Pikap24.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое карданные двигатели

Карданная передача

Карданная передача предназначена для передачи крутящего момента между валами, расположенными под углом друг к другу. В автомобиле карданная передача применяется, как правило, в трансмиссии и рулевом управлении.

Посредством карданной передачи могут соединяться следующие элементы трансмиссии:

  1. двигатель и коробка передач;
  2. коробка передач и раздаточная коробка;
  3. коробка передач и главная передача;
  4. раздаточная коробка и главная передача;
  5. дифференциал и ведущие колеса.

Основным элементом карданной передачи является карданный шарнир. В зависимости от конструкции шарнира различают следующие типы карданных передач: с шарниром неравных угловых скоростей, с шарниром равных угловых скоростей, с полукарданным упругим шарниром, с полукарданным жестким шарниром.

Карданная передача с полукарданным жестким шарниром на автомобилях не применяется, т.к. не отвечает требованиям надежности и технологичности.

Карданная передача с шарниром неравных угловых скоростей

Карданная передача с шарниром неравных угловых скоростей имеет устоявшееся название – карданная передача, обиходное название – кардан. Данный тип передачи применяется в основном на заднеприводных автомобилях и автомобилях с полным приводом.

Карданная передача включает шарниры неравных угловых скоростей, расположенные на карданных валах. При необходимости используется промежуточная опора. На концах карданной передачи установлены соединительные устройства.

Шарнир неравных угловых скоростей объединяет две вилки, расположенные под углом 90° друг к другу, крестовину и фиксирующие элементы. Крестовина вращается в игольчатых подшипниках, установленных в проушинах вилок. Подшипники необслуживаемые, пластичная смазка закладывается в них при сборке и в процессе эксплуатации не меняется.

Особенностью шарнира неравных угловых скоростей является неравномерная (циклическая) передача крутящего момента, т.е. за один оборот ведомый вал дважды отстает и дважды обгоняет ведущий вал. Для компенсации неравномерности вращения в карданной передаче применяется не менее двух шарниров, по одному с каждой стороны карданного вала. При этом вилки противоположных шарниров располагаются в одной плоскости.

В карданной передаче в зависимости от расстояния, на которое передается крутящий момент, применяется один или два карданных вала. При двухвальной схеме первый вал носит название промежуточного, второй – заднего карданного вала. Место соединения валов фиксируется с помощью промежуточной опоры. Промежуточная опора крепится к кузову (раме) автомобиля. Для компенсации, возникающих в результате работы, изменений длины карданной передачи в одном из валов выполняется шлицевое соединение.

Соединение карданной передачи с другими элементами трансмиссии производится с помощью соединительных элементов: фланцев, муфт и др.

Карданная передача с шарниром равных угловых скоростей

Карданная передача с шарниром равных угловых скоростей нашла широкое применение в переднеприводных автомобилях для соединения дифференциала и ступицы ведущего колеса.

Карданная передача данного типа включает два шарнира равных угловых скоростей, соединенных приводным валом. Ближайший к коробке передач (дифференциалу) шарнир носит название внутреннего, противоположный ему – внешний шарнир.

С целью снижения уровня шума карданная передача с шарниром равных угловых скоростей также применяется в трансмиссиях автомоблей с задним и полным приводом. В данном случае шарнир неравных угловых скоростей уступает более соершенной конструкции ШРУС.

Карданный шарнир равных угловых скоростей обеспечивает передачу крутящего момента от ведущего к ведомому валу с постоянной угловой скорость, независимо от угла наклона валов. Самым распространенным в конструкции трансмиссии переднеприводного автомобиля является шариковый шарнир равных угловых скоростей.

Шарнир равных угловых скоростей (сокращенное название – ШРУС, обиходное название – граната) представляет собой обойму, помещенную в корпус, между которыми движутся шарики.

Корпус имеет внутреннюю сферическую форму. Внутри корпуса располагается обойма. В корпусе и обойме выполнены канавки, по которым движутся шарики. Такая конструкция обеспечивает равномерную передачу крутящего момента от ведомого вала к ведущему под изменяющимся углом. Сепаратор удерживает шарики в определенном положении. Для защиты шарнира от негативных факторов внешней среды (кислорода, воды, грязи) на ШРУС устанавливается грязезащитный чехол – «пыльник».

При изготовлении в шарнир равных угловых скоростей закладывается смазка, приготовленная на основе дисульфида молибдена.

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.

Устройство карданного вала

Основные элементы наиболее популярной модификации устройства:

  • Центральный вал (карданная труба, ось). Полая труба из металла. Цельнотянутая деталь. Конструктивный элемент, на который крепятся другие детали.
  • Крестовина. Важна для реализации функции контроля углов переменного наклона и, соответственно, вращающихся элементов. Корректный диапазон углов переменного наклона — от 0 до 20 градусов. Это важно для того, чтобы вал не прерывал вращения. Качественные крестовины изготавливаются из легированной стали путём горячей штамповки.
  • Приварная вилка. Соединительный элемент между промежуточным и основным валом. Играет роль компенсатора расстояния по высоте между валами. Значение приварной вилки особенно легко оценить на бездорожье. При подборе вилки для КВ (например, в случае замены) важно учитывать величину крестовины, посадочный диаметр трубы, максимальный угол шарнира и тип крепления.
  • Фланец-вилка шарнира (фланец кардана). Фланец-вилка монтирована в области крепления вала к мосту. Состоит из фланца (плоского диска) и двух рогов, в которых сделаны отверстия под крестовину, для болтов. Вилка крепится к ответному фланцу на ведущих мостах или коробке передач. Наиболее перспективные — вилки–фланцы с 4-мя шлицевыми «пятками» в зонах установки болтов и шлицами на ответных фланцах. Такие решения — гарант качественного соединения узлов. При выборе фланца при замене детали важно учитывать диаметр отверстий и их количество, диаметр самого фланца.
  • Шлицевое соединение. Ответственно за трансформацию рабочей длины при движении. Одна точка шлицевого соединения фиксируется на коробке передач, другая — на редукторе. Когда транспортное средство вынуждено преодолевать ухабы, ямы, то интервал между точками опоры возрастает, и благодаря шлицевому соединению кардан «растягивается».
Читать еще:  Двигатели японии что лучше

Обе вилки, крестовина и шлицевое соединение образуют так называемый шарнирный узел. Его основная задача — передача крутящего момента с изменяющимся углом.

Исключение! На некоторых внедорожниках вместо крестовины можно встретить карданы с ШРУС. В этом случае шлицевое соединение отсутствует.

Устройство ряда КВ включает эластичную муфту. Она помогает сгладить колебания крутящего момента и компенсировать осевые, угловые отклонения.

Подшипники

Если же речь идёт не только о карданном вале, но и карданной передаче в целом, рассматривая устройство, нужно не забывать про подшипники. Для поддержания карданного вала в технически корректном положении на нем установлен подвесной металлический подшипник с металлической обоймой и резиновой подушкой.

Именно подвесной подшипник принимает на себя нагрузку (осевую, радиальную), обеспечивает вращение, качение. Это один из наиболее нагруженных элементов трансмиссии, поэтому требует регулярного технического обслуживания.

Промежуточный подшипник выполняет функцию поддержки основного вала, обеспечивает ему возможность вращаться в необходимом направлении. Наиболее лучшими демпфирующими свойствами обладают подшипники в виде кольца, сделанного из эластомера.

ЧАСТОТА ВРАЩЕНИЯ КАРДАННЫХ ВАЛОВ АВТОБУСА ПАЗ 320412-03 ПРИ ЕГО ДВИЖЕНИИ СО СКОРОСТЬЮ 90 км/ч

Для автобуса ПАЗ 320412-03 скорость 90 км/ч согласно данным завода ПАЗ является максимальной скоростью движения этого автобуса. В момент аварий оба автобуса двигались с такой скоростью, т.е.Va составляла 90 км/ч.

Частоту вращения карданных валов автобуса при заданной скорости его движения определим с помощью следующей формулы:

где ne — частота вращения коленчатого вала двигателя, мин-1;
rk — статический радиус ведущих колес, м;
ik — передаточное число коробки передач;
i0 — передаточное число редуктора ведущего моста.

Для автобуса ПАЗ 320412-03:
i5 = 0,76 (пятая передача); i0 = 4,875; rk = 0,389 м.

Используя формулу (2) определена частота вращения коленчатого вала двигателя автобуса при движении его со скоростью 90 км/ч. Эта частота составляет 2274 мин-1. При этом частота вращения карданных валов составляет 2992 мин-1.

В трансмиссии автобуса ПАЗ 320412-03 источником возмущения изгибных колебаний, передающихся на карданную передачу трансмиссии, являются неуравновешенные силы инерции второго порядка четырехцилиндрового рядного дизеля Камминз 185, частота возмущения которых — два импульса за оборот коленчатого вала двигателя. При совпадении частоты возмущения от неуравновешенных сил инерции второго порядка с основными собственными частотами изгибных колебаний промежуточного и заднего карданных валов резко возрастают амплитуды этих колебаний. Так как частота колебаний от неуравновешенных сил инерции второго порядка соответствует двум импульсам за оборот коленчатого вала, то при частоте вращения коленчатого вала 2274 мин-1 частота возмущения изгибных колебаний будет составлять 4548 мин-1, т.е. будет очень близка к критической частоте 4579 мин-1 заднего карданного вала. При этом в трансмиссии должны ощущаться сильные вибрации.

С изменением скорости движения автобуса возможна также ситуация, когда частота возмущения колебаний от неуравновешенных сил инерции второго порядка будет совпадать с критической частотой вращения промежуточного вала. В этом случае возникнет потеря устойчивости промежуточного карданного вала в виде деформаций и разрушения его элементов. По расчетам такая ситуация соответствует частоте вращения коленчатого вала двигателя 2211 мин-1.

Резонансные явления для трансмиссии автобуса ПАЗ 320412-03 возможны при переходных режимах его движения на высшей передаче, например, при движении со спуска на подъем, при торможении двигателем на горизонтальном участке дороги. При таких переходных режимах всегда в какой-то промежуток времени частота вращения коленчатого вала близка к частоте вращения карданной передачи и если при этих частотах вращения неуравновешенными силами инерции дизеля будут возбуждаться вибрации с частотой колебаний, соответствующей основным собственным частотам изгибных колебаний карданных валов, то в этом случае возможна потеря их устойчивости при работе.

Читать еще:  Что такое дефорсировать двигатель

Проверка параметров серийной карданной передачи автобуса ПАЗ 320412-03, изготовленной заводом «Белкард», показала, что геометрические параметры биения в средних и крайних сечениях валов, зазоры в подвижном соединении, величины остаточного дисбаланса у карданных шарниров и промежуточной опоры соответствуют требованиям представленной заводом ПАЗ технической справки, а также ГОСТ Р 52430-2005. Проведенные исследования материала трубы 71×3,0 разрушенного промежуточного вала карданной передачи свидетельствуют, что труба изготовлена из стали 10Г2. В технической справке завода ПАЗ указан материал трубы 71×3,0 ст20 ГОСТ 5005-82.

Для устранения возникновения в эксплуатации возможных разрушений валов карданной передачи автобусов ПАЗ 320412-03 необходимо пересмотреть конструкцию карданной передачи. Такая работа проведена в НАМИ. В результате этой работы после соответствующих расчетов изготовлен опытный образец конструкции карданной передачи (см. рисунок), проведены испытания в лабораторных и дорожных условиях, разработана техническая документация и передана заводу-изготовителю карданных передач для автобуса ПАЗ 320412-03.

В таблице представлены основные параметры карданной передачи автобуса ПАЗ 320412-03 до ее модернизации и после таковой, т.е. применительно к конструкции, разработанной в НАМИ.

Минусы карданного узла

Кто-то первой строкой указывает его дорогостоящий ремонт, да, кардан сам по себе довольно недешевый узел мотоцикла. Поэтому к моменту его полного износа или поломки цена ремонта будет бешеной.

Массивность карданного вала — об этом мы уже говорили.

Кроме общей массы системы, сложностью является то, что карданный вал может быть установлен не на любой двигатель. Горизонтальное строение силового аппарата, особенно оппозитных двигателей (отсюда такой успех в этой области у компании BMW), способствует установке кардана. Но не каждую цепную передачу можно заменить на кардан и наоборот. Встречаются оригиналы, которые производят замену цепи на кардан, но это требует не малых усилий.

Потеря мощности. Спорный по некоторым параметрам пункт. Хотя многие утверждают, что кардан из-за своего строения и веса сильно уступает в передаче мощности той же цепи или ремню. Я думаю, что если оценивать модели мотоциклов в целом, а не только по одному узлу, то этот пункт можно пересмотреть. Будет ли цепь передавать мощность от такого же двигателя на тяжелом мотоцикле эффективнее кардана? Многие считают цепь лучше кардана, забывая, что имеют преимущество в весе или аэродинамике.

Вывод: спорить нет смысла, потому что вид передачи мощности хорош для каждого определенного мотоцикла в рамках разработанной инженерами модели. Но кардан всегда будет выгодным для тяжелых мотоциклов, так как огромный вес слишком быстро изнашивает цепь. На туристических мотоциклах кардан удобнее из-за повышенной прочности. Оценивайте модель в целом, способ передачи мощности будет лишь одной из многих характеристик в составе идеального мотоцикла.

Немного о типах карданных передач

Несмотря на довольно простое устройство карданных валов и, в целом, не слишком широкую область их применения, инженеры нашли несколько решений вопроса передачи крутящего момента. Карданные передачи могут быть реализованы с использованием таких конструкций:

  • Шарнир равных угловых скоростей;
  • Шарнир неравных угловых скоростей;
  • Жесткие полукарданные шарниры;
  • Упругие полукарданные шарниры.

Классическим вариантом принято считать использование шарниров неравных угловых скоростей (НУС). Такие шарниры нашли применение не только в карданной передаче. Они были реализованы рулевых колонках и даже в некоторых инструментах. Впрочем, на современных внедорожниках уже чаще используется система с ШРУсами, т.е. шарнирами равных угловых скоростей. Упругие шарниры тоже применяются довольно часто. Особенность таких шарниров в том, что они передают момент при изгибах, не превышающих 8 градусов . Вместе с тем, шарниры, представляющие собой упругие резиновые муфты, гарантируют отсутствие резких динамических нагрузок и, по сути, не требуют технического обслуживания. А вот жесткие полукарданные шарниры в автомобилестроении уже не применяются, хотя относительно успешные попытки были.

Общее устройство трансмиссии

• 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.

Читать еще:  Шевроле авео глохнет холодный двигатель

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.

Наши услуги:

Компания «Авторусь» занимается как регулярным обслуживанием Хёндэ, так и внеплановыми ремонтными работами. Специалисты авторизованного сервисного центра могут готовы заменить изношенный узел, устранить дефекты лакокрасочного покрытия или даже восстановить машину после аварии. Список предоставляемых услуг включает:

  • кузовные работы любого уровня сложности, включая рихтовку и покраску;
  • ремонт топливной аппаратуры дизельных и бензиновых двигателей;
  • замену деталей трансмиссии;
  • ремонт электрических сетей и электронных компонентов автомобиля;
  • шиномонтаж, балансировку колес, корректировку углов развала и схождения;
  • предпродажную подготовку;
  • обязательный технический осмотр;
  • мойку кузова, чистку салона и прочее.

Еще одно преимущество нашего сервисного центра в Москве — экспресс-диагностика. Записавшись на осмотр автомобиля, вы получите подробную информацию о его техническом состоянии. Опытные специалисты быстро выявят поломки, предупредят о чрезмерном износе отдельных узлов и предложат провести профилактические работы. На основе этих сведений менеджер компании «Авторусь» рассчитает стоимость ремонта и срок выполнения заказа.

ПРИМЕЧАНИЕ: для всех корпоративных клиентов разработаны выгодные условия приобретения.

Техцентр состоит из грамотных работников, консультанты всегда расскажут вам об особенностях автомобилей, текущих и наиболее выгодных предложениях. Мы предоставляем качественный современный транспорт, проводя его последующее обслуживание и ремонт. Комплексное предоставление услуг выгодно выделяет Авторусь на фоне конкурентов. Говорить о преимуществах приобретения и обслуживания Hyundai у официального дилера и вовсе не приходится.

Связаться с нами просто — достаточно набрать номер +7 (495) 276-34-34 или заказать обратный звонок на сайте. Автосалон и техцентр расположены недалеко от Москвы — в городе Подольске. Посетив их в рабочее время, вы можете узнать больше о покупке и обслуживании современных корейских автомобилей.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector