Кто изобрел карданный вал

Карданный вал. История. Предназначения и основные неисправности

Кто изобрел карданный вал

Уже на протяжении ста лет конструкция карданного вала не претерпела никаких изменений. Это связано с простотой детали и ее отличному функционированию на многих типах автомобилей.

Впервые мир увидел макет карданного вала после его презентации итальянцем Джироламо Кардано, на честь которого и названа деталь. Но в конструировании автомобилей КВ начал применятся только в начале 19 века и с тех пор успешно используется. Впервые установлен он на один из автомобилей французской компании, владельца которой зовут Луи Рено.

Это внедрение стало революционным, ведь впервые удалось преодолеть провалы передачи крутящего момента от коробки передач к мосту автомобиля при езде по проблемной дороге. Это позволило достичь максимально плавного хода автомобилей, что мы и ценим на сегодняшний день.

Основные функции Карданного Вала

В каждом автомобиле трансмиссия выполняет одну из ключевых функций, которая заключается в передачи вращения коленвала на колеса. Коробка передач перерабатывает вращение коленвала в плавный режим движения автомобиля.

Кардан же используется в транспортных средствах, которые имеют задний или полный привод и позволяет максимально точно передать момент движения на ведущую ось. Если взять стандартную коробку передач, то ее структура состоит из 3-х валов, это:

● Первичный — соединяет КПП с маховиком

● Вторичный — передает момент вращения

● Промежуточный — передает вращение между валами

Основная функция карданной передачи

Если вы когда-либо управляли задне или полноприводным автомобилем, то наверняка видели карданный вал. Снаружи эта конструкция состоит из двух частей, длинной и короткой, который соединены между собой специальной крестовиной.

Основная цель работы кардана не только в передачи вращения, но и обеспечить жесткую связку ведущих колен не мешая при этом нормальному перемещению колес.Также стоит упомянуть о возможной деформации рамы транспортного средства в процессе езды, но конструкция кардана помогает это нивелировать.

Плюсы и минусы карданного вала

Среди всех преимуществ использования данной детали стоит выделить возможность элемента выдержать очень большие нагрузки, что очень полезно при управлении грузовыми автомобилями.

Основной же недостаток этой детали заключается в ее весе, при учете рассмотрения не спортивных моделей автомобилей.

Советы по использованию

Все опытные сотрудники сервисных центров советуют проводить осмотр оборудования, в частности карданного вала, после 10000 тысяч пробега автомобиля.

Это поможет держать оборудование в отличном функциональном состоянии и исключит возможные в будущем поломки.

Источник: http://sarsim.ru/stati/207-kardannyj-val-istoriya.html

Карданная передача — назначение, устройство и принцип работы

Кто изобрел карданный вал

Карданный вал — приспособление для передачи крутящего момента от коробки передач или раздаточной коробки к задним колесам.

Широко применяется на автомобилях заднеприводной и полноприводной компоновки с начала двадцатого века по настоящее время. Впервые устройство карданной передачи было описано еще в 16-м веке, однако создание устройства на практике произошло значительно позже.

Устройство карданного вала

Схема карданной передачи включает в себя следующие элементы:

  • Одна или несколько секций из тонкостенной полой трубы;
  • Шлицевое раздвижное соединение;
  • Вилки;
  • Крестовина;
  • Подвесной подшипник;
  • Элементы крепления;
  • Задний подвижный фланец.

Сам агрегат может быть одновальным или двухвальным. Во втором случае механизм включает в себя промежуточный карданный вал, к заднему отделу которого приваривается хвостовик с наружными шлицами, к переднему через шарнир фиксируется скользящая втулка. Одновальные системы промежуточного участка не имеют.

В передней части автомобиля агрегат фиксируется в коробке передач с помощью подвижного шлицевого соединения (подвижная муфта передней части карданного вала). Для этого на конце механизма имеется отверстие с внутренними шлицами. Устройство карданного вала подразумевает возможность продольного смещения шлицов при движении автомобиля.

Далее устанавливается подвесной подшипник карданного вала, который через кронштейн крепится к кузову. Это служит дополнительным креплением агрегата, исключающим его излишнее смещение при езде.

Далее следует вилка карданного вала, которая располагается между передней и средней его частью. Здесь установлена крестовина, на которой имеются игольчатые подшипники. Наличие вилок и крестовины позволяет передавать крутящий момент при различных углах изгиба «кардана».

В задней части передача крепится к редуктору заднего моста посредством фланца. При этом хвостовик, оснащенный внешними шлицами, входит во фланец привода главной передачи.

Принцип действия КВ

Принцип работы карданной передачи заключается в возможности транспортировки крутящего момента при изменяющемся положении «кардана» в пространстве. Реализация этого принципа происходит за счет двух механизмов:

  1. Вилка скользящая карданного вала;
  2. Крестообразный шарнир.

Скользящая вилка необходима для некоторого увеличения длины механизма при движении по неровной дороге. За счет длинного шлицевого соединения поступление момента не прекращается тогда, когда подвеска вместе с задним мостом смещается вверх или вниз.

Шарнир, в свою очередь, обеспечивает вращение колес при изменении угла изгиба КВ. Считается, что механизм способен продуктивно работать при углах не более 20°. Далее начинается его активный износ.

Типы карданной передачи

В современном автомобилестроении могут применяться следующие типы карданных передач:

  • Оснащенные шарниром неравных угловых скоростей (классическая карданная передача автомобиля);
  • Оснащенные ШРУС (шарнирами равных угловых скоростей);
  • Оснащенные полукарданными упругими шарнирами;
  • Оснащенные жесткими полукарданными шарнирами.

Система с шарниром НУС считается классической. Здесь присутствуют вилки, крестовина, игольчатые подшипники. Применяется на большинстве заднеприводных автомобилей.

На современных внедорожниках чаще используется система, оборудованная ШРУСами. Такие устройства обеспечивают более комфортные условия езды, практически полностью устраняя вибрации.

Упругие шарниры представляют собой резиновую муфту, способную передавать момент при изгибах не более 8°. Резина достаточно мягкая, поэтому вал, имеющий подобное строение, обеспечивает плавное начало движения и отсутствие резких динамических нагрузок.

Кроме того, гибкие соединения не требуют технического обслуживания.
Жесткий полукарданный шарнир имеет сложное техническое устройство и передает момент за счет зазоров в шлицевом соединении.

В силу сложности изготовления, технических недостатков и быстрого износа в автомобилестроении не применяется.

Частые неисправности и их устранение

Все неисправности можно разделить по возникающим признакам поломки:

  1. Вибрация при движении — износились подшипники крестовины или скользящая втулка, нарушилась балансировка вала;
  2. Стуки при трогании — износились шлицы скользящего соединения, ослабли болты крепления;
  3. Вытекание масла из подшипников — износ сальников.

Для устранения вышеописанных неполадок «карданы» демонтируют и дефектуют, неисправные детали заменяют. При наличии дисбаланса требуется балансировка вала в динамических условиях.

Обязательно почитайте

Замена крестовины карданного вала

Перспективы развития системы карданной передачи

Классический ШНУС имеет некоторые технологические недостатки. Скорость вращения его валов изменяется в процессе движения. При этом ведомый вал может ускоряться и замедляться при стабильной скорости ведущего вала. Это приводит к ускоренному износу механизма, а также создает лишнюю нагрузку на задний мост.

Также работа шарнира сопровождается вибрацией.

Назначение карданной передачи может выполнять вал, оборудованный ШРУСами (передним и задним). Подобные системы уже сегодня применяются на некоторых внедорожниках. Также ШРУСом может быть оборудована карданная передача автомобиля ВАЗ-2107 и другой «классики».

В продаже имеются ремонтные комплекты.

Использование шарнира равных угловых скоростей позволяет ликвидировать недостатки, свойственные классической крестовине. Скорость вращения вала выравнивается, исчезает вибрация, КВ не требует балансировки после ремонта, до 17° увеличивается угол передачи крутящего момента.

Где еще применяются валы карданного типа

Для чего нужен карданный вал, кроме соединения КПП с мостом и колесами? В реальности сфера применения шарниров НУС достаточно велика. Их применяют для создания регулируемых рулевых колонок, где необходимо передать крутящий момент от руля к колесам. Также крестовидные соединения используют в наборах инструментов. Они позволяют работать с болтами, не находящимися на прямой линии с удлинителем ключа.

Сегодня карданные шарниры, несмотря на широкое применение во многих областях промышленности, считаются устаревшими. Все большее развитие получают ШРУСЫ, а крестовины и вилки медленно уходят в прошлое.

Источник: https://ZnanieAvto.ru/uzly/kardannaya-peredacha-avtomobilya.html

Карданная передача и ШРУС: что это такое и как это работает

Кто изобрел карданный вал

В этом тексте мы расскажем вам о многострадальных «гранатах», которые очень любят похрустеть в вашем автомобиле.

Впервые механизм, похожий на современный шариковый ШРУС, предложил, а точнее запатентовал в 20-х годах минувшего столетия инженер Альфред Рцеппа. Это устройстово до сих пор именуют шарниром Рцеппа. Приблизительно в то же время француз Грегуар изобрел кулачковый (сухариковый) механизм «Тракта».

Кулачковый механизм имеет неприятную особенность – он может перегреваться, поэтому в современной автомобильной технике его применяют преимущественно в грузовиках.

В современном виде «гранаты» достигли кое-какого совершенства в 60-х годах прошлого столетия и немалую заслугу в разработке их конструкции имеют японские инженеры.

Что это такое

ШРУС — аббревиатура, расшифровывающаяся как «шарнир равных угловых скоростей».

Основная задача этой детали на большинстве автомобилей с передним приводом, да и на некоторых полноприводных автомобилях, – это передача крутящего момента от двигателя на ведущие колёса, которая позволяет управлять автомобилем при весьма компактных размерах и скромной массе.

Сам процесс передачи вращающего момента происходит между полуосями, под постоянно меняющимся углом. Сленговое название «граната» -вызвано внешним сходством с этим снарядом и эффектом. Сломанный ШРУС гарантировано обездвижит автомобиль, ну, если, конечно, у вас нет блокировок – причём сделает это внезапно.

ШРУСы по типу конструкции можно разделить на:

  • шариковые – получили широкое распространение на переднеприводных легковых авто;
  • трипоидные – подходят на легковые и грузовые автомобили малой грузоподъемности;
  • кулачковые – эти виды незаменимы для грузовых авто с повышенной грузоподъемностью;
  • спаренные карданные – устанавливаются на тракторы, грузовики, внедорожники.

Принцип работы

Сам узел по принципу своего устройства похож на обыкновенный карданный вал, однако именно кардан является самым сложным и совершенным узлом. Карданная передача может передавать крутящий момент несинхронно, при этом угол скрещивания будет сильно затруднённым. Однако у ШРУСа процесс «переваривания» углов поворота до 70 градусов по оси происходит безболезненно и с огромным ресурсом.

В массы этот узел принесли переднеприводные автомобили и независимая подвеска, несмотря на то, что самому узлу около сотни лет. В зависимости от марки и модели, конструкция узла может изменяться, но принципиально система работает одинаково: с одной стороны вал привода соединяется со ступичным подшипником, а другая сторона соединена с дифференциалом, и, результате, крутящий момент передаётся от двигателя к колёсам.

Наружный ШРУС состоит из обоймы и корпуса, имеющих канавки. В этих канавках «ходят» шарики, которые соединяют составные части друг с другом жёстким способом. Наружный ШРУС передаёт крутящий момент без потерь под любыми углами. Повторяю, под любыми возможными углами. Внутренняя часть узла менее подвижна, и может «работать» только до 20 градусов.

Это трипоид с роликами на подшипниках, которые двигаются по таким же канавкам, только в ответном стакане – именно этот узел компенсирует ходы подвески и обеспечивает неразрывность вала.

Сам шарнир является силовым элементом, подверженным высоким нагрузкам, соответственно, за ним нужно ухаживать. К уходу относится смазка и последующая изоляция от внешних воздействий окружающей среды. Пыльник рекомендуется набивать смазкой и удерживать на валах хомутами, желательно, металлическими, ведь от пыльника зависит срок службы узла.

Сломался. Почему?

В идеальном мире ШРУС должен жить на протяжении всего срока жизни вашего автомобиля, однако идеальный мир существует только на бумаге и узел может сломаться в любой момент, причём не всегда в этом виноват износ. Зачастую сами водители «помогают» узлу выйти из строя.

Основной причиной поломки является повреждение пыльника. Резина со временем покрывается трещинами, а реагенты в зимнее время могут и разъесть сам пыльник. Результатом этого становится попадание грязи, которая, при контакте с подвижными соединениями, становится абразивом.

Рано или поздно ШРУС будет изнашиваться и заклинивать, а ещё могут выпасть ролики из подшипников.

Другая причина – неадекватное вождение или желание влезть в конструкцию машины. Помните о том, что резкие старты с пробуксовками чреваты печальными последствиями для ШРУСа.

Старты с вывернутыми колёсами, управляемые заносы на переднем приводе – все это может стать причиной поломки.

Не стоит забывать и о любителях «полутюнинга», при котором все деньги вкладываются только в мотор, а про ходовую часть забывают –получается, что узел рассчитанный на определённые нагрузки, вынужден получать больше – так, вполне вероятно, он сломается.

Последствия

В большинстве современных автомобилей безболезненно заменить этот узел возможно с трудом, даже если вы повредили только пыльник. Будьте готовы заменить сразу приводной вал. Но, как вы понимаете, это не слишком гуманно.

Конечно, гаражные мастера и некоторые «клубные» сервисы могут заменить эти детали и отдельно, но официально будьте готовы к подобному исходу. Довольно часто «уставший» ШРУС просто клинит, и, следом за этим, у вас ломается полуось, а дальше вы сможете ехать только на эвакуаторе.

Хорошо, если остановитесь не в левом ряду на автомагистрали или на перекрёстке Впрочем, не стоит драматизировать. Во избежание неприятностей в пути и лишних финансовых трат рекомендуется хотя бы раз в пять тысяч километров осматривать пыльники внутренних и внешних ШРУСов.

При малейшем подозрении на негерметичность узлов нужно тщательно отмыть от загрязнений шарниры и заменить пыльники на новые, попутно обновив смазку. При появлении характерных хрустов не стоит откладывать ремонт в долгий ящик — скорее всего, «вылечить» такой привод уже не получится.

Источник: https://somanyhorses.ru/kardannaya-peredacha-i-shrus-chto-eto-takoe-i-kak-eto-rabotaet/

Кардан: устройство, принцип работы, виды

Сегодня без карданного вала не сможет обойтись ни одна конструкция полноприводного или заднеприводного автомобиля. Он выполняет простую, но очень значимую задачу – передает крутящий момент от раздаточной коробки или коробки передач на передние или задние колеса.

Кардан был придуман и сконструирован еще в XVI веке, но применять его начали только после масштабного производства новых автомобилей. Стоит отметить, что пионером в испытании и внедрении, стал французский автомобильный концерт Renault.

Что такое карданный вал и для чего он нужен?

Карданный вал (КВ) – это механическое устройство, передающее крутящий момент от раздаточной коробки или коробки передач на ведущие оси автомобиля. По сути, без этого полезного устройства, невозможно было бы создать полноприводный автомобиль.

Расположения карданных валов

Как было указано выше, впервые кардан применили на автомобилях марки Рено. Создателем транспортных средств являлся конструктор по имени Луи Рено. После установки передачи, получилось решить ряд важных задач:

  1. Мягкая передача крутящего момента – изначально, механическое устройство позволило без проблем обеспечить передачу крутящего момента от коробки к задним колесам, при перемене углов между валами. На тот момент это было очень важное открытие, так как на неровной дороге, автомобиль подвергался сильнейшим вибрациям.
  2. Плавность хода – первые машины не отличались плавностью хода, особенно по ухабам и неровностям. Мягкая передача крутящего момента, позволил максимально эффективно передавать тягу к заднему мосту, обеспечивая тем самым плавное движение.

Хотя с момента первых конструкций прошло много времени, сам механизм сильно изменился, его главные задачи не поменялись. Спустя почти столетие, механизм кардана усовершенствовали, и сегодня он зависит не только от типа авто, но и его предназначения.

Карданный вал (КВ) применяется не только при конструировании ходовой части авто. Конструкция настолько универсальная, что может применяться в различных сферах деятельности человека. Например, при конструировании рулевого привода с регулировкой.

Банальным примером конструкции является головка ручного инструмента, которая может поворачиваться под углом и позволяет крутить гайки и болты в труднодоступных местах. Любая механическая конструкция, где нужно передать крутящий момент под определенными углами, использует кардан, как наиболее удобное средство.

Устройство и принцип работы карданной передачи

Классическая карданная передача сильно изменилась и имеет отличительные черты. Принято выделять четыре основных элемента конструкции:

  1. Центральная труба – или на техническом языке «центральный вал». Это конструкция полой трубы из крепкого металлического сплава.
  2. Крестовины и наконечники – это специальное приспособление, изготовленное в виде креста, которое отвечает за контроль вращающихся элементов кардана. Простыми словами, крестовина контролирует углы переменного наклона, которые не должны быть в диапазоне от 0 до 20 градусов.
  3. Вилка – это промежуточное соединение, между основным валом и промежуточным. Прямая функция — это компенсация расстояния по высоте межу валами, когда автомобиль передвигается по ухабам и ямам.
  4. Промежуточный подшипник – это очень важный элемент конструкции, который поддерживает основной вал, при этом позволяет ему вращаться в необходимом направлении. В зависимости от типа кардана, промежуточных подшипников может быть два и более.
ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Какой двигатель стоит в ваз 2106

Это основные элементы устройства передачи. Конечно, кроме них существует много дополнительных механизмов – различные крепления, подвижные фланцы, уплотнители, защитные муфты и прочее.

Устройство карданной передачи

Конструкция передачи не сложная. В большинстве случаев, механизм крепится при помощи шлицевого соединения к коробке передач (при этом неважно какой, автоматической или механической). Каждая коробка передач имеет на своем подвижном конце отверстия с внутренними креплениями. Механизм работы шлицов сконструировано таким образом, чтобы они могли смещаться при движении машины.

Дальше устанавливается подшипник КВ, который крепится к кузову автомобиля при помощи специального кронштейна. Он служит дополнительным креплением и исключает смещение механизма при нагрузках и езде. К вилке КВ крепится крестовина с игольчатыми или другими подшипниками. Эта конструкция позволяет правильно передавать крутящий момент при различных изгибах кардана.

Когда водитель включает передачу и нажимает на газ, крутящий момент переходит на скользящую вилку и дальше поступает через крестообразный шарнир к главной передачи и колесам. Наиболее продуктивными являются углы шарнира от 0 до 20 градусов. Если по причине неисправности, происходит отклонение, может начаться сильный износ всего механизма или поломка. Наглядно принцип работы показан на видео, ниже.

Классификация карданов

В конструкции современных авто используется несколько видов карданных валов. Они могут отличаться не только от производителя, но и типа автомобиля. На некоторых одинаковых моделях могут устанавливать разные типы передач.

В зависимости от конструкции карданные передачи могут быть:

  1. Одновальные – более мощный тип, часто устанавливают на полноприводные или заднеприводные автомобили. Такой механизм позволяет максимально быстро передать крутящий момент на колеса.
  2. Многовальные — это более сложный, но хрупкий механизм, который присутствует на большинстве легковых переднеприводных авто. Дополнительно к основному валу, добавляется промежуточный (где и нужен подшипник).

Работа многовальной карданной передачи

По количеству опор валов бывают следующие виды:

  1. Двухопорные – не имеют подвесного подшипника, крепится на грузовые автомобили или полноприводные транспортные средства.
  2. Трехопорные – имеют один подшипник, который соединяет промежуточный вал и основной. Применяется для большинства автомобилей.
  3. Четырехопорные – имеют несколько промежуточных валов, соединенных двумя подшипниками. Редкая разновидность, устанавливается на некоторых джипах марки Lexus и Chrysler.

По особенностям конструкции можно выделить следующие модели:

  1. С шарниром НУС (неравных угловых скоростей) – стандартная схема, устанавливаемая на большинстве авто с задним приводом колес.
  2. ШРУС – современная карданная передача, которая сохраняет равность угловых скоростей.
  3. Упругие полукарданные шарниры.
  4. Жесткие полукарданные шарниры.

На большинство современных переднеприводных авто, устанавливается кардан типа ШРУС. Он более удобен и менее подвержен вибрациям, что имеет важное значение для легковых машин. Однако, такая система и более сложная, она не дешевая в обслуживании и при неправильном уходе может легко сломаться.

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.

В редких случаях, когда происходит механическое повреждение основного вала, сильная вибрация может исходить из-за его неправильной геометрии. Некоторые умельцы, рекомендуют вручную исправить геометрию трубы, но это неверное решение, которое может привести к быстрому износу всей конструкции. Лучшим решением будет полная замена поврежденных элементов.

Преимущества и недостатки

Главным преимуществом кардана, является его способность выдерживать предельные нагрузки и передавать крутящий момент. Его конструкция позволяет исключить почти все вибрации автомобиля передвигающегося по неровностям, не говоря уже о хорошей трассе.

Конечно, КВ обладает и рядом минусов. К основным недостаткам можно отнести:

  1. Большая масса –  прибавляет лишние килограммы автомобилю, снижая его скоростные характеристики.
  2. Громоздкость – карданный вал габаритная механическая конструкция, для которой приходится создавать отдельное пространство под днищем транспортного средства, что влияет на клиренс.

Стоит отметить, что первые модификации карданной передачи имели еще один отличительный минус – шум и вибрации. Но сегодня, современные звукоизолирующие материалы, позволяют избавиться от посторонних шумов и небольших вибраций при нормальной работе передачи.

Заключение

Стандартный кардан имеет ряд технологических недоработок. К ним можно отнести быстрый механический износ деталей. Это происходит из-за изменения скорости вращения валов по ходу движения автомобиля. В целом, развитие карданных валов с каждым годом более заметно. Уже сегодня начали появляться модификации, которые объединяют в себе обычный вал и ШРУСы. Такие системы, начали устанавливать на дорогие внедорожники, а классические модели уходят потихоньку в прошлое!

Источник: https://VazNeTaz.ru/kardan

История появления карданного вала: все началось задолго до изобретения автомобиля- Статьи на kardanvalservis.ru

Способ соединения элементов карданной передачи позволяет компенсировать угловые и осевые перемещения компонентов относительно друг друга. И эта технология появилась задолго до изобретения именно карданной передачи.

Начать стоит с древних времен

Появление карданного вала связывают с именем итальянского математика, философа и инженера Джероламо Кардано, жившего в VI веке. Он детально

описал и даже сделал схему кардана и его использования для передачи крутящего момента. Однако, с нуля, этот ученый рассматриваемый тип передачи не изобретал. Принципы, на которых построена работа кардана, использовались и до него. При рассмотрении истории карданного вала нужно начать с «карданова подвеса».

Принцип его работы заключается в использовании концентрических колец, которые могут перемещаться относительно друг друга, сохраняя равновесие предмета, расположенного в центе.

Подобные конструкции использовались многими:

  • Еще боле 2000 лет назад в Китае использовали специальный подвес для масляной лампы. Он позволял держать лампу в вертикальном положении, независимо от положения всей конструкции, и не давал ей перевернуться.
  • Похожую конструкцию описывал и Филон Византийский, живший в III веке до н.э. Только она создавалась не для свечи, а чтобы исключить проливание чернильницы.
  • Древнегреческие и индийские мореплаватели использовали подобные конструкции в качестве подставок для компаса.
  • Некоторые источники говорят о том, что вал, работающий по схожему принципу, использовался в карете императора Великой Римской Империи. С его помощью обеспечивалась плавность хода.

В общем, однозначно определить, кому именно принадлежит это изобретение, нельзя.

История после трудов Джероламо Кардано

Описав принципы использования кардана для передачи крутящего момента, этот ученый запустил «новый виток» в развитии рассматриваемого механизма. После этого карданные передачи стали использоваться в различных целях. А с появлением автомобилей, они пришли и в эту сферу.

Стремительное развитие и распространение карданной передачи происходило в XX веке. В 20-х годах французский инженер Ж. Грегуар провел исследования на предмет возможности применения в ней ШРУсов. И уже в 30-х годах это поставили на поток: Citroen активно использовала сдвоенные шарниры в своих авто.

Довольно важным моментом из новейшей истории кардана можно назвать появление композитных валов (они, хоть не очень широко, но используются сегодня). Опять же, сказать точно, кому это изобретение принадлежит, не получится. Но можно полагать, что одними из первопроходцев в этом являются Д.Д. Мунгалов, А.М. Закржевксий и Ю.М. Тарнопольский.

Еще в 80-х годах прошлого века они зарегистрировали патент SU 1677386 А1 на вал из композитного материала. Можно предположить, что их наработки сыграли важную роль в появлении новой разновидности кардана.

Источник: https://kardanvalservis.ru/articles/istoriya-poyavleniya-kardannogo-vala/

Типы и принцип работы карданных передач

Карданная передача – составной элемент автомобиля, который передает крутящий момент между валами, располагающимися под определенным углом относительно друг друга. Без карданной передачи того или иного типа сложно представить современный автомобиль.

Карданная передача используется, обычно, в трансмиссии и в рулевом управлении. Название получено от имени Д. Кардано, который описал устройство в 16 веке. Впрочем, ученый только описал устройство кардана, но причислять его к изобретателям карданной передачи нельзя.

Воплотили в жизнь описанное гораздо позже, через несколько веков. А имя Кардано теперь увековечено в веках.

При помощи карданной передачи соединяются следующие элементы:

  • силовой агрегат и КПП;
  • КПП и раздатка;
  • КПП и главная передача;
  • раздатка и главная передача;
  • дифференциал и ведущую пару колес.

Главным элементом карданной передачи нужно назвать карданный шарнир. Он бывает различных модификаций:

  • равных угловых скоростей;
  • неравных угловых скоростей;
  • полукарданный упругий шарнир;
  • полукарданный неупругий шарнир.

Карданная передача с шарниром неравных угловых скоростей

Данный тип передачи можно обнаружить на автомобилях с задним приводом или полноприводных авто. Устройство такой передачи следующее: на карданных валах расположены шарниры неравных угловых скоростей. На концах передачи имеются соединительные элементы. По необходимости используется соединительная опора.

Шарнир объединяет пару вилок, крестовину и фиксирующие устройства. В проушинах вилок установлены игольчатые подшипники, в которых вращается крестовина.

Копипаста:

На тщательно обработанных пальцах крестовины 3 установлены стальные стаканы 13 с игольчатыми подшипниками 12. Иглы подшипника с внутреннего конца опираются на опорную шайбу 11. Стакан уплотнен на крестовине резиновым сальником 10, установленным в металлическом корпусе 9, который надет на крестовину.

Крестовина со стаканами закреплена в ушках вилок 2 и 4 стопорными кольцами или пластинками 6 с винтами. Подшипники крестовины смазываются через центральную масленку 7, от которой масло к подшипникам подходит по каналам в крестовине.

Для устранения излишнего давления масла в крестовину завернут на резьбе корпус с предохранительным клапаном 8.

Подшипники нельзя отремонтировать или обслужить. Масло в них заливается при установке.

Особенностью шарнира является то, что он передает неравный крутящий момент. Дополнительный вал периодически обгоняет и отстает от основного вала. Для компенсации этого недостатка в передаче используется несколько шарниров. Вилки противоположных шарниров располагают в одной плоскости.

В зависимости от того, на какое расстояние необходимо передать крутящий момент, в карданной передача используют один или два вала. При числе валов, равном двух, один из них называется промежуточным, второй — задним. Для фиксации валов устанавливается промежуточная опора, крепящаяся к кузову авто.

С другими элементами автомобиля карданная передача соединяется при помощи фланцев, муфт  и других соединительных элементов.

Можно с уверенностью говорить, что шарниры неравных угловых скоростей имеют малую надежность и относительно небольшой срок службы. В современных условиях используют карданные передачи с шарнирами равных угловых скоростей.

Карданная передача с шарниром равных угловых скоростей

Данный тип передачи широко используется в автомобилях с передним приводом. При помощи неё соединяется дифференциал и ступица ведущего колеса.

Передача имеет два шарнира – внутренний и внешний, соединенных валом. ШРУСы часто применяются и в автомобилях с задним приводом, в полноприводных авто. Дело в том, что шарниры равных угловых скоростей более современны и практичны, к тому же, уровень шума от них значительно ниже, чем от ШНУС.

Самым распространенным из существующих является шарнир равных угловых скоростей шарикового типа. ШРУС передает крутящий момент от ведущего до ведомого вала. Угловая скорость передачи крутящего момента постоянная. Она не зависит от угла наклона валов.

ШРУС, или как его называют в народе «граната» представляет из себя сферический корпус, в котором расположена обойма. Между ними вращаются шарики. Они движутся по специальным канавкам.

В результате, крутящий момент равномерно передается от ведущего вала к ведомому при условиях изменения угла. Сепаратор удерживает шарики в нужном положении. «Граната» защищается от воздействия внешней среды «пыльником» — защитным кожухом.

Обязательным условием долгого срока службы ШРУСов является наличие в них смазки. А наличие смазки, в свою очередь, обеспечивается герметичностью самого шарнира.

Отдельно стоит сказать о безопасности ШРУСов. Если в «гранате» слышится треск или шум, то её незамедлительно нужно менять. Эксплуатация автомобиля с неисправным ШРУСом предельно опасна. Попросту говоря, может отвалиться колесо. Причиной же, по которой карданный вал приходит в негодность, чаще всего является неправильный выбор скорости и плохое дорожное покрытие.

Карданная передача с полукарданным упругим шарниром

Упругий полукарданный шарнир способствует передаче крутящего момента между валами, расположенными под небольшим углом. Происходит это, благодаря деформации упругого звена.

1 — гайка; 2 — ведомый вал коробки передач; 3 — шайба стопорная; 4 — болт (3 шт.); 5, 6 — фланцы муфты; 7 — обойма; 8 — карданный вал; 9 — сальник; 10 — стопорное кольцо; 11 — центрирующее кольцо; 12 — уплотнитель

В качестве примера можно привести упругую муфту Гуибо. Это шестигранный сжатый упругий элемент. К нему крепятся фланцы ведущего и ведомого валов и передается крутящий момент.

Карданный вал: устройство, эксплуатация и ремонт

«Слушай, у тебя кардан стучит. Сдавай в ремонт, а то дело плохо кончится», — говорил главной героине фильма «Москва слезам не верит» ее любовник. О том, что такое карданный вал, зачем он нужен, какие неисправности для него характерны, и как их ремонтировать, – в нашей сегодняшней статье.

Карданный вал

Из истории кардана

Если помните, то машина, на которой ездили персонажи фильма, была ВАЗ 2103 – с задним приводом. Карданный вал, о котором говорит герой-любовник, это узел трансмиссии «тройки», который также устанавливался на автомобили с полным приводом. Для переднеприводных машин такой узел трансмиссии не нужен – крутящий момент от двигателя на переднюю ось передается через главную передачу и дифференциал, которые находятся в картере коробки передач.

Карданный вал в системе полного привода

Задне- и полноприводные автомобиль без карданного вала обойтись не могут: с его помощью крутящий момент от коробки передач или раздатки (для полноприводников) к редукторам переднего и заднего моста. Впервые принцип работы этого механизма описал итальянец Джироламо Кардано, по имени которого и был назван вал.

В автомобилестроении кардан начали применять в конце 19-го века. К примеру, одним из пионеров в установке карданного вала на автомобиль стал основатель одноименной французской компании Луи Рено.

На его машинах кардан зарекомендовал себя с самой лучшей стороны: благодаря внедрению в трансмиссию этого узла инженерам удалось решить важную проблему – без провалов передавать крутящий момент от КПП к заднему мосту во время движения по неровной дороге, обеспечивая, тем самым, плавность хода.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Какие функции выполняет коленчатый вал

С тех пор карданный вал эволюционировал незначительно – механизм передачи крутящего момента остался прежним, а вот конструкция узла усовершенствовалась в зависимости от того, на какой конкретной модели автомобиля он устанавливался.

Из чего состоит и как работает карданный вал

В устройстве карданного вала принято различать пять основных компонентов:

Центральный вал. Представляет собой полую (для снижения массы узла) стальную трубу.

Крестовины с наконечниками. Это выполненные в форме креста шарниры, функция которых – следить за тем, чтобы все вращающиеся элементы трансмиссии работали под определенным переменным углом (от 0 до 20 градусов) для плавной передачи крутящего момента – в этом случае коэффициент полезного действия крестовин наивысший. Если угол вращения в процессе движения автомобиля превышает 20 градусов, крестовина начинает работать под большой нагрузкой, что влияет на сбалансированность карданного вала.

Устройство карданного вала

Вилка скользящая. Представляет собой узел, ответственный за соединение шлицевых концов промежуточного и карданного валов. Вместе со шлицами компенсирует изменение расстояния по высоте между промежуточным и карданным валом во время движения автомобиля по пересеченной местности.

Промежуточный подшипник. Выполняет функцию поддержки основного вала, обеспечивая ему свободное вращение по своей оси. В зависимости от количества секций карданного вала, бывает два, три, и более промежуточных подшипников.

Помимо этих, основных деталей, в состав карданного вала входят различные крепления, уплотнители и эластичная муфта, которая принимает на себя удары, возникающие при включении сцепления.

Различают односекционные и многосекционные карданные валы. Односекционные карданные валы применяются в конструкции трансмиссий задне- и полноприводных спортивных автомобилей, которым необходима максимально быстрая передача крутящего момента на ведущие колеса. Многосекционными карданными валами оснащают стандартные легковые и грузовые автомобили.

Плюсы и минусы кардана

Конструкция карданного вала обладает одним существенным преимуществом – он выдерживает огромные нагрузки, припадающие на трансмиссию автомобиля при движении по дорогам с качественным покрытием и пересеченной местности.

Недостаток у карданного вала тоже один – его большая масса, которая добавляет лишние килограммы в снаряженную массу автомобиля, что влияет на его динамические характеристики и расход топлива.

Кроме того, установка карданного вала на автомобиль требует оборудования под его днищем специального туннеля, выпуклая сторона которого выдается в салон и приносит неудобства пассажирам заднего ряда.

Вращающийся механизм карданного вала служит источником шумов и вибраций, которые в современных автомобилях практически свели на нет посредством установки высококачественных шумо- и виброизоляционных материалов.

Кардан поломался: как диагностировать и ремонтировать

Самый крепкий элемент карданного вала – собственно сам вал (валы), изготовленный из выдерживающей высокие нагрузки стали. Ориентировочный ресурс этой детали – 500 тысяч километров. Но и эта деталь может повредиться в процессе эксплуатации – например, погнуться при наезде автомобиля на какое-нибудь препятствие или выходе из строя (обрыве) его элементов (шарниров).

Правка карданного вала

Когда эта неприятность происходит, диагностировать поломку можно по увеличившейся вибрации, которая приходит из-под днища кузова в процессе езды. Некоторые умельцы говорят, что в таком случае карданный вал можно «вылечить», простучав его кувалдой и выровняв изгибы. Мы же рекомендуем заменить погнутый вал на новый.

Так как некорректная правка геометрии карданного вала может привести к быстрому выходу из строя крестовин. При замене карданного вала важно правильно его отбалансировать, в противном случае неотбалансированый вал, производя вибрации, разрушит не только крестовины, но и другие детали трансмиссии.

Балансировку карданного вала невозможно произвести самостоятельно – для этой операции потребуется специальное балансировочное оборудование, которые имеется в мастерских, занимающихся ремонтом карданных валов.

Более всего подвержены поломкам такие элементы карданного вала, как шарниры, крестовины, подшипники. Эти детали в процессе длительной эксплуатации изнашиваются и не могут выполнять своих функций.

Ресурс работы шарниров в зависимости от типа привода и конструкции трансмиссии автомобиля составляет 60 – 70 тысяч километров, столько же выхаживают крестовины и подшипники.

Впрочем, они могут износиться и раньше – это зависит от качества самих деталей, манеры езды водителя и условий, в которых эксплуатируется автомобиль.

Шарнир карданного вала

Диагностировать выход из строя шарниров, подшипников и крестовин можно по появившимся стукам, щелчкам при переключении передачи или начале движения, нехарактерным для нормальной работы карданной передачи шумам или вибрациям.

Мы настоятельно рекомендуем не заниматься «лечением» этих изношенных деталей. Лучше всего будет заменить их на новые: стоят они сравнительно недорого, устанавливаются довольно легко. Замену шарниров, крестовин и подшипников можно сделать самостоятельно, обладая определенными навыками.

Если же вы таким навыками не обладаете, то правильно будет обратиться на СТО.

Еще одна характерная для карданной передачи поломка – потеря герметичности защитных чехлов шаровых шарниров. Когда чехол изнашивается, в нем появляется щель, через которую сочится трансмиссионная жидкость. Если эта жидкость вытечет полностью, шарниры перестанут смазываться и могут быстро износиться от повышенного трения.

Диагностировать эту неисправность можно, заглянув под днище стоящего автомобиля. Если вы заметите капли масла под карданом в местах, где находятся шаровые шарниры, значит, разорвался чехол. В этом случае советуем установить новые чехлы.

Чтобы продлить срок службы всех элементов карданного вала, рекомендуем придерживаться следующих нехитрых правил:

  • плавно трогаться при начале движения;
  • не допускать длительной пробуксовки колес в глубоких колеях;
  • воздержаться от езды по пересеченной местности.

Водитель, береги кардан смолоду!

Источник: https://avtoexperts.ru/article/kardanny-j-val-ustrojstvo-e-kspluatatsiya/

Карданный вал в деталях

Карданные валы нашли широкое применение в автомобильной индустрии, промышленности, железнодорожном и морском транспорте.

Механизм, состоящий из одного или нескольких карданных валов и карданных шарниров, предназначенный для передачи силы крутящего момента от силового агрегата к исполнительному механизму пространственно удаленных друг от друга, оси которых не совпадают и могут изменять свое положение, называется карданной передачей.

Конструкция карданного вала в независимости от его применения, остается неизменной, в основе которой лежит карданный шарнир.

Карданный вал, может состоять из:

Крестовина карданного вала

Набор деталей крестовины карданного вала, включает в себя, саму крестовину (крестообразный шарнир), тавотницу для смазки, четыре опорных подшипника. Крестовина кардана, обеспечивает соосность элементов. Установленные подшипники крестовины, фиксируются стопорными кольцами, тем самым не дают им смещаться в проушинах вилок. Толщина фиксирующих колец подбирается от предназначения карданного шарнира, с учетом величины допустимого осевого зазора.

Крестовины карданных валов, изготавливаются путем горячей штамповки. В качестве исходного материала для заготовки крестовины используют легированную сталь.

После механической обработки тела крестовины, рабочие поверхности (шип крестовины) под игольчатый подшипник, проверяются геометрические параметры и шероховатость поверхностей.

Размеры крестовины зависят от размеров и предназначения машины, мощности силового агрегата, крутящего момента.

Отдельно можно выделить, крестовины промышленных валов. Требования к изготовлению промышленных крестовин, в разы выше, чем у крестовин, применяемых в автомобилестроении.

Крестовина промышленного кардана, имеет более габаритные размеры, так ка она призвана передавать более высокие нагрузки, до 1300 кНм. Наличие смазочных ниппелей, могут присутствовать на торцах всех четырех подшипников крестовины и на самом теле креста. Фиксация промышленной крестовины к вилкам карданного вала, за частую выполнена через шлицевые бугеля бод болты. Фиксация промышленных крестовин, так же возможна через стопорные кольца.

Схожие по размеру крестовины промышленного кардана, могут отличатся по функциональности и температурных показателях, в которых она применяется.

Фланец карданного вала (фланец-вилка).

Фланцы карданных валов, изготавливаются методом горячей штамповки. После заготовки фланцев, обрабатываются до нужных форм и размеров на металлорежущем оборудовании. Посадочные отверстия под крестовину и центровочная посадка фланца, протачивается за одну установку. Канавки под стопорные кольца, протачиваются с использованием высокоточного метода координатных измерений.

Поскольку карданный вал должен быть точно установлен, между ведущими и ведомыми элементами машины, фланец-вилка выполняет функцию связывающего звена.

Виды стандартных фланцев для карданных валов:

  • Фланец с посадкой DIN. Фланцевое соединение с внутренней проточкой для соединительных фланцев, изготовленных в соответствии со стандартом ISO 7646.
  • Фланец с посадкой SAE. Фланцевое соединение с наружной проточкой для соединительных фланцев, изготовленных в соответствии со стандартом ISO 7647.
  • Фланец с посадкой KV / XS. Фланцевое исполнение с разнонаправленными зубьями (крестообразные шлицы Х) в соответствии со стандартом ISO 12667для соединительных фланцев, изготовленных согласно стандарту ISO 8667. Часто данный тип фланца называют, «евро фланец».

Фланец-вилка промышленных карданов

Карданный вал для промышленного оборудования, имеет более высокие нагрузки и может иметь отдельное исполнение центровочной, фиксирующей посадки фланца от стандартных исполнений, так же отличается способ фиксации крестовины.

Отличительными чертами промышленных карданов, является их габаритные размеры деталей, несущие способность передавать, высокую силу крутящего момента до 1300 кНм.

Присоединительные фланцы карданного вала промышленного назначения, могут иметь размеры от 100 до 550мм.

В большинстве случаев фланцы карданных валов промышленного оборудования, имеют исполнение:

  • Фланец с торцевой шпонкой
  • Четырехгранный фланец
  • Фланец с торцевыми шлицами

Безусловно, карданные валы могут быть оснащены любыми возможными формами соединительных фланцев.

Вилки карданного шарнира.

Заготовки вилок, протачиваются на металлорежущих станках до получения нужной формы, требуемой точности размеров и шероховатости поверхности деталей.

Вилки шлицевых валов, приварные вилки под трубу, а так же фланец-вилка карданного вала, имеют проточенные отверстия, используемые в качестве посадочных мест опорных подшипников крестовины. Кольцевые пазы (канавки) под стопорные кольца, протачиваются на высокоточных координатно-расточных станках.

Вилка кардана, является неотъемлемым элементом карданного шарнира

Подвижное шлицевое соединение ( шлицевая пара ).

Шлицевое соединение на карданном валу, служит для компенсации изменяющейся длины, между агрегатами.

Подвижная шлицевая пара, включает в себя:

  • вилку с шлицевым валом
  • шлицевую втулку
  • грязезащитный пыльник

Детали шлицевой пары, изготавливаются методом горячей штамповки с последующей обработкой резанием. Профиль шлицевой втулки, изготавливается путем протягивания поверхности на протяжном станке. Шлицевой профиль вала прокатывается роликами, без снятия стружки. Так же, шлицевой профиль вала, изготавливают путем резания на зубообрабатывающих станках. Эвольвентный профиль обеспечивает минимизированную удельную нагрузку.

В зависимости от исполнения, шлицевая втулка либо шлицевой вал, могут быть покрыты полимерным покрытием «рильсан». Данное покрытие обеспечивает защиту профиля, позволяет свести к минимуму зазор в шлицах и уменьшить силы трения.

Подвижное шлицевое соединение, может иметь систему смазки (наличие тавотницы в шлицевой втулке или металлическом пыльнике), так же существуют шлицевые пары не требующие обслуживания.

Грязезащитный пыльник шлицевого соединения. Большинство карданных валов, особенно предназначенных для тяжелых условий эксплуатации (спецтехника, агротехника, лесозаготовительные машины), имеют в конструкции защитный элемент подвижной шлицевой пары.

Металлический пыльник карданного вала, закрывает всю рабочую поверхность шлицевой и имеет на окончании, резиновое уплотнительное кольцо. Материал и форма уплотнительного кольца, подбираются в зависимости от используемой системы смазки и области применения.

Пыльник шлицевого соединения, предназначен для защиты подвижного элемента от проникающей снаружи грязи и выкидывания смазки из шлицевой пары. На карданных валах, могут применятся, трубообразные металлические пыльники или же резиновые гофры.

Неподвижное шлицевое соединение под подвесной подшипник.    

Шлицевой комплект под подвесной подшипник широко применяется на карданных валах, состоящих из нескольких частей. Конструкции длиннобазных карданных валов, могут включать в себя применение одного или нескольких подвесных подшипников.

Неподвижное шлицевое соединение состоит из:

  • шлицевого вала (пальца) с посадкой под подвесной подшипник
  • фланца, стандартов DIN, SAE, KV
  • подвесного подшипника
  • контргайки

Промежуточные опоры карданного вала (подвесной подшипник).

Поддерживающие опоры, используются в качестве узла крепления карданной передачи. Подвесной подшипник, является неотъемлемой частью карданных валов, в длиннобазных конструкциях. Посадочные места деталей карданного вала, должны точно соответствовать размерам подшипников качения и другим составляющим подшипниковой опоры.

Виды подвесных подшипников подразделяются:

  • стандартная промежуточная опора, применяется на карданных валах тяжелой техники и спец. техники
  • эластичная промежуточная опора, применяется на более легких автомобилях и коммерческом транспорте
  • промежуточная опора для тяжелых нагрузок, применяется исключительно для промышленных карданов

В машиностроении и производстве промышленного оборудования, стандартные подшипниковые опоры кардана, за частую выполнены в виде фиксированных или плавающих подшипников.

В автомобилестроении применяются в основном подшипники с эластичной опорой. В данном случае подшипник качения, запрессовывается в металлическую обойму резинового корпуса.

Резиновый элемент подвесного подшипника выполняет следующие функции

  • подавление колебаний и шумов (для лучшей регулировки вибро и шумо изоляции, возможно применение резины различной жесткости)
  • восприятие осевых перемещений
  • восприятие угловых перемещений и наклонных положений

Трубы карданных валов

Труба карданного вала, представляет собой бесшовную, цельнотянутую, высокоточную калиброванную деталь.

Труба кардана, соединяет между собой разные узлы карданного вала в зависимости от конструкции (шлицевую втулку, вилку, неподвижное шлицевое соединение, подвижную шлицевую пару). Перед сварочными работами, торцы труб обрабатываются металлорежущим инструментом, протачивается фаска под сварной шов. Сварка труб с деталями карданного вала, осуществляется на станках круговой сварки.

Кардан Валтехно, надежный поставщик карданных валов и комплектующих к ним запчастей с 2014 г.

В нашем ассортименте, присутствуют детали карданных валов от мировых производителей DANA SPICER, GWB, KLEEN, INA, SKF, KN.

Ежемесячные поставки запчастей для карданов и карданных валов в сборе из Европы.

У нас всегда можно, купить крестовину (крестовины) по выгодной цене, купить карданный вал (кардан), фланец карданного вала, подвесной подшипник, шлицевое соединение.

Региональные поставки запчастей. Отправка карданов и комплектующих запчастей, осуществляется транспортными компаниями Деловые Линии, ПЭК, Байкал Сервис, РАТЭК.

Источник: https://kardan-valtechno.ru/kardannyj-val-v-detalyah/

Кардан в автомобиле

Не все знают, что такое кардан в конструкции автомобиля. Кардан, он же карданный вал — это звено в цепи передачи крутящего момента от коробки переключения скоростей к редуктору моста.

Конструкцию кардана не меняют десятки лет, потому как это наиболее простая и надежная конструкция. Любой автомобиль с полным приводом имеет кардан.

Конструкция и принцип работы кардана

Кардан может быть односекционным, двух, трех и более. Габаритные размеры карданного вала, естественно, тоже разные, для одних марок и моделей авто они очень маленькие, для других огромные.

Карданный вал состоит из:

  • вал;
  • две крестовины;
  • скользящая вилка;
  • резиновые уплотнения;
  • фланец;
  • подвесной подшипник;
  • могут быть добавлены некоторые элементы, в зависимости от вида кардана.

Если кардан односекционный, то он состоит из одной центральной части и сопряженных с ней деталей.

Функционирует кардан за счет шарнирных механизмов, соединения крестовины с ведомой и ведущей вилкой.

Крестовина

Крестовина обеспечивает вращение сопряженных деталей с изменяющимся углом относительно друг друга. При угле вращения от 0 до 20 градусов достигается наивысший КПД. Если этот угол больше, то карданный вал начинает вибрировать, а крестовина изнашиваться.

Раздвижное шлицевое соединение

Это соединение обеспечивает работоспособность и устойчивость во время движения по неровным дорогам. Так как коробка передач (КПП) или раздаточная коробка жестко сидят в кузове автомобиля, а редуктор моста сидит на подвеске машины, то расстояния между ними изменяются. Поэтому карданный вал, который соединяет коробку и редуктор, должен изменяться в длине. Это обеспечивается за счет шлицев и пазов.

Подвесной подшипник

Подвесной подшипника карданного вала — это опора составного вала, который держит его, но дает вращаться. Крепления подшипника крепятся к кузову автомобиля. Сколько секций содержится в карданном вале, столько и подвесных подшипников должно быть.

Неполадки, поломки кардана

Не часто, но встречается, что карданный вал стучит. Такие стуки могут возникать во время резкого старта, при переключении скоростей.

Причины появления шума:

  1. Ослабли болты крепления фланцев и соединительной муфты коробки передач.
  2. Увеличенный зазор в раздвижном шлицевом соединении.
  3. Большой зазор в подшипниках крестовины.

Причины вибрации карданного вала при движении:

  • вал деформировался;
  • кардан установлен не по меткам;
  • валы разбалансированы;
  • изношена втулка фланца промежуточной муфты или кольца центрирующего вторичного вала коробки передач;
  • подвесной подшипник имеет увеличенный зазор;
  • ослабли болтовые соединения поперечной опоры;
  • большой зазор в игольчатых подшипниках крестовинах;
  • ослабли крепления соединения вилки;
  • отсутствие смазки в шлицах вала.

Почему вытекает смазка

Соединения, имеющие смазку, уплотнения, часто разгерметизируются и происходит вытекание смазывающего вещества (Литол-24 и т.д.).

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Что такое адсорбер в авто

Причин всего две:

  1. Изношен сальник шлицевого соединения.
  2. Изношен сальник подшипников крестовин.

Если слышен хруст в области карданного вала, то рекомендуется доехать до ближайшего сервиса и провести диагностику, или проделать это своими руками.

Как устранить причины неполадок кардана:

  1. Постучать по резьбовым соединениям, проверить, если ослабли, сделать протяжку.
  2. Если большой люфт в шлицевом соединении, то вал надо разобрать, посмотреть, скорее всего его придется менять.
  3. При большой зазоре крестовины, ее заменить.
  4. Деформированные детали карданного вала заменить или заменить в сборе.
  5. Если карданный вал был установлен не по меткам, разобрать, установить по меткам.
  6. Если есть биение вала, надо проверить его на изогнутость. Снять, покрутить. Конечно, для этого нужен специальный стенд, который покажет, согнулся вал или нет, но и на глаз видно бывает, вал ровный или нет.
  7. Заменить сальники, если течет смазка.

Принцип работы карданного вала автомобиля.

Как заменить крестовину на ВАЗ 2101-2107.

Подвесной подшипник и крестовина. Замена.

Источник: https://autostuk.ru/kardan-v-avtomobile.html

Карданный шарнир: характеристики, описание и устройство

Карданный шарнир представляет собой деталь в составе трансмиссии, обеспечивающую передачу крутящего момента от мотора к редуктору моста.

Кардан состоит из полой тонкостенной трубы, на одной стороне которой размещено шлицевое соединение и подвижная вилка, а на другой – неподвижная вилка шарнира. Количество секций варьируется в зависимости от вида КПП и марки авто.

В конструкцию односекционного варианта входит два наконечника с крестовинами, центральная часть, а также дополнительные детали:

  • крепежные элементы;
  • прокладки, сальники и другие промежуточные уплотнители;
  • скользящая вилка;
  • двойной карданный шарнир;
  • подвесной подшипник.

Предназначение

Функции вала не ограничиваются передачей крутящего момента, также он выступает в качестве опоры для некоторых деталей автомобилей. Шарнир карданный рулевой может иметь различные габариты в зависимости от модели автомобиля и его особенностей. Для изготовления чаще всего используется сталь.

Она обеспечивает максимальную функциональность при небольших размере и массе. Одним из элементов силовой части вала является шарнир, который может иметь неравную и равную угловую скорость. Элементы с неравной скоростью могут обладать жесткой или упругой конструкцией.

Карданный шарнир равных угловых скоростей обладает разделительным специализированным рычагом, сдвоенной или кулачковой конструкцией, либо разделительными канавками.

Крутящий момент

На валы и оси, пересекающиеся под углом не более 4-5 градусов передается усилие от шарниров с упругим планом. При этом возникновение деформаций на соединительных деталях способствует ухудшению качества функционирования и увеличению колебания.

Передача крутящего момента от изделий неровной скорости и жесткого плана производится последовательно, при помощи подвижных соединений жестких элементов. Они оснащаются двумя вилками, имеющими плотную фиксацию с валом, и отверстиями цилиндрической формы, используемыми для размещения крестовин.

Концы крестовин, в то время, когда движется вал и шарниры карданные 1/2, начинают покачиваться в перпендикулярной по отношению к ним плоскости. Они необходимы для обеспечения гибкой, надежной и прочной связи между ведущим мостом и коленчатым валом.

Особое значение имеет достаточная гибкость соединения, так как она обеспечивает свободное перемещение во время движения транспортного средства. Крестовые элементы состоят из нескольких шипов, стопорных колец, игольчатых подшипников и сальников.

Они отличаются длительным периодом эксплуатации и редко выходят из строя, но на их конструкцию оказывает негативное влияние некачественное дорожное покрытие, при движении по которому увеличиваются переменные нагрузки. Для сохранения функциональности в подобных условиях используются сдвоенные крестовые шарниры. Именно от них зависит вращение сопряженных валов, которые меняют угол по отношению друг к другу.

Наибольший коэффициент отмечается при значении в пределах 20°. При большем параметре угла вращения на крестовину приходятся серьезные нагрузки, также возникают колебания и ухудшается баланс вала.

Дополнительные элементы

Помимо этого, в конструкцию входит карданный подшипник подвесного типа. Он играет роль вспомогательного опорного элемента для вала. Подшипник предотвращает вращение детали и обеспечивает ее нахождение в требуемом положении при помощи кронштейна, покрытого смазкой и дополненного уплотняющими элементами, который крепится на кузовной части. Количество конструкционных элементов вала определяет число подшипников.

Карданный шарнир головокнеобходим, в первую очередь, для обеспечения качественного соединения ведущего моста и коленвала. Гибкость и прочность связи становятся наиболее актуальными при смещении моста в процессе движения авто.

Разбалансировка

Среди основных нарушений в работе вала наибольшее распространение приобрела разбалансировка. Ее возникновению способствует некачественное закрепление зазоров крестовин в процессе монтажа и несоблюдение правил эксплуатации. Зачастую неправильная фиксация зазоров возникает на этапе производственной сборки.

Разбалансировка возникает не сразу, сначала развивается дисбаланс, который можно определить по вибрации во время переключения коробки передач. Она оказывает заметное воздействие на шаровую конструкцию и способствует интенсивному износу основных элементов системы. Результатом становится ухудшение равновесия автомобиля и увеличение вероятности дорожного происшествия.

Поэтому рекомендуется соблюдать правила, производить систематической осмотр вала, включая карданный шарнир и крестовые элементы, осуществлять своевременный ремонт при обнаружении изношенных деталей.

Причины постороннего шума

Достаточно распространенным явлением становится возникновение стука при переключении передачи, изменении скоростного режима и при начале движения. Причиной этому является ухудшение надежности соединительной муфты и резьбового соединения крепежных фланцевых элементов.

Также поводом может стать поврежденный карданный шарнир и увеличение установленного зазора в подшипниках крестовин и шлицевой конструкции. Крестовина может способствовать появлению скрежета. Чтобы предотвратить его, необходимо регулярно заменять деталь (в среднем каждые 10 тысяч км), осматривать на наличие смазки и отсутствие повреждений.

Несколько реже выходит из строя сальник подвесного подшипника, а шарнир карданного валаприобретает больший зазор.

Шлицевые элементы

Даже при соблюдении условий эксплуатации всегда присутствует вероятность срезания шлиц. Этому способствует формирование люфта в результате растяжения раздаточной цепи. Цепь в это время начинает перескакивать по зубьям раздатки и формировать высокую ударную нагрузку на шлицевые элементы раздатки и кардана.

Возникновение подобной поломки можно определить по металлическому резкому шуму, который доносится из-под автомобиля. Срезание шлиц возможно как на бюджетных, так и на оригинальных элементах, поэтому необходимо своевременно менять деталь для обеспечения полного хода вала.

Шарнир карданный 1/2 во время движения авто совершает возвратно-поступательные движения по отношению к раздатке, этому способствует растяжение и обратное сокращение кузова.

Что нужно знать

Преждевременное срезание шлиц можно предотвратить путем установки нового кардана с удлиненным шлицевым соединением, но период эксплуатации подробной конструкции будет увеличен не более чем на 2-3 года. При этом остается неизменной и другая проблема – растянутая цепь раздатки.

Именно поэтому кардан и цепь должны заменяться одновременно. Также стоит обратить внимание на свойства фланца, находящегося на раздатке, при возникновении необходимости в ремонте.

Особое значение имеет диаметр глубины шлиц, внешний диаметральный размер, количество шлицевых соединений и общие габариты.

Источник: https://FB.ru/article/292679/kardannyiy-sharnir-harakteristiki-opisanie-i-ustroystvo

Изобретение и применение кардана

Карданный вал или первое применение похожего на карданное соединение произошло в Китае более 2000 лет назад. Китайцы изобрели то, что мы называем «подвеска», устройство, состоящее из ряда переплетенных колец, которое позволило свечу поместить в центр, чтобы она оставалась в вертикальном положении независимо от положения. Позднее подвески стали использоваться для удержания компаса горизонтально в мореплавании.

Первый карданный вал

 В 1545 году итальянский математик Джероламо Кардано предположил, что подвеска может использоваться для передачи вращательного движения через угловое соединение, которое было превращено уже позднее в карданный вал. В то время карданный вал был применен в карете императора Священной Римской империи для ровной езды.
Через три столетия с появлением автомобилей карданный вал стали применять в автомобильной и машиностроительной отраслях.

С виду карданное соединение не кажется таким сложным. Однако оказывается, что любое изменение местоположения частей вала относительно друг друга изменяет ось вращения и это приводит к неизбежной перемене характеристик уравновешенности. Произойдет неминуемая разбалансировка кардана. Таким образом – видимость простоты и ремонтопригодности в малоприспособленных условиях, на практике, остается лишь видимостью. Поэтому неизбежен ремонт карданных валов в профессиональных условиях.

Универсальность карданного соединения состоит в возможности передавать силу через переменный угол, именно окончательный диск коробки передач соединяется во многих полноприводных транспортных средствах через карданный вал. Обычно карданное соединение валов состоит из трубчатых секций из нескольких частей. Двухсекционный механизм поддерживается в середине точки на резиновом подшипнике.

Вал должен быть крепким, чтобы противостоять вращательным движениям крутящего момента, устойчивым к потрясениям при кручении, не прогибаться под собственным весом. Если центр тяжести не совпадает с осью вала происходит вибрации.
Трубчатые секции вала используют потому что они имеют небольшой вес и обеспечивают большую устойчивость к рассогласованию.

Универсальность кардана

Маленькие автомобили и короткие фургоны и грузовики включают один карданный вал с шарниром скольжения на переднем конце. Автомобили с длинной колесной базой требуют больший по длине кардан, который может провисать и крутиться в определенных условиях эксплуатации. В результате резонансных вибраций кузов транспортного средства может вибрировать.

Так как кардан часто вращается с высокой скоростью он должен быть строго сбалансирован.

Карданы сложных дорожных транспортных средств достаточно длинные и в целом работают на высокой скорости, поэтому возможен резонанс на определенной критической скорости. Это производит изгиб напряжений в материале, который находится выше напряжения сдвига, вызванного крутящим моментом.

В то время как критическая скорость увеличивается с уменьшением массы вала, увеличивает момент инерции сечения. Тенденция кружиться уменьшается, если сделать кардан трубчатым и идеально сбалансированным. Критическая скорость вала изменяется непосредственно как диаметр трубки и обратно как квадрат длины.

Таким образом, диаметр выбирается побольше, чтобы держать критическую скорость, а длина короче.

Валы, свыше 1,5 м длины между крестовинами могут вызвать проблемы дисбаланса. Длина вала сводят к минимуму, используя крестовины для многосекционности. Именно крутящий момент от одного вала к другому когда их оси наклонены друг к другу на некоторый угол передается через крестовины.

Труба вала обычно изготавливается из плоского листа толщиной 0,25 мм, биение и сбалансированность в пределах 0.00018 кг/м. Это держит центр массы почти по центру продольной оси минимальным.

Выбирается так, что расчетная критическая скорость на 60 процентов выше, чем может достичь авто при максимальной мощности.

Учитывая особенность этой важной составной части на дорогих машинах карданные валы уже устанавливаются из композитного углепластика карбона.

Источник: https://v-nayke.ru/?p=4918

Устройство карданной передачи автомобиля

  • Виды
  • Карданная передача
  • Конструкция
  • Особенности функционирования

Особенность конструкции автомобиля заключается в том, что основные составные узлы, которые приводят его в движение – имеют раздельное расположение, и передача крутящего момента от силовой установки до ведущих колес осуществляется посредством приводных валов.

Количество, длина и устройство этих валов напрямую зависят от конструктивных особенностей и компоновки авто. Валы не только обеспечивают передачу вращения. Конструктивно разместить соосно связываемые приводом узлы невозможно, поэтому валы привода компенсируют угловые несоответствия положений составляющих частей. И осуществляется это благодаря наличию карданного шарнира в устройстве вала. Он позволяет передавать вращение между несколькими частями вала, располагаемыми под углом между собой.

Виды

На автотранспорте применяется несколько видов этих шарниров:

  1. Равных угловых скоростей
  2. Неравных
  3. Упругий полукарданный

Первый вариант – ШРУСы, используются только на машинах с передачей вращения на передние колеса.

Что касается заднеприводных и полноприводных моделей, то в их конструкции могут устанавливаться одновременно все перечисленные виды. К примеру, на обычных автомобилях с приводом на заднюю ось устанавливается один шарнир неравных угловых скоростей, и один – полукарданный. А вот на кроссоверах со всеми приводными колесами и с поперечным положением мотора есть все виды шарниров – на передке используются ШРУСы, а сзади – два других вида.

Карданная передача

Валы с узлами неравных угловых скоростей имеют обозначение «карданная передача» (или просто – кардан). Как уже отмечено, устанавливается она на машинах с задним и полным приводом. Также она используется не только в конструкции трансмиссии авто. Ее устанавливают и в рулевом управлении, но задачи у нее там несколько иные, хотя устройство карданной передачи идентично.

В рулевом механизме зачастую вполне возможно разместить валы соосно. Шарнир в устройстве вала рулевой колонки нужен для того, чтобы он мог «ломаться», что значительно снижает вероятность нанесения травм водителю при фронтальном столкновении. В общем, использование шарнира сделало рулевую колонку травмобезопасной.

Конструктивное исполнение авто и иной техники сказывается на количестве используемых карданных передач. В целом валы с карданами могут располагаться между:

  • Силовой установкой и коробкой передач;
  • КПП и раздаточной коробкой;
  • КПП и главной передачей заднего моста;
  • Раздаткой и главными передачами мостов (переднего, заднего, промежуточного).

Расположение карданных передач на примере трансмиссии Xdrive

Комбинация может быть самой разной. Также в некоторых случаях, когда необходимо передать вращение на большее расстояние, передача может состоять из двух валов с шарнирами, и промежуточной опоры.

Конструкция

Карданный шарнир является самой важной частью вала. В целом, устройство карданной передачи включает в себя:

  • вал и ось узла;
  • две вилки, размещенные на концах вала и оси;
  • крестовина;
  • подшипники (игольчатые);
  • сальники;
  • фиксирующие элементы.

Устройство карданного вала

Вилки располагаются под углом 90 град между собой. Одна из них располагается на валу, а вторая – на оси, которая передает или принимает крутящий момент. С этими осями вилки соединяются при помощи фланцев.

В вилках проделаны проушины, в которые устанавливается крестовина с подшипниками. Фиксирующие элементы предотвращают самовольное разъединение составных частей. В общем, конструкция достаточно проста, что обеспечивает надежность шарнира.

Приводные валы обеспечивают передачу при несоосном положении узлов, но при этом во время движения расстояние между составными элементами, соединенными приводом, может меняться. И этот фактор также предусматривается конструкцией привода. Для этого сам карданный вал изготовлен в виде пустотелой трубы, соединенной с валом вилки при помощи шлицевого соединения.

Устройство игольчатого подшипника крестовины

Обычно карданная передача является необслуживаемой. Для снижения трения в подшипники на стадии изготовления закладывается смазка, вытеканию которой препятствуют имеющиеся сальники. Но также есть и обслуживаемые шарниры. Их особенность заключается в том, что в крестовине проделаны специальные каналы и установлена пресс-масленка. При обслуживании привода смазка пополняется при помощи технического шприца.

Особенности функционирования

особенность, которая является и недостатком этого шарнира, — неравномерная циклическая передача вращения. То есть, из-за имеющегося угла между валами ведомая часть привода переменно то обгоняет, то отстает от ведущей. Из-за этой особенности шарнир и называется «неравных угловых скоростей». Поэтому в переднем приводе валы с таким устройством не используются.

Особенность принципа работы карданной передачи учитывается конструкцией. Чтобы частично компенсировать неравномерную передачу, в устройстве привода используется одновременно два и больше шарнира. Также на легковых авто нередко можно встретить и полукарданный упругий элемент.

Чтобы имеющиеся карданы компенсировали цикличную неравномерную передачу, их еще необходимо правильно разместить относительно друг друга. Для этого шарниры располагают синхронно, а не со смещением между собой. То есть, внутренние вилки, установленные на трубчатом валу, и внешние, соединяемые фланцами с осями узлов, установлены в одной плоскости.

Полукарданный упругий элемент конструктивно очень схож с шарниром неравных угловых скоростей. У него также имеются две вилки, но соединены в единую конструкцию они при помощи эластичной (резиновой) вставки. Бывают конструкции и с фланцевым соединением.

Несмотря на свой недостаток, карданы достаточно широко используются. И способствует этому высокая надежность шарнира и неприхотливость к условиям работы. Это позволяет карданную передачу оставлять открытой, без каких-либо защитных элементов.

В целом, карданная передача может отработать очень длительный срок без какого-либо обслуживания. Выход из строя шарнира может вызвать только попадание внутрь подшипников загрязняющих веществ из-за поврежденных сальников. И то, к поломке это сразу не приведет. Кардан станет негодным для использования только при значительном износе игольчатых тел качения подшипников. Сам шарнир является неремонтируемым и при износе он просто заменяется.

Источник: http://autoleek.ru/transmissija/privod-koles/ustrojstvo-kardannoj-peredachi-avtomobilya.html

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Автолайф
Сколько по времени нужно прогревать машину зимой

Закрыть