КАРДАННА ПЕРЕДАЧА

 

 

Рис. 1. Карданна передача повноприводного автомобіля

VW 4 MOTION Golf

 

Призначення

 

Передача крутного моменту між валами, осі яких не лежать в одній площині і постійно змінюють своє положення. Передача крутного моменту, в залежності від конструкції, може здійснюватись від коробки передач (роздавальної коробки) до головної передачі від зчеплення до коробки передач, від диференціалу до коліс (приводні вали) тощо. Передача може здійснюватись з використанням шарнірів рівних та нерівних кутових швидкостей. Частіше всього карданна передача з’єднує ведений вал коробки передач, або роздавальної коробки з ведучим валом головної передачі. У передньоприводних автомобілях від диференціалу до коліс.

Вимоги

 

- високий коефіцієнт корисної дії навіть при значних кутах між осями валів.

- забезпечення синхронності обертання валів, які вона з’єднує.

- відсутність поперечних вібрацій, биття валів та резонансних явищ в усьому діапазоні можливих частот обертання.

- конструювання передачі з елементами, які зменшують вплив зовнішніх факторів (вода, пил, перешкоди, тощо) на довговічність та надійність роботи.

Класифікація

 

- за кількістю шарнірних з’єднань: Одинарна, подвійна, потрійна.

- за конструкцією шарнірів: Повні (з асинхронними шарнірами, з шарнірами рівних кутових швидкостей, комбіновані – універсальні або прості), або напівкарданні (жорсткі, пружні).

- за компоновкою: Закриті з захисним кожухом з одним шарніром, або відкриті.

Конструкція

Карданні вали, карданні шарніри, проміжні опори, з’єднувальні елементи.

 

Рис. 2. Карданні передачі Тойота одинарні та подвійні

 

На кінцях карданних валів розташовані шарніри нерівних кутових швидкостей з фланцями. Лівим кінцем зі шліцами вали входять у шліцеве з’єднання коробки передач, а правим кінцем кріпляться до фланця веденого вала головної передачі.На одному з подвійних валів розташована проміжна опора, яка жорстко кріпиться до несучої системи.

 

Рис. 3. З’єднання відкритої карданної передачі з шарнірами нерівних кутових швидкостей з фланцем ведучого вала головної передачі

 

 

Рис. 4. Закрита карданна передача Шевроле Corvet з одним шарніром

 

Карданна передача з одним шарніром використовується у тих випадках, коли осі ведучого та веденого валів знаходяться у одній площині.

Кожух закритої карданної передачі захищає карданну передачу від пошкоджень, інколи труба закритої карданної передачі служить для передачі штовхаючих зусиль та сприйняття реактивних моментів заднього моста.

 

 

Рис. 5. Карданна передача повноприводного автомобіля ЗИЛ-131 з шарнірами нерівних кутових швидкостей:

 

1-задній ведучий міст; 2-редуктор заднього моста; 3, 5, 8, 10, 13, 16, 24, 25, 33, 39, 40-вилки шарнірів; 4-карданний вал заднього моста; 6-редуктор середнього моста; 7-середній міст; 9-карданний вал середнього моста; 11-барабан стоянкового гальма; 12-роздавальна коробка; 14-основний карданний вал; 15- карданний вал приводу переднього моста; 17-редуктор переднього моста; 18-передній міст; 22-голчатий підшипник; 23-коробка передач; 27-кришка стакана підшипника; 28-замкова шайба кришки стакана підшипника; 29-стакан голчатих підшипників; 30-хрестовина; 31-канал підводу мастила; 32-маслянка; 34-установлювальна мітка; 35-ущільнювальне кільце; 36- розрізна опорна шайба; 37-шліцева втулка карданноготвала; 38-балансувальна пластина.

 

 

Рис. 6. Карданна передача до коліс та лебідки повноприводного автомобіля Урал-375 з шарнірами нерівних кутових швидкостей:

 

І, ІІ, ІІІ-передній, середній та задній мости; ІV-коробка передач;

V-роздавальна коробка; VІ-лебідка; 1, 25-фланці; 2-ущільнення; 3-стопорне кільце; 4, 26-хрестовини; 5, 27-голчаті підшипники; 6-вилка ковзання;

7-маслянка; 8, 30-установлювальні мітки; 9- запобіжний клапан; 10, 22-занлушки; 11, 21-балансувальні пластини; 12, 20- вилки; 13-задній карданний вал приводу лебідки; 14- проміжний карданний вал приводу лебідки;

15- передній карданний вал приводу лебідки; 16-проміжний карданний вал; 17-карданний вал приводу переднього моста; 18-карданний вал приводу середнього моста; 19-карданний вал приводу заднього моста; 23-втулка шліцева; 24-вилка шліцева; 26-хрестовина; 28-пластина стопорна; 29-стакан голчатих підшипників; 31-труба; 32-шліцевий кінець вала; 33-подушка опори; 34-втулка; 35-підшипник шариковий; 36-корпус опори.

Крутний момент від коробки передач передається карданною передачею до роздавальної коробки і дальше до всіх мостів та лебідки.

Для передачі крутного моменту до лебідки використовуються дві проміжні опори на підшипниках. Вали поєднані з вилками шліцами.

 

 

 

Рис. 7. Карданні передачі. а) З одним валом. б) З двома валами.

в) З двома валами та пружним елементом

 

 

Рис. 8. Схеми карданних передач автомобілів:

а). Легкового; б). Вантажного; в- д).Вантажних повноприводних.

 

 

Рис. 9. Положення карданної передачі автомобіля коли вісі мостів знаходяться у одній горизонтальній площині

 

 

Рис. 10. Відхиленні від горизонтального положення карданної передачі при опусканні заднього моста

 

Рис. 11. Схема передачі крутного моменту карданною передачею з двома асинхронними шарнірами між осями, які не лежать в одній площині

Принцип дії

 

Передача крутного моменту може здійснюватись з використанням шарнірів рівних та нерівних кутових швидкостей.

А). При передачі крутного моменту з використанням шарнірів нерівних кутових швидкостей (асинхронних) при обертанні ведучого валу рівномірно, ведений вал обертається нерівномірно у зв’язку з тим, що відстань від центра підшипника хрестовини до геометричної осі ведучого вала при обертанні постійно змінюється від максимального радіуса до мінімального. Ця зміна тим більша чим більше кут між ведучим та веденим валами, який може досягати 15-20⁰.

В). При передачі крутного моменту з використанням шарнірів рівних кутових швидкостей ведучий та ведений вали обертаються з рівними кутовими швидкостями, що дає змогу застосовувати їх для приводу ведучих керованих коліс, або до ведучих коліс з незалежною підвіскою. Кут між веденим та ведучим валами з використанням шарнірів рівних кутових швидкостей може сягати до 45⁰. Тип шарнірів вибирається в залежності від кута між ведучим та веденим валами, величини крутного моменту що передається, враховуючи надійність та простоту конструкції.

 

Рис. 12. Кардана передача з асинхронними шарнірами:

 

1-пружна муфта; 2,12,21- болти; 3- хрестовина; 4,9- сальники; 5- стопорне кільце; 6- підшипник хрестовини; 7,20- гайки; 8,19- фланці пружної муфти та ведучої шестерні головної передачі; 10- обойма сальника;

11,14- кронштейни безпеки та проміжної опори; 13,17- передній та задній карданні вали; 15- проміжна опора; 16,18- вилки переднього та заднього карданного валів.

 

Рис. 13. Подвійний кардан з двома пружними муфтами

 

 

Рис. 14. Хрестовина асинхронного шарніра

 

Конструкція. Шипована хрестовина, підшипники з сальниками, які вставляються у вилки фланця та карданного вала.

 

 

Рис. 15. Флянець з вилкою шарніра та вилкою карданного вала

 

 

Рис. 16. Конструкція проміжної опори:

 

1- вилка, 2- пружна подушка, 3- підшипник проміжної опори.

 

 

Рис. 17. Деталі карданної передачі з шарнірами нерівних кутових швидкостей:

 

1,5. Вилки; 2. Штопор; 3,12. Шайби; 4. Хрестовина; 6. Карданний вал;

7. Фланець; 8. Штопорне кільце; 9. Підшипник хрестовини; 10. Сальник;

11. Болт.

Напівкарданні шарніри

 

Рис. 18. Напівкарданні шарніри (Пружна муфта Гуїбо):

 

1-гайка; 2- ведений вал коробки передач; 3- шайба; 4- болт; 5,6- фланці муфти; 7- обойма; 8- карданний вал; 9- сальник; 10,11- стопорне та центровочне кільця; 12 – ущільнювач.

 

Призначення напівкарданних шарнірів

 

Дають можливість передавати крутний момент від одного вала до іншого, який розташований під невеликим кутом, знижувати динамічне навантаження на трансмісію при різких змінах кутової швидкості валів.

 

Вимоги

Обов’язкове центрування, посилення гуми тросом або міцною тканиною.

 

Класифікація: пружні та жорсткі.

 

Конструція

 

Гумова основа з посилювачами міцності; отвори для втулок; кріплення до флянців.

 

Рис. 19. Пружний напівкарданний шарнір автомобіля Тойота у розтину

 

 

Рис. 20. Підвісна опора асинхронної карданної передачі

автомобіля Тойота з підшипником

 

Шарніри рівних кутових швидкостей

 

Рис. 21. Карданна передача з шарнірами рівних кутових

швидкостей автомобіля VW Transporter

 

 

Класифікіція

- кульові з подільним важелем (типу Рцепа).

- кульові з подільними канавками (пятикульовий типу Вейса), (шестикульовий типу Бірфільд та універсальний типу GKN, “Лебро”);

- шипові (тришиповий типу “Tрипод”);

- кулачкові (типу “Тракта”) та дискові застосовуються для передачі великого крутного моменту;

- здвоєні карданні шарніри не в повній мірі забезпечують одинакові кутові швидкості ведучого та веденого валів;

 

 

Рис. 22. Карданна передача з універсальними шестикульовими

карданними шарнірами (типу GKN) рівних кутових швидкостей:

 

1-штопорне кільце корпуса внутрішнього шарніра; 2-захисне кільце внутрішнього шарніра; 3-корпус внутрішнього шарніра; 4-упор вала; 5-штопорне кільце; 6-обойма; 7-куля; 8-упорне кільце; 9-сепаратор; 10-зовнішній хомут; 11-фіксатор внутрішнього шарніра; 12-захисний чехол; 13-внутрішній хомут; 14-вал приводу колеса; 15-захисне кільце зовнішнього шарніра; 16-корпус зовнішнього шарніра;

 

 

Рис. 23. Тришиповий карданний шарнір рівних кутових швидкостей автомобіля Тойота

 

 

Рис. 24. Шипи шарніра рівних кутових швидкостей

 

 

Рис. 25. Шестикульовий шарнір рівних кутових швидкостей

автомобіля Тойота

 

Рис. 26. Шестикульовий шарнір рівних кутових швидкостей з подільними канавками

 

 

Рис. 27. Шарнір рівних кутових швидкостей «Вейс» з подільними канавками:

 

1,5- вали; 2,4- кулаки; 3- кулі; 6- центруючи куля; 7,8- фіксуючі штифти.

 

А). Б).

 

Рис. 28. Кулачкові карданні шарніри:

 

а) дисковий; б). шарнір “Тракта”.

Використовуються у автомобілях великої вантажопід’ємності.

 

 

Рис. 29. Закрита карданна передача Ферарі з одним шарніром

 

 

Рис. 30. Одинарна карданна передача автомобіля Ферарі (передача крутного моменту від зчеплення до коробки передач)

 

 

Рис. 31. Захисний кожух карданної передачі автомобіля Corvet