Кардан: устройство, принцип работы, виды

Способ исправить и замена карданного вала

Поврежденная крестовина приводного вала или шарнира — еще одна неисправность, которую лучше всего устранить, заменив поврежденный элемент.
Поломка крестовины вала, повреждение крепления крестовины — встречается редко и приводит к полной потере привода. Решение? Замена и это вместе с капитальным ремонтом

При необходимости очень важно своевременно провести регенерацию в легковых  автомобилях, внедорожников, фургонов, грузовиков, автобусов, гидравлических  насосов и других компонентов транспортных средств, промышленной,  горнодобывающей и другой техники

В зависимости от типа поломки проводят:

• замену крестовины;
• проверяют фланцевое соединение;
• проверяют трубчатый шарнир (копыто);
• ремонтируют муфты;
• проводится замена трубы, а также своевременная правка трубы;
• проводят удлинение или укорочение;
• замена шлицевых скользящих;
• переделка неразборных приводных в разборные;
• балансировка.

Очень важно, чтобы проводил балансировку грамотный мастер. Стоит отметить, что не всегда нужна покупка чего-то нового

Иногда ремонт обходится и дешевле, если есть возможность устранить сопутствующие проблемы в работе того или иного узла

Стоит отметить, что не всегда нужна покупка чего-то нового. Иногда ремонт обходится и дешевле, если есть возможность устранить сопутствующие проблемы в работе того или иного узла.

Что касается балансировки, то она осуществляется в несколько шагов:

1. Проверка состояния и степени износа.
2. Демонтаж карданной передачи.
3. Проверка всех элементов.
4. Замена поврежденных деталей приводного, в случае необходимости.
5. Выпрямление карданной передачи на прессе для правки.
6. Смазка крестоносцев, шарниров.
7. Проведение динамической балансировки с точностью до 1г (балансировка).
8. Покраска и защита от коррозии.
9. Установка узла на место.
10. Тест-драйв.

Крестовины надежны и самые нагруженные узлы в процессе работы, поэтому их приходится нередко ремонтировать, обновлять.

Один из важных компонентов подшипники, которые воспринимают все нагрузки на себя (осевая, радиальная), обеспечивая нормальное вращение, качение. Это один из самых нагруженных узлов, которому необходимо проводить регулярное ТО.

Чем больше угол работы вала, тем большую нагрузку переносят его крестовины. Требуют периодической смазки и контроля зазора.

Узел имеет сложную конструкцию, поэтому качество изготовления должно быть на первом месте. Необходимо соблюдать размеры, допуски, требования к обработке  (термообработке), нарезке резьбы, заявленные конструктором.

На рынке представлено очень много дешевых китайских замен, у которых срок службы очень короткий. Слабый герметик приводит к вытеканию смазки, а  применение некачественных материалов в процессе изготовления приводит к  быстрой поломке (появление люфта), так как узел не рассчитан на восприятие  требуемых нагрузок. Подобное происходит при применении мягких сплавов,  которые используются для снижения стоимости изделий.

Слишком твердая сталь вызывает трещины корпуса или чашки. Но несмотря ни на  что, даже такая деталь подлежит ремонту, а не замене. Что существенно  удешевит ремонт.
Сначала изнашиваются поперечные и опорные подшипники, затем наиболее  распространенные шлицевые соединения при компенсации длины. Повреждение  фланцев, труб и соединений труб происходит относительно реже. Замена отдельных компонентов требует балансировки вала, если только он не работает на очень низкой скорости (обычно менее 500 об / мин).

Устройство карданного вала и принципы его работы

Обращаться на почту aleksandr.belozerov@gmail.com.

Карданный вал – это альтернатива шарнирному ведущему валу, используемая на некоторых заднеприводных и полноприводных автомобилях. Данный элемент трансмиссии представляет собой механизм, который посредством соединения с коробкой переключения передач передаёт вращательный момент на ведущие колёса автомобиля. По сути, этот вид передачи крутящего момента является отчасти устаревшим, однако всё же до сих пор применяется на ряде транспортных средств, например – на внедорожниках известной многим марки «УАЗ». Более подробно о принципах работы, устройстве и основных неполадках карданного вала поговорим в приведённой ниже статье.

Карданный механизм стандартного типа может быть представлен в структуре авто двумя элементами:

• Передним карданным валом, который зачастую отходит по обе стороны от КПП и каждая его часть взаимодействует с полуосями (колёсами) напрямую;
• И задним карданным валом, который либо также соединяется с КПП напрямую, либо отходит непосредственно от передней части механизма через специальный распределитель (средний «кардан»). Задний карданный вал имеет существенное отличие от переднего, а именно – особую структуру, которая предполагает использование тонкостенной трубы, передающей вращение на полуоси посредством соединения с отмеченными ранее узлами. В случае с использованием переднего «кардана» подобный подход не требуется, так как приводные механизмы соединяются с колёсами напрямую.

Если с задним карданным валом всё предельно просто – он состоит из тонкостенной трубы, шарниров и соединителем с КПП, то вот с передним «карданом» ситуация обстоит слегка иначе. Данная часть механизма в типовом варианте имеет следующие конструкционные элементы:

• подвесной подшипник (реже и другие распределители крутящего момента);
• двойной шарнир, необходимый для передачи вращения полуосям;
• одной или нескольких скользящих вилок, распределяющих вращение между полуосями или осями после его получения от КПП;
• промежуточные уплотнители и защитные составляющие (сальники, прокладки и т.п.);
• крепежи деталей.

Рассматривая принцип работы любой части карданного вала максимально просто, стоит выделить три базовых этапа его работы:

1. Тонкостенная труба или скользящая вилка, соединенные с источником вращения (КПП) с одной стороны, получают от него это самое вращение;
2. Соединяясь с другой стороны с полуосями, данные элементы передают кручение непосредственно на колёса;
3. В процессе реализации двух предыдущих этапов возможно грамотное распределение крутящего момента между осями посредством использования некоторых подшипников, шарниров и подобных элементов устройства. Помимо этого, упомянутые шарниры в конструкции карданного вала используются для передачи вращения под углом. Наибольший эффект и КПД от подобного передачи вращения достигается в угловом диапазоне 0-20 градусов. Конечно, большинство «карданов» могут передавать вращение и при большем повороте колёс, но в этом плане они в любом случае будут уступать гранатам переднеприводных авто.

В зависимости от того, насколько грамотней, умней «кардан» распределяет вращение между полуосями, определяется сложность его конструкции. Тут действует крайне простой принцип – чем более сложные функции выполняет данный механизм, тем больших размеров, веса он будет. Отметим, что большинство карданных валов делают из высококачественной стали. Подобный подход позволяет не только добиться максимальной крепости узла, но и относительно небольших габаритов и массы, в отличие случая с использованием сплавов или замены стали на иные металлы.

Устройство

Конструкция МКПП мало изменилась с тех пор, как были сделаны и запатентованы основные ее элементы. Механическая коробка переключения передач состоит из следующих деталей и узлов:

• картер;
• входной, выходной и промежуточный валы;
• синхронизаторы;
• ведущих и ведомых шестерней;
• механизма переключения передач.

Собранные в едином корпусе детали взаимодействуют между собой, обеспечивая передачу крутящего момента. Устройство механической коробки передач зависит от особенностей конструкции и количества валов — по данному признаку они делятся на двух- и трех вальные. Последняя компоновка называется соосной и в технической литературе ее принято называть классической.

Валы и блоки шестерней

В такой конструкции ведущий и ведомый валы размещены картере коробки один за другим. В хвостовике первичного вала установлен подшипник, на который опирается конец вторичного. Отсутствие жесткой связи позволяет им вращаться независимо друг от друга с разной частотой и в разном направлении. Ниже под ними располагается промежуточный вал, передача усилия происходит через блоки шестерней установленных на указанные детали.

С целью снижения шумности редуктора, шестерни в нем делаются косозубые

При изготовлении данных деталей используется жесткая система допусков, и большое внимание уделяется качеству обработки сопрягаемых поверхностей

На ведущем валу классической механической коробки жестко закреплено несколько шестерней разного диаметра и соответственно с разным количеством зубьев. В отдельных случаях узел делается цельным, что обеспечивает ему максимальную прочность.

Шестерни на вторичном валу могут устанавливаться двумя способами:

• подвижно на шлицах;
• фиксировано на ступицах.

Соединение с ведущим валом в первом варианте происходит за счет продольного перемещения ведомой шестерни по шлицам до вхождения в зацепление в ведущей. Такая схема отличается простотой и надежностью и получила достаточно широкое распространение.

В другой конструкции продольное перемещение деталей исключается и соединение происходит при помощи скользящей муфты.

Видео — как происходит передача крутящего момента в МКПП:

Угловые скорости ведущего вала и ведомого уравниваются при помощи специального устройства, который называется синхронизатором. В коробках передач спортивных автомобилей или машин специального назначения вместо данных узлов могут использоваться кулачковые муфты.

Механизмы управления

За всю историю развития автотранспорта было разработано множество оригинальных конструкций. Наибольшее распространение получила компоновка, используемая в современных агрегатах.

Управление механической коробкой передач осуществляется специальной конструкцией, состоящей из следующих элементов:

• рычага;
• приводов;
• ползунов;
• вилки;
• замка;
• муфты переключения передач.

Изменения режимов работы агрегата производится водителем путем перемещения рычага из одного положения в другое. Через приводы задействуются ползуны. Защитой от одновременного включения является специальный блокирующий механизм – замок. В трехходовых коробках он делает невозможным перемещение двух ползунов при движении третьего.

Этот узел приводит в действие вилку переключения передач, которая вызывает смещение муфты. Данная деталь представляет собой толстостенное кольцо со шлицами на внутренней поверхности. Они находятся в постоянном зацеплении с зубчатым венцом ведомого вала, по которому муфта перемещается вдоль него. Аналогичные шлицы имеются и на боковой поверхности ведомой шестерни.

При переключении передач рычаг вначале переводится в нейтраль, из которой производится выбор нужного режима. За это время синхронизатор выравнивает угловые скорости, и шестерня блокируется муфтой. Крутящий момент с первичного вала передается на вторичный и далее через главный редуктор на ведущие колеса.

Синхронизатор обеспечивает безударное переключение, при этом время его срабатывания не превышает нескольких сотых долей секунды.

Видео — устройство сцепления и МКПП, наглядный рассказ от компании Тойота:

Мягкость работы механической коробки передачво многом зависит от общего состояния деталей и, в особенности, данного узла.

Синхронизатор представляет собой бронзовое кольцо с зубчатым венцом на внутренней стороне. При движении муфты она сначала прижимает деталь к конусной поверхности на боковине ведомой шестерни, возникшей при этом силы трения достаточно для выравнивания частоты вращения валов. После синхронизации происходит блокировка зубчатого колеса муфтой переключения.

Основные неисправности карданного вала

Дефекты, возникающие в кардане, могут иметь различные внешние признаки. Среди наиболее характерных – удары под днищем авто, вибрация и гул, особенно сильный при разгоне. Характер признаков может многое сказать о том, какие части придется заменить.

Ряд несложных неисправностей вполне поддается ремонту своими руками. Для успешного выполнения процедуры необходимо обладать хотя бы минимальными знаниями устройства КВ, а также иметь набор инструментов. Если проблема серьезная, то лучше доверить ее решение профессиональным сервисам. Самостоятельное вмешательство в данном случае может привести кардан в неремонтопригодное состояние.

1. Удары, пинки при включении коробки передач

Если трогание с места сопровождается металлическими ударами, а при разгоне ощущается вибрация:

• Первым делом нужно осмотреть крестовину на карданному валу. Весьма вероятно, что она разрушилась. А удары – следствие люфта в игольчатом подшипнике. В данном случае необходимо заменить деталь.
• Также необходимо проверить степень затяжки болтов карданного вала 
• Подвижные шлицы также изнашиваются с образованием люфта. В случае обнаружения дефекта необходимо заменить шлицы.
• Удары могут быть вызваны люфтом в неподвижных шлицах подвесного подшипника. Данная неисправность также устраняется лишь заменой деталей.
• Возможен люфт ШРУСа кардана. В некоторых случаях достаточно перебрать шарнир с заменой смазки. Если же в результате этих действий неисправность не ушла, нужно менять ШРУС.

2. Скрип с постоянным или периодическим характером

При нажатии на педаль акселератора может появляться скрип или писк. Рекомендуется внимательно изучить его особенности, в первую очередь определить – постоянно или периодически возникает посторонний звук. Например, при прогреве машины скрип уходит или остается.

• Заклинивание крестовины кардана, которое также проявляется вибрацией. Явный признак такого дефекта – ржавые подтеки из сальника игольчатого подшипника. Придется потратиться на замену крестовины, так как старая уже повреждена игольчатым подшипником.
• Изношен подшипник промежуточной опоры карданного вала. Такой результат диагностики влечет за собой замену неисправного элемента. Дефект часто проявляется при низких температурах.

3. Постоянный гул, вой или свист, нарастающий со скоростью

Гул, шум или свист постоянного характера, лишь увеличивающийся по мере разгона машины, свидетельствует о неисправности подшипника промежуточной опоры. Значит, смазка в нем уже высохла, и в него проникла влага, вызвав коррозию.

В данном случае не обойтись без тщательной диагностики промежуточной опоры. Если результаты подтвердят неисправность подшипника, нужно как можно быстрее заменить его новой деталью. 

Вероятна ситуация, когда подшипник заклинивает. В этом случае он проворачивается в посадочном месте, куда его запрессовывают на заводе. Если это произошло, то просто заменой подшипника уже невозможно решить проблему. Нужно либо восстановить посадочную поверхность, либо менять и эту деталь.

4. Масляные подтеки в месте примыкания кардана к коробке передач

• Там, где соединяется карданный вал и коробка, есть приемный фланец с сальником. Это уплотнительное кольцо с течением времени теряет эластичность и способность обеспечить герметичное соединение. Поэтому необходима периодическая замена сальника.
• Если конструкция КВ такова, что подвижные шлицы соединены с КПП, следует осмотреть шлицевую втулку. Вероятно образование заусенцев и шероховатостей на этом элементе. Есть два возможных пути решения проблемы. Хорошо, если получится убрать эти дефекты наждачной шкуркой. Если же не помогло – тут только замена шлицов.

5. Звон в карданной трубе

• Крышка, предохраняющая от проникновения смазки в трубу, может отвалиться. Проблему решают разрезанием КВ и фиксацией крышки при помощи сварки.
• Произошло отслоение или обрыв опоры сердечника, сделанного из свинца. В продаже нет труб со свинцовыми сердечниками, поэтому придется заменить кардан целиком.
• Образовавшаяся во время сварки карданного вала окалина может остаться внутри. Чаще всего водитель никак не замечает этого. Но бывают случаи, когда особенно большие куски окалины звенят во время движения. Необходимо разрезать кардан и извлечь их.

6. Звон от карданного вала

Наиболее вероятная причина звона – плохое крепление грязеотражателя промежуточной опоры. Нужно выставить его по центру и приварить в четырех местах.

7. Скребущий или шоркающий звук во время движения

Карданный вал во время вращения задевает детали корпуса авто. Наиболее часто кардану мешают картер КПП или детали выхлопной системы.

Требования, предъявляемые к устройству карданных передач:

• возможность передачи  крутящего момента под большим углом (до 45°);

• передача крутящего момента не должна сопровождаться большими дополнительными динамическими нагрузками в трансмиссии;

• при любых условиях эксплуатации должен обеспечиваться высокий КПД передачи.

Карданные шарниры можно разделить:

• по кинематике на синхронные (равные угловые скорости) и асинхронные (неравные угловые скорости);• по конструкции на полные, полу карданные — жесткие (угол до 2°) и упругие (угол до 12°).

Конструкция карданной передачи ЗИЛ включает в себя:

• промежуточный полый карданный вал, на одном конце которого приварена вилка, на другом — шлицевая втулка;

• скользящую шлицевую вилку;

• карданный вал, на концах которого приварены вилки карданных шарниров;

• три карданных шарнира неравных угловых скоростей, состоящих из двух вилок и крестовины с четырьмя шипами под игольчатые подшипники крепления с вилками;

• промежуточную опору, состоящую из кронштейна опоры, полушки опоры, скобы крепления подушки, шарикоподшипника с гайкой крепления.

Расположение карданных передач на автомобилях:

а — легковом; б — грузовом; – фуэовых повышенной проходимости;1 — коробка передач; 2, 4 и 9 и 11— карданные 3 и 10 — задние ведущие мосты; 5 — промежуточная опора; 6 — раздаточная коробка; 8 — передний ведущий мост.

Трансмиссия автомобиля с полным приводом состоит их нескольких карданных передач с карданными шарнирами неравных угловых скоростей, также существуют карданные передачи с карданными шарнирами равных угловых скоростей, которые установлены в приводе управляемых ведущих колес.

Общее устройство карданной передачи:

Давайте с вами рассмотрим устройство основных частей карданной передачи.

Карданный шарнир неравных угловых скоростей состоит из двух вилок 1, соединенных крестовиной 3. Одна вилка имеет фланец, а другая приварена к трубе карданного вала или выполнена с шлицевым наконечником 6 для соединения с карданным валом. Шипы крестовины устанавливаются в проушины обеих вилок на игольчатых подшипниках 7. Подшипники размещаются в корпусе 2 и удерживаются в проушине вилки с помощью крышки, которая крепится к вилке двумя болтами, со стопорами. В отдельных случаях подшипники закрепляются в вилках. Чтобы в подшипник не попадала грязь и пыль, в нем имеется сальник. С помощью масленки полость крестовины наполняется смазкой, которая в итоге смазывает подшипники. Шлицевое соединение 6 смазывается с помощью масленки 5.

Максимальный угол между осями валов не должен превышать 20°. Это связано с тем, что работа при больших углах значительно снижает КПД использования карданных передач.

Карданные валы выполняются трубчатыми, из стальных цельнотянутых или сварных труб. К трубам привариваются вилки карданных шарниров, шлицевые втулки или наконечники. После сборки карданного вала с карданными шарнирами проводят динамическую балансировку для уменьшения поперечных нагрузок, которые действую на карданный вал. Чтобы устранить дисбаланс к карданному валу приваривают балансировочные пластины.

Карданный шарнир равных угловых скоростей состоит из двух вилок, пяти шариков, штифта, стопорной шпильки. Ведущая вилка изготавливается цельно с полуосью 6, а ведомая вилка цельно с приводным валом 23 колеса. В каждой вилке 3 и 4 имеются четыре канавки, в которых устанавливаются четыре ведущих шарика 7, через которые 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.

Устройство карданных шарниров равных угловых скоростей: а — шариковый; б — кулачковый; 1 — ведущие (боковые) шарики; 2 — центральный шарик; 3, 4, 7, 11 — вилки; 5 — шпилька; 6 — штифт; 8, 10 — кулачки; 9 — диск.

Карданные валы и вилки изготавливаются из углеродистой, а крестовины — из хромистой и хромоникелевой сталей. Для смазывания карданных передач применяется трансмиссионное масло – нигрол.

Полезные рекомендации

Запомните, что игнорировать любые признаки неисправностей кардана ни в коем случае нельзя. Если не прислушиваться к этому совету, вы можете столкнуться со следующими последствиями:

• При обрыве кардана повреждается сам кузов автотранспортного средства. Дополнительно кардан может повредить трубопровод, который проходит по днищу автомобиля.
• Если будут наблюдаться постоянные вибрации, это негативно отразится на жёсткости креплений подвески и кузова. Также начнут ослабляться все резьбовые соединения, крепления салонных панелей. Машина буквально начнёт разваливаться на ходу.
• Все детали, непосредственно связанные с карданным валом, будут быстрее и интенсивнее изнашиваться. Это существенно сократит их эксплуатационный срок, потребует ранней замены и дорогостоящего ремонта.

Вряд ли кто-то из автовладельцев осознанно захочет столкнуться с подобными неприятностями.

Но во многом их можно избежать, если придерживаться нескольких простых правил. Все эти рекомендации направлены на увеличение срока службы карданного вала.

Если вы заинтересованы в сохранении ресурса КВ, тогда необходимо:

• постараться минимизировать эксплуатацию автомобиля в условиях пересечённой местности;
• не разгоняться резко;
• плавно трогаться с места;
• длительно не буксовать на машине;
• не экономить на качественных запчастях;
• проводить диагностические мероприятия;
• при возникновении сложных неисправностей обращаться к квалифицированным мастерам.

Карданный вал является во многом важным элементом автотранспортного средства, который хоть и считается промежуточным звеном, но выполняет ключевую роль в работе заднеприводных и полноприводных автомобилей.

Узел не обладает крайне сложным устройством, а его принцип работы понятен многим. Это позволяет самостоятельно решать возникающие проблемы, своевременно обнаруживать неисправности и поддерживать КВ в рабочем состоянии в течение длительного периода времени, просто соблюдая несколько простых правил.

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.

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.

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.