Уход за карданной передачей состоит в систематической проверке и подтяжке креплений, сальниковых уплотнений и в смазке карданов, шлицевых соединений и промежуточной опоры согласно таблице смазки автомобиля. Применять для смазки карданов следует только жидкие трансмиссионные автотракторные масла. Употребление консистентных смазок приводит к разрушению игольчатых подшипников.
Шлицевые соединения следует смазывать консистентными смазками.
При сборке карданной передачи необходимо следить за правильностью установки скользящей вилки на карданном валу. Она должна находиться в одной плоскости со второй вилкой вала согласно имеющимся меткам.
Карданная передача автомобилей ГАЗ-69А и ГАЗ-69 состоит из трех трубчатых валов и шести карданов с игольчатыми подшипниками.
Шлицевые соединения карданных валов предохраняются от загрязнения защитными резиновыми чехлами, а от вытекания смазки в шлицах — войлочными сальниками.
На автомобилях ГАЗ-63 и ГАЗ-63А с приводом на обе оси применяется карданная передача, состоящая из трех валов с двумя карданами, на каждом валу. Вал 1 передает усилие от коробки передач к раздаточной коробке, вал 2 — от раздаточной коробки к заднему мосту и вал 3 — от раздаточной коробки к переднему мосту.
У автомобиля ГАЗ-63А, имеющего лебедку, имеется, кроме того, четвертый карданный вал 4, который передает крутящий момент от коробки отбора мощности к ведущему (червячному) валу лебедки.
В карданной передаче автомобиля ГАЗ-51А крутящий момент от коробки передач передается к ведущему мосту двумя валами: промежуточным 5 и основным 2. Задний конец промежуточного — вала вращается в шарикоподшипнике 9, установленном в резиновом кольце И опоры, кронштейн 7 которой привернут к поперечине рамы. Смазывается шарикоподшипник через масленку 10. Удерживается смазка в шарикоподшипнике самоподжимными сальниками 8.
При деформации рамы автомобиля или вследствие неточности в установке шарикоподшипника при сборке шарикоподшипник может самоустанавливаться вследствие эластичности резинового кольца.
Рис. Схема карданной передачи автомобиля ЗИЛ-157К: 1 — коробка передач; 2 — основной карданный вал; 3 — раздаточная коробка; 4 — промежуточный карданный вал заднего моста; 5 — промежуточная опора привода заднего моста; 6 — карданный вал заднего моста; 7 — задний ведущий мост; 8 — средний ведущий мост; 9 — карданный вал среднего моста; 10 — карданный вал переднего моста; 11 — передний ведущий мост
В карданной передаче трехосного автомобиля ЗИЛ-157К (без лебедки) с приводом на все оси имеются пять карданных валов.
На автомобилях с лебедкой имеются дополнительно два карданных вала, при помощи которых осуществляется привод лебедки. Крутящий момент к задним мостам этих автомобилей передается двумя валами через промежуточную опору, установленную на верхнем реактивном рычаге, который приварен к кожуху полуоси среднего ведущего моста.
Промежуточная опора состоит из картера 10, в котором установлен на двух конических роликоподшипниках 6 вал 9 промежуточной опоры. Роликоподшипники закрыты крышками 2, Между крышками и корпусом установлены прокладки 3, при помощи которых регулируется затяжка подшипников. Масло в картер опоры заливается через отверстие, закрываемое пробкой 8, а уровень масла контролируется при помощи контрольного отверстия, закрываемого пробкой. Масло сливается из картера через отверстие, закрываемое пробкой 12. Через сапун 7 полость картера сообщается с атмосферой.
Карданная передача автомобиля ЗИЛ-157 выполнена так же, как и на автомобиле ЗИЛ-157К; их различие заключается в длине основного и промежуточного карданных валов и в устройстве отдельных деталей.
Карданная передача автомобиля ЗИЛ-151 состоит из пяти карданных валов, а автомобиля ЗИЛ-151А (с лебедкой) — из шести. Привод к.лебедке осуществляется одним карданным валом без промежуточной опоры. Промежуточная опора карданного вала привода заднего моста отличается по своему устройству от опоры, установленной на автомобиле ЗИЛ-157, отсутствием грязезащитных колец и маслоотгонных шайб.
Автомобили ЗИЛ-164А, ЗИЛ-164 и ЗИЛ-150 имеют одинаковые по своему устройству карданные, передачи. Привод к заднему мосту осуществляется двумя валами: основным и промежуточным. Задний конец промежуточного вала вращается в шарикоподшипнике промежуточной опоры. Промежуточная опора по своему устройству аналогична опоре, устанавливаемой на автомобиле ГАЗ-51А, и отличается, от нее тем, что для удержания смазки в крышке подшипника установлены обычные войлочные сальники.
Карданная передача трехосного автомобиля Урал-375 (без лебедки) с приводом на все оси состоит из четырех карданных валов. На автомобиле Урал-375 с лебедкой дополнительно устанавливаются два карданных вала (для привода лебедки) с карданными шарнирами от автомобиля ГАЗ-69.
Рис. Схема карданной передачи автомобиля Урал-375: 1 — коробка передач; 2 — основной карданный вал; 3 — раздаточная коробка; 4 — карданный вал среднего ведущего моста; 5 —карданный вал заднего ведущего моста; 6 — задний ведущий мост; 7 — средний ведущий мост; 8 — карданный вал переднего ведущего моста; 9 — передний ведущий мост
В карданной передаче трехосного автомобиля КрАЗ-214, имеющего привод ко всем осям и, кроме того, к лебедке, установлены шесть карданных валов. Привод к заднему мосту осуществляется двумя карданными валами через промежуточную опору, закрепленную на балке среднего моста.
Коробка передач соединена с раздаточной коробкой коротким карданным валом. Шлицевые соединения скользящих вилок кардана имеют масленки для смазки и сальниковые уплотнения.
Карданная передача трехосного автомобиля КрАЗ-219 имеет четыре карданных вала. Карданные валы, идущие к заднему и среднему мостам, и промежуточная опора такие же, как и на автомобиле КрАЗ-214.
Видео: Что такое карданная передача? Принцип работы, строение и основные неисправности. Разборка, сборка. Карданная передача, полуоси, ШРУС
Карданная передача служит для передачи крутящего момента от коробки передач или от раздаточной коробки к ведущему мосту автомобиля при изменяющихся углах между валами этих агрегатов. Такая передача нужна потому, что угол наклона карданного вала, соединяющего ведущий мост с коробкой передач или с раздаточной коробкой, во время движения автомобиля изменяется, так как ведущий мост прикреплен к раме автомобиля на рессорах и может относительно нее перемещаться.
Состоит карданная передача из карданов (карданных шарниров) и валов. Кардан является основным механизмом, который передает крутящий момент от одного вала к другому.
Основные части кардана: крестовина 16 и две вилки 7 и 15 с проушинами. Шипы 17 крестовины входят в проушины вилок и закрепляются в них шарнирно при помощи стальных стаканов 9 с игольчатыми подшипниками 10, защищаемых от проникновения грязи и утечки смазки сальниками 13. Смазываются подшипники через масленку 8, от которой масло к подшипникам подается по каналу 19, просверленному в крестовине. Для устранения чрезмерного давления смазки в крестовине установлен предохранительный клапан 18.
Крестовина кардана может свободно поворачиваться на некоторый угол относительно вилки одного вала, а вилка другого вала также может поворачиваться относительно крестовины.
Шлицевое соединение одной из вилок кардана с валом образует скользящее соединение, вследствие чего длина карданной передачи может изменяться при взаимных перемещениях коробки передач (раздатючной коробки) и ведущего моста.
Для уменьшения трения шлицевое соединение смазывается, через масленку 6.
Шлицевое соединение предохраняется от грязи и утечки смазки сальником 3 с крышкой 2. Для этой же цели используется резиновый гофрированный чехол 23, закрепляемый на карданном валу и подвижной вилке кардана стяжными хомутиками 22.
В карданной передаче, включающей только один кардан, скорость вращения ведомого вала при равномерном вращении ведущего непостоянна. Эта неравномерность резко возрастает с увеличением угла между ведомым и ведущим валами. Во избежание неравномерности вращения в автомобилях применяют двойную карданную передачу, т.е. вал с двумя карданами. В такой передаче при условии установки вилок обоих карданов на валу в одной плоскости неравномерность вращения, создаваемая первым карданом, выравнивается вторым карданом.
Для обеспечения равномерности вращения валов скользящие вилки карданов при сборке должны устанавливаться так, чтобы стрелки, имеющиеся на валах и вилках, находились в одной плоскости. Собранные карданные валы при помощи болтов крепятся фланцами вилок к фланцам валов коробки передач, раздаточной коробки и ведущих мостов.
Карданные валы изготавливаются трубчатыми с наваренными на концах наконечниками, на одном из которых имеются шлицы, а на другом — вилка кардана.
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.
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 предназначена для передачи крутящего момента от одного агрегата к другому, если оси их валов изменяют свое взаимное положение или не лежат на одной прямой.
Классификация карданных передач
Карданные передачи подразделяются но следующим основным классификационным признакам:
по конструкции карданной передачи:
открытая или закрытая (внутри картера, трубы и т.п.);
однозвенная (два шарнира, один карданный вал без промежуточной опоры) или многозвенная (с двумя и более карданными валами и промежуточными опорами);
по конструкции карданных шарниров:
неравных угловых скоростей (упругие — у < 3…5° и жесткие — у < 15… 20°);
равных угловых скоростей (шариковые с делительными канавками типа «Вейс» — у < 32°, шариковые с делительным рычажком типа «Рцеппа» — у < 38°, кулачковые — у < 45°, типа «Бирфильд» — у < 45°, «Лебро». «Трипод» и др.).
Требования к карданным передачам
Основные требования к карданным передачам следующие:
передача крутящего момента при всех возможных в эксплуатации значениях угловых скоростей и углов у между осями валов;
высокий КПД даже при значительных углах у;
минимальные вибрации и шум;
отсутствие значительных осевых усилий и износов в компенсирующем соединении.
Кроме того, к карданным передачам, как и к остальным механизмам автомобиля, предъявляют также общие требования:
обеспечение минимальных размеров и массы
высокая надежность
минимальное обслуживание
технологичность
Рассмотрим, какими конструктивными мероприятиями обеспечивается выполнение требований к карданным передачам.
Высокий КПД карданных передач с шарнирами неравных угловых скоростей обеспечивается применением в шарнирах игольчатых подшипников с надежной смазкой и надежным уплотнением при углах излома в пределах у = 5… 10°. Для уменьшения угла излома до указанных значений иногда двигатель или задний мост располагают с углом наклона 2…4°. При углах излома, меньших 3…5°, иглы оказывают бринсллируюшее воздействие на шипы крестовины (под иглами образуются вмятины). Поэтому при очень малых углах излома вместо игольчатых подшипников необходимо применять бронзовые втулки. Бринсллиронанис может также возникать при большом межигловом зазоре, когда иглы перекашиваются и создают высокое давление на шип крестовины. Поэтому суммарный межигловой зазор должен быть меньше половины диаметра иглы.
Высокий КПД карданных передач с шарнирами равных угловых скоростей обеспечивается в основном применением в этих шарнирах сравнительно крупных шариков, перекатывающихся в канавках специального профиля. У иногда применяемого сдвоенного карданного шарнира с игольчатыми подшипниками обычно наблюдается значительный износ этих подшипников и шипов крестовин. Это происходит из-за того, что при прямолинейном движении иглы подшипников не перекатываются. У кулачковых карданных шарниров, применяемых на автомобилях большой грузоподъемности, по сравнению с другими шарнирами равных угловых скоростей КПД ниже, так как между их деталями при углах излома, не равных нулю, используется трение скольжения. Однако и у шариковых шарниров наиболее изнашиваются средние-части канавок, что соответствует прямолинейному движению.
Минимальные вибрации и шум при использовании шарниров неравных угловых скоростей обеспечиваются уменьшением длины карданного вала, например, применением трехшарнирной карданной передачи с промежуточной опорой, увеличением диаметра карданного вала, уменьшением угла излома, уменьшением зазоров в подшипниках, установкой упругого шарнира в карданной передаче. Тем не менее карданный вал, расположенный после первого карданного шарнира неравных угловых скоростей является источником крутильных колебаний.
При использовании шарниров равных угловых скоростей большое значение имеет точность совпадения центра шарнира с осью шкворня.
Отсутствие значительных осевых усилий и износов в компенсирующем соединении при использовании шарниров неравных угловых скоростей обычно обеспечивается применением шлицевого соединения с несколько увеличенным боковым зазором и длиной шлицов, равной около двух диаметров их вала, при надежных смазке и уплотнении. Были попытки заменить трение скольжения в шлицевом соединении трением качения, размещая на боковых поверхностях шлицов ролики. Однако такая конструкция не получила распространения.
При использовании некоторых шарниров равных угловых скоростей в приводе передних ведущих колес легковых автомобилей один из двух шарниров выполняют универсальным, выполняющим функции как шарнира, так и компенсирующего устройства. В этом случае шарики или ролики, перемещаясь в продольных пазах, позволяют чашке перемещаться в осевом направлении относительно внутренней звездочки.
В процессе эксплуатации в карданной передаче появляются следующие дефекты:
износ шеек крестовины;
износ подшипников и сальников крестовины;
разработка отверстий вилок;
износ шлицев на валах и в вилках;
прогиб или скручивание валов;
износ опорного подшипника промежуточного вала.
Признаками указанных дефектов являются биение валов, увеличенный зазор в соединениях, стуки при движении и рывки при трогании с места.
Для устранения дефектов в карданной передаче ее разбирают в следующем порядке:
Отвертывают болты фланцев, соединяющие карданные шарниры с ведущей шестерней главной передачи и с ведомым валом коробки передач, и снимают карданную передачу. При закрытой карданной передаче сначала отъединяют карданную трубу, откатывают задний мост, а затем отъединяют валы. При наличии промежуточного вала (автомобиль ГАЗ-51) прежде отвертывают фланец от ведущей шестерни главной передачи и удаляют основной вал, затем отвертывают от рамы подушку с опорой промежуточного вала и фланец промежуточного вала от ведомого вала коробки передач.
После снятия карданной передачи разбирают карданные шарниры. При разборке карданного шарнира, имеющего игольчатые подшипники, отвертывают болты, снимают стопорные пластинки и крышки и вынимают игольчатые подшипники. После удаления всех подшипников вынимают крестовину и разъединяют вилки. С шеек крестовины снимают держатели с пробковыми сальниками.
При разборке карданного шарнира, имеющего скользящие подшипники (автомобили ЗИС-5 и ГАЗ-MM), вынимают замочные кольца, стальные втулки и разъединяют вилки. Прогиб карданного вала определяют в центрах индикатором. Если величина прогиба в средней части вала превышает 0,5 мм, вал правят в холодном состоянии под прессом. Валы, шлицы которых скручены, изношены или смяты, заменяют новыми.
Изношенные шейки крестовин можно восстановить до нормального размера хромированием или напрессовкой стальных втулок с последующей механической обработкой.
напрессовать на шейки крестовины 2 держатели сальников 9 игольчатых подшипников с натягом 0,02—0,03 мм, ввернуть клапан и масленку;
пропитать цилиндровым маслом пробковые сальники 4 и установить их в держатели;
вставить крестовину в вилку 1 (при сборке скользящей вилки, прежде чем устанавливать крестовину, вставить заглушку 10 шлицевого соединения вилки), надеть на шейки опорные шайбы 6, стаканы 8 с игольчатыми подшипниками 7, крышки подшипников 12 и привинтить винтами стопорные пластины 11; в такой же последовательности соединить крестовину со второй вилкой; если карданный шарнир имеет стальные втулки, установить их на шейки крестовины с зазором 0,07—0,15 мм, а в гнезде вилки — с натягом 0,04—0,08 мм;
ввернуть в крестовину масленку 13 и предохранительный клапан 3;
надеть на шлицованный конец 15 карданного вала крышку 18 сальника и его опорную шайбу 17, а также сальник 16, предварительно пропитанный маслом;
вставить шлицованный конец вала в вилку и завернуть от руки крышку сальника 18 при установке скользящей вилки проследить, чтобы оси обеих крестовин лежали в одной плоскости (у автомобиля ГАЗ-51 на вилке и валу имеются указательные стрелки, которые при сборке должны быть расположены на одной прямой);
Трансмиссия полноприводной колесной машины включает в себя несколько карданных передач с карданными шарнирами неравных угловых скоростей, а также карданные передачи с карданными шарнирами равных угловых скоростей, которые устанавливаются в приводе управляемых ведущих колес.
Рассмотрим устройство основных частей карданных передач. Карданный шарнир неравных угловых скоростей состоит из двух вилок — 1 и соединенных крестовиной 3. Одна из вилок иногда имеет фланец, а другая приварена к трубе карданного вала или имеет шлицевой наконечник 6 (или втулку) для соединения с карданным валом. Шипы крестовины устанавливаются в проушины обеих вилок на игольчатых подшипниках 7. Каждый подшипник размещается в корпусе 2 и удерживается в проушине вилки крышкой, которая присоединена к вилке двумя болтами, стопорящимися усиками шайбы. В отдельных случаях подшипники закрепляются в вилках стопорными кольцами. Для удержания смазки в подшипнике и защиты его от попадания воды и грязи имеется резиновый самоподжимной сальник. Внутренняя полость крестовины через масленку заполняется смазкой, поступающей к подшипникам. В крестовине обычно имеется предохранительный клапан, защищающий сальник от повреждения под действием давления нагнетаемой в крестовину смазки. Шлицевое соединение 6 смазывается с помощью масленки 5.
Максимальный угол между осями валов, соединенных карданными шарнирами неравных угловых скоростей, обычно не превышает 20°, так как при больших углах значительно снижается КПД карданных передач. Если угол между осями валов изменяется в пределах 0 …2%, то шипы крестовины деформируются иглами подшипников, и карданный шарнир быстро разрушается.
В трансмиссиях быстроходных гусеничных машин часто применяются карданные передачи с карданными шарнирами типа зубчатых муфт, допускающими передачу вращающего момента между валами, оси которых пересекаются под углом до 1,5… 2°.
Карданные валы выполняют, как правило, трубчатыми, для чего применяют специальные стальные цельнотянутые или сварные трубы. К трубам приваривают вилки карданных шарниров, шлицевые втулки или наконечники. Для уменьшения поперечных нагрузок, действующих на карданный вал, осуществляют его динамическую балансировку в сборе с карданными шарнирами. Дисбаланс устраняют приваркой к карданному валу балансировочных пластин, а иногда установкой балансировочных пластин под крышки подшипников карданных шарниров. Взаимное положение деталей шлицевого соединения после сборки и балансировки карданной передачи на заводе обычно отмечается специальными метками.
Компенсирующее соединение карданной передачи обычно выполняют в виде шлицевого соединения, допускающего осевое перемещение деталей карданной передачи и состоящего из шлицевого наконечника, который входит в шлицевую втулку карданной передачи. Смазку вводят в шлицевое соединение из масленки или при сборке закладывают смазку, которую заменяют после длительного пробега ТС. Для защиты шлицевого соединения от вытекания смазки и загрязнения обычно устанавливают сальник и чехол.
При большой длине карданных валов в карданных передачах обычно применяют промежуточные опоры. Промежуточная опора, как правило, представляет собой прикрепленный болтами к поперечине рамы кронштейн, в котором установлен в резиновом упругом кольце шариковый подшипник, закрытый с обеих сторон крышками с сальниками и устройством для его смазывания. Наличие упругого резинового кольца позволяет компенсировать неточности сборки и перекосы подшипника, возможные при деформациях рамы ТС.
Карданный шарнир равных угловых скоростей шарикового типа с делительными канавками состоит из двух вилок, пяти шариков, штифта и стопорной шпильки. Ведущая вилка изготавливается как единое целое с полуосью 6, а ведомая вилка — с приводным валом 23 колеса. В каждой вилке 3 и 4 (рис. а) выполнено по четыре канавки, в них устанавливаются четыре ведущих (боковых) шарика 7, через которые и передается вращение от одной вилки к другой. При любом угле между валами боковые шарики в канавках вилок находятся в плоскости, делящей этот угол пополам, благодаря чему вращение от ведущего вала к ведомому передается равномерно. Центральный (пятый) шарик 2 помещается между торцами вилок и обеспечивает их центрирование. Для возможности установки ведущих шариков в канавки вилок центральный шарик имеет лыску с отверстием, которым он при сборке карданного шарнира устанавливается против вставляемого бокового шарика. После сборки карданного шарнира центральный шарик фиксируется в определенном положении штифтом 6, закрепляемым стопорной шпилькой 5 в отверстии ведомой вилки.
Карданные шарниры такой конструкции могут работать при углах между валами до 30…35°. Их недостатками являются необходимость точной фиксации валов в осевом направлении, а также высокие давления на контактных поверхностях, что снижает их долговечность и ограничивает применение таких карданных шарниров на полноприводных колесных машинах большой грузоподъемности. На них в приводе управляемых ведущих колес устанавливают карданные шарниры равных угловых скоростей шарикового типа с делительным рычажком или кулачковые, а также сдвоенные карданные шарниры неравных угловых скоростей.
На рисунке б показано устройство кулачкового карданного шарнира равных угловых скоростей, устанавливаемого в приводе управляемых ведущих колес автомобилей КамАЗ, «Урал» и др.
В вилках 7 и 11, связанных с валами (полуосями) привода колеса, могут поворачиваться кулачки 8 и 10, которые шарнирно соединяются между собой диском 9, входящим в их вырезы (пазы). При передаче вращения, когда валы привода расположены под углом (поворот управляемых колес), каждый из кулачков 8 и 10 поворачивается одновременно относительно вилки и реи диска. Оси отверстий вилок лежат в одной плоскости и совпадают со средней плоскостью диска 9. Эти оси расположены на равных расстояниях от точки пересечения осей валов и всегда перпендикулярны валам, поэтому точка их пересечения при любом положении вилок располагается в биссекторной плоскости. Вал внутренней вилки 11 шлицами соединяется с полуосевой шестерней дифференциала, а вал наружной вилки 7 — со ступицей колеса.
Кулачковые карданные шарниры могут работать при углах поворота до 50°. Благодаря большой контактной поверхности деталей, через которые передаются усилия, кулачковый карданный шарнир имеет небольшие размеры. Их основной недостаток — более низкий, чем у карданных шарниров, КПД и как следствие сильный нагрев при работе.
Карданные валы и вилки изготавливаются из углеродистой, а крестовины — из хромистой и хромоникелевой сталей. Для смазывания карданных передач применяется трансмиссионное масло (нигрол).
Карданная передача служит для передачи вращающего момента между агрегатами, оси валов которых не лежат на одной прямой и могут изменять свое взаимное положение.
У полноприводных колесных машин карданная передача обычно соединяет ведомый вал КП с ведущим валом раздаточной коробки, а ведомые валы раздаточной коробки — с ведущими валами главных передач ведущих мостов. Агрегаты, закрепленные на раме (в частности, КП и раздаточная коробка), могут перемещаться относительно друг друга в результате деформации своих опор и самой рамы, а ведущие мосты присоединены к раме через подвеску, поэтому могут перемещаться относительно рамы и закрепленных на ней агрегатов при деформации упругих элементов подвески. При этом могут изменяться не только углы наклона карданных валов, соединяющих агрегаты, но и расстояние между агрегатами.
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.
Карданные шарниры обеспечивают передачу вращающего момента между валами, оси которых пересекаются под углом. Различают карданные шарниры неравных и равных угловых скоростей. Карданные шарниры неравных угловых скоростей подразделяют на упругие и жесткие. Карданные шарниры равных угловых скоростей по конструкции бывают шариковые с делительными канавками, шариковые с делительным рычажком и кулачковые. Обычно их устанавливают в приводе ведущих управляемых колес, где угол между валами может достигать 45°, причём центр карданного шарнира должен совпадать с точкой пересечения осей вращения колеса и его поворота.
Упругие карданные шарниры передают вращающий момент между валами с пересекающимися под углом 2…3° осями в результате упругой деформации соединительных элементов.
Жесткий карданный шарнир неравных угловых скоростей передает вращающий момент от одного вала к другому вследствие подвижного соединения жестких деталей. Он состоит из двух вилок — 3 и 5, в цилиндрические отверстия которых установлены на подшипниках концы А, Б, В и Г соединительного элемента — крестовины 4. Вилки жестко соединены с валами 1 и 2. Вилка 5 может поворачиваться относительно оси БГ крестовины и в то же время вместе с крестовиной поворачиваться относительно оси АВ, благодаря чему и обеспечивается возможность передачи вращения от одного вала к другому при меняющемся угле между ними.
Если вал 7 повернется вокруг своей оси на угол а, то вал 2 за это же время повернется на угол В. Соотношение между углами поворота валов 7 и 2 определяется выражением tga= tgВ*cosy, где у — угол, под которым расположены оси валов. Из этого выражения следует, что угол В то меньше угла а, то равен ему. Равенство этих углов наступает через каждые 90° поворота вала 7. Таким образом, при равномерном вращении вала 1 угловая скорость вала 2 неравномерна и изменяется по синусоидальному закону. Неравномерность вращения вала 2 будет тем значительнее, чем больше угол у между осями валов. Если неравномерность вращения вала 2 будет передаваться на валы агрегатов, в трансмиссии возникнут дополнительные пульсирующие нагрузки, возрастающие при увеличении угла у. Чтобы неравномерность вращения вала 2 не передавалась на валы агрегатов, в карданной передаче применяют два карданных шарнира. Их устанавливают так, чтобы углы у1 и у2 были равны; вилки карданных шарниров, закрепленные на неравномерно вращающемся валу 4, должны быть расположены в одной плоскости. Равномерность вращения ведомого вала может быть достигнута также применением карданного шарнира равных угловых скоростей.
Принцип действия карданного шарнира равных угловых скоростей поясняет схема, приведенная на рисунке. С ведущим валом 7 соединен рычаг 2, а с ведомым валом 4 — рычаг 3. Рычаги 2 и 3 при вращении валов постоянно контактируют в точке А, линейная скорость которой одинакова для обоих рычагов, т. е. v = = w1B = w2a= wа. Равенство угловых скоростей w2 и w2 возможно, если а = b. Это условие выполнимо, если угол 0 равен углу W и точка А контакта рычагов лежит на биссектрисе угла между валами 7 и 4. При вращении валов точка А должна находиться в биссекторной плоскости. Конструктивно это условие можно обеспечить различными способами. Наиболее широкое распространение получили карданные шарниры равных угловых скоростей шарикового типа. Применяются также другие типы шарниров равных угловых скоростей.
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.
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
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.
Неисправности карданной передачи обычно проявляются в виде резких стуков в карданах, возникающих при движении автомобиля в момент перехода с одной передачи на другую и резком увеличении числа оборотов коленчатого вала двигателя(например, при переходе от торможения двигателем к разгону).
Показателем нарушения нормальной работы кардана может быть его нагрев до высокой температуры (свыше 100°С). Это происходит вследствие значительного износа втулок и шипов кардана, игольчатых подшипников, крестовин и шлицевых соединений кардана, в результате чего нарушается центровка кардана и возникают значительные ударные осевые нагрузки на игольчатые подшипники. Повреждения пробковых сальников крестовины кардана приводят к быстрому износу шипа и его подшипника.
При техническом обслуживании карданную передачу проверяют резким проворачиванием карданного вала от руки в обе стороны. По величине свободного проворачивания вала определяют степень износа карданов и шлицевых соединений. Через 8—10 тыс. км пробега проверяют состояние болтовых соединений фланцев ведомого вала коробки передач и вала ведущей шестерни главной передачи с фланцами концевых карданов и крепления промежуточной опоры карданного вала. Проверяют также состояние резиновых чехлов на шлицевых соединениях и пробковых сальников крестовины кардана. Все болты крепления должны быть затянуты до отказа (момент затяжки 8—10 кГм).
Игольчатые подшипники карданов смазывают жидким маслом, применяемым для агрегатов трансмиссии; шлицевые соединения у большинства автомобилей смазывают консистентными смазками (УС-1, УС-2, 1—13 и др.); применение консистентной смазки для смазывания игольчатых подшипников категорически запрещается.
У некоторых автомобилей (например, ГАЗ-21 «Волга») шлицевые соединения смазывают трансмиссионным маслом. Подшипник промежуточной опоры, смонтированный в резиновой обойме (ГАЭ-53А, ГАЗ-21 «Волга»), в смазывании практически не нуждается, так как смазка заложена в него при сборке на заводе.
Опорный подшипник автомобиля ЗИЛ-130 смазывают консистентной смазкой через пресс-масленку при очередном техническом обслуживании (через 1100—1700 км).
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.
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.
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.
