(044) 332-22-92
(063) 578-28-30
(067) 730-63-29
Ремонт карданов
Украина, г.Киев, ул. Алма-Атинская, 8
Режим работы:
пн-пт: 09:00 - 18:00
сб-вс: выходной



Принцип действия карданной передачи. Назначение. Карданная передача предназначена для передачи крутящего момента от одного механизма к другому, если оси их валов изменяют взаимное положение или не лежат на одной прямой. Карданная передача чаще всего соединяет ведомый вал коробки передач (см, рис.) или раздаточной коробки (см. рис., в) с ведущим валом главной передачи моста. Коробка передач раздаточная коробка) закреплена на раме или на кузове, а ведущий мост присоединен к раме через подвеску и может перемещаться относительно рамы.Поэтому взаимное положение механизмов при движении автомобиля изменяется.Карданные передачу устанавливают также в приводе к передним ведущим управляемым колесам и а приводе ведущих неуправляемых код при независимой подвеске (см. рис., б). В общем случае карданная передача состоит из карданных шарниров (рис., а),карданных валов 2 и 5, промежуточной опоры 3 и компенсирующего соединения 7. 

Схемы карданной передачи:

• а — общая;

• б — жесткого карданного шарнира неравных угловых скоростей;

• в — карданного.

Компенсирующее соединение обеспечивает изменение длины карданного вала, если при перемещении одного механизма относительно другого меняется расстояние между ними, как, например, между ведущим мостом и коробкой передач. Карданные шарниры обеспечивают передачу крутящего момента между валами, оси которых пересекаются под углом. Различают карданные шарниры равных и неравных угловых скоростей. Карданные шарниры неравных угловых скоростей делят на упругиеи жесткие. Карданные шарниры равных угловых скоростей по конструкции бывают шариковые с делительными канавками, шариковые с делительным рычажком, кулачковые и сдвоенные. Упругие карданные шарниры передают момент между валами с осями, пересекающимися под углом 2 — 3° или несколько больше, в результате упругой деформации соединительных элементов и выполняют функции дополнительного гасителя крутильных колебаний. Жесткий карданный шарнир неравных угловых скоростей передает крутящий момент от одного вала к другому через подвижные соединения жестких деталей. Он состоит из двух вилок 3 и 5 (рис., б), в цилиндрические отверстия которых вставлены концы А, Б, В и Г соединительного элемента — крестовины 4. Вилки жестко закреплены на валах 1 и 2. При вращении валов концы Б и Г крестовины покачиваются относительно плоскости, перпендикулярной к оси вала 1. При повороте вала 1 вокруг своей оси на угол а вал 2 поворачивается вокруг своей оси на угол р. Соотношение между углами поворота валов 1 и 2 определяется выражениемtga = tgPcosy. Из этого выражения следует, что угол Р то больше угла а, то равен ему. Равенство этих углов наступает через каждые 90° поворота вала 1. Следовательно, при равномерном вращении вала 1 частота вращения вала 2 неравномерна и изменяется по синусоидальному закону в зависимости от времени. Она то больше, то меньше частоты вала 1. Неравномерность вращения тем больше, чем больше угол у между осями валов. В результате неравномерного вращения вала, расположенного за карданным шарниром неравных угловых скоростей, в трансмиссии возникают дополнительные пульсирующие нагрузки. Эти нагрузки тем больше, чем больше неравномерность вращения. При у = 5 / 10° дополнительные нагрузки сравнительно невелики, но при увеличении у до 15 — 20° они превышают нагрузки от крутящего момента двигателя. Чтобы избежать неравномерного вращения ведущих колес автомобиля, в карданной передаче два карданных шарнира устанавливают так, чтобы углы у, и у2 (см. рис., а) были равны, вилки карданных шарниров, закрепленные на неравномерно вращающемся валу 5, должны быть расположены в одной плоскости. Неравномерность вращения ведущих колес устраняют также применением карданного шарнира равных угловых скоростей. Принцип действия карданного шарнира равных угловых скоростей может быть проиллюстрирован схемой рисунка, (в). Валы 1 и 2 соединены между собой рычагами3 и 4. Рычаги контактируют в точке Б, линейная скорость которой одинакова для обоих рычагов, т.е. у = w1b = w2а. Равенство угловых скоростей w1 = w2 возможно, если h = a. Это условие выполнимо, если угол 6 равен углу f, т. е. если точка Б контакта рычагов лежит на биссектрисе yгла 180° — у. При вращении валов точка Б должна перемещаться в биссекторной плоскости. Конструктивно это условие можно обеспечить разными способами. Конструкция карданных передач. Карданная передача грузового автомобиля (рис.) состоит из трех жестких карданныхшарниров 10, 8 и 21, промежуточного 3 и основного 9 валов, промежуточной опоры 16, а также компенсирующего шлицевого соединения 18, 19, Карданные шарниры неравных угловых скоростей, применяемые на отечественных автомобилях, устроены в основном одинаково. Одна из вилок 1 карданного шарнира имеет фланец, а другая 2 приварена к трубе карданного вала 3. Шипы крестовины 13 входят в проушины обеих вилок с игольчатыми подшипниками 12. Каждый подшипникудерживается в проушине вилки крышкой 14, которая присоединена к вилке двумя болтами, стопорящимися усиками шайбы 11. В некоторых карданных шарнирах подшипники закреплены в вилках стопорными кольцами. Для удержания смазочного материала в подшипнике и защиты его от попадания грязи и влаги предназначено комбинированное уплотнение 15, которое состоит из однокромочного сальника, вмонтированного в обойму подшипника, и торцового уплотнения, напрессованного нашипы крестовины. При такой конструкции не требуется пополнения смазочного материала в процессе эксплуатации. В крестовинах, выпускавшихся ранее, имеласьмасленка 7 для смазывания подшипников крестовин. В некоторых карданных шарнирах рабочая нагруженная пружиной кромка резинового сальника обращена в сторону подшипника. Поэтому в крестовине предусмотрен предохранительный клапан, защищающий сальники от повреждения под действием давления нагнетаемого в крестовину масла. Карданные шарниры автомобилей новых моделей обычно заправляют при сборке консистентным смазочным материалом и в эксплуатации его не заменяют. Максимальный угол между осями валов при использовании жестких карданных шарниров неравных угловых скоростей зависит в основном от конструкции вилок и не превышает 15 — 20°. Если угол между осями валов менее 2° и при передаче крутящего момента изменяется незначительно, то шипы крестовины деформируются иглами и быстро разрушается карданный шарнир. Чтобы избежать этого, в карданных шарнирах иногда применяют подшипники скольжения в виде втулок.

 

Карданные валы выполняют из тонкостенных труб, к которым приваривают вилки карданных шарниров, шлицевые втулки или наконечники. Для уменьшения поперечных нагрузок валы динамически балансируют в сборе с карданными шарнирами. Дисбаланс карданных валов устраняют, приваривая к концам трубы валабалансировочные пластины 20, а иногда устанавливая балансировочные пластины под крышки подшипников карданных шарниров. Взаимное положение деталей шлицевого соединения после сборки и балансировки карданного вала на заводе отмечается специальными метками. При нарушении балансировки из-за изгиба вала, износа подшипников и других причин возникают дополнительные поперечные нагрузки и вибрации валов, что снижает срок службы как карданных передач, так и механизмов, соединяемых ими. Компенсирующее соединение карданной передачи выполняют обычно в виде шлицевого соединения. Оно обеспечивает изменение длины карданной передачи, если при перемещении одного агрегата относительно другого меняется расстояние между ними, как, например, между ведущим мостом и коробкой передач. Шлицевой наконечник 19 вилки карданного шарнира входит в шлицевую втулку 18, приваренную к валу 3. В шлицевое соединение при сборке закладывают смазочный материал. Для защиты от вытекания смазочного материала и загрязнения установлены войлочный сальник 5 и чехол 6. У легковых автомобилей шлицевое соединение карданной передачи иногда выполняется в картере коробки передач. Например, на автомобиле ГАЗ-24 «Волга» щлицевая втулка вилки карданного шарнира надета на шлицы удлиненного ведомого вала коробки передач. Шлицевое соединение, размещенное в удлинителе картера коробки, смазывается маслом, находящимся в картере.

 

Промежуточная опора представляет собойшариковый подшипник 17, закрепленный на промежуточном карданном валу. Подшипник закрыт с обеих сторон крышками с войлочными сальниками и установлен в упругой резиновой обойме 4, которая размещена в кронштейне, укрепленном на раме. Упругая обойма подшипника снижает вибрацию и предотвращает возникновение в промежуточном карданном валу нагрузок, обусловленных неточностью монтажа опоры и деформациями рамы. Карданная передача легкового авто передачи грузового автомобиля, но передний карданный шарнир, расположенный между коробкой передач и промежуточной опорой, выполнен упругим. Он состоит из вилок 1 и 3, массивных резиновыхсоединительных деталей 2, а также болтов с гайками и шайбами. 

Карданные шарниры равных угловых скоростей устанавливают в приводе к управляемым ведущим колесам. Шариковый карданный шарнир с делительными канавками имеет два кулака 2 и 4 (рис., а), изготовленные как одно целое с валами 1 и 5. В каждом кулаке выполнено по четыре канавки, в которые закладываются четыре шарика 3. Пятый шарик 6 расположен между торцами кулаков и обеспечивает их центрирование. Для установки четвертого шарика 3 при сборке карданного шарнира на центрирующем шарике 6 сделана лыска. После сборки карданного шарнира центрирующий шарик поворачивают лыской в сторону торца вала кулака 2 и фиксируют в этом положении штифтом 8, входящим в отверстие шарика 6 и вала кулака 2. Штифт 8, в свою очередь, фиксируют другим штифтом 7. При вращении валов 1 и 5 в любую сторону крутящий момент передается от одного кулака к другому только через дна шарика. Каждый из четырех периферийных шариков лежит одновременно в канавках обоих кулаков, а его центр при этом располагается на пересечении осей канавок в точке, которая лежит в плоскости, проходящей через точку О. Вследствие этого при вращении валов и изменении угла между их осями шарики 3 всегда устанавливаются в биссекторной плоскости. Простота конструкции и достаточная надежность в работе карданных шарниров с делительными канавками позволяет применять их на многих отечественных автомобилях (УАЗ-469, ГАЗ-66, ЗИЛ-131). Такие шарниры могут работать при углах поворота колес до 30 — 32°. Их недостатком является необходимость точной фиксации валов в осевом направлении, а также высокие давления на контактных поверхностях, что снижает долговечность таких шарниров и ограничивает их применение на автомобилях большой грузоподъемности.

 

Шариковые карданные шарниры равных угловых скоростей:

• а — с делительными канавками;

• б — с делительным рычажком.

В шариковом карданном шарнире сделительным рычажком 14 (рис., б) связь между ведущей звездочкой 77 исферической чашкой 9, выполненной как одно целое с валом 75, осуществляется шестью шариками 12, заключенными всепаратор 10. При повороте вала 75 относительно вала ведущей звездочки делительный рычажок через направляющую чашку 13 поворачивает сепаратор, устанавливая шарики в биссекторной плоскости. Крутящий момент в таком шарнире передается через все шарики как при переднем, так и при заднем ходе. Поэтому нагрузка на шарик меньше, чем у карданного шарнира с делительными канавками. При одинаковых габаритных размерах карданные шарниры с делительным рычажком могут передавать больший момент, чем карданные шарниры с делительными канавками. Они работают при углах до 38°. На рисунке показан привод переднего колеса автомобиля «Урал-375» с кулачковым карданным шарниром равных угловых скоростей. В пазах вилок 4 и 7 валов 1 и 6 полуосей могут поворачиваться кулаки 5 и 8. Кулаки шарнирно соединяются между собой диском 9, входящим в их вырезы. При передаче вращения, когда валы 7 и 6 расположены под углом, каждый из кулаков 5 и 8 поворачивается одновременно относительно оси паза вилки и оси диска. Оси пазов вилок лежат в одной плоскости, которая проходит через среднюю плоскость диска 9. Эти оси расположены на равных расстояниях от точки пересечения осей валов и всегда перпендикулярны осям валов, поэтому точка их пересечения при любом положении вилок располагается в биссекторной плоскости. 

Привод переднего колеса автомобиля «Урал-375»:

• а — общий вид привода;

• б — детали кулачкового карданного шарнира;

• 1 — наружная полуось;

• 2 — поворотная цапфа;

• 3 — уплотнительные манжеты;

• 4 и 7 —вилки;

• 5 и 8 — кулаки;

• 6 — внутренняя полуось;

• 9 — диск;

• 10 — обод колеса;

• 11 — шина;

• 12 — соединительная муфта;

• 13 — трубопровод.

Кулачковые карданные шарниры могут работать при углах до 50°. Благодаря большой контактной поверхности деталей, через которые передаются усилия, кулачковый карданный шарнир имеет небольшие размеры. Основной его недостаток — более низкий, чем у шариковых карданных шарниров, КПД и, как следствие, больший нагрев при работе. Если передние управляемые колеса легкового автомобиля ведущие, то их привод осуществляется карданными передачами, имеющими обычно дна карданных шарнира1 и 7 равных угловых скоростей и вал 4 (рис., б). Долговечность карданных шарниров в значительной мере зависит от наличия в них смазки и защиты их от влаги и грязи. С этой целью оба карданных шарнира закрыты защитными чехлами 3, 6 и кожухами 2, 5. Наружный (ближний к колесу) карданный шарнир (рис., б), как и шарнир, показанный на рисунке, а, представляет собой шарнир с делительными канавками (001 = 002, R1 = R3), но здесь канавки не боковые, а внутренние 10, ограниченные радиусом RB, инаружные 8, ограниченные радиусом RH, как у шарнира с делительным рычажком (см. рис., б). Такой шарнир может работать при углах у до 35°. Центрирование (поворот вокруг центра О) осуществляется сепаратором 9. Внутренний (дальний от колеса) карданный шарнир может работать при углах у не более 18°, но при любом значении у возможно перемещение всей внутренней части шарнира вдоль оси ею наружной обоймы. Таким образом, внутренний карданный шарнир осуществляет функции компенсирующего устройства. У обоих шарниров крутящий момент передают все шарики. 

Привод переднего колеса автомобиля ВАЗ-2121 «Нива»:

• а — конструкция;

• б — схема наружного шарнира.