Карданная передача служит для передачи крутящего момента от одного агрегата другому, оси валов которых могут не совпадать, изменять угол скрещивания, допуская изменение расстояния между валами.
В автомобилях карданная передача может применяться для передачи крутящего момента двигателя в заднеприводной и полноприводной трансмиссии, в рулевом управлении для передачи вращения от рулевого колеса к рулевому механизму, а так же в приводе рычага переключения передач.
Карданная передача, применяемая в трансмиссии автомобиля, состоит из из трубы или сплошного прутка, с одной стороны которого приварена неподвижная вилка, с другой – шлицевая втулка с подвижной вилкой.
Шлицевое соединение служит для компенсации изменения длины карданного вала при работе подвески. При передаче большого крутящего момента, шлицевые соединения оказывают значительные сопротивления сдвигу. Поэтому, для обеспечения высокой плавности работы трансмиссии при ходах подвески на высокоскоростных, нагруженных большими крутящими моментами валах, вместо шлицевого соединения используются высокоскоростной подвижный шарнир равных угловых скоростей.
Шарниры карданных валов состоят из двух вилок, расположенных в перпендикулярных друг другу плоскостях, соединённых крестовиной с четырьмя игольчатыми подшипниками.
К трубе карданного вала приварены балансировочные пластины, установленные при динамической балансировке карданного вала на специальном стенде.
Эластичные подвески главной передачи и силового агрегата требуют наличия податливого соединения хотя бы на одном конце карданного вала. Для этой цели используют упругие дисковые резиновые муфты с осевым центрированием. Упругие дисковые муфты ( эластичные муфты )способствуют так же демпфированию крутильных колебаний и изоляции структурных шумов, возникающих в карданных передачах.
Длина сплошного или трубчатого карданного вала оказывает наибольшее влияние на критическую частоту его вращения. Поэтому на всех скоростных автомобилях устанавливаются расчленённые, состоящие из двух – трёх частей, карданные валы с промежуточной опорой.
Промежуточная опора представляет собой уплотнённый с обоих сторон и заполненный долговечной смазкой радиальный шариковый подшипник, который с помощью вулканизированной упругой резино – металлической обоймы крепится на кузове (раме) автомобиля.
Недостатком передачи крутящего момента карданным шарниром, является изменение угловой скорости ведомого вала при каждом обороте. Для уменьшения этого эффекта и вызванной им вибрации, при сборке карданных валов, вилки по обоим концам располагают в одной плоскости. Вторым недостатком карданной передачи является ограничение угла передачи крутящего момента.
Угол в шарнире при эксплуатации составляет на грузовых автомобилях от 0 до 12 градусов, на легковых автомобилях в снаряженном состоянии составляет 0 – 4 градуса. Конструкция шарнира допускает передачу крутящего момента под углом до 35 градусов, а у центрированного сдвоенного шарнира фирмы GWB при крутящем моменте до 12000 н*м, при максимальном угле до 42 град.
Читайте также: Есть ли колдун на приоре с абс
При увеличении угла в карданном шарнире, снижается его срок службы и увеличивается неравномерность передачи крутящего момента. Не желательны так же боковое смещение и не параллельность валов приводимых агрегатов.
Карданная передача и главная передача
Карданная передача на автомобилях с задним приводом используется для передачи крутящего момента от вторичного вала КПП к главной передаче (о ней мы поговорим чуть позже) под изменяющимся углом. Другими словами, карданная передача необходима для передачи крутящего момента между агрегатами, оси валов которых не совпадают и могут изменять свое положение относительно друг друга при движении автомобиля. Карданная передача включает в себя передний и задний валы, промежуточную опору с подшипником, шарниры с вилками, крестовины, шлицевое соединение и эластичную муфту.
Передача крутящего момента под изменяющимся углом достигается за счет использования механизма шарниров с вилками и крестовинами.
У автомобиля с ведущими задними колесами задний мост связан не жестко с колесами и кузовом. А вот мотор, КПП и передний вал карданной передачи крепятся к кузову прочно и неподвижно. Во время движения автомобиль подпрыгивает на неровностях проезжей части, в результате чего кузов относительно заднего моста перемещается по вертикали — то вверх, то вниз. Соответственно, постоянно изменяется угол между передним валом карданной передачи и главной передачей, находящейся в заднем мосту.
Но крутящий момент поступает как раз в это «трясущееся» место, и данный процесс должен быть постоянным и равномерным. А задний вал карданной передачи не может и не должен быть жестким. Поэтому он оснащен двумя шарнирами, с помощью которых крутящий момент передается от КПП к главной передаче ровно и стабильно даже тогда, когда машина трясется на неровной дороге.
Шлицевое соединение обеспечивает компенсацию линейного перемещения карданной передачи относительно кузова при любом изменении угла передачи крутящего момента. А эластичная муфта компенсирует резкое и излишне жесткое обращение с педалью сцепления за счет поглощения проходящей по трансмиссии ударной волны. Важность этой детали существенно возрастает, когда за рулем находится новичок.
Читайте также: Картинки ваз 2112 с девушками
На автомобилях с передними ведущими колесами карданная передача имеет иную конструкцию. Поскольку крутящий момент передается на передние колеса, для каждого из них предусмотрен свой карданный вал и по два шаровых шарнира (другими словами, каждое ведущее колесо имеет индивидуальную карданную передачу). Этот механизм известен под названием ШРУС, что расшифровывается как «шарнир равных угловых скоростей».
Стоит отметить, что слабым местом ШРУСов являются шарниры: при попадании частичек песка, пыли или грязи шарнир быстро выходит из строя. Для защиты от воздействия внешней среды шарниры оснащены специальными резиновыми колпаками — пыльниками. Состояние пыльников необходимо держать на контроле: если на пыльнике появились отверстия, трещины или иные механические повреждения — его нужно срочно заменить, или через короткое время придется менять весь ШРУС.
На срок службы ШРУСов, а также шарниров карданного вала заднеприводных автомобилей отрицательное влияние оказывают следующие факторы: неправильный выбор скоростного режима на ухабистых и разбитых дорогах, буксование в грязи, резкий разгон, резкий старт, езда по грунтовой дороге с глубокими колеями.
Что касается главной передачи, то у заднеприводных и переднеприводных автомобилей ее конструкция и назначение отличаются. На машинах с задним приводом она используется для увеличения крутящего момента, для его передачи на полуоси колес под прямым углом, а также для уменьшения частоты вращения ведущих колес. Главная передача состоит из пары шестерен — ведущей и ведомой, расположенных под прямым углом по отношению друг к другу, причем ведущая шестерня по размеру меньше ведомой. Эти шестерни находятся в постоянном зацеплении друг с другом. Крутящий момент, возникающий в двигателе автомобиля, через коленчатый вал, сцепление, коробку переключения передач и карданный вал, передается на ведущую шестерню, а от нее под прямым углом — на ведомую шестерню, откуда, в свою очередь, передается на полуоси колес.
При повороте автомобиля ведущие колеса должны пройти разное расстояние: колесо внутри поворота — меньшее, а колесо снаружи поворота — большее. Поскольку главная передача не обеспечивает такого эффекта, на первый взгляд поворот автомобиля должен быть невозможен. Эта проблема решается с помощью устройства под названием «дифференциал». Он автоматически распределяет крутящий момент между полуосями (соответственно — между колесами) при выполнении поворотов, а также при движении по дороге с неровным дорожным покрытием. Другими словами, с помощью дифференциала колеса получают возможность вращаться с разной угловой скоростью, что позволяет им проходить разное расстояние, не проскальзывая при этом по поверхности дороги. Дифференциал включает в себя две шестерни полуосей и две шестерни сателлитов, и в комплексе с главной передачей образует с ней единый механизм.
Читайте также: Проволочное сопротивление в 121 3702
На автомобилях с передними ведущими колесами устройство главной передачи и дифференциала несколько отличается. Это обусловлено тем, что у таких машин мотор установлен поперек направления движения, поэтому необходимость передачи крутящего момента под прямым углом отпадает: ведь он и так передается в плоскости, соответствующей движению колес. У переднеприводных машин главная передача и дифференциал расположены непосредственно в коробке переключения передач. В остальном же функции главной передачи и дифференциала такие же, как и у машин с задним приводом.
Чтобы механизмы главной передачи и дифференциала преждевременно не изнашивались, у заднеприводных автомобилей заливается трансмиссионное масло в картер заднего моста. Визуально он выглядит как характерное утолщение в центральной части заднего моста. У переднеприводных автомобилей масло заливается в коробку передач. Уровень масла необходимо контролировать, при необходимости доливать его, а также своевременно менять износившиеся сальники, которые должны предотвращать утечку масла.
Способы передачи крутящего момента.
Различают два основных способа передачи крутящего момента — жесткий и фрикционный . При первом способе крутящий момент передается жесткими элементами, работающими на срез, изгиб или смятие; при втором — силами трения, возбуждаемыми на цилиндрических, конических или торцовых поверхностях вала.
Главные виды жестких соединений: шпоночные (рис. 551, виды 1, 2) шлицевые (виды 3, 4), призматические (вид 5), профильные (вид 6), штифтовые (виды 7, 8), фланцевые (виды 9—11).
К фрикционным относятся соединения: с натягом (вид 12), конусные (вид 13), с пружинными затяжными кольцами (виды 14, 15), клеммные (вид 16).
Применяют также сочетание обоих способов. Нагружаемость жестких соединений увеличивают введением трения путем осевой (вид 3) или радиально-осевой затяжки (вид 4).
Для страховки от провертывания, а также для фиксации деталей в определенном угловом положении в фрикционные соединения вводят жесткие элементы, например, шпонки (виды 17—19).
Источник: