Что такое карданная передачи

Что такое карданная передача в устройстве трансмиссии автомобиля

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

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

Виды карданных передач, назначение, особенности

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Читайте также:  Как правильно Хендай Крета или Грета

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

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

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

Подведем итоги

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

Карданная передача – назначение, типы передач, устройство и работа

Предназначение карданной передачи

С началом своего движения автомобиль заставляет двигаться все свои узлы и агрегаты, в том числе и свою трансмиссию. Так как она находится в постоянном движении, соответственно взаимное месторасположение отдельных ее деталей может изменяться.

Неровное дорожное покрытие провоцирует колебание ведущих мостов, связанных подвеской. Рама и кузов автомобиля также совершают некоторые движения, как результат воздействия внешних факторов. Соответственно, могут смещаться относительно друг друга и оси валов агрегатов, которые передают крутящий момент от двигателя автомобиля к ведущим колесам.

Эта система агрегатов называется карданной передачей и предназначена она для того, чтобы уравновесить колебательные движения механизмов автомобиля для спокойной передачи крутящего момента.

В зависимости от автомобиля карданная передача может соединять такие механизмы:

  • коробку передач и раздаточную коробку;
  • коробку передач и главную передачу ведущего моста;
  • главные передачи заднего и среднего ведущих мостов;
  • полуоси и передние ведущие колеса;
  • главную передачу и ведущие колеса.

Строение карданных передач в разных автомобилях одинаково, отличия лишь в размерах агрегатов или в форме отдельных элементов.

Конструкция карданной передачи

Карданную передачу составляют такие элементы:

  • шарниры карданные;
  • основной и промежуточный валы;
  • промежуточная опора с подшипником;
  • эластичная муфта;
  • соединительные механизмы.

Схема карданной передачи, автомобиль ГАЗ-3302 Газель:
1 — хвостовик скользящей вилки; 2 — грязеотражатель скользящей вилки; 3 — скользящая вилка; 4 — вилка промежуточного карданного вала; 5 — промежуточный карданный вал; 6 — грязеотражатель; 7 — промежуточная опора; 8 — защитное кольцо; 9 — подшипник промежуточной опоры; 10 — защитное кольцо; 11 — шлицевая вилка; 12 — П-образная пластина; 13 — стопорная шайба; 14 — крестовина; 15 — вилка заднего карданного вала; 16 — задний карданный вал; 17 — фланец ведущей шестерни главной передачи; 18 — задний карданный шарнир; 19 — игольчатый подшипник; 20 — стопорное кольцо; 21 — болт; 22 — уплотнительное кольцо.

Итак, разберем устройство карданной передачи

Эластичная муфта в этой конструкции поглощает резкие рывки и вибрационные движения.

Схема эластичной муфты:
1 — муфта эластичная; 2 — фланец промежуточного вала коробки передач; 3 — грязевой отражатель; 4 — промежуточный вал коробки передач; 5 — гайка; 6 — уплотнитель центрирующего кольца; 7 — кольцо центрирующее; 8 — вкладыши муфты эластичной; 9 — болт; 10 — пробка; 11 — фланец переднего карданного вала; 12 — манжета; 13 — шлицевой конец переднего карданного вала.

С помощью двух фланцев муфта соединяет коробку переключения передач и передний карданный вал. Эти два механизма совмещаются с помощью центрирующего кольца на валу коробки передач и центрирующей втулки, которая находится во фланце карданного вала.

Карданные валы созданы из стальной трубы. Передний вал оборудован шлицевыми наконечниками, а задний — вилками карданных шарниров.

Промежуточная опора представляет собой шариковый подшипник, который установлен в кронштейне внутри резиновой изоляционной подушки.

Карданный шарнир состоит из двух вилок, соединенных между собой крестовиной. Сами вилки закреплены на карданных валах. На полых шипах крестовины находятся игольчатые подшипники с уплотнительными кольцами.

Типы карданных передач

Главную роль в карданной передаче выполняет карданный шарнир, в зависимости от конструкции которого выделяют такие типы карданных передач:

  • передача с шарниром равных угловых скоростей;
  • передача с шарниром неравных угловых скоростей;
  • передача с полу карданным упругим шарниром;
  • передача с полу карданным жестким шарниром.
Читайте также:  Доверенность на проведение технического обслуживания автомобиля

По количеству валов карданные передачи могут быть: одновальные, двухвальные и многовальные, а по количеству шарниров — одношарнирные, двухшарнирные и многошарнирные.

Работа карданных передач

Карданная передача с шарниром равных угловых скоростей, как правило, используется в автомобилях с передним приводом для соединения коробки передач с ведущими колесами. Этот механизм состоит из двух шарниров (внешнего и внутреннего), которые соединяются приводным валом.

Схема шарнира равных угловых скоростей (ШРУС):
1 — хомут;2 — полуось; 3 — грязезащитный чехол («пыльник»); 4 — хомут; 5 — сепаратор; 6 — обойма; 7 — малая полуось; 8 — корпус шарнира; 9 — стопорное кольцо; 10 — шарик; 11 — конусное кольцо; 12 — пружинная шайба.

Шарнир равных угловых скоростей (ШРУС) имеет сферический корпус, внутри которого находится обойма. В обойме и корпусе расположены канавки, по которым передвигаются металлические шарики. Представленная конструкция позволяет равномерно передавать крутящий момент, даже несмотря на изменяющийся угол наклона механизмов.

Карданная передача с шарниром неравных угловых скоростей в зависимости от расстояния, на которое надо передать крутящий момент имеет один или два карданных вала. Если используется два вала, то первый вал называется промежуточным, а второй — задним карданным валом. Валы соединяются с помощью промежуточной опоры, которая прикреплена к кузову автомобиля.

Шарнир неравных угловых скоростей представляет собой две вилки, расположенные друг к другу под углом 90 градусов, крестовину и соединительные элементы (болты, муфты, фланцы). Подшипники, в которых вращается крестовина, вставлены в специальные отверстия вилок.

Представленная карданная передача отличается тем, что в процессе работы крутящий момент движется неравномерно, то есть за один цикл ведомый вал два раза отстает и два раза опережает ведущий вал, поэтому здесь применяется как минимум два шарнира — по одному на каждом конце вала.

Карданная передача с полу карданным упругим шарниром обеспечивает перемещение крутящего момента между двумя валами, находящимися под небольшим углом относительно друг друга.

Видео: карданная и главная передачи

Эксплуатация и возможные неисправности карданной передачи

Бережная эксплуатация автомобиля позволяет шарнирам карданного вала и шаровым шарнирам передних валов сохранить свою работоспособность надолго, как минимум до 100 тысяч побега. Что касается труб, то при отсутствии механических повреждений их можно использовать долгие годы без замены, в противном же случае изогнутый механизм стоит просто заменить новым. Следует уделять внимание состоянию чехлов шарниров и заменять их при любом повреждении, уберегая тем самым шарниры.

Сокращение работоспособности шарниров могут спровоцировать резкие разгоны, пробуксовка в грязи, неправильный выбор скоростей, долгие поездки по снежным и грунтовым дорогам с глубокими колеями.

О неисправности карданной передачи можно узнать по появившимся посторонним звукам или рывкам автомобиля при движении. Существует несколько причин потери работоспособности карданной передачей, и среди них такие:

  • износ карданных шарниров;
  • деформация карданных валов;
  • повреждение или износ сальников;
  • повреждение защитного чехла шарнира;
  • износ подшипников;
  • ослабление соединительных механизмов.

Данные неисправности очень легко устранить, заменив поврежденные детали или подтянув крепежные детали.

Карданная передача

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.

Читайте также:  Wi-Fi камера заднего вида для автомобиля беспроводная, модулем, с передатчиком

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.

Ссылка на основную публикацию
Что такое жесткий диск компьютера
Жёсткий диск, что это такое Из чего состоит и как работает жёсткий диск Новости Высоких Технологий Главная Новости железа, софта,...
Что такое ABS в автомобиле, принцип работы и описание возможных неисправностей АБС
Антиблокировочная система АБС автомобиля Антиблокировочная система тормозов (ABS, англ. — Antiblock Brake System) предотвращает блокировку колес, не допускает юза при...
Что такое AUX в автомагнитоле (АУКС) как подключить, включить, сделать вход если его нет, блютуз ада
AUX что это в автомобиле AUX или линейный вход — это разъем, через который к автомобилю можно подключить внешний источник...
Что такое и для чего нужны депрессорные и диспергирующие присадки 1
Какие есть присадки для дизельного топлива Вся информация о присадках для ДТ НефтьОпт Техника развивается, экологи регулярно митингуют, прогресс жаждет...
Adblock detector