Общее устройство и схема карданного вала

Общее устройство и схема карданного вала — Статьи на kardanvalservis.ru

• Главная
•  > 
• Статьи
•  > 
• Общее устройство и схема карданного вала

Карданные валы и карданные передачи предназначены для передачи крутящего момента от источника механической и другой энергии к потребителю, как на стационарных установках, так и на подвижных средствах.

Крутящий момент возможно передавать под различными углами, причем, взаимное положение источника и потребителя может меняться в процессе работы на стационарных установках и в процессе движения транспортных средств.

Основные требования, предъявляемые к карданным валам и передачам:

1. Передача крутящего момента от источника к потребителю без создания дополнительных нагрузок.
2. Передача крутящего момента с обеспечением равенства угловых скоростей между источником и потребителем независимо от изменения угла между ними.
3. Бесшумность.

Основные области применения карданных передач

1. Для автомобильного транспорта
   • легковые заднеприводные и полноприводные автомобили
   • коммерческий транспорт (автобусы, микроавтобусы, малотоннажные грузовики)
   • грузовой транспорт с большой грузоподъемностью (фуры, самосвалы)
   • спецтехника (снегоуборочные машины, трактора, автокраны, погрузчики)
   • квадроциклы

2. Для железнодорожного транспорта.
3. Для сельскохозяйственной техники.
4. В авиационном и морском транспорте.
5. В сталелитейной промышленности.
6. В бумажном производстве.
7. В приводах буровых установок.

Конструктивное отличие понятия «карданный вал» от понятия «карданная передача» заключается в том, что в устройстве карданного вала существуют две точки опоры (без промежуточной опоры), а схема карданной передачи может быть трехопорной (с одним подвесным подшипником в центре), четырехопорной (с двумя подвесными подшипниками), то есть карданная передача состоит из нескольких карданных валов.

Одной из разновидностей карданных валов является рулевой карданный вал. Рулевой вал передает крутящий момент от рулевого колеса через систему тяг и рычагов на колеса автомобиля. Данные валы ремонтопригодны, но балансировка для них не требуется, так как их скорость вращения минимальна.

Устройство и схема карданного вала

Основные элементы карданного вала:

• труба карданная
• шарнирный узел (передает крутящий момент с изменяющимся углом), который состоит из:
• вилка приварная

• крестовина

• фланец-вилка

• шлицевое соединение (передает крутящий момент с изменением длины)

Для карданной передачи к вышеуказанным элементам добавляется:

• комплект под подвесной подшипник
• подвесной подшипник

Еще информация по теме:

Требуется ремонт кардана? Мы поможем.

Назад

Необходима консультация специалиста?

Оставьте свои контактные данные, и мы
свяжемся с Вами в ближайшее время.

Ваш телефон

Ваше имя

Пользовательское соглашение
Я принимаю пользовательское соглашение.

Политика конфиденциальности

© 2014 — 2022 КарданВалСервис
Карта сайта

Как определить тип карданного вала

Если ваш кардан имеет две точки крепления от коробки передач к переднему (заднему) мосту, то такой вал называется двухопорным. У двухопорного вала в конструкции нет подвесного подшипника.

Если карданная передача состоит из двух частей с одним подвесным подшипником посередине (т.е. имеет три точки крепления между коробкой передач и мостом), то это трехопорный карданный вал.

Четырехопорный вал имеет 4 точки опоры и состоит из трех частей с двумя подвесными подшипниками.

Как самостоятельно измерить параметры крестовины карданного вала

Вы можете самостоятельно линейкой или штангенциркулем измерить D -диаметр чашки крестовины и L -длину крестовины в мм

При подборе крестовины надо обязательно учитывать тип крепления крестовины. Основные типы это: кернение, стопорные кольца, стопорные крышки.

Типы крепления крестовин

Основные типы крепления крестовин в вилке кардана:

— кернение (замену таких крестовины производят на спец. оборудовании с обязательной последующей балансировкой)
— стопорные кольца
— стопорные крышки

Карданный вал

Карданные валы (КВ) наряду с карданными шарнирами, промежуточными опорами и соединительными устройствами являются элементами трансмиссии автомобиля.

Карданный вал – это агрегат, который непосредственно передает крутящий момент (энергию вращения) колёсам. 

Новички иногда путают понятие «карданный вал» и «карданная передача». Чтобы этого не происходило, важно усвоить следующие вещи:

1. Карданный вал имеет две точки опоры, никаких промежуточных опор у него не существует.
2. Карданная передача может иметь несколько опор и включает в себя несколько карданных валов.

Карданные валы легко встретить на легковом транспорте (полноприводные и заднеприводные авто), малотоннажных грузовиках, автобусах, самосвалах, фурах, автокранах, погрузчиках, тракторах, квадроциклах. А вот у переднеприводных авто карданные валы непопулярны. Сложно добиться синхронного вращения валов. Исключение – транспорт с КВ со ШРУСом.

Устройство карданного вала

Основные элементы наиболее популярной модификации устройства:

• Центральный вал (карданная труба, ось). Полая труба из металла. Цельнотянутая деталь. Конструктивный элемент, на который крепятся другие детали.
• Крестовина. Важна для реализации функции контроля углов переменного наклона и, соответственно, вращающихся элементов. Корректный диапазон углов переменного наклона — от 0 до 20 градусов. Это важно для того, чтобы вал не прерывал вращения. Качественные крестовины изготавливаются из легированной стали путём горячей штамповки.
• Приварная вилка. Соединительный элемент между промежуточным и основным валом. Играет роль компенсатора расстояния по высоте между валами. Значение приварной вилки особенно легко оценить на бездорожье. При подборе вилки для КВ (например, в случае замены) важно учитывать величину крестовины, посадочный диаметр трубы, максимальный угол шарнира и тип крепления.
• Фланец-вилка шарнира (фланец кардана). Фланец-вилка монтирована в области крепления вала к мосту. Состоит из фланца (плоского диска) и двух рогов, в которых сделаны отверстия под крестовину, для болтов. Вилка крепится к ответному фланцу на ведущих мостах или коробке передач. Наиболее перспективные — вилки–фланцы с 4-мя шлицевыми «пятками» в зонах установки болтов и шлицами на ответных фланцах. Такие решения — гарант качественного соединения узлов. При выборе фланца при замене детали важно учитывать диаметр отверстий и их количество, диаметр самого фланца.
• Шлицевое соединение. Ответственно за трансформацию рабочей длины при движении. Одна точка шлицевого соединения фиксируется на коробке передач, другая — на редукторе. Когда транспортное средство вынуждено преодолевать ухабы, ямы, то интервал между точками опоры возрастает, и благодаря шлицевому соединению кардан «растягивается».

Обе вилки, крестовина и шлицевое соединение образуют так называемый шарнирный узел. Его основная задача — передача крутящего момента с изменяющимся углом.

Исключение! На некоторых внедорожниках вместо крестовины можно встретить карданы с ШРУС. В этом случае шлицевое соединение отсутствует.

Устройство ряда КВ включает эластичную муфту. Она помогает сгладить колебания крутящего момента и компенсировать осевые, угловые отклонения.

Подшипники

Если же речь идёт не только о карданном вале, но и карданной передаче в целом, рассматривая устройство, нужно не забывать про подшипники. Для поддержания карданного вала в технически корректном положении на нем установлен подвесной металлический подшипник с металлической обоймой и резиновой подушкой.

Именно подвесной подшипник принимает на себя нагрузку (осевую, радиальную), обеспечивает вращение, качение. Это один из наиболее нагруженных элементов трансмиссии, поэтому требует регулярного технического обслуживания.

Промежуточный подшипник выполняет функцию поддержки основного вала, обеспечивает ему возможность вращаться в необходимом направлении. Наиболее лучшими демпфирующими свойствами обладают подшипники в виде кольца, сделанного из эластомера.

Какую функцию выполняет карданный вал?

КВ способен выполнить две важные функции.

1. Базовая. Передача крутящего момента от КП или же раздаточной коробки автомобиля к задним колесам. Кардан позволяет мягко передать момент с трансмиссии на колеса, погасить вибрацию на бездорожье, обеспечить ходу плавность.
2. Дополнительная. Играет роль звена между рулевой колонкой и рейкой. То есть это уже часть рулевого механизма. КВ помогает улучшить чувствительность руля.

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

Виды карданных валов

Карданные валы и карданные передачи можно классифицировать по ряду признаков:

• По типу карданной передачи: открытый и закрытый КВ. Открытый кардан – отдельный элемент транспортного средства, закрытый – интегрированный в другой узел. Распространённый вариант закрытых КВ – их включённость в картер ведущей оси.
• По конструкции: жесткий кардан, шариковый кардан и кардан кулачкового типа равных угловых скоростей. Передача моментов вращения с вилки у жёстких карданов – неравномерная. Поэтому также решение непопулярно. Его можно встретить только у некоторых легковых авто. У коммерческого транспорта чаще можно встретить шариковые карданы (наиболее популярный вариант) и карданы кулачкового типа. Огромный плюс шариковых карданов – делительные канавки, обеспечивающие оптимальное положение шариков в плоскости. Функционально, практично.
• По материалу. Базовый материал всех КВ – металл. Наиболее популярный вариант в наше время – сталь. Несколько реже встречаются чугунные и алюминиевые КВ.
• По способности выполнить компенсацию. Решения, позволяющие обеспечить компенсации между центрами карданов весомых осевых перемещений, относят к универсальным. Если же такой возможности нет, то пред нами – простые КВ.
• По кинематическим свойствам. Асинхронные и синхронные. Асинхронные конструкции – это популярные решения с крестовиной и вилкой (стоит на транспорте с задним приводом). Синхронные – решения со ШРУСОМ (стоят на переднеприводном транспорте, некоторых моделях полноприводного транспорта). Асинхронная передача по сравнению с синхронной более шумная, но при этом более дешёвая в производстве и простая в обслуживании.
• По количеству опор. На большинстве транспортных средств стоят трехопорные карданы с одним подшипником, выполняющим функцию соединителя между основным и промежуточным валом. Несколько реже встречаются двухопорные конструкции (в основном, они монтируются на грузовики, ряд полноприводных авто). И ещё реже можно встретить трёхопорные конструкции. Это решение, как правило, присуще Chrysler, Lexus.
• По количеству секций. Односекционные (на деле – это труба, в конце которой – крестовины и наконечники) и многосекционные.

Проверка состояния карданного вала

Даже, если авто эксплуатируется в неэкстремальных условиях (езда по городским дорогам), проверка состояния карданного вала нужна каждые 5 тысяч километров. При езде по грунтовым дорогам проверка рекомендуема еще чаще: каждые 3 тысячи км. К спецтехнике предъявляются свои требования. Всё зависит от того, на каких объектах она используется. Наибольшее внимание при проверке уделяется крестовине, которая может начать перекатываться, заедать, а также подвесному подшипнику. Появление люфтов после определенного пробега – вполне закономерное явление.

Очень уязвимо и шлицевое соединение. Прежде всего, потому что это движущийся механизм, который постоянно встречается с динамическими нагрузками.

Проверку деталей рекомендуется проводить в следующем порядке:

• Соединительные элементы (гайки, шайбы) подшипников, муфт, фланцевых вилок. Важно, чтобы не только все соединения были на месте, но и моменты затяжки соответствовали требованиям условий эксплуатации.
• Муфты в момент кручения вала. Недопустимо присутствие на муфтах трещин, а тем более разрывов. Если такая проблема есть, менять деталь нужно в срочном порядке.
• Шлицевое соединение в момент вращения вала. Здесь важно понять, нет ли люфтов. Чтобы оценка состояния шлицевого состояния была максимально достоверной, вращение производить целесообразно в обе стороны.
• Шарниры. Здесь недостаточно просто визуального осмотра. Нужно разместить между вилками отвертку и основательно прокачать. Неприятный момент – это опять-таки нахождение люфта. В этом случае придётся ставить новую крестовину.
• Подшипники. Принципиальное значение имеет, как происходит проверка. Важны навыки. Для того, чтобы не упустить люфт, одной рукой нужно держать КВ, другой дёргают его в разные стороны.

А вот в случае, если есть подозрение на дисбаланс КВ, не обойтись без диагностики узла на балансировочном стенде. Особенно без такой проверки не обойтись, если во время езды чувствуются постоянные вибрации, а при переключении передач регулярно возникает неприятный скрежет.

Обслуживание карданного вала

Традиционная схема обслуживания базируется на трёх операциях:

• Проверка состояния вала (см. выше).
• Замена неисправных деталей (именно замена, восстановление при наличии люфтов и трещин – неграмотное решение проблемы).
• Смазка шлицевого соединения. При подборе смазки обращайте внимание на нагрузку сваривания (ответственная за противозадирные свойства). Дорогостоящие продукты ориентированы на нагрузку сваривания до 3920 Ньютонов. Для шлицев на КВ на тяжёлом грузовом транспорте их применение только приветствуется. Для легковых же автомобилей достаточно смазки для низконагруженных шлицев. Переплата за продукт здесь нецелесообразна.

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

Неисправности карданных валов

Проблема может возникать как у всего устройства, так и только у отдельных его узлов, деталей:

• Поломка приварной вилки. Возникает из-за изначального неправильного монтажа крестовины, повреждения посадочных отверстий под эту деталь, разрушения вилки.
• Поломка фланец-вилки. Возникает из-за износа, появления сколов, трещин или повреждения болтов крепления.
• Выход из строя подшипника. Чаще – из-за естественного износа, ошибках монтажа, постоянного соприкосновения подшипника с пылью, стиля вождения, основанного на постоянном жестком переключении передач.
• Деформация, погнутость КВ. На основании осмотра мастер принимает решение, можно решить проблему сугубо механическим восстановлением или требуется замена ряда элементов.
• Вибрация карданного вала. Чаще всего это «ответная реакция» на некорректную центровку деталей, увеличение зазоров между деталями при эксплуатации транспортного средства в тяжелых условиях эксплуатации, некорректного ремонта (непрофессионально выполненных сварочных работ).
• Кардан начинает «звенеть». Причины могут быть разные. Если повреждена опора, лучший вариант – заменить кардан, если расслабился защитный пыльник  – достаточно провести ремонт методом сварки. Самый простой вариант: проблема с крышкой шлицов – достаточно просто заменить на новую.

Снятие и установка карданного вала

Операции по восстановлению, ремонту авто сопряжены с их демонтажем и, напротив, установкой на трансмиссию.

Главное, при снятии КВ требуется соблюдать строгий порядок действий:

• Открутите болты и гайки отвести фланец кардана от редуктора.
• Опустите фланец вниз.
• Открутите болты крепления.
• Отведите кардан от КПП.
• Открутите болты крепления подшипника.

  При установке КВ процедуры выполняйте в обратном порядке. Соблюдение этой схемы позволит избежать ошибок.

Дополнительную информацию вы можете посмотреть в модулях LCMS ELECTUDE — платформе для обучения автомехаников, автомехатроников, автодиагностов. 

Схема, Детали, Типы, Функции [PDF]

Из этой статьи вы узнаете что такое карданный вал? Как это работает? его детали , типы , рабочие и многое другое. Кроме того, вы можете скачать PDF-файл в конце этой статьи.

Что такое карданный вал?

Карданный вал — это компонент, используемый для передачи механической мощности, крутящего момента и вращения. Эти валы также известны как карданный вал, ведущий вал, хвостовой вал или карданный вал.

Приводной вал используется для передачи крутящего момента между компонентами, которые не могут быть соединены напрямую из-за расстояния или необходимости обеспечения относительного движения между ними.

Поскольку крутящий момент передается карданным валом, он подвергается напряжению кручения или сдвига. Поэтому они должны быть достаточно сильными, чтобы выдерживать нагрузку, избегая при этом слишком большого веса, так как это увеличит их инерцию.

Карданные валы используются по-разному в разных транспортных средствах, с различными конфигурациями для переднеприводных, полноприводных и переднеприводных автомобилей с задним приводом. Карданные валы также используются в транспортных средствах, таких как мотоциклы, локомотивы и морские суда.

Читайте также: Что такое универсальный шарнир? Части, типы и использование.

Площадь вала пропеллера

Следующие приведены основные части вала пропеллера:

1. U-Joint
2. Трубка
3. Центральный подшипник
4. Среда.

1. U-образный шарнир

Универсальный шарнир (U-образный шарнир) представляет собой механическое соединение, используемое для соединения вращающихся валов. В настоящее время карданный вал и карданные шарниры в основном можно увидеть на заднеприводных и полноприводных автомобилях.

2. Трубка

Трубка является частью приводного вала. Часто используется в переднеприводных и заднеприводных автомобилях. Цель использования трубки — удерживать задний конец на месте во время ускорения и торможения.

3. Центральный подшипник

Центральный подшипник используется для соединения двух секций приводного вала. Эти подшипники предназначены для обеспечения прочности обеих частей карданного вала для снижения гармонических колебаний при ускорении автомобиля.

4. Средний вал

Мидель-валы являются основными компонентами соединительного вала и частью приводного вала, который крепится к раме на центральном подшипнике.

5. Концевой хомут

Концевой хомут используется для обеспечения точности и долговечности. Преимущество использования концевого хомута заключается в том, что он помогает снизить шум и вибрацию, чтобы ваша трансмиссия работала легко.

6. Вилка скольжения и трубчатая вилка

Вилка скольжения крепится к самому карданному валу с помощью универсального шарнира. Скользящая вилка предназначена для передачи мощности за счет вдвигания и выдвижения раздаточной коробки. Трубчатый хомут также необходим для того, чтобы карданные шарниры могли хорошо вращаться с приводным валом.

7. Фланцы

Фланцы используются в автомобильной промышленности для соединения карданного вала с коробкой передач, раздаточной коробкой и дифференциалом. Фланцы также используются для соединения карданных валов с коробками отбора мощности, гидравлическими насосами и различными аксессуарами.

Функции карданного вала

В автомобилях двигатель находится спереди, тогда передние колеса автомобиля приводятся в движение. В то время как в некоторых транспортных средствах двигатель находится сзади, тогда задние колеса являются ведущими. Для этого используется небольшой карданный вал, приводящий в движение каждое колесо.

С помощью гибких креплений или подшипников агрегаты двигателя и трансмиссии крепятся к раме автомобиля. Тогда как задний мост вместе с дифференциалом и колесами крепится к раме автомобиля пружиной подвески.

Если посмотреть на приведенную выше компоновку, то выходной и входной валы трансмиссии в картере заднего моста находятся в разных плоскостях. Это заставляет гребной вал, соединяющий эти два вала, удерживать их под наклоном.

Кроме того, когда задние колеса сталкиваются с неровностями дороги, задняя ось перемещается вверх и вниз, сжимая и расширяя пружины подвески. В результате изменяется угол между выходным валом трансмиссии и карданным валом.

Также изменяется длина карданного вала. Эта вариация возникает из-за того, что карданный вал и задний мост вращаются по дугам вместе с точками их осей вращения.

Материал, используемый в карданном валу

Карданный вал изготовлен из закаленной стали в форме пластины. Центральный подшипник установлен между двумя карданными валами. Карданный вал изготовлен из легированной стали. Они также доступны из материала пружинной стали.

Типы карданного вала

Ниже приведены типы карданного вала:

1. Цельный тип
2. Двух- или трехкомпонентный тип

1. Цельный тип

Изображение: IndiaMart

Этот вал используется в автомобилях с небольшим расстоянием между двигателями оси и в полноприводных автомобилях. Сварка трением применяется для повышения прочности, качества и долговечности вала.

2. Двух- или трехкомпонентный тип

Двух- или трехкомпонентные валы используются в составе транспортных средств с большим расстоянием между двигателем и осью, а также в полноприводных автомобилях. Разделение карданного вала на две или три части снижает количество оборотов.

Conditions of Propeller Shaft

In order to achieve efficient functions, the propeller shaft requires the following:

1. High torsional Strength
2. Toughened and hardened
3. Efficiently combined
4. Dynamically balanced
5. Low thrust load

1 ● Высокая прочность на кручение

Они должны быть выполнены из цельного или полого сферического поперечного сечения, чтобы получить высокую прочность на кручение во время работы.

2. Закаленные и закаленные

Для их изготовления обычно требуются твердые и жесткие материалы. Поэтому они изготовлены из стали отличного качества и подвергнуты индукционной закалке.

3. Эффективная комбинация

Во время работы они должны быть очень прочно соединены. Поэтому их обычно сваривают с помощью процесса сварки под флюсом в углекислом газе.

4. Динамически сбалансированный

Поскольку коэффициент вращения может быть важен на высоких скоростях, карданный вал испытывается на электронной балансировочной машине.

5. Низкая осевая нагрузка

Поскольку резонанс отрицательно влияет на срок службы вала. Чтобы избежать этого явления, они передают чрезмерную динамическую силу на концевую опору вала.

Заключение

Как вы понимаете, карданный вал является неотъемлемой частью ведущего моста, поскольку он передает крутящий момент от коробки передач и двигателя к ведущему мосту, обеспечивая относительное движение между коробкой передач и ведущим мостом.

Теперь я надеюсь, что рассказал все о приводном вале, включая детали, типы и функции. Если все же я что-то пропустил, или если у вас есть какие-то сомнения, дайте мне знать в комментариях.

Если вам понравилась эта статья, поделитесь ею с друзьями. Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы получать уведомления, когда мы загружаем последние сообщения.

Адрес электронной почты

Скачать PDF-файл этой статьи

Скачать PDF-файл

Подробнее об интересной теме по автомобильной технике читайте в нашем блоге:

1. Что такое шатун? Его части, типы, функции, использование и многое другое
2. Маховик: детали, функции, типы, использование и многое другое
3. Коленчатый вал: детали, типы, функции, использование, с [PDF]

Часто задаваемые вопросы

Какие условия необходимы для хорошего карданного вала?

Для достижения эффективных функций карданному валу необходимы: Высокая прочность на кручение, Закаленный и закаленный, Эффективно комбинированный, Динамически сбалансированный и Низкая осевая нагрузка.

Какие материалы используются для изготовления карданного вала?

Карданный вал обычно изготавливается из высококачественной стали. Благодаря высокой удельной прочности и высокому удельному модулю современные композитные материалы, такие как эпоксидный композит, углеродное волокно, кевлар, стекловолокно, термопластичный полиамид и т. д.

Карданный вал / приводной вал, A Карданный шарнир | 2 Основные типы и функции карданного вала

Содержание

• 1 Карданный вал или карданный вал или карданный вал или карданный вал
  • 1.1 Функции карданного вала
• 2 Требования к материалам карданного вала

3 90

• 4 Карданный вал Типы:
  • 4.1 1. Цельный карданный вал:
  • 4.2 2. Карданный вал из 2 / 3 частей:
• 5 Где крепится гребной вал?
• 6 Диаграмма вала пропеллера
• 7 Части вала вала
  • 7,1 U-Joint
  • 7,2 Трубка
  • 7,3 Центральный подшипник
  • 7,4 Среда. фланцы
• 8 Карданный вал и универсальный шарнир
  • 8.1 Функции универсального шарнира
  • 8.2 Требования к универсальному шарниру
    • 8.2.1 Прочность
    • 8.2.2 Компактность
    • 8.2.3 Большой угол привода
    • 8.2.4 Баланс вала вала
    • 8.2.5 Скорость работы
  • 8.3 Типы универсального сустава
    • 8.3.1. Скорость скоростного соединения
      • 8.3.1.1 Тип перекрестного или паука:
      • 8.3.1.2 Тип гибкого кольца:
    • 8.3.2 Постоянный скоростный сустав
      • 8.3.2.1 RZEPPA SAINT:
      • 8.3.2.2.2.
  • 9 Почему карданный вал полый?
  • 10 Балансировка вала вала
  • 11 вала вала против приводного вала
    • • 11.0.1 Вал пропелля для карданного вала?
      • 14 Смазка карданного вала
      • 15 Смазка карданного вала
      • 16 Методы центровки карданного вала
        • • 16.0.1 Признаки несоосности
          • 16. 0.2 Несоосность может принимать различные формы.
      • 17 Подшипники карданного вала

      Карданный вал, или приводной вал, или карданный вал, или карданный вал

      Карданный вал соединяет вал трансмиссии с валом-шестерней на оси колеса. Карданный вал также называют карданным валом или приводным валом.

      Карданный вал передает крутящий момент, вырабатываемый двигателем, на оси полноприводных и заднеприводных автомобилей. Карданный вал изготовлен из стальных труб, очень устойчивых к нагрузкам на изгиб и кручение. Он динамически уравновешен, и иногда снаружи трубы приваривается балансировочный груз, чтобы удерживать его в равновесии.

      Карданный вал передает мощность от двигателя, сцепления и трансмиссии к ведущим колесам автомобиля через главную передачу и дифференциал.

      Например, когда транспортное средство поворачивает направо, его внутренние колеса должны проходить меньшее расстояние, и скорость транспортного средства снижается. Однако, по сравнению с внутренними колесами, крайним колесам придется преодолевать большее расстояние и на более высоких скоростях. Это можно сделать с помощью дифференциала.

      Функции карданного вала

      В большинстве автомобилей двигатель расположен спереди, а привод осуществляется на задние колеса. Такая компоновка обуславливает использование более длинного карданного вала. В некоторых конструкциях для компенсации длины используются два или три карданных вала.

      В автомобилях двигатель расположен спереди, и передние колеса автомобиля являются ведущими. В некоторых автомобилях двигатель расположен сзади, а привод на задние колеса. Для этого каждое колесо приводится в движение миниатюрным карданным валом.

      Блоки двигателя и трансмиссии крепятся к раме автомобиля с помощью гибких опор или подшипников. Задний мост, дифференциал и колеса соединены с рамой автомобиля пружиной подвески.

      Таким образом, карданный вал выполняет следующие функции:

      1. Он передает вращательное движение выходного вала коробки передач на дифференциал, а затем на колеса через полуоси.
      2. Он передает движение под часто меняющимся углом.
      3. Приспосабливает изменения длины между коробкой передач и задней осью.
      4. Снижает вращательные вибрации

      В случае легковых автомобилей, общая длина которых невелика, карданный вал имеет одинарную длину. С другой стороны, расстояние между валом трансмиссии и валом-шестерней дифференциала больше в случае грузовиков, автобусов и автомобилей с длинным шасси. В таких случаях один или несколько промежуточных карданных валов соединяются с главным валом коробки передач, а другой конец становится главным карданным валом.

      Промежуточный карданный вал поддерживается подшипниковым узлом. Подшипниковый узел состоит из кронштейна, резиновой прокладки и шарикоподшипника. Кронштейн подшипника крепится к поперечине рамы автомобиля. Расположение промежуточного вала уменьшает длину главного гребного вала.

      Требования к карданному валу

      • Долговечность и высокая прочность на кручение
      • Отличные сварочные качества
      • Чрезмерная геометрическая точность, такая как эксцентриситет и округлость
      • Отличные характеристики волочения и ударного действия.
      • Качество поверхности отличное.
      • Различия в толщине стенок и внутреннем/внешнем диаметре сведены к минимуму.
      • Изменение прямолинейности сведено к минимуму.
      • Осевое биение и отклонение от концентричности сведены к минимуму.

      Свойства материала карданного вала

      • Высокая прочность на кручение и усталость.
      • Адаптивность к колебаниям динамической нагрузки
      • Большие углы отклонения
      • Отличные характеристики для реконструкции
      • пластичность и однородные прочностные характеристики
      • Малый диаметр соединений, легкая конструкция, гибкие фланцевые соединения
      • Низкий люфт и износостойкая форма минимизируют осевое давление в конструкции клиньев.
      • Отличные навыки сварки
      • Минимальная коррозионная стойкость.
      • Дефекты поверхности, такие как спайки, царапины и вмятины, были сведены к минимуму.

      Карданный вал Типы:

      1. Цельный карданный вал:

      • Используется для автомобилей между двигателем и осями с ограниченным расстоянием
      • Сварка трением в месте соединения помогает повысить прочность, эффективность и надежность соединения карданного вала.

      Карданный вал неразъемного типа

      2. Карданный вал 2-х и 3-х частей:

      • Применяется в составе автомобилей с большим расстоянием от двигателя до оси и полноприводных Передний двигатель .
      • Разделение карданного вала на две или три части позволяет уменьшить критическое число оборотов, чтобы избежать проблемы с вибрацией при увеличении общей длины вала.

      Двух- или трехсекционный гребной вал

      Где крепится гребной вал?

      В некоторых автомобилях двигатель находится впереди, и передние колеса автомобиля являются ведущими. В некоторых других транспортных средствах двигатель находится сзади и ведущие задние колеса. В таких устройствах для привода каждого колеса используется короткий карданный вал.

      Двигатель и трансмиссия крепятся к раме автомобиля с помощью гибкого крепления. Картер заднего моста с дифференциалом и колесами крепится к раме автомобиля рессорами подвески.

      Из-за вышеуказанного расположения выходной вал коробки передач и входной вал картера заднего моста находятся в разных плоскостях. Это заставляет гребной вал, соединяющий эти два вала, оставаться наклонным.

      Кроме того, всякий раз, когда задние колеса сталкиваются с неровностями дороги, картер заднего моста перемещается вверх и вниз, сжимая и растягивая пружины подвески. При этом угол между выходным валом коробки передач и карданным валом изменяется. Кроме того, длина, занимаемая карданным валом, также изменяется.

      Схема карданного вала

      Изменение длины карданного вала происходит из-за того, что карданный вал и картер заднего моста вращаются по дугам с разными точками в качестве их центров вращения.

      Корпус заднего моста движется по более короткой дуге, чем у карданного вала. Это связано с тем, что центр дуги кожуха заднего моста является точкой крепления задней рессоры или рычага подвески к раме автомобиля. Этот аспект вызывает уменьшение длины, занимаемой гребным валом, по мере увеличения угла между трансмиссией и гребным валом.

      Детали карданного вала

      Карданный вал обычно изготавливается из бесшовной стальной трубы с вилками универсального шарнира, приваренными к обоим концам. В некоторых трансмиссиях используется центральный опорный подшипник, два карданных вала и три универсальных шарнира. Два карданных вала используются в полноприводных колесах, один для привода передних колес, а другой для привода задних колес.

      На практике карданный вал должен быть как можно короче и прочнее, чтобы он мог выдерживать изгибающие напряжения и реакции крутящего момента, возникающие во время работы. Если короткая длина невозможна, жесткость вала можно повысить за счет увеличения диаметра. Валы гребных винтов бывают цельными или трубчатыми по конструкции. Трубчатые валы прочнее, чем цельные валы того же веса, и, следовательно, обеспечивают снижение веса и производственных затрат.

      Основные части карданного вала:

      1. Карданный шарнир
      2. Трубка
      3. Центральный подшипник
      4. Мидель-вал
      5. Концевая скоба
      6. Хомут скольжения и трубчатый хомут
      7. Фланцы

      U-образный шарнир

      Универсальный шарнир (иногда называемый U-образным шарниром) представляет собой механическое соединение между вращающимися валами. Карданные валы и карданные шарниры теперь более распространены в автомобилях с задним и полным приводом.

      Универсальный шарнир механически соединяет два вала и допускает угловое перемещение одного или обоих валов. Он также плавно передает мощность от коробки передач к дифференциалу.

      Удары по дороге отклоняют пружины, изменяя угол наклона карданного вала относительно коробки передач и главной передачи, и вал изгибается и ломается, если к одному из концов карданного вала не прикреплен универсальный шарнир.

      Трубка

      Трубка — это компонент приводного вала, который можно найти как в автомобилях с передним расположением двигателя, так и в автомобилях с задним приводом. Задача трубы — удерживать заднюю часть на месте, когда вы ускоряетесь и тормозите.

      Центральный подшипник

      Центральный подшипник соединяет две части ведущего вала. Для предотвращения гармонических колебаний эти подшипники предназначены для удержания обеих частей карданного вала в неподвижном состоянии во время ускорения.

      Мидель-вал

      Мидель-валы являются основными компонентами соединительного вала и частью ведущего вала, который крепится к раме через центральный подшипник.

      Концевой хомут

      Концевой хомут используется для обеспечения точности и долговечности. Торцевая вилка снижает шум и вибрацию, обеспечивая более плавную работу трансмиссии.

      Вилка скольжения и трубчатая вилка

      Универсальный шарнир соединяет карданный вал с вилкой скольжения. Скользящая вилка используется для передачи мощности путем скольжения в раздаточной коробке и из нее. Чтобы карданные шарниры плавно вращались вместе с ведущим валом, также необходима трубчатая вилка.

      Фланцы карданного вала

      В автомобилях фланцы соединяют карданный вал с коробкой передач, раздаточной коробкой и дифференциалом. Фланцы соединяют карданные валы с коробками отбора мощности, гидравлическими насосами и рядом других аксессуаров.

      Фланцы карданного вала

      Карданный вал и карданный шарнир

      Следует отметить, что мощность передается от коробки передач к дифференциалу через карданный вал в автомобилях с передним расположением двигателя и задним приводом. Универсальный шарнир соединяет редуктор с одним концом карданного вала. Другой универсальный шарнир соединяет дифференциал с противоположным концом карданного вала. Поскольку задний конец карданного вала постоянно поднимается и опускается из-за изгиба вверх и вниз задних пружин, необходимы универсальные шарниры.

      Универсальный шарнир или U-образный шарнир

      Функции универсального шарнира

      Универсальный шарнир служит для следующих целей:

      • Распределение мощности в различных направлениях.
      • Позвольте заднему мосту вращаться под действием движущего и тормозного крутящего момента.

      Требования к универсальному шарниру

      Ниже приведены требования к современному универсальному шарниру:

      Прочность

      Высокий крутящий момент должен передаваться с наименьшим возможным количеством энергии трения.

      Компактность

      Поскольку пространство ограничено, соединение должно быть компактным и прочным.

      Большой угол поворота

      Поскольку современные дорожные рессоры допускают значительные отклонения колес, шарнир должен выдерживать огромный угол поворота, создаваемый этим движением.

      Балансировка вала гребного винта

      Если вал отклоняется от своего фактического положения, возникает сильная вибрация, поэтому соединение должно оставаться в правильном положении.

      Рабочая скорость

      В условиях высокого крутящего момента и переменного угла привода шарнир должен эффективно работать на большей скорости. Эта необходимость должна быть уравновешена требованием долговечного соединения, не требующего особого ухода.

      Типы универсальных шарниров

      Универсальные шарниры классифицируются следующим образом:

      1. Шарнир с вариатором
         • Крестовина или крестовина
         • Гибкое кольцо типа
      2. Шарнир равных угловых скоростей
         • Жеппа сустав
         • Штативное соединение

      Шарнир с вариатором

      Хотя ведущий и ведомый элементы вращаются с одинаковыми оборотами в минуту, они не вращаются с одинаковой скоростью на каждом участке оборота в вариаторе. В результате ведомый и ведущий валы должны располагаться на прямой линии, чтобы они могли вращаться с одинаковой скоростью на протяжении каждого оборота. Однако, поскольку приводной вал автомобиля наклонен, это невозможно.

      Ведомый вал вращается медленнее ведущего вала на половине оборота и быстрее ведущего вала на другой половине оборота, когда ведомый и ведущий валы расположены под углом. В результате средняя скорость ведомого вала такая же, как и у ведущих валов. Когда угол изгиба универсального шарнира увеличивается, увеличивается изменение скорости ведомого вала. Шарниры с регулируемой скоростью обычно используются, когда из-за этого угол изгиба минимален.

      При использовании двух универсальных шарниров с регулируемой скоростью в одной трансмиссии вилка на валах, соединяющих универсальные шарниры, должна находиться в одной плоскости. Это помогает в балансировке вала.

      Ниже приведены два типа шарниров с регулируемой скоростью:

      Крестовина или крестовина:

      Шарнир Гука — другое его название. Это самый популярный тип карданного шарнира в транспортных средствах, потому что его легко построить и он хорошо работает при небольших углах (обычно до 200 градусов) для движения карданного вала вверх и вниз. Он состоит из двух Y-образных хомутов, соединенных под прямым углом крестовиной или крестовиной. Плечи креста известны как цапфы. Между вилками и крестовинами используются игольчатые подшипники, а чашки подшипников крепятся к вилкам стопорными кольцами.

      Тип гибкого кольца:

      В этом типе соединения используется гибкое кольцо, которое изгибается. К противоположным сторонам гибкого кольца на валах крепятся два или три крестовины. Руки одного паука расположены посередине рук другого паука.

      Гибкое кольцо обычно состоит из одного или нескольких колец из прорезиненной ткани, сшитых уникальным образом для обеспечения требуемой прочности. Следует отметить, что вместо тканевых колец иногда используется несколько таких стальных дисков. Кольцо постоянно изгибается, когда валы вращаются вокруг своих осей, что позволяет двигаться под разными углами. Преимущества и недостатки этого типа соединения перечислены ниже.

      Шарнир равных угловых скоростей

      Шарнир равных угловых скоростей имеет скорость выходного вала, которая идентична скорости входного вала во всех положениях вала во всем рабочем диапазоне шарнира. При расположении соединительного устройства между ведущей и ведомой вилками в плоскости, делящей пополам угол привода, устанавливаются условия постоянной скорости.

      Установка двух универсальных шарниров «спина к спине» (типа двойного кардена) или расположение их определенным образом на обоих концах карданного вала является одним из способов обеспечения постоянной скорости вращения карданного вала. Относительное расположение каждого шарнира должно быть отрегулировано в обеих конфигурациях таким образом, чтобы изменение скорости одного сустава противодействовало другому.

      Шарнир Rzeppa:

      Как показано на рис., шарнир Rzeppa (также известный как шарнир Birfield Rzeppa) состоит из внутренней обоймы, набора из шести сферических шариков, сепаратора для размещения шариков и снаружи жилья. Наружные шарниры — это то, для чего эти шарниры используются (например, колесный конец полуоси или приводной вал).

      Стальные шарики удерживаются в канавках сферического углубления. Шарики передают крутящий момент от одной гонки к другой. Из-за кругового расположения шариков оба вала вращаются с одинаковой скоростью.

      Штативное соединение:

      Как показано на рис., штативное соединение состоит из корпуса, крестовины и набора из трех роликов. Крестовина и ролики могут скользить в осевом направлении, чтобы приспособиться к любым изменениям длины карданного вала, вызванным колебаниями угла карданного вала. Внутренние шарниры часто используются с шарнирами треноги (т. е. на конце дифференциала полуоси или приводного вала).

      Почему карданный вал полый?

      Полые и сплошные валы — это два типа валов. Полые валы значительно легче сплошных валов и могут передавать тот же крутящий момент, что и сплошные валы сравнимого размера. Кроме того, для ускорения и торможения полых валов требуется меньше энергии. В результате полые валы имеют большие перспективы в автомобильном секторе для передачи мощности. Полые валы традиционно изготавливаются путем ковки и глубокого сверления. К сожалению, из-за большого количества материала, необходимого для изготовления, это чрезвычайно дорогая операция.

      Балансировка карданного вала

      Неуравновешенный вращающийся вал будет вибрировать, вызывая дискомфорт, шум и короткое время до отказа. Балансировка — это добавление (или удаление) материала, чтобы заставить вал вращаться. Неуравновешенные прядильные валы вибрируют, вызывая дискомфорт, шум и выход из строя в течение короткого периода времени. Добавление (или удаление) материала, чтобы заставить вал вращаться без вибрации, называется балансировкой.

      После испытаний на динамической балансировке комплект балансировочных грузов был приварен точечной сваркой к новому карданному валу. В этом примере это была установка нового вала на существующие вилки, что могло быть необходимо для замены коробки передач или других изменений, но производители следуют той же процедуре, потому что физика та же.

      Балансировка карданного вала

      Карданный вал и приводной вал

      Карданный вал

      Этот вал должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать скручивающее действие приводного крутящего момента, а также быть достаточно прочным, чтобы поглощать крутильные удары. Поскольку вибрация возникает, когда центр тяжести не совпадает с осью вала, она должна преодолевать естественную склонность к изгибу под собственным весом.

      Карданный вал трубчатого сечения обычно используется, потому что он имеет малый вес, высокую устойчивость к смещению (особенно носовой части), высокую прочность на кручение и низкую инерционную устойчивость к изменениям угловой скорости, которые возникают, когда универсальный шарнир Тип муфты часто используется для привода вала.

      Под действием собственного веса вал провисает (т. е. образует дугу) вблизи центра даже после идеальной статической центровки. Из-за центробежного удара, когда это провисание становится значительным, вращение вала вызывает подъем лука. Это искажение или биение вала вызывает значительную вибрацию, когда он достигает скорости вращения. Скорость вращения или критическая скорость, при которой возникает эта ситуация, определяется двумя ключевыми аспектами: средним диаметром полой трубы и длиной полого вала. Материал подвергается изгибающим нагрузкам, превышающим напряжения сдвига, вызванные передаваемым крутящим моментом.

      Вал карданного вала

      Валы имеют относительно короткую длину и прочную конструкцию, чтобы обеспечить движение подвески в случае возникновения проблем с пространством. Небольшое расстояние между опорным катком и корпусом главной передачи с большим перемещением опорного колеса из-за отклонения подвески является причиной максимального угла привода универсальных шарниров и большой разброс длины вала. С обеих сторон ведущего вала требование угла удовлетворяется шарниром равных угловых скоростей (CV), а изменение длины регулируется плунжером CV. Опорное колесо связано приводным валом с неподвижным узлом главной передачи с независимой задней подвеской на заднеприводных автомобилях.

      Материал вала гребного винта

      Вал гребного винта изготовлен из трубчатой ​​закаленной стали. Центральный подшипник расположен между двумя карданными валами. Карданный вал изготовлен из легированной стали. Они также доступны из пружинной стали.

      Какой материал следует использовать для карданного вала?

      Алюминий, композитные материалы, углеродное волокно или смесь этих материалов могут использоваться для карданных и приводных валов. Тип выбранного материала определяется транспортным средством, его размером и предполагаемым использованием.

      Смазка карданного вала

      Всегда проверяйте правильность заполнения универсальных шарниров смазкой после установки карданных валов. Перекачка смазки должна продолжаться до тех пор, пока смазка не выйдет из уплотнения. Универсальные шарниры следует смазывать через 2000 часов работы или через 12 месяцев, в зависимости от того, что наступит раньше.

      Смазка для карданного вала

      Всегда используйте смазку на литиевой основе для повторного смазывания, такую ​​как многоцелевая смазка для сервоприводов IOC, многоцелевая смазка Indrol и многоцелевая смазка Bharat Petroleum MP II.

      Методы центровки карданного вала

      Признаки смещения

      Смещение карданного вала можно обнаружить различными методами. Ниже приведены некоторые признаки несоосности:

      • Валы, которые раскачиваются
      • Чрезмерные вибрации
      • Слишком высокая температура подшипника.
      • Производить много шума
      • Характер износа подшипников
      • Износ муфты

      Несоосность может принимать различные формы.

      Параллельное и угловое смещение являются двумя наиболее распространенными формами смещения. И в вертикальной, и в горизонтальной плоскостях можно найти обе формы. В обоих направлениях часто встречается набор параллельных и угловых смещений.

      Циферблатные индикаторы, параллельные блоки, конические калибры, щупы, рулетка, 6-дюймовая линейка и крошечное зеркало — все это важно при выполнении центровки, поскольку у каждого из них есть своя роль. Использование юстировочного лазера — это высокотехнологичный способ обеспечения идеальной юстировки. Установщик может разместить один или несколько подшипников с предельной точностью с помощью лазера.

      Подшипники карданного вала

      Для передачи мощности в автомобиле предусмотрен карданный вал. Они подвергаются огромным нагрузкам и нагрузкам, что приводит к серьезному перекосу колес. Сила, приложенная в крайних степенях несоосности, может вызвать чрезмерный износ и поломку вала.

      Центральный подшипник карданного вала

      Карданный вал, который также выполняет функции ведущего вала, соединяет коробку передач с конечной передачей автомобиля через универсальный шарнир и центральный подшипник. Карданный вал автомобиля достаточно длинный и вращается с большой скоростью. В результате компоненты карданного вала спроектированы так, чтобы противостоять смещению, а также эффективно поглощать нежелательную вибрацию.

      Узел центрального подшипника соединяет два компонента карданного вала, которые соединяются и поддерживаются. «Благодаря резиновым и металлическим опорам центральный подшипник удерживает вал в соответствующем положении и связывает его с двигателем или корпусом шасси».