Карданная передача с шарниром равных угловых скоростей
Синхронные карданные передачи
Карданные передачи с шарнирами
равных угловых скоростей
Передние ведущие колеса полноприводных и переднеприводных автомобилей являются одновременно и управляемыми, т. е. должны поворачиваться, что требует применения между колесом и полуосью шарнирного соединения.
Карданные шарниры неравных угловых скоростей передают вращение циклически и приемлемо работают лишь при небольших значениях углов между валами, поэтому не могут удовлетворять требованиям равномерности передаваемого вращательного движения. В приводе ведущих управляемых колес крутящий момент должен передаваться с равномерной скоростью к колесам, поворачивающимся относительно продольной оси автомобиля на угол 40…45˚.
Выполнение таких условий могут обеспечить карданные передачи с шарнирами равных угловых скоростей (ШРУС). Иногда их называют синхронными карданными передачами.
В переднеприводном автомобиле обычно используются два внутренних шарнира равных угловых скоростей, кинематически связанные с коробкой передач, и два внешних шарнира, которые крепятся к колесам. В обиходе такие шарниры обычно называют «гранатами».
До середины прошлого века в конструкциях автомобилей часто встречались спаренные карданные шарниры неравных угловых скоростей. Такая конструкция получила название сдвоенного карданного шарнира. Сдвоенный шарнир отличался громозкостью и усиленным износом игольчатых подшипников, поскольку при прямолинейном движении автомобиля иглы подшипников не проворачивались и линии их контакта с обоймой и крестовиной подвергались воздействию значительных контактных напряжений, что приводило к износу и даже сплющиванию игл.
В настоящее время такие подшипники в конструкциях автомобилей встречаются редко.
Равенство угловых скоростей ведущего и ведомого валов будет соблюдено только в том случае, если точки контакта в шарнире, через которые пересекаются окружные силы, будут находиться в биссекторной плоскости, делящей угол между валами пополам.
***
Шариковые шарниры равных угловых скоростей
Наибольшее применение получили шариковые карданные шарниры равных угловых скоростей. Среди них наиболее часто в конструкциях отечественных автомобилей можно встретить шарниры с делительными канавками типа «Вейс».
Эту конструкцию в 1923 году запатентовал немецкий изобретатель Карл Вейс. Шарниры Вейса широко применяются в разборном и неразборном вариантах на отечественных автомобилях марок «УАЗ», «ГАЗ», «ЗиЛ», «МАЗ» и некоторых других. Шарнирные сочленения типа «Вейс» технологичны и дешевы в производстве, позволяют получать угол между валами до 32°, однако срок их службы ограничен
Разборный шарнир (рис. 1) устроен следующим образом. Валы 1 выполнены заодно с кулаками 2 и 5, в которых вырезаны четыре канавки 3.
В собранном виде кулаки располагаются в перпендикулярных плоскостях, а между ними в канавки 3 устанавливаются четыре шарика 7.
Для центрирования кулаков в отверстие, выполненное в одном из них, устанавливается штифт 6 с центрирующим шариком 4. От осевого перемещения штифт фиксируется другим штифтом 6, расположенным радиально.
Средние линии канавок 3 нарезаны так, что шарики 7, передающие усилия, располагаются в биссекторной (биссекториальной) плоскости между валами. В передаче усилия участвуют только два шарика, что создает высокие контактные напряжения и сокращает срок службы шарнира. Два других шарика передают крутящий момент при движении автомобиля задним ходом.
В других конструкциях контактные напряжения уменьшаются путем увеличения числа шариков, одновременно участвующих в работе, что неизбежно приводит к усложнению шарниров.
Детали шарикового шарнира «Рцеппа» (рис. 1, б) располагаются в чашке 8, которая во внутренней части имеет шесть сферических канавок для установки шести шариков 7.
Такие же канавки имеет и сферический кулак 10, в шлицевое отверстие которого входит ведущий вал карданной передачи. Шарики в одной биссекторной плоскости устанавливаются делительным устройством, состоящим из сепаратора 9, направляющей чашки 11 и делительного рычажка 12.
Рычажок имеет три сферические поверхности: концевые входят в гнезда ведущего и ведомого валов, а средняя – в отверстие направляющей чашки
Шарнир типа «Рцеппа» технологически сложен, однако он компактнее шарнира с делительными канавками, и может работать при углах между валами до 40°.
Поскольку усилие в этом шарнире передается всеми шестью шариками, он обеспечивает передачу большого крутящего момента при малых размерах.
Долговечность шарнира «Рцеппа» достигает 100–200 тыс. км.
Еще один шариковый карданный шарнир типа «Бирфильд» представлен на рисунке 1, в. Он состоит из чашки 8, сферического кулака 10 и шести шариков 7, размещенных в сепараторе 9. Сферический кулак 10 надевается на шлицованную часть ведущего вала 16 и стопорится кольцом 14. От попадания грязи во внутреннюю полость шарнир защищен защитным резиновым чехлом 15.
Все сферические поверхности деталей шарнира выполнены по разным радиусам, а канавки имеют переменную глубину. Благодаря этому при наклоне одного из валов шарики выталкиваются из среднего положения и устанавливаются в биссекторной плоскости, что обеспечивает синхронное вращение валов.
Шарниры типа «Бирфильд» имеют высокий КПД, долговечны, и могут работать при углах до 45˚.
Поэтому они широко применяются в приводе управляемых колес многих переднеприводных легковых автомобилей в качестве наружного шарнира, или, как его еще называют — наружной «гранаты».
При использовании шарнира типа «Бирфильд» на внутреннем конце карданной передачи необходимо устанавливать шарнир равных угловых скоростей, способный компенсировать изменение длины карданного вала при деформации упругого элемента подвески.
Такие функции совмещает в себе универсальный шестишариковый карданный шарнир типа «ГКН» (GKN).
Осевое перемещение в шарнирах типа GKN обеспечивается перемещением шариков по продольным канавкам корпуса, при этом, требуемая величина перемещения определяет длину рабочей поверхности, что влияет на размеры шарнира./70.gif)
При осевых перемещениях шарики не перекатываются, а скользят в канавках, что снижает КПД шарнира.
В конструкциях современных легковых автомобилей иногда встречаются карданные шарниры типа «Лебро» (Loebro), которые, как и шарниры GKN обычно устанавливаются на внутреннем конце карданной передачи, поскольку способны компенсировать изменение длины карданного вала.
Шарниры «Лебро» отличаются от шарниров GKN тем, что канавки в чашке и кулаке нарезаны под углом 15-16° к образующей цилиндра, а геометрия сепаратора правильная — без конусов и с параллельными наружной и внутренней сторонами.
Такой шарнир имеет меньшие габариты, чем другие шестишариковые шарниры, кроме того, сепаратор его менее нагружен, поскольку не выполняет функции перемещения шариков в кулаках.
Принципиальное устройство этих шариковых шарниров представлено на
Привод передних колес автомобиля ВАЗ-2110
Привод передних колес автомобиля ВАЗ-2110 (рис.
3) состоит из вала 3 и двух карданных шарниров 1 и 4 равных угловых скоростей. Вал 3 привода правого колеса выполнен из трубы, а левого колеса – из прутка. Кроме того, валы имеют разную длину. На вал надевается защитный чехол 6, а затем шарнир в собранном виде со смазочным материалом фиксируется от осевого перемещения стопорным кольцом 5. Защитные чехлы крепятся хомутами 2.
Внутренний шарнир (внутренняя «граната) 1, который вязан с дифференциалом, является универсальным, т. е. кроме обеспечения равномерного вращения валов под изменяющимся углом он позволяет увеличивать общую длину привода, что необходимо для перемещения передней подвески и силового агрегата. Происходит это потому, что внутренняя поверхность корпуса шарнира 1 имеет цилиндрическую форму, и канавки в ней нарезаны продольно, это позволяет внутренним деталям шарнира перемещаться по продольным канавкам в осевом направлении.
***
Кулачковые шарниры равных угловых скоростей
На автомобилях средней и большой грузоподъемности марок «КамАЗ», «Урал», «КрАЗ» карданные передачи в приводе передних колес работают под большим крутящим моментом.
Шариковые шарниры не могут передавать больших крутящих моментов из-за возникновения значительных контактных напряжений и ограничения по удельному давлению шариков на канавки. Поэтому в них применяют кулачковые карданные шарниры (рис. 1, г). Аналогичные шарниры иногда устанавливают на переднеприводные автомобили марки «УАЗ».
Кулачковый карданный шарнир равных угловых скоростей (рис. 1, г) состоит из двух вилок 18 и 20
Оси пазов вилок лежат в одной плоскости, которая проходит через среднюю плоскость диска. Эти оси расположены на равных расстояниях от точки пересечения осей валов и всегда перпендикулярны осям валов, поэтому точка их пересечения всегда располагается в биссекторной плоскости.
Такой карданный шарнир требует повышенного внимания к смазыванию, так как для его деталей характерно трение скольжения, вызывающее значительный нагрев и изнашивание трущихся поверхностей. Трение скольжения между контактирующими поверхностями приводит к тому, что кулачковый шарнир имеет самый низкий КПД из всех шарниров равных угловых скоростей. Однако он способен передавать значительный крутящий момент.
Еще один тип кулачкового шарнира равных угловых скоростей — шарнир «Тракта» (на рисунке), состоящий из четырех штампованных деталей: двух втулок и двух фасонных кулаков, трущиеся поверхности которых подвергаются шлифованию.
Если разделить по оси симметрии кулачковый карданный шарнир, то каждая часть будет представлять собой карданный шарнир неравных угловых скоростей с фиксированными осями качания. В такой конструкции тоже возникают значительные силы трения скольжения, снижающие КПД шарнира.
***
Трехшиповые шарниры равных угловых скоростей
В трехшиповом шарнире (на рисунке) крутящий момент от ведущего вала передают три сферических ролика, которые установлены на радиальных шипах, жестко связанных с корпусом шарнира ведомого вала.
Шипы относительно друг друга располагаются под углом 120˚. Сферические ролики чаще всего устанавливаются на шипы посредством игольчатых подшипников.
Ведущий вал имеет трехвальцевую вилку, в цилиндрические пазы которой входят ролики. При передаче крутящего момента между несоосными валами ролики перекатываются со скольжением вдоль пазов и одновременно скользят в радиальном направлении относительно шипов. Предельный угол между осями валов до 40˚.
Особенностью трехшипового шарнира является то, что в отличие от шариковых шарниров передача момента от ведущих элементов на ведомые происходит не в биссекторной плоскости, а в плоскости, проходящей через оси шипов. Равенство частот вращения ведущего и ведомого валов обеспечивается при любом взаиморасположении их осей.
***
Мосты автомобилей
Главная страница
Дистанционное образование
Специальности
Учебные дисциплины
Олимпиады и тесты
Что такое карданная передача в устройстве трансмиссии автомобиля
Автомобильная трансмиссия, независимо от типа и конструктивных особенностей, обычно имеет в своем устройстве карданную передачу.
Карданная передача – это устройство, которое предназначено для того, чтобы передать крутящий момент между валами, которые располагаются под углом по отношению друг к другу.
Карданная передача в устройстве автомобиля обычно применяется в трансмиссии. Также указанная передача используется в конструкции рулевого управления. Давайте рассмотрим данное устройство более подробно.
Содержание статьи
Виды карданных передач, назначение, особенности
Итак, как уже было сказано, карданные передачи нужны для передачи крутящего момента. При этом нужно учитывать, что угол между двумя валами (ведущий и ведомый вал) может меняться в процессе работы. Именно по этой причине использовано подобное карданное соединение.
При помощи карданной передачи в трансмиссии могут быть соединены: ДВС и КПП, КПП и главная передача, раздаточная коробка (раздатка) и главная передача, дифференциал и ведущие колеса автомобиля.В основе карданной передачи лежит карданный шарнир.
Такой шарнир может отличаться по конструкции, благодаря чему карданные передачи делятся на:
- Карданная передача, где использован шарнир неравных угловых скоростей;
- Передача с шарниром равных угловых скоростей;
- Передача, где используется полукарданный упругий шарнир;
- Передача с жестким полукарданным шарниром;
При этом следует отметить, что последний тип (карданная передача с полукарданным жестким шарниром) на автомобилях не используется, так как в данном случае решение недостаточно надежно и не отвечает ряду требований.
- Что касается карданной передачи с шарниром неравных угловых скоростей, такая передача в быту часто называется кардан. Указанный тип обычно используется в устройстве авто с задним приводом, а также полноприводных машин.
Карданная передача имеет шарниры неравных угловых скоростей, которые размещены на карданных валах. Еще определенные особенности могут стать причиной использования дополнительной промежуточной опоры.
Также добавим, что на концах карданной передачи устанавливаются особые соединительные устройства.
Если говорить об устройстве, шарнир неравных угловых скоростей по конструкции имеет две соединенные вилки, которые располагаются под углом 90 градусов относительно друг друга, а также крестовину кардана, элементы фиксации.
Карданная крестовина вращается в специальных подшипниках игольчатого типа, которые стоят в проушинах вилок. Данные подшипники имеют смазку, которая закладывается в них еще на этапе изготовления. В рамках эксплуатации обновить смазку не получится, так как подшипник необслуживаемый.
Данный шарнир неравных угловых скоростей отличается тем, что устройство передает крутящий момент циклически. Другими словами, происходит неравномерная передача момента. В двух словах, совершая один оборот, ведомый вал два раза обгоняет и дважды отстает от ведущего.
Чтобы компенсировать неравномерность вращения, карданная передача получает, как минимум, 2 шарнира, которые стоят по одному на каждой стороне кардана (карданного вала), а вилки шарниров, которые расположены друг напротив друга, находятся в единой плоскости.
Еще отметим, что карданная передача может иметь как один, так и два карданных вала. Использование одного или нескольких валов будет зависеть от расстояния передачи крутящего момента. Если валов два, тогда один вал является промежуточным, а второй задним валом.
Также в том месте, где соединены валы, для дополнительной фиксации и прочности используется промежуточная опора. Указанная опора присоединяется к кузову машины или к раме, если автомобиль имеет рамную конструкцию. Еще для того, чтобы компенсировать изменения длины, которые возникают во время работы карданной передачи, один из валов имеет шлицы, чтобы реализовать шлицевое соединение.
Сама карданная передача присоединяется к другим элементам трансмиссии при помощи соединительных муфт. Также для соединения может быть использован фланец и другие подобные элементы.
- Карданная передача с шарниром равных угловых скоростей (ШРУС, в быту граната) обычно используется в устройстве трансмиссии авто с передним приводом.
В этом случае передача соединяет дифференциал и ступицу ведущего колеса.
В этом случае передача соединяет дифференциал и ступицу ведущего колеса.Такая передача имеет два шарнира равных угловых скоростей, которые соединены приводным валом. Тот шарнир, который расположен ближе к КПП и дифференциалу, называется внутренним (внутренний ШРУС), а второй имеет название внешнего шарнира (наружный ШРУС).
Также указанный тип карданной передачи, где использован ШРУС, может быть использован на заднеприводных и полноприводных авто. Такое решение позволяет снизить шум во время работы передачи, также наблюдается уменьшение вибраций. Простыми словами, шарнир неравных угловых скоростей заменяется на ШРУС, который является более технологичным устройством.
Указанный шарнир равных угловых скоростей позволяет добиться эффективной передачи крутящего момента от ведущего на ведомый вал с постоянной угловой скорость, а также независимо от того угла, на который наклоняются сами валы. Для машин с передним приводом чаще всего используется шариковый ШРУС.
Если говорить об устройстве, в двух словах, шарнир равных угловых скоростей является обоймой, которая размещена в корпусе. Между обоймой и корпусом находятся шарики, что позволяет реализовать движение. Корпус получает внутреннюю сферическую форму, также в корпусе и обойме имеются канавки. По этим канавкам осуществляют движение шарики.
Особенностью данной конструкции является равномерная передача крутящего момента от ведущего вала на ведомый вал с учетом изменяющегося угла. Также в конструкции использован сепаратор, который нужен для фиксации шариков ШРУС в заданном положении.
На этапе изготовления в ШРУС закладывают молибденовую смазку. Чтобы защитить конструкцию от попадания грязи, воды и т.п., на шарнир дополнительно ставится специальный пыльник.
- Третьим типом карданных передач, которые используются в авто, является передача с полукарданным упругим шарниром. Такой упругий шарнир отвечает за то, чтобы передавать крутящий момент между двумя валами, которые расположены расположенными под небольшим углом по отношению друг к другу.
В основе лежит принцип деформации упругого звена. Например, данное соединение может представлять собой упругую муфту. Муфта является предварительно сжатым шестигранным упругим элементом, при этом с обеих сторон закреплены фланцы как ведущего вала, так и ведомого.
Подведем итоги
Как видно, существует несколько типов карданных передач, которые используются в устройстве трансмиссии автомобиля. При этом среди описанных выше видов наиболее активно используются карданные передачи с шарниром неравных угловых скоростей, а также передача с шарниром равных угловых скоростей ШРУС.
Напоследок отметим, что в современных авто именно ШРУС можно встретить как в устройстве переднеприводных автомобилей, так и в устройстве машин с полным приводом.
Дело в том, что такая карданная передача является оптимальным решением по сравнению с аналогами.
Читайте также
Автомобильные транспортные средства. Передачи карданные автомобилей с шарнирами неравных угловых скоростей. Общие технические условия – РТС-тендер
ГОСТ Р 52430-2005
Группа Д25
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ОКС 43.040.50
ОКП 45 9128
Дата введения 2007-01-01
Предисловие
Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации — ГОСТ Р 1.
0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»
Сведения о стандарте
1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием «Центральный Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт» (ФГУП «НАМИ»), ОАО «БЕЛКАРД»
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 56 «Дорожный транспорт»
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28 декабря 2005 г. N 407-ст
4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты».
Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте национального органа Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет
Настоящий стандарт распространяется на карданные передачи с шарнирами неравных угловых скоростей, их узлы и детали, предназначенные для трансмиссий автомобильных транспортных средств (далее — АТС) категорий М и N по ГОСТ Р 52051. Допускается распространять действие стандарта на карданные передачи других транспортных средств, машин и механизмов.
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ Р 52051-2003 Механические транспортные средства и прицепы. Классификация и определения
ГОСТ 8.051-81 Государственная система обеспечения единства измерений. Погрешности, допускаемые при измерении линейных размеров до 500 мм
ГОСТ 9.014-78 Единая система защиты от коррозии и старения.
Временная противокоррозионная защита изделий. Общие требования
ГОСТ 9.104-79 Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия лакокрасочные. Группы условий эксплуатации
ГОСТ 15.309-98 Система разработки и постановки продукции на производство. Испытания и приемка выпускаемой продукции. Основные положения
ГОСТ 15140-78 Материалы лакокрасочные. Методы определения адгезии
ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды
Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте национального органа Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться замененным (измененным) документом. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 карданная передача: Агрегат АТС, состоящий из двух и более карданных валов, промежуточных опор (при необходимости) и предназначенный для передачи крутящего момента от одного агрегата к другому, оси валов которых не совпадают и могут менять свое взаимное расположение.
3.2 карданный вал: Вал, выполненный в виде трубы или стержня либо в комбинации трубы и стержня, с карданными или полукарданными, в том числе упругими полукарданными шарнирами, который может иметь механизм изменения длины вала.
3.3 карданный шарнир: Кинематическая вращательная пара, предназначенная для соединения валов с пересекающимися осями и обеспечения возможности передачи крутящего момента под переменным углом.
3.4 сдвоенный карданный шарнир: Кинематический узел, состоящий из двух карданных шарниров неравных угловых скоростей, соединенных между собой присоединительными поверхностями или с помощью общей детали.
3.5 длина карданного вала: Расстояние между присоединительными поверхностями фланцев шарниров.
Примечания
1 Допускается за длину вала принимать расстояние между центрами шарниров или другими конструктивными элементами, например, расстояние от центра шарнира до центра подшипника промежуточной опоры.
2 При наличии механизма изменения длины карданного вала за его минимальную длину следует принимать расстояние между присоединительными поверхностями фланцев в полностью сжатом положении карданного вала, а за максимальную длину — суммарное значение минимальной длины карданного вала и максимально допустимого хода в его механизме изменения длины.
3.6 механизм изменения длины карданного вала: Устройство, обеспечивающее изменение длины карданного вала при изменении расстояния между агрегатами, соединяемыми карданной передачей.
3.7 длина карданной передачи: Расстояние между присоединительными поверхностями карданного вала (карданных валов) или другими конструктивными элементами.
3.8 промежуточная опора карданной передачи: Механизм, применяемый в качестве опоры при соединении двух валов карданной передачи.
3.9 углы установки карданной передачи: Углы в шарнирах карданной передачи АТС полной массы, находящегося на горизонтальной поверхности.
3.10 максимальный угол поворота в шарнире: Максимально возможный угол в шарнире при вращательном движении.
3.11 момент поворота в шарнире: Момент, необходимый для преодоления сопротивления относительному угловому перемещению в шарнире.
3.12 Усилие осевого перемещения в механизме изменения длины карданного вала: Усилие, необходимое для относительного осевого перемещения элементов механизма, не нагруженного крутящим и (или) изгибающим моментами карданного вала.
3.13 угол разворота вилок карданного вала: Относительное угловое смещение осей отверстий вилок карданного вала.
4.1 Основными параметрами карданных передач являются:
— минимальная длина;
— максимальная длина;
— максимальный угол поворота в шарнире;
— усилие осевого перемещения в механизме изменения длины;
— дисбаланс;
— крутящий момент, выдерживаемый без остаточной деформации;
— крутящий момент, выдерживаемый без разрушения деталей.
4.2 Расчет критической частоты вращения карданного вала приведен в приложении А.
4.3 Допустимый дисбаланс карданного вала, отнесенный к каждой из опор, не должен превышать произведения его массы, приходящейся на эти опоры, и указанного в таблице 1 удельного дисбаланса.
Таблица 1 — Нормы удельного дисбаланса карданного вала
Максимальная частота вращения карданного вала в трансмиссии, мин | Удельный дисбаланс, отнесенный к опоре карданного вала, г·см/кг, не более |
До 500 включ. | 25 |
Св. 500 » 1500 « | 15 |
» 1500 » 2500 « | 10 |
» 2500 » 4000 « | 6 |
» 4000 | 4 |
Примечания
1 Для коротких валов, не имеющих трубы или с трубой до 300 мм, допустимый дисбаланс устанавливают в конструкторской документации (КД) предприятия-разработчика.
2 Расчет дисбаланса карданного вала, приходящегося на его опоры, приведен в приложении Б. По результатам расчета (при необходимости) следует проводить оптимизацию конструкции по уменьшению зазоров в шарнирах, механизме изменения длины или снижению массы карданной передачи или карданного вала.
4.4 Максимальный крутящий момент, передаваемый карданной передачей или карданным валом, не должен превышать указанных в КД значений, соответствующих:
— отсутствию появления остаточных деформаций карданной передачи или карданного вала;
— отсутствию разрушений карданной передачи или карданного вала.
4.5 Допустимые значения радиального биения трубы карданного вала, радиальных и осевых зазоров в шарнирах, усилия осевого перемещения в механизме изменения длины, момента поворота в шарнире устанавливают в КД предприятия-разработчика.
4.6 Карданные передачи в сборе следует окрашивать в соответствии с требованиями ГОСТ 9.104.
Допускается непрокрашивание обойм подшипников, полостей фланцев, крестовин, внутренних поверхностей ушек и заглушек вилок.
Присоединительные и центрирующие поверхности фланцев карданных передач следует предохранять от окраски в соответствии с требованиями КД предприятия-изготовителя.
4.7 Адгезия пленки лакокрасочного покрытия карданного вала не должна превышать 2 балла по ГОСТ 15140.
4.8 Применяемые лакокрасочные покрытия должны допускать возможность подкрашивания карданных передач красками естественной сушки.
4.9 Покупные изделия с ограниченным сроком хранения следует применять для сборки карданных передач в сроки, указанные в документах на поставку этих изделий.
4.10 Установленный ресурс карданной передачи должен быть не менее соответствующего ресурса АТС, для которого она предназначена.
4.11 Допустимые углы установки карданных валов в трансмиссиях приведены в приложении В.
4.12 Допустимые отклонения формы присоединительных поверхностей фланцев-вилок карданных валов, фланцев агрегатов, соединяемых карданными передачами, приведены в приложении Г.
5.1 Приемочный контроль (ПК) продукции проводит служба технического контроля (СТК) предприятия-изготовителя.
5.2 Карданные передачи и их элементы подвергают приемосдаточным испытаниям (ПСИ) и периодическим испытаниям (ПИ) после приемочного контроля. Испытания проводят в соответствии с ГОСТ 15.309 и технической документацией предприятия-изготовителя.
5.3 Если контрактами на поставку предусмотрена приемка независимым органом (представителем заказчика или потребителя), то приемку проводит указанное представительство в присутствии СТК предприятия-изготовителя.
5.4 Периодические испытания карданных передач проводят не менее чем на трех изделиях, не реже одного раза в шесть месяцев. Положительные результаты испытаний базовых моделей карданных передач допускается распространять на их варианты конструкций (модификации, вариантные исполнения).
Периодические испытания модификаций карданных передач допускается заменять испытаниями базовой модели.
5.5 Параметры, проверяемые при испытаниях (ПСИ, ПИ), приведены в приложении Д.
5.6 Потребитель имеет право проводить выборочную проверку соответствия карданных передач, их узлов и деталей требованиям настоящего стандарта и КД предприятия-разработчика.
Проверку проводят в объеме приемочного контроля СТК.
6.1 Комплектность, правильность сборки, внешний вид сварных швов, внешнее состояние защитного покрытия, отсутствие на поверхности труб и сопряженных деталей трещин, вмятин и других механических повреждений, крепление балансировочных пластин (см. приложение Д) проверяют визуально.
6.2 Линейные и угловые размеры измеряют с предельно допустимыми погрешностями, установленными ГОСТ 8.051.
6.3 Углы поворота в карданных шарнирах, а также угол разворота вилок карданного вала измеряют средствами угловых измерений с погрешностью ±1°.
6.4 Радиальное биение трубы карданного вала измеряют при базировании по присоединительным поверхностям с погрешностью ±0,01 мм.
6.5 Радиальный и осевой зазоры в шарнире или их суммарное значение измеряют с точностью не менее 0,01 мм. Значения зазоров допускается определять по результатам измерений размеров крестовины и подшипников с учетом возможных осевых перемещений (вдоль шипов крестовины) в соединениях «подшипник-вилка».
6.6 Усилие осевого перемещения в механизме изменения длины определяют с точностью 5% максимальной величины.
6.7 Момент поворота в шарнире определяют с точностью 2,5% максимальной величины.
6.8 Для оценки прочности карданных валов и карданных шарниров на них воздействуют крутящим моментом, указанным в КД, с точностью 2,5% его величины.
6.9 Дисбаланс карданного вала определяют с точностью 10% допустимого значения, при дисбалансе менее 20 г·см — с точностью 2 г·см.
6.10 Карданные валы следует балансировать в динамическом режиме. Режим динамической балансировки устанавливает в КД предприятие-разработчик карданной передачи при условии обеспечения норм дисбаланса, приведенных в таблице 1.
6.11 Карданные передачи следует балансировать в сборе со всеми валами и промежуточными опорами.
Возможность раздельной балансировки валов карданной передачи более чем с тремя карданными шарнирами устанавливают в КД предприятия-разработчика.
6.12 Балансировку карданных валов с механизмом изменения длины следует проводить при длине, указанной в КД предприятия-разработчика.
6.13 Фланцы-вилки карданных передач массой более 5 кг следует балансировать дополнительно перед сборкой карданной передачи согласно КД предприятия-разработчика.
6.14 При повторной установке на балансировочный станок дисбаланс карданного вала не должен превышать допустимого значения.
6.15 Проверку дисбаланса проводят после контроля цены деления шкалы измерительного прибора в соответствии с 6.9 и правильности настройки балансировочного станка.
6.16 Адгезию пленки лакокрасочного покрытия карданной передачи следует определять методом решетчатых надрезов по ГОСТ 15140.
6.17 Твердость поверхностного слоя шипов крестовин проверяют в соответствии с методикой предприятия-изготовителя.
7.1 Карданные передачи маркируют, обеспечивая их идентификацию. Содержание маркировки, метод и место нанесения на изделие устанавливают в КД предприятия-разработчика в соответствии с [1].
8.1 Упаковка карданных передач, узлов и деталей должна обеспечивать их сохранность от механических повреждений, воздействия атмосферных осадков и загрязнений. Вид упаковки, а также возможность ее отсутствия указывают в документах на поставку.
9.1 Карданные передачи, узлы и детали перевозят любым видом транспорта, обеспечивающим их сохранность от механических повреждений, загрязнений и атмосферных осадков. Группа условий транспортирования 6 (ОЖ2), хранения — 3 (ЖЗ) по ГОСТ 15150.
Допускается по согласованию между предприятием-изготовителем и потребителем применять другие условия транспортирования и хранения по ГОСТ 15150.
9.2 Все неокрашенные наружные металлические поверхности карданных передач, их узлов и деталей для комплектации или запасных частей следует законсервировать по ГОСТ 9.014 на срок, оговоренный в документах на поставку.
10.1 Эксплуатация и техническое обслуживание карданных передач следует проводить в соответствии с руководством по эксплуатации АТС, на котором они установлены.
11.1 Предприятие-изготовитель гарантирует соответствие карданных передач требованиям настоящего стандарта при соблюдении установленных предприятием правил эксплуатации, транспортирования и хранения.
11.2 Гарантийный срок эксплуатации и гарантийная наработка карданных передач, поставляемых для комплектации, должны быть не менее гарантийного срока и гарантийной наработки АТС, для которых они предназначены.
11.3 Гарантийный срок эксплуатации и гарантийную наработку карданных передач, поставляемых для комплектации, исчисляют в соответствии с гарантийными обязательствами на АТС, а поставляемых в запчасти — с момента установки их на АТС.
Карданные передачи, поставляемые для комплектации, следует устанавливать на АТС в сроки, оговоренные в технической документации на изделие.
11.4 Гарантийный срок хранения карданных передач — не более 12 месяцев.
Гарантийный срок хранения карданных передач исчисляют с даты отгрузки продукции.
Приложение А
(справочное)
Для карданного вала со стальной трубой критическую частоту вращения , мин, рассчитывают по формуле
, (1)
где — наружный диаметр трубы, см;
— внутренний диаметр трубы, см;
— максимальное расстояние между осями шарниров карданного вала, см;
,
где — частота вращения карданного вала в трансмиссии (собственная частота поперечных колебаний вала по первой форме), соответствующая максимальной скорости АТС, мин.
Примечания
1 В данном расчете упругость опор не учитывают.
2 Для карданных передач с промежуточной опорой значение принимают равным расстоянию от оси шарнира до оси подшипника промежуточной опоры.
Критическую частоту вращения вала, выполненного в виде стержня между карданными шарнирами, рассчитывают при , равном нулю.
Критическую частоту вращения карданного вала, состоящего из трубы и стержня, рассчитывают исходя из приведенного значения длины трубы , см, по формуле
, (2)
где — длина трубы вала, см;
— длина трубы, заменяющей стержень вала, см.
Длину трубы , заменяющей стержень вала, рассчитывают по формуле
, (3)
где — длина стержня вала, см;
— диаметр стержня вала, см.
Критическую частоту вращения карданного вала с учетом упругости его опор в трансмиссии устанавливает экспериментально предприятие-разработчик АТС.
Частота вращения карданного вала в трансмиссии, соответствующая максимально возможной скорости движения АТС, должна составлять не более 80% критической частоты с учетом упругости опор.
Приложение Б
(справочное)
1 Дисбаланс карданного вала зависит от его массы и зазоров в шарнирах и механизме изменения длины.
2 Дисбаланс , г·см, в сечении опоры карданной передачи рассчитывают по формулам:
— для вала без механизма изменения длины; (1)
— для вала с механизмом изменения длины, (2)
где — масса карданного вала, приходящаяся на опору, г;
— суммарное смещение оси вала, обусловленное осевыми зазорами в шарнире между торцами крестовины и донышками подшипников и радиальным зазором в соединении «цапфа крестовины — подшипник крестовины», см;
— смещение оси вала, обусловленное зазорами в механизме изменения длины, см.
Массу определяют взвешиванием на весах, размещаемых под каждой опорой горизонтально расположенного вала.
Суммарное смещение оси вала , см, рассчитывают по формуле
, (3)
где — осевой зазор в шарнире между торцами крестовины и донышками подшипников, см;
— внутренний диаметр в подшипнике по иглам, см;
— диаметр цапфы крестовины, см.
Смещение оси вала , см, определяют с учетом конструкции механизма изменения длины. Например, для подвижного шлицевого соединения с центрированием по наружному или внутреннему диаметру определяют по формуле
, (4)
где — диаметр шлицевого отверстия во втулке, см;
— диаметр шлицевого вала, см.
Примечание — Для карданного вала без механизма изменения длины .
Минимальный и максимальный дисбаланс рассчитывают с учетом поля допуска сопрягаемых элементов карданной передачи или карданного вала.
Действительный дисбаланс карданного вала, определяемый точностью изготовления посадочных и присоединительных поверхностей балансировочного оборудования, а также посадочных поверхностей агрегатов трансмиссии, больше расчетного значения.
Приложение В
(рекомендуемое)
Углы установки карданного вала в трансмиссии в статическом состоянии автомобиля полной массы должны быть не более:
3° — для легковых АТС;
5° — для грузовых АТС и автобусов;
8° — для полноприводных АТС.
Минимальные углы установки карданного вала с шарнирами на игольчатых подшипниках должны быть не менее 0,5°.
Для карданных валов, установленных между мостами тележки, допускается угол установки, равный нулю.
Приложение Г
(рекомендуемое)
Таблица Г.1 — Допустимые отклонения формы присоединительных поверхностей фланцев
Максимальная частота вращения карданного вала в трансмиссии, мин | Допуск плоскостности, мм, | Допуск торцевого биения, мм, не более | Допуск радиального биения посадочного пояска, мм, не более |
До 500 включ. | 0,08 | 0,08 | 0,08 |
Св. 500 » 3500 « | 0,05 | 0,05 | 0,05 |
» 3500 » 5000 « | 0,04 | 0,04 | 0,04 |
» 5000 | 0,03 | 0,03 | 0,03 |
Таблица Г.2 — Допустимые отклонения формы присоединительных поверхностей фланцев с торцевыми зубьями
Допуск плоскостности, мм, не более | Допуск торцевого биения, мм, не более |
0,1 | 0,12 |
Примечание — Проверку допустимых отклонений проводят по роликам диаметром 3,5 мм.
Приложение Д
(обязательное)
Таблица Д.1
Наименование параметра | Приемочный контроль | Приемосдаточные испытания | Периодические испытания |
Карданная передача или карданный вал | |||
Комплектность | + | + | + |
Правильность сборки | + | + | + |
Внешний вид сварных швов | + | + | + |
Внешнее состояние защитного покрытия | + | + | + |
Отсутствие на поверхности труб и сопряженных деталей трещин, вмятин и других механических повреждений | + | + | + |
Крепление балансировочных пластин | + | + | + |
Момент затяжки резьбовых соединений | + | + | — |
Углы в карданных шарнирах | + | — | + |
Момент поворота шарнира | + | + | + |
Наличие смазки в каждом шипе, в подшипниках и в шлицевом соединении | + | + | + |
Усилие осевого перемещения в механизме изменения длины | + | + | + |
Величина остаточного дисбаланса | + | + | + |
Минимальная длина | + | — | + |
Максимальная длина | + | — | + |
Угол разворота вилок | + | — | + |
Радиальное биение трубы | + | — | + |
Радиальный и осевой зазоры в шарнире или их суммарная величина | + | — | + |
Прочность при кручении | — | — | + |
Крестовина с игольчатыми подшипниками | |||
Прочность при кручении | — | — | + |
Библиография
[1] ОСТ 37.001.269-96 Транспортные средства. Маркировка
Текст документа сверен по:
официальное издание
М.: Стандартинформ, 2006
Карданный вал, задний. Части карданного вала
Назначение карданного вала
Карданный вал является узлом, обеспечивающим передачу крутящего момента от коробки передач к заднему мосту. Его устанавливают на автомобилях с задним приводом или на полноприводном транспорте.
Принцип работы кардана — возможность передачи крутящего момента при изменяющемся положении вала в пространстве. Это реализуется благодаря использованию скользящей вилки и универсального (карданного) шарнира, входящих в состав карданной передачи.
Благодаря такой части, как скользящая вилка, задний карданный вал может менять длину при перемещении заднего моста автомобиля при движении по неровной дороге. Использование шлицевого соединения позволяет передавать крутящий момент в тех ситуациях, когда задний мост перемещается вверх или вниз вместе с подвеской. Универсальный шарнир передает крутящий момент при любых изменениях углов работы карданного вала. Считается, что при углах более 20° такие шарниры сильно изнашиваются, поэтому наиболее оптимально карданный вал работает при меньших углах.
Существуют разные типы карданных передач.
- Классический вариант — вал с шарниром неравных угловых скоростей. В таких узлах есть игольчатые подшипники, крестовина и вилки. Данный вариант применяется чаще всего.
- Механизмы с шарнирами равных угловых скоростей (ШРУС). Их часто используют на современных внедорожниках, так как данная конструкция практически полностью устраняет вибрацию, обеспечивая комфортные условия при движении автомобиля.
- Механизм с упругими шарнирами — в виде резиновой муфты, которая способна передавать момент при углах до 8°. Вал такой конструкции снижает резкие динамические нагрузки.
- Вариант с жесткими карданными шарнирами — на современных автомобилях практически не используется.
Конструкция заднего карданного вала
В зависимости от модели автомобиля используются длинный или короткий карданный вал. При этом данный узел, независимо от размеров, состоит из нескольких элементов:
- тонкостенной бесшовной трубы — из одной или нескольких секций;
- шлицевых подвижных соединений;
- вилок;
- крестовин;
- подвесного подшипника;
- элементов крепления;
- переднего и заднего фланцев.
Фиксация вала у коробки передач может быть выполнена посредством подвижного шлицевого соединения или фланца. Шлицевое соединение позволяет элементам вала смещаться в продольном направлении при движении машины.
Для дополнительного крепления и обеспечения вращения необходим подвесной подшипник. Его через кронштейн крепят к кузову или раме, что исключает нежелательное смещение кардана при езде.
Между передней и задней частью вала находятся вилки с крестовинами, на которых располагаются игольчатые подшипники. Благодаря этим элементам обеспечивается возможность передачи крутящего момента при различных углах работы вала.
В задней части транспортного средства кардан крепится к редуктору заднего моста с помощью фланца.
Каждый элемент карданной передачи очень важен и в то же время подвергается большим нагрузкам. Как правило, при необходимости ремонта кардана приходится менять сразу несколько деталей, а не какую-то одну. Все элементы должны быть отбалансированы в сборе, так как отсутствие балансировки приводит к повышенному износу и быстрому выходу карданной передачи из строя. В компании «Механика» вы можете заказать услуги по ремонту и замене кардана.
Карданная передача – конструкция, пережившая века
Исследователи истории механики считают, что автором этого изобретения, относящегося к середине XVI века, является Джироламо Кардано.
О каком изобретении идет речь – становится ясно любому, даже отдаленно знакомому с техникой человеку, хотя Кардано при жизни имел большую известность как врач, выдающийся математик, известный философ. В 1898 году Рено первым использовал вал, названный «карданным», т. к. вал с торцов имел крестовые карданные шарниры. В 1903 году Спайсер усовершенствовал конструкцию, применив шлицевую втулку для компенсации колебаний линейных размеров. До настоящего времени более совершенной, принципиально отличающейся конструкции по передаче крутящего момента, не предложил никто.
Карданная передача – в чем «эксклюзив»?
Специфика работы автомобильной трансмиссии в том, что отдельные ее части могут несколько изменять свое взаимоположение. Двигатель совершает колебательные движения под действием реактивного момента неуравновешенных сил инерции. Ведущие мосты, связанные с несущей системой через подвеску, перемешаются под действием возмущающих сил, вызываемых дефектами дороги. Кузов и рама также имеют некоторую степень свободы, в них возникают упругие деформации под влиянием внешнего воздействия. Таким образом, оси валов агрегатов, передающие крутящий момент от двигателя к ведущим колесам, могут смещаться относительно друг друга, может изменяться и линейное расстояние между агрегатами. Передачей крутящего момента, с учетом несовпадения осей валов и изменяющегося их взаимоположения, обеспечивают т. н. карданные шарниры. Валы, соединяющие карданные шарниры, являются карданными валами. Система, состоящая из одного или нескольких карданных валов и карданных шарниров, называется карданной передачей. Для компенсации колебания расстояний между агрегатами трансмиссии в карданной передаче используются запатентованные еще Спайсером подвижные в осевом направлении муфты.
Карданные передачи различных транспортных средств идентичны и отличаются, в основном, габаритными размерами и формой отдельных элементов.
Особенностью работы быстровращающихся валов, а карданные валы относятся к таковым, является возникновение дополнительных нагрузок, вызываемых центробежными силами, величина которых пропорциональна квадрату частоты вращения. Из этого следует, что влияние этих сил тем больше, чем выше дисбаланс вала. Центробежные силы при высоких оборотах стремятся изогнуть вал, увеличивая дополнительно его несбалансированность. Жесткость вала на изгиб до определенной частоты вращения компенсирует центробежную силу, но при т. н. критической частоте центробежная сила «побеждает», и прогиб вала теоретически должен увеличиваться до выхода вала из строя. Но, благодаря особой конструкции карданного вала, а также тому, что в опорах вала присутствуют силы трения, поломки вала, как правило, не происходит. Но при работе вала на критических оборотах «взлетает» уровень динамических нагрузок в трансмиссии, возникает вибрация, которая, передаваясь через опоры карданного вала, «разбивает» несущую систему автомобиля.
Изгибная жесткость прямо пропорциональна моменту инерции сечения вала и обратно пропорциональна его длине. Это означает, что для обеспечения высокой изгибной жесткости карданного вала делать их следует из тонкостенных труб большого диаметра и достаточно короткими.
Исходя из этого, для повышения жесткости вместо одного вала стали применять несколько, но более коротких. Так, в полноприводном 3-осном Урале-4320 установлено 4 карданных вала: основной, соединяющий КПП и раздаточную коробку, и три карданных вала, передающих крутящий момент на передний, средний и задний мосты соответственно. Для выдерживания условий жесткости такие валы соединены с рамой или кузовом промежуточными опорами, которые состоят из шарикового подшипника и упругодемпфирующего элемента. Опоры являются очень нагруженным элементом конструкции, они воспринимают два вида радиальных нагрузок. Во-первых, на опору действие оказывают центробежные силы, вызванные дисбалансом карданных валов, а во-вторых, воздействует изгибающий момент, появляющийся при передаче карданными шарнирами крутящего момента под углом. Воспринимая на себя эти нагрузки, опора тем самым не позволяет им действовать на кузов автомобиля.
Для снижения вибраций валы в процессе изготовления балансируют. Эта операция проводится в заводских условиях на специальных автоматизированных балансировочных станках, где на концах трубы карданного вала, как можно ближе к самой опоре, привариваются точечной сваркой пластины определенной массы и в определенных местах, исходя из потребностей балансировки.
Но устранить пульсацию крутящего момента в трансмиссии довольно сложно, поэтому постоянно ведутся поиски путей снижения крутильных колебаний.
Использование конструкционных материалов меньшей плотности существенно упрощает проблему повышения критической частоты вращения карданной передачи. Сегодня ведутся и в России, и за рубежом перспективные разработки использования неметаллических композиционных материалов с полимерной матрицей и стеклянными, углеродными и другими волокнами в качестве материала карданных валов будущего. Есть положительные результаты, но пока цена композитных карданов очень высока.
В большинстве автомобильных конструкций, как писалось выше, частью карданной передачи являются подвижные шлицевые муфты, причем они являются очень нагруженными элементами трансмиссии. Износ деталей муфты в большой степени определяется профилем дорог, по которым движется автомобиль. Причем, износ шлицов увеличивается тем сильнее, чем больший крутящий момент передает трансмиссия.
Долговечность подвижной шлицевой муфты может быть обеспечена только при условии ее эффективной смазки и надежной защиты от внешней среды. Повышение износостойкости возможно за счет нанесения на поверхность шлицев специальных покрытий. Наиболее распространенным способом является фосфатирование, которое не только снижает коэффициент трения и защищает от коррозии, но и, самое главное, предотвращает образование микротрещин. Фосфатирование создает довольно пористое покрытие, хорошо удерживающее смазку.
Для улучшения эксплуатационных свойств шлицевые валы также подвергают нитрированию. Это тепловая обработка поверхности вала, имеющая целью изменение структурного строения материала поверхности. В результате увеличивается прочность вала, значительно расширяется спектр воспринимаемых изгибающих вибраций.
Для уменьшения усилий осевого перемещения используют неметаллические покрытия, например, полиамид. С 2002 года КАМАЗ покрывает полиамидом 11 (Rilsan) часть шлицевых валов карданов КамАЗа. Испытания показали, что если обычный вал передает крутящий момент не более 11,760 Нм, то обработанный Rilsan – 19,870 Нм. Покрытие имеет хорошие антифрикционные свойства, износостойкость, снижает уровень шума. Покрытие шлицов Rilsan не требует внесения в узел конструктивных изменений. В некоторой степени покрытие служит демпфером колебаний.
Отечественная наука, в свою очередь, разработала композитные покрытия на основе алифатических полиамидов. Разработанные составы триботехнических покрытий на основе полиамида 6 существенно превосходят покрытия импортных аналогов, того же полиамида 11 (Rilsan), причем цена российского покрытия значительно ниже.
Техобслуживание, диагностика…
Основное обслуживание карданной передачи заключается в периодической проверке наличия смазки в скользящем шлицевом соединении, карданных шарнирах, а также в подшипниках опор. Контролировать необходимо, прежде всего, возникновение повышенной вибрации и движение рывками.
Первоочередной операцией, относящейся к обслуживанию карданных валов и соединений, которая должна производиться своими силами, является регулярная очистка узла от грязи. Это необходимо, прежде всего, для проверки и подтяжки всех доступных соединений деталей карданной передачи, а также для визуального осмотра на наличие следов ударов, трещин, других видимых дефектов. Даже минимальное ослабление крепления фланцев карданного соединения может вызвать усиленную вибрацию, которая, в конечном итоге, может «срезать» крепёж. Кстати, важно, чтобы крепёжные детали были одной массы, т. к. разность в весе может повлиять на дисбаланс. Кроме того, прилипшие массивные куски грязи могут повлиять на вибрацию карданного вала.
Шлицевое соединение имеет специальную полость, в которой постоянно должна находиться смазка, в отечественной технике используется Литол 24. Смазка защищена от вытекания сальником, а весь узел от попадания грязи – мягким кожухом. Состояние этих уплотнительных и защитных элементов контролируется при каждом осмотре передачи, в случае необходимости – меняется.
Смазка в работе крестовины не менее важна, чем смазка в работе шлицевого подвижного соединения. В крестовинах прежних лет имелись маслёнки для периодического смазывания, такие типы крестовин сохранились, пожалуй, в ГАЗелях и еще некоторых видах техники. В основном же, сегодня при сборке карданных валов в узел «шип – игольчатый подшипник» закладывается смазка, в отечественной технике рекомендуется консистентная № 158. В дальнейшем в процессе эксплуатации узел дополнительно не смазывается. Удерживается смазка на своем «рабочем месте» благодаря сальникам, их два. Один, самоподвижный двухкромочный радиальный, стоит в стакане-корпусе игольчатого подшипника, второй, торцевой, также двухкромочный, находится на шипе крестовины. Качество смазки и уплотнений должно обеспечить надежную работу узла в течение, как минимум, межремонтного периода. Очевидно, что если сальник крестовины изношен, то смазка «покинет» узел, и он очень быстро выйдет из строя, поэтому состояние сальников необходимо регулярно контролировать и при износе сразу же менять.
Особое внимание уделяется посадке крестовин в подшипниках, а подшипников – в вилках. Необходимо проверять наличие люфта в подшипниках. Для проверки нужно попытаться провернуть относительно друг друга вилки карданного шарнира. Люфт может ощущаться при резком повороте вала вручную газовым ключом. Более точные данные о величине люфтов позволяет получить отечественный прибор КИ 4833. Люфт недопустим. Если он появляется, крестовину следует менять.
Важным пунктом диагностики неисправностей карданной передачи является определение биения карданного и шлицевого валов. Биение определяется с помощью прибора КИ 8902А, для замеров необходимо произвести с автомобилем ряд специальных манипуляций. Но сегодня уже существует оборудование, например, переносной прибор Vibroport 41 немецкой компании Schenck, позволяющий определить величину вибрации тел вращения непосредственно при вращении вала на машине, да еще и изобразить результаты измерений в графическом виде.
Карданный вал характеризуется такими повреждениями как скручивание, изгиб вала, погнутость щёк вилки. Скручивание на угол более 3°, так же как и наличие значительных вмятин, требует замены вала.
Практика показывает, что в основном дефекты карданной передачи появляются тогда, когда нарушаются правила эксплуатации техники. Например, чаще всего, преждевременный выход из строя крестовин связан с «перегрузами». Крестовины чувствительны к повышенным контактным напряжениям, на поверхности шипов, в первую очередь, остаются следы от игл подшипников, работающих с повышенной нагрузкой. Наличие дефектов на шипах, т. н. бринеллирование, значительно убыстряет общий износ крестовины и выход из строя. «Перегруз» отрицательно сказывается и на шлицевом соединении, подвергая его дополнительным изгибающим нагрузкам.
Большое значение для кардана имеет манера езды: вмятины кардана, погнутость щёк – всё это следствие «специфической эксплуатации»…и ремонт
Одной из причин появления вибрации может явиться кустарный ремонт карданного вала. При разборке-сборке вала молотком деформируются посадочные места стаканов крестовин, не убираются люфты в сочленениях, не соблюдается первоначальное взаимное положение валов при сборке.
Профессиональный ремонт карданных валов грузовых машин и спецтехники постепенно выделяется в отдельную область деятельности автосервиса. Современные автопроизводители рекомендуют не заниматься самостоятельным ремонтом карданных валов, а осуществлять, при наличии явных дефектов, замену карданного вала в сборе. Но отечественный автосервис вполне успешно справляется с проблемами ремонта в условиях специализированных предприятий. Для качественного ремонта необходимо оборудование, оснастка, запчасти. Так, несложная, казалось бы, операция по замене крестовины, может обернуться большими проблемами, если выполняет ее неподготовленный человек. Крестовина должна стоять точно по оси вала, смещение в ту или иную сторону на 0,2-0,3 мм проявляется в таком биении карданного вала, которого вполне хватает для выхода из строя редуктора заднего моста и хвостовика КПП. В условиях СТО ремонтник имеет возможность скрупулезно подобрать стопорные кольца необходимой толщины, зафиксировать совпадение осей вала и крестовины, что достаточно проблематично делать «на коленке».
А если обнаружен износ шлицевого вала. В этом случае можно приобрести новый, но можно и восстановить старый. Рынок сегодня предлагает любые отдельные компоненты карданной передачи. При ремонте в условиях СТО можно срезать на токарном станке изношенную часть шлицевого вала, а затем, используя базу, оставшуюся от срезанной части, установить и приварить новый шлицевой участок вала. Экономия средств от такого ремонта очень существенная.
Подобным образом можно поменять и вышедшую из строя карданную вилку. Вырезав на токарном станке старую, используя тот же вал, в него вваривается новая вилка. Важно, чтобы все элементы отремонтированной конструкции были строго на одной оси.
Какой бы элемент не ремонтировался в карданной передаче, конечным пунктом «программы» является балансировка. Сегодня имеется оборудование, способное уравновешивать карданные передачи в сборе, имитируя крепление конструкции на автомобиле. Такое оборудование производят компании Schenck, Hofmann и др. С их помощью балансируются валы длиной до 4 м в диапазоне рабочих частот от 100 до 6 тыс. мин-1. Карданный вал балансируется привариванием на вал балансировочных пластин, смещением крестовин путем установки компенсаторов, иногда токарной обработкой технологических приливов на фланцах. Специалисты утверждают, что от того, насколько хорошо отбалансирован карданный вал, зависит ресурс всех элементов карданной передачи.
Так что приобретать ли новую карданную передачу либо восстанавливать старую – каждый владелец решает для себя сам.
Николай Днепров
Автор: ТЕХНОmagazine
Поделитьсявсе 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 ХVI веке. Он детально
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.
Назад
Карданная передача
Карданный вал, передающий крутящий момент от двигателя к редукторам ведущих мостов, нередко требует ремонта уже при относительно небольших пробегах. О ремонте карданных передач рассказывает старший инженер-технолог «Механика СПб» Евгений Завороткин | Фото автора |
Начнем с простого: какие неисправности карданных валов встречаются наиболее часто и вследствие чего они проявляются? Все поломки, которые случаются с карданными передачами можно разделить на те, что происходят вследствие аварийного разрушения и при естественном износе. Рассмотрение проблемы начнем с последнего. Самым частым недугом, «вылезающим» вследствие естественного износа, является разрушение подшипников крестовин карданных шарниров. Например, в узлах могут наблюдаться люфты, заедания, перекаты и так далее. Второй узел карданной передачи, который часто требует внимания службы главного механика и инженера сервисной организации, – это подвесной подшипник, который после определенного пробега начинает люфтить. Нередко, помимо износа и сопровождаемого им люфта, в узле могут возникнуть заедания и даже разрушения обоймы, что приводит к достаточно печальным последствиям. Следующим узлом в карданной передаче, требующим к себе внимания со стороны ремонтных служб, является подвижное шлицевое соединение. Заметим, что на большинстве валов шлицевое соединение имеет специальное полимерное покрытие, которое, собственно говоря, и изнашивается. В результате чего и появляются люфты и вибрации.
Ресурс подшипников зависит от регулярности смазки и применяемых для этого масел. Перед шприцеванием пресс-масленку необходимо очистить от грязи (фото слева). В надежности шарнира большое значение имеет качество уплотнения подшипника. Оно не должно допускать вымывания смазки и проникновения внутрь абразива (фото справа)
Каков ресурс?
Теперь о том, сколько времени должен отработать карданный вал, а вернее, сколько должен составить его пробег, чтобы в нем проявились описанные выше неисправности? По статистике нашего сервисного центра, на грузовиках малой грузоподъемности (Mercedes-Benz Sprinter, Ford Transit, VW Crafter и др.) ресурс карданного вала в среднем составляет 200 000 километров. Причем данный рубеж критичен как для новых карданных передач, так и подвергнутых капитальному ремонту. Если рассматривать ресурс валов средне- и крупнотоннажных машин, то там следует ориентироваться не на пробег, а на условия эксплуатации и регулярность, полноценность обслуживания. При этом следует учитывать, что в настоящее время коммерческий транспорт, и в том числе модели так называемой большой семерки (Mercedes-Benz, MAN, Scania, Volvo, Renault, DAF, IVECO), зачастую комплектуется необслуживаемыми карданными валами, которые не требуют проверки и смазки в течение всего срока их службы.
Разумеется, если карданный вал установлен на работающий в карьере самосвал, то он прослужит априори меньше, нежели такой же агрегат на магистральном седельном тягаче. Как показывает статистика, работа с перегрузом, пыль, грязь, повышенная влажность, могут повредить карданный вал карьерного самосвала всего за шесть месяцев. В итоге разбег по ходимости карданной передачи для разных транспортных средств может составлять от ста тысяч до полумиллиона километров. Самый интенсивный износ вала, как мы уже сказали выше, наблюдается у машин, которые работают в карьерах. Итак, все вышесказанное относится к нормальному, естественному износу вала.
Для увеличения передаваемого момента и обеспечения надежности соединения контактные поверхности фланцев имеют шлицы с определенной формой зуба (фото слева). Соединения карданных передач стандартизированы. В качестве крепежа применяются прошедшие соответствующую термическую обработку спецболты (фото справа)
Теперь переходим к его аварийному разрушению. Оно вызвано либо неправильной эксплуатацией транспортного средства, либо не своевременным, не полным обслуживанием передачи. Например, в погоне за прибылью владельцы самосвалов экономят на их обслуживании, ограничиваясь лишь заменой моторного масла и фильтров. При этом факт необходимости периодического пополнения смазки в подшипниках крестовин игнорируется. Это приводит к работе узлов в условиях недостаточной смазки. Кроме того, при изношенных уплотнениях подшипников смазка может попросту вымываться из узла, и подшипник заклинит, со всеми вытекающими последствиями. При разрушении карданного шарнира часто происходит также и разрушение фланцев с «ушами», в которые входят стаканы с подшипниками. Если же обрыв карданного вала происходит в движении, то последствия могут быть еще более серьезными, вплоть до схода грузовика с дороги или его опрокидывания. В лучшем случае перевозчик отделается затратами на замену ответных частей вала, а именно фланцев, идущих к главному редуктору и коробке передач. Аварийное разрушение карданных валов нередко связано с перегрузом автомобиля.
В этом случае из-за существенно возрастающей на передачу нагрузки может погнуться, деформироваться труба, фланцы и так далее.
При ремонте заменяются все подшипники и крестовины. Именно этим в частности достигается высокая надежность и ресурс отремонтированного вала (фото слева). Подвесной подшипник при ремонте карданной передачи заменяется вместе с крестовинами. При модернизации передачи опору могут исключить (фото справа)
Порядок и дефектовки
Общий принцип диагностики и дефектовки карданных передач идет от простого к сложному. Так, первоначально, при приемке вала производится его внешний осмотр на предмет наличия аварийных повреждений: фиксируются деформации трубы и вилок, повреждения фланцев и крестовин. В обязательном порядке карданная передача осматривается и на предмет былых ремонтов, которые могли быть произведены с отступлением от технологии, то есть выполнены с пренебрежением к порядку действий и с использованием запасных частей низкого качества. Кстати именно упрощенные технологии и низкокачественные запасные части в большинстве случаев и становятся виновниками недостаточного срока службы передачи и аварийного выхода ее из строя. Для того чтобы принять решение об объеме предстоящего ремонта и рассчитать его стоимость, первым делом, как правило, дефектуются карданные шарниры, за ними следом – шлицевые соединения. Особое внимание – пыльнику. Если он разрушен, то соединение подвергалось воздействию абразива и, следовательно, изношено. Большинство современных карданных валов, как мы уже отметили выше, имеет полимерное покрытие деталей шлицевого соединения. Оно называется Rilsan и предназначено для снижения трения и увеличения ресурса шлицевого соединения. Как только покрытие начало разрушаться, вал доживает свои последние дни или, если хотите, дохаживает последние километры. Примечательно, что помимо собственно износа полимерное покрытие может также и отслаиваться. Этот процесс также критичен для соединения, а предотвратить отслаивание, замедлить его процесс, увы, невозможно, так как для этого необходимо обеспечить идеальные условия для адгезии материала к металлическому основанию, а сделать это можно только при изготовлении деталей по оригинальной технологии в заводских условиях. Если полимерное покрытие не изношено, то возможность дальнейшей эксплуатации вала зависит уже от величины зазора в шлицевом соединении. Естественно в диагностическую карту входят и такие операции, как измерение прогиба основной трубы. При этом карданный вал устанавливается на специальные призмы и при помощи индикатора часового типа, при вращении, определяется кривизна в нескольких контрольных точках его длины. Разумеется, при небольших значениях изгиба труба правится, при существенных – заменяется новой. Все это отражается на конечной стоимости ремонта. Пренебрегать дефектовкой кривизны вала нельзя, так как она подскажет, можно ли будет отбалансировать карданную передачу или нет. Примечательно, что стоимость новой трубы может быть настолько высокой, что ремонт карданной передачи становится нецелесообразным.
В подвесной опоре важно не только качество подшипника, но и качество резинового демпфера. Последний должен выдерживать и морозы, и жару (фото слева). Для обеспечения точности измерения биения вала и балансировки привода, карданная передача должна быть закреплена определенным образом на стенде (фото справа)
Порядок ремонта
Если говорить о стандартном ремонте, то он, как мы уже говорили выше, проводится в зависимости от степени износа отдельных элементов вала. Стандартный ремонт карданного вала – это замена его крестовин с подшипниками, подвесных подшипников, динамическая балансировка. Некоторые компании дополняют технологическую цепочку также и окраской вала – для придания ему товарного вида. Однако эта операция не обязательна, так как не влияет на ресурс и надежность отремонтированной передачи. По сути большинство приходящих в ремонт валов ремонтируется именно по данной схеме. Примечательно, что процесс ремонта предусматривает замену всех крестовин и подвесных подшипников одновременно. Дело в том, что если произвести замену одного лишь компонента, то гарантии того, что через короткий срок (пробег) из строя не выйдут другие узлы, нет. А поскольку процесс ремонта предусматривает демонтаж передачи с автомобиля и, следовательно, его простой в ремонтной зоне, то, чтобы сократить потери перевозчика от снятия машины с линии, ремонт должен производиться только комплексно.
Более серьезный ремонт предполагает добавление таких технологических операций, как сварочные работы по замене вилок и шлицевых пар. В этом случае крайне важно, чтобы у ремонтной организации имелся в наличии сварочный аппарат, позволяющий весьма гибко подбирать условия сварки деталей для получения качественного, крепкого соединения. Не секрет, что любой сварочный шов есть концентратор напряжений и по нему часто происходит разрушение вала при превышении передаваемых им нагрузок выше предельных (расчетных). Обваривание соединений выполняется на специальных станках в автоматическом режиме в среде защитного газа (Ar + CO2). Последний уменьшает воздействие кислорода воздуха на сварочную ванну и позволяет получить шов с максимальными прочностными характеристиками.
Для грамотного позиционирования карданного вала любой серии фланцы станка имеют прорези
Выбор запасных частей
При любом ремонте важно грамотно подобрать запасные части, ведь именно от их качества будет зависеть конечный результат. Как и в других случаях, ремонтная организация имеет возможность применять оригинальные и неоригинальные детали. Здесь важно учитывать следующее. Есть производители, которые изготавливают детали, узлы, агрегаты для конвейера, а также осуществляют поставку запасных частей к ним по официальной линии. Есть и фирмы, которые под своим брендом пакуют запасные части, изготавливаемые различными производителями, – так называемые фирмы-упаковщики. Есть, собственно говоря, и заводы, которые изготавливают запасные части как для фирм-упаковщиков, так и для продажи под собственными брендами. Одним словом вариантов приобретения запасных частей масса. Как не ошибиться и сделать правильный выбор?
На первый взгляд все просто: нужно отдать предпочтение тем производителям, которые осуществляют поставки на сборочные конвейеры и снабжают запчастями фирменные станции технического обслуживания той или иной марки автомобилей. Единственный недостаток данных запасных частей – их высокая стоимость. Если озвучивать бренды, которые представляют на рынке оригинальную продукцию, то это, прежде всего, Spicer. Данная компания имеет одну из самых широких линеек карданных валов и запасных частей к ним, соответственно. Приятно, что политика фирмы, проводимая ею в последнее время, такова, что запасные части стали более доступны по цене и возможно их использование при ремонте карданных передач взамен более дешевых от альтернативных производителей.
Другой пример – компания Klein. Купить вал целиком, для его замены на конкретном автомобиле, взамен оригинального, установленного ранее, не проблема. А вот отремонтировать его (оригинал от иного производителя) с применением комплектующих, и в том числе производства Klein, не всегда возможно. Так, у валов упомянутой выше фирмы имеется масса различных отличий и нюансов по конструкции, некоторые отступления от заводских, оригинальных чертежей и так далее. Примечательно, что на один и тот же грузовик, согласно заводской документации, может устанавливаться карданный вал как Spicer, так и Klein, но при этом валы различаются конструктивно.
Если стоит задача сэкономить средства, то можно присмотреться к запасным частям и комплектной продукции (карданным валам в сборе) турецкой компании Tirsan. У них достаточно неплохое соотношение цена/качество. Хотя, вынужден признать, что по отношению к продукции немецких производителей «турок» все же уступает по надежности и ресурсу. При этом отмечу, что компания Tirsan является поставщиком на сборочный конвейер таких заводов, как Ford (Турция и Россия), КАМАЗ и ГАЗ. Например, турецкие карданные валы можно встретить на автомобилях Ford Transit, всей линейки КАМАЗ и «ГАЗель NEXT». Теперь, какие бренды мы не рекомендуем к применению в качестве запасных частей. Это, в первую очередь, продукция компании HD Parts. Мы отказались от нее из-за недостаточно высокого качества. Так же с опаской следует покупать запасные части фирмы Bakkeren. Естественно, не следует использовать комплектующие от многочисленных китайских производителей: их дешевизна может обернуться дополнительными тратами из-за низкого ресурса и некачественного изготовления.
На магистральных тягачах карданные валы без ремонта могут пройти под полмиллиона километров (фото слева). На самосвалах, работающих в карьерах и с перегрузом, карданные передачи нередко выходят из строя при пробеге всего 100 000 километров (фото справа)
Модернизация вала
Часто можно слышать от перевозчиков о том, что помимо собственно ремонта карданного вала им предлагалась также услуга по его модернизации, благодаря которой карданная передача становилась более крепкой, надежной, выносливой. Да, действительно такая услуга на рынке существует, только в нашем случае слово «модернизация» было бы правильнее заменить на «оптимизация». Чтобы не быть голословным, приведу конкретные примеры подобных работ. Так, если под модернизацию попадает карданный вал с подвесным подшипником, то в ряде случаев от дополнительной, промежуточной опоры можно отказаться. Тем самым не только упрощается конструкция, но и повышается надежность передачи: чем меньше в ней деталей, тем меньше вероятность возникновения поломки. При этом опасения перевозчиков о том, что у длинного карданного вала больше вероятность возникновения паразитных вибраций, отчасти не совсем обоснованны. Да, действительно чем длиннее труба вала, тем сильнее амплитуда ее раскачки от дисбаланса. С другой стороны, если труба качественная, а сам вал в сборе хорошо отбалансирован с применением современных станков, то поводов для беспокойства не будет. Разумеется, исключить подвесную опору можно не во всех случаях. Точнее будет сказать, вариантов безопасного удаления из карданной передачи промежуточной опоры немного. Но они существуют, опробованы в реальной эксплуатации и даже одобрены производителями карданных передач. Например, ряд таких модернизированных приводов продемонстрированы на сайте фирмы Spicer. Исключение из конструкции подвесных подшипников особенно актуально на сложных приводах, имеющих, например, две промежуточные опоры, расстояние между которыми составляет не более полуметра. Разумеется, любой оптимизации конструкции предшествует ее расчет, и в том числе на устойчивость. Делается это посредством специальных компьютерных программ, что не просто повышает точность результата, но и существенно экономит время и, что сегодня особенно актуально, финансы владельца автомобиля.
Усиление карданной передачи, как правило, проводится за счет использования трубы большего диаметра или увеличения толщины ее стенки. Такая модернизация приводит к утяжелению конструкции, однако что-то приходится принести в жертву, и в нашем случае – это масса привода. Примечательно, что у производителей автомобилей уже изначально имеются приводы со стандартными и усиленными (серия HD) трубами. То есть, прежде чем заказывать модернизацию карданной передачи, имеет смысл посмотреть фирменные каталоги: вполне возможно, что искомый вариант привода уже разработан и доступен для заказа. Кроме того, если целью модернизации является усиление всей карданной передачи, то есть трубы и крестовин, то самым простым решением станет переход на иную серию валов! Напомним, что у производителей карданных передач валы разбиты по передаваемому крутящему моменту на серии. При этом новый, более мощный вал, по своей геометрии и крепежным (присоединительным) размерам будет абсолютно идентичен тому, что стоял ранее.
А теперь такая важная особенность передачи – при работе машины в режиме пиковых нагрузок карданная передача выполняет еще и функцию предохранителя. Так, в нашей практике были случаи, когда замена штатного карданного вала, который часто выходил из строя из-за увеличения нагрузки на двигатель, коробку передач, раздаточную коробку и редуктор ведущего моста, на более мощный проблемы с надежностью начинались уже с перечисленными выше агрегатами. А ведь отремонтировать карданный вал и ту же коробку передач стоит совсем разных денег. Именно по этой причине не стоит забывать, что карданная передача есть неотъемлемый элемент всей силовой линии автомобиля, а значит, ее параметры учитывались конструктором грузовика при подборе тех или иных агрегатов.
Что такое универсальный шарнир: типы, работа и функции
Универсальный шарнир — это шарнир или муфта, которая соединяет жесткие стержни, оси которых изогнуты друг относительно друга, и обычно используются в валах, передающих вращательное движение. Он состоит из пары шарниров, расположенных близко друг к другу и соединенных поперечным валом, ориентированным под углом 90 ° друг к другу.
Здравствуйте, друзья, возможно, вы где-то слышали о универсальном шарнире и скользящем шарнире. Давайте узнаем все о универсальном шарнире и скользящих соединениях в этом посте.В этом посте мы увидим следующее:
ЧТО ТАКОЕ УНИВЕРСАЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ?Если мы посмотрим на историю универсального шарнира, Роберт Гук широко известен как изобретатель «шарнира Гука» или «универсального шарнира». Универсальные шарниры имеют различные названия, такие как универсальная муфта, карданный шарнир, карданный шарнир, шарнир Spicer или Hardy Spicer.
Универсальные шарнирыв основном используются для создания гибких соединений между двумя жесткими валами под углом.Он позволяет передавать постоянно меняющуюся мощность. Он используется для соединения карданного вала с валом коробки передач для передачи вращательного движения.
Передача мощности в различных условиях невозможна без использования гибкого устройства или универсального шарнира. Это гибкое устройство также используется в транспортных средствах, имеющих соединительные валы между сцеплением и коробкой передач, между главной коробкой передач и вспомогательной коробкой передач, а также на ведущих валах ведомого переднего моста.
Также прочтите — Что такое сцепление?
РАБОТА УНИВЕРСАЛЬНОГО СОЕДИНЕНИЯВ случае автомобиля коробка передач жестко закреплена.Из-за действия дорожных рессор положение задней оси постоянно меняется, и допуск предоставляется, если коробка передач крепится к задней оси с помощью карданного вала. Карданный шарнир состоит из двух хомутов. Эти хомуты прикреплены к каждому концу вала. Два ярма соединены центральной или соединительной поперечиной. Соединительная поперечина будет поворачивать подшипники вилки при изменении углового положения между валами. Они не передают движение равномерно, если валы работают под углом.
Следовательно, ведомый вал увеличивается до максимума, а затем уменьшается до минимума. Подъем и опускание ведомого вала происходит дважды, так как ось шарнира вращается в разных плоскостях на каждом обороте.
Также читайте — Что такое однодисковое сцепление?
ВИДЫ УНИВЕРСАЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ 1. Соединения переменной скоростиВ этом случае ведомый и ведущий валы не вращаются с одинаковой скоростью, даже если каждая часть оборота совершается с одинаковой частотой вращения.Ведомый и ведущий валы должны быть расположены по прямой линии, чтобы они вращались с одинаковой скоростью на каждой части оборота. Но на практике это невозможно ни на одном автомобиле. Приводной вал всегда наклонен.
Если есть угол между ведомым и ведущим валами, ведомый вал будет меньше ведущего вала на половину оборота и быстрее ведущего вала на другую половину оборота. Следовательно, средняя скорость ведомого вала равна ведущему валу.Изменение скорости ведомого вала увеличивается с увеличением угла изгиба универсального шарнира.
Если две универсальные пары переменной скорости используются в двух приводных линиях, вилка на валу, соединенном с универсальными парами, не должна находиться в разных плоскостях. Это обеспечивает балансировку изменения скорости.
Соединения с переменной скоростью относятся к этим типам.
— Крест или паукВ универсальных шарнирах: две вилки, в которых одна соединена с ведущим валом, а другая соединена с ведомым валом под прямым углом друг к другу крестом или крестовиной.Между коромыслами и крестовинами устанавливаются игольчатые подшипники. Эти типы шарниров обычно используются в приводных валах.
— Тип кольцаВ этом типе соединения используется гибкое кольцо. Древко имеет двух-трех вооруженных пауков. Плечи прикреплены болтами к противоположным сторонам гибкого кольца. Руки одного паука находятся посередине между руками другого. Гибкое кольцо состоит из одного или нескольких резиновых колец для обеспечения достаточной прочности. Вместо тканевых колец используется несколько тонких стальных дисков.Само соединение обеспечивает достаточное осевое перемещение вала. Он сглаживает колебания крутящего момента и не требует смазки. Главный недостаток — кольцо не выдерживает более длительного периода.
— Тип шара и цапфы:В этом типе используется комбинация универсальных шарниров и шарниров скольжения в одном узле. Штифт или поперечный вал соединены крестообразно Т-образно на конце карданного вала. На игольчатых подшипниках на каждом конце поперечного вала установлен шарик.Вся сборка свободно скользит в пазах, обработанных на внешнем корпусе шарнира. Тяжелая пружина сопротивляется чрезмерному продольному перемещению вала. Мощность передается через цапфу, шарики и поперечный вал. Изгибающий момент возникает при качении шара в одном направлении. Это также происходит в другом направлении путем продольного перемещения шариков в канавках цапфы. Открытый конец вала закрывается кожаными или резиновыми чехлами.
2. Соединения с постоянной скоростьюВ шарнирах этого типа ведомый вал вращается с той же скоростью, что и ведущий вал на каждую часть оборота при любой степени изгиба.Эти шарниры в основном используются в передних ведущих мостах для передачи мощности на большие углы. В карданных валах автомобилей Cadillac используются шарниры равных угловых скоростей шарнирного типа.
Соединения с постоянной скоростью относятся к этим типам.
— ЖеппаОн состоит из сферических внутренних и внешних шариковых дорожек, в которых канавки выполнены параллельно валу. Стальные шарики помещаются в канавки сферических дорожек. Передача крутящего момента осуществляется от одного гоночного шара к другому.Круговой узор из шариков заставляет валы вращаться с одинаковой скоростью.
— Бендикс ВайсВ шарнирах этого типа используется принцип движения через шарики, расположенные по кругу вокруг сферы. Четыре числа приводных шариков помещаются в обработанные дорожки в коромыслах с плотной посадкой. Пятый или центральный шар удерживается между двумя ярмами как внутреннее кольцо. Ведущие шары расположены по кругу так же, как и шарнир Rzeppa. Центрирующее действие шариков обеспечивает шарнир равных угловых скоростей.
— тракт:Этот шарнир отличается от двух вышеупомянутых шарниров. В этом соединении используются четыре хомута, в которых два хомута прикреплены к валам, а два других плавают в центре шарнира. Сопрягаемые части ярм выполнены в виде отрезков круга. Оба круглых сегмента и плавающее действие двух ярм обеспечивают шарнир равных угловых скоростей.
Также читайте — Что такое коробка передач?
НАЗНАЧЕНИЕ УНИВЕРСАЛЬНОГО СОЕДИНЕНИЯУниверсальные шарниры используются для соединения двух валов, наклоненных друг к другу под углом, а также для передачи вращательного движения от двигателя к опорным колесам при изменении положения заднего моста по отношению к коробке передач и шасси.
Таким образом, на переднем и заднем конце карданного вала используются универсальные шарниры, которые передают мощность на колеса, даже если высота трансмиссии и задней оси различаются. Кроме того, всякий раз, когда ось движется вверх и вниз из-за неровностей дороги, угол привода постоянно изменяется, а универсальный шарнир позволяет передавать мощность и вращательное движение под различным углом.
Материалы, используемые для универсальных шарнировУниверсальные шарниры могут быть изготовлены практически из любого материала в зависимости от области применения.Обычно используются такие материалы, как нержавеющая сталь, сталь, морская латунь и другие подобные сплавы, чтобы выдерживать больший крутящий момент и температуру. Пластмассы и термопласты также используются для создания универсальных шарниров, поскольку они обладают большей устойчивостью к ржавчине и коррозии, а также имеют электрическую и магнитную изоляцию там, где это требуется.
Также читайте — Что такое многодисковое сцепление?
ПРИМЕНЕНИЕ УНИВЕРСАЛЬНОГО ШУКА- Универсальные шарниры различаются в зависимости от состава материала, типа ступицы и области применения, для которой они предназначены. Для соединения валов используется положительное механическое соединение.
- Универсальный шарнир чаще всего встречается в карданном валу автомобилей с задним приводом.
- Конкретные области применения универсальных шарниров включают самолеты, бытовую технику, системы управления, электронику, контрольно-измерительные приборы, текстильное оборудование, медицинское и оптическое оборудование, радиоприемники, оружие, швейные машины и приводы инструментов.
Преимущества
- Универсальная муфта более гибкая, чем поворотный шарнир.
- Облегчает передачу крутящего момента между валами с угловым перекосом.
- Это дешево и экономично.
- Легко собирается и разбирается.
- Эффективность передачи крутящего момента высокая.
- Шарнир допускает угловые смещения.
Недостатки
- Износ может произойти, если соединение не смазано должным образом.
- Во избежание износа часто требуется техническое обслуживание.
- Карданный шарнир производит колебательное движение
- Он не поддерживает осевое смещение.
Также читайте — Что такое двигатель BS6?
ЧТО ТАКОЕ СОЕДИНИТЕЛЬСкользящий шарнир или скользящий шарнир используется между карданным валом и универсальным шарниром, соединяющим карданный вал, для компенсации этого изменения длины и помогает одновременно передавать мощность от двигателя на задний мост. В автомобилях с приводом с торсионной трубкой шарнир скольжения не требуется.
Карданный вал наклонен вниз от главного вала трансмиссии к задней оси, как указывалось ранее.Карданный вал также укорачивается и снова удлиняется, когда ось поднимается, так как задние пружины сжимаются и когда ось возвращается в исходное положение.
Соединение состоит из охватываемого шлицевого конца главного вала, который скользит в соответствующие канавки с охватывающим элементом соединения. Охватывающая часть является неотъемлемой частью ступицы универсального шарнира. Шлицы позволяют скользящему соединению передавать мощность для компенсации любого изменения длины карданного вала при скольжении.
НАЗНАЧЕНИЕ КОЛИНЕРАЕсли заднее колесо оказывается перед неровностью, то пружина сжимается или расширяется, когда дифференциал с картером заднего моста и колесо перемещается вверх и вниз. Это не только изменяет угол, но и длину карданного вала. Таким образом, скользящее соединение обеспечивает эффективную длину карданного вала в зависимости от дорожных условий. Если шарнир отсутствует, карданный вал изгибается или тормозится.
FAQ — Универсальный шарнирВ.Что такое универсальный шарнир?
Если мы посмотрим на историю универсального шарнира, Роберт Гук широко известен как изобретатель «шарнира Гука» или «универсального шарнира». Универсальные шарниры имеют различные названия, такие как универсальная муфта, карданный шарнир, карданный шарнир, шарнир Spicer или Hardy Spicer.
В. Что такое скользящее соединение?
Скользящий шарнир или скользящий шарнир используется между карданным валом и универсальным шарниром, соединяющим карданный вал, для компенсации этого изменения длины и помогает одновременно передавать мощность от двигателя на задний мост.В автомобилях с приводом с торсионной трубкой шарнир скольжения не требуется.
Если вам нравится этот блог, не забудьте поделиться и подписаться на Facebook и Instagram, чтобы получать больше обновлений.
Терминология | Универсальные шарниры Belden
Универсальные шарниры: Механическое устройство, которое может передавать крутящий момент и / или вращательное движение от одного вала к другому при фиксированных или переменных углах пересечения оси вала. Также используются другие термины: карданный шарнир, ультрафиолетовый шарнир или карданный шарнир.
Универсальный шарнир для тяжелых условий эксплуатации : Состоит из вилки с большим отверстием и вилки с маленьким отверстием, штифта и блока. При изготовлении соединения используется сталь более высокого качества, что делает его лучшим выбором.
Высокопрочный универсальный шарнир: Состоит из двух вилок с большими отверстиями, штифта и блока с втулками, а не с традиционным стопорным кольцом. Заклепанная заклепка, которая удерживает компоненты на месте, делает его более прочным, чем соединение Heavy Duty Joint.Высокопрочный шарнир отлично подходит для приложений, требующих работы с более высоким крутящим моментом. Шарнир также предназначен для установки на валы большего диаметра.
Универсальный шарнир Leveler Strength: Имеет увеличенный крутящий момент благодаря профилю, качеству материала и производственному процессу. Основная функция универсального шарнира остается прежней, но механические свойства улучшаются, что продлевает срок службы универсального шарнира.
Универсальный шарнир с игольчатым подшипником : Игольчатые подшипники установлены на концах пальцев для уменьшения люфта и повышения точности и скорости вращения.. Шарнир игольчатого подшипника представляет собой герметизированный / смазанный крестообразный подшипник, доступный как с башмаками, так и без них. Соединение имеет жесткую осевую жесткость при толкающих / вытягивающих нагрузках и может выдерживать более высокие углы и скорость вращения, чем другие соединения.
Двойной универсальный шарнир: Обеспечивает такую же надежность и срок службы, как одинарный универсальный шарнир Belden, но с максимальным рабочим углом до 90 градусов. Двойные универсальные шарниры обеспечивают точное позиционирование и гибкость при работе под сложными углами поворота.
Телескопический приводной вал: Двойной универсальный шарнир с регулируемой по длине центральной частью. Часто также называют приводным валом или карданным валом.
Штифт и блок, фрикционный универсальный шарнир: Также известный как карданный шарнир или шарнир крюка, штифт и блокировка являются простейшими доступными узлами. Оно обеспечивает более точную передачу крутящего момента или крутящего момента, чем обычные гибкие муфты.
Универсальный шарнир с крестообразным подшипником и игольчатым подшипником: Кованая крестовина с игольчатым подшипником обеспечивает минимальный люфт и точное позиционирование без ущерба для крутящего момента.
Осевое, параллельное и угловое смещение: Осевое смещение — это величина осевого перемещения (осевого люфта) между валами, которое обычно вызывается вибрацией двигателя. Параллельное смещение — это смещение между ведущим и ведомым валами. Угловое смещение — это угол пересечения валов.
Нулевой люфт: Нулевой люфт означает величину крутильного люфта в муфте или универсальном шарнире.
Рабочий цикл: Нагрузка на универсальный шарнир может быть периодической или постоянной. В большинстве рабочих условий допустимая периодическая нагрузка соединения превышает его постоянную нагрузочную способность.
Постоянная скорость: Для достижения постоянной скорости работы ведущий и ведомый валы должны быть выровнены параллельно.
Ориентация вилки: При создании двойного шарнира путем соединения двух одиночных шарниров с валом, хомуты входящих соединений должны быть выровнены, что также называется фазированием .
Крутящий момент: Крутящий момент — это сила, вызывающая вращение. Рабочий крутящий момент — это крутящий момент, который передается во время нормальной работы. Крутящий момент обычно выражается в фунт-дюймах (фунт-сила-дюйм), фунт-фут (фунт-сила-фут) или ньютон-метрах (Нм).
Жесткость на кручение: Жесткость на кручение — это степень сопротивления скручиванию. Обычно он выражается в фунтах-дюймах / радианах (фунт-дюйм / рад) или ньютон-метрах / радианах (Нм / рад).
ЭКСПЛУАТАЦИЯ, ПРИМЕНЕНИЕ И КОНСТРУКЦИЯ УНИВЕРСАЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Использование карданного шарнира для механической передачи мощности под углом было прослежено примерно за 300 лет до периода Кардана и примерно за 400 лет до того, как патент на универсальный шарнир был выдан Роберту Гуку в 1664 году.Первое упоминание об использовании этого типа соединения находится в рукописи Виларса де Онекорта, архитектора XIII века.
Особенность универсального шарнира заключается в том, что, поскольку два вала, которые он объединяет, вращаются под углом друг к другу, он сообщает ведомому валу неравномерную скорость вращения, которая становится очень неустойчивой по мере увеличения угла между валы приближается к 90 град. Это действие было проанализировано многими авторами различными методами, два таких анализа цитирует автор настоящей статьи.
Чтобы обеспечить равномерность скорости двух валов за счет использования пары универсальных шарниров, ведущий и ведомый валы должны образовывать равные углы с промежуточным валом и осями шарнирных вилок на концах промежуточного вала. должны лежать в одной плоскости. При таком расположении универсальный шарнир настолько эффективен при малых углах, что потерю мощности при передаче можно обнаружить только с помощью тонких и точных инструментов. Показано теоретически правильное расположение двухшарнирного карданного вала в автомобиле с моментным рычагом.
Приведено много типичных примеров запатентованной конструкции универсального шарнира, на которую было затрачено много изобретательских усилий, вместе с описательным текстом. Основные идеи, воплощенные в некоторых из них, используются в различных типах универсальных шарниров, которые сейчас предлагаются на рынке и которые в течение многих лет использовались в автомобилях. Проиллюстрированы и описаны наиболее заметные из этих суставов.
Автор классифицирует карданные шарниры на три основных раздела: консистентные, масляные и несмазываемые.Некоторые инженеры ищут идеальный вариант соединения, которое будет удовлетворительно выполнять свою функцию без смазки или другого внимания и будет иметь срок службы, равный сроку службы автомобиля, в котором он установлен.
Тип шарнира, который отличается равномерным приводом между двигателем и ведущими колесами, имеет серию стальных шариков, удерживаемых в дорожках качения, фрезерованных на противоположных поверхностях губок ярм. Такие катящиеся шарики дополняют принцип универсального шарнира.Шарики из живой резины дают амортизирующий эффект, который очень желателен в некоторых случаях.
Шарниры гибких дисков, которые сами по себе относятся к своему классу, были значительно улучшены за счет специальной конструкции дисков из ткани и резины и метода их крепления к крестовинам на концах вала.
Универсальный шарнир | GMB Corporation
Распечатайте эту страницу.
Универсальный шарнир GMB
Приводной вал в сочетании с универсальным шарниром широко используется не только в автомобильной промышленности, но и во всех других отраслях промышленности.Назначение: передача высокого крутящего момента в ограниченном пространстве. GMB специализируется на универсальном шарнире, ключевом элементе модуля, таком как приводной вал или карданный вал. GMB может удовлетворить различные требования и размеры валов OEM-клиентов. GMB также покрывает глобальный рынок запчастей более широким ассортиментом и с гордостью расширяет наш бренд. GMB обладает производственными и инженерными знаниями и опытом для производства универсальных шарниров высочайшего качества по разумной цене.
Функции
Передающий приводной вал с минимальными требованиями к пространству соединяет ведущий вал с ведомым под углом через гладкий механизм универсального шарнира.Обычно в вал устанавливается комплект из 2 универсальных шарниров. При сборке важно установить одинаковый рабочий угол, одинаковую плоскость и одинаковую фазу, чтобы обеспечить постоянную скорость.
Основное правило сборки вала при постоянной скорости
- ① такой же рабочий угол; А = В
- — тот же самолет; ведущий вал = центральный вал = ведомый вал в той же плоскости
- ③ Отверстия вилки (вилки) ведущего вала и ведомого вала должны быть направлены под прямым углом.
Строение
Карданный шарнир состоит из крестовины крестовины и 4-х роликовых подшипников, заполненных консистентной смазкой. Он может передавать большой крутящий момент при низком трении. Крестовина с цапфами цапфы и корпуса подшипников в качестве наружного кольца подвергались горячей ковке или холодной штамповке и механической обработке. Позже их науглероживают в печи, чтобы получить повышенную прочность и износостойкость. Наконец, детали шлифуются до расчетного размера с жесткими допусками. Сальник и пыльник также используются для защиты внутренней области шейки от проникновения посторонних материалов.Разнообразие марок и материалов выбрано для работы в экстремальных условиях, таких как очень высокие / очень низкие температуры.
(PDF) О передаче крутящего момента кардан-крюк
120 ▪ ТОМ. 45 № 1, 2017 FME Transactions
При постоянной угловой скорости входного вала
будут использоваться следующие числовые значения параметров шарнира
(см. [11]):
3 2 2
TJJ
ξ ζ
= = =
2
2
J
η
α
= =
(37)
3
J =
Графики величин TII и TIV показаны в
Рисунки 3 и 4, соответственно, для различных угловых скоростей
входного вала.Кроме того, для данного значения сопротивления крутящему моменту
и различных угловых скоростях входного вала графики
приложенного крутящего момента показаны на рисунке 5. Обратите внимание на
, что график приложенного крутящего момента определяется с помощью
соотношение (26) отмечено штрихпунктиром.
Рисунок 3. Величина T
II
в зависимости от углового положения и различных угловых скоростей
Рисунок 4. Величина T
IV
в зависимости от углового положения и различных угловых скоростей
Рисунок 5.Приложенный крутящий момент T
1
в зависимости от углового положения и
различных угловых скоростей
5. ВЫВОДЫ
Полученные в этой статье соотношения дают возможность
оценить влияние инерции поперечного и
валов на передача крутящего момента в шарнирах Кардан-Гук
. Наблюдая за рисунками 3 и 4, можно заметить, что при постоянной угловой скорости входного вала
влияние
инерции выходного вала является доминирующим по сравнению с
с влиянием поперечной инерции.Кроме того, из рисунка
5 видно, что при более высоких значениях угловой скорости вала на входе
разница между результатами
, полученными с помощью соотношения передачи статического крутящего момента (26)
и соотношения (25), очевидна. . Таким образом, при более высоких угловых скоростях входного вала
необходимо учитывать влияние инерции компонентов
шарнира кардан-крюк
. Результаты, полученные в этой статье, имеют ценность
для проектирования, а также анализа напряжений и усталости
шарниров кардана-крюка (см.грамм. [12]).
ПОДТВЕРЖДЕНИЕ
Поддержка этого исследования была предоставлена Министерством образования, науки и технологического развития
Республики Сербия
в рамках гранта № TR35006.
Благодарю за эту поддержку
.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
[1]
Порат И.: Передача момента через универсальный шарнир,
Теория механизмов и машин, Vol. 15. С. 245-
254, 1980.
[2]
Freudenstein, F. и Macey, J.P .: Инерционные моменты
шарнира Гука, в: Proc. 21-ой
двухгодичной конференции по механизмам ASME, Чикаго,
16-19 сентября, DE-Vol. 24, pp. 407-413, 1990.
[3]
Feng, Ch., Wang, D. и Zhu Y .: Анализ момента
, передаваемого универсальным шарниром, в различных рабочих условиях
, Advanced Engineering Forum ,
Тт.2-3, с. 999-1003, 2012.
[4]
Кильчевский Н.А.: Курс теоретической механики
(Том 2), Наука, Москва, 1977.
[5]
Артоболевский И.И. Теория механизмов и
станков, Наука, М., 1975.
[6]
Злоколица, М.,
Č
avi
ć
, M. и Кости
№
, М .:
Механика машин, Технический факультет
наук, Нови-Сад, 2005.(на сербском языке)
[7]
Юикер, Дж. Дж., Пеннок, Г. и Шигли, Дж .: Теория
машин и механизмов, Оксфордский университет
Press, Нью-Йорк, 2003.
[8]
Yanying, G., et al .: Анализ кинематики универсального шарнира
с одинарной крестовиной, в: Proc. конференции 2008 IEEE
Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC),
Harbin, China, 3-5 сентября 2008 г.
[9]
Beatty, M.Ф .: Принципы инженерной механики,
Том 1: Кинематика — геометрия движения,
Спрингер, Нью-Йорк, 1986.
[10]
Лурье, AI: Аналитическая механика, Springer-Verlag
Берлин Гейдельберг New York, 2002.
[11]
Biancolini, ME, Brutti, C., Pennestrì, E., Valentin,
PP: Динамическая, механическая эффективность и усталость
анализ гомокинетического сочленения двойного кардана,
(PDF) Динамика карданного шарнира, его отказы и некоторые предложения по практическому улучшению его характеристик и ожидаемого срока службы
0000 F.Весали и др. / Journal of Mechanical Science and Technology 00 (2012) 0000 ~ 0000
[2] Х. Хаджирезаи и А. Ахмади, «Исследование влияния трещин
на разрушение карданного шарнира», The 6
th
Международная конференция по техническому обслуживанию, Тегеран, (2010 г.).
[3] Х. Байракчекен, С. Тасгетирен и И. Явуз, «Два случая отказа
в системе передачи энергии на транспортных средствах: вилка кардана
и ведущий вал», Международный журнал
из Анализ технических отказов (май 2007 г.), стр.716-724.
[4] А. Ковингтон, «Универсальная идея», Light & Medium
Truck, 28–29 (июнь 2004 г.).
[5] Г. Эрдман и Г. Н. Сандор, «Конструирование механизмов», Публикация Pren-
tice Hall, (1991).
[6] А. Ширхоршидян, «Проектирование механизмов для конструкторов
и машиностроителей», Публикация Nashretarrah, (2004) (на персидском языке
).
[7] А. М. Хейес, «Отказы автомобильных компонентов», Engineer-
ing Failure Analysis, 5 (2): (1998) стр.129–141.
[8] С. Тасгетирен, К. Аслантас и И. Уцун, «Влияние давления фитинга пресса
на усталостное разрушение корня цилиндрической шестерни»,
Technol Res: EJMT; (2004) стр.21–29.
[9] Ю. Озмен, «Трибологические отказы элементов машин и
выбор подходящих материалов», Технологический ресурс: EJMT (1): (2004)
pp.31–37.
[10] К. Юксель и А. Кахраман, «Динамические нагрузки на зубцы планетарных шестерен
, имеющих зуб Pro.Le wear », Механизм и
Теория машин, 39: (2004) pp.695–715.
[11] В.Р. Ранганат, Г. Дас, С. Тарафдер и С.К. Дас,
«Отказ вала-шестерни качающегося драглайна», Engineering
Failure Analysis, (11) (2004) pp.599–604 .
[12] Х. Байракчекен, «Анализ отказов автомобильного дифференциала
вала ведущей шестерни», Engineering Failure Analysis, 13 (8):
(2006) pp.1422–1428.
[13] Т.Кепчелер, Н. Тахрали и С. Эрен, «Анализ напряжений и прогнозирование срока службы
в механизме переднего и заднего дифференциалов 4,4 автомобилей», Конгресс автомобильных технологий, Бурса, Турция,
(2004).
[14] SR Hummel и C. Chassapis, «Проектирование конфигурации
и оптимизация универсальных шарниров с производственным допуском —
икс», Механизм и теория машин, 35: (2000) pp.463–
476.
[15] С. Р. Хаммел и К.Часапис, «Проектирование конфигурации
и оптимизация карданного шарнира», Теория механизмов и
машин, Vol. 33, No. 5, (1998) pp.479-490.
[16] AY Dodge, «Автомобильная промышленность», 1940.
[17] HIF Evernden, «Карданный вал или муфта Гука —
и карданный шарнир», Труды Института медицины —
chanical Инженеры, автомобильный отдел, 2 (1), (январь 1948 г.)
стр. 100–110.
[18] E.Р. Вагнер и К. Э. Куни, «Руководство по проектированию карданного шарнира и карданного вала
», Серия достижений в области инженерии, №
7, Общество автомобильных инженеров, Варрендейл, Пенсильвания (1979).
[19] И. С. Фишер, «Передача внутреннего усилия и крутящего момента в карданном шарнире
с производственными допусками», Eng. Sci. D. Dis-
, сертификат, Колумбийский университет, Нью-Йорк (1985).
[20] Д. А. Ли, «Проектирование машин», (1965).
[21] К.Lingaiah, «Справочник данных по проектированию машин», McGraw-
Hill, New York, (1994).
[22] Дж. Э. Шигли и К. Р. Мишке, «Стандартное руководство по проектированию машин
», McGraw-Hill, Нью-Йорк, (1986).
[23] HW Chen, WX Ji, QJ Zhang, Y. Cao и SY
Fan, «Метод виброизоляции вертикальной оси.
Автоматическая стиральная машинас гидравлическим балансиром», The
Journal of Mechanical Наука и технологии, Vol.26, No.
2, (2012) pp.335-343.
[24] С. Сасаки, «Экологически безопасная трибология (Эко-
трибология)», Журнал механических наук и технологий
, том. 24, No. 1, (2010) pp.67-71.
[25] С. Ф. Асокантан и П. А. Михан, «Нелинейная вибрация
крутильной системы, приводимая в движение суставом Гука»,
Journal of Sound and Vibration, (2000) pp.297-310.
[26] С. И. Чанг, «Крутильные неустойчивости и нелинейные
колебания системы, включающей сустав Гука»,
Journal of Sound and Vibration, (2000) стр.993-1002.
[27] В. Земан, «Dynamik der drehsysteme mit
kardangelenken», Механизм и теория машин, 13,
(1977) pp.107-118.
[28] С. Дассальт, «Документация Solidworks», январь 2009 г.
[29] Дж. Эдди Бейкер, «Уравнения смещения-замыкания для неспециализированного двухстворчатого s-шарнира
», Механизм
и теория машин, (5 марта 2002 г.) стр.1129-1140.
[30] SKF, P. I., «Отказы подшипников и их причины»,
Швеция: Palmeblads Tryckeri, (2004).
[31] TIMKEN, «Анализ повреждений конических роликоподшипников»,
США: Timken Company, (2003).
[32] М. Браун и А. Палаццоло, «Супергармонические
нелинейные поперечные колебания сегментированной трансмиссии
, включающие настроенный демпфер, возбуждаемый непостоянными угловыми шарнирами
», Journal of Sound and Vibration, Vol 323 ,
Issues 1-2, (июнь 2009 г.) стр. 334-351.
англ. Фарзад Весали 1987 года рождения.Он
имеет степень бакалавра в области механики
инженерного дела в Университете Бу Али Сиена
в Хамадане, Иран. Он
, в настоящее время учится в аспирантуре
Школы инженеров железнодорожного транспорта
Иранского университета науки и
Технологии в Тегеране. Фарзад
интересуется подшипниками и динамикой
вращающихся механизмов. Он также активно участвует в работе
в отрасли в отношении анализа вибрации
sis и технического обслуживания промышленного оборудования.
Карданная передача. Что такое ШРУСы и в чем их опасность Что влияет на ШРУСы
Многие современные автомобилисты никогда не слышали о существовании в их автомобилях загадочных деталей, называемых ШРУСами. Те, кто с ними знаком, наверняка уже потратили внушительную сумму денег на ремонт или замену этих компонентов. Мы расскажем вам об устройстве хитрых и крайне важных элементов автомобиля и раскроем секреты долгой и безотказной эксплуатации «гранат».
Что такое ШРУС
Опытные автомобилисты часто используют альтернативное название этих деталей — «граната». Конечно, не без оснований: если в машине есть граната, рано или поздно она обязательно взорвется!
Шутки шутки, но доля правды в этом, конечно, есть. ШРУС — это аббревиатура, которая переводится как «шарнир равных угловых скоростей». Именно эти детали на подавляющем большинстве переднеприводных и некоторых полноприводных автомобилей с независимой подвеской передают крутящий момент от двигателя на ведущие колеса.ШРУСы позволяют не только приводить в движение колеса автомобиля, но и управлять ими при этом при очень компактных размерах и скромном весе.
Передача крутящего момента осуществляется между полуосями под углом, величина которого постоянно меняется. ШРУСы простолюдины называют «гранатами» не только за внешнее сходство с боевым снарядом, но и за непредсказуемость и своенравность: поломка ШРУСа гарантированно обездвижит машину (если в ней нет блокировки межколесного дифференциала), а иногда и это случается внезапно.
Как работает «граната»
По принципу действия ШРУС аналогичен всем известному кардану. Однако такой привод намного сложнее и изощреннее.
Дело в том, что карданный привод передает крутящий момент асинхронно (один вал вращается равномерно, а другой нет), при этом значительный угол перекрещивания очень затруднен. ШРУСы безболезненно переваривают углы поворота до 70 градусов относительно оси и при этом обладают огромным ресурсом.
Широкое распространение шарниров равных угловых скоростей обусловлено популярными сейчас переднеприводными автомобилями, а также распространением независимой подвески. Однако впервые созданием этой детали инженеры плотно занялись добрую сотню лет назад.
Конструкция ШРУСов может сильно различаться в зависимости от производителя автомобиля и конкретной модели. Однако принципиальной разницы в работе этой системы нет. С одной стороны, ведущий вал соединен с подшипником ступицы колеса, а с другой — с дифференциалом, что позволяет передавать крутящий момент от двигателя на ведущие колеса.Наружный ШРУС состоит из обоймы и корпуса, в котором имеются проточки. По ним в свою очередь ходят шарики, жестко соединяя составные части между собой. Внешняя «граната» должна передавать крутящий момент без потерь под любым возможным углом. Внутренний шарнир гораздо менее гибкий и может поворачиваться только на 20 градусов. Как правило, это трипоид с опорными роликами, которые проходят по канавкам в ответной чашке. Эта «граната» предназначена в первую очередь для компенсации хода подвески и обеспечения непрерывности вала.
Поскольку ШРУСы являются силовыми и достаточно нагруженными деталями, они нуждаются в смазке и защите от внешних воздействий окружающей среды. Для этого всю конструкцию закрывают герметичным пыльником (резиновым или пластиковым), набивают смазкой и удерживают на валах хомутами. Именно от качества пыльника и его целостности напрямую зависит срок службы «гранат», которые работают в местах, практически не защищенных иным способом от атмосферных осадков и дорожной грязи.
Почему ломаются ШРУСы
ШРУСы современных автомобилей рассчитаны на весь срок службы автомобилей, однако часто выходят из строя совершенно внезапно для автовладельца и в самый неподходящий момент.Происходит это как по причинам естественного износа движущихся элементов, так и по вине самих автовладельцев.
В большинстве случаев виновниками проблем становятся негерметичные пыльники — в процессе эксплуатации они покрываются трещинами и получают всевозможные повреждения. В результате дорожная грязь и отложения начинают попадать в подвижные стыки и превращаться в абразив. Через несколько сотен или тысяч километров при порванном пыльнике ШРУС изнашивается и начинает хрустеть (обычно в поворотах), а потом просто заклинивает или теряет опорные ролики.
Вторая причина поломки «гранаты» связана с неадекватным вождением или неграмотным вмешательством в конструкцию машины. При езде на гражданской машине стоит помнить, что она не рассчитана на длительные экстремальные нагрузки — резкие трогания с пробуксовкой и систематическое торможение трансмиссией. Запускается перевернутыми колесами, у которых внешние петли частично зажаты, приводят к непомерным нагрузкам на их элементы.
Энтузиасты тюнинга, которые «разгоняют» двигатель автомобиля, но забывают, что стандартные приводы и ШРУСы не предназначены для передачи дополнительного крутящего момента, также подвергаются риску.
Нередко изношенные ШРУСы просто заклинивают, что приводит к внезапной поломке полуоси и невозможности дальнейшего движения. И хорошо, если этого не произойдет при пересечении оживленного перекрестка. Эта ситуация крайне опасна!
Во избежание неприятностей в дороге и лишних финансовых затрат рекомендуется проверять пыльники внутреннего и внешнего ШРУСов не реже одного раза в пять тысяч километров. При малейшем подозрении на протечки в узлах шарниры необходимо тщательно промыть от грязи и заменить пыльники на новые, попутно обновляя смазку.При появлении характерных хрустов не стоит откладывать ремонт на неопределенное время — скорее всего, такой накопитель не сможет его «вылечить».
В 1960-е годы переднеприводные автомобили вызывали большой интерес у инженеров и конструкторов практически всех автомобильных марок. Считалось, что такая компоновка кузовов дает возможность получить больше свободного места в салоне. Для реализации этой идеи инженеры придумали довольно сложный по тем временам механизм. Это позволило обеспечить вращение передних колес и управлять ими в более компактной конструкции.
Как был создан ШРУС
Поскольку существует несколько типов угловых шарниров, очень сложно точно установить, какая конструкция была первой. Но считается, что узел на основе шарика, один из самых популярных сегодня, был изобретен в 20-х годах прошлого века.
Идея создания кулачкового механизма пришла в голову французскому изобретателю Грегуару. В начале 1920-х он получил патент на это изобретение.
Парный карданный элемент равных угловых скоростей использовался в основном в американских моделях автомобилей и в трансмиссионных системах французских Panard-Levassor.
ШРУСы — какие они?
ШРУС — применяется в конструкции независимой подвески на переднеприводных автомобилях. Эта деталь обеспечивает не только энергию вращения, но и позволяет управлять вращением колес. Итак, данный агрегат позволяет поворачивать ведущее колесо на угол до 70 градусов. Деталь похожа на то, за что автолюбители прозвали эту петлю.
Эта конструкция также встречается в автомобилях с задним или полным приводом, но только в моделях с независимой подвеской.В этом случае задние колеса могут двигаться как по горизонтали, так и по вертикали. Шрус бывает внешний и внутренний. Что это за деталь, вы скоро узнаете.
Как устроены шарниры угловых скоростей
В зависимости от типа детали конструкция может быть разной. Однако зная, как работает ШРУС, что это за элемент и какова его роль, можно сказать следующее. С одной стороны вал соединен с дифференциалом, с другой — с дифференциалом. Шарниры постоянной скорости передают энергию вращения от двигателя к ведущим колесам через подшипники.
Основными составляющими изделия являются зажим и корпус. Как на корпусе, так и на держателе, расположенном внутри корпуса, прорезаны специальные пазы, куда устанавливаются шарики. Шарики очень жестко соединяют эти компоненты друг с другом, тем самым передавая вращение.
Благодаря большему рабочему углу (который вы уже знаете), угол поворота может достигать 70 градусов. Диапазон возможностей внутреннего шарнира позволяет ему поворачиваться всего на 20 градусов. Итак, как внешне, так и внутренне в продукте используются разные типы элементов.Снаружи карданный вал снабжен шаровыми опорами, а с внутренней стороны — треножными.
Наружное изделие состоит из вилки на валу с радиальными канавками.
На корпусе также есть пазы. В них установлены шарики, с помощью которых передается крутящий момент.
Внутренние детали могут различаться по своей конструкции в зависимости от модели автомобиля и типа подвески.
Итак, на моделях ВАЗ пазы прямые, а не радиальные.На украинском ЗАЗе ролики установлены на трех шипах, вращающихся на игольчатых подшипниках.
В нашей статье мы рассматриваем ШРУСы. Что это такое, вы уже примерно понимаете, они работают в довольно проблемных местах, потому что всегда много грязи и пыли, поэтому они оснащены специальной защитой. Для этого используется защитный чехол — это резиновая накладка, которая надежно удерживается на теле с помощью хомутов.
Достоинства и недостатки
Вы уже много знаете о ШРУСах (что это важные детали в конструкции автомобиля).Таким образом, вы можете обсудить основные из этих продуктов. Среди преимуществ — это свойство. При передаче энергии нет потерь мощности, как это бывает при использовании других механизмов с другим принципом действия. Также к достоинствам можно отнести простую замену и невысокую стоимость.
Из недостатков можно отметить конструктивные особенности пыльника. Ведь он выполняет сразу несколько функций.
Это защита механизма от грязи и емкость для смазки.Недостатком такой детали, как ШРУС, является то, что это соединение находится там, где невозможно предотвратить его контакт с другими предметами. Так, пыльник легко порвется, а без смазки «граната» быстро выйдет из строя.
Ресурс или немного о сервисе
Ресурс этих частей может зависеть от большого количества различных факторов.
Чаще всего этот показатель отличается из-за особенностей конструкции, а также использования.И если автовладелец не может изменить конструкцию, то режим работы полностью в его силах.
Износ «гранаты» в естественных условиях неизбежен. Но часто возможности этих агрегатов резко сокращаются по вине автовладельца.
Кто-то любит заводить, чтобы машина заносила при вывернутых колесах. В этом положении внешние блоки находятся в частично зажатом состоянии — это повышенные нагрузки. Следствие — ранняя замена.
Остальные автовладельцы любят тюнинг. Иногда мощность двигателя возрастает до серьезных пределов, что ни к чему хорошему не приводит. Чем выше крутящий момент, тем быстрее износ.
Пыльники
Другая группа водителей забывает проверить состояние пыльников. Есть фактор, который существенно влияет на сроки работы такой детали, как ШРУС. Несложно догадаться, что это смазка. Это означает, что вам необходимо регулярное обслуживание механизма.Если герметичность пыльника нарушена, то это станет причиной не только загрязнения механизма, но и отсутствия смазки. Все это не лучшим образом скажется на долговечности узла.
Чтобы продлить срок эксплуатации изделия, нужно регулярно следить за багажником, а стиль вождения должен быть более расслабленным. Тогда этот узел прослужит долго.
Часто владельцы переднеприводных автомобилей в процессе изучения устройства своей машины обнаруживают интересные названия деталей, о которых раньше даже не слышали.К разряду необычных сроков можно отнести ШРУС. В этом материале будет подробно рассмотрено это понятие, принципы его работы, виды. И первое, что нужно сделать в рамках данной темы, — это дать пояснение, что такое ШРУС в автомобиле.
Упомянутое ранее загадочное название — не что иное, как сокращение от такого немаленького словосочетания, как шарнир равных угловых скоростей. Основное назначение этого устройства — передача вращательных движений от одной оси к другой.Обязательным условием для этого является то, что эти полуоси расположены друг к другу под определенным углом, величина которого претерпевает постоянные изменения, но, как правило, не превышает отметки 70.
Что касается истории создания ШРУС, то, как и в случае со многими другими давно изобретенными вещами, однозначного мнения не существует. Наиболее распространено то, что в 1927 году это устройство было изобретено и запатентовано Альфредом Рзеппом. Кстати, механизм шарнирный называется «Рцеппа», а слово «граната» употребляется в народном водительском сленге.
Также следует отметить, что ШРУС также можно встретить в автомобилях с задним приводом и полноприводной конструкцией. Но здесь играют роль две предпосылки: наличие жесткого крепления коробки передач, которое находится в задней части автомобиля, и независимой подвески, которая находится на задних колесах.
Этот механизм считается у профессиональных автомобилистов несложным. Обычно он состоит из четырех частей: корпуса
- в виде сферической чаши плюс ведомый вал;
- внутренняя клетка, которая представляет собой сферический кулак, плюс приводной вал;
- обойма, которую можно объяснить как кольцо со специальными отверстиями, предназначена для удержания мячей;
- мячей в количестве шести штук.
Этот стандартный набор компонентов петли позволяет максимально плавно передавать вращательное движение. Кроме того, каждый автовладелец должен знать об отсутствии этой способности в карданном шарнире полуосей, хотя он выполняет ту же функцию, что и ШРУС.
Что касается принципа работы ШРУСа, то его можно охарактеризовать следующим образом:
- канавки сферические расположены как в корпусе, так и на внутренней обойме, и их количество равно количеству шариков;
- шары удерживаются сепаратором, и они помещаются в пространство между кулаком и корпусом;
- шарики перемещаются с помощью канавок корпуса по внешнему диаметру и с помощью канавок кулака по внутреннему диаметру;
- сила, возникающая при вращении ведущего вала, передается держателю, за которым следует ведомый вал, посредством кулака и шариков, которые расположены в канавках;
- шарики продолжают довольно свободно передавать силы, перемещаясь по канавкам, после изменения угла между валами ведущего и ведомого типов.
Для поддержания чистоты, а значит и безопасности как самого устройства, так и автомобиля в целом, ШРУС рекомендуется накрыть пыльником. Чаще всего защитную функцию добросовестно выполняет резиновая прокладка, предотвращающая попадание воды, грязи и других ненужных веществ во вращающиеся части механизма.
Как и любое другое устройство, особенно находящееся в автомобиле, ШРУСы имеют определенные достоинства и недостатки. Что касается первого, то следует говорить о существенно меньших потерях мощности по сравнению с конструкцией заднеприводного типа, малом весе и простой замене.Но к недостаткам этого агрегата можно отнести износ в процессе трогания с места. Также ШРУС значительно уступает по мощности мосту.
Процесс работы любой «гранаты» в автомобиле постоянно происходит при больших нагрузках, поэтому элементы этого устройства выполнены из сверхпрочных материалов с целью более медленного износа. Но это все равно не обеспечит вечной службы ШРУСу. По разным причинам (агрессивное вождение, попадание ненужных веществ в виде пыли, воды и грязи) петля может перестать работать.Чтобы этого не произошло, нужно знать следующие моменты.
Во-первых, первым признаком некоторых неисправностей в работе ШРУСа является появление необычного хруста в процессе поворотов и резких ускорений автомобиля. Первое, что нужно сделать в этом случае, — это осмотреть накопитель. Этот процесс заключается в визуальном осмотре пыльников на предмет повреждений или утечки смазки из-под них. После этого необходимо проверить состояние подшипников, качнув их в разные стороны.Показателем того, что с этим устройством не все в порядке, является явное ощущение люфта. Поэтому следующим шагом будет замена внутреннего ШРУСа.
Типы шарниров
Различные источники предлагают разные классификации ШРУСов. Но в целом можно выделить распределение видов, на которое в дальнейшем смогут ориентироваться автовладельцы. В первую очередь необходимо выделить петли в зависимости от их расположения. Таким образом, на каждый привод необходимо установить внешний и внутренний шарниры.
Более обширная классификация петель выглядит следующим образом:
Видео «Как смазать внутренний ШРУС»
На записи автолюбитель показывает, как правильно смазать внутренний ШРУС.
15 февраля, 2016 Администратор
Подавляющее большинство современных автомобилей — переднеприводные. Он пришел на смену заднему и имеет перед ним ряд преимуществ, основные из которых — значительное улучшение поведения автомобиля на дороге, особенно в сложных погодных условиях, и облегчение конструкции автомобиля, поскольку отсутствует карданный вал и главная передача.Двигатель на переднеприводном автомобиле стоит поперечно, рядом с ним в моторном отсеке расположена коробка передач. Но как передается крутящий момент? С помощью специальной детали (ШРУС). О его устройстве и принципе работы мы расскажем ниже.
Что такое ШРУС в автомобиле
Аббревиатура ШРУС расшифровывается как — шарнир равных угловых скоростей. Это устройство передает крутящий момент от коробки передач непосредственно на ведущие колеса. По своему назначению он похож на полуось, но конструктивно отличается от него, за счет чего может перемещаться, обеспечивая вращение колеса на угол до 70 °.В просторечии известен как «гранат» из-за своей формы.
Типы ШРУСов
Для начала следует отметить, что ШРУСы делятся на внутренние и внешние. Первый шарнирно соединен с коробкой передач, а второй — с колесом. Их конструкция может быть как одинаковой, так и разной (по крайней мере, если речь идет о легковых автомобилях).
На данный момент ШРУСы 4 разновидности:
1) Кулачок и кулачок, нашедшие применение в грузовых автомобилях и автобусах большого и особо большого класса;
2) Tripoid, которые часто используются в качестве внутреннего ШРУСа;
3) Двойной кардан — применяется в колесных тракторах и некоторой строительной технике;
4) Мяч, самый обычный.Используются как внешние, так и внутренние ШРУСы.
Как работает ШРУС
Поскольку ШРУС шарового типа является наиболее распространенным, рассмотрим его конструкцию подробно. Он состоит из 4 основных частей. Это:
1) Корпус выполнен в виде шарообразной чаши. В нем установлен ведомый вал;
2) Нижняя часть в виде кулачка, опять же сферической формы, на которой расположен приводной вал;
3) Разделитель представляет собой широкое кольцо с прорезанными в нем «окошками».В нем расположены шарики;
4) 6 металлических шариков, упомянутых выше.
Конечно, все эти детали работают не всухую, а в масле, заложенной в ШРУС на заводе.
Принцип работы ШРУСа
Ниже видео, показывающее, как ШРУС работает в динамике. Рассмотрим подробнее, как элементы конструкции взаимодействуют между собой:
1) В корпусе и на нижней части выполнены специальные пазы.Их 6, как шариков.
2) Клетка удерживает шары на месте между корпусом и дном. В этом случае шарики могут перемещаться по канавкам.
3) Крутящий момент передается на ведущий вал с прикрепленным к нему корпусом, затем на шарики, а затем на нижнюю часть и ведомый вал.
4) В процессе изменения угла положения колес (при повороте) шарики просто перемещаются вверх / вниз по канавке.Крутящий момент передается на ведущие колеса в неизменном виде.
Ресурс шарниров равных угловых скоростей (ШРУС)
Обычно ШРУС легко выдерживает 100000 км пробега. пробег при регулярном обслуживании автомобиля и езде по асфальту ресурс на бездорожье снижается. Однако в некоторых случаях эта деталь может быстро изнашиваться или даже мгновенно выйти из строя.
Сначала сломается ШРУС, если порваться его пыльник. Пыльник представляет собой гофрированный резиновый чехол, защищающий внутренние элементы конструкции от пыли и грязи.При его разрыве туда проникают абразивные частицы и быстро разрушают канавки, после чего шарики расклиниваются и навсегда застывают в одном положении. Так что, если порвался пыльник, без раздумий меняйте весь ШРУС.
Во-вторых, ШРУС может буквально вырваться в результате очень сильной нагрузки на подвеску (сильный удар колеса о бордюр, проезд через глубокую яму на большой скорости и т. Д.). На сегодня все, до скорых встреч на страницах нашего сайта!
Однозначного мнения об истории создания ШРУСа нет.Суть одного из самых распространенных в том, что в 1927 году это устройство изобрел и запатентовал Альфред Рзепп. Поэтому сам механизм до сих пор в среде профессиональных любителей называют петлей «Rceppa». К концу 60-х годов переднеприводные автомобили стали вызывать особый интерес у разработчиков практически всех значимых автомобильных концернов. Интерес вызвала компоновка их кузова, которая неоднократно позволяла предлагать водителю и самим пассажирам максимальное пространство в транспортном средстве.
Итак, чтобы обеспечить привод на передние управляемые колеса, не лишая их возможности поворота, специалисты придумали такой сложный механизм, как ШРУС. Аббревиатура расшифровывается как Constant Velocity Joint. Деталь интересная, термин необычный. Само устройство предусматривает решение следующей задачи — передачу равномерного вращательного движения с одной полуоси на другую, если они расположены под углом друг к другу. Самое главное, чтобы полуоси располагались под определенным углом.Его значение обычно претерпевает постоянные изменения, не превышая отметки в 70 градусов.
Конструкции шарниров равных угловых скоростей разные, их сразу несколько. На данный момент существует несколько модификаций ШРУСа. Итак, ШРУС шарового типа самый распространенный. Впервые он появился в двадцатых годах прошлого века. Популярным является кулачковый ШРУС, разработанный французским изобретателем Грегуаром. Он запатентовал свое изобретение в начале двадцатых годов под названием «Урочище».Следующий тип ШРУСа — сдвоенный карданный шарнир. Сфера его применения — автомобили, сделанные в США тоже в 20-х годах. Речь идет о Шнуре L29. Они также использовались для трансмиссии французских автомобилей Panard-Levassor в 50-60-х годах. На данный момент он также используется в схемах различных транспортных средств, не развивающих достаточно высокую скорость, например, тракторов.
1. Назначение ШРУСа
Шрус имеет свое назначение. Его основная задача — передавать равномерное вращение под углом.Так, шарнир равных угловых скоростей используется для независимой подвески, которая находится на передних управляемых колесах. Правда, здесь необходимо соблюдать следующее условие — колеса должны быть ведущими.
Поскольку ШРУС является неотъемлемой частью, это означает, что, помимо вращения, он может обеспечивать угол поворота в пределах 70 градусов, что позволяет использовать его в конструкции ведущего моста.
Шрус внутренний и внешний
Попробуем разобраться, какие ШРУСы внутренние и внешние в трансмиссии переднеприводных автомобилей.Речь пойдет не только о конструктивных особенностях, но и о механизме передачи вращательного движения от регулируемой коробки передач или вала коробки передач на ведущие колеса, для чего потребуется как минимум два шарнира на ходу. Дело в том, что одного ШРУСа на каждое колесо мало, их нужно пару.
Поэтому еще раз напоминаем, что сама конструкция необходима для обеспечения свободы передвижения вала. Внутренний ШРУС установлен внутри картера коробки передач, а внешний — у самого колеса.Оба ШРУСа необходимы для успешного движения автомобиля. Однако между ними есть определенная разница, которая зависит от модели автомобиля.
Попробуем разобраться, в чем разница между ними. Во-первых, внутренний больше по размеру, значит и дороже. Его основное предназначение — передача вращения от трансмиссии на вал. Внешний ШРУС должен вращать ступицу колеса, так как имеет посадочные шлицы. Отсутствие достаточного количества свободного места неоднократно вынуждает специалистов уменьшать его размеры.
2. Устройство и принцип работы ШРУСа
Что касается стандартного набора компонентов петли, то он следующий. Здесь всего четыре части, поэтому сам механизм простой.
— корпус, похожий на шарообразную чашу и ведомый вал;
Внутреннее кольцо в виде шарнирного кулака и приводного вала;
Сепаратор представляет собой кольцо со специальными отверстиями. Нужно держать шарики;
А самих шаров шесть штук.
Несмотря на то, что существует полное разнообразие конструктивных решений ШРУСов, принцип их действия остается неизменным. А именно точки контакта, передающие окружные силы. Они должны находиться в биссектрисе впадины, которая проходит через биссектрису угла, образованного валами.
Попробуем разобраться, как работает ШРУС. Однако, чтобы понять этот принцип работы, необходимо понимать, из каких компонентов он состоит и как работает.
Процесс эксплуатации ШРУСа включает следующие этапы:
1. На внутреннем кольце и в корпусе имеются сферические канавки. Их количество совпадает с количеством шаров;
2. Шары вполне можно удерживать разделителем, который находится в векторном пространстве кулак-тело. Затем они перемещаются по внешнему диаметру бороздок корпуса. Что касается внутреннего диаметра, то здесь шарики движутся по канавкам кулака;
3. Вращая приводной вал, вы можете передать усилие на обойму через кулак и шарики, находящиеся в канавках. Далее эта мощность передается на ведомый вал;
4. В результате изменения угла между ведомым и ведомым валами шарики очень свободно перемещаются по канавкам, продолжая передавать силу.
3. Достоинства и недостатки ШРУСов
ШРУС легкий, относительно надежный, в случае поломки легко заменить.Его преимущество заключается в том, что по сравнению с другими аналогичными механизмами за счет шарнира возможна лишь небольшая потеря мощности.
Недостатком ШРУСа является наличие пыльника в конструкции. Необходимо содержать устройство в чистоте, одновременно выполняя роль емкости для смазки. Это его защитная функция.
Шрус как раз находится в таком месте, где он не может соприкасаться с другими посторонними предметами.Пыльник тоже может быть порван. Это может произойти во время движения, например, при наезде на препятствие или на слишком глубокой колее. Об этом может узнать только владелец машины. Обычно он это понимает, когда грязь уже находится внутри пыльника, попав туда через щель. Таким образом можно спровоцировать интенсивный износ. В том случае, если автовладелец уверен, что это произошло совсем недавно, ШРУС можно просто снять, тщательно его промыв.