Карданная передача

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.

ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ КАРДАННОЙ ПЕРЕДАЧИ

Особенностью такого шарнира является неравномерность вращения. При изменении угла положения ведущего вала относительно ведомого, последний в определенных точках ускоряется или замедляется, то есть возрастает или снижается угловая скорость. Причем с увеличением угла скорость опережения или отставания ведомого вала от ведущего повышается, поэтому такая передача вращения носит циклический характер. Значительный угол (более 20 град.) между валами повышает нагрузку на составные элементы шарнира, что может привести к поломке.

Принцип работы карданного шарнира рассмотрим на примере, когда ведущий вал расположен строго горизонтально, а ведомый – под углом вниз (стандартное положение кардана). Начальное положение внутренней вилки шарнира – тоже горизонтальное. При передаче вращения из-за положения под углом, часть вилки, идущая вниз ускоряется относительно ведущего вала. Максимальное опережение достигается в нижней точке.

Одновременно, часть вилки ведомого вала, при вращении начавшая движение вверх, замедляется и отстает по скорости вращения от ведущего. Максимальное отставание – в самой верхней точке.

Из-за этих особенностей работы шарнира неравных угловых скоростей, вращение передается неравномерно.

Для снижения неравномерности скоростей вращения и нагрузки в конструкции карданной передачи применяется по два шарнира – на концах пустотелого вала. Причем для максимального сглаживания внутренние вилки расположены в одной плоскости.

За счет использования двух шарниров уменьшаются углы положения валов и, соответственно, и неравномерность скоростей вращения.

Из-за неравномерности вращения между валами карданная передача не используется в конструкции трансмиссии переднеприводных автомобилей. На таких моделях шарнир неравных угловых скоростей заменен на ШРУС, у которого передача осуществляется равномерно независимо от угла между валами.

Основные неисправности, их признаки

Самым прочным механизмом в конструкции является сам вал. Его отливают из крепкого сплава, который способен выдерживать предельные нагрузки. Поэтому нужно сильно постараться, чтобы повредить его. Как правило, это механические повреждения при ДТП.

В целом основные неисправности можно разделить на несколько видов:

1. Вибрация – при трогании с места или в движении могут возникать сильные или слабые вибрации. Это первый признак повреждения подшипников крестовины. Также, проблема может говорить о неправильной балансировке вала, такое случается после его механического повреждения.
2. Стук – характерный стук при движении с места, будет означать, что болты крепления или шлицы износились. В таком случае, лучше всего сразу обратиться на СТО, дабы проверить целостность соединения.
3. Течь масла – можно обнаружить небольшие масляные капельки в местах расположение подшипников и сальников.
4. Скрипы – они могут появляться в момент нажатия педали газа. В большинстве случаев, скрипы могут быть связаны с неисправностями шарниров. С появлением коррозии, крестовины может заклинивать, что приводит к повреждению подшипника.
5. Неисправность подвижного подшипника – выявить проблему можно по характерному шуршанию в области движущей части вала. При нормальной работе, механизм не должен издавать никаких звуков, все движения плавные. Если слышно шуршание, скорей всего выходит из строя подшипник. Проблема решается только полной заменой неисправной части.

Ниже приведены их возможные внешние проявления и указаны причины появления для каждого из признаков. Посторонний стук в агрегатах трансмиссии; в начале движения, резком разгоне или переключении скоростей КПП автомобиля. Может возникать в результате:

1. Ослабления резьбовых соединений крепления фланцев и соединительной муфты карданной передачи;
2. КВ в шлицевой части имеет сверхдопустимый зазор;
3. Сверхдопустимый зазор, в подшипниках крестовины карданного вала.

Особого внимания требует крестовина карданного вала. Именно крестовина является основным источников шума и скрежета в карданной передаче, и подлежит наиболее частой замене (менять рекомендуется каждых 10 тыс. км. пробега). Немного реже выходит из строя подвесной подшипник или может появится зазор в карданном шарнире.

Повышенный шум и вибрация автомобиля при движении. Причины могут быть следующие:

• изгиб КВ;
• не правильная установка КВ, при установке не соблюдены монтажные метки;
• нарушен баланс валов;
• разрушение или износ втулки (центрирующей) фланца промежуточной муфты или кольца (центрирующего) вала вторичного кпп;
• сверхдопустимый зазор в подвесном подшипнике;
• разрушение подвесной опоры КВ;
• ослабление резьбового соединения поперечной опоры;
• сверхдопустимый зазор в игольчатых подшипниках крестовины;
• ослабла соединительная гайка вилки КП;
• нет смазки в шлицах вала.

Вытекание смазки может происходить вследствие:

1. разрушения сальникового уплотнения шлицевой части вала;
2. повреждения сальникового уплотнения подшипников крестовин КП.

Основная причина быстрому выходу из строя карданного вала – дисбаланс, нарушение баланса в несколько раз увеличивает нагрузка на детали кардана.

Неисправности кардана

Карданный вал ВАЗ 2107 в процессе эксплуатации под воздействием постоянных нагрузок изнашивается. Больше всего износу подвергается крестовина. В результате кардан теряет свои оригинальные характеристики, появляется вибрация, стуки и т. п.

Вибрация

Иногда во время движения на ВАЗ 2107 начинает вибрировать кузов. Причина этого обычно кроется в карданной передаче. Это может быть установка вала изначально низкого качества или неправильная сборка узла. Вибрация может появиться и при механических воздействиях на кардан при наезде на препятствия или при ДТП. Такая проблема также может быть следствием неправильной закалки металла.

Причин, приводящих к дисбалансу карданной передачи, немало. Вибрация может появиться при больших нагрузках. Кроме этого, кардан ВАЗ 2107 может деформироваться даже при нечастой эксплуатации автомобиля. Это тоже приведёт к возникновению вибрации. В таких ситуациях требуется балансировка или замена узла, причём проблема должна быть устранена немедленно. В противном случае вибрация кардана может привести к разрушению крестовин и редуктора заднего моста, и стоимость ремонта многократно возрастёт.

Возникновение вибрации кузова ВАЗ 2107 может быть связано с повреждениями подвесного подшипника

Кроме этого, вибрация может могут возникнуть из-за резинового элемента подвесного подшипника. Резина со временем становится менее эластичной, и баланс может нарушиться. Выработка подшипника тоже может привести к вибрации кузова при трогании с места. Это, в свою очередь, может стать причиной преждевременного выхода из строя крестовин

При покупке нового подвесного подшипника особое внимание следует обратить на эластичность резиновой подвески и лёгкость вращения самого подшипника. Никаких заеданий и люфтов быть не должно

Стук

Неисправности и износ отдельных элементов карданного вала ВАЗ 2107 в результате трения приводит к образованию люфтов в механизме и, как следствие, к появлению стуков. Наиболее часто причинами стука является:

1. Неисправная крестовина. Стук появляется в результате износа и разрушения подшипников. Деталь следует заменить.
2. Ослабления затяжки болтов крепления кардана. Проблема решается осмотром и затягиванием ослабленных соединений.
3. Сильный износ шлицевого соединения. В этом случае меняют шлицы карданной передачи.
4. Люфт подвесного подшипника. Подшипник меняется на новый.

Стук в карданной передаче может быть следствием сильной выработки шлицевого соединения

Для увеличения срока службы элементов карданной передачи необходимо их периодическое обслуживание, предполагающее смазку с помощью специального шприца. Если крестовины являются необслуживаемыми, при появлении люфта их просто заменяют. Подвесной подшипник и крестовины смазываются «Литолом-24» через каждые 60 тыс. км. пробега, а шлицевая часть — «Фиолом-1» через каждые 30 тыс. км.

Щелчки при трогании

Часто при трогании классических моделей ВАЗ можно услышать щелчки. Они имеют характерный металлический звук, являются следствием люфта в каком-либо элементе кардана и могут быть вызваны следующими причинами:

• вышла из строя крестовина;
• выработалось шлицевое соединение;
• ослаблены болты крепления кардана.

В первом случае крестовина меняется на новую. При выработке шлицевого соединения потребуется заменить передний фланец кардана. Если же это не поможет, придётся менять карданный вал полностью. При ослаблении болтов крепления их необходимо просто надёжно затянуть.

Причиной щелчков при трогании может стать люфт в подшипниках крестовины

Замена крестовины карданного вала в Нива Шевроле своими руками.

Покажем вам подробную фото и видео инструкцию, как своими руками заменить крестовину карданного вала в автомобиле Нива Шевроле.

Была заранее приобретена новая крестовина карданного вала от компании SCT, номер для заказа KS002 в каталоге запчастей.

Откручиваем спереди и сзади и снимаем полностью кардан:

Чтобы демонтировать сторные кольца, нам необходимо их предварительно обстучать, для этого подбираем подходящую оправку, у нас в этой роли выступаем головка из набора инструментов и наносим 2-3 удара молотком:

После этого уже круглогубцами вытаскиваем стопорное кольцо:

Когда стопорные кольца сняты, берём кусок обычной трубы, подходящей по размерам или головку из инструментов:

Обстукиваем так каждую из сторон, пока не разъединится. Затем просто молотком добивая оставшуюся часть:

Перед установкой новой крестовины, обязательно чистим посадочные места щёткой с металлической щетиной, чтобы там ненароком не оказался песок. У новой крестовины выкручиваем маслёнку, её мы будем ставить в последнею очередь, снимаем все чашечки:

Смазкой для шрусов промазываем посадочные места, чтобы чашечки встали как можно легче. Ставим новую крестовину по месту, немного наворачиваем чашечку, чтобы не посыпались «иголки» и забиваем её не сильными ударами молотка или киянки:

Переворачиваем и ставим другую чашечку. Устанавливаем стопорные кольца, глянцевая и выпуклая их часть, должна быть наружу. После этого ставим фланец и уже на нём устанавливаем остальные чашечки, со стопорными кольцами:

Последняя чашечка должна быть с маслёнкой (дырочкой). После установки проверяем как ходит крестовина, вправо и влево, вверх и вниз. Если чувствуете, что она идёт туго, значит будет перегрев с последующей вибрацией. Чтобы этого избежать, берём оправку, которую мы уже использовали при снятии и простукиваем каждую чашечку, немного её ослабляя:

После этого наносим несколько хлёстких ударов молотком, по каждой из частей крестовины. Далее крестовина у нас стала двигаться гораздо легче и плавнее, без каких либо закусываний и заеданий. Если это действие вам не помогло, купите более тонкие стопорные кольца или немного подточите старые на наждаке. Устанавливаем кардан на место.

Промежуточные соединения. Назначение и конструкция муфт, полумуфт. Карданные передачи.

Промежуточные соединения применяют на тракторах для передачи крутящего момента от вала муфты сцепления к первичному валу коробки передач в условиях возможной несоосности соединяемых валов. Вследствие неточности монтажа, ослабления креплений и упругой деформации деталей несоосность соединяемых валов муфты сцепления и коробки передач на тракторах может достигать 2… 10°. Применение промежуточного соединения в этих условиях уменьшает пульсацию нагрузок на детали силовой передачи и тем самым снижает износ подшипников, шестерен и валов. Промежуточное соединение состоит из ведущей и ведомой вилок и диска с передаточными элементами. Вилки расположены под углом 90° друг к другу и соединяются между собой через диск. Шлицевое соединение компенсирует возможное изменение расстояния между соединительными валами. В зависимости от свойств и конструкции передаточных элементов промежуточные соединения подразделяют на эластичные, жесткие и комбинированные. В эластичных промежуточных соединениях в качестве передаточных элементов применяются втулки, сегменты или пластины из резины. Такие упругие элементы не только компенсируют несоосность валов, но и смягчают резкость изменения передаваемого крутящего момента. Жесткое промежуточное соединение обычно состоит из двух обойм, между которыми размещены шарики, или из двух полумуфт, связанных с валами и имеющих жесткий контакт (например, зубчатое соединение). Комбинированное промежуточное соединение имеет два шарнира, один из которых с упругими передаточными элементами, а другой с жесткой соединительной муфтой. Карданные передачи имеют такое же назначение, как и промежуточные соединения. Однако их используют в тех случаях, когда соединяемые силовые агрегаты располагаются на значительном удалении друг от друга и когда их относительное расположение может изменяться в определенных пределах. Главным образом карданные передачи применяют для подвода крутящего момента от коробки передач или раздаточной коробки к ведущим мостам.

Муфты: классификация, виды, назначение.

Муфта – устройство, предназначенное для соединения концов валов или для соединения валов с расположенными на них деталями.

Основное назначение: передача вращающего момента без изменения его модуля и направления. Функции, выполняемые муфтами: предохранение механизма от перегрузок, компенсирование несоосности валов, разъединение или соединение валов во время работы и др.

Классификация муфт

В зависимости от конструкции муфты различаются по функциональному назначению и принципу действу. Различают следующие виды муфт: механические, гидравлические, электрические и др. Широко применяемые муфты стандартизованы.

Основная паспортная характеристика муфты — значение вращающего момента, на передачу которого она рассчитана. Ниже рассматриваются только наиболее распространенные в машиностроении механические муфты.

По характеру соединения валов муфты подразделяют на неуправляемые (постоянные), управляемые и самоуправляемые (автоматические).

Виды муфт

Муфта глухая образует жесткое и неподвижное соединение валов. Они не компенсируют ошибки изготовления и монтажа, требуют точной центровки валов. Применяются обычно глухие муфты для тихоходных валов.

Втулочная муфта – самая простая из глухих муфт, состоит из соединительной втулки со штифтами или шпонками. Основное их достоинство – простота конструкции. Применяют их при относительно небольших нагрузках на валах диаметрами до 60…70 мм. Фланцевые муфты применяют для соединения валов диаметром до 200 мм и более. Достоинствами таких муфт являются простота конструкции и сравнительно небольшие габариты.

Жесткая компенсирующая муфта. За счет подвижности деталей такие муфты компенсируют радиальные, угловые и осевые смещения валов, вызванные неточностями их изготовления, монтажа и упругими деформациями. Это позволяет уменьшить нагрузки на валы и подшипники.Недостаток жестких компенсирующих муфт – отсутствие упругодемпфирующих элементов, смягчающих толчки и удары. Наибольшее распространение получили кулачково-дисковая и зубчатая. Кулачково-дисковая муфта состоит из двух полумуфт 1 и 3, соединенных промежуточным диском 2. При работе диск перемещается по пазам полyмуфт, и тем самым компенсируются несоосность соединяемых валов (радиальные смещения – до 0,04d, угловые – до 30′). Скольжение выступов в пазах сопровождается их износом. Интенсивность износа возрастает с увеличением несоосности и частоты вращения. Для уменьшения износа поверхности трения муфты периодически смазывают и не допускают на них больших напряжений смятия.

Причины и признаки

Вернемся к нашим карданам! Причин неисправности и дисбаланса данных устройств может быть множество. Самые основные: износ при длительной эксплуатации, заводской брак, механические деформации, возникшие при ударах. Еще причина — слишком большие зазоры между элементами, из которых он состоит.

Если вы, к примеру, ремонтировали кардан или поставили новый. Также есть необходимость произвести балансировку при установке бывшего в употреблении вала.

Каковы признаки, что карданный вал «поймал дисбаланс»? Основным является повышение уровня вибрации при движении машины до хорошо ощутимого водителем и пассажирами. Также дополнительно может появляться хорошо различимый гул, сопутствующий вибрации корпуса.