Схема карданной передачи – Карданный вал

Общие сведения о карданных передачах

Карданная передача предназначена для передачи крутящего момента от одного агрегата к другому в случае, когда оси их валов не совпадают и могут менять свое расположение, а также при значительном удалении одного агрегата от другого. В некоторых технических источниках информации вместо термина «карданная передача» употребляется термин «промежуточная передача».

Свое название карданная передача получила от имени итальянского математика, инженера, философа, медика и астролога Джероламо Кардано (1501-1576). В отдельных источниках Кардано считается изобретателем карданного вала, по крайней мере, он первым подробно описал конструкцию и работу этого механизма.
Тем не менее, по утверждению других источников, механизм аналогичный карданному валу был известен задолго до Д. Кардано, и упоминался ещё великим Леонардо да Винчи. Сейчас сложно спорить об авторстве изобретения, однако одно бесспорно — Д. Кардано был первым, кто подробно описал устройство карданного вала в технической литературе.
В среде технических специалистов, механиков и водителей карданную передачу обычно называют карданный вал или просто — кардан. Карданные валы с шарнирами равных угловых скоростей чаще называют ШРУСами, а их шарниры — «гранатами».

Характерным примером применения карданной передачи является силовое соединение коробки передач с ведущим мостом автомобиля (рис. 2). Так как мост связан с несущей системой (рамой) через упругие элементы подвески, при движении автомобиля он может перемещаться относительно рамы в вертикальном направлении, тогда как коробка передач закреплена на раме неподвижно.
Кроме того, при вертикальном перемещении моста относительно рамы (и, соответственно, коробки передач), расстояние между соединяемыми агрегатами постоянно изменяется. В таких условиях жесткое соединение агрегатов невозможно.

С помощью карданной передачи осуществляется подвод крутящего момента от коробки перемены передач (КПП) или раздаточной коробки к ведущим мостам, к ведущим управляемым колесам, а также к механизмам дополнительного оборудования автомобиля.
На некоторых автомобилях с помощью карданной передачи осуществляется связь рулевого колеса с рулевым механизмом. Особенно удобна такая конструкция рулевого привода для автомобилей с откидной кабиной, позволяющая без каких-либо манипуляций с рулевой колонкой поднимать кабину для доступа к двигателю и его системам.

***

Классификация карданных передач

Карданные передачи, устанавливаемые между элементами (агрегатами) трансмиссии, называются основными, а карданные передачи, передающие крутящий момент каким-либо другим агрегатам или дополнительному оборудованию, называются вспомогательными.

В зависимости от числа валов привода ведущих колес различают одноприводную карданную передачу и многоприводную (рис. 1 ).

Если карданная передача располагается внутри какого-либо защитного элемента, например кожуха или балки моста, то она называется закрытой. Большинство карданных передач привода ведущих мостов не имеет специальной защиты и являются открытыми.

Карданная передача (рис. 2) состоит из карданных валов 2, карданных шарниров 1 и шлицевого компенсирующего соединения 4, которое обеспечивает изменение длины карданного вала при изменении расстояния между соединяемыми агрегатами.
С целью уменьшения длины валов на некоторых автомобилях применяется составная карданная передача, состоящая из двух валов. В этом случае один из валов передачи устанавливается на поддерживающей промежуточной опоре (опора кардана — рис. 2,б поз. 3).

Наиболее ответственными элементами карданных передач являются карданные шарниры. Они обеспечивают передачу крутящего момента между валами, оси которых пересекаются под углом. Относительный угол наклона валов карданной передачи, в зависимости от конструкции шарниров, может достигать 45˚.

По кинематике карданные шарниры делятся на две группы – шарниры неравных угловых скоростей и шарниры равных угловых скоростей (рис. 3).

На некоторых автомобилях применяются упругие полукарданные шарниры для передачи крутящего момента между валами, расположенными под небольшим углом, например, упругая муфта Гуибо (Guibo).
Муфта Гуибо представляет собой предварительно сжатый шестигранный упругий элемент, к которому вулканизацией прикреплены металлические вкладыши. С двух сторон к муфте посредством вкладышей крепятся фланцы ведущего и ведомого валов. На иллюстрации в верхней части страницы муфта Гуибо изображена между карданными валами.
Муфта Гуибо применяется чаще всего в дополнение к шарнирной карданной передаче. Иногда такой тип промежуточных передач относят к эластичным соединениям, представляющим отдельную классификационную группу.

Дальнейшая классификация карданных передач связана с конструкцией шарниров равных угловых скоростей, которые в настоящее время очень разнообразны по устройству и инженерным решениям, и продолжают совершенствоваться.

***

Карданные передачи с шарнирами неравных угловых скоростей

k-a-t.ru

Устройство и работа карданной передачи

Строительные машины и оборудование, справочник

Категория:

   Автомобили Камаз Урал

Публикация:

   Устройство и работа карданной передачи

Читать далее:

На автомобиле КамАЗ-5320 карданная передача обеспечивает привод к среднему ведущему мосту и привод к заднему мосту II, которые связаны через проходной средний ведущий мост, выполняющий функции промежуточной опоры.

Каждая из передач состоит из карданного вала, переднего карданного шарнира, соединенного с карданным валом шлицевым соединением, и заднего карданного шарнира, имеющего фланцевое соединение с ведущим валом межосевого дифференциала (картером дифференциала), а для заднего моста — с ведущим валом главной передачи. На автомобиле применена карданная передача открытого типа.

Рис. 4.18. Карданная передача автомобиля КамАЗ-5320:
I — карданная передача к среднему ведущему мосту; II — карданная передача к заднему мосту; 1, 4 — карданные шарниры; 2 — шлицевое соединение; 3 — карданный вал; 5 — средний ведущий мост; 6 — задний ведущий мост

Устройство карданной передачи показано на рис. 4.19. На одном конце трубчатого карданного вала приварена вилка, на другом — шлицевая втулка. Карданные валы тщательно динамически балансируются. Дисбаланс устраняют балансировочными пластинами, которые приваривают к концам трубы вала и шлицевой втулки. Правильное взаимное положение вилки с шлицевым валом относительно карданного вала в сбалансированном комплексе отмечается выбитыми на них стрелками, которые надо совмещать при сборке карданной передачи.

В карданной передаче автомобиля КамАЗ-5320 применены жесткие карданные шарниры неравных угловых скоростей открытого типа. Каждый такой шарнир состоит из двух вилок — вилки с фланцем и вилки с шлицевым валом. В расточках вилок установлена крестовина, относительно шипов которой вилки могут поворачиваться. Возможность поворота вилок относительно взаимно перендикулярно расположенных шипов крестовины обеспечивает передачу вращения (крутящего момента) от одного вала к другому при переменном угле между валами. Вилка фланцем крепится к фланцу вторичного вала коробки передач. Вилка шлицевым валом соединяется со шлицевой втулкой карданного вала. Шлице-вое соединение карданного вала герметичное. Смазка во внутренней полости вала удерживается от вытекания заглушкой, а также резиновым и войлочным кольцами, которые прижимаются гайкой сальникового устройства.

Шарнирное соединение вилок с крестовиной выполнено на игольчатых подшипниках. В стакане размещены игольчатые подшипники, внутренней беговой поверхностью которых служат шипы крестовины. Каждый стакан подшипника крестовины зафиксирован в вилке от проворачивания и смещения в осевом направлении. Через сверления в шипах крестовины к подшипникам подводится смазка. В центре крестовины имеется масленка. В полости подшипников смазка удерживается комбинированным уплотнением, которое состоит из резинового самоподжимного сальника радиального уплотнения и двухкромочного торцевого сальника, напрессованного на шип крестовины. Все карданные шарниры одинаковы по общему устройству, но у заднего конца карданного вала нет шлицевого соединения.

Рис. 4.19. Устройство карданной передачи

Рис. 4.20. Карданная передача автомобиля Урал-4320:
1 — передача к раздаточной коробке; 2,4,6 — валы передачи к лебедке; 3,5 — промежуточные опоры карданной передачи к лебедке; 7 — передача к заднему мосту; 8 — передача к среднему мосту; 9 — передача к переднему мосту

Карданная передача автомобиля Урал-4320 (рис. 4.20) состоит из передачи к раздаточной коробке, передачи к среднему, заднему и переднему ведущим мостам. После модернизации главных передач среднего и заднего ведущих мостов Урал-4320 карданные валы привода к ним укорочены по сравнению с машинами предшествующего выпуска. Кроме того, от раздаточной коробки крутящий момент передается к лебедке карданной передачей, состоящей из трех валов с карданными шарнирами и двух промежуточных опор.

Карданная передача автомобиля КамАЗ-4310 по общей схеме аналогична карданной передаче автомобиля Урал-4320 и состоит из четырех карданных валов: вала между коробкой передач и раздаточной коробкой, валов привода переднего, среднего и заднего ведущих мостов. Карданная передача открытого типа по устройству также аналогична описанной Еыше для автомобиля КамАЗ-5320, но отличается размерами валов, присоединительными фланцами и усиленной защитой шлицевых соединений от попадания влаги и грязи.

Карданные передачи необходимо собирать таким образом, чтобы неподвижные и скользящие вилки карданов валов располагались в одной плоскости. Для этой цели на шлицевых втулках карданных валов и скользящих вилках выбиты стрелки. Необходимо эти стрелки совмещать.

Балансировка карданных валов привода к ведущим мостам осуществляется приваркой балансировочных пластин. Карданная передача между коробкой передач и раздаточной коробкой балансируется установкой балансировочных пластин иод стопорную пластину болтов крепления опорной пластины на вилках.

Реклама:

Категория: — Автомобили Камаз Урал

Главная → Справочник → Статьи → Форум

stroy-technics.ru

Особенности устройства карданных передач отечественных автомобилей

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.

Рис. Карданная передача автомобиля ГАЗ-63А: 1 — промежуточный вал; 2 — вал привода заднего моста; 3 — вал переднего моста; 4 — вал привода лебедки; 5 — кардан со скользящей вилкой

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.

Рис. Карданная передача автомобиля ГАЗ-51А: 1 — задний кардан; 2 — основной карданный вал; 3 — средний кардан; 4 — подвеска промежуточного вала; 5 — промежуточный карданный вал; 6 — передний кардан; 7 — кронштейн опоры; 8 — самоподжимные сальники; 9 — шарикоподшипник опоры; 10 — масленка; 11 — резиновое кольцо

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

Рис. Промежуточная опора карданного вала привода заднего моста автомобиля ЗИЛ-157К: 1 — сальник; 2 — крышка роликоподшипника; 3 — регулировочные прокладки; 4 — передняя маслоотгонная шайба; 5 — отражатель; 6 — конический роликоподшипник; 7 — сапун; 8 — пробка наливного отверстия; 9 — вал промежуточной опоры; 10 — картер; 11 — задняя маслоотгонная шайба; 12 — пробка сливного отверстия

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.

Рис. Промежуточная опора карданного вала привода заднего моста автомобилей КрАЗ-214 и КрАЗ-219: 1 — фланец; 2 — сальник; 3 — шарикоподшипник; 4 — картер промежуточной опоры; 5 — сапун; 6 — вал промежуточной опоры; 7 — кронштейн; 5 — пробка заливного отверстия промежуточной опоры; 9 — пробка сливного отверстия промежуточной опоры

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.

ustroistvo-avtomobilya.ru

КГТУ им

Рис. 7.1. Расположение карданных передач на автомобилях: а — в двухосном с приводом на заднюю ось; б — в двухосном с приводом на обе оси — в трехосном с приводом на все оси. 1 — коробка передач; 2 — промежуточный карданный вал; 3, 11 — промежуточные опоры; 4 — основной карданный вал; 5, 7, 9 — ведущие мосты; 6 — карданный вал привода переднего моста; 10, 12 — дополнительные карданные валы

ТЕМА 7   Карданные передачи   7.1. Назначение и расположение Карданная передача предназначена для передачи крутящего момента от одного механизма к другому, если оси их валов изменяют взаимное положение или не лежат на одной прямой. Карданная передача чаще всего соединяет ведомый (вторичный) вал коробки передач или раздаточной коробки с ведущим валом главной передачи моста. Коробка передач крепится на раме (кузове), а ведущий мост присоединен к раме или кузову через подвеску и может перемещаться относительно рамы. Поэтому, при движении автомобиля взаимное положение этих механизмов изменяется. Примеры расположения карданных передач показаны на рис 7.1. 7.2. Карданные шарниры Карданные шарниры это устройства, обеспечивающие передачу крутящего момента между валами, если оси их пересекаются под углом. Различают карданные шарниры равных и неравных угловых скоростей. Последние бывают жесткими и упругими рис 7.2. Жесткий карданный шарнир неравных угловых скоростей передает момент через подвижные соединения жестких деталей. Он состоит из вилок 3 и 5 рис. 7.2б, в отверстия которых вставлены концы А, Б, В и Г соединительного элемента – крестовины 4. Вилки жестко закреплены на валах 1 и 2. При повороте вала 1 вокруг своей оси на угол α вал 2 поворачивается вокруг своей оси на угол β. Соотношение между углами определяется выражением tg α = tg β·cos γ, где γ — угол наклона оси вала 2 относительно оси вала 1. Из выражения следует, что каждые 90º поворота вала 1 угол β становится то больше, то меньше угла α, то равен ему. Следовательно, при равномерном вращении вала 1 вал 2 вращается неравномерно, его частота меняется по синусоидальному закону. Неравномерность тем больше, чем больше угол γ. Чтобы избежать неравномерного вращения ведущих колес автомобиля в карданной передаче устанавливают два карданных шарнира, причем так, чтобы углы γ1 и γ2 (рис 7.2а) были равны, а вилки карданных шарниров, закрепленные на неравномерно вращающемся валу 5, располагались в одной плоскости. Углы γ для жестких карданных шарниров могут достигать 15…20°. Упругие карданные шарниры устанавливают при γ = 2…3°. Их действие основано на упругой деформации специальных соединительных элементов 2. Одновременно эти элементы выполняют функции дополнительных гасителей крутильных колебаний. Типовая конструкция карданного вала показана на рис. 7.4, а конструкция простейшей карданной передачи с промежуточной опорой в виде, так называемого подвесного подшипника показана на рис.7.3. Карданные шарниры равных угловых скоростей исключают неравномерность вращения ведомого вала карданной передачи. Принцип действия карданного шарнира равных угловых скоростей показан на схеме рис 7.2в. Валы 1 и 2 соединены между собой рычагами 3 и 4. Рычаги контактируют между собой в точке Б. При вращении валов линейная скорость точки Б одинакова для обоих рычагов, т.е. V = ω1·b = ω2·a. Равенство угловых скоростей ω1 = ω2 возможна, если b = a. Это условие выполнимо, если угол Θ равен углу Ψ, т.е., если точка Б контакта рычагов лежит на биссектрисе угла 180 — γ. При вращении точка Б должна перемещаться по биссекторной плоскости. Конструктивно это условие можно выполнить разными способами. На рис 7.5 изображен шариковый карданный шарнир равных угловых скоростей с делительными канавками. На рис.7.5а показан продольный разрез и детали шарикового карданного шарнира равных угловых скоростей с делительными канавками. Здесь вилки 1 и 5 имеют по четыре делительные канавки 2 и 4, средние линии которых представляют собой окружности с центрами О1 и О2, равноудаленные от центра шарнира О. При сборке шарнира в канавки вилок, расположенных под прямым углом, закладывают четыре рабочих шарнира 3. Предварительно между вилками устанавливают центрирующий шарик 6 на штифт 8, который входит в отверстие шарика 6 и одной из вилок. От осевых смещений штифт 8 удерживается штифтом 7. Так как рабочие шарики расположены симметрично относительно центра шарнира, то при передаче момента под углом центры шариков, 3 описывают окружности, которые находятся в биссекторной плоскости (рис 7.5б). При этом, в передаче момента участвуют только два шарика. Такой шарнир работает до углов между валами до 40 º. На рис 7.6 показана другая конструкция шарикового карданного шарнира равных угловых скоростей. Он называется шарниром с делительным рычажком. Здесь в передаче крутящего момента участвуют все шарики (6 штук), что уменьшает контактное напряжение и увеличивает срок службы шарнира. На рис 7.6а показаны детали шарнира, а на рис 7.6б его расположение в приводе ведущего управляемого колеса. Детали шарнира расположены в чашке 1, имеющей на внутренней поверхности шесть меридиональных сферических канавок. Такие же канавки сделаны в обойме 3, в шлицевое отверстие которой входит ведущий вал. Делительное устройство, устанавливающее шарики 4 в биссекторной плоскости, состоит из сепаратора 2, сферической чашки 5 и делительного рычажка 6. Делительный рычажок сферическими поверхностями входит в гнезда ведущего и ведомого вала и в отверстие сферической чашки 5. Пружиной 7 он прижимается к ведомому валу. Длины плеч рычажка 6 подобраны таким образом, что при передаче момента под углом рычажок 6 поворачивает сепаратор 2 с шариками 4 на угол, равный половине угла между осями ведущего и ведомого вала, т.е. он устанавливает шарики в биссекторной плоскости. Такой шарнир работает до углов 35 º. На рис 7.7 показан третий тип карданного шарнира равных угловых скоростей, так называемый кулачковый карданный шарнир. Здесь изображен шарнир привода ведущего управляемого колеса автомобиля Урал 375. Шарнир состоит из вилок 2 и 6, связанных с наружной 1 и внутренней 7 полуосями. В вилки вставлены кулаки 3 и 5. В пазы кулаков входит диск 4, представляющий собой промежуточное звено шарнира. Можно привести еще много конструктивных решений шарниров равных угловых скоростей, например, в приводе передних ведущих управляемых колес автомобиля «Нива», «ВАЗ»-2121 применен в качестве внутреннего шарнира карданной передачи шарнир, позволяющий совершать осевые перемещения при уменьшении расстояния между мостом и управляемыми колесами (рис 7.8).

Рис.7.3. Карданная передача автомобиля ВАЗ – 2101: 1,3 – вилки, 2 – резиновый соединитель, 4 – промежуточная опора. Рис. 7.4. Карданный вал: 1,7 – скользящая и фланцевая вилки, 2 – крестовина, 3 – сальник, 4 – игольчатый подшипник, 5 – стопорное кольцо, 6 – труба вала.

Рис. 7.8. Привод переднего колеса автомобиля «ВАЗ»–2121, «Нива»: а – конструкция; б – схема наружного шарнира. 1,7 – внутренний и наружный шарнир, 2,5 – защитные чехлы, 3,6 – защитный кожух, 4 – вал.

aiah-auto.narod.ru