Предыдущий разделБиблиотекаОглавлениеСледующий раздел

31.1. Карданная передача

Карданная передача позволяет передавать крутящий момент от одного вала другому, оси которых расположены под переменным углом.

Карданная передача состоит из одного или нескольких валов с одним или несколькими шарнирами (карданами).

В двухосном автомобиле с задним ведущим мостом карданная передача передает крутящий момент от коробки передач к главной передаче автомобиля, находящейся в заднем мосту (см. рис. 154).

Передний конец карданного вала 4 связан при помощи шарнира 3 с ведомым валом коробки 2 передач, а задний конец вала соединен с ведущей конической шестерней 5; последняя находится в постоянном зацеплении с большой ведомой конической шестерней 6. Шестерни 5 и 6 образуют главную передачу автомобиля, подводящую крутящий момент через дифференциал и приводные валы (полуоси) к ведущим колесам.

Соединение карданного вала с коробкой передач при помощи шарниров необходимо потому, что вал коробки передач и карданный вал расположены под некоторым углом. Угол наклона карданного вала к ведомому валу коробки передач изменяется, когда ведущий мост, подвешенный к раме на рессорах, перемещается относительно рамы и коробки передач при толчках от неровностей пути. Угол наклона изменяется в небольших пределах и при изменении величины прогиба рессор ведущего моста, если увеличивается или уменьшается полезная нагрузка автомобиля.

По своей конструкции шарниры карданной передачи подразделяются на жесткие и упругие.

Схема устройства жесткого шарнира показана на рис. 179. У шарнира имеется крестовина 3, шипы которой входят в отверстия вилок 4 и 2, расположенных в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Втулка 5 одной вилки соединяется с ведомым валом коробки передач, а втулка 1 другой вилки надевается на шлицы карданного вала.

Схема жесткого шарнира карданной передачи
Рис. 179 - Схема жесткого шарнира карданной передачи:
1 - ведомая втулка; 2 - вилка; 3 - крестовина; 4 - вилка; 5 - ведущая втулка.

Благодаря шарниру карданный вал может перемещаться под углом по отношению к ведомому валу коробки передач в любом направлении. При колебаниях заднего моста расстояние между ним и коробкой передач несколько изменяется благодаря скольжению переднего шлицевого конца карданного вала во втулке вилки шарнира.

Для предохранения от грязи и удержания смазки шарниры иногда помещаются в металлические кожухи, состоящие из двух частей полусферической формы, снабженные сальниками и масленками для смазки (например, автомобили ГАЗ-ММ, ЗИС-5М). Чаще же применяются открытые шарниры, без металлических кожухов (автомобили ГАЗ-51, ЗИС-150, М-20 и др.).

Наиболее распространенный шарнир (автомобиля ЗИС-150) показан на рис. 180.

Устройство жесткого шарнира карданной передачи (автомобиль ЗИС-150)
Рис. 180 - Устройство жесткого шарнира карданной передачи (автомобиль ЗИС-150):
1 - фланец; 2 - ведущая вилка; 3 - предохранительный клапан; 4 - сальник; 5 - игольчатый подшипник; 6 - обойма подшипника; 7 - замковая шайба; 8 - крышка; 9 - масленка; 10 - втулка ведомой вилки; 11 - ведомая вилка; 12 - крестовина; 13 - масленка.

Шарнир имеет две вилки 2 и 11. Ведущая вилка 2 соединяется фланцем 1 с ведомым валом коробки передач, а ведомая вилка 11 соединяется втулкой 10 со шлицами переднего конца карданного вала. Между собой вилки шарнира соединены крестовиной 12 с четырьмя шипами. На шипы, введенные в широкие отверстия вилок 2 и 11, устанавливаются игольчатые подшипники 5, состоящие из обойм 6 с тонкими стальными роликами - иглами, уменьшающими потери на трение. Обоймы удерживаются в проушинах вилок крышкой 8 с замковой шайбой 7. Подшипники шарнира смазываются через масленку 13. Удерживают смазку сальники 4. Предохранительный клапан 3 предотвращает разрушение сальника от чрезмерно повышенного давления при смазке шарнира. Через масленку 9 смазывается шлицевое соединение вилки 11 с карданным валом.

Упругий шарнир карданной передачи состоит обычно из нескольких упругих прорезиненных дисков 5 (рис. 181), к которым привернуты с каждой стороны втулки 1 и 3 с тремя лапками - вилками 2 и 4. Вилки обеих втулок так расположены на дисках, что лапки одной втулки находятся в промежутках между лапками другой втулки. Прорезиненные диски позволяют за счет своего изгибания передавать крутящий момент от одного вала к другому под очень небольшим углом. Ввиду этого ограничивается применение упругого шарнира.

Упругий шарнир карданной передачи
Рис. 181 - Упругий шарнир карданной передачи:
1 и 3 - втулки; 2 и 4 - вилки; 5 - упругие диски.

Один шарнир, соединяющий ведомый вал коробки передач с карданным валом (см. рис. 154), устанавливается в тех случаях, когда карданный вал вращается внутри стальной трубы, расположенной между задним мостом и коробкой передач или поперечиной рамы. При наличии этой трубы положение заднего моста относительно карданного вала не изменяется (автомобиль ГАЗ-ММ, задний карданный вал автомобиля ГАЗ-67Б).

Второй шарнир 6 (рис. 182), соединяющий карданный вал с валом главной передачи, применяется в том случае, когда карданный вал 5 ставится открыто, без трубы, и задний мост может поворачиваться относительно оси карданного вала (автомобили ГАЗ-51, ЗИС-150, М-20 и др.).

Карданная передача с промежуточным валом (автомобиль ГАЗ-51)
Рис. 182 - Карданная передача с промежуточным валом (автомобиль ГАЗ-51):
1, 4 и 6 - шарниры; 2 - промежуточный карданный вал; 3 - промежуточная опора; 5 - карданный вал.

С целью уменьшить длину карданного вала и повысить его жесткость крутящий момент от коробки передач передается главной передаче (если расстояние между ними значительное) двумя карданными валами - промежуточным 2 и главным 5 с двумя (автомобиль ГАЗ-ММ) или тремя (автомобиль ГАЗ-51) шарнирами 1, 4 и 6.

В автомобилях ГАЗ-51 задний конец промежуточного вала вращается в подшипнике, установленном в резиновом кольце опоры 3, кронштейн которой привернут к поперечине рамы.

Благодаря эластичности резинового кольца подшипник может самоустанавливаться при деформациях рамы или неточной установке подшипника при оборке.

В двухосном автомобиле с двумя ведущими мостами и отдельно установленной раздаточной коробкой (см. рис. 155) крутящий момент передается мостам от коробки передач через три карданных вала с шестью шарнирами: 1) короткий промежуточный вал 4 с двумя шарнирами 12 и 11 - от коробки передач 2 к раздаточной коробке 5; 2) вал 6 с двумя шарнирами 9 и 8 - от раздаточной коробки 5 к заднему мосту 7; 3) вал 3 с двумя шарнирами 10 и 13 - от раздаточной коробки 5 к переднему мосту 1.

В трехосном автомобиле с тремя ведущими мостами (см. рис. 156) имеются, кроме того, карданные валы 1 и 3 для привода второго заднего моста. Карданные валы 1 и 3 имеют четыре шарнира 7, 6, 5 и 4 и промежуточную опору 2 на среднем ведущем мосту.

Кроме передачи крутящего момента от коробки передач или раздаточной коробки ведущим мостам, карданная передача применяется и для подвода крутящего момента к колесам переднего ведущего моста. Карданы описанного выше типа для этой цели не применяются, так как они:

1) не позволяют приводным валам (полуосям) управляемых колес отклоняться на углы, необходимые для поворота колес (до 35-40°);

2) не обеспечивают достаточно равномерного вращения колес при больших углах отклонения валов.

При карданной передаче, выполненной по схеме, приведенной на рис. 154, скорость вращения ведущей шестерни 5 главной передачи при равномерном вращении ведомого вала коробки передач дважды за каждый оборот достигает некоторого максимума и минимума. Неравномерность вращения ведущей шестерни 5 тем больше, чем больше угол наклона карданного вала относительно ведомого вала коробки передач.

Этот недостаток карданной передачи с одним шарниром не так заметен при небольших углах наклона вала, как при передаче крутящего момента ведущим мостам. Но при тех больших углах отклонения, при которых приходится работать приводным валам ведущих и одновременно управляемых колес, неравномерность вращения их будет достигать недопустимой величины. Неравномерность вращения вызывает повышенный износ деталей (шестерен, шарниров, подшипников) и шин, ухудшает устойчивость движения и затрудняет управление автомобилем.

При карданной передаче с шарнирами обычной конструкции (см. рис. 180) ведомый вал вращается равномерно при следующих условиях:

1) на концах карданного вала 1 (рис. 183), соединяющего ведущий 3 и ведомый 2 валы карданной передачи, имеется не один, а два шарнира 4 и 5;

2) вилки обоих шарниров должны лежать в одной плоскости;

3) оси ведущего 3 и ведомого 2 валов должны быть параллельны одна другой, что необходимо для равенства углов наклона валов.

Схема карданного вала с двумя шарнирами
Рис. 183 - Схема карданного вала с двумя шарнирами:
1 - карданный вал; 2 - ведомый вал карданной передачи (ведущий вал главной передачи); 3 - ведущий вал карданной передачи (ведомый вал коробки передач); 4 и 5 - шарниры.

Вследствие указанных недостатков в приводных валах управляемых колес применяются шарниры специальной конструкции равной угловой скорости.

Наиболее распространенный шарнир этого типа описан ниже (рис. 184).

Шарнир равной угловой скорости (автомобиль ГАЗ-63)
Рис. 184 - Шарнир равной угловой скорости (автомобиль ГАЗ-63):
1 - приводной вал (полуось) колеса; 2 - ведущая вилка; 3 - ведомая вилка; 4 - хвостовик ведомой вилки; 5 - ведущие шарики; 6 - центрующий шарик; 7 - стопорный палец.

Ведущая вилка 2 шарнира выполнена заодно с приводным валом 1, идущим от дифференциала (или имеет короткий хвостовик, соединяющийся с приводным валом втулкой со шлицами). Хвостовик 4 ведомой вилки 3 передает вращение ступице переднего колеса посредством шлицевого соединения. На внутренней поверхности вилок симметрично расположены четыре канавки, в которые вкладывают четыре ведущих шарика 5. Два из них передают крутящий момент в одном направлении, а два других - в противоположном направлении.

В центре вилок имеется гнездо для пятого шарика 6, центрующего вилки и удерживающего ведущие шарики в канавках.

Шарик 6 крепится в определенном положении пальцем 7, входящим в отверстия в вилке и в шарике.

При такой конструкции шарнира обе вилки вращаются с равной угловой скоростью при любом угле наклона.

Равномерность вращения соединяемых шарниром валов достигается тем, что все шарики располагаются при любом угле наклона в одной плоскости, делящей этот угол пополам.

Шарниры и карданные валы изготовляются из углеродистой или легированной стали.


Предыдущий разделБиблиотекаОглавлениеСледующий раздел

© 2010-2017 Algid.net. Все права защищены. Разработка: Дмитрий Ковалев.