Что такое шнус

Карданная передача с шарниром неравных угловых скоростей.

Карданные передачи с шарнирами неравных угловых скоростей

Карданные передачи с шарнирами неравных угловых скоростей применяются для привода агрегатов трансмиссии и дополнительного оборудования автомобиля (лебедки или других агрегатов). Такие передачи чаще называют карданными валами или просто - карданами. Шарниры, применяющиеся в карданных передачах неравных угловых скоростей, бывают жесткие и упругие (рис. 1).

Наибольшее применение имеет жесткий карданный шарнир (рис. 1, а), который состоит из двух вилок 1 и 7, крестовины 6 и подшипников 4.

Недостатком такого шарнира является неравномерность вращения ведомой вилки относительно ведущей, которая проявляется в том, что ведомая вилка за один оборот дважды замедляет скорость вращения и дважды ее ускоряет. Именно по этой причине такие шарниры и называют шарнирами неравных угловых скоростей. Неравномерность вращения проявляется тем сильнее, чем на больший угол отклонены ведомый и ведущий валы. Этот недостаток жестких шарниров при высоких частотах вращения валов вызывает динамические нагрузки на механизмы трансмиссии и может привести к поломкам агрегатов и их элементов. Для устранения этоо недостатка жестких карданных шарниров, они в карданных передачах применяются попарно таким образом, чтобы неравномерность вращения одного шарнира компенсировалась неравномерностью вращения другого шарнира.

Тем не менее, карданные передачи с шарнирами неравных угловых скоростей применяются лишь в трансмиссиях с относительно невысокой частотой вращения и небольшими углами отклонения валов, например, в заднеприводных легковых автомобилях, в грузовых автомобилях и автобусах, в полноприводных автомобилях.

Равномерное вращение вала при применении двойной карданной передачи (с двумя шарнирами) может быть достигнуто при выполнении следующих условий:

углы наклона валов в обоих шарнирах должны быть одинаковы;
вилки, расположенные на противоположных концах вала должны лежать в одной плоскости.

Эти требования следует учитывать при сборке карданной передачи после демонтажа, разборки и ремонта.

Конструкция карданных передач с шарнирами неравных угловых скоростей на различных марках автомобилей практически одинакова, отличаясь лишь размерами.

На рисунке 2 приведены карданные передачи грузовых автомобилей марок «ЗиЛ», «ГАЗ» и легкового автомобиля марки «ВАЗ». Устройство карданной передачи рассмотрим на примере автомобиля марки «ЗиЛ».

Карданный вал автомобиля «ЗиЛ» (рис. 2, а) выполнен из стальной трубы (вал 8), к которой с одной стороны приварена вилка 9 шарнира, а с другой – шлицевая втулка. Шлицевая втулка своими внутренними шлицами соединяется со скользящей вилкой 14 шарнира. Шлицевое соединение втулки скользящей вилки герметизировано. Смазочный материал во внутренней втулке удерживается от вытекания заглушкой, завальцованной внутри втулки. Наружное уплотнение состоит из резинового и войлочного колец с разрезными шайбами. Оба кольца поджимаются накидной гайкой, навернутой на конец шлицевой втулки.

Каждый карданный шарнир состоит из вилки с фланцем 1 и втулок 9, 14, находящихся на валу, крестовины 5, игольчатых подшипников с уплотнительными манжетами 11 и крышек подшипников 2.

Крестовина своими шипами устанавливается в проушинах вилок на игольчатых подшипниках. Иглы подшипников собраны в корпусах 4 без внутренних обойм. Смазочный материал в подшипники закладывается на заводе-изготовителе при сборке шарниров, и в процессе эксплуатации чаще всего не добавляется. Замена смазки в подшипниках обычно производится при полной разборке карданной передачи во время ремонта. Однако на некоторых карданных передачах предусмотрены пресс-масленки для периодической смазки подшипников шарниров. Внутренняя полость подшипников герметизируется комбинированным устройством, состоящим из резиновой самоподжимной уплотнительной манжеты 11 и двухкромочной торцевой уплотнительной манжеты.

Резиновая самоподжимная уплотнительная манжета смонтирована в стакане подшипника, а торцевая уплотнительная манжета напрессована на шипы крестовины. Игольчатые подшипники удерживаются от выпадения из отверстий вилок крышками 2, прикрепленными болтами к проушинам этих вилок. В крышке каждого подшипника выдавлен выступ, а на торце стакана подшипника выполнен паз. При сборке подшипников паз и выступ совмещаются, благодаря чему подшипники не проворачиваются в проушинах вилок и не изнашивают их поверхность. Крышки прикручиваются к проушинам болтами и стопорятся пластиной 3.

Карданные валы в сборе с карданными шарнирами на заводе изготовителе подвергаются динамической балансировке. Балансировка достигается приваркой балансирующих пластин 12 на обоих концах трубы или установкой их под крышки подшипников.

Особенностью карданной передачи ГАЗ-66-11 (рис. 2, б) является применение защитных металлических колпаков 16 и 17 на карданном шарнире, расположенном возле раздаточной коробки. В крестовинах карданных шарниров сохранена пресс-масленка, через которую производится смазывание подшипников в процессе эксплуатации. Для правильной сборки карданной передачи после ремонта с целью обеспечения ее равномерного вращения и предотвращения нарушения заводской балансировки, на валу 8 и в подвижной вилке 14 наносят риски или стрелки.

На легковом заднеприводном автомобиле ВАЗ-2107 карданная передача состоит из двух валов. Промежуточный карданный вал (рис. 2, в) передним концом соединяется с вторичным валом коробки передач через упругий карданный шарнир (муфту Гуибо) 19. Она выполнена из шести резиновых элементов, которые привулканизированы к металлическим вкладышам. Во вкладышах имеются отверстия, через которые проходят болты 23 крепления муфты к фланцам вторичного вала коробки передач и карданного вала. Задним концом промежуточный карданный вал упирается в промежуточную опору. Для поглощения вибрации карданной передачи подшипник 21 промежуточной опоры расположен в упругой резиновой подушке 20, которая привулканизирована к кронштейну крепления.

Аналогичную по устройству промежуточную опору с упругим элементом имеет карданная передача неполноприводного автомобиля марки «ЗиЛ» (рис. 2, а). На некоторых автомобилях могут применяться промежуточные опоры с жестко установленными в корпусе подшипниками (рис. 3, б). В этом случае сам корпус опоры может качаться на цапфах.

Основные неисправности карданных передач с шарнирами неравных угловых скоростей:

износ и выход из строя игольчатых подшипников шарниров;
износ посадочных мест под игольчатые подшипники в проушинах вилок;
износ крестовин шарниров;
износ шлицевого соединения;
выход из строя опоры карданного вала;
изгиб или деформация трубы карданного вала.

Причинами неисправностей чаще всего является неправильная сборка шарниров после ремонта, отсутствие смазки в шлицевой части и подшипниках, неправильная эксплуатация (резкое включение передач и переменные тяговые усилия в трансмиссии, небрежная езда, приводящая к ударам карданной передачи, приводящая к изгибу и т. д.).

Неисправности карданной передачи, связанные с деформацией вала, износом подшипников и шлицевого соединения можно определить выбегом автомобиля на большой скорости по проявляющейся вибрации. В трансмиссии автомобиля два агрегата чаще всего становятся источником повышенной вибрации - сцепление (с маховиком) или карданная передача. При этом вибрация из-за дисбаланса сцепления или маховика проявляется сразу после заводки двигателя, даже если автомобиль неподвижен. Деформированный или неисправный карданный вал дает о себе знать лишь во время движения автомобиля.

Качественно отремонтировать погнутый карданный вал в условиях малого или среднего предприятия автосервиса сложно, так как без специального оборудования балансировку выполнить не представляется возможным. Деформированный вал карданной передачи является источником сильной вибрации (особенно, при большой частоте вращения), что приводит к преждевременному выходу из строя узлов и деталей, а также дискомфорту при езде, поэтому гнутый кардан обычно заменяют исправным.

***

Карданные передачи с шарнирами равных угловых скоростей - ШРУСы

k-a-t.ru

Карданный вал история назначение неисправности устройство фото видео

Из истории кардана

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

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

Что такое карданный вал в и какую функцию он выполняет?

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

Предназначение карданной передачи

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

СНЯТИЕ И УСТАНОВКА КАРДАННОГО ВАЛА

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

ПРОВЕРКА СОСТОЯНИЯ КАРДАННОГО ВАЛА

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

Проверка проводится в несколько этапов:

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

Преимущества и недостатки карданных передач

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

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

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

Неисправности карданного соединения и советы по эксплуатации

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

Задний ход есть только у мотоциклов с карданной передачей

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

Карданная передача с шарниром равных угловых скоростей

Данный тип передачи широко используется в автомобилях с передним приводом. При помощи неё соединяется дифференциал и ступица ведущего колеса. Передача имеет два шарнира – внутренний и внешний, соединенных валом. ШРУСы часто применяются и в автомобилях с задним приводом, в полноприводных авто. Дело в том, что шарниры равных угловых скоростей более современны и практичны, к тому же, уровень шума от них значительно ниже, чем от ШНУС.Самым распространенным из существующих является шарнир равных угловых скоростей шарикового типа. ШРУС передает крутящий момент от ведущего до ведомого вала. Угловая скорость передачи крутящего момента постоянная. Она не зависит от угла наклона валов. ШРУС, или как его называют в народе «граната» представляет из себя сферический корпус, в котором расположена обойма. Между ними вращаются шарики.

Они движутся по специальным канавкам. В результате, крутящий момент равномерно передается от ведущего вала к ведомому при условиях изменения угла. Сепаратор удерживает шарики в нужном положении. «Граната» защищается от воздействия внешней среды «пыльником» — защитным кожухом. Обязательным условием долгого срока службы ШРУСов является наличие в них смазки. А наличие смазки, в свою очередь, обеспечивается герметичностью самого шарнира. Отдельно стоит сказать о безопасности ШРУСов. Если в «гранате» слышится треск или шум, то её незамедлительно нужно менять. Эксплуатация автомобиля с неисправным ШРУСом предельно опасна. Попросту говоря, может отвалиться колесо. Причиной же, по которой карданный вал приходит в негодность, чаще всего является неправильный выбор скорости и плохое дорожное покрытие.

Карданная передача с шарниром неравных угловых скоростей

Данный тип передачи можно обнаружить на автомобилях с задним приводом или полноприводных авто. Устройство такой передачи следующее: на карданных валах расположены шарниры неравных угловых скоростей. На концах передачи имеются соединительные элементы. По необходимости используется соединительная опора. Шарнир объединяет пару вилок, крестовину и фиксирующие устройства. В проушинах вилок установлены игольчатые подшипники, в которых вращается крестовина.

Копипаста: На тщательно обработанных пальцах крестовины 3 установлены стальные стаканы 13 с игольчатыми подшипниками 12. Иглы подшипника с внутреннего конца опираются на опорную шайбу 11. Стакан уплотнен на крестовине резиновым сальником 10, установленным в металлическом корпусе 9, который надет на крестовину. Крестовина со стаканами закреплена в ушках вилок 2 и 4 стопорными кольцами или пластинками 6 с винтами. Подшипники крестовины смазываются через центральную масленку 7, от которой масло к подшипникам подходит по каналам в крестовине. Для устранения излишнего давления масла в крестовину завернут на резьбе корпус с предохранительным клапаном 8. Подшипники нельзя отремонтировать или обслужить. Масло в них заливается при установке. Особенностью шарнира является то, что он передает неравный крутящий момент. Дополнительный вал периодически обгоняет и отстает от основного вала.

Для компенсации этого недостатка в передаче используется несколько шарниров. Вилки противоположных шарниров располагают в одной плоскости. В зависимости от того, на какое расстояние необходимо передать крутящий момент, в карданной передача используют один или два вала. При числе валов, равном двух, один из них называется промежуточным, второй — задним. Для фиксации валов устанавливается промежуточная опора, крепящаяся к кузову авто. С другими элементами автомобиля карданная передача соединяется при помощи фланцев, муфт и других соединительных элементов.Можно с уверенностью говорить, что шарниры неравных угловых скоростей имеют малую надежность и относительно небольшой срок службы. В современных условиях используют карданные передачи с шарнирами равных угловых скоростей.

seite1.ru

Шарниры равных угловых скоростей — Энциклопедия журнала "За рулем"

Схема ШРУСа:ω1, ω2 — угловые скорости валов 1 и 2 соответственно;α, β — угол шарнира;О — точка контакта рычагов валов 1 и 2;r1, r2 — радиусы вращения рычагов вала 1 и вала 2 соответственно;OO' — биссектриса угла ϕ

Передние ведущие колеса полноприводных и переднеприводных автомобилей являются также и управляемыми, т. е. должны поворачиваться, что требует использования между колесом и полуосью шарнирного соединения. Карданные шарниры неравных угловых скоростей передают вращение циклически и работают при небольших значениях углов между валами, что делает в этом случае их применение проблематичным. В этих условиях нашли применение синхронные шаровые сочленения, называемые шарнирами равных угловых скоростей (ШРУС).В переднеприводном автомобиле обычно используются два внутренних таких шарнира (связаны с коробкой передач) и два внешних (крепятся к колесам). Устройство этих шарниров можно представить так: в каждом шарнире имеются две главные детали — корпус и обойма, одна в другой. В этих деталях выполнены канавки с шариками, которые, по сути дела, жестко соединяют обе сферические детали, через них и передается вращение от двигателя к колесу. В то же время, двигаясь в канавках, шарики позволяют одной сферической детали поворачиваться относительно другой и при этом осуществлять поворот колеса. При всем многообразии конструктивных решений, в шарнирах равных угловых скоростей должен выдерживаться единый принцип: точки контакта, через которые передаются окружные силы, должны находиться в плоскости, проходящей через биссектрису угла между валами (в биссекторной плоскости).

Cдвоенный карданный шарнир

Это условие можно обеспечить различными способами. Простейшее решение — объединить два обычных карданных шарнира неравных угловых скоростей так, чтобы ведомая вилка одного служила ведущей вилкой другого. Такая конструкция получила название сдвоенного карданного шарнира.Первые конструкции сдвоенных шарниров в 20-х гг. прошлого века были довольно громоздки, не оставляли в ступице переднего колеса места для тормозного механизма, который приходилось перемещать к картеру главной передачи. Однако со временем сдвоенные карданные шарниры совершенствовались, становились более компактными и продержались на легковых автомобилях до 60-х гг. Для сдвоенных шарниров на игольчатых подшипниках характерен усиленный износ этих подшипников и шипов крестовины, так как благодаря преимущественно прямолинейному движению автомобиля иглы подшипников не перекатываются, вследствие чего поверхности деталей, с которыми они соприкасаются, подвержены бринеллированию, а сами иглы иногда сплющиваются.

Кулачковые карданные шарниры

Карданный шарнир «Тракта»

Кулачковые карданные шарниры:а — шарнир «Тракта»,б — дисковый

В 1925 г. на переднеприводных автомобилях появляется шарнир «Тракта» (позиция "а" на рисунке), состоящий из четырех штампованных деталей: двух втулок и двух фасонных кулаков, трущиеся поверхности которых подвергаются шлифованию. Если разделить по оси симметрии кулачковый карданный шарнир, то каждая часть будет представлять собой карданный шарнир неравных угловых скоростей с фиксированными осями качания (так же, как у сдвоенного карданного шарнира). В нашей стране был разработан кулачково-дисковый шарнир, который применяется на полноприводных грузовиках КрАЗ, Урал, КамАЗ. Шарнир (позиция "б" на рисунке) состоит из пяти простых по конфигурации деталей: двух вилок, двух кулаков и диска.Кулачковые шарниры благодаря наличию развитых поверхностей взаимодействующих деталей способны передавать значительный по величине крутящий момент при обеспечении угла между валами до 45°. Но трение скольжения между контактирующими поверхностями приводит к тому, что этот шарнир имеет самый низкий КПД из всех шарниров равных угловых скоростей. Следствием этого является значительный нагрев и задиры на деталях шарнира.

карданный шарнир «Вейс»

Шарнир с делительными канавками типа «Вейс»:1, 5 — валы;2, 4 — кулаки;3 — шарики;6 — центрирующий шарик;7, 8 — фиксирующие штифты

Недостатки сдвоенных шарниров и шарниров кулачкового типа были толчком к поиску новых решений, и в 1923 г. немецкий изобретатель Карл Вейс запатентовал шариковый карданный шарнир с делительными канавками (типа «Вейс»).Особенностью этого шарнира является то, что при движении автомобиля вперед движение передается одной парой шариков, а задним ходом — другой парой. Передача усилий только двумя шариками при точечном контакте приводит к большим контактным напряжениям. Поэтому он обычно устанавливается на автомобили с нагрузкой на ось, не превышающей 30 кН. В годы Второй мировой войны подобные шарниры производства фирмы «Бендикс» устанавливались на такие автомобили, как Виллис, Студебекер, Додж. В отечественной практике они применяются на автомобилях УАЗ, ГАЗ-66.Сочленения типа «Вейс» технологичны и дешевы в производстве, позволяют получать угол между валами до 32°. Но срок службы из-за высоких контактных напряжений обычно не превышает 30 тыс. км.

Карданный шарнир «Рцеппа»

Карданный шарнир «Рцеппа»:1 - биссекторная плоскость2 - делительный рычажок

В 1927 г. появился шариковый шарнир с делительным рычажком (шарнир "Рцеппа"). Шарнир технологически сложен, но он более компактен, нежели шарнир с делительными канавками, и может работать при углах между валами до 40°. Так как усилие в этом шарнире передается всеми шестью шариками, он обеспечивает передачу большого крутящего момента при малых размерах. Долговечность его достигает 100–200 тыс. км.

Карданный шарнир «Бирфильд»

Шестишариковый шарнир с делительными канавками

Дальнейшей эволюцией этого подхода является шестишариковый шарнир типа «Бирфильд» с делительными канавками. Такой шарнир может работать при угле между валами до 45°. Шарниры этого типа имеют высокую долговечность. Основной причиной преждевременного разрушения шарнира является повреждение эластичного защитного чехла. По этой причине автомобили высокой проходимости часто имеют уплотнение в виде стального колпака. Однако это приводит к увеличению габаритов шарнира и ограничивает угол между валами до 40°. Данный тип шарниров широко применяется в карданной передаче передних управляемых и ведущих колес современных автомобилей. Он устанавливается на наружном конце карданного вала; при этом на внутреннем конце необходимо устанавливать шарнир равных угловых скоростей, способный компенсировать изменение длины карданного вала при деформации упругого элемента подвески. Такие функции совмещает в себе универсальный шестишариковый карданный шарнир (тип GKN).

Карданный шарнир тип GKN

Универсальный шестишариковый карданный шарнир GKN:1 — стопорное кольцо корпуса внутреннего шарнира;2 — защитное кольцо внутреннего шарнира;3 — корпус внутреннего шарнира;4 — упор вала;5 — стопорное кольцо;6 — обойма;7 — шарик; 8 — упорное кольцо;9 — сепаратор;10 — наружный хомут;11 — фиксатор внутреннего шарнира;12 — защитный чехол;13 — внутренний хомут;14 — вал привода колеса;15 — защитное кольцо наружного шарнира;16 — корпус наружного шарнира

Осевое перемещение обеспечивается перемещением шариков по продольным канавкам корпуса, при этом, требуемая величина перемещения определяет длину рабочей поверхности, что влияет на размеры шарнира. Максимальный допустимый угол наклона вала в данной конструкции ограничивается 20°. При осевых перемещениях шарики не перекатываются, а скользят, что снижает КПД шарнира.

Карданный шарнир Loebro

Карданный шарнир Loebro:1- Канавки с углом проточки 15-16°

Шарнир Loebro отличается от GKN тем, что канавки в чашке и кулаке нарезаны под углом 15-16° к образующей цилиндра, а геометрия сепаратора правильная – без конусов и с параллельными наружной и внутренней сторонами. Он меньших размеров, чем другие шестишариковые шарниры, кроме того, сепаратор его менее нагружен, поскольку не выполняет функции смещения шариков кулаков.

wiki.zr.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

ШРУС - Устройство - Трансмисия - Каталог статей

ШРУС – шарнир равных угловых скоростей. Этот узел был создан в 20-е годы XX века и сегодня является неотъемлемой частью автомобиля. Было создано немало конструкций, но сейчас используют лишь несколько их типов.

При первых попытках создания полно- и переднеприводных автомобилей конструкторы столкнулись с весьма серьезной проблемой: как передавать крутящий момент от дифференциала к колесам. Карданные шарниры с крестовинами не могли в одиночку выполнять эту функцию, так как при малейшей несоосности сопряженных валов угловая скорость вращения ведомого, расположенного под углом, не равным 180°, к ведущему, неравномерна: она то увеличивается, то снижается в пределах оборота. Соответственно, если ведомым валом является полуось, колесо тоже вращается неравномерно, а значит, заметно увеличиваются нагрузки на детали, интенсивно изнашиваются шины и снижается уровень комфорта.Установка двух таких шарниров неравных угловых скоростей, как в случае с карданным валом, тоже не спасала ситуацию. Шарниры с крестовинами способны эффективно работать под углами до 45° но, углы между валами – ведущим с промежуточным и ведомым с промежуточным – при этом должны быть одинаковыми. Соблюсти последнее условие в случае с передне- или полноприводными автомобилями невозможно, так как углы между ведомым и ведущим валами привода управляемых колес изменяются не только в вертикальной плоскости, но и в горизонтальной. Словом, классическому шарниру неравных угловых скоростей, который используется в карданной передаче, пришлось искать замену. Многие инженеры минувшего века усердно работали над созданием шарнира равных угловых скоростей. Было разработано много конструкций, однако в последние десятилетия наибольшее распространение получили четыре типа ШРУСов, конструктивно отличающиеся между собой: кулачково-дисковый; четырехшариковый типа «Вейсс»; универсальные шестишариковые типа «Рцеппа»; трехшиповые типа «Трипод».

Кулачки и диски

В середине 20-х годов прошлого века француз Жан-Альбер Грегуар одним из первых разработал и запатентовал конструкцию шарнира равных угловых скоростей. ШРУС, получивший имя «Тракта», состоит из двух кулаков (отсюда и название – кулачковый), включающих в себя четыре штампованные детали – две вилки и два фасонных диска, и входящих в зацепление между собой. Площадь поверхности контакта получается большой, благодаря чему детали испытывают небольшие по сравнению со сдвоенным карданным шарниром нагрузки и могут работать под достаточно большими углами – до 50°. В 20 – 30-е годы конструкция использовалась во многих европейских переднеприводных автомобилях – Citroёn, Adler, DKV, Shtever. Последнее время шарнир «Тракта» широко применяется в зарубежных автомобилях большой грузоподъемности. Позже шарнир «Тракта» был модернизирован в кулачково-дисковую конструкцию. Она оказалась более «силовой» и применялась в тяжелых полноприводных грузовиках с постоянным неотключаемым полным приводом. Кулачково-дисковые ШРУСы и по сей день используются на полноприводных КамАЗах, КрАЗах, «Уралах».Кулачково-дисковый ШРУС состоит из двух кулаков, двух вкладышей и диска. У вкладышей обработанные наружные цилиндрические шейки, а внутри – пазы с плоскими боковыми поверхностями. Цилиндрические шейки вкладышей охватываются кулаками, а диск входит в пазы. При такой конструкции каждая полуось может поворачиваться относительно оси диска и шеек вкладышей, то есть в двух перпендикулярных направлениях, как в карданном шарнире неравных угловых скоростей. Таким образом, кулачково-дисковый шарнир состоит как бы из двух карданных шарниров, благодаря чему внутренняя и наружная полуоси вращаются с одинаковыми угловыми скоростями. При использовании кулачково-дискового шарнира максимальный рабочий угол между валами составляет 45°.КПД кулачковых шарниров значительно ниже, чем других ШРУСов, так как их детали работают в условиях трения скольжения, а не качения. В процессе эксплуатации они могут перегреваться, а при нерегулярном смазывании на рабочих поверхностях появляются задиры.Уже не один десяток лет кулачковые и кулачково-дисковые ШРУСы в легковых автомобилях не используют из-за низкого КПД и из соображений компоновки: у них большие габариты и вес.

Четыре плюс один

Некоторых недостатков предыдущих конструкций сумел избежать инженер Карл Вейсс. В 20-е годы он изобрел свой шариковый шарнир равных угловых скоростей (запатентован в 1923 году), в котором крутящий момент передается с помощью шариков. Равномерность вращения в нем обеспечивается благодаря одинаковым расстояниям между канавками и центром шарнира. Центры четырех шариков всегда лежат в биссекторной плоскости. Биссекторная плоскость – плоскость, которая проходит через биссектрису угла между стыкуемыми валами и перпендикулярна плоскости, образованной осями этих валов. Для исключения смещения вилок предусмотрен центрирующий пятый шарик.Конструкция этого ШРУСа включает в себя два кулака, в которых по определенной дуге сделаны канавки. Четыре шарика располагаются на пересечении симметрично расположенных канавок в биссекторной плоскости. Интересно, что при движении автомобиля вперед усилие передается одной парой шариков, а при движении назад – другой. Четырехшариковый шарнир типа «Вейсс» устанавливался на многих советских полноприводных автомобилях – УАЗ-469, ГАЗ-66, ГАЗ-69, ЗИЛ-131, а также на большинстве зарубежных машин повышенной проходимости 40 – 60 годов выпуска – американских «Виллисах» и «Студебеккерах». Широкое распространение шарниры Вейсса получили благодаря низкой трудоемкости изготовления, простоте конструкции, а значит, и низкой стоимости. Однако при этом ШРУС данного типа имеет серьезные недостатки: он работает при углах до 32 градусов, а из-за большой контактной нагрузки, которая приходится всего на два шарика, соответственно, и на две канавки, его ресурс не превышает 30 000 км.

Шестишариковый

В шарнире Альфреда Рцеппа (запатентован в 1927 году) крутящий момент передают шесть шариков. Именно эта конструкция наиболее популярна у создателей легковых автомобилей: она оказалась самой совершенной и долговечной. Конструктивно базовый шарнир «Рцеппа» состоит из следующих основных элементов: корпуса (сферической чашки с ведомым валом), внутренней обоймы (сферического кулака с ведущим валом), делительного рычажка, сепаратора, удерживающего шесть шариков. Они располагаются в меридианальных канавках полукруглого сечения, которые сделаны на внутренней сферической поверхности корпуса и во внутренней обойме. При наклоне валов шарики устанавливаются в биссекторной плоскости при помощи делительного рычажка, поворачивающего сепаратор (см. рис. справа).ШРУС с делительным рычажком работает при углах до 37°. Благодаря передаче усилия через шесть шариков небольшой ШРУС способен передавать внушительные крутящие моменты. Данная конструкция довольно надежна, характеризуется высоким КПД, но при этом она весьма дорогая. Стоимость обусловлена сложностью изготовления: чтобы обеспечивать передачу усилий всеми шариками одновременно, необходима высокоточная токарная и фрезерная обработка деталей.Расширение «модельного ряда» шарниров этого типа произошло после того, как патент на их производство приобрели различные компании, например, GKN и Lo..bro. Каждая из них по-своему решила усовершенствовать, а точнее, упростить конструкцию, что и стало причиной появления шарниров типа «Бирфильд», «ГКН» (GKN), и «Лебро» (Lo..bro). В шарнире «Бирфильд» требуемого перемещения шариков в канавках при изменении угла между валами добились путем проточки в кулаке и чашке канавок с переменной глубиной. Их нарезали по радиусам, центры которых смещены в разные стороны относительно плоскости, в которой располагаются шарики. Таким образом удалось добиться пропорционального перемещения сепаратора с шариками относительно кулака и чашки. Кроме того, профиль сечения канавок выполнен не по дуге окружности, а по эллипсу, что позволило предохранить кромки канавок от сминания и скалывания. Данный шарнир имеет высокий КПД – от 95 до 99% (в зависимости от угла поворота) и способен работать под углами до 45°. Шарнир «ГКН» отличается от предшественника тем, что в чашке и кулаке канавки эллиптического сечения прорезаны продольно, параллельно оси их валов. Сепаратор и кулак имеют сферические поверхности. При этом сферическая наружная часть сепаратора переходит в коническую (под углом 10°). Установка шариков в требуемой биссекторной плоскости при появлении несоосности валов обеспечивается благодаря смещенным центрам наружной и внутренней сфер сепаратора.Шарнир типа «Лебро» (Lo..bro) отличается от «ГКН» тем, что канавки в чашке и кулаке нарезаны под углом 15-16° к образующей цилиндра, а геометрия сепаратора правильная – без каких-либо конусов и с параллельными наружной и внутренней сторонами. У данного шарнира меньшие размеры, чем у других шестишариковых шарниров. Есть и другие преимущества. Сепаратор не выполняет функции смещения шариков кулаков, менее нагружен, поэтому требования к точности его изготовления ниже. Имеющийся фланцевый разъем шарнира усложняет конструкцию, однако облегчает ее сборку и установку. КПД такого шарнира – около 0,99 (при угле выворота 10°).Шарниры из семейства «Рцеппа» достаточно дороги, но долговечны и могут «пробежать» от 100 000 до 200 000 км.

Трехшиповой

Трехшиповой шарнир типа «Трипод» также является производным от «Рцеппа», однако его конструкция серьезно отличается от предшественника. Он применяется на легковых и грузовых автомобилях малой грузоподъемности. Трехшиповые шарниры бывают двух видов: жесткие и универсальные. Первые могут передавать крутящий момент при углах между валами до 43°, но при этом не допускают осевых перемещений, из-за чего их и назвали «жесткими». Используются они в качестве наружных ШРУСов.Универсальные трехшиповые ШРУСы допускают перемещения вдоль оси, что необходимо для компенсации колебаний передней подвески и силового агрегата при езде по неровностям. С другой стороны, эти шарниры могут работать при небольших углах – до 25°, поэтому чаще всего используются в качестве внутренних ШРУСов.Конструктивно жесткий и универсальный трехшиповые шарниры похожи. Жесткий шарнир состоит из корпуса (сделанного как единое целое с валом), в котором шипы закреплены под углом 120°. На них установлены ролики с шаровой поверхностью, которые могут вращаться. Внутри корпуса расположена вилка с выходным валом, в которой для перемещения шипов с роликами проделаны три паза цилиндрического сечения. Торцевая поверхность вилки сферическая, что позволило получить больший рабочий угол между сопряженными валами.Универсальный шарнир состоит из корпуса, трех роликов, надетых на пальцы «трехшиповика», напрессованного на шлицевую часть вала шарниров. Ролики на пальцах «трехшиповика» сидят на игольчатых подшипниках. Во внутренней части корпуса сделаны канавки под ролики, что, собственно, и обеспечивает необходимый угол поворота внутреннего шарнира, а также позволяет ШРУСу перемещаться в продольном (вдоль оси) направлении. Данные шарниры достаточно долговечны и используются, например, на «Тавриях» в качестве внутренних ШРУСов.

motor.ucoz.net

Карданная передача автомобиля

Строительные машины и оборудование, справочник

Категория:

Техническое обслуживание автомобилей

Карданная передача автомобиля

Карданная передача служит для передачи крутящего момента от ведомого вала коробки передач или раздаточной коробки к ведущему валу главной передачи. Ее применение связано с тем, что изменяется взаимное положение осей валов трансмиссии, и они не лежат на одной прямой.

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

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

Карданные шарниры неравных угловых скоростей. Простейший карданный шарнир состоит из двух вилок укрепленных на валах, и крестовины с шипами, входящими в отверстия вилок и соединяющими шарнирно валы. Вилка, поворачиваясь относительно оси А—А, может одновременно с крестовиной поворачиваться относительно оси Б—Б, обеспечивая передачу вращения от одного вала к другому при изменении угла между осями валов. Такой карданный шарнир называется жестким шарниром неравных угловых скоростей. В нем при равномерном вращении ведущей вилки ведомая вилка вращается неравномерно: в течение одного оборота она дважды обгоняет ведущую вилку и дважды отстает от нее. В результате этого возникают дополнительные нагрузки, вызывающие изнашивание деталей шарнирного соединения и узлов трансмиссии.

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

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

В карданных передачах легковых автомобилей наряду с жесткими шарнирами неравных угловых скоростей применяют и мягкие карданные шарниры, имеющие упругий элемент в виде муфты из эластичного материала, упругая деформация которого позволяет не только передавать крутящий момент между валами, пересекающимися под углом 2—5°, но и защищает трансмиссию от жестких ударов. Примером такой передачи может служить карданная передача автомобилей ВАЗ-2105, -2107 и др. Она состоит из переднего и заднего карданных валов, промежуточной опоры и трех шарниров, из которых передний представляет собой упругий элемент, соединяющий ведомый вал коробки передач с передним валом карданной передачи.

Рис. 1. Схема карданной передачи (а) с шарнирами (б) неравных угловых скоростей

Карданные шарниры равных угловых скоростей. Условия работы карданных передач определяются в первую очередь углами а наклона осей их валов: чем больше эти углы, тем в более тяжелых условиях работает передача. В особо тяжелых условиях работает карданная передача ведущих управляемых колес переднеприводных автомобилей, у которых угол наклона осей валов, изменяясь по величине и направлению (при повороте автомобиля), может достигать 35—40°. В таких передачах применяют шарниры равных угловых скоростей (шариковые или кулачковые), обеспечивающие передачу крутящего момента, равномерное вращение ведомого вала и поворот управляемых колес.

Широкое распространение получили карданные шариковые шарниры с делительными канавками. Они состоят из двух вилок, пяти шариков и штифта. Вилки изготовлены заодно целое со шлицевыми валами. При помощи торцовых сферических углублений и центрального шарика вилки центрируются между собой. Положение шарика фиксируется штифтом, удерживаемым от осевых смещений шпилькой. В делительные канавки вилок закладываются четыре рабочих шарика, которые удерживаются от выкатывания из делительных канавок центральным шариком.

При вращении ведущего вала крутящий момент от одной вилки к другой передается через рабочие шарики. Делительные канавки имеют такую форму, которая независимо от угловых перемещений вилок обеспечивает расположение шариков в плоскости, делящей пополам угол между осями вилок, в результате чего оба вала вращаются с равными угловыми скоростями.

Наряду с шариковыми шарнирами часто применяют и кулачковые шарниры равных угловых скоростей. Они состоят из двух вилок, двух кулаков и диска. Диск заходит в пазы кулаков и передает вращение от ведущей вилки к ведомой. В вертикальной плоскости вилки поворачиваются вокруг кулаков, а в горизонтальной — вместе с кулаками вокруг диска. Кулачковый карданный шарнир работает подобно двум сочлененным жестким карданным шарнирам, из которых первый создает неравномерность вращения, а второй устраняет эту неравномерность. Этим и достигается вращение ведущего и ведомого валов с равными угловыми скоростями.

Из-за простоты конструкции и сравнительно высокой работоспособности шариковые и кулачковые карданные шарниры нашли широкое применение в приводах к ведущим управляемым колесам многих автомобилей (ЗИЛ-131, ГАЗ-66-11, КамАЭ-4310, ВАЗ-2108 «Спутник»),

Устройство карданных передач. На современных автомобилях привод к ведущим мостам осуществляется карданными передачами с шарнирами неравных угловых скоростей. Устройство карданных передач автомобилей различных марок практически одинаково, отличие заключается главным образом в размерах и форме отдельных деталей.

Рис. 2. Карданные шарниры равных угловых скоростей: а—шариковый; б—кулачковый

Типичным примером конструкции карданной передачи является карданная передача автомобиля ЗИЛ-130. Она состоит из промежуточного и основного валов, соединенных с помощью шлицев, промежуточной опоры и трех жестких карданных шарниров I—III неравных угловых скоростей.

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

Крестовина имеет четыре шипа, в центре которых просверлены несквозные смазочные каналы. На каждый шип надет игольчатый подшипник. Иглы подшипника расположены в стакане и внутренней обоймы не имеют. Стакан устанавливается в вилке шарнира и удерживается крышкой, которая крепится болтами, стопорящимися усиками пластины. При сборке карданных шарниров в каждое глухое отверстие шипа закладывается консистентный смазочный материал, который в процессе эксплуатации не добавляется. Для удержания смазочного материала подшипники снабжены сальниками: один из них (радиальный) установлен в стакане подшипника, а другой (торцовый) на шипе крестовины. В крестовинах, выпускавшихся ранее, имелись масленки для смазывания подшипников крестовин.

Рис. 3. Карданные передачи автомобилей: а – устройство карданной передачи автомобиля ЗИЛ-130; б – схема расположения валов карданной передачи полноприводного автомобиля

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

К промежуточному карданному валу приварена передняя вилка, связанная крестовиной с фланцем-вилкой, при помощи которой карданный вал крепится к ведущему валу коробки передач.

Задний конец промежуточного вала соединен со скользящей вилкой, шлицевой наконечник которой вместе со шлицевой втулкой образует подвижное шлицевое соединение, компенсирующее изменение длины карданного вала в результате перемещения заднего моста. Шлицевое соединение имеет полость для смазочного материала, уплотненную сальником и защищенную от попадания грязи прорезиненным кожухом.

К основному карданному валу с обеих сторон приварены вилки, связанные через крестовины и игольчатые подшипники с промежуточным карданным валом и ведущим валом заднего моста. При помощи скользящей вилки основной вал соединен с промежуточным карданным валом, а при помощи фланца вилки — с фланцем вала ведущей шестерни главной передачи заднего моста.

Карданные валы динамически сбалансированы, что повышает равномерность вращения (без биения) и снижает вибрацию валов. Дисбаланс промежуточного вала устраняют приваркой к его трубе пластин, а основного вала — привертыванием балансировочных пластин под крышки подшипников карданных шарниров.

Промежуточная опора при помощи кронштейна крепится болтами к поперечине рамы автомобиля.

Она расположена на заднем конце промежуточного карданного вала и является неразборной конструкцией, обеспечивающей поглощение вибрации, возникающей при работе карданной передачи. Шарикоподшипник промежуточной опоры расположен в резиновой подушке, закрепленной стопорными скобами и имеющей специальные прорези, повышающие ее эластичность. В крышке шарикоподшипника установлены войлочные сальники с отражателями, предохраняющими их от загрязнения, а также пресс-масленка для смазывания подшипника.

Карданные передачи полноприводных трехосных автомобилей (ЗИЛ-131, Урал-4320 и др.) состоят из четырех карданных валов: основного, расположенного между коробкой передач и раздаточной коробкой, карданного вала привода среднего моста, карданного вала привода заднего моста и карданного вала привода переднего моста. Устройство всех карданных валов и шарниров этих автомобилей одинаково и аналогично описанным выше, за исключением того, что конструктивно карданный вал среднего моста имеет несколько большие размеры.

—

Карданная передача соединяет коробку передач с главной передачей, оси валов которых расположены в разных плоскостях и расстояние между ними во время движения автомобиля постоянно меняется. Это вызвано тем, что коробка передач жестко прикреплена к двигателю, неподвижно установленному на раме автомобиля, а его ведущий мост присоединен к раме на рессорах, которые, пружиня, допускают изменение расстояния между мостом и рамой. Передача крутящего момента в таких условиях возможна лишь при наличии карданных шарниров (карданов) и скользящих шлицевых соединений.

Рис. 4. Расположение карданной передачи на автомобиле:1,3 и 6—карданные шарниры; 2 — главный вал; 4 — промежуточная опора; 5 — промежуточный вал; 7 — вилки; 8 — крестовина.

Карданная передача автомобиля ГАЗ-53А. На автомобилях, где расстояние между коробкой передач и главной передачей велико, применяют два карданных вала — промежуточный и главный. Промежуточный вал позволяет сделать главный вал более коротким и жестким и уменьшить его склонность к вибрации. Промежуточный вал, соединенный с ведомым валом коробки передач карданом, подвешивают на опоре, которая состоит из корпуса, прикрепленного к поперечине рамы, и шарикового подшипника, закрытого стальными штампованными крышками и сальниками. Подшипник с крышками установлен в резиновой подушке.

На главном карданном валу устанавливают два кардана. Через передний на вал передается вращательное движение с переменной частотой. Для устранения возникающей неравномерности вращения на другом конце вала устанавливают задний кардан. Каждый кардан состоит из крестовины и двух вилок. Кардан, имеющий скользящий наконечник, называют универсальным карданом. Игольчатые подшипники, установленные в отверстиях вилок, уменьшают трение цапф крестовины. Шлицевое (телескопическое) соединение промежуточного вала позволяет изменить длину карданной передачи, так как во время движения расстояние между коробкой передач и ведущим мостом изменяется не только по вертикали, но и по горизонтали. Шли-цевой наконечник универсального кардана входит в шлицевую втулку, приваренную к заднему концу промежуточного вала. Шлицевая втулка заполняется смазкой через пресс-масленку и уплотняется обоймой сальников, которая навернута на промежуточный вал. Для установки вилок карданов в одной плоскости на валу и универсальном кардане нанесены метки в виде стрелок.

Карданная передача автомобиля ЗИЛ-130 устроена так же, как и карданная передача автомобиля ГАЗ-БЗА.

Карданная передача автомобиля ГАЗ-24 «Волга» имеет один карданный вал (без промежуточной опоры) с двумя карданами. Скользящая вилка переднего кардана соединяется с ведомым валом коробки передач, задний конец которого размещен в удлинителе картера коробки передач.

Рис. 5. Карданная передача автомобиля ГАЭ-53А:1 — предохранительный клапан; 2 — крышка игольчатого подшипника; 3 — крестовина; 4 — пробковый сальник игольчатого подшипника; 5 — промежуточный карданный вал; 6 — резиновая подушка опоры; 7 — войлочный сальник подшипника опоры; 8 — обойма сальников скользящей вилки; 9 — скользящая вилка; 10 — главный карданный вал; 11 и 13 — пресс-масленки; 12 — шариковый подшипник; 14 — шлицевое соединение промежуточного вала; 15 и 17 — вилки; 16 — игольчатый подшипник.

Игольчатые подшипники крестовин карданов автомобилей ГАЗ-53А, ЗИЛ-130 и ГАЗ-24 «Волга» смазывают при помощи пресс-масленок, ввернутых в резьбовое отверстие в центре крестовины. С противоположной стороны крестовины в ее центре размещен предохранительный клапан, выпускающий излишнюю смазку при заполнении крестовины и подшипников, что предохраняет от повреждения сальники, защищающие игольчатые подшипники от вытекания смазки. Смазывают также шлицевое соединение и подшипник промежуточного вала.

Для смазки карданных шарниров применяют трансмиссионное масло или специальное масло (особенно при заполнении на длительную эксплуатацию). Шлицевое соединение карданного вала автомобиля ГАЗ-24 «Волга» помещено в удлинитель коробки передач и смазывается маслом, имеющимся в полости удлинителя, и дополнительной смазки не требует.

К основным неисправностям карданной передачи относятся вибрация карданного вала и стук в карданной передаче.

Вибрация происходит из-за погнутости вала; такая неисправность вызывает повышенный износ сопряженных с валом деталей других узлов, например подшипников ведомого вала коробки передач, ведущего вала заднего моста и др.

Стук в карданной передаче вызывается износом карданов и шлицевого соединения. Изношенные детали заменяют новыми или отремонтированными.

—

Карданная передача служит для передачи крутящего момента от коробки передач или раздаточной коробки к главной передаче автомобиля.

Через карданную передачу крутящий момент передается’ 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 рас> стояние и углы между указанными агрегатами изменяются. В этих условиях карданная передача позволяет бесперебойно передавать крутящий момент.

На современных автомобилях устанавливают открытые карданные передачи с шарнирами неравных угловых скоростей. Устройство карданных передач различных марок автомобилей практически одинаково, отличие заключается, главным образом, в размерах и формах отдельных деталей.

У автомобиля ГАЗ-66 этот узел состоит из трех карданных валов: промежуточного — между коробкой передач и раздаточной коробкой, вала привода заднего моста и вала привода переднего моста. У трехосных автомобилей ЗИЛ-131 и «Урал-375Д» устанавливается еще один карданный вал — между средним и задним мостами. Автомобили ГАЗ-53А и ЗИЛ-130 имеют карданную передачу между коробкой передач и задним мостом, состоящую из двух карданных валов и промежуточной опоры.

Карданный шарнир состоит из двух вилок, крестовины, четырех игольчатых подшипников со стаканами, деталей крепления и уплотнения подшипников. Одна вилка шарнира приварена к трубе или изготовлена заодно со шлицованным 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 с выступом; крышка крепится к вилке двумя. винтами, которые стопорятся пластиной. Уплотнение игольчатых подшипников обеспечивается двумя сальниками один из них расположен в стакане подшипника, второй надет на шип крестовины.

Карданные шарниры автомобиля ГАЗ-66 около мостов имеют защитные колпаки.

Карданные валы в сборе с шарнирами подвергаются балансировке на специальных станках. Дисбаланс устраняется приваркой балансировочных пластин по концам труб.

Карданный шарнир позволяет передавать крутящий момент под углом. Однако рассматриваемый шарнир обладает той особенностью, что при равномерном вращении одной из вилок вторая вилка вращается неравномерно, 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. Для передачи равномерного вращения через карданный вал должно быть соблюдено следующее условие: вилка, приваренная к трубе, и скользящая вилка должны быть в одной плоскости, при этом метки на шлицованной втулке и скользящей вилке должны совпадать.

Основными неисправностями карданных передач являются: износ крестовин, подшипников и шлицевых соединений, прогиб или скручивание карданных валов.

Износ крестовин и шлицевых соединений определяется по толчкам, появляющимся при трогании с места «ли сильным стукам при переключении передач. Признаком пр.огиба карданного вала является его биение при вращении.

Изношенные детали ремонтируются или заменяются новыми. Погнутый вал снимается с машины и правится в ремонтной мастерской.

Техническое обслуживание. При контрольном осмотре проверяют работу карданной передачи в движении, при этом обращают внимание на бесшумность ее работы.

При ЕТО производится очистка валов от грязи и пыли, их мойка, проверка на отсутствие внешних повреждений и исправность уплотнений.

При ТО-1 проверяется крепление фланцев валов, производится смазка игольчатых подшипников крестовин (при наличии пресс-масленки), смазка подшипников промежуточной опоры.

При ТО-2 дополнительно проверяется отсутствие зазоров в шарнирах, крепление промежуточной опоры, производится замена смазки в шлицевых соединениях валов (там, где положено по сроку).

Смазка игольчатых подшипников карданных шарниров производится смазкой ЛЗ-158, которая закладывается в них при сборке. На автомобилях ЗИЛ и «Урал» эта смазка в процессе эксплуатации не меняется и не дополняется; на автомобилях ГАЗ рекомендуется производить смену смазки путем разборки шарнира через три ТО-2.

На автомобилях выпуска прежних лет смазка игольчатых подшипников крестовин производится через масленку, которая имеется в центре крестовины (на противоположной стороне установлен предохранительный клапан). Смазка таких подшипников производится при ТО-1 маслом, применяемым для коробки передач, или смазкой ЛЗ-158. Свежая смазка подается при помощи шприца до выхода ее из предохранительного клапана, а при его отсутствии—через кромки сальников всех четырех шипов.

Смазка шлицевого соединения у автомобилей ГАЗ производится через масленку, ввернутую в шлицованную втулку, при этом совершается 20 качков шприцем; делается это через одно ТО-2. Шлицевые соединения карданных валов автомобилей ЗИЛ смазываются путем разборки через четыре ТО-2. У автомобиля «Урал-375Д» шлицы промежуточного вала и вала привода среднего моста смазываются через пресс-масленки при ТО-1, а шлицы валов переднего и заднего мостов смазываются путем разборки через шесть ТО-2.

Применяемая смазка — «Литол-24» или 1-ЛЗ, 1-13 жировая, ЯНЗ-2.

Читать далее: Главная передача и дифференциал

Категория: - Техническое обслуживание автомобилей

Главная → Справочник → Статьи → Форум

stroy-technics.ru

Дополнительные и раздаточные коробки

Дополнительные коробки применяются в виде конструкции в отдельном картере. Ранее такого рода коробки нередко применялись в качестве, например, повышающей передачи (overdrive - коробка передач Borg Warner с автоматическим включением). В настоящее время такие коробки применяются крайне редко.

В полноприводных автомобилях устанавливаются раздаточные коробки, которые, как правило, одновременно выполняют функцию демультипликатора, что увеличивает диапазон передаточных чисел и улучшает тяговые качества автомобиля.

Раздаточные коробки классифицируются: по расположению ведомых валов – с соосными и несоосными ведомыми валами; по приводу ведомых валов - с блокированным и дифференциальных приводом; по числу передач – одноступенчатые, двухступенчатые, трёхступенчатые.

К раздаточным коробкам предъявляют следующие требования:

полное использование тяговой силы в соответствии со сцепным весом, приходящимся на каждый мост;
отсутствие циркуляции мощности в трансмиссии а/м;
а так же общие требования, предъявляемые к механизмам автомобиля.

1.13. Карданная передача

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 шарниров, промежуточных опор и соединительных устройств. Необходимость карданной передачи обусловлена тем, что ведущий мост подвешивается к раме на рессорах и при движении автомобиля изменяет своё положение относительно рамы, в то время как коробка передач (раздаточная коробка) жёстко закреплена на раме. По компоновке 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, при этом карданные шарниры отсутствуют.

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.

Карданные шарниры делятся на:

Полные:

Полукарданные:

жесткие;
упругие.

и т.д. см. рис. 35.

Универсальный карданный шарнир неравных угловых скоростей.

Применяемые в современных автомобилях карданные шарниры неравных угловых скоростей на игольчатых подшипниках удовлетворяют поставленным требованиям, при условии, если шарнир имеет рациональную конструкцию, технология производства строго соблюдается, а игольчатые подшипники надежно смазываются.

Рис. 34. Карданный вал с двумя универсальными шарнирами

Осевое перемещение, результат изменения длины карданного вала компенсируется шлицевым соединением (в случае применения простых карданных шарниров) или непосредственно конструкцией карданного шарнира — такой шарнир называется универсальным. На рис. 34 показан карданный вал с двумя универсальными шарнирами. В отверстие конца вала запрессован пустотелый палец 4, на который посажены на игольчатых подшипниках 2 два сферических ролика 1.

В отверстия пальца 4 вставлены центрирующие заглушки 3 со сферической поверхностью. В корпусе 5 шарнира выполнено два паза цилиндрического сечения такого же радиуса, как радиус ролика. При вращении под углом палец 4 имеет возможность, кроме вращения вокруг своей оси, наклоняться и скользить на сферических роликах по пазам. В таком шарнире осевое перемещение сопровождается значительно меньшими потерями на трение, чем в шлицевом соединении.

Рис. 35. Классификация карданных шарниров

Карданный шарнир неравных угловых скоростей (рис. 36.а) состоит из ведущей 1 и ведомой 4 вилок, крестовин 2, на шипы которой надеты игольчатые подшипники 3. Крутящий момент передаётся от вилки 1 к вилке 4 через крестовину 2. При такой конструкции и равномерном вращении вилки ведущего вала угловая скорость будет изменяться дважды за каждый оборот, увеличиваясь и уменьшаясь. Поэтому такой шарнир называется шарниром неравных угловых скоростей.

Рис. 36. Жёсткие карданные шарниры:

а – неравных угловых скоростей; б – равных угловых скоростей

studfiles.net