Устройство карданной передачи полноприводных трехосных автомобилей кратко

Обновлено: 02.07.2024

Цель работы: закрепить и углубить теоретические знания, которые были получены на соответствующем лекционном занятии и (или) в результате самостоятельного изучения данной темы.

В результате выполнения практической работы, подготовки и защиты отчета студенты должны:

- назначение, устройство и принцип действия карданной передачи;

- назначение, устройство и принцип действия главной передачи;

- назначение, устройство и принцип действия дифференциала;

- назначение, устройство и принцип действия полуосей;

- показать месторасположение изучаемых элементов трансмиссии на автомобиле и объяснить их строение.

Краткие теоретические сведения

Карданная передача предназначена для передачи крутящего момента с ведомого вала коробки передач (или раздаточной коробки) на ведущий вал главной передачи, оси которых пересекаются и расположены под углом, изменяющимся при увеличении или уменьшении нагрузки, а также вследствие толчков при движении автомобиля по неровным дорогам. Карданные передачи (рис. 6.1) состоят из валов и карданных шарниров.

Рис. 6.1. Принципиальные схемы карданных передач автомобилей

Карданные шарниры подразделяются на две группы:

1) карданные шарниры неравных угловых скоростей – когда при равномерном вращении ведущего вала ведомый за один оборот дважды отстает и дважды обгоняет ведущий вал (то есть, при равномерном вращении ведущего вала ведомый будет вращаться неравномерно);

2) карданные шарниры равных угловых скоростей – в этом случае ведомый вал всегда будет вращаться равномерно.

Шарниры неравных угловых скоростей состоят из следующих элементов: ведущая вилка, ведомая вилка, крестовина, подшипники. В зависимости от конструкции шарниры равных угловых скоростей (ШРУС) могут иметь различные элементы: шариковые (ведущий и ведомый кулаки с канавками, шарики, сепаратор, рычаг); кулачковые (фасонные кулаки, диск).

Пример технического описания карданной передачи.

Карданная передача автомобиля ГАЗ-66.

Открытого типа с тремя валами с жесткими карданными шарнирами неравных угловых скоростей: промежуточный вал (между коробкой передач и раздаточной коробкой), вал привода заднего моста и вал привода переднего моста.

В приводе ведущих колес переднего моста применяются шарниры равных угловых скоростей – шариковые с делительными канавками.

Главная передача предназначена для увеличения крутящего момента и передачи его при необходимости под углом 90º к продольной оси автомобиля. Бывают одинарные и двойные. Во всех случаях состоят из валов и шестерен разного типа (конические, цилиндрические, гипоидные).

Дифференциал обеспечивает вращение ведущих колес с разной угловой скоростью. На автомобилях распространены два типа – шестеренные и кулачковые. Шестеренные состоят из корпуса, полуосевых шестерен, сателлитов, оси сателлитов. Кулачковые – корпус, сепаратор, внутренняя и внешняя звездочки, сухари.

Рис. 6.2. Принципиальная схема ведущего моста автомобиля

Полуоси передают крутящий момент с дифференциала на ведущие колеса. Бывают полностью разгруженные и полуразгруженные полуоси.

Межосевые дифференциалы применяют на автомобилях с несколькими ведущими мостами.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

Вариант 1

1. Техническое описание карданной передачи автомобиля ЗИЛ-131 [7, с. 112, 124].

2. Модели автомобилей, карданная передача которых соответствует схемам изображенным на рис. 6.1а) и 6.1в) [2, с.219-220].

3. Максимальный угол между осями валов при использовании жестких карданных шарниров неравных угловых скоростей и при использовании кулачковых ШРУС [1, с. 150-153].

4. Тип главной передачи ведущего моста автомобиля ГАЗ-66 [11, с. 190].

5. Преимущества гипоидной главной передачи по сравнению с конической главной передачей [2, с. 225].

6. Причину негативного влияния межколесного конического симметричного дифференциала на проходимость автомобиля [1, с. 160-161].

1. Принципиальную схему карданной передачи [1, рис. 112, с. 148] и указать на схеме: карданный шарнир, соединяющий основной вал с ведущей шестерней главной передачи; компенсирующее соединение; основной карданный вал.

2. Схему двойной центральной главной передачи [1, рис. 119, с. 155] и указать на схеме: ведущую коническую шестерню, ведущую цилиндрическую шестерню, корпус дифференциала, полуоси.

3. Схему ведущего моста автомобиля (рис. 6.2) и обозначить на схеме сателлиты дифференциала, ведущую шестерню главной передачи, ступицу колеса, полуось (с указанием её типа).

Вариант 2

2. Модели автомобилей, карданная передача которых соответствует схемам изображенным на рис. 6.1а) и 6.1г) [2, с.219-220].

3. Максимальный угол между осями валов при использовании жестких карданных шарниров неравных угловых скоростей и при использовании шариковых ШРУС с делительными канавками [1, с. 150-152].

4. Тип главной передачи ведущего моста автомобиля МАЗ-5335 [2, с. 227].

5. Конструктивные отличия гипоидной главной передачи по сравнению с конической главной передачей [1, с. 155].

6. Способы устранения негативного влияния межколесного конического симметричного дифференциала на проходимость автомобиля [1, с. 160-161].

7. Тип межколесного дифференциала автомобиля ГАЗ-66 [11, с. 193].

1. Принципиальную схему карданной передачи [1, рис. 112, с. 148] и указать на схеме: карданный шарнир, соединяющий промежуточный вал с основным валом; компенсирующее соединение; промежуточную опору.

2. Схему двойной центральной главной передачи [1, рис. 119, с. 155] и указать на схеме: ведомую коническую шестерню, ведущую цилиндрическую шестерню, полуоси, картер ведущего моста.

3. Схему ведущего моста автомобиля (рис. 6.2) и обозначить на схеме полуосевые шестерни, ведомую шестерню главной передачи, кожух полуоси, полуось (с указанием её типа).

Вариант 3

1. Техническое описание карданной передачи автомобиля КамАЗ-4310 [6, с. 103, 113].

2. Модели автомобилей, карданная передача которых соответствует схемам изображенным на рис. 6.1а) и 6.1б) [2, с.219-220].

3. Максимальный угол между осями валов при использовании кулачковых ШРУС и при использовании шариковых ШРУС с делительными канавками [1, с. 152-153].

4. Тип главной передачи ведущего моста автомобиля ЗИЛ-130 [2, с. 227].

5. Недостатки гипоидной главной передачи по сравнению с конической главной передачей [1, с. 155].

6. Способы блокировки межколесного конического симметричного дифференциала [1, с. 160-161].

1. Принципиальную схему карданной передачи [1, рис. 112, с. 148] и указать на схеме: карданный шарнир, соединяющий КП с промежуточным валом; компенсирующее соединение; основной карданный вал.

2. Схему двойной центральной главной передачи [1, рис. 119, с. 155] и указать на схеме: ведущую коническую шестерню, ведомую цилиндрическую шестерню, полуоси, корпус дифференциала.

3. Схему ведущего моста автомобиля (рис. 6.2) и обозначить на схеме сателлиты дифференциала, ведомую шестерню главной передачи, подшипники полуоси, полуось (с указанием её типа).

2. Устройство автомобиля: Учебник для учащихся автотранспортных техникумов / Е. В. Михайловский, К. Б. Серебряков, Е. Я. Тур. – 6-е изд., стереотип. – М.: Машиностроение, 1987. – 352 с.

3. Медведков В. И., Билык С. Т. Автомобили КамАЗ-5320 и Урал-4320: учебное пособие. – М.: Издательство ДОСААФ СССР, 1981. – 334 с.

5. Пожарная техника: Учебник / Под ред. М. Д. Безбородько. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2004. – 550 с.

6. Автомобили КамАЗ 6×6: Руководство по эксплуатации / Под ред. Е.А. Машкова. – 3-е изд. – М.: Военное издательство, 1987. – 550 с.

7. Автомобиль ЗИЛ-131 и его модификации: Руководство по эксплуатации / под ред. А. Г. Зарубина. – М.: Машиностроение, 1977. – 360 с.

10. Автомобили ЗИЛ-130, ЗИЛ-138 и их модификации: Руководство по эксплуатации / Московский автомобильный завод им. И. А. Лихачева – М.: Машиностроение, 1985. – 280 с.

11. Полосков В. П. Устройство и эксплуатация автомобилей: Учеб. пособие / В. П. Полосков, П. М. Лещев, В. Н. Хартанович. – 2-е изд., перераб. – М.: ДОСААФ, 1983. – 318 с.

13. Техническая эксплуатация автомобилей: Учебник для вузов. 4-е изд., перераб. и дополн. / Е. С. Кузнецов, А. П. Болдин, В. М. Власов и др. – М.: Наука, 2001. – 535 с.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Назначение карданной передачи. Типы карданных передач и карданных шарниров.

2. Устройство жестких карданных шарниров.

3. Назначение и устройство шлицевого соединения карданной передачи.

4. Назначение и устройство промежуточной опоры карданного вала.

5. Назначение и типы карданных шарниров равных угловых скоростей.

6. Устройство и работа карданных шарниров равных угловых скоростей.

7. Как соединяется карданный вал с карданным шарниром?

8. Как расположены и устроены карданные передачи на двух- и трехосных автомобилях?

9. Назначение главной передачи. Какие типы главных передач устанавливаются на изучаемых автомобилях?

10. Устройство одинарной гипоидной главной передачи автомобиля.

11. Устройство двойной главной передачи.

12. Преимущества и недостатки гипоидной и разнесенной двойной главной передачи.

13. Назначение дифференциала. Какие типы дифференциалов устанавливаются на изучаемых автомобилях?

14. Устройство и работа шестеренчатого дифференциала.

15. Через какие детали дифференциала и в какой последовательности передается усилие от ведомой шестерни главной передачи на полуоси?

16. Недостатки в работе конического шестеренчатого дифференциала.

17. Назначение, устройство и работа межосевого дифференциала.

18. Назначение, устройство и работа механизма блокировки межосевого дифференциала автомобиля.

Полезная модель относится к транспортному машиностроению, в частности к трансмиссиям транспортных средств, и направлено на улучшение топливной экономичности путем устранения циркуляции мощности, механических потерь в главных передачах промежуточного и заднего при движении по твердой опорной поверхности. Технический результат достигаются тем, что для отключения промежуточного и заднего ведущих мостов трансмиссия содержит сцепление, коробку передач, раздаточную коробку с межосевым дифференциалом, главные передачи переднего, промежуточного и заднего мостов с межколесными дифференциалами, соединенные посредством карданных валов, два механизма отключения колес заднего моста от главной передачи, включающих муфты отключения, установленные на шлицах разрезных полуосей, а также систему управления, содержащую кран управления и три пневмокамеры, соединенные посредством трубопроводов с пневмосистемой автомобиля. Трансмиссия дополнительно снабжена устройством отключения главных передач промежуточного и заднего мостов, включающим механизм отключения карданного вала привода промежуточного моста, связанный с выходным валом раздаточной коробки, содержащим муфту отключения, установленную на шлицах вала отбора мощности, соединенного карданным валом с главной передачей промежуточного моста, и снабжена двумя механизмами отключения колес промежуточного моста, включающими муфты отключения, установленные на шлицах разрезных полуосей, и две пневмокамеры, соединенные трубопроводами с пневмосистемой автомобиля. 3 ил.

Полезная модель относится к транспортному машиностроению, в частности к трансмиссиям транспортных средств.

Известна трансмиссия, содержащая сцепление, коробку передач, раздаточную коробку, главные передачи переднего, промежуточного и заднего мостов с межколесными дифференциалами, соединенные посредством карданных валов (Автомобиль ЗИЛ-131 и его модификации. ТО и ИЭ.- М.: В.И., 1983, с.76-112).

Недостатком данной конструкции является необходимость отключения переднего моста вследствие циркуляции мощности при движении автомобиля, обусловленной отсутствием межосевого дифференциала в раздаточной коробке. Кроме того, при движении автомобиля имеется циркуляция мощности между промежуточным и задним мостами, обусловленная жесткой связью между ними.

Известна трансмиссия, содержащая сцепление, коробку передач, раздаточную коробку, главные передачи переднего, промежуточного и заднего мостов, соединенные посредством карданных валов (Автомобиль УРАЛ-4320 и его модификации. - М.: Транспорт, 1994, с.66-77). Данная трансмиссия позволяет устранить циркуляцию мощности между передним и промежуточным мостами за счет наличия межосевого дифференциала в раздаточной коробке. Однако при движении автомобиля имеется циркуляция мощности между промежуточным и задним мостами, обусловленная жесткой связью между ними. Также при движении по твердой опорной поверхности в данной конструкции имеются затраты мощности на привод ведущих колес промежуточного и заднего мостов, включающий карданные валы промежуточного и заднего мостов, а также главные передачи промежуточного и заднего мостов, вращающиеся в масляных ваннах, хотя на твердой опорной поверхности движение автомобиля может быть обеспечено за счет передних ведущих колес.

Известна трансмиссия трехосного автомобиля, содержащая сцепление, коробку передач, раздаточную коробку с межосевым дифференциалом, главные передачи переднего, промежуточного и заднего мостов с межколесными дифференциалами, соединенные посредством карданных валов, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена механизмом отключения заднего моста, связанным с главной передачей промежуточного моста, содержащим муфту отключения, установленную на шлицах вала механизма отключения заднего моста, соединенного карданным валом с главной передачей заднего моста, и систему управления, содержащую кран управления и пневмокамеру, соединенные посредством трубопроводов с пневмосистемой автомобиля (RU 17892, В60К 17/02, опубл. 10.05.2001, Бюл. 13). Данная трансмиссия позволяет устранить циркуляцию мощности между передним и промежуточным мостами. Однако при движении автомобиля по твердой опорной поверхности имеются затраты мощности на трение в шарнирах промежуточного и заднего карданных валов, в зубчатых зацеплениях главных передач промежуточного и заднего мостов. Также имеются затраты мощности на вращение главных передач промежуточного и заднего мостов в масляных ваннах.

Известна трансмиссия трехосного автомобиля, содержащая сцепление, коробку передач, раздаточную коробку с межосевым дифференциалом, главные передачи переднего, промежуточного и заднего мостов с межколесными дифференциалами, соединенные посредством карданных валов, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена устройством отключения главной передачи заднего моста, включающим механизм отключения карданного вала привода заднего моста, связанный с главной передачей промежуточного моста, содержащим муфту отключения, установленную на шлицах вала механизма отключения карданного вала привода заднего моста, соединенного карданным валом с главной передачей заднего моста, и два механизма отключения колес заднего моста от главной передачи, включающих муфты отключения, установленные на шлицах разрезных полуосей, а также систему управления, содержащую кран управления и три пневмокамеры, соединенные посредством трубопроводов с пневмосистемой автомобиля (RU 21175, В60К 17/02, опубл. 27.12.2001, Бюл. 36). Указанная трансмиссия позволяет устранить циркуляцию мощности между передним и промежуточным мостами, гидравлические потери в заднем мосту за счет полного отключения заднего моста. Однако при движении автомобиля по твердой опорной поверхности имеются затраты мощности на трение в шарнирах карданного вала промежуточного моста, в зубчатых зацеплениях главной передачи и на вращение главной передачи промежуточного моста в масляной ванне, хотя на твердой опорной поверхности движение автомобиля может быть обеспечено за счет передних ведущих колес.

Техническая задача предлагаемого решения - улучшение топливной экономичности путем уменьшения потерь мощности в трансмиссии при движении по твердой опорной поверхности.

Указанная техническая задача достигается тем, что трансмиссия трехосного полноприводного автомобиля, содержащая сцепление, коробку передач, раздаточную коробку с межосевым дифференциалом, главные передачи переднего, промежуточного и заднего мостов с межколесными дифференциалами, соединенные посредством карданных валов, два механизма отключения колес заднего моста от главной передачи, включающих муфты отключения, установленные на шлицах разрезных полуосей, а также систему управления, содержащую кран управления и три пневмокамеры, соединенные посредством трубопроводов с пневмосистемой автомобиля, согласно предложению, она дополнительно снабжена устройством отключения главных передач промежуточного и заднего мостов, включающим механизм отключения карданного вала привода промежуточного моста, связанный с выходным валом раздаточной коробки и содержащий муфту отключения, установленную на шлицах вала отбора мощности, соединенного карданным валом с главной передачей промежуточного моста, а также она снабжена двумя механизмами отключения колес промежуточного моста, включающими муфты отключения, установленные на шлицах разрезных полуосей, и две пневмокамеры, соединенные трубопроводами с пневмосистемой автомобиля.

Оснащение трансмиссии автомобиля устройством отключения главных передач промежуточного и заднего мостов, включающим механизм отключения карданного вала привода промежуточного моста, связанный с выходным валом раздаточной коробки, содержащим муфту отключения, четыре механизма отключения колес промежуточного и заднего мостов от главных передач, а также систему управления позволяет при движении по твердой опорной поверхности снизить затраты мощности в трансмиссии и улучшить топливную экономичность.

Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема трансмиссии, на фиг.2 - механизм отключения карданного вала привода промежуточного моста, а на фиг.3 - механизм отключения колес промежуточного и заднего мостов от главных передач.

Трансмиссия автомобиля (фиг.1), содержит сцепление 1, коробку передач 2, раздаточную коробку 3 с межосевым дифференциалом, главные передачи переднего 4, промежуточного 5 и заднего 6 мостов с межколесными дифференциалами, соединенные посредством карданных валов 7, механизм отключения 8 карданного вала привода промежуточного моста, связанный с выходным валом 9 раздаточной коробки 3 (фиг.2).

Механизм отключения 8 карданного вала привода промежуточного моста содержит муфту отключения 10, установленную на шлицах вала отбора мощности 11, соединенного карданным валом с главной передачей промежуточного моста 5. Каждый механизм отключения 12 колес промежуточного и заднего мостов от главных передач содержит муфту отключения 13 (фиг.3), установленную на шлицах разрезной полуоси 14. Система управления содержит кран управления 15, пневмокамеру 16 механизма отключения карданного вала привода промежуточного моста (фиг.2), четыре пневмокамеры 17 механизмов отключения колес промежуточного и заднего мостов от главных передач (фиг.3), соединенных посредством трубопроводов 18 с пневмосистемой автомобиля (на чертеже не показана), причем штоки 19 пневмокамер связаны с муфтами отключения.

Трансмиссия работает следующим образом.

При движении по твердой опорной поверхности водитель останавливает автомобиль. Воздействует на кран управления (15) и сжатый воздух из пневмосистемы автомобиля поступает к пневмокамерам 16. В результате муфты механизма отключения 8 карданного вала привода промежуточного моста и механизмов отключения 12 колес промежуточного и заднего мостов от главных передач перемещаются на расстояние, достаточное для разобщения деталей, которые соединялись муфтами до подачи сжатого воздуха из пневмосистемы. Затем водитель блокирует межосевой дифференциал раздаточной коробки и продолжает движение. При этом остаются неподвижными карданные валы привода промежуточного и заднего мостов. Не вращаются главные передачи промежуточного и заднего мостов.

В результате ликвидируются затраты мощности на трение в шарнирах карданных валов, в зубчатых зацеплениях главных передач и на вращение главных передач в масляных ваннах, и как следствие, уменьшается расход топлива. Испытания на топливную экономичность показали, что при движении по магистрали, автомобиль УРАЛ - 4320 с полностью отключенной задней тележкой экономичнее серийного около 12%.

Трансмиссия трехосного полноприводного автомобиля, содержащая сцепление, коробку передач, раздаточную коробку с межосевым дифференциалом, главные передачи переднего, промежуточного и заднего мостов с межколесными дифференциалами, соединенные посредством карданных валов, два механизма отключения колес заднего моста от главной передачи, включающих муфты отключения, установленные на шлицах разрезных полуосей, а также систему управления, содержащую кран управления и три пневмокамеры, соединенные посредством трубопроводов с пневмосистемой автомобиля, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена устройством отключения главных передач промежуточного и заднего мостов, включающим механизм отключения карданного вала привода промежуточного моста, связанный с выходным валом раздаточной коробки, содержащим муфту отключения, установленную на шлицах вала отбора мощности, соединенного карданным валом с главной передачей промежуточного моста, а также снабжена двумя механизмами отключения колес промежуточного моста, включающими муфты отключения, установленные на шлицах разрезных полуосей, и две пневмокамеры, соединенные трубопроводами с пневмосистемой автомобиля.

Кардан это механизм, передающий вращение от коробки передач на редуктор заднего моста. Задача усложняется тем, что эти два механизма расположены в разных плоскостях по отношению друг к другу. Карданами оснащаются все модели автомобилей, задние колеса которых являются ведущими.

Кардан трансмиссии устанавливается вдоль выхлопной системы автомобиля и выглядит в виде длинной балки, идущей от коробки передач до заднего моста. Он оснащен минимум двумя крестовыми шарнирами (по одной с каждой стороны), а в узлах с небольшим смещением осей – одним.

Подобная передача используется также в системе рулевого управления авто. Шарнир соединяет рулевую колонку с расположенным в другой плоскости рулевым механизмом.

В сельскохозяйственной технике такое устройство используется для подсоединения дополнительного оборудования к валу отбора мощностей трактора.

Устройство и принцип работы карданной передачи

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

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.

Какую функцию выполняет карданный вал?

КВ способен выполнить две важные функции.

Базовая. Передача крутящего момента от КП или же раздаточной коробки автомобиля к задним колесам. Кардан позволяет мягко передать момент с трансмиссии на колеса, погасить вибрацию на бездорожье, обеспечить ходу плавность.
Дополнительная. Играет роль звена между рулевой колонкой и рейкой. То есть это уже часть рулевого механизма. КВ помогает улучшить чувствительность руля.

Благодаря КВ транспортному средству даже на неровной дороге обеспечен хороший разгон. КВ – это фактически оптимизатор эффективной разгрузки передних колёс и инструмент для снижения рисков пробуксовки.

Из чего состоит карданный вал?

Хотя, на первый взгляд, карданный вал кажется простым элементом, труба да и труба, но в действительности его устройство немного сложнее. Давайте познакомимся с этим вопросом ближе. Состоит герой нашей сегодняшней статьи из таких элементов:

подвесной подшипник;
вилка скользящая;
крепления;
сам карданный вал;
крестовина;
уплотнители.

Привести все существующие типы карданных валов к какому-нибудь одному знаменателю очень трудно. Дело в том, что эти устройства используются в огромном количестве разнообразной техники и, как следствие могут иметь различное исполнение.

К примеру, карданный вал может быть составлен из нескольких секций, а может быть и односекционный (такое обычно встречается у спорткаров). Во втором случае конструкция элементарна – это просто стальная труба, оба конца которой венчают крестовины карданного вала и наконечники.

Если секций больше одной, то и крестовин также становится больше – они нужны для сопряжения вращающихся под разными углами валов.

Ещё одна важная деталь конструкции — подвесной подшипник карданного вала. Он является опорой для всей конструкции и удерживает её на месте, не мешая вращаться. Подшипник закреплён к кузову машины, и в зависимости от количества секций кардана этих деталей может быть несколько.

Вот так, коллеги-автолюбители, мы кратко прошлись по основным вопросам, связанным с карданным валом автомобиля.

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.

Преимущества и недостатки данной передачи

Теперь, когда понятно, что такое кардан у машины, стоит рассмотреть плюсы и минусы шарниров такого типа. Конструкция кардана имеет существенное преимущество: данный механизм способен выдерживать огромнейшие нагрузки, которые терпит трансмиссия при езде по дорогам с покрытием и в условиях пересеченной местности.

Единственный минус – это большой вес кардана, который отображается на снаряженной массе. Это влияет на динамику автомобиля и на расход топлива. Кроме того, процесс монтажа кардана требует наличия туннеля на дне автомобиля (а это добавляет неудобства пассажирам). Наконец, данный шарнир во время вращения создает шум и вибрации.

Проверка состояния карданного вала

Даже, если авто эксплуатируется в неэкстремальных условиях (езда по городским дорогам), проверка состояния карданного вала нужна каждые 5 тысяч километров. При езде по грунтовым дорогам проверка рекомендуема еще чаще: каждые 3 тысячи км. К спецтехнике предъявляются свои требования. Всё зависит от того, на каких объектах она используется. Наибольшее внимание при проверке уделяется крестовине, которая может начать перекатываться, заедать, а также подвесному подшипнику. Появление люфтов после определенного пробега – вполне закономерное явление.
Очень уязвимо и шлицевое соединение. Прежде всего, потому что это движущийся механизм, который постоянно встречается с динамическими нагрузками.
Проверку деталей рекомендуется проводить в следующем порядке:

Соединительные элементы (гайки, шайбы) подшипников, муфт, фланцевых вилок. Важно, чтобы не только все соединения были на месте, но и моменты затяжки соответствовали требованиям условий эксплуатации.
Муфты в момент кручения вала. Недопустимо присутствие на муфтах трещин, а тем более разрывов. Если такая проблема есть, менять деталь нужно в срочном порядке.
Шлицевое соединение в момент вращения вала. Здесь важно понять, нет ли люфтов. Чтобы оценка состояния шлицевого состояния была максимально достоверной, вращение производить целесообразно в обе стороны.
Шарниры. Здесь недостаточно просто визуального осмотра. Нужно разместить между вилками отвертку и основательно прокачать. Неприятный момент – это опять-таки нахождение люфта. В этом случае придётся ставить новую крестовину.
Подшипники. Принципиальное значение имеет, как происходит проверка. Важны навыки. Для того, чтобы не упустить люфт, одной рукой нужно держать КВ, другой дёргают его в разные стороны.

А вот в случае, если есть подозрение на дисбаланс КВ, не обойтись без диагностики узла на балансировочном стенде. Особенно без такой проверки не обойтись, если во время езды чувствуются постоянные вибрации, а при переключении передач регулярно возникает неприятный скрежет.

Обслуживание карданного вала

По рекомендациям производителей обслуживание кардана проводится через 5 тысяч километров пробега. При этом необходимо проверять эластичную муфту и крестовины. В случае необходимости износившиеся части заменяют на новые. Шлицы скользящей вилки смазываются.

Если в машине установлен кардан с обслуживаемыми крестовинами, их тоже нужно смазать. Определяется такая модификация по наличию тавотницы в крестовинах кардана (отверстие для подсоединения масляного шприца).

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:

Ослабли болты крепления фланцев и соединительной муфты коробки передач.
Увеличенный зазор в раздвижном шлицевом соединении.
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.).

Причин всего две:

Изношен сальник шлицевого соединения.
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:

Постучать по резьбовым соединениям, проверить, если ослабли, сделать протяжку.
Если большой люфт в шлицевом соединении, то вал надо разобрать, посмотреть, скорее всего его придется менять.
При большой зазоре крестовины, ее заменить.
Деформированные детали карданного вала заменить или заменить в сборе.
Если карданный вал был установлен не по меткам, разобрать, установить по меткам.
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.
Заменить сальники, если течет смазка.

Как поменять крестовину на кардане

Чтобы провести ремонт крестовины, необходимо снять кардан. Перед тем как разобрать, нужно знать некоторые нюансы:

Залить гайки вэдэшкой, чтобы крепления легче откручивались.
Поставить зубилом метки на флянцах кардана и флянцах заднего моста. Если этого не сделать, возможно появление вибрации на кардане.
Чтобы не испортить резьбу гаек, желательно использовать изогнутый накидной ключ.
Если карданные болты прокручиваются, нужно зафиксировать их с помощью отвёртки.

Сначала откручиваются четыре болта на карданном вале, потом снимаем крепление подвесного подшипника. После этих процедур снимаем кардан, его нужно достать из шлицевого соединения КПП. Перед снятием крестовины шлицевую часть желательно замотать материалом, чтобы туда не попал песок. Перед тем, как снять крестовину, нужно подготовить инструмент: молоток, круглогубцы, толстую отвёртку и подходящую по диаметру круглую трубку. Зажатие вала в тисках намного облегчит вам работу. Существуют специальные съёмники для снятия крестовин, но их часто не используют даже на СТО. Впрочем, многие гаражные умельцы способны за 10-15 минут смастерить себе такое приспособление. Далее достаются стопорные кольца. Часто, чтобы их извлечь, требуется обстучать их молотком с помощью проставки. После этой операции стопоры легко достанутся плоскогубцами. Далее выбиваются чашки из проушин. Это делается молотком и той же проставкой, которую использовали при снятии стопорных колец. Иногда при этом чашки выпадают самостоятельно, чаще всего извлекать их придётся подручными предметами.

Балансировка карданного вала

Качественная балансировка в домашних условиях невозможна. Для этого требуется сложное диагностическое и балансировочное оборудование, которое можно найти только на заводах и в специализированных мастерских.

При необходимости дома можно произвести грубую балансировку, которая позволит некоторое время эксплуатировать автомобиль.

Чтобы отбалансировать кардан, автомобиль полностью вывешивают, запускают двигатель и включают 4-ю передачу. При этом вал начинает медленно вращаться. Для определения мест, в которых необходима балансировка, в 1 мм от вала фиксируют кусочек мела. Неотбалансированный вал будет слегка смещаться. При этом в местах биения останутся метки.

Уравновесить слишком легкие участки с тяжелыми можно путем наваривания на них небольшого количества металла. При этом после добавления каждого грамма веса следует проводить ходовые испытания, отмечая степень достигнутого эффекта. Процедуру прекращают тогда, когда вибрация автомобиля на ходу полностью или почти полностью исчезает.
Техническое обслуживание

Техническое обслуживание карданной передачи заключается в периодическом, раз в несколько месяцев, шприцевании крестовины.

Своевременное обслуживание и диагностика карданного вала и крестовины позволяют сохранить в исправном состоянии мосты и коробку передач. В автомобилях заднеприводной конструкции поломка этих агрегатов часто становится следствием вибрации, возникающей при неисправностях кардана.

Перспективы развития системы карданной передачи

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.

Цель работы:изучение назначения, устройства и принципа работы раздаточной коробки и карданной передачи.

Общие положения

На автомобилях повышенной проходимости с передним и задним ведущими мостами устанавливают раздаточную коробку. Она служит для распределения вращающего момента между ведущими мостами, а также для включения и выключения переднего ведущего моста. Для увеличения усилия (вращающего момента) на ведущих колесах в раздаточной коробке имеется понижающая передача.

Раздаточнаякоробка

Её устанавливают за КП и соединяют с ней карданным валом. Основные части раздаточной коробки (см. рисунок3.1,а): картер, прямозубые шестерни и четыре вала: ведущий, ведомый, промежуточный4 и вал6 привода переднего моста. Все валы вращаются в шариковых подшипниках, установленных в картере.

а) устройство; б) механизм управления;

1 – шестерня прямой и понижающей передач;2– шестерня ведомого вала; 3 – червячная пара привода спидометра; 4– промежуточный вал; 5 – шестерня включения переднего моста;6 – вал привода переднего моста; 7 – шестерня привода переднего моста;8– шестерня промежуточного вала;9– ползуны;10– тяги;11– рычаги включения переднего моста и понижающей передачи;12 – вилки; А – зубчатый венец шестерни ведущего вала

Ведущий и ведомый валы находятся на одной оси. Ведущий вал в задней части опирается на роликовый подшипник, установленный в расточке ведомого вала. Ведомый вал изготовлен как целое с шестерней2. Внутри шестерни выполнен зубчатый венецА. С этим венцом может входить в зацепление наружный венец подвижной шестерни 7, которая расположена на шлицах ведущего вала. При зацеплении с венцомА включается прямая передача, и вращающий момент от ведущего вала передается прямо на ведомый вал, а от него - на задний мост автомобиля через карданный вал.

Понижающую передачу включают для преодоления препятствий и в условиях бездорожья при включенном переднем ведущем мосте. Перед включением понижающей передачи необходимо полностью остановить автомобиль и включить передний мост перемещением подвижной шестерни 5 (по шлицам промежуточного вала4)назад до ввода ее в зацепление с шестерней 7 привода переднего моста и шестерней2 ведомого вала. После этого шестерню1 надо ввести в зацепление с шестерней8, жестко закрепленной на промежуточном валу.

Шестерня 7 неподвижно закреплена на шлицах вала привода переднего моста. Передний мост может быть включен без понижающей передачи. В этом случае он будет получать вращение от шестерни ведомого вала через шестерню5 промежуточного вала.

Механизм управления раздаточной коробкой размещен на боковой крышке и состоит из двух ползунов9 (см. рисунок3.1,б) и вилок12,которые приводятся в действие от двух дополнительных рычагов 11, установленных в кабине водителя.

На шлицевых концах валов, выходящих за корпус раздаточной коробки, закреплены фланцы карданных валов.

Карданная передача

При размещении одного агрегата относительно другого на некотором расстоянии вращающий момент между ними передается через карданные передачи. Они предназначены для передачи вращающего момента между агрегатами, оси валов которых могут смещаться при движении. Их применяют главным образом на автомобилях для соединения ведомого вала КП с валами раздаточной коробки и ведущих мостов.

Простая карданная передача состоит из карданных шарниров и вала. Карданные шарниры обеспечивают угловое перемещение карданного вала (до 24°), а свободные шлицевые соединения вилок карданного шарнира с валом - изменение расстояния между шарнирами.

По числу шарниров на валу различают одинарные и двойные (с карданами на обоих концах) карданные передачи.

Карданные передачи полноприводных трехосных автомобилей состоят из четырех карданных валов - это основной вал4(см. рисунок 3.2,а) и карданные валы промежуточного 6, заднего8 и переднего 3 мостов. За исключением размеров устройство карданных валов и шарниров этого и изучаемых автомобилей в основном одинаково.

Типичный пример конструкции карданной передачи - карданная передача автомобиля ЗИЛ, которая состоит из промежуточного вала12(см. рисунок 3.2,б),карданного вала8 привода заднего моста, промежуточной опоры15 и трех жестких карданных шарнировА (третий шарнир на рисунке не показан). Каждый шарнирА состоит из вилок11 и крестовины17, установленной в ушках вилок на игольчатых подшипниках. На заводе-изготовителе и при ремонте шарниры смазывают пластичной смазкой 158. Для удержания смазочного материала и предохранения от загрязнения подшипники снабжены комбинированным уплотнением.

Валы карданной передачи изготовлены из тонкостенных стальных труб. На концах к трубам приварены вилки карданных шарниров (или с одной стороны - вилка, а с другой - шлицевая втулка).

Для уменьшения вибрации двух последовательно расположенных карданных валов применяют промежуточную опору15, которая представляет собой подшипниковый узел, периодически смазываемый литолом.

На заводе-изготовителе карданная передача подвергается балансировке. Дисбаланс устраняют приваркой балансировочных пластин, поэтому при разборке шарниров или шлицевого соединения необходимо сохранить взаимное положение деталей.

а)полноприводной автомобиль;б) автомобиль ЗИЛ;

1– передний мост;2–коробка передач;3– вал переднего моста;4 – основной вал;5– раздаточная коробка; 6– вал промежуточного моста; 7 – промежуточный мост;8– вал заднего моста;9– задний мост;10– фланец-вилка промежуточного вала;11–вилка;12– промежуточный вал;13 – шлицевая втулка;14– скользящая вилка; 15 – промежуточная опора;16 – уплотнение;17 –крестовина шарнира;А–карданный шарнир

Рисунок 3.2– Карданная передача

Карданные шарниры обеспечивают передачу крутящего момента между валами, оси которых пересекаются под изменяющимися углами. В трансмиссии автомобилей применяют жесткие карданные шарниры неравных и равных угловых скоростей.

Карданный шарнир неравных угловых скоростей и состоит из жестких деталей (см. рисунок3.3, а): ведущей 6 и ведомой10 вилок, крестовины8, на шипы которой надеты игольчатые подшипники 4. Крутящий момент передается от вилки 6 к вилке10 через крестовину8. При такой конструкции и равномерном вращении вилки ведущего вала угловая скорость ведомой вилки будет изменяться два раза за каждый оборот, увеличиваясь и уменьшаясь. Поэтому такой шарнир называют шарниром неравных угловых скоростей.

Чтобы устранить неравномерность вращения ведомого вала в карданной передаче, применяют обычно два шарнира неравных угловых скоростей, располагаемых на концах карданного вала. Тогда неравномерность вращения, возникающая в первом ведущем шарнире, компенсируется неравномерностью вращения второго шарнира, и ведомый вал передачи вращается равномерно с угловой скоростью, ведущего вала. Такую карданную передачу называют двойной. Одинарные передачи с одним жестким карданным шарниром практически не применяются.

В приводе передних управляемых и ведущих колес автомобилей повышенной проходимости применяют шарниры равных угловых скоростей двух типов: шариковые и кулачковые.

Шариковый карданный шарнир равных угловых скоростей(см. рисунок3.3, б) состоит из двух фасонных кулаков 12и 13 с овальными канавками, куда закладывают ведущие шарики 15. Для центрирования вилок используют сферические впадины на их внутренних торцах, в которых устанавливается центрирующий шарик14.

а) карданный шарнир неравных угловых скоростей; б) шариковый карданный шарнир равных угловых скоростей; в) кулачковый карданный шарнир равных угловых скоростей;

1 – крышка; 2– стопорная пластина; 3– стакан подшипника; 4– игольчатый подшипник; 5 – войлочные манжеты;6 – ведущая вилка; 7 – предохранительный клапан; 8– крестовина; 9– масленка; 10 – ведомая вилка; 11 – карданный вал; 12 – внутренний кулак; 13– наружный кулак; 14 – центральный шарик; 15– ведущие шарики; 16–штифт; 17 – шпилька; 18 – наружная полуось колеса; 19 и 23 – вилки шарнира; 20 и 22 – полуцилиндрические кулаки; 21 – центральный стальной диск

Рисунок 3.3 – Жесткие карданные шарниры

При передаче крутящего момента ведущие шарики располагаются независимо от угловых перемещений вилок в их овальных канавках в плоскости, делящей угол между осями пополам. В результате обе вилки вращаются с одинаковой угловой скоростью.

Контрольные вопросы:

1. Назначение, устройство и принцип работы раздаточной коробки передач.

2. Назначение карданной передачи.

3. Какие возможны расположения карданных передач на автомобилях?

4. Какие различают карданные передачи по числу шарниров на валу?

5. Устройство и принцип работы карданной передачи.

6. Устройство и принцип работы карданного шарнира неравных угловых скоростей.

7. Устройство и принцип работы шарикового карданного шарнира равных угловых скоростей.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 14

Тема: «Назначение, устройство и принцип работы раздаточной коробки