Что такое карданные двигатели

Карданная передача и все,что нужно о ней знать.

Карданной передачей автомобиля называется механизм, осуществляющий передачу крутящего момента между валами, которые пересекаются в центральной части карданной передачи автомобиля и отличаются возможностью взаимного углового перемещения. Активно применяется в разных сферах человеческой деятельности в случаях, когда со­ос­ность вращающихся элементов очень трудно обеспечить. Аналогичные функции способна также осуществлять зубчатая муфта.

Как правило, карданная передача автомобиля используется в автомобильной транс­мис­сии, а также рулевом управлении.

Карданная передача автомобиля может обеспечить соединение следующим эле­мен­там трансмиссии:

  1. Силовому агрегату и КПП;
  2. КПП и раздаточной коробке;
  3. КПП и главной передаче;
  4. Главной передаче и раздаточной коробке;
  5. Ведущим колесам и дифференциалу.

Карданный вал в автомобиле предназначен для передачи крутящего момента от КПП к ведущим мостам в случае полноприводной или классической компоновки. Также при­ме­ня­ет­ся в травмобезопасной рулевой колонке для соединения рулевого исполнительного ме­ха­низ­ма и рулевого вала.

Карданная передача автомобиля отличается одним значительным минусом – не­синх­рон­ность валовых вращений (один из валов имеет равномерное вращение, другой – нет). Вращения начинают увеличиваться, если угол между ними возрастает. Это исключает возможность использования карданной передачи автомобиля в некоторых устройствах, например, в трансмиссии автомобилей с передним приводом (где основная проблема заключается в передаче крутящего момента на поворотные автомобильные колеса ). По большому счету данный недостаток может быть скомпенсирован применением на одном валу парных шарниров, которые находятся в повернутом на четверть оборота положении относительно друг друга. Однако там, где необходима синхронность, как правило, применяется ШРУС (шарнир равных угловых скоростей) – более сложная, но более совершенная конструкция аналогичного назначения.

По своей компоновке карданные передачи автомобиля подразделяются на закрытые и открытые.

Закрытый вариант карданной передачи автомобиля располагается внутри трубы, которая, в свою очередь, может восприниматься составляющей подвески автомобиля. В карданной передаче автомобиля данного типа используется только один шарнир, а неравномерное вращение карданного вала компенсируется за счет его упругости. Существуют конструкции, где функцию карданного вала осуществляет торсион (небольшой упругий вал); карданные шарниры здесь отсутствуют.

Открытый вариант карданной передачи автомобиля не располагает трубой, а реактивный момент воспринимается реактивными тягами или рессорами. В состав карданной передачи автомобиля должно входить не меньше двух шарниров, а также компенсирующее звено, так как дистанция между соединенными агрегатами во время движения изменяется. На автомобилях с длинной колесной базой используют карданную передачу автомобиля, которая состоит из двух валов. За счет этого исключается возможность совпадения максимальной угловой скорости вала с приемлемой. Уменьшение длины вала увеличивает его критическую частоту вращения, которая как минимум в 1.5 раза должна превышать максимально возможную во время эксплуатации. Конструкция карданной передачи автомобиля, оснащенной двумя валами, требует использование промежуточной опоры одного из двух валов, подшипник которой установлен на кузове или раме в эластичном кольце для компенсации осевого перемещения двигателя ( см. устройство двигателя автомобиля ).

Устройство карданной передачи

Карданная передача представляет собой ведущий и ведомый валы, которые соединены гибким шарниром. Гибкое шарнирное соединение позволяет беспрепятственно передавать вращение при некотором изменении угла между двумя валами. По типу шарнирного соединения существуют две разновидности карданных передач :

  • устаревшие шарниры неравных угловых скоростей;
  • более современные шарниры равных угловых скоростей.

Карданная передача, основанная на шарнирах неравных угловых скоростей, наиболее часто применяется для соединения выходного вала и ведущего моста в заднеприводных как легковых, так и грузовых автомобилях. Помимо этого, такие шарниры используют для подсоединения раздаточных коробок и прочего вспомогательного оборудования. Более совершенные в конструктивном плане шарниры равных угловых скоростей используются в современных передне- и полноприводных автомобилях. Посредством таких карданных передач осуществляется соединение ведущих колес машины с дифференциалом ведущего моста.

Читайте также:  Холодная сварка для автомобилей для двигателя

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.

ДОСТОИНСТВА

К достоинствам карданной передачи относятся:

  1. Работа со значительными крутящими моментами.
  2. Возможность соединения узлов трансмиссии, установленных на больших расстояниях между собой.
  3. Реализация полного привода на авто.
  4. Простота конструкции.
  5. Устойчивость к нагрузкам.

Но вместе с тем, кардан повышает металлоемкость трансмиссии и требует значительного пространства для установки, что сказывается на полезном объеме салона.

Карданы с шарнирами неравных угловых скоростей не требуют технического обслуживания и при этом обладают значительным ресурсом Несмотря на использование в конструкции подшипников, в процессе эксплуатации проводить их смазку не нужно, поскольку сам шарнир – необслуживаемый, а заложенного производителем смазочного материала хватает на весь срок службы.

Кардан является неремонтируемым узлом. При изгибе кардан требует полной замены. Обусловлено это тем, что при изготовлении узел балансируется. Изгибы же приводят к разбалансировке, что повышает вибрации и нагрузки в КПП и главной передаче и ускоряет износ шарниров.

Шарниры также не ремонтируются, поэтому при появлении повышенной вибрации со стороны кардана, сторонних звуков (хрустов, щелчков) выполняется замена составных элементов шарнира. Обычно замене подлежат крестовина и ее подшипники, но при сильной выработке проушин меняется узел в сборе.

Типы карданных передач

Главную роль в карданной передаче выполняет карданный шарнир, в зависимости от конструкции которого выделяют такие типы карданных передач:

  • передача с шарниром равных угловых скоростей;
  • передача с шарниром неравных угловых скоростей;
  • передача с полу карданным упругим шарниром;
  • передача с полу карданным жестким шарниром.

По количеству валов карданные передачи могут быть: одновальные, двухвальные и многовальные, а по количеству шарниров — одношарнирные, двухшарнирные и многошарнирные.

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.

Читайте также:  Работа и пуск асинхронных двигателей с фазным ротором

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.

Источник

КАРДАННАЯ ПЕРЕДАЧА: ВИДЫ, КОНСТРУКЦИЯ, ОБСЛУЖИВАНИЕ, ПРИЗНАКИ ИЗНОСА И ПОЛОМКИ

Добрый день, сегодня мы узнаем, что называется карданной передачей, известной в народе, как крестовина системы трансмиссии автомобиля, для чего она нужна и какими особенностями обладает эта деталь, относящаяся к коробке передач. Расскажем про то, какие задачи и функции выполняет крестовина, как устроена карданная передача, из каких элементов состоит и насколько надежна такая система. Кроме того, поговорим о том, какие существуют разновидности карданной передачи и какими преимуществами с недостатками обладает устройство. В заключении мы обсудим основные поломки, которые могут возникать с карданной передачей, а также как можно самостоятельно диагностировать узел на исправность и какой срок службы системы, при правильной эксплуатации автомобиля.

Карданным валом или крестовиной называется специальный механизм, который передает крутящий момент между валами, пересекающимися в центре карданной передачи и обладающими возможностью взаимного углового перемещения. Говоря более простым языком, карданная передача (крестовина) в автомобиле, обеспечивает передачу крутящего момента от трансмиссии (раздаточной коробки передач) к ведущим мостам при стандартной компоновки машины или полноприводной, в случае всех четырех ведущих колес. Карданная передача относится к деталям трансмиссии автомобиля и играет одну из ключевых ролей при создании привода колес на заднюю ось.

Стоит понимать, что карданная передача обладает существенным недостатком, с чего мы и хотим начать наш рассказ. Недостаток заключается в несинхронности вращения валов, то есть тогда, когда первый вал вращается равномерно, то второй — нет. При этом происходит увеличение угла между валами во время вращения. Таким образом, данный нюанс, ограничивает возможность применения карданной передачи во многих устройствах, на примере трансмиссий автомобилей с передним приводом, так как в переднеприводных машинах крестовина не способна передавать крутящий момент на поворотные колеса. Частично такой недостаток может быть нивелирован применением на одном валу парных шарниров, которые повернуты на 1/4 оборота друг к другу. Заметим, что там, где требуется синхронность то, как правило, применяется не карданная передача или крестовина, что одно и тоже, а специальный шарнир с равными угловыми скоростями, он же шрус. Шрус является более совершенным механизмом, нежели карданная передача, однако при этом имеет более сложную конструкцию при том же назначении.

1. Особенности и конструкция карданной передачи автомобиля

Главной особенностью карданной передачи является то, что используется она только на автомобилях с задним приводом с целью передачи крутящего момента от вторичного вала коробки передач к ведущей или главной передаче под «плавающим» углом. Чтобы понимать, как функционирует карданная передача, необходимо знать, как она устроена, то есть из каких деталей и механизмов состоит.

— Передний и задний валы;

— Промежуточная опора с подшипником;

— Шарниры с вилками и крестовинами;

Ниже на схематическом изображении наглядно показан принцип работы карданной передачи и основные детали узла.

Итак, чтобы понять, как работает на практике карданная передача, нужно понимать, что кузов автомобиля перемещается относительно заднего моста вверх-вниз, прыгая на неровностях дорожного полотна, при этом происходит изменение угла между передним и задним валом карданной передачи (примерно на 10-15 градусов), а также главной передачей, которая расположена в области заднего моста транспортного средства.

Исходя из вышесказанного, задний вал карданной передачи не может быть, как многие считают обычной жесткой трубой без сочленений. Данный механизм обладает двумя шарнирами, которые обеспечивают передачу крутящего момента без рывков и толчков от трансмиссии к главной передаче при различных вибрациях машины передвигающейся по дороге. В свою же очередь, вилки с шарнирами, а также крестовинами дают возможность крутящему моменту передаваться под меняющимся углом.

Читайте также:  Какие двигатели устанавливаются на ваз 21099

При движении транспортного средства в результате колебаний кузова, расстояние от коробки передач до заднего моста является переменным показателем. Когда происходит перемещение кузова автомобиля вверх, то карданная передача должна, в какой-то степени удлиняться, а когда несущий элемент машины наоборот идет вниз, то механизм, как бы укорачивается. Вот именно эти процессы и происходят в шлицевом сочленении, то есть они удлиняются и укорачиваются, но не сами жесткие трубы, а их суммарная длина.

2. Поломки и признаки износа карданной передачи

Первыми симптомами неисправности карданной передачи является появление шумов, стуков и вибрации со стороны днища при движении автомобиля. Эти сигналы говорят о том, что в следствие высокого износа, из строя начинают выходить шарниры, промежуточные опоры и происходит или уже произошла деформация валов. Как правило, такого рода неисправности устраняются только при помощи замены изношенных деталей новыми, восстановлению они не подлежат.

Когда у автомобиля имеется повышенный износ шарниров или подшипников, то в большинстве случаев становится слышен характерный трескающий или щелкающий посторонний звук при трогании машины с места и переключении передач. Что касается валов с шаровыми шарнирами, то такие звуки могут быть также слышны при вывороте передних колес на максимальные углы. В том случае, если изношенность подшипника промежуточной опоры карданного вала автомобиля с задним приводом достигает своего предела, то появляется четкий звук треска под днищем и при этом будет ощущаться вибрация по кузову. Как правило, в большинстве случаев звуки треска и вибрация у изношенных механизмов появляются в шарнирах с равными или неравными угловыми скоростями.

Справочно заметим, что карданные валы должны быть всегда очень точно отбалансированы, а также иметь четкую развесовку, так как они вращаются на высоких скоростях и обеспечивают необходимых показатель крутящего момента. В том случае, если при функционировании приводного вала заметны проблемы, то это будет довольно сильно влиять на управляемость транспортного средства. Как правило, при неисправностях ранее описанных механизмов, симптомы, которые отражаются на поведении машины будут однозначно указывать водителю на надобность устранения поломок карданной передачи и возможно приводного вала. Что касается вибраций, которые мы описали, то чаще всего при неисправностях в карданные передачи они появляются в нижней части машины в районе средней области днища.

Чтобы наверняка убедиться в наличии вибрации и, следовательно, неисправности карданной передачи, а именно шарниров или втулок, необходимо прикоснуться к трубе в области сочленения. Если вибрация будет отдавать в руку, то поломка очевидна. Шумы, как правило, появляются в виде следствия разрушения узла. Кроме того, при сильном износе втулок, опорного подшипника или карданных шарниров механизма, вращение приводного вала может быть значительно затрудненным или вовсе нарушенным. Характерным симптомом серьезных проблем с карданной передачей является громкий грохот, лязг или скрежет в нижней части машины. При появлении таких симптомов, нужно, как можно оперативней произвести тщательную диагностику и дальнейший ремонт карданного вала.

В заключении отметим, если автомобиль эксплуатируется по правилам и в щадящем режиме, то в большинстве случаев такие детали, как шарниры карданного вала способны отслужить не менее 55-65 тысяч километров пробега. Что касается самих труб и валов кардана, то они могут ходить не один десяток лет, как говорится способны пережить даже двигатель с кузовом. Однако, если в процессе эксплуатации автомобиля было сильное механическое воздействие на данный элемент системы, то есть произошло искривление или деформация вала с шаровыми шарнирами, то менять поврежденные детали рекомендуется в сборе.

Источник

Adblock
detector