Карданный вал, шарнир или передача

Опрос

Карданная передача у большинства легковых автомобилей состоит из одной тонкостенной стальной трубы и двух шарниров- карданов.

Одни из карданов соединен с трубой при помощи шлицев, что позволяет карданному валу несколько изменять при движении автомобиля свою длину.

Устройство кардана и принцип работы карданной передачи показаны на рис. 36. На крестовину кардана ставят проушинами две вилки: одна является частью трубы карданного вала, другая частью фланца. После этого в проушинах размещают игольчатые подшипники в обоймах. Они охватывают шейки крестовины и закрепляются в проушинах стальными стопорными кольцами. При наличии таких карданов передача способна передавать вращение под различными, изменяющимися при движении автомобиля углами.

Такая передача из-за большой длины карданного вала часто вибрирует. Кроме того, пол кузова некоторых легковых автомобилей имеет арку для карданного вала, а это создает неудобства для пассажиров. Поэтому на легковые автомобили стали ставить карданную передачу с укороченным карданным валом. Коробка же передач осталась на своем месте. Получился разрыв между ведомым валом коробки передач и передним фланцем карданной передачи. Для компенсации этого разрыва нужен был дополнительный вал.

Так появился у карданной передачи промежуточный вал, передний конец которого при помощи кардана связан с ведомым валом коробки передач, а задний конец — с передним концом карданного вала при помощи шлицевого соединения и кардана. При этом задний конец проходит через шариковый подшипник опоры — кронштейна, жестко закрепленного снаружи на днище кузова. Пол кузова стал более ровным, возможности появления вибраций карданной передачи уменьшились.

Неисправности в карданной передаче заключаются в ослаблении затяжки болтов крепления фланцев карданов, в износе деталей карданов и, в частности, подшипников, из шлицевого соединения карданного вала. Эти неисправности вызывают «шум» и даже стук при работе карданной передачи, и их надо устранять, так как это опасно для движения автомобиля.

Игольчатые подшипники смазывают автотракторным трансмиссионным маслом при помощи шприца, используя отдельные масленки, установленные на крестовинах карданов. Шлицевое соединение карданных валов смазывают солидолом через пресс-масленку. Сроки смазки указываются в инструкции по эксплуатации автомобиля.

Карданная передача служит для передачи вращающего момента между агрегатами, оси валов которых не лежат на одной прямой и могут изменять свое взаимное положение.

В общем случае карданная передача состоит из карданных шарниров 2 и 5, карданных валов 1,4 и 6 и компенсирующего соединения 3. Иногда карданный вал устанавливают на промежуточной опоре, прикрепленной к поперечине рамы ТС.

Упругие карданные шарниры передают вращающий момент между валами с пересекающимися под углом 2…3° осями в результате упругой деформации соединительных элементов.

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.

Шарниры

По своей базовой конструкции продольные и поперечные приводные валы похожи, но специально адаптированы под разные задачи.

Продольные валы должны быть рассчитаны на высокую частоту вращения, угол в их шарнирах обычно мал, и при небольшой массе они должны иметь небольшие размеры, обеспечивающие компактность туннеля для карданного вала.

К поперечным валам требования другие. Они рассчитаны на меньшую частоту вращения, чем продольные валы, но должны работать с большими углами в шарнирах и обеспечивать осевое перемещение.

Для удовлетворения этим требованиям существуют шарниры самого разного типа.

Запчасти и компоненты трансмиссии для внедорожников и грузовиков

Опубликовано Beth на 16 ноября 2020 г. 19:26 | Оставить комментарий

Harvan уже более 25 лет производит высококачественные промышленные компоненты. Этот опыт в сочетании с нашими опытными членами команды и обширными производственными возможностями позволяет нам создавать детали и продукты для клиентов в самых разных отраслях.

Одним из наших основных потребительских рынков является производство внедорожников и тяжелых грузовиков. Мы разрабатываем и производим превосходные детали трансмиссии, которые помогают обеспечить долговечную и надежную работу транспортных средств и грузовиков. Читайте дальше, чтобы узнать больше о трансмиссиях, в том числе о том, из каких частей они состоят, как определить, нуждаются ли детали в замене, и как мы удовлетворяем потребности клиентов в запасных частях трансмиссии.

Основные детали и компоненты трансмиссии

Трансмиссия — это система транспортного средства, которая распределяет мощность от двигателя и трансмиссии к колесам, что позволяет транспортному средству двигаться.

Приводной вал/карданный вал. Приводной вал, также называемый приводным валом, карданным валом или карданным валом, является первым компонентом трансмиссии. Он передает крутящий момент от коробки передач к дифференциалу для распределения на другие компоненты трансмиссии. Валы отбора мощности (ВОМ) аналогичны карданным валам в том смысле, что они обеспечивают передачу мощности от двигателя к подключенному компоненту. Однако они используются для питания другого оборудования, подключенного к транспортному средству, а не самого транспортного средства.
Дифференциал(ы). Дифференциал — это компонент трансмиссии, передающий крутящий момент на колеса. Переднеприводные автомобили имеют передний дифференциал, заднеприводные автомобили имеют задний дифференциал, полноприводные автомобили имеют передний и задний дифференциалы, а полноприводные автомобили имеют дифференциалы, которые управляют всеми четырьмя колесами независимо.
Полуоси. Полуоси соединяются с обеими сторонами дифференциала и проходят наружу к каждому колесу. Они вращаются независимо, в зависимости от входного сигнала, поступающего от дифференциала.
Карданные шарниры. U-образные шарниры , также известные как универсальные шарниры, представляют собой гибкие шарнирные точки, передающие мощность под разными углами.
ШРУСы. ШРУСы , также известные как шарниры равных угловых скоростей (ШРУС), представляют собой гибкие шарниры, поддерживающие вращение ведущих колес с постоянной скоростью.

Все эти компоненты необходимы для работы трансмиссии, особенно карданного вала/вала отбора мощности. Карданный вал обеспечивает начальное соединение между трансмиссией и другими компонентами трансмиссии, что делает возможным движение и ускорение. Он состоит из множества компонентов (например, скользящей вилки, пыльника, вилки шестерни и болта), повреждение которых может вызвать проблемы в работе автомобиля.

Какие признаки того, что детали и компоненты трансмиссии нуждаются в ремонте или замене

Как карданные валы, так и карданные валы играют решающую роль в работе внедорожников и большегрузных автомобилей

По этой причине важно, чтобы компоненты и их отдельные подкомпоненты оставались в оптимальном состоянии. В противном случае существует повышенный риск того, что транспортное средство или грузовой автомобиль будет плохо работать или выйдет из строя

Некоторые признаки того, что карданному валу или карданному валу может потребоваться ремонт или замена, включают:

От прерывистого до постоянного скрипа во время работы
Повышенная вибрация во время работы
Стук при разгоне и переключении между задним ходом и движением

Запасные части для внедорожников и тяжелых грузовиков в Harvan

Специалисты Harvan используют передовые технологии производства для производства высококачественных компонентов для различных промышленных применений и процессов.

Наш список производственных возможностей включает:

Прецизионная обработка с ЧПУ, включая токарную обработку с ЧПУ, фрезерование с ЧПУ, шлифование и зубофрезерную обработку
Лазерная резка деталей до 60 дюймов (ширина) на 120 дюймов (длина) и гидроабразивная резка деталей до 13 футов (ширина) на 6,5 футов (длина)
Сварка алюминия, углеродистой стали, нержавеющей стали и различных экзотических сплавов

Чтобы узнать больше о наших производственных услугах и о том, как мы обслуживаем внедорожники и грузовики, свяжитесь с нами сегодня. Чтобы обсудить ваши производственные потребности с одним из наших экспертов, запросите предложение.

Техническое воплощение этой кинематической схемы представлено на рис.2

Карданные передачи бывают: с жёстким шарниром и с шарниром равных скоростей, оба варианта содержат валы, шарниры и промежуточные опоры. Жёсткий шарнир представлен на рис 2а.

Он не обеспечивает равномерного вращения и не допускает угла передачи момента вращения между валами большего, чем 240, что является существенным недостатком для большей части механизмов.

Жёсткий шарнир (рис 2а) содержит: вилки 8 и 4, крестовину 6, с установленными на каждом её полувалу игольчатыми подшипниками и стопорные пластины 11 и 12. Вилка 8 приварена к одному концу вала 9, а ко второму его концу (на рисунке не показан), приварен наконечник со шлицами, который вставляется со скольжением в ответную вилку жёсткого шарнира.

Иногда, вместо наконечника со шлицами устанавливают шлицевую втулку. После сборки, жёсткий шарнир подвергают балансировке с помощью приваривания пластин 10.

Обе вилки, установленные на валу 9, должны быть установлены строго в одной плоскости. Игольчатые подшипники, содержащие иглы 2 помещённые в стакан 1, устанавливаются на полувалах крестовины, фиксируются стопорными кольцами 3 и пластинами 11.

На крестовине имеется маслёнка 7 и предохранительный клапан 5, служащие для смазывания трущихся поверхностей крестовины и для предохранения сальника от попадания смазки.

Шарнир равных скоростей (рис. 2б) позволяет создать передачу вращения между валами с равномерной угловой скоростью под углом до 350 и содержит: две фигурные вилки-полумуфты 13 и 15, выполненных совместно с шлицевыми хвостовиками 16 и 20.

В центре сферической поверхности вилок имеются торцевые углубления, предназначенные для их центровки относительно друг друга, с помощью шарика 14, зафиксированного шпилькой 17 и штифтом 19.

В канавки полумуфт 13 и 15, укладываются шарики 18, предназначенные для передачи вращающего момента от одной полумуфты к другой. Шарик 14 предотвращает выпадание шариков 18 из рабочей зоны полумуфт -канавок овальной формы и, значит, ведущие шарики, независимо от взаимного углового положения полумуфт, всегда расположены в плоскости, которая делит поровну угол между осями вилок, что обеспечивает равномерность вращения обоих валов.

Шлицевые наконечники полумуфт 16 и 20 контактируют с шлицевыми втулками карданных валов, что позволяет отрегулировать длину всей карданной передачи. Сами валы устанавливают на подвесных подшипниках, содержащих кронштейны, резиновые прокладки и подшипники.

Контактные поверхности карданных валов выполняются закалёнными, из высококачественных сталей.

Карданные передачи применяются в различных агрегатах для передачи вращающего момента под углом, что упрощает конструкцию и сборку машин различного назначения.

Рекомендуем к чтению: центрифуги для угля

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.

В следующей публикации мы поговорим о не менее полезной штуке. Какой именно? Подписывайтесь на рассылку и обязательно узнаете!

Карданная передача с полукарданным упругим шарниром

Полукарданный упругий шарнир обеспечивает передачу крутящего момента между двумя валами, расположенными под небольшим углом, за счет деформации упругого звена.

Характерным примером данного типа шарнирного соединения является упругая муфта Гуибо (Guibo). Муфта представляет собой предварительно сжатый шестигранный упругий элемент, с двух сторон которого крепятся фланцы ведущего и ведомого валов.

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: принцип работы и особенности

Карданная передача – это механизм, который используется для передачи вращающего момента между двумя осями, которые находятся в угловом положении друг относительно друга.

Основной принцип работы карданной передачи заключается в том, что два ведомых вала соединены карданным крестовинным сочленением, которое позволяет передавать вращение между валами в любом положении. Это особенно полезно в случаях, когда оси валов находятся под углом друг относительно друга или вращаются в разных плоскостях.

Одной из особенностей карданной передачи является ее способность компенсировать непараллельность или небыстрорежимное вращение валов. Это достигается благодаря конструктивным особенностям карданного креста, который позволяет валам вращаться относительно оси, проходящей через середину креста.

Важно отметить, что карданная передача может работать только при правильном угле между валами. Этот угол называется «универсальным углом» и может быть разным для разных типов передач

Если угол слишком большой или слишком маленький, возникают дополнительные нагрузки и износ, что может привести к поломке или снижению эффективности передачи.

Карданная передача широко используется в таких областях, как автомобильная промышленность, сельское хозяйство, морской транспорт и другие. Это связано с ее способностью передавать вращательное действие между валами под разными углами, что позволяет эффективно использовать трансмиссию в разных условиях и при разных типах движения.

В заключение, карданная передача является важным механизмом, позволяющим передавать вращательное движение между валами под разными углами. Ее принцип работы основан на использовании карданного креста, который позволяет соединить валы и обеспечить передачу вращения в любом положении. Карданная передача используется в различных отраслях промышленности и является незаменимой частью механических систем.

Виды

На автотранспорте применяется несколько видов этих шарниров:

Равных угловых скоростей
Неравных
Упругий полукарданный

Первый вариант – ШРУСы, используются только на машинах с передачей вращения на передние колеса.

Что касается заднеприводных и полноприводных моделей, то в их конструкции могут устанавливаться одновременно все перечисленные виды. К примеру, на обычных автомобилях с приводом на заднюю ось устанавливается один шарнир неравных угловых скоростей, и один – полукарданный. А вот на кроссоверах со всеми приводными колесами и с поперечным положением мотора есть все виды шарниров – на передке используются ШРУСы, а сзади – два других вида.

is905 › Блог › Трансмиссия

Трансмиссия

служит для передачи крутящего момента от коленчатого вала двигателя на ведущие колеса, а также для изменения величины крутящего момента и его направления. При движении автомобиля коленчатый вал двигателя развивает до5000-6000 об/мин , а ведущие колеса при этом вращаются со скоростью не более1300 об/мин . Следовательно, даже при благоприятных дорожных условиях колеса автомобиля вращаются в четыре с лишним раза медленнее коленчатого вала. А при неблагоприятных дорожных условиях, когда возрастает сопротивление движению машины и приходится двигаться с невысокой скоростью, это отношение возрастает. При эксплуатации автомобиля возникает необходимость изменять не только скорость движения и величину подводимого к колесам момента, но также маневрировать, останавливаться, двигаться задним ходом. Выполнение всех этих действий становится возможным благодаря тому, что развиваемый двигателем крутящий момент подводится к ведущим колесам через механизмы, составляющие трансмиссию автомобиля. Существуют три основные компоновки трансмиссии: заднеприводная (или классическая), переднеприводная и полноприводная.

Трансмиссия заднеприводного автомобиля включает в себя:

— сцепление, — коробку передач, — карданную передачу, — главную передачу, — дифференциал, — полуоси.

В автомобиле с приводом на передние колеса все агрегаты трансмиссии расположены под капотом машины и объединены в один большой узел агрегатов. Коробка передач содержит в себе еще и главную передачу с дифференциалом. Поэтому валы привода передних колес выходят непосредственно из картера коробки передач.

Трансмиссия переднеприводного автомобиля включает в себя:

— сцепление, — коробку передач, — главную передачу, — дифференциал, — валы привода передних колес.

Сцепление

позволяет на непродолжительное время отсоединить трансмиссию от двигателя и обеспечивает плавное включение трансмиссии при трогании автомобиля с места или при переключении передач.Коробка передач служит для получения различных тяговых усилий на ведущих колесах путем изменения крутящего момента, передаваемого от двигателя к карданному валу, а также для изменения направления вращения ведущих колес при движении задним ходом и для отключения трансмиссии от двигателя на длительное время.Карданная передача позволяет передавать крутящий момент от выходного вала коробки передач к заднему мосту при изменяющемся (при движении автомобиля) угле между осями вала коробки передач и ведущего вала главной передачи.Главная передача служит для того, чтобы передать крутящий момент под углом 90 градусов от карданного вала к полуосям, а также для уменьшения числа оборотов ведущих колес по отношению к числу оборотов карданного вала. Уменьшение частоты вращения механизмов трансмиссии после главной передачи приводит к увеличению крутящего момента и, соответственно, увеличивает силу тяги на колесах.Дифференциал обеспечивает возможность вращения правого и левого ведущих колес с разными скоростями на поворотах и неровной дороге. Две полуоси, связанные с дифференциалом через полуосевые шестерни, передают крутящий момент от дифференциала к правому и левому ведущим колесам. Дифференциалы, устанавливаемые между приводами колес ведущей оси, называют межколесными, между разными осями — межосевыми (в полноприводных трансмиссиях).

Полноприводные автомобили имеют большое разнообразие схем трансмиссий. Их можно условно разделить на три группы.

Полный привод, подключаемый автоматически. В большинстве таких трансмиссий постоянно ведущими являются передние колеса, а между осями вместо дифференциала установлена фрикционная муфта с электронным управлением или вискомуфта. Вискомуфта (вязкостная муфта) — передает крутящий момент при разных скоростях вращения частей ее корпуса за счет трения кремнийорганической жидкости между дисками. Вискомуфта может устанавливаться между осями или встраиваться в корпус дифференциала для его автоматической блокировки. Фрикционные муфты передают крутящий момент за счет трения при сжатии пакета дисков. Постоянный полный привод. Автомобили с такой трансмиссией обязательно имеют межосевой дифференциал. Передачу мощности к четырем колесам используют не только для повышения проходимости (у вседорожников), но и для лучшей реализации разгонных свойств автомобиля. Оба эффекта достигаются за счет перераспределения силы тяги — на каждом колесе она получается меньше, соответственно ниже вероятность их пробуксовки.