Карданная передача ЗИЛ-130 | Карданная передача
Карданная передача автомобиля ЗИЛ-130 состоит из двух карданных валов, промежуточной опоры и трех шарниров.
В карданной передаче автомобиля применено герметичное шлицевое соединение. Смазка во внутренней полости втулки 26 удерживается от вытекания заглушкой 27, а также резиновым и войлочным 7 сальниками. Оба сальника в сочетании с защитной муфтой 8 шлицев предотвращают загрязнение шлицевого соединения.
Рис. Карданная передача ЗИЛ-130: 1 — фланец-вилка; 2 — вилка промежуточного карданного вала; 3 — промежуточный карданный вал; 4 — подушка опоры; 5 — стопорная скоба подушки; 6 — гайка крепления подшипника промежуточной опоры; 7 и 19 — войлочные сальники; 8 — защитная муфта; 9 — карданный вал заднего моста; 10 — приварная вилка карданного вала заднего моста; 11 — торцовое уплотнение: 12 — сальник игольчатого подшипника; 13 — замочная пластина; 14 — игольчатый подшипник крестовины; 15 — крестовина; 16 — опорная пластина; 17 — болт; 18 — скользящая вилка; 20 — масленка для смазки подшипника опоры; 21 — лента хомута; 22 — шплинт; 23 пряжка хомута; 24 — кронштейн опоры; 25 — шарикоподшипник; 26 — шлицевая втулка; 27 — заглушка шлицевой втулки. Примечание — с марта 1973 г. радиальные отверстия в шипах крестовин не делают.
Устройство всех шарниров карданной передачи одинаково. Каждый шарнир состоит из приваренной и скользящей вилки или фланца-вилки 1 и крестовины 15, установленной в ушках вилок на подшипниках 14.
Установлены новые шарниры, не требующие пополнения смазки в процессе эксплуатации. На заводе шарниры смазывают консистентной смазкой 158.
Для удержания смазки и предохранения от загрязнения подшипников они снабжены новым комбинированным уплотнением, которое состоит из однокромочкого сальника 12, вмонтированного в обойму подшипника, и торцового уплотнения 11, напрессованного на шипы крестовины (с посадочным пояском).
У ранее выпущенных заводом карданных валов, имеющих в крестовине масленку, рекомендуется смазывать карданные шарниры консистентной смазкой: 158, УС-1, пресс-солидолом С.
При применении консистентной смазки для шарниров карданной передачи существенно возрастает надежность уплотнения узла, легче заполняются смазкой игольчатые подшипники и каналы и уменьшается ее расход в процессе эксплуатации. Смазку надо добавлять при втором техническом обслуживании.
Подшипник промежуточный опоры смазывают через масленку 20, ввернутую в крышку подшипника. Сальники подшипника опоры имеют отражатели, защищающие их от грязи. Задний отражатель служит одновременно стопорной шайбой гайки подшипника опоры.
Уход за карданной передачей
Следует проверять крепление фланцев карданных валов и кронштейна промежуточной опоры.
Все болты крепления должны быть затянуты до отказа. Необходимо периодически проверять посадку крестовин в подшипниках и подшипников в вилках. При ослаблении болтов, крепящих крышки подшипников, надо подтянуть их. Момент затяжки должен быть равен 1—1,5 кгс*м. При значительном радиальном и торцовом зазоре в подшипниках крестовин нужно заменить карданный вал в сборе.
Необходимо строго соблюдать периодичность выполнения смазочных операций и соответствие применяемого масла для карданной передачи (подшипника опоры, шлицевого соединения) требованиям карты смазки. Для смазки шлицевые соединения необходимо разобрать, промыть шлицы скользящей вилки и внутреннюю полость шлицевой втулки и заложить в эту полость свежую смазку.
При снятии карданного вала с автомобиля или при установке его на автомобиль нельзя пользоваться монтажной лопаткой или другими предметами, вставленными в шарнир для прокручивания карданного вала. Это влечет за собой повреждение уплотнений, что приводит к преждевременному выходу из строя карданных шарниров.
Разбирать шарнир рекомендуется только в случае выхода из строя его деталей. Для разборки шарнира следует пользоваться специальным съемником. Использовать молоток для разборки шарнира нельзя, так как это приводит к нарушению соосности отверстий в вилках шарниров под подшипники, после чего резко снижается долговечность шарнира. При разборке шарнира необходимо спрессовать торцовые уплотнения с двух смежных шипов. Во время разборки надо следить за тем, чтобы не повредить торцовых уплотнений. Повторная установка поврежденных торцовых уплотнений в шарнир недопустима, так как при этом нельзя обеспечить требуемого натяга торцового уплотнения на посадочном пояске шипа. Сборка шарнира с комбинированным (радиальным и торцовым) резиновым уплотнением подшипников может производиться одним из двух следующих методов:
- Торцовое уплотнение предварительно напрессовывают на два смежных шипа крестовины, после этого крестовину устанавливают в вилку (фланец). Остальные торцовые уплотнения устанавливают на шипы через отверстия под подшипники в вилках (фланцах) и напрессовывают на посадочные пояски шипа.
- Крестовину без торцовых уплотнений устанавливают в вилку (фланец), после этого на шипы крестовины через отверстия под подшипники в вилках (фланцах) напрессовывают торцовые уплотнения.
Для напрессовки торцового уплотнения на посадочный поясок шипа необходимо пользоваться специальным приспособлением — оправкой. В случае отсутствия в комплекте запасных частей торцовых уплотнений допускается установка подшипников 804805К1 без торцового уплотнения, но долговечность уплотнения при этом понижается.
При сборке шарниров в каждый подшипник крестовины закладывается 4—4,2 г смазки, а в каждое глухое отверстие шипа 1,1 —1,3 г смазки 158.
Карданная передача назначение и устройство важнейшего механизма трансмиссии
Изучая устройство автомобилей, мы с вами, друзья, постоянно сталкиваемся с оригинальными и интересными инженерными решениями, которые порой бывают до гениальности простыми, а порой настолько сложны, что разобраться с ними не специалисту почти нереально. В этой статье мы попытаемся познакомиться с механизмом, исполняющим крайне важную функцию – передачу вращения от коробки передач к оси с ведущими колёсами. Именуется это устройство — карданная передача назначение и устройство которой нам и предстоит выяснить.
Кардан: зачем он нужен?
Итак, какие проблемы могут возникнуть, если мы захотели передать крутящий момент от двигателя к колёсам? На первый взгляд задача довольно простая, но давайте взглянем на неё внимательнее. Дело в том, что в отличие от двигателя и КПП колёса вместе с подвеской имеют определённый ход, а это значит, что просто жёстко связать эти узлы невозможно. Инженеры решили эту проблему при помощи карданной передачи.
Она позволяет передать вращение от агрегата к агрегату, которые расположены под разными углами, а также уравновешивать все их взаимные колебания без ущерба для передаваемой мощности. В этом и заключается назначение карданной передачи.
Ключевым элементом механизма выступает так называемый карданный шарнир, он то и есть тем самым хитроумным инженерным решением, позволяющим нам с Вами наслаждаться поездками на автомобилях.
Нужно сказать, что карданы используются в различных узлах машины. В основном, конечно же, встретить их можно в трансмиссии, но кроме этого данный тип передачи актуален для системы рулевого управления.
Шарнир: главный секрет кардана
Вполне очевидно, что карданная передача назначение и устройство которой мы сегодня рассматриваем, является крайне важным узлом.
Поэтому не будем терять время на лишние разговоры и перейдём к сути вопроса. Карданная передача автомобиля, в какой бы модели она не находилась, имеет ряд стандартных элементов, а именно:
- шарниры;
- валы ведущие, ведомые и промежуточные;
- опоры;
- соединительные элементы и муфты.
Различия этих механизмов, как правило, определяются типом карданного шарнира. Существуют такие варианты исполнения:
- с шарниром неравных угловых скоростей;
- с шарниром равных угловых скоростей;
- с полукарданным упругим шарниром.
Когда автомобилисты говорят слово «кардан», то они обычно имеют в виду именно первый вариант. Механизм с шарниром неравных угловых скоростей встречается чаще всего у машин с задним или полным приводом.
Работа карданной передачи этого типа имеет одну особенность, которая является и его недостатком. Дело в том, что из-за специфики конструкции шарнира невозможно плавно передавать крутящий момент, а получается это сделать только циклически – за один оборот ведомый вал дважды запаздывает и дважды опережает ведущий.
Компенсируется такой нюанс введением ещё одного такого же шарнира. Устройство карданной передачи этого типа простое, как и всё гениальное – соединяются валы двумя вилками, расположенными под углом 90 градусов и скреплёнными крестовиной.
Более совершенными являются варианты с шарнирами равных угловых скоростей, которые, кстати, обычно именуют ШРУС – наверняка, вы слышали такое название.
Карданная передача назначение и устройство которой мы рассматриваем в этом случае, имеет свои нюансы. Хотя её конструкция более сложная, это с лихвой компенсируется рядом преимуществ. Так, к примеру, валы данного типа карданов всегда вращаются равномерно, причём они могут находиться под углом до 35 градусов. К недостаткам механизма можно, пожалуй, отнести достаточно сложную схему узла.
Сам ШРУС должен быть всегда герметичным, так как внутри находится смазка специального состава. Разгерметизация приводит к вытеканию этой смазки, и в таком случае шарнир быстро портится и ломается. Тем не менее, механизмы с шарнирами равных угловых скоростей при должном уходе и контроле более долговечны, чем их собратья. Встретить ШРУС можно на переднеприводных и полноприводных автомобилях.
Устройство и работа карданной передачи с полукарданным упругим шарниром также имеет свои особенности, которые, к слову, не дают возможности использовать её в конструкциях современных автомобилей.
Передача вращения между двумя валами в этом случае происходит за счёт деформации упругого элемента, например, муфты специальной конструкции. Считается, что подобный вариант крайне ненадёжен, поэтому его и не применяют сейчас в автопроме.
Ну что ж, друзья, карданная передача назначение и устройство, а также разновидности которой мы раскрыли в этой статье, оказалась довольно простым механизмом, приносящим массу пользы.
В следующей публикации мы поговорим о не менее полезной штуке. Какой именно? Подписывайтесь на рассылку и обязательно узнаете!
Карданная передача | Карданная передача
Карданная передача состоит из двух карданных шарниров с игольчатыми подшипниками, соединенных полым валом, и скользящей вилки с эвольвентными шлицами.
Для надежной защиты от попадания грязи и обеспечении хорошей смазки шлицевого соединения скользящая вилка 6, соединенная с вторичным валом 2 коробки передач, размещена в удлинителе 1, закрепленном на картере коробки передач. Кроме того, такое расположение шлицевого соединения (вне зоны между шарнирами) значительно повышает жесткость карданной передачи и уменьшает возможность появления вибраций вала при износе скользящего шлицевого соединения.
Карданный вал состоит из тонкостенной электросваркой трубы 8, в которую с каждого конца запрессованы, а затем приварены дуговой электросваркой две одинаковые вилки 9. В отверстия проушин вилок 9 запрессованы корпусы игольчатых подшипников 18 крестовины 25, которые крепятся пружинными стопорными кольцами 20. В каждом карданном подшипнике помещены 22 иглы 21.
На выступы цапф крестовин напрессованы штампованные обоймы 24, в которые устанавливаются пробковые кольца 23.
Подшипники смазываются с помощью угловой пресс-масленки 17, ввернутой в резьбовое отверстие в центре крестовины, которое соединено со сквозными каналами в цапфах крестовины.
С другой стороны крестовины кардана в центре ее размещен предохранительный клапан 16, предназначенный для выпуска излишней смазки при заполнении крестовины и подшипников и предотвращающий повышение давления внутри крестовины при нагревании ее во время работы (клапан срабатывает при давлении около 3,5 кГ/см ).
Необходимость введения предохранительного клапана вызвана тем, что чрезмерное повышение давления масла внутри крестовины может привести к порче (выдавливанию) пробковых сальников.
Так как карданные подшипники невозможно смазывать шприцем с обычным наконечником, в комплекте инструмента, прилагаемом к автомобилю, имеется специальный наконечник для шприца. Смазку к карданным подшипникам нужно подавать до обильного появления ее из-под головки клапана 16.
Для заполнения карданных подшипников смазкой нужно, прижав наконечник к пресс-масленке, сделать плавный нажим на шприц, так как при резком нажиме смазка начнет вытекать через предохранительный клапан до того, как будут заполнены полости цапф крестовины и подшипников. Желательно, чтобы смазка имела температуру 30—40° С.
Рис. Карданная передача:
1 — удлинитель картера коробки передач; 2 — вторичный вал коробки передач; 3 и 5 — грязеотражатели; 4 — резиновые сальники; 6 — скользящая вилка; 7 — балансировочная пластина; 8 — труба карданного вала; 9 — вилка;10 — фланцевая вилка; 11 — болт; 12 — фланец ведущей шестерни заднего моста; 13 — пружинная шайба; 14 — гайка; 15 — задний мост; 16 — предохранительный клапан; 17 — угловая пресс-масленка; 18 — игольчатый подшипник; 19 — проушина вилки; 20 — стопорное пружинное кольцо; 21 — игла; 22 — шайба с тороидным торцом; 23 — пробковое кольцо; 24 — штампованная обойма; 25 — крестовина
Чтобы обеспечить хорошую износостойкость игольчатых подшипников карданных шарниров, их надо смазывать только трансмиссионным автотракторным маслом (нигролом) или другой жидкой смазкой не меньшей вязкости, но ни в коем случае не универсальной среднеплавкой смазкой (солидолом).
Скользящее соединение карданного вала, помещенное в удлинитель 1 коробки передач, смазывается маслом, имеющимся в полости удлинителя, и дополнительной смазки не требует.
Карданный вал в сборе с обоими шарнирами тщательно динамически балансируется с обоих концов путем приварки балансировочных пластин 7 к трубе. Поэтому при разборке вала все его детали нужно тщательно замаркировать для того, чтобы при сборке можно было установить их в прежнее положение. Несоблюдение этого указания нарушает балансировку вала, что вызывает затем вибрации, разрушающие трансмиссию и кузов автомобиля.
При износе отдельных деталей, и особенно при прогибе трубы в результате удара и невозможности динамически отбалансировать вал после сборки, необходимо заменить весь вал.
Фланцевая вилка 10 карданного вала, в проушины которой входят два подшипника заднего карданного шарнира, прикреплена четырьмя специальными болтами 11 с удлиненными цилиндрическими подголовками, гайками 14 с пружинными шайбами 13 к фланцу 12 ведущей шестерни заднего моста 15. Скользящая вилка 6 надевается на шлицы вторичного вала 2 коробки передач, расположенного в удлинителе, в который запрессованы два самоподжимных резиновых сальника 4. Кроме того, на вилку 6 напрессован и приварен к ней грязеотражатель 5, входящий в другой грязеотражатель 3, закрепленный на картере удлинителя коробки передач.
При снятии карданного вала и коробки передач с автомобиля необходимо следить за тем, чтобы не были погнуты грязеотражатели 3 и 5, иначе они будут задевать друг за друга.
Уход за карданной передачей заключается, кроме периодической смазки карданных шарниров, в очистке от грязи и подтяжке болтов 11 крепления фланцевой вилки к фланцу ведущей шестерни заднего моста. Для разборки карданного шарнира необходимо закрепить вал в тисках, вынуть стопорные кольца 20, легкими ударами молотка через медную или алюминиевую оправку выбить два противоположных корпуса подшипников 18 и вынуть крестовину. При значительной выработке необходимо заменить крестовину в сборе с подшипниками.
При сборке необходимо убедиться в наличии всех игл (22 шт.) в каждом подшипнике, так как отсутствие хотя бы одной иглы приведет к перекосу игл и выходу из строя подшипников и крестовины.
Таблица. Возможные неисправности карданной передачи, их причины и способы устранения
| Причина неисправности | Способ устранения неисправности |
| Вибрация карданного вала | |
| 1. Искривление трубы вследствие наезда на препятствие | 1. Отрихтовать вал в сборе и отбалансировать динамически или заменить собранный вал |
| 2. Износ подшипников и крестовин | 2. Заменить подшипники и крестовины и отбалансировать динамически собранный вал |
| 3. Износ втулок удлинителя и скользящей вилки | 3. Заменить удлинитель и скользящую вилку и отбалансировать динамически собранный вал |
| Стуки при трогании с места и при езде в накат | |
| 1. Износ шлицев скользящей вилки или вторичного вала коробки передач | 1. Заменить изношенные детали. При замене скользящей вилки отбалансировать динамически собранный вал |
| 2. Ослабление болтов крепления фланцевой вилки к фланцу ведущей шестерни заднего моста | 2. Подтянуть болты |
| Выбрасывание масла из сальников карданных подшипников | |
| Износ пробковых колец сальников карданных подшипников | Заменить пробковые кольца, сохранив при переборке относительное положение всех деталей карданного вала. Если имеется износ крестовин и подшипников, заменить подшипники и крестовины и отбалансировать динамически собранный вал |
По вопросам ремонта и балансировки карданов без посредников рекомендуем обращаться к компании с огромным опытом «Ремкардан». В список оказываемых ими услуг также входит переделка неразборных карданных валов в разборные, ремонт чулка заднего моста, продажа карданов различных производителей и многое другое.
Промежуточные соединения и карданные передачи
Оси валов муфты сцепления и коробки перемены передачи должны совпадать, т. е. быть соосны. Однако на практике эти валы располагаются с некоторой несоосностью, которая возникает из-за неточности изготовления деталей, погрешности сборки, деформации рам и корпусов, а также взаимного расположения сборочных единиц в процессе эксплуатации. Поэтому возникает необходимость соединения валов не жестко, а с определенной степенью свободы, что позволит компенсировать несоосность соединяемых валов, снизить нагрузки на детали, увеличить срок их службы. Для этого применяют промежуточные соединения — специальные шарниры, которые по числу шарниров бывают одинарные и двойные, а по конструкции — жесткие, мягкие (упругие) и комбинированные. Жесткие шарниры состоят только из металлических деталей, а мягкие имеют упругие неметаллические элементы.
Передачу вращающего момента от коробки передач к главной передаче ведущего моста во многих тракторах и автомобилях обеспечивает карданная передача. Она позволяет компенсировать несоосность и изменение расстояния между осями валов. На рисунке показана схема карданной передачи автомобиля.
Рис. Схема карданной передачи: 1 — коробка передач; 2 — карданный шарнир; 3 — карданный вал; 4 — задний ведущий мост; 5 — рессора; 6 — рама
Коробка передач установлена на раме автомобиля, а задний мост подвешен к раме на упругих рессорах. При колебаниях нагрузки на автомобиль во время его движения положение заднего моста относительно рамы и оси вторичного вала коробки передач постоянно изменяется. Поэтому для передачи вращающего момента от вторичного вала коробки передач к валу заднего моста необходим дополнительный вал, у которого изменяются длина и угол наклона к продольной оси автомобиля.
Карданная передача (в наиболее простом виде) состоит из карданных шарниров и карданного вала. Карданные шарниры обеспечивают угловое перемещение карданного вала, а свободные шлицевые соединения вилок карданного шарнира с карданным валом — изменение расстояния между шарнирами.
Карданные передачи используют на колесных тракторах, оборудованных приводом на все четыре колеса (К-701, Т-150К, МТЗ-82), и гусеничном тракторе Т-150. Их устройство аналогично устройству карданных передач автомобилей.
В карданную передачу некоторых автомобилей (ГАЗ-53А, ЗИЛ-130 и др.) и тракторов (МТЗ-82) введен дополнительный вал, устанавливаемый на промежуточной опоре. Такая конструкция позволяет укоротить основной вал, уменьшить его вибрацию, повысить надежность и долговечность работы карданной передачи.
Карданный шарнир с игольчатыми подшипниками (рисунок а) состоит из вилок, крестовины, игольчатых подшипников, сальников. Стаканы с игольчатыми подшипниками надевают на пальцы крестовины и уплотняют сальниками. Стаканы фиксируют в вилках стопорными кольцами или крышками, привернутыми к ним винтами. Карданные шарниры смазывают через масленку по внутренним сверлениям крестовины. Предохранительный клапан служит для устранения излишнего давления масла в шарнире.
При равномерном вращении ведущей вилки ведомая вилка вращается неравномерно: за один оборот она дважды обгоняет ведущую вилку и дважды отстает от нее. Для устранения неравномерности вращения и снижения инерционных нагрузок применяют два карданных шарнира.
В приводе к передним ведущим колесам устанавливают карданную передачу равных угловых скоростей. Такая передача автомобилей ГАЗ-66 и ЗИЛ-131 состоит из вилок 2, 5 (рисунок б), четырех шариков 7 и центрального шарика 8. Ведущая вилка 2 представляет собой единое целое с внутренней полуосью, ведомая откована вместе с наружной полуосью, на конце которой закреплена ступица колеса. Ведущий момент от вилки 2 к вилке 5 передается через шарики 7, перемещающиеся по круговым желобам вилок.
Рисунок. Карданные шарниры: а — карданный шарнир: 1 — крышка; 2 — стакан; 3 — игольчатый подшипник; 4 — сальник; 5, 9 — вилки; 6 — предохранительный клапан; 7 — крестовина; 8 — масленка; 10 — винт; б — карданный шарнир равных угловых скоростей: 1 — внутренняя полуось; 2 — ведущая вилка; 3, 4 — шпильки; 5 — ведомая вилка; 6 — наружная полуось; 7 — шарики: 8 — центральный шарик.
Шарик 8 служит для центрирования вилок и удерживается в неизменном положении шпильками 3, 4. Частота вращения вилок 2, 5 одинаковая вследствие симметричности механизма относительно вилок.
Изменение длины вала обеспечивают свободные шлицевые соединения вилок карданных шарниров с валом.
Устройство карданных передач — примеры конструкций. Кардан автомобилей ГАЗ, ВАЗ и ЗИЛ
Конструкция карданной передачи короткобазного автомобиля
На рисунке 1 представлена карданная передача короткобазного автомобиля ограниченной проходимости.
Карданная передача одновальная, двухшарнирная, с карданами неравных угловых скоростей. Передача состоит из трубчатого карданного вала 8, к одному концу которого приварена вилка 9, а к другому концу наконечник 5 со шлицами. Наконечник соединен с подвижной в осевом направлении шлицевой втулкой 4, приваренной к вилке 3 карданного шарнира. Такое подвижное шлицевое соединение называется компенсирующим устройством. Оно обеспечивает изменение длины карданной передачи при перемещении ведущего моста относительно коробки передач во время движения автомобиля. Шлицевое соединение смазывают через масленку. Оно уплотняется манжетой 6 и защищается от грязи резиновым гофрированным чехлом 7.
Рисунок 1 — Карданная передача короткобазного автомобиля
1, 3, 9, 10 — вилки; 2 — крестовина; 4 — втулка; 5 — наконечник; 6 — манжета; 7 — чехол; 8 — вал
Вилки 3 и 9 соединяются с вилками 1 и 10 карданных шарниров крестовинами 2 и игольчатыми подшипниками, которые смазываются через масленку в крестовине. Каждый подшипник состоит из стального стакана с иголками, закрепленного в проушине вилки и уплотненного манжетой для удержания смазочного материала и защиты от воды и грязи. Вилки 1 и 10 через свои фланцы болтами прикрепляются к фланцам, которые установлены на концах валов карданной и главной передач. При таком фланцевом креплении карданной передачи очень удобны ее монтаж и демонтаж на автомобиле.
Конструкция карданной передачи легкового автомобиля ГАЗ
В легковых автомобилях ГАЗ, имеющих удлинитель в коробке передач, применяют одновальную карданную передачу, двухшарнирную, с карданами неравных угловых скоростей.
Карданная передача (рисунок 2) включает в себя карданный вал 5 и два карданных шарнира. Вилка 3 карданного шарнира установлена подвижно в осевом направлении на шлицах вторичного вала 2 коробки передач 1, что компенсирует изменение расстояния между коробкой передач и задним ведущим мостом при движении автомобиля.
Рисунок 2 — Карданная передача легковых автомобилей ГАЗ
1 — коробка передач; 2 — вторичный вал; 3, 4, 7, 9 — вилки; 5 — карданный вал; 6 — балансировочная пластина; 8 — крестовина; 10 — игольчатый подшипник
Другая вилка 4 карданного шарнира приварена к стальному трубчатому карданному валу 5. К другому концу карданного вала также приварена вилка 7, которая соединяется с вилкой 9 крестовиной 8 с игольчатыми подшипниками 10. Вилка 9 связана с валом главной передачи заднего ведущего моста.
Для уменьшения вибраций карданной передачи, возникающих при движении автомобиля, к карданному валу привариваются в определенных местах балансировочные пластины 6, уменьшающие его дисбаланс.
Конструкция карданных передач грузовых автомобилей ЗИЛ
Карданная передача грузовых автомобилей ЗИЛ ограниченной проходимости показана на рисунке 3. Карданная передача двухвальная, трехшарнирная, с карданными шарнирами неравных угловых скоростей.
Передача включает основной 6 и промежуточный 1 карданные валы, соединенные между собой, с коробкой передач и задним мостом карданными шарнирами 5, промежуточную опору 3 и компенсирующее устройство 10.
Рисунок 3 — Карданная передача грузовых автомобилей ЗИЛ ограниченной проходимости
1, 6 — карданные валы; 2 — втулка; 3 — промежуточная опора; 4 — кронштейн; 5 — карданный шарнир; 7 — обойма; 8 — подшипник; 9 — крышка; 10 — компенсирующее устройство
Промежуточная опора представляет собой шариковый подшипник 8, установленный на промежуточном карданном валу. Подшипник закрыт двумя крышками 9 с войлочными манжетами и находится в упругой резиновой обойме 7, которая размещена в кронштейне 4, закрепленном на раме автомобиля. Резиновая обойма подшипника уменьшает вибрации и исключает возникновение в промежуточном карданном валу нагрузок, обусловленных неточностью монтажа опоры и деформациями рамы автомобиля.
Компенсирующее устройство 10 карданной передачи представляет собой подвижное в осевом направлении соединение. Оно состоит из шлицевой втулки 2, приваренной к промежуточному карданному валу, и шлицевого наконечника вилки карданного шарнира 5, соединяющего карданные валы. Компенсирующее устройство смазывается при сборке и уплотняется войлочной манжетой, а также защищается резиновым гофрированным чехлом.
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
Устройство карданной передачи автомобиля
Все знают, что главная задача двигателя – выработать крутящий момент, необходимый для того, чтобы привести в движение колеса. Однако не каждый в курсе, какие именно устройства и механизмы задействуются на этом пути, чтобы момент передался от маховика на сам колесный диск. В зависимости от конструкции автомобиля здесь могут применяться разные системы. Однако название у них одно – карданная передача. Назначение ее, типы и особенности рассмотрим прямо сейчас.
Описание
Итак, для чего используется данный элемент? Он служит для передачи крутящего момента между валами, что находятся под конкретным углом относительно друг друга. Как правило, такая передача используется в узлах трансмиссии.
При помощи нее соединяются следующие элементы:
- Двигатель и КПП.
- КПП и раздаточная коробка.
- Трансмиссия и главная передача.
- Ведущие колеса и дифференциал.
- Раздаточная трансмиссия и главная передача (встречается на внедорожниках).
Как видите, узел может взаимодействовать в разных механизмах и агрегатах.
Шарнир
Это основной элемент в устройстве карданной передачи. Каких видов он бывает? На данный момент различают несколько типов карданных передач, в зависимости от конструкции шарнира:
- С шарниром неравных угловых скоростей.
- Со ШРУСом.
- С полукарданным шарниром. Он может быть упругим или жестким. На данный момент не применяется в автомобилях.
Итак, рассмотрим эти виды более подробно.
Передача с шарниром неравных угловых скоростей
Она состоит из следующих элементов:
- Хвостовика скользящей вилки.
- Промежуточного вала.
- Самой вилки с грязеотражателем.
- Защитного кольца.
- Промежуточной опоры.
- Подшипника.
- Стопорной шайбы и А-образной пластины.
- Шлицевой вилки.
- Крестовины.
- Заднего вала.
- Фланца главной передачи.
- Карданного шарнира.
- Уплотнительного кольца.
- Стопора с болтом.
- Игольчатого подшипника.
Такая передача в простонародье получила название «кардан». Она используется на автомобилях с задним либо полным приводом. Это в основном внедорожники либо коммерческий транспорт. Также используется подобная карданная передача на ВАЗах классических моделей. Данный узел включает в себя шарниры неравных угловых скоростей. Они расположены на карданных валах. В некоторых автомобилях может использоваться промежуточная опора с подшипником (как правило, когда кардан состоит из двух частей). На концах данной передачи находятся соединительные устройства (фланцы).
Такой шарнир представляет собой две вилки, которые располагаются под углом в 90 градусов. Крестовина вращается благодаря игольчатому подшипнику, что устанавливается в проушинах вилок. Эти подшипники являются необслуживаемыми. Таким образом, смазка, что находится под крышками, запрессована на весь срок службы и не меняется в процессе эксплуатации.
Среди особенностей данного типа механизмов стоит отметить следующее. Передача усилий осуществляется неравномерно (циклически). Так, за один оборот ведомый вал обгоняет ведущий дважды и отстает в два раза. Чтобы компенсировать неравномерность вращения, в данном узле используется не меньше двух шарниров. Они находятся по одному с каждой стороны карданной передачи. А вилки противоположных шарниров вращаются на одной плоскости.
Если говорить о количестве валов, их может быть несколько или один. Все зависит от расстояния, на которое будет передаваться мощность на главную передачу автомобиля. При использовании двухвальной схемы первый вал является промежуточным, а второй – задним. Элемент, созданный по такому принципу, обязательно предусматривает наличие промежуточной опоры. Последняя крепится к раме автомобиля (либо при отсутствии таковой – к кузову). Чтобы компенсировать изменение длины передачи, в первом или во втором вале делается шлицевое соединение. С элементами трансмиссии (коробкой передач и задним мостом) механизм взаимодействует посредством муфты и фланцев.
Передача со ШРУСом
Сейчас данная конструкция является наиболее востребованной и практичной в мире автомобилей. Зачастую подобная схема практикуется на переднеприводном транспорте. Основная цель такой передачи – соединить ступицу ведущего колеса и дифференциал.
Конструктивно данный узел состоит из следующих элементов:
- Полуоси.
- Хомута.
- Обоймы.
- Корпуса шарнира.
- Сепаратора.
- Стопорного кольца.
- Шарика.
- Конусного кольца.
- Пружинной шайбы.
- Грязезащитного чехла.
Такая передача включает в себя два шарнира. Они соединены между собой приводным валом. Ближайший к трансмиссии ШРУС является внутренним, а противоположный (со стороны ведущего колеса) – внешним.
Также подобная схема использования шарниров практикуется на задне- и полноприводных автомобилях (яркий тому пример – отечественная «Нива»). Применение подобной схемы позволяет значительно снизить уровень шума при работе передачи. По сравнению с крестовинами, ШРУС является более современной конструкцией и обеспечивает передачу момента на значительно больший угол с постоянной угловой скоростью.
Про ШРУС
Сам ШРУС являет собой обойму, которая помещена в специальный корпус. Между обоймами двигаются металлические шарики. Корпус имеет сферическую форму. Для движения шариков в нем выполнены канавки. Такая конструкция позволяет передавать крутящий момент под углом в 30 и более градусов. Также в конструкции применяется сепаратор, удерживающий шарики в определенном положении.
Пыльник
Отдельно стоит сказать о пыльнике. Данный грязезащитный чехол является обязательным элементом, без которого работа ШРУСа не представляется возможной. Этот пыльник крепится при помощи хомутов и предотвращает попадание грязи, пыли и прочих отложений внутрь корпуса. При эксплуатации нужно всегда следить за состоянием грязезащитного чехла. В противном случае пыль и вода будут разрушать конструкцию шарнира и вымывать смазку.
Из-за повышенного износа вскоре граната может захрустеть. Ремонт карданной передачи не позволит вернуть ее в прежнее, рабочее состояние. При подобных признаках элемент меняется целиком на новый. Также отметим, что при изготовлении ШРУСа внутрь закладывается смазка на основе дисульфида молибдена. Она закладывается на весь срок службы ШРУСа. А в случае повреждения пыльника при его замене меняется и смазка.
С полукарданным шарниром
Используется сейчас редко. Такая карданная передача состоит из следующих элементов:
- Вкладыша.
- Центрирующей втулки.
- Упругого элемента.
- Фланца вторичного вала КПП с болтом.
- Сальника с обоймой.
- Вторичного вала.
- Грязеотражателя.
- Карданного вала.
- Гайки крепления фланца.
- Центрирующего кольца.
- Пробки.
- Уплотнителя центрирующего кольца.
Как действует этот узел? Данный механизм осуществляет передачу усилий между двумя валами, которые находятся под малым углом, за счет деформации упругого элемента. Зачастую в такой схеме используется муфта «Гуибо». Она представляет собой шестигранный упругий элемент. Муфта с двух сторон крепится фланцами к ведомому и ведущему валу.
Заключение
Итак, мы выяснили, каких типов бывает и как устроена карданная передача автомобиля. Наиболее популярной и совершенной на сегодня является передача на ШРУСах. Однако до сих пор встречаются автомобили, на которых используется старый, проверенный годами кардан на крестовинах. Особенно это касается коммерческого транспорта. Такая конструкция является основной для грузовиков, автобусов и спецтехники.