол между осями валов, соединенных карданными шарнирами неравных угловых скоростей, обычно не превышает 20°, так как при больших углах значительно снижается КПД карданных передач. Если угол между осями валов изменяется в пределах 0 …2%, то шипы крестовины деформируются иглами подшипников, и карданный шарнир быстро разрушается.

Рис. Детали карданного шарнира неравных угловых скоростей

В трансмиссиях быстроходных гусеничных машин часто применяются карданные передачи с карданными шарнирами типа зубчатых муфт, допускающими передачу вращающего момента между валами, оси которых пересекаются под углом до 1,5… 2°.

Карданные валы выполняют, как правило, трубчатыми, для чего применяют специальные стальные цельнотянутые или сварные трубы. К трубам приваривают вилки карданных шарниров, шлицевые втулки или наконечники. Для уменьшения поперечных нагрузок, действующих на карданный вал, осуществляют его динамическую балансировку в сборе с карданными шарнирами. Дисбаланс устраняют приваркой к карданному валу балансировочных пластин, а иногда установкой балансировочных пластин под крышки подшипников карданных шарниров. Взаимное положение деталей шлицевого соединения после сборки и балансировки карданной передачи на заводе обычно отмечается специальными метками.

Компенсирующее соединение карданной передачи обычно выполняют в виде шлицевого соединения, допускающего осевое перемещение деталей карданной передачи и состоящего из шлицевого наконечника, который входит в шлицевую втулку карданной передачи. Смазку вводят в шлицевое соединение из масленки или при сборке закладывают смазку, которую заменяют после длительного пробега ТС. Для защиты шлицевого соединения от вытекания смазки и загрязнения обычно устанавливают сальник и чехол.

При большой длине карданных валов в карданных передачах обычно применяют промежуточные опоры. Промежуточная опора, как правило, представляет собой прикрепленный болтами к поперечине рамы кронштейн, в котором установлен в резиновом упругом кольце шариковый подшипник, закрытый с обеих сторон крышками с сальниками и устройством для его смазывания. Наличие упругого резинового кольца позволяет компенсировать неточности сборки и перекосы подшипника, возможные при деформациях рамы ТС.

Карданный шарнир равных угловых скоростей шарикового типа с делительными канавками состоит из двух вилок, пяти шариков, штифта и стопорной шпильки. Ведущая вилка изготавливается как единое целое с полуосью 6, а ведомая вилка — с приводным валом 23 колеса. В каждой вилке 3 и 4 (рис. а) выполнено по четыре канавки, в них устанавливаются четыре ведущих (боковых) шарика 7, через которые и передается вращение от одной вилки к другой. При любом угле между валами боковые шарики в канавках вилок находятся в плоскости, делящей этот угол пополам, благодаря чему вращение от ведущего вала к ведомому передается равномерно. Центральный (пятый) шарик 2 помещается между торцами вилок и обеспечивает их центрирование. Для возможности установки ведущих шариков в канавки вилок центральный шарик имеет лыску с отверстием, которым он при сборке карданного шарнира устанавливается против вставляемого бокового шарика. После сборки карданного шарнира центральный шарик фиксируется в определенном положении штифтом 6, закрепляемым стопорной шпилькой 5 в отверстии ведомой вилки.

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

Карданные шарниры такой конструкции могут работать при углах между валами до 30…35°. Их недостатками являются необходимость точной фиксации валов в осевом направлении, а также высокие давления на контактных поверхностях, что снижает их долговечность и ограничивает применение таких карданных шарниров на полноприводных колесных машинах большой грузоподъемности. На них в приводе управляемых ведущих колес устанавливают карданные шарниры равных угловых скоростей шарикового типа с делительным рычажком или кулачковые, а также сдвоенные карданные шарниры неравных угловых скоростей.

На рисунке б показано устройство кулачкового карданного шарнира равных угловых скоростей, устанавливаемого в приводе управляемых ведущих колес автомобилей КамАЗ, «Урал» и др.

В вилках 7 и 11, связанных с валами (полуосями) привода колеса, могут поворачиваться кулачки 8 и 10, которые шарнирно соединяются между собой диском 9, входящим в их вырезы (пазы). При передаче вращения, когда валы привода расположены под углом (поворот управляемых колес), каждый из кулачков 8 и 10 поворачивается одновременно относительно вилки и реи диска. Оси отверстий вилок лежат в одной плоскости и совпадают со средней плоскостью диска 9. Эти оси расположены на равных расстояниях от точки пересечения осей валов и всегда перпендикулярны валам, поэтому точка их пересечения при любом положении вилок располагается в биссекторной плоскости. Вал внутренней вилки 11 шлицами соединяется с полуосевой шестерней дифференциала, а вал наружной вилки 7 — со ступицей колеса.

Кулачковые карданные шарниры могут работать при углах поворота до 50°. Благодаря большой контактной поверхности деталей, через которые передаются усилия, кулачковый карданный шарнир имеет небольшие размеры. Их основной недостаток — более низкий, чем у карданных шарниров, КПД и как следствие сильный нагрев при работе.

Карданные валы и вилки изготавливаются из углеродистой, а крестовины — из хромистой и хромоникелевой сталей. Для смазывания карданных передач применяется трансмиссионное масло (нигрол).

ustroistvo-avtomobilya.ru

Назначение и принцип действия карданной передачи

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

Устройство карданной передачи автомобиля

Все знают, что главная задача двигателя – выработать крутящий момент, необходимый для того, чтобы привести в движение колеса. Однако не каждый в курсе, какие именно устройства и механизмы задействуются на этом пути, чтобы момент передался от маховика на сам колесный диск. В зависимости от конструкции автомобиля здесь могут применяться разные системы. Однако название у них одно – карданная передача. Назначение ее, типы и особенности рассмотрим прямо сейчас.

Описание

Итак, для чего используется данный элемент? Он служит для передачи крутящего момента между валами, что находятся под конкретным углом относительно друг друга. Как правило, такая передача используется в узлах трансмиссии.

При помощи нее соединяются следующие элементы:

• Двигатель и КПП.
• КПП и раздаточная коробка.
• Трансмиссия и главная передача.
• Ведущие колеса и дифференциал.
• Раздаточная трансмиссия и главная передача (встречается на внедорожниках).

Как видите, узел может взаимодействовать в разных механизмах и агрегатах.

Шарнир

Это основной элемент в устройстве карданной передачи. Каких видов он бывает? На данный момент различают несколько типов карданных передач, в зависимости от конструкции шарнира:

• С шарниром неравных угловых скоростей.
• Со ШРУСом.
• С полукарданным шарниром. Он может быть упругим или жестким. На данный момент не применяется в автомобилях.

Итак, рассмотрим эти виды более подробно.

Передача с шарниром неравных угловых скоростей

Она состоит из следующих элементов:

• Хвостовика скользящей вилки.
• Промежуточного вала.
• Самой вилки с грязеотражателем.
• Защитного кольца.
• Промежуточной опоры.
• Подшипника.
• Стопорной шайбы и А-образной пластины.
• Шлицевой вилки.
• Крестовины.
• Заднего вала.
• Фланца главной передачи.
• Карданного шарнира.
• Уплотнительного кольца.
• Стопора с болтом.
• Игольчатого подшипника.

Такая передача в простонародье получила название «кардан». Она используется на автомобилях с задним либо полным приводом. Это в основном внедорожники либо коммерческий транспорт. Также используется подобная карданная передача на ВАЗах классических моделей. Данный узел включает в себя шарниры неравных угловых скоростей. Они расположены на карданных валах. В некоторых автомобилях может использоваться промежуточная опора с подшипником (как правило, когда кардан состоит из двух частей). На концах данной передачи находятся соединительные устройства (фланцы).

Такой шарнир представляет собой две вилки, которые располагаются под углом в 90 градусов. Крестовина вращается благодаря игольчатому подшипнику, что устанавливается в проушинах вилок. Эти подшипники являются необслуживаемыми. Таким образом, смазка, что находится под крышками, запрессована на весь срок службы и не меняется в процессе эксплуатации.

Среди особенностей данного типа механизмов стоит отметить следующее. Передача усилий осуществляется неравномерно (циклически). Так, за один оборот ведомый вал обгоняет ведущий дважды и отстает в два раза. Чтобы компенсировать неравномерность вращения, в данном узле используется не меньше двух шарниров. Они находятся по одному с каждой стороны карданной передачи. А вилки противоположных шарниров вращаются на одной плоскости.

Если говорить о количестве валов, их может быть несколько или один. Все зависит от расстояния, на которое будет передаваться мощность на главную передачу автомобиля. При использовании двухвальной схемы первый вал является промежуточным, а второй – задним. Элемент, созданный по такому принципу, обязательно предусматривает наличие промежуточной опоры. Последняя крепится к раме автомобиля (либо при отсутствии таковой – к кузову). Чтобы компенсировать изменение длины передачи, в первом или во втором вале делается шлицевое соединение. С элементами трансмиссии (коробкой передач и задним мостом) механизм взаимодействует посредством муфты и фланцев.

Передача со ШРУСом

Сейчас данная конструкция является наиболее востребованной и практичной в мире автомобилей. Зачастую подобная схема практикуется на переднеприводном транспорте. Основная цель такой передачи – соединить ступицу ведущего колеса и дифференциал.

Конструктивно данный узел состоит из следующих элементов:

• Полуоси.
• Хомута.
• Обоймы.
• Корпуса шарнира.
• Сепаратора.
• Стопорного кольца.
• Шарика.
• Конусного кольца.
• Пружинной шайбы.
• Грязезащитного чехла.

Такая передача включает в себя два шарнира. Они соединены между собой приводным валом. Ближайший к трансмиссии ШРУС является внутренним, а противоположный (со стороны ведущего колеса) – внешним.

Также подобная схема использования шарниров практикуется на задне- и полноприводных автомобилях (яркий тому пример – отечественная «Нива»). Применение подобной схемы позволяет значительно снизить уровень шума при работе передачи. По сравнению с крестовинами, ШРУС является более современной конструкцией и обеспечивает передачу момента на значительно больший угол с постоянной угловой скоростью.

Про ШРУС

Сам ШРУС являет собой обойму, которая помещена в специальный корпус. Между обоймами двигаются металлические шарики. Корпус имеет сферическую форму. Для движения шариков в нем выполнены канавки. Такая конструкция позволяет передавать крутящий момент под углом в 30 и более градусов. Также в конструкции применяется сепаратор, удерживающий шарики в определенном положении.

Пыльник

Отдельно стоит сказать о пыльнике. Данный грязезащитный чехол является обязательным элементом, без которого работа ШРУСа не представляется возможной. Этот пыльник крепится при помощи хомутов и предотвращает попадание грязи, пыли и прочих отложений внутрь корпуса. При эксплуатации нужно всегда следить за состоянием грязезащитного чехла. В противном случае пыль и вода будут разрушать конструкцию шарнира и вымывать смазку.

Из-за повышенного износа вскоре граната может захрустеть. Ремонт карданной передачи не позволит вернуть ее в прежнее, рабочее состояние. При подобных признаках элемент меняется целиком на новый. Также отметим, что при изготовлении ШРУСа внутрь закладывается смазка на основе дисульфида молибдена. Она закладывается на весь срок службы ШРУСа. А в случае повреждения пыльника при его замене меняется и смазка.

С полукарданным шарниром

Используется сейчас редко. Такая карданная передача состоит из следующих элементов:

• Вкладыша.
• Центрирующей втулки.
• Упругого элемента.
• Фланца вторичного вала КПП с болтом.
• Сальника с обоймой.
• Вторичного вала.
• Грязеотражателя.
• Карданного вала.
• Гайки крепления фланца.
• Центрирующего кольца.
• Пробки.
• Уплотнителя центрирующего кольца.

Как действует этот узел? Данный механизм осуществляет передачу усилий между двумя валами, которые находятся под малым углом, за счет деформации упругого элемента. Зачастую в такой схеме используется муфта «Гуибо». Она представляет собой шестигранный упругий элемент. Муфта с двух сторон крепится фланцами к ведомому и ведущему валу.

Заключение

Итак, мы выяснили, каких типов бывает и как устроена карданная передача автомобиля. Наиболее популярной и совершенной на сегодня является передача на ШРУСах. Однако до сих пор встречаются автомобили, на которых используется старый, проверенный годами кардан на крестовинах. Особенно это касается коммерческого транспорта. Такая конструкция является основной для грузовиков, автобусов и спецтехники.

fb.ru

Что такое карданная передача в устройстве трансмиссии автомобиля

Автомобильная трансмиссия, независимо от типа и конструктивных особенностей, обычно имеет в своем устройстве карданную передачу. Карданная передача – это устройство, которое предназначено для того, чтобы передать крутящий момент между валами, которые располагаются под углом по отношению друг к другу.

Карданная передача в устройстве автомобиля обычно применяется в трансмиссии. Также указанная передача используется в конструкции рулевого управления. Давайте рассмотрим данное устройство более подробно.  

Читайте в этой статье

Виды карданных передач, назначение, особенности

Итак, как уже было сказано, карданные передачи нужны для передачи крутящего момента. При этом нужно учитывать, что угол между двумя валами (ведущий и ведомый вал) может меняться в процессе работы. Именно по этой причине использовано подобное карданное соединение.

В основе карданной передачи лежит карданный шарнир. Такой шарнир может отличаться по конструкции, благодаря чему карданные передачи делятся на:

• Карданная передача, где использован шарнир неравных угловых скоростей;
• Передача с шарниром равных угловых скоростей;
• Передача, где используется полукарданный упругий шарнир;
• Передача с жестким полукарданным шарниром;

При этом следует отметить, что последний тип (карданная передача с полукарданным жестким шарниром) на автомобилях не используется,  так как в данном случае решение недостаточно надежно и не отвечает ряду требований.

• Что касается карданной передачи с шарниром неравных угловых скоростей, такая передача в быту часто называется кардан. Указанный тип обычно используется в устройстве авто с задним приводом, а также полноприводных машин.  

Карданная передача имеет шарниры неравных угловых скоростей, которые размещены на карданных валах. Еще определенные особенности могут стать причиной использования дополнительной промежуточной опоры. Также добавим, что на концах карданной передачи устанавливаются особые соединительные устройства.

Если говорить об устройстве, шарнир неравных угловых скоростей по конструкции имеет две соединенные вилки, которые располагаются под углом 90 градусов относительно друг друга, а также крестовину кардана, элементы фиксации.  

Карданная крестовина вращается в специальных подшипниках игольчатого типа, которые стоят в проушинах вилок.  Данные подшипники имеют смазку, которая закладывается в них еще на этапе изготовления. В рамках эксплуатации обновить смазку не получится, так как подшипник необслуживаемый. 

Данный шарнир неравных угловых скоростей отличается тем, что устройство передает крутящий момент циклически. Другими словами, происходит неравномерная передача момента. В двух словах, совершая один оборот, ведомый вал два раза обгоняет и дважды отстает от ведущего.

Чтобы компенсировать неравномерность вращения, карданная передача получает, как минимум, 2 шарнира, которые стоят по одному на каждой стороне кардана (карданного вала), а вилки шарниров, которые расположены друг напротив друга, находятся в единой плоскости.

Еще отметим, что карданная передача может иметь как один, так и два карданных вала. Использование одного или нескольких валов будет зависеть от расстояния передачи крутящего момента. Если валов два, тогда один вал является промежуточным, а второй задним валом.

Также в том месте, где соединены валы, для дополнительной фиксации и прочности используется промежуточная опора. Указанная опора присоединяется к кузову машины или к раме, если автомобиль имеет рамную конструкцию. Еще для того, чтобы компенсировать изменения длины, которые возникают во время работы карданной передачи, один из валов имеет шлицы, чтобы реализовать шлицевое соединение.

Сама карданная передача присоединяется к другим  элементам трансмиссии при помощи соединительных муфт. Также для соединения может быть использован фланец и другие подобные элементы.

• Карданная передача с шарниром равных угловых скоростей (ШРУС, в быту граната) обычно используется в устройстве трансмиссии авто с передним приводом. В этом случае передача соединяет дифференциал и ступицу ведущего колеса.

Такая передача имеет два шарнира равных угловых скоростей, которые соединены приводным валом. Тот шарнир, который расположен ближе к КПП и дифференциалу, называется внутренним (внутренний ШРУС), а второй имеет название внешнего шарнира (наружный ШРУС).

Также указанный тип карданной передачи, где использован ШРУС, может быть использован на заднеприводных и полноприводных авто. Такое решение позволяет снизить шум во время работы передачи, также наблюдается уменьшение вибраций. Простыми словами, шарнир неравных угловых скоростей заменяется на ШРУС, который является более технологичным устройством.

Указанный шарнир равных угловых скоростей позволяет добиться эффективной передачи крутящего момента от ведущего на ведомый вал с постоянной угловой скорость, а также независимо от того угла, на который наклоняются сами валы. Для машин с передним приводом чаще всего используется  шариковый ШРУС.

Если говорить об устройстве, в двух словах, шарнир равных угловых скоростей является обоймой, которая размещена в корпусе. Между обоймой и корпусом находятся шарики, что позволяет реализовать движение. Корпус получает внутреннюю сферическую форму, также в корпусе и обойме имеются канавки. По этим канавкам осуществляют движение шарики.

Особенностью данной конструкции является равномерная передача крутящего момента от ведущего вала на ведомый вал с учетом изменяющегося угла. Также в конструкции использован сепаратор, который нужен для фиксации шариков ШРУС в заданном положении.

На этапе изготовления в ШРУС закладывают молибденовую смазку. Чтобы защитить конструкцию от попадания грязи, воды и т.п., на шарнир дополнительно ставится специальный пыльник.

• Третьим типом карданных передач, которые используются в авто, является передача с полукарданным упругим шарниром. Такой упругий шарнир отвечает за то, чтобы передавать крутящий момент между двумя валами, которые расположены расположенными под небольшим углом по отношению друг к другу.

В основе лежит принцип деформации упругого звена. Например, данное соединение может представлять собой упругую муфту. Муфта является предварительно сжатым шестигранным упругим элементом, при этом с обеих сторон закреплены фланцы как ведущего вала, так и ведомого.

Подведем итоги

Как видно, существует несколько типов карданных передач, которые используются в устройстве трансмиссии автомобиля.  При этом среди описанных выше видов наиболее активно используются карданные передачи с шарниром неравных угловых скоростей, а также передача с шарниром равных угловых скоростей ШРУС.

Напоследок отметим, что в современных авто именно ШРУС можно встретить как в устройстве переднеприводных автомобилей, так и в устройстве машин с полным приводом. Дело в том, что такая карданная передача является оптимальным решением по сравнению с аналогами.

Читайте также

krutimotor.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

• 
  Регулировка клапанов ямз 236
• 
  Дорожная фреза
• 
  Путь определение
• 
  Подвижной состав
• 
  Цементация стали
• 
  Асфальтобетонное покрытие
• 
  Маз 6303
• 
  Асфальтобетонная смесь
• 
  Кривошипно шатунный
• 
  Перевозка железобетонных плит автомобильным транспортом
• 
  Башенные краны