Устройство и работа карданной передачи

Категория:

   Автомобили Камаз Урал

Публикация:

   Устройство и работа карданной передачи

Читать далее:

Устройство и работа карданной передачи

На автомобиле КамАЗ-5320 карданная передача обеспечивает привод к среднему ведущему мосту и привод к заднему мосту II, которые связаны через проходной средний ведущий мост, выполняющий функции промежуточной опоры.

Каждая из передач состоит из карданного вала, переднего карданного шарнира, соединенного с карданным валом шлицевым соединением, и заднего карданного шарнира, имеющего фланцевое соединение с ведущим валом межосевого дифференциала (картером дифференциала), а для заднего моста — с ведущим валом главной передачи. На автомобиле применена карданная передача открытого типа.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Рис.

4.18. Карданная передача автомобиля КамАЗ-5320:
I — карданная передача к среднему ведущему мосту; II — карданная передача к заднему мосту; 1, 4 — карданные шарниры; 2 — шлицевое соединение; 3 — карданный вал; 5 — средний ведущий мост; 6 — задний ведущий мост

Устройство карданной передачи показано на рис. 4.19. На одном конце трубчатого карданного вала приварена вилка, на другом — шлицевая втулка. Карданные валы тщательно динамически балансируются. Дисбаланс устраняют балансировочными пластинами, которые приваривают к концам трубы вала и шлицевой втулки. Правильное взаимное положение вилки с шлицевым валом относительно карданного вала в сбалансированном комплексе отмечается выбитыми на них стрелками, которые надо совмещать при сборке карданной передачи.

В карданной передаче автомобиля КамАЗ-5320 применены жесткие карданные шарниры неравных угловых скоростей открытого типа. Каждый такой шарнир состоит из двух вилок — вилки с фланцем и вилки с шлицевым валом. В расточках вилок установлена крестовина, относительно шипов которой вилки могут поворачиваться.

Возможность поворота вилок относительно взаимно перендикулярно расположенных шипов крестовины обеспечивает передачу вращения (крутящего момента) от одного вала к другому при переменном угле между валами. Вилка фланцем крепится к фланцу вторичного вала коробки передач. Вилка шлицевым валом соединяется со шлицевой втулкой карданного вала. Шлице-вое соединение карданного вала герметичное. Смазка во внутренней полости вала удерживается от вытекания заглушкой, а также резиновым и войлочным кольцами, которые прижимаются гайкой сальникового устройства.

Шарнирное соединение вилок с крестовиной выполнено на игольчатых подшипниках. В стакане размещены игольчатые подшипники, внутренней беговой поверхностью которых служат шипы крестовины. Каждый стакан подшипника крестовины зафиксирован в вилке от проворачивания и смещения в осевом направлении. Через сверления в шипах крестовины к подшипникам подводится смазка. В центре крестовины имеется масленка. В полости подшипников смазка удерживается комбинированным уплотнением, которое состоит из резинового самоподжимного сальника радиального уплотнения и двухкромочного торцевого сальника, напрессованного на шип крестовины.

Все карданные шарниры одинаковы по общему устройству, но у заднего конца карданного вала нет шлицевого соединения.

Рис. 4.19. Устройство карданной передачи

Рис. 4.20. Карданная передача автомобиля Урал-4320:
1 — передача к раздаточной коробке; 2,4,6 — валы передачи к лебедке; 3,5 — промежуточные опоры карданной передачи к лебедке; 7 — передача к заднему мосту; 8 — передача к среднему мосту; 9 — передача к переднему мосту

Карданная передача автомобиля Урал-4320 (рис. 4.20) состоит из передачи к раздаточной коробке, передачи к среднему, заднему и переднему ведущим мостам. После модернизации главных передач среднего и заднего ведущих мостов Урал-4320 карданные валы привода к ним укорочены по сравнению с машинами предшествующего выпуска. Кроме того, от раздаточной коробки крутящий момент передается к лебедке карданной передачей, состоящей из трех валов с карданными шарнирами и двух промежуточных опор.

Карданная передача автомобиля КамАЗ-4310 по общей схеме аналогична карданной передаче автомобиля Урал-4320 и состоит из четырех карданных валов: вала между коробкой передач и раздаточной коробкой, валов привода переднего, среднего и заднего ведущих мостов. Карданная передача открытого типа по устройству также аналогична описанной Еыше для автомобиля КамАЗ-5320, но отличается размерами валов, присоединительными фланцами и усиленной защитой шлицевых соединений от попадания влаги и грязи.

Карданные передачи необходимо собирать таким образом, чтобы неподвижные и скользящие вилки карданов валов располагались в одной плоскости. Для этой цели на шлицевых втулках карданных валов и скользящих вилках выбиты стрелки. Необходимо эти стрелки совмещать.

Балансировка карданных валов привода к ведущим мостам осуществляется приваркой балансировочных пластин. Карданная передача между коробкой передач и раздаточной коробкой балансируется установкой балансировочных пластин иод стопорную пластину болтов крепления опорной пластины на вилках.

Рекламные предложения:

Читать далее: Карданный привод ведущих управляемых колес переднего моста автомобилей Урал-4320 и КамАЗ-4310

Категория: — Автомобили Камаз Урал

Главная → Справочник → Статьи → Форум

КГТУ им

Рис. 7.1. Расположение карданных передач на автомобилях: а — в двухосном с приводом на заднюю ось; б — в двухосном с приводом на обе оси — в трехосном с приводом на все оси. 1 — коробка передач; 2 — промежуточный карданный вал; 3, 11 — промежуточные опоры; 4 — основной карданный вал; 5, 7, 9 — ведущие мосты; 6 — карданный вал привода переднего моста; 10, 12 — дополнительные карданные валы

ТЕМА 7   Карданные передачи   7.1. Назначение и расположение Карданная передача предназначена для передачи крутящего момента от одного механизма к другому, если оси их валов изменяют взаимное положение или не лежат на одной прямой. Карданная передача чаще всего соединяет ведомый (вторичный) вал коробки передач или раздаточной коробки с ведущим валом главной передачи моста. Коробка передач крепится на раме (кузове), а ведущий мост присоединен к раме или кузову через подвеску и может перемещаться относительно рамы. Поэтому, при движении автомобиля взаимное положение этих механизмов изменяется. Примеры расположения карданных передач показаны на рис 7.1. 7.2. Карданные шарниры Карданные шарниры это устройства, обеспечивающие передачу крутящего момента между валами, если оси их пересекаются под углом. Различают карданные шарниры равных и неравных угловых скоростей. Последние бывают жесткими и упругими рис 7.2. Жесткий карданный шарнир неравных угловых скоростей передает момент через подвижные соединения жестких деталей. Он состоит из вилок 3 и 5 рис. 7.2б, в отверстия которых вставлены концы А, Б, В и Г соединительного элемента – крестовины 4. Вилки жестко закреплены на валах 1 и 2. При повороте вала 1 вокруг своей оси на угол α вал 2 поворачивается вокруг своей оси на угол β. Соотношение между углами определяется выражением tg α = tg β·cos γ, где γ — угол наклона оси вала 2 относительно оси вала 1. Из выражения следует, что каждые 90º поворота вала 1 угол β становится то больше, то меньше угла α, то равен ему. Следовательно, при равномерном вращении вала 1 вал 2 вращается неравномерно, его частота меняется по синусоидальному закону. Неравномерность тем больше, чем больше угол γ. Чтобы избежать неравномерного вращения ведущих колес автомобиля в карданной передаче устанавливают два карданных шарнира, причем так, чтобы углы γ1 и γ2 (рис 7. 2а) были равны, а вилки карданных шарниров, закрепленные на неравномерно вращающемся валу 5, располагались в одной плоскости. Углы γ для жестких карданных шарниров могут достигать 15…20°. Упругие карданные шарниры устанавливают при γ = 2…3°. Их действие основано на упругой деформации специальных соединительных элементов 2. Одновременно эти элементы выполняют функции дополнительных гасителей крутильных колебаний. Типовая конструкция карданного вала показана на рис. 7.4, а конструкция простейшей карданной передачи с промежуточной опорой в виде, так называемого подвесного подшипника показана на рис.7.3. Карданные шарниры равных угловых скоростей исключают неравномерность вращения ведомого вала карданной передачи. Принцип действия карданного шарнира равных угловых скоростей показан на схеме рис 7. 2в. Валы 1 и 2 соединены между собой рычагами 3 и 4. Рычаги контактируют между собой в точке Б. При вращении валов линейная скорость точки Б одинакова для обоих рычагов, т.е. V = ω1·b = ω2·a. Равенство угловых скоростей ω1 = ω2 возможна, если b = a. Это условие выполнимо, если угол Θ равен углу Ψ, т.е., если точка Б контакта рычагов лежит на биссектрисе угла 180 — γ. При вращении точка Б должна перемещаться по биссекторной плоскости. Конструктивно это условие можно выполнить разными способами. На рис 7.5 изображен шариковый карданный шарнир равных угловых скоростей с делительными канавками. На рис.7.5а показан продольный разрез и детали шарикового карданного шарнира равных угловых скоростей с делительными канавками. Здесь вилки 1 и 5 имеют по четыре делительные канавки 2 и 4, средние линии которых представляют собой окружности с центрами О1 и О2, равноудаленные от центра шарнира О. При сборке шарнира в канавки вилок, расположенных под прямым углом, закладывают четыре рабочих шарнира 3. Предварительно между вилками устанавливают центрирующий шарик 6 на штифт 8, который входит в отверстие шарика 6 и одной из вилок. От осевых смещений штифт 8 удерживается штифтом 7. Так как рабочие шарики расположены симметрично относительно центра шарнира, то при передаче момента под углом центры шариков, 3 описывают окружности, которые находятся в биссекторной плоскости (рис 7.5б). При этом, в передаче момента участвуют только два шарика. Такой шарнир работает до углов между валами до 40 º. На рис 7.6 показана другая конструкция шарикового карданного шарнира равных угловых скоростей. Он называется шарниром с делительным рычажком. Здесь в передаче крутящего момента участвуют все шарики (6 штук), что уменьшает контактное напряжение и увеличивает срок службы шарнира. На рис 7.6а показаны детали шарнира, а на рис 7.6б его расположение в приводе ведущего управляемого колеса. Детали шарнира расположены в чашке 1, имеющей на внутренней поверхности шесть меридиональных сферических канавок. Такие же канавки сделаны в обойме 3, в шлицевое отверстие которой входит ведущий вал. Делительное устройство, устанавливающее шарики 4 в биссекторной плоскости, состоит из сепаратора 2, сферической чашки 5 и делительного рычажка 6. Делительный рычажок сферическими поверхностями входит в гнезда ведущего и ведомого вала и в отверстие сферической чашки 5. Пружиной 7 он прижимается к ведомому валу. Длины плеч рычажка 6 подобраны таким образом, что при передаче момента под углом рычажок 6 поворачивает сепаратор 2 с шариками 4 на угол, равный половине угла между осями ведущего и ведомого вала, т.е. он устанавливает шарики в биссекторной плоскости. Такой шарнир работает до углов 35 º. На рис 7.7 показан третий тип карданного шарнира равных угловых скоростей, так называемый кулачковый карданный шарнир. Здесь изображен шарнир привода ведущего управляемого колеса автомобиля Урал 375. Шарнир состоит из вилок 2 и 6, связанных с наружной 1 и внутренней 7 полуосями. В вилки вставлены кулаки 3 и 5. В пазы кулаков входит диск 4, представляющий собой промежуточное звено шарнира. Можно привести еще много конструктивных решений шарниров равных угловых скоростей, например, в приводе передних ведущих управляемых колес автомобиля «Нива», «ВАЗ»-2121 применен в качестве внутреннего шарнира карданной передачи шарнир, позволяющий совершать осевые перемещения при уменьшении расстояния между мостом и управляемыми колесами (рис 7. 8).

Рис.7.3. Карданная передача автомобиля ВАЗ – 2101: 1,3 – вилки, 2 – резиновый соединитель, 4 – промежуточная опора. Рис. 7.4. Карданный вал: 1,7 – скользящая и фланцевая вилки, 2 – крестовина, 3 – сальник, 4 – игольчатый подшипник, 5 – стопорное кольцо, 6 – труба вала.

Рис. 7.8. Привод переднего колеса автомобиля «ВАЗ»–2121, «Нива»: а – конструкция; б – схема наружного шарнира. 1,7 – внутренний и наружный шарнир, 2,5 – защитные чехлы, 3,6 – защитный кожух, 4 – вал.

Карданная передача. Главная передача и дифференциал

Назначение и устройство карданной передачи

Карданная передача предназначена для передачи крутящего момента от коробки передач (раздаточной коробки в случае полноприводной трансмиссии) к ре­дуктору главной передачи и допускает их взаимное перемещение, вызванное ходом подвески.

Детали карданной передачи

1 — фланцевая вилка заднего карданного шарнира; 2 — карданный вал; 3 — стопорное кольцо; 4 — крестовина; 5 — обойма подшипника; 6 — ролики подшипника; 7 — скользящая вилка передего кар­данного шарнира

Карданная передача может состоять из одного или нескольких карданных валов. Карданный вал состоит из полой металлической трубы и карданных шарниров с фланцевыми вилка­ми. Одна из вилок обычно имеет шлицевое соедине­ние, которое допускает незначительное продольное смещение вала. Карданный шарнир состоит из крестовины и игольчатых подшипников.

Назначение и устройство главной передачи и дифференциала

Главная передача предназначена для увеличения крутящего момента и изменения его направления.

Необходимость изменения направления крутяще­го момента возникает на автомобилях с продольным расположением двигателя, где ось вращения колен­чатого вала перпендикулярна оси вращения колес. Крутящий момент от карданной передачи поступа­ет на фланец вала ведущей шестерни.

Благодаря зубчатому зацеплению ведущая шестер­ня передает крутящий момент на ведомую. Далее крутящий момент передается к ведущим ко­лесам.

Схема работы главной передачи

1 — фланец; 2 — вал ведущей шестерни; 3 — ведущая шестерня; 4 — ведомая шестерня; 5 — ведущие (задние) колеса; 6 — полуоси; 7 — картер главной передачи

При движении в повороте ведущие колеса одной оси проходят за одно и то же время разный путь (внешнее — больший, а внутреннее — меньший). Соот­ветственно отличается и скорость их вращения. Исхо­дя из этого, колеса не могут быть жестко связаны, как изображено на рисунке выше.

Для обеспечения разности в скоростях вращения колес одной оси служит дифференциал. Принцип работы главной передачи с дифференци­алом показан на рисунке ниже.

Главная передача с дифференциалом

1 — полуоси; 2 — ведомая шестерня; 3 — ведущая шестерня; 4 — шестерни полуосей; 5 — шестерни-сателлиты

Благодаря наличию шестерен-сателлитов полуоси левого и правого колес могут при необходимости поворачиваться друг относительно друга.

Карданная передача — Энциклопедия по машиностроению XXL

Двойная карданная передача. Карданные передачи, широко применяемые в автомобилях, тракторах, прокатном оборудовании и др., предназначены для соединения относительно удаленных входного и выходного валов и передачи вращательного движения между ними.  [c.53]
Правильное построение функции перемещения выходного звена рассмотрим на примере простой карданной передачи, широко применяемой в тракторах, автомобилях, станках, тепловозах, строительных, дорожных и других машинах, а также в приборах. Функция положений выходного звена 2 (рис. 4.2) отображается, как известно, равенством  [c.65]

Пространственные механизмы с низшими парами. Если в четырехзвенном механизме, звенья которого образуют только вращательные пары, оси всех пар пересекаются в одной точке, то траектории точек звеньев лежат на концентрических сферах и механизм называется сферическим. На рис. 4, а показана схема четырехзвенного сферического механизма для частного случая, когда оси вращательных пар трех подвижных звеньев пересекаются иод углом 90°, а оси, принадлежащие стойке, пересекаются под произвольным углом а. Этот механизм, известный под названием карданной передачи, служит для передачи вращения между валами, оси которых пересекаются. При равномерном вращении одного вала другой вал вращается неравномерно. Указанный недостаток устранен в двойной карданной передаче (рис. 4, б).  [c.20]

Определение положений звеньев пространственных механизмов с замкнутыми кинематическими цепями. Применение матриц кинематических пар при анализе механизмов по методу преобразования координат поясним на примере карданной передачи, оси валов которой пересекаются в точке О под углом О (рис. 23). Промежуточное звено 2 образует с валами 1 и 3 вращательные пары, оси которых также пересекаются в точке О и образуют с осями валов 1 и 3 углы, равные я/2.  [c. 49]

МЕХАНИЗМ ДВОЙНОГО УНИВЕРСАЛЬНОГО ШАРНИРА (КАРДАННАЯ ПЕРЕДАЧА)  [c.227]

В качестве примера приведем построение функции, корректно отображающей перемещение ведомого вала простой карданной передачи.  [c.85]

Кожухи карданных передач — Соединение с кузовом 11—223  [c.3]

Три нижних рабочих валка приводятся во вращение от мотора через редуктор и карданную передачу отдельно к каждому валку. Верхние валки — два рабочих и два крайних направляющих — вращаются вхолостую благодаря трению о них выправляемого листа. Вертикальная установка верхних рабочих валков производится вспомогательным мотором через червячную передачу. Направляющие валки устанавливаются раздельно вручную путём вращения маховиков, расположенных с внешней стороны станины. Направление движения листа между валками обеспечивается неболь-  [c.455]

Фрезерная головка 2 приводится в действие от рабочего шпинделя станка, а рабочее приспособление — от механизма подачи станка через карданную передачу. Включение подающего механизма производится рычагом 3.  [c.237]

Сопротивления в остальных агрегатах (карданных передачах, подшипниках валов и т. п.) в современном их выполнении настолько невелики, что на общий к. п. д, трансмиссии оказывают весьма малое влияние.  [c.3]

Свои искажения в чистоту гармонического возбуждения вносит расположение двигателей вне вибратора со связью между ними с помощью гибких валов, телескопических карданных передач и т. п. В этом случае, помимо неравномерности вращения и внесения новых упругих связностей, на корпус вибратора передаются еще и переменные силы трения в подшипниках механизма. Все эти влияния устраняются при расположении двигателя на корпусе вибратора.  [c.427]

По данным научно-исследовательского института автомобильного транспорта (НИИАТ) целый ряд операций на машине выполняется без разборки и снятия рядом расположенных агрегатов снятие и постановка водяного радиатора, выпускного газопровода, карбюратора, топливных насоса и бака, воздухоочистителя, катушки и распределителя зажигания, коробки передач, карданной передачи.  [c.236]

УХОД ЗА СМАЗОЧНЫМИ СИСТЕМАМИ ДВИГАТЕЛЕЙ, РЕДУКТОРОВ, КОРОБОК ПЕРЕДАЧ ГЛАВНЫХ И КАРДАННЫХ ПЕРЕДАЧ,  [c.76]

Уход за карданной передачей автомобиля состоит в проверке крепления фланцев карданных валов и кронштейна промежуточной опоры. Все болты крепления должны быть затянуты.  [c.80]

Необходимо строго соблюдать сроки смазывания смазочных операций и рекомендуемый для карданной передачи (подшипника опоры, шлицевого соединения) смазочный материал. Для смазывания шлицевые со единения необходимо разобрать, про.мыть шлицы скользящей вилки, внутреннюю полость шлицевой втулки и заложить в эту полость свежий смазочный материал.  [c.80]

Для повышения долговечности шарниров карданных передач автомобилей, колесных и гусеничных тракторов разработано комплексное уплотнение (рис. 16.16, а—г), которое является одновременно торцовым и диаметральным. Торцовое уплотнение защищает подшипник от попадания пыли, грязи и воды из внешней среды. Диаметральное уплотнение удерживает смазочный материал от вытекания из подшипника. В качестве смазочного материала в них следует использовать только высоковязкое масло. Применение пластичного смазочного материала заметного эффекта не дает.  [c.241]

Минимальные сроки службы должны быть установлены для всех основных агрегатов и деталей, являющихся обычной причиной выхода автомобиля из строя, а также для некоторых деталей, поломка которых особенно опасна. Сюда входят, в частности, двигатель, сцепление, коробка передач, карданная передача, задний мост, рессоры, поворотные цапфы и кулаки.  [c.222]

Рулевая система состоит из рулевого колеса, карданной передачи,. рулевого механизма с гидроусилителем и механизма поворота колес.  [c.170]

При работе этих механизмов вследствие неточности изготовления и монтажа отдельных деталей и узлов, а также вследствие неравномерности движения некоторых звеньев в них возникают переменные но величине и направлению инерционные силы, вызывающие вибрации в механизмах. Эти вибрации создают дополнительные динамические нагрузки как в деталях самого механизма, так и в деталях сопряженных с ним узлов, вызывая их ускоренный износ или даже разрушение. Кроме того, вибрации, возникающие в этих механизмах, могут оказать вредное влияние на работу агрегата в целом, явиться источником шума. Например, вибрации автомобильной карданной передачи, передаваясь на кузов, затрудняют управление автомобилем, особенно на больших скоростях, утомляют водителя и пассажиров, снижают комфортабельность автомобиля. Вибрации, возникающие при работе неуравновешенного насоса или гидромотора в следящей системе, передаваясь на выходное звено, вызывают искажения в законе его движения, снижают точность всей системы и могут оказаться причиной ее неудовлетворительной работы. Поэтому вопросам снижения вибраций в этих механизмах уделяется большое внимание.  [c.424]

Для большей конкретности на схеме фиг. 2 в качестве балансируемого механизма изображена карданная передача с двумя шарнирами. Плоскости исправления выбраны таким образом, чтобы вибрации механизма в направлении оси z зависели только от величины дисбаланса в третьей плоскости исправления.  [c.427]

Рассмотрим частные случаи, полученные из общего путем обращения в нуль некоторых членов в уравнениях (22)—(24). Эти частные случаи были использованы при экспериментальных работах, при проектировании промышленного образца станка для балансировки карданных передач, а также при настройке балансировочного станка.  [c.431]

Этот частный случай был использован при проектировании станка МВТУ-773 для балансировки в соосном положении карданных передач автомобиля Москвич , работающего в настоящее время на Московском заводе малолитражных автомобилей.  [c.431]

Фиг. 3. Общий вид станка МВТУ-773 для балансировки карданных передач

Балансируемую карданную передачу закрепляют в двух бабках 4 и 8, установленных на платформе соосно, и приводят во вращение с постоянной угловой скоростью со с помощью вала 13, имеющего две упругие муфты. Обе бабки имеют возможность перемещаться по пазам вдоль платформы в зависимости от длины балансируемой карданной передачи.  [c.432]

Ввод масштабных и компенсационных коэффициентов в решающее устройство, а также установка начального положения угловых лимбов производится в процессе настройки балансировочного станка с помощью тщательно уравновешенной (эталонной) карданной передачи и контрольных грузов. Для настройки станка в случае отсутствия эталонной карданной передачи данного типа в станке предусмотрены генераторы электрического эталонирования и Tj.  [c.433]

Возбуждение динамических процессов в сельхозмашинах производится цепными и карданными передачами, соединительными кулачковыми и ценными муфтами, подвижными соединениями с зазорами и др. К ним следует отнести и широко применяемую кулачковую предохранительную муфту  [c.72]

Стоимость агрегатов зависит от многих факторов. Кроме конструктивной или технологической простоты или сложности, качества применяемых материалов и т. п. на стоимость влияет в первую очередь характер производства мелкосерийное, серийное или массовое. Учитывая, что при замене механической (зубчатой) силовой передачи гидростатической в таких машинах, как автомобили, тракторы, гусеничные тягачи и транспортеры, отпадает необходимость в главном фрикционе, в коробке передач, в карданной передаче и др. и, учитывая массовый Или крупносерийный характер производства таких машин, можно предположить, что стоимость гидростатических передач не будет превышать стоимость механических передач.  [c.10]

Тракторы Катерпиллер D-7 — Звёздочки — Размеры 11 — 377 Тракторы Кейс—Карданная передача от вала отбора мощности 11 — 388  [c.309]

Валы отбора мощности с.-х. тракторов передают вращение на прицеп через карданную передачу. Расположение вала по ГОСТ 3480-46 показано на фиг. 119. Вращениевала — по часовой стрелке, смотря сзади число оборотов по ГОСТ—535 15 в минуту независимо от передачи в коробке.  [c. 389]

Скорость элеватора составляет 1,6 Mj eK. В конных машинах элеватор приводится в движение от ходовых колёс посредством пары цилиндрических шестерён, в тракторных — от вала трактора через карданную передачу. В двухрядной элеваторной машине Мак-Кормик при наличии коробки скоростей элеватор имеет 3 скорости 0,7 1,5 и 1,9 Mj eK.  [c.160]

Фиг. 41. Пресс — подборщик Клаас с нижними подающими вилами /—пальцы вил 2—карданная передача J—тар-моз вязального аппарата 4 — лента тормоза . 5—ремённая передача б—цилиндрические шестерни 7—вал вя-зальн. 1х аппаратов 8—вязальные аппараты Р—механизм включения вязального аппарата /( —передача к вязальному аппарату

Перспективными в этом отношении являются карданные передачи автомобиля ЗИЛ-130 и его модификаций, если они смазываются высоковяэким маслом, а также подшипниковая опора с жидкостной смазкой, показанная на рис 109 в работе [7]. Она предназначена для ответственного узла трения — железнодорожной буксы  [c.244]

Примером подсистемы, состоящей из шести элементов, может быть силовая передача автомобиля, состоящая из элементов двигатель, сцепление, коробка передач, карданная передача, главная передача и ведущее колесо. Вторая подсистема, состоящая из пяти элементов, может представлять собой тормозное устройство, в котором элементами являются тормозной рычаг, главный тормозной цилиндр, трубопроводы, тормозные рабочие цилиндры и тормозные колодки. Примем, что элемент Э3П1 представляет собой ведущее колесо (тормозной барабан), а элемент ЭьП2 — тормозные колодки. Взаимосвязь между- этими элементами представляет физическое взаимодействие сопрягаемых поверхностей, определяющих эффективность торможения при определенном давлении тормозной жидкости.  [c.38]

Например, карданные передачи автомобилей и тракторов балансируются после сборки наваркой пластин в двух плоскостях исправления, расположенных на карданном валу как на наиболее массивном звене передачи. Балансировка производится в соосном положении карданной передачи на станке с фиксированной точкой качания или с маятниковой рамой и принципиально не отличается от балансировки жесткого ротора. У карданных передач тяжелых грузовых автомобилей, имеющих массивные фланец-вилки, до сборки производится их статическая балансировка. Динамической neypaBHOBenjeHHO Tbra фланец-вилок обычно пренебрегают вследствие их малости.  [c.424]

Подвижная система станка представляет собой чугунную платформу 5, установленную на четырех винтовых пружинах 7. Жесткость пружин подобрана таким образом, чтобы собственная частота колебаний платформы была по крайней мере в 3 раза ниже частоты вынужденных колебаний, возникающих при вращении неуравновешенной карданной передачи. Для гашения собственных колебаний подвижной системы, возникающих при пуске баланси-  [c.431]

Кинематическая схема комбайна КСТ-З показана на рис. 11. Все исполнительные и транспортирующие механичмы — теребильные цепи (/), режущие аппараты (//), трел барабанный очиститель корней (Ilf) — и все транспортеры приводятся от вала отбора мощности. В трансмиссии ис-пользовапы карданная передача (IV), втулочно-роликовые цени (12 шт.) и зубчатые передачи.  [c.74]

---

Техническое обслуживание и ремонт карданной передачи и ведущего моста автомобиля ВАЗ

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 02 Ноября 2015 в 11:59, курсовая работа

Описание работы

Тема моей квалификационной работы: «Техническое обслуживание и ремонт карданной передачи и ведущего моста автомобиля ВАЗ». Цель моей работы рассмотреть:
-устройство, назначение и принцип работы карданной передачи и ведущего моста автомобиля ВАЗ;
-выявить основные неисправности и способы их устранения;
-техническое обслуживание автомобиля ВАЗ;
-ремонт.

Содержание работы

Введение 4
1.Основная часть. 5
Карданная передача и ведущий мост автомобиля ВАЗ. 5
1.1.1 Назначение, устройство и принцип работы карданной передачи автомобиля ВАЗ. 5
1.1.2 Назначение, устройство и принцип работы ведущего моста автомобиля ВАЗ. 10
2.Технологическая часть. 14
2.1 Техническое обслуживание и ремонт карданной передачи и ведущего моста автомобиля ВАЗ. 14
2.1.1 Основные неисправности карданной передачи карданной передачи и ведущего моста автомобиля ВАЗ. 14
2.1.2 Техническое обслуживание карданной передачи и ведущего моста автомобиля ВАЗ. 18
2. 1.3 Ремонт карданной передачи и ведущего моста автомобиля
ВАЗ. 22
3.Охрана труда. 50
3.1 Требование техники безопасности при уборке и мойке автомобилей. 50
Заключение 53
Список использованной литературы

Файлы: 1 файл

Содержание

 

Введение                      

                                                                                 4

1.Основная часть.             

                                                                           5

1. Карданная передача и ведущий мост автомобиля ВАЗ.                     5

1.1.1 Назначение, устройство  и принцип работы карданной  передачи автомобиля ВАЗ.      

                                                                                                5

1.1.2 Назначение, устройство  и принцип работы ведущего  моста автомобиля ВАЗ.         

                                                                                           10

2.Технологическая часть.      

                                                                    14

2.1 Техническое обслуживание  и ремонт карданной передачи  и ведущего моста автомобиля  ВАЗ.                          

                                              14

2.1.1 Основные неисправности  карданной передачи карданной  передачи и ведущего моста  автомобиля ВАЗ.               

                                     14

2.

1.2 Техническое обслуживание  карданной передачи и ведущего  моста автомобиля ВАЗ.                                                                                         18

2.1.3 Ремонт карданной передачи  и ведущего моста автомобиля 

ВАЗ.                          

                                                                                               22

3.Охрана труда.               

                                                                           50

3.1 Требование техники  безопасности при уборке и  мойке автомобилей.            

                                                                                              50

Заключение                    

                                                                            53

Список использованной литературы                    

                                   54

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Профессия автомеханика в нынешнем мире технологического прогресса имеет широкий профиль, поэтому весьма популярна и очень востребована.

Рабочие автомеханики производят техническое обслуживание и ремонт автомобилей, следят за техническим состоянием автотранспорта при помощи специальных приборов для диагностики, а также могут управлять автотранспортными средствами.

В современном мире профессия автомеханика очень востребована, так как улицы городов переполнены автотранспортом российского и зарубежного производства. Благодаря работе автомеханика срок службы автомобиля значительно увеличивается, что в свою очередь, снижает риск возникновения дорожно-транспортных происшествий и обеспечивает безопасность водителя на дороге.

Как и в любой другой профессии, наиболее важным критерием для трудоустройства является квалификация и опыт работника. Поэтому автомеханики постоянно совершенствуют свои знания и умения.

Тема моей квалификационной работы: «Техническое обслуживание и ремонт карданной передачи и ведущего моста автомобиля ВАЗ». Цель моей работы рассмотреть:

-устройство, назначение  и принцип работы карданной  передачи и ведущего моста  автомобиля ВАЗ;

-выявить основные 

неисправности  и способы их устранения;

-техническое обслуживание автомобиля ВАЗ;

-ремонт.

 

 

 

 

 

1.Основная часть.

 

2. Карданная передача и ведущий мост автомобиля ВАЗ.

 

1.1.1 Назначение, устройство  и принцип работы карданной  передачи автомобиля ВАЗ.

 

При размещении одного агрегата относительно другого на некотором расстоянии крутящий момент между ними передается через карданные передачи. Они предназначены для передачи крутящего момента между агрегатами, оси валов которых могут смещаться при движении. Их применяют главным образом на автомобилях для соединения ведомого вала КП с валами раздаточной коробки и ведущих мостов. Без карданных передач не обходятся полноприводные автомобили и автомобили с задним приводом. На автомобилях с передним приводом карданные передачи отсутствуют. Карданная передача состоит из: переднего и заднего валов, промежуточной опоры с подшипником, шарниров с вилками и крестовинами, шлицевого соединения, эластичной муфты.

Карданная передача а/м ВАЗ–2106 состоит из двух трубчатых валов, соединенных между собой карданным шарниром, эластичной муфты 23 (рис. 1) и промежуточной опоры 17.

Передний карданный вал 14 изготовлен из тонкостенной трубы, к обоим концам которой приварены шлицевые наконечники. На шлицах переднего наконечника расположен фланец 7, который через резиновую муфту 23 соединяется с фланцем 2 вторичного вала 10 коробки передач шестью болтами 1 и 6. Соосность соединяемых валов обеспечивает центрирующее кольцо 15, напрессованное на конец вторичного вала, и центрирующая втулка 4, запрессованная во фланец 7 карданного вала. Кольцо 15 фиксируется на валу стопорным кольцом 16.

Шлицевое соединение смазывается через отверстие, закрываемое пробкой 18. Смазка удерживается резиновым сальником 9, который расположен в стальной обойме 8, а с другой стороны уплотнителем 13, надетым на гайку 12 и поджимаемый ею.

Задний шлицевой наконечник вала 14 опирается на шариковый подшипник 39 промежуточной опоры.

На шлицах наконечника гайкой 35 закреплена вилка 28 промежуточного карданного шарнира.

Задний карданный вал также изготовлен из тонкостенной трубы, по концам которой приварены вилки карданных шарниров.

Промежуточная опора поглощает вибрации карданной передачи. Она состоит из кронштейна, закрепленного на поперечине 26 болтами с гайками. Поперечина, в свою очередь, крепится гайками на болтах, приваренных к кузову. На болты крепления поперечины устанавливаются стальные распорные втулки 20 и резиновые изолирующие втулки 19, поджимаемые шайбами. В кронштейне рас положена резиновая подушка, которая привулканизирована к поверхностям кронштейна и корпуса подшипника. В корпусе подшипника расположен радиальный шариковый подшипник 39 с уплотнителями, который фиксируется в корпусе стопорным кольцом 27. Пылеотражатели, установленные с обеих сторон подшипника, защищают подшипник от воздействия окружающей среды.

Эластичная муфта поглощает шум и вибрации карданной передачи.

Она выполнена из шести резиновых элементов 3, между которыми размещены металлические вкладыши 5 с отверстиями для болтов 1 и 6. На вкладышах имеется шесть выступов, три из которых заходят в пазы фланца вторичного вала коробки передач, а остальные – в пазы фланца эластичной муфты. Этим обеспечивается центрирование эластичной муфты на фланцах.

Карданный шарнир состоит из двух закрепленных на валах вилок 28 и 33, которые соединяются между собой крестовиной 34. На полые шипы крестовины надеты корпуса игольчатых подшипников 30. Подшипник крестовины уплотняется сальником 31, расположенным в металлической обойме 32.

Игольчатые подшипники в сборе фиксируются в отверстиях вилок стопорными кольцами 29, которые по толщине делятся на пять размеров. Подбором стопорного кольца обеспечивается осевой зазор крестовины в пределах 0,01–0,04 мм.

С 1988 года на автомобили ВАЗ – 2106 устанавливается карданная передача с шарнирами повышенной долговечности. Она внешне отличается увеличенной толщиной вилок по месту установки игольчатых подшипников, отсутствием металлических обойм под сальниками крестовины и более резким переходом трубы переднего карданного вала в шлицевой наконечник (примерно под углом 90°).

Карданные шарниры имеют улучшенное уплотнение игольчатых подшипников. Это достигается применением сальников радиально–торцевого уплотнения. Корпуса игольчатых подшипников отштампованы из листовой стали, в отличие от точеных из прутковой стали в ранее применяемой карданной передаче.

Новые и ранее выпускаемые крестовины карданных шарниров взаимозаменяемы, но устанавливать крестовины ВАЗ–2106 в вилки карданных валов ВАЗ–2101 нежелательно, так как в этих вилках уменьшается жесткость штампованных корпусов игольчатых подшипников.

В связи с изменением размеров вилок карданных шарниров изменена технология разборочных и сборочных работ новых карданных шарниров. Поэтому описывается технология как старых, так и новых шарниров.

Устройство карданной передачи показано на рисунке 1, а крестовины с сальником радиально – торцевого уплотнения на рисунке 2.

 

 

Рисунок 1. Карданная передача автомобиля ВАЗ – 2106

 

1 – болт крепления  эластичной муфты к фланцу  вторичного вала коробки 

передач; 2 – фланец вторичного вала  коробки передач; 3 – резиновый  элемент эластичной муфты; 4 –  центрирующая втулка фланца переднего  карданного вала; 5 – вкладыш эластичной  муфты; 6 – болт крепления эластичной  муфты к фланцу карданного  вала; 7 – фланец переднего карданного  вала; 8 – обойма сальника; 9 –  сальник; 10–вторичный вал коробки  передач; 11 – грязеотражатель; 12–гайка  крепления фланца на вторичном  валу; 13 – уплотнитель центрирующего  кольца; 14–передний карданный вал; 15 – центрирующее кольцо; 16 –  стопорное кольцо; 17 – промежуточная  опора; 18 – пробка; 19 – резиновая  втулка; 20 – дистанционная втулка; 21 – задний карданный вал; 22 – фланцевая вилка карданного шарнира; 23 – эластичная муфта; 24 – кронштейн безопасности; 25 – балансировочная пластина; 26 – поперечина промежуточной опоры; 27 – стопорное кольцо; 28 – вилка переднего карданного вала; 29 – стопорное кольцо; 30 – игольчатый подшипник; 31 – сальник; 32 – обойма сальника крестовины; 33 – вилка карданного шарнира; 34 – крестовина; 35 – гайка крепления вилки; 36 – кронштейн промежуточной опоры; 37 – упругая подушка; 38 – корпус подшипника; 39 – подшипник; 40 – грязеотражатель.

 

Рисунок 2. Крестовина карданного шарнира в сборе

 

1 – крестовина; 2 – сальник  радиально – торцевого 

уплотнителя; 3 – игольчатый подшипник; 4 –  торцевая шайба; А, В, Б – уплотни–тельные  поверхности сальника.

 

При движении автомобиля положение заднего моста относительно кузова постоянно меняется, происходят его колебания или возвратно-поступательные движения. По этой причине угол между коробкой переключения передач и мостом автомобиля не имеет постоянного значения, а все время меняется.

Карданная передача позволяет изменяться этому углу при этом не прерывая передачу крутящего момента от коробки передач на задний мост и далее на колеса. Достигается данный эффект наличием двух взаимно перпендикулярных шарниров на игольчатых подшипниках, эти шарниры вращаясь каждый в своей плоскости создают эффект передачи момента вращения при этом сохраняя равные угловые скорости валов.

 

1.

1.2 Назначение, устройство  и принцип работы ведущего  моста автомобиля ВАЗ.

 

Привод передних ведущих колес переднеприводных автомобилей служит для передачи крутящего момента от выходных валов дифференциала к ведущим передним колесам. Конструкция привода обеспечивает возможность поворота управляемых передних колес, вертикального их перемещения вместе с подвеской при переезде через неровности дороги, а также компенсирует погрешности сборки деталей кузова и подвески.

Приводы правого и левого колес имеют одинаковую конструкцию и отличаются валами, который у привода левого колеса сплошной, а у правого — трубчатый, а также длиной. Последнее объясняется смещением коробки передач в левую сторону от оси автомобиля.

Привод каждого колеса состоит из двух карданных шарниров равных угловых скоростей и вала. Наружный шарнир, соединенный со ступицей колеса, состоит из корпуса, сепаратора, внутренней обоймы и шести шариков. В корпусе шарнира и в обойме выполнены радиусные дорожки качения, кривизна которых имеет меридианальное направление.

В этих дорожках располагаются шарики, соединяющие между собой корпус и внутреннюю обойму. Шарики помещены в окнах сепаратора и удерживаются им в одной плоскости. Вследствие этого происходит центрация внутренней обоймы и корпуса шарнира. Рабочий угол поворота наружного шарнира до 42°.

Внутренняя обойма насажена на шлицы вала до упора в кольцо. Удерживается обойма на шлицах вала стопорным кольцом. Сепаратор имеет сферическую поверхность и окна под шарики. Он обеспечивает синхронность вращения соединяемых шарниром валов за счет установки шариков в бессекторной плоскости угла пересекающихся осей звеньев шарнира, то есть выполняет роль делителя. Вследствие этого, независимо от угла поворота шарнира, шарики всегда удерживаются в плоскости постоянной частоты вращения. Одновременно через сепаратор передается крутящий момент.

Для герметизации полости шарнира применяется гофрированный резиновый чехол, который на корпусе шарнира и на валу привода колеса крепится хомутами и герметичность мест посадки чехла обеспечивается кольцевыми канавками на корпусе шарнира, в которые вдавливается чехол при затягивании хомута. С другой стороны канавки выполнены в самом чехле, они создают лабиринтное уплотнение. Осевое фиксирование чехла на валу достигается упорными буртиками на валу привода. Стягивающие хомуты выполнены из стальной ленты, на которой выштампованы три гнезда и один фиксирующий зуб. Два гнезда служат для стягивания хомута специальным приспособлением, в третье заходит фиксирующий зуб. На шлицевой наконечник корпуса шарнира насаживается ступица переднего колеса. Она крепится самоконтрящейся гайкой.

Внутренний шарнир соединяется с полуосевой шестерней дифференциала. Он имеет незначительные конструктивные отличия по сравнению с наружным шарниром. Это прежде всего тем, что дорожки в корпусе шарнира и в обойме выполнены прямыми, а не радиусными, что позволяет деталям шарнира перемещаться в продольном направлении. Это необходимо для компенсации перемещений, вызванных колебаниями передней подвески и силового агрегата. Продольное перемещение обоймы в корпусе шарнира ограничивается с одной стороны проволочным фиксатором, с другой — пластмассовым буфером. Фиксатор установлен в канавку корпуса шарнира, а буфер в торец вала привода колеса. Хвостовик корпуса шарнира соединяется при помощи шлиц с полуосевой шестерней дифференциала. Полуосевая шестерня удерживается на шлицах вала стопорным кольцом.

Информация о работе Техническое обслуживание и ремонт карданной передачи и ведущего моста автомобиля ВАЗ

Карданный вал: устройство, эксплуатация и ремонт

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

Карданный вал

Из истории кардана

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

Карданный вал в системе полного привода

Задне- и полноприводные автомобиль без карданного вала обойтись не могут: с его помощью крутящий момент от коробки передач или раздатки (для полноприводников) к редукторам переднего и заднего моста. Впервые принцип работы этого механизма описал итальянец Джироламо Кардано, по имени которого и был назван вал. В автомобилестроении кардан начали применять в конце 19-го века. К примеру, одним из пионеров в установке карданного вала на автомобиль стал основатель одноименной французской компании Луи Рено. На его машинах кардан зарекомендовал себя с самой лучшей стороны: благодаря внедрению в трансмиссию этого узла инженерам удалось решить важную проблему – без провалов передавать крутящий момент от КПП к заднему мосту во время движения по неровной дороге, обеспечивая, тем самым, плавность хода. С тех пор карданный вал эволюционировал незначительно – механизм передачи крутящего момента остался прежним, а вот конструкция узла усовершенствовалась в зависимости от того, на какой конкретной модели автомобиля он устанавливался.

Из чего состоит и как работает карданный вал

В устройстве карданного вала принято различать пять основных компонентов:

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

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

Устройство карданного вала

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

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

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

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

Плюсы и минусы кардана

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

Недостаток у карданного вала тоже один – его большая масса, которая добавляет лишние килограммы в снаряженную массу автомобиля, что влияет на его динамические характеристики и расход топлива. Кроме того, установка карданного вала на автомобиль требует оборудования под его днищем специального туннеля, выпуклая сторона которого выдается в салон и приносит неудобства пассажирам заднего ряда. Вращающийся механизм карданного вала служит источником шумов и вибраций, которые в современных автомобилях практически свели на нет посредством установки высококачественных шумо- и виброизоляционных материалов.

Кардан поломался: как диагностировать и ремонтировать

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

Правка карданного вала

Когда эта неприятность происходит, диагностировать поломку можно по увеличившейся вибрации, которая приходит из-под днища кузова в процессе езды. Некоторые умельцы говорят, что в таком случае карданный вал можно «вылечить», простучав его кувалдой и выровняв изгибы. Мы же рекомендуем заменить погнутый вал на новый. Так как некорректная правка геометрии карданного вала может привести к быстрому выходу из строя крестовин. При замене карданного вала важно правильно его отбалансировать, в противном случае неотбалансированый вал, производя вибрации, разрушит не только крестовины, но и другие детали трансмиссии. Балансировку карданного вала невозможно произвести самостоятельно – для этой операции потребуется специальное балансировочное оборудование, которые имеется в мастерских, занимающихся ремонтом карданных валов.

Более всего подвержены поломкам такие элементы карданного вала, как шарниры, крестовины, подшипники. Эти детали в процессе длительной эксплуатации изнашиваются и не могут выполнять своих функций. Ресурс работы шарниров в зависимости от типа привода и конструкции трансмиссии автомобиля составляет 60 – 70 тысяч километров, столько же выхаживают крестовины и подшипники. Впрочем, они могут износиться и раньше – это зависит от качества самих деталей, манеры езды водителя и условий, в которых эксплуатируется автомобиль.

Шарнир карданного вала

Диагностировать выход из строя шарниров, подшипников и крестовин можно по появившимся стукам, щелчкам при переключении передачи или начале движения, нехарактерным для нормальной работы карданной передачи шумам или вибрациям. Мы настоятельно рекомендуем не заниматься «лечением» этих изношенных деталей. Лучше всего будет заменить их на новые: стоят они сравнительно недорого, устанавливаются довольно легко. Замену шарниров, крестовин и подшипников можно сделать самостоятельно, обладая определенными навыками. Если же вы таким навыками не обладаете, то правильно будет обратиться на СТО.

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

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

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

• плавно трогаться при начале движения;

• не допускать длительной пробуксовки колес в глубоких колеях;

• не разгоняться резко;

• воздержаться от езды по пересеченной местности.

Водитель, береги кардан смолоду!

Что такое карданный вал в и какую функцию он выполняет? Основные принципы работы карданов

Начало движения любого автомобиля приводит в действие практически все движущиеся механизмы, включая трансмиссию. Поскольку она находится в постоянном движении, положение ее составных элементов относительно друг друга постоянно изменяется. Мосты, в т. ч. ведущие, также постоянно меняют свое положение, что связано с неровностями дорожного покрытия. Кузов также смещается, и как результат — оси валов, ответственных за передачу крутящего момента, находятся в постоянном движении, при котором они не должны прекращать передавать усилие на ведущий мост.

Для обеспечения непрерывной и качественной передачи крутящего момента от мотора к колесам была создана карданная передача. Ее главной задачей является плавная передача усилия на ведущие колеса, уравновешивая все возникающие колебательные движения узлов ТС. Нормально работающая система обеспечивает постоянную и жесткую связь колес с КПП. При этом, препятствий для функционирования подвески она не вызывает. Кроме передачи усилия от двигателя, карданная передача может быть применена и в рулевом управлении.

В соответствии с конструкцией конкретного ТС, кардан может служить для сопряжения следующих механизмов:

• КПП и раздатку;
• КПП и главную передачу моста;
• передачи мостов — среднего и заднего;
• передние ведущие колеса с полуосями;
• главную передачу напрямую с ведущими колесами.

Как устроена и работает система карданной передачи

Вне зависимости от марки ТС, назначение и устройство карданной передачи практически идентично. Среди основных элементов любой подобной системы передачи усилия стоит выделить следующие:

• карданные шарниры;
• валы — промежуточный и главный;
• эластичная муфта;
• опора с подшипником;
• соединительные элементы.

В настоящее время активно используются два основных типа карданных передач — разница заключается в типе самого сопряжения шарнирных элементов: шарниры неравных угловых скоростей и шарниры равных угловых скоростей (ШРУС). Первый вариант кардана может использоваться на легковом и грузовом транспорте, оснащенных задним приводом, и его основу составляют две вилки, расположенные на концах валов, соединенных между собой крестовиной. Последняя имеет четыре подшипника, являющихся необслуживаемыми — смазка закладывается в них на заводе, и рассчитывается на весь срок эксплуатации крестовины.

ШРУС имеет более замысловатое и совершенное строение. Такой кардан гарантирует неизменную скорость вращения валов вне зависимости от угла, под которым они расположены в конкретный момент. Схема карданной передачи такого типа несколько отличается:

• корпус с обоймой;
• шарики;
• сепаратор;
• защитный чехол, хомуты и стопорные элементы.

ШРУС имеет больший срок эксплуатации, нежели система с крестовиной, что обеспечивается полностью непроницаемым кожухом и достаточным объемом смазки внутри этого узла, сохраняющей высокую пластичность весь срок использования. Но при малейшем повреждении пыльника и потере герметичности, ШРУС достаточно быстро выходит из строя за счет попадания грязи внутрь конструкции. Данная технология гарантирует равномерную передачу усилия от кардана на ведущие колеса при отклонении валов до 35 градусов, и применяется на передне — и полноприводных транспортных средствах.

ТО — так ли оно важно для работы карданной передачи

Своевременное и качественное техническое обслуживание карданной передачи позволит долгое время не узнать о всех «прелестях» самостоятельного ремонта, который может застать в самый неподходящий момент. Стоит отметить, что техническое обслуживание не отличается сложностью, но требует внимания и определенного времени. Основные мероприятия, которые требуются от автовладельца — это проверка степени затяжки крепежных элементов и смазке шлицевого соединения, для чего удобно использовать пресс-масленку. Смазка подшипников на крестовине, как правило, не требуется, хотя некоторые водители не обходятся и без такой процедуры.

Чтобы работа карданной передачи была стабильной и надежной, важно периодически контролировать все болты. Они должны быть затянуты с определенным усилием — от 80 до 205,9 Н.м. Если возникает необходимость замены болтов, установленных на заводе, выбирать новые следует очень внимательно — они обязательно должны быть термически обработаны, в противном случае выдержать большую нагрузку им окажется не под силу. Немало внимания требуется уделять проверке зазоров в шлицевых соединениях — в норме они ощущаться не должны. Съем и разборка кардана при проведении ТО нежелательно, такие работы проводятся только при необходимости ремонта и замены поврежденных деталей.

Распространенные неисправности кардана

Ремонт карданной передачи чащ всего требуется при нарушении сроков ТО или проведении некачественно обязательных работ. Поломки могут возникать и при сильных механических воздействиях на кардан, отмечающихся при небрежной эксплуатации авто. Устройство карданной передачи не отличается сложностью, и к основным проблемам, которые могут возникать относятся следующие:

• разбалтывание креплений;
• сильный износ шеек;
• физический износ крестовин или шарниров.

Стоит отметить, что эксплуатировать транспортное средство, кардан которого неисправен, не только недопустимо правилами, но и просто опасно. Далеко не все автолюбители знают, что кардан нуждается в балансировке. Его вращение происходит всегда с большой скоростью, а отсутствие балансировки незамедлительно приводит к возникновению выраженной вибрации, которая способствует ослаблению крепления и быстрому износу основных его узлов. Балансировка кардана в любом случае обязательна после работ по его ремонту, при котором он демонтировался. Лучше всего проводить эту процедуру на специальном стенде, в условиях специализированной мастерской.

Наиболее уязвимым местом карданной передачи можно считать шарниры, которые могут быстро изнашиваться вне зависимости от привода машины, особенно при эксплуатации в достаточно экстремальных условиях: пересеченная местность, тяжелое бездорожье, гонки. Плавное управление авто особенно важно для авто с передним приводом. Постоянного контроля требуют и пыльники, или защитные чехлы, надежно предохраняющие внутренние механизмы от грязи и воздействия агрессивных веществ окружающей среды. Если при осмотре на них обнаруживаются трещины или разрывы, они подлежат незамедлительной замене. В противном случае в скором времени не избежать дорогостоящего ремонта. Не станет новостью и тот факт, что разборка и сборка карданной передачи должна проводится опытным человеком.

В том случае, если при движении авто обнаруживаются посторонние шумы, опытный водитель может использовать их для диагностики кардана. Так, признаком скорого выхода из строя карданной передачи в связи с износом говорят щелчки, раздаваемые при начале движения авто, а также при поворотах ведущих колес, в особенности на предельные углы. При возникновении сильной вибрации на сбалансированном кардане следует проверить подшипник, расположенный на опоре самого карданного вала — это актуально для ТС с задним приводом. О принципе работы карданной передачи можно посмотреть на видео:

Заголовок

Полно приводная система всегда имеет в наличии этот элемент. Это ведь не промежуточная деталь!

Карданный вал – деталь, которая входит в состав трансмиссии автомобиля, имеющие устройство заднего или полного привода. Этот механизм передаёт вращение к редуктору переднего или заднего моста от коробки передач тем самым карданный вал заслуживает права называть “промежуточное звено-деталь”. Также его можно назвать не иначе, как опора машины!

Классификация

Ниже будет приведено классификация карданных передач, которые формируют механизм, роль которого – промежуточная.

Классифицировать центральное устройство можно по нескольким признакам:

• Назначение;
• В наличие компенсирующее устройство.

По назначению механизма передачу (она же – опора главного механизма и промежуточное звено) можно классифицировать:

• Основные – основные работают как опора для механизмов приводов ведущих колёс;
• Вспомогательные – применяются для механизмов подсобных механизмов, к примеру, лебёдок или насосов, механизмов передач, могут быть промежуточным механизмом, в каком-то устройстве.

Тип кардана зависит от того, какое у него построение и расположения:

• Закрытая передача – когда он заключен в одном из элементов транспортного средства;
• Открытая – когда он находится независимо от других частей машины.

Классификация по наличию компенсации, которое имеет устройство:

• Наличие компенсации. Если в нем предусмотрены варианты компенсирования больших осевых перемещений, то вал называют универсальным;
• Иначе промежуточный механизм называют простым.

Принципы работы

Карданный вал в своём составе содержит:

1. Подвесной подшипник карданного вала;
2. Двойной одноименный шарнир;
3. Скользящую вилку;
4. Всевозможные промежуточные уплотнения;
5. Элементы креплений.

Сам карданный вал может быть из нескольких секций. Так же он является опорой для многих частей машины. Вес его зависит от транспортного средства и его особенностей. Конструкция этой части авто зависит от габаритов. Обычно он составной и основа делается из стальной трубы, для экономии метала и веса, а к ней присоединяются крестовые наконечники. Только маленький кардан может быть сделан цельным и сплошным. Так его промежуточная роль усиливается.

Сплошная деталь – опора для спортивных автомобилей, так как часть веса держится на ней, поэтому ее делают сплошной.

Эта часть машины (его опора) является одна из самых подходящих для ремонта. Сам процесс прост, так же как и снятие механизма с авто. Особенность заключается в том, что-бы заменить двойной карданный шарнир и подвесной подшипник. Это класс детали “промежуточная”.

Выполнение промежуточная передача – функция, которую обеспечивают шарнирные механизмы, на основе крестовин. Позволяют двум валам быть опорой друг другу не прерывая вращения, при том находится под переменным углом. При чем наибольший КПД достигается когда валы опираются на друг друга от 0 до 20 градусов. В этом случае они работают как опора. Если этот показатель превысить, то промежуточная деталь начинает испытывать очень высокие нагрузки. Что ведёт к тому, что опора деталей теряется, разбалансируются вал и вибрирует корпус.

Подвесной подшипник ни что иное, как опора составному валу, удерживая его на месте даже во время вращения. Также это промежуточная часть общего элемента.

Плюсы и минусы использования карданных передач

Описание преимуществ использования такой детали, как двойной карданный шарнир:

• Устройство способно выдержать огромные нагрузки:

Этот параметр очень важен в транспортном средстве, так как нет иного способа передать вращение в автомобиле большой массы. Как пример, лимузины всегда оснащены задним приводом по этой причине (им нужна опора). Так как это является самым надёжным способом передать вращение. Еще один пример, это вес, вес карданного вала Белаза – 105 кг. А спортивный кардан весит 1.8 кг.

• Ремонтопригодность:

Это свойство помогает не менять узел, а ремонтировать только деталь, что облегчает жизнь всем автовладельцам. Так как замена дорогостоящего узла может быть критичной. Таким образом поддерживая в хорошем состоянии карданный вал и меняя только расходные детали, вы сможете продлить время работы автомобиля.

Недостатки:

Наличие кардана в автомобиле повышает вес, а так же уменьшает габариты салона.

• Вибрация: наличие дополнительного узла, которое может иметь устройство, увеличивает шум и вибрацию, что ведёт к разрушению деталей.

Карданная передача служит для передачи вращающего момента между агрегатами, оси валов которых не лежат на одной прямой и могут изменять свое взаимное положение.

У полноприводных колесных машин карданная передача обычно соединяет ведомый вал КП с ведущим валом раздаточной коробки, а ведомые валы раздаточной коробки — с ведущими валами главных передач ведущих мостов. Агрегаты, закрепленные на раме (в частности, КП и раздаточная коробка), могут перемещаться относительно друг друга в результате деформации своих опор и самой рамы, а ведущие мосты присоединены к раме через подвеску, поэтому могут перемещаться относительно рамы и закрепленных на ней агрегатов при деформации упругих элементов подвески. При этом могут изменяться не только углы наклона карданных валов, соединяющих агрегаты, но и расстояние между агрегатами.

Рис. Схема карданной передачи:
1, 4, 6 — карданные валы; 2, 5 — карданные шарниры; 3 — компенсирующее соединение; у1, у2 — углы между валами

В общем случае карданная передача состоит из карданных шарниров 2 и 5, карданных валов 1,4 и 6 и компенсирующего соединения 3. Иногда карданный вал устанавливают на промежуточной опоре, прикрепленной к поперечине рамы ТС.

Карданные шарниры обеспечивают передачу вращающего момента между валами, оси которых пересекаются под углом. Различают карданные шарниры неравных и равных угловых скоростей. Карданные шарниры неравных угловых скоростей подразделяют на упругие и жесткие. Карданные шарниры равных угловых скоростей по конструкции бывают шариковые с делительными канавками, шариковые с делительным рычажком и кулачковые. Обычно их устанавливают в приводе ведущих управляемых колес, где угол между валами может достигать 45°, причём центр карданного шарнира должен совпадать с точкой пересечения осей вращения колеса и его поворота.

Упругие карданные шарниры передают вращающий момент между валами с пересекающимися под углом 2…3° осями в результате упругой деформации соединительных элементов.

Жесткий карданный шарнир неравных угловых скоростей передает вращающий момент от одного вала к другому вследствие подвижного соединения жестких деталей. Он состоит из двух вилок — 3 и 5, в цилиндрические отверстия которых установлены на подшипниках концы А, Б, В и Г соединительного элемента — крестовины 4. Вилки жестко соединены с валами 1 и 2. Вилка 5 может поворачиваться относительно оси БГ крестовины и в то же время вместе с крестовиной поворачиваться относительно оси АВ, благодаря чему и обеспечивается возможность передачи вращения от одного вала к другому при меняющемся угле между ними.

Рис. Схема жесткого карданного шарнира неравных угловых скоростей

Если вал 7 повернется вокруг своей оси на угол а, то вал 2 за это же время повернется на угол В. Соотношение между углами поворота валов 7 и 2 определяется выражением tga= tgВ*cosy, где у — угол, под которым расположены оси валов. Из этого выражения следует, что угол В то меньше угла а, то равен ему. Равенство этих углов наступает через каждые 90° поворота вала 7. Таким образом, при равномерном вращении вала 1 угловая скорость вала 2 неравномерна и изменяется по синусоидальному закону. Неравномерность вращения вала 2 будет тем значительнее, чем больше угол у между осями валов. Если неравномерность вращения вала 2 будет передаваться на валы агрегатов, в трансмиссии возникнут дополнительные пульсирующие нагрузки, возрастающие при увеличении угла у. Чтобы неравномерность вращения вала 2 не передавалась на валы агрегатов, в карданной передаче применяют два карданных шарнира. Их устанавливают так, чтобы углы у1 и у2 были равны; вилки карданных шарниров, закрепленные на неравномерно вращающемся валу 4, должны быть расположены в одной плоскости. Равномерность вращения ведомого вала может быть достигнута также применением карданного шарнира равных угловых скоростей.

Принцип действия карданного шарнира равных угловых скоростей поясняет схема, приведенная на рисунке. С ведущим валом 7 соединен рычаг 2, а с ведомым валом 4 — рычаг 3. Рычаги 2 и 3 при вращении валов постоянно контактируют в точке А, линейная скорость которой одинакова для обоих рычагов, т. е. v = = w1B = w2a= wа. Равенство угловых скоростей w2 и w2 возможно, если а = b. Это условие выполнимо, если угол 0 равен углу W и точка А контакта рычагов лежит на биссектрисе угла между валами 7 и 4. При вращении валов точка А должна находиться в биссекторной плоскости. Конструктивно это условие можно обеспечить различными способами. Наиболее широкое распространение получили карданные шарниры равных угловых скоростей шарикового типа. Применяются также другие типы шарниров равных угловых скоростей.

Рис. Схема карданного шарнира равных угловых скоростей

Принцип действия карданной передачи. Назначение.
Карданная передача предназначена для передачи крутящего момента от одного механизма к другому, если оси их валов изменяют взаимное положение или не лежат на одной прямой.
Карданная передача чаще всего соединяет ведомый вал коробки передач (см, рис.) или раздаточной коробки (см. рис., в) с ведущим валом главной передачи моста. Коробка передач раздаточная коробка) закреплена на раме или на кузове, а ведущий мост присоединен к раме через подвеску и может перемещаться относительно рамы. Поэтому взаимное положение механизмов при движении автомобиля изменяется. Карданные передачу устанавливают также в приводе к передним ведущим управляемым колесам и а приводе ведущих неуправляемых код при независимой подвеске (см. рис., б).
В общем случае карданная передача состоит из карданных шарниров (рис., а), карданных валов 2 и 5, промежуточной опоры 3 и компенсирующего соединения 7.

а — общая;

б — жесткого карданного шарнира неравных угловых скоростей;

в — карданного.

Компенсирующее соединение обеспечивает изменение длины карданного вала , если при перемещении одного механизма относительно другого меняется расстояние между ними, как, например, между ведущим мостом и коробкой передач .
Карданные шарниры обеспечивают передачу крутящего момента между валами, оси которых пересекаются под углом. Различают карданные шарниры равных и неравных угловых скоростей. Карданные шарниры неравных угловых скоростей делят на упругие и жесткие . Карданные шарниры равных угловых скоростей по конструкции бывают шариковые с делительными канавками, шариковые с делительным рычажком, кулачковые и сдвоенные.
Упругие карданные шарниры передают момент между валами с осями, пересекающимися под углом 2 — 3° или несколько больше, в результате упругой деформации соединительных элементов и выполняют функции дополнительного гасителя крутильных колебаний.
Жесткий карданный шарнир неравных угловых скоростей передает крутящий момент от одного вала к другому через подвижные соединения жестких деталей. Он состоит из двух вилок 3 и 5 (рис., б), в цилиндрические отверстия которых вставлены концы А, Б, В и Г соединительного элемента — крестовины 4. Вилки жестко закреплены на валах 1 и 2. При вращении валов концы Б и Г крестовины покачиваются относительно плоскости, перпендикулярной к оси вала 1.
При повороте вала 1 вокруг своей оси на угол а вал 2 поворачивается вокруг своей оси на угол р. Соотношение между углами поворота валов 1 и 2 определяется выражением tga = tgPcosy . Из этого выражения следует, что угол Р то больше угла а, то равен ему. Равенство этих углов наступает через каждые 90° поворота вала 1. Следовательно, при равномерном вращении вала 1 частота вращения вала 2 неравномерна и изменяется по синусоидальному закону в зависимости от времени. Она то больше, то меньше частоты вала 1. Неравномерность вращения тем больше, чем больше угол у между осями валов. В результате неравномерного вращения вала, расположенного за карданным шарниром неравных угловых скоростей, в трансмиссии возникают дополнительные пульсирующие нагрузки. Эти нагрузки тем больше, чем больше неравномерность вращения. При у = 5 / 10° дополнительные нагрузки сравнительно невелики, но при увеличении у до 15 — 20° они превышают нагрузки от крутящего момента двигателя. Чтобы избежать неравномерного вращения ведущих колес автомобиля, в карданной передаче два карданных шарнира устанавливают так, чтобы углы у, и у2 (см. рис., а) были равны, вилки карданных шарниров, закрепленные на неравномерно вращающемся валу 5, должны быть расположены в одной плоскости. Неравномерность вращения ведущих колес устраняют также применением карданного шарнира равных угловых скоростей.
Принцип действия карданного шарнира равных угловых скоростей может быть проиллюстрирован схемой рисунка, (в). Валы 1 и 2 соединены между собой рычагами 3 и 4. Рычаги контактируют в точке Б, линейная скорость которой одинакова для обоих рычагов, т.е. у = w1b = w2а . Равенство угловых скоростей w1 = w2 возможно, если h = a . Это условие выполнимо, если угол 6 равен углу f, т. е. если точка Б контакта рычагов лежит на биссектрисе yгла 180° — у. При вращении валов точка Б должна перемещаться в биссекторной плоскости. Конструктивно это условие можно обеспечить разными способами.
Конструкция карданных передач .
Карданная передача грузового автомобиля (рис.) состоит из трех жестких карданных шарниров 10, 8 и 21, промежуточного 3 и основного 9 валов , промежуточной опоры 16, а также компенсирующего шлицевого соединения 18, 19,
Карданные шарниры неравных угловых скоростей, применяемые на отечественных автомобилях, устроены в основном одинаково. Одна из вилок 1 карданного шарнира имеет фланец, а другая 2 приварена к трубе карданного вала 3. Шипы крестовины 13 входят в проушины обеих вилок с игольчатыми подшипниками 12. Каждый подшипник удерживается в проушине вилки крышкой 14, которая присоединена к вилке двумя болтами, стопорящимися усиками шайбы 11. В некоторых карданных шарнирах подшипники закреплены в вилках стопорными кольцами . Для удержания смазочного материала в подшипнике и защиты его от попадания грязи и влаги предназначено комбинированное уплотнение 15, которое состоит из однокромочного сальника, вмонтированного в обойму подшипника, и торцового уплотнения, напрессованного на шипы крестовины . При такой конструкции не требуется пополнения смазочного материала в процессе эксплуатации. В крестовинах, выпускавшихся ранее, имелась масленка 7 для смазывания подшипников крестовин .
В некоторых карданных шарнирах рабочая нагруженная пружиной кромка резинового сальника обращена в сторону подшипника. Поэтому в крестовине предусмотрен предохранительный клапан, защищающий сальники от повреждения под действием давления нагнетаемого в крестовину масла. Карданные шарниры автомобилей новых моделей обычно заправляют при сборке консистентным смазочным материалом и в эксплуатации его не заменяют.
Максимальный угол между осями валов при использовании жестких карданных шарниров неравных угловых скоростей зависит в основном от конструкции вилок и не превышает 15 — 20° . Если угол между осями валов менее 2° и при передаче крутящего момента изменяется незначительно, то шипы крестовины деформируются иглами и быстро разрушается карданный шарнир. Чтобы избежать этого, в карданных шарнирах иногда применяют подшипники скольжения в виде втулок.
Карданные валы выполняют из тонкостенных труб, к которым приваривают вилки карданных шарниров, шлицевые втулки или наконечники . Для уменьшения поперечных нагрузок валы динамически балансируют в сборе с карданными шарнирами. Дисбаланс карданных валов устраняют, приваривая к концам трубы вала балансировочные пластины 20, а иногда устанавливая балансировочные пластины под крышки подшипников карданных шарниров. Взаимное положение деталей шлицевого соединения после сборки и балансировки карданного вала на заводе отмечается специальными метками. При нарушении балансировки из-за изгиба вала, износа подшипников и других причин возникают дополнительные поперечные нагрузки и вибрации валов, что снижает срок службы как карданных передач, так и механизмов, соединяемых ими. Компенсирующее соединение карданной передачи выполняют обычно в виде шлицевого соединения. Оно обеспечивает изменение длины карданной передачи, если при перемещении одного агрегата относительно другого меняется расстояние между ними, как, например, между ведущим мостом и коробкой передач. Шлицевой наконечник 19 вилки карданного шарнира входит в шлицевую втулку 18, приваренную к валу 3. В шлицевое соединение при сборке закладывают смазочный материал. Для защиты от вытекания смазочного материала и загрязнения установлены войлочный сальник 5 и чехол 6. У легковых автомобилей шлицевое соединение карданной передачи иногда выполняется в картере коробки передач . Например, на автомобиле ГАЗ-24 «Волга» щлицевая втулка вилки карданного шарнира надета на шлицы удлиненного ведомого вала коробки передач. Шлицевое соединение, размещенное в удлинителе картера коробки, смазывается маслом, находящимся в картере.
Промежуточная опора представляет собой шариковый подшипник 17, закрепленный на промежуточном карданном валу. Подшипник закрыт с обеих сторон крышками с войлочными сальниками и установлен в упругой резиновой обойме 4, которая размещена в кронштейне, укрепленном на раме. Упругая обойма подшипника снижает вибрацию и предотвращает возникновение в промежуточном карданном валу нагрузок, обусловленных неточностью монтажа опоры и деформациями рамы.
Карданная передача легкового авто передачи грузового автомобиля , но передний карданный шарнир, расположенный между коробкой передач и промежуточной опорой, выполнен упругим. Он состоит из вилок 1 и 3, массивных резиновых соединительных деталей 2, а также болтов с гайками и шайбами.

Карданные шарниры равных угловых скоростей устанавливают в приводе к управляемым ведущим колесам.
Шариковый карданный шарнир с делительными канавками имеет два кулака 2 и 4 (рис., а), изготовленные как одно целое с валами 1 и 5. В каждом кулаке выполнено по четыре канавки, в которые закладываются четыре шарика 3. Пятый шарик 6 расположен между торцами кулаков и обеспечивает их центрирование. Для установки четвертого шарика 3 при сборке карданного шарнира на центрирующем шарике 6 сделана лыска. После сборки карданного шарнира центрирующий шарик поворачивают лыской в сторону торца вала кулака 2 и фиксируют в этом положении штифтом 8, входящим в отверстие шарика 6 и вала кулака 2. Штифт 8, в свою очередь, фиксируют другим штифтом 7.
При вращении валов 1 и 5 в любую сторону крутящий момент передается от одного кулака к другому только через дна шарика. Каждый из четырех периферийных шариков лежит одновременно в канавках обоих кулаков, а его центр при этом располагается на пересечении осей канавок в точке, которая лежит в плоскости, проходящей через точку О. Вследствие этого при вращении валов и изменении угла между их осями шарики 3 всегда устанавливаются в биссекторной плоскости.
Простота конструкции и достаточная надежность в работе карданных шарниров с делительными канавками позволяет применять их на многих отечественных автомобилях (УАЗ-469, ГАЗ-66, ЗИЛ-131). Такие шарниры могут работать при углах поворота колес до 30 — 32°. Их недостатком является необходимость точной фиксации валов в осевом направлении, а также высокие давления на контактных поверхностях, что снижает долговечность таких шарниров и ограничивает их применение на автомобилях большой грузоподъемности.
:

а — с делительными канавками;

б — с делительным рычажком.

В шариковом карданном шарнире с делительным рычажком 14 (рис., б) связь между ведущей звездочкой 77 и сферической чашкой 9, выполненной как одно целое с валом 75, осуществляется шестью шариками 12, заключенными в сепаратор 10. При повороте вала 75 относительно вала ведущей звездочки делительный рычажок через направляющую чашку 13 поворачивает сепаратор, устанавливая шарики в биссекторной плоскости. Крутящий момент в таком шарнире передается через все шарики как при переднем, так и при заднем ходе. Поэтому нагрузка на шарик меньше, чем у карданного шарнира с делительными канавками. При одинаковых габаритных размерах карданные шарниры с делительным рычажком могут передавать больший момент, чем карданные шарниры с делительными канавками. Они работают при углах до 38°.
На рисунке показан привод переднего колеса автомобиля «Урал-375» с кулачковым карданным шарниром равных угловых скоростей. В пазах вилок 4 и 7 валов 1 и 6 полуосей могут поворачиваться кулаки 5 и 8. Кулаки шарнирно соединяются между собой диском 9, входящим в их вырезы. При передаче вращения, когда валы 7 и 6 расположены под углом, каждый из кулаков 5 и 8 поворачивается одновременно относительно оси паза вилки и оси диска. Оси пазов вилок лежат в одной плоскости, которая проходит через среднюю плоскость диска 9. Эти оси расположены на равных расстояниях от точки пересечения осей валов и всегда перпендикулярны осям валов, поэтому точка их пересечения при любом положении вилок располагается в биссекторной плоскости.

а — общий вид привода;

б — детали кулачкового карданного шарнира;

1 — наружная полуось;

2 — поворотная цапфа;

3 — уплотнительные манжеты;

4 и 7 -вилки;

5 и 8 — кулаки;

6 — внутренняя полуось;

9 — диск;

10 — обод колеса;

11 — шина;

12 — соединительная муфта;

13 — трубопровод.

Кулачковые карданные шарниры могут работать при углах до 50°. Благодаря большой контактной поверхности деталей, через которые передаются усилия, кулачковый карданный шарнир имеет небольшие размеры. Основной его недостаток — более низкий, чем у шариковых карданных шарниров, КПД и, как следствие, больший нагрев при работе.
Если передние управляемые колеса легкового автомобиля ведущие, то их привод осуществляется карданными передачами, имеющими обычно дна карданных шарнира 1 и 7 равных угловых скоростей и вал 4 (рис., б). Долговечность карданных шарниров в значительной мере зависит от наличия в них смазки и защиты их от влаги и грязи. С этой целью оба карданных шарнира закрыты защитными чехлами 3, 6 и кожухами 2, 5.
Наружный (ближний к колесу) карданный шарнир (рис., б), как и шарнир, показанный на рисунке, а, представляет собой шарнир с делительными канавками (001 = 002, R1 = R3 ), но здесь канавки не боковые, а внутренние 10, ограниченные радиусом RB, и наружные 8, ограниченные радиусом RH, как у шарнира с делительным рычажком (см. рис., б). Такой шарнир может работать при углах у до 35°. Центрирование (поворот вокруг центра О) осуществляется сепаратором 9.
Внутренний (дальний от колеса) карданный шарнир может работать при углах у не более 18°, но при любом значении у возможно перемещение всей внутренней части шарнира вдоль оси ею наружной обоймы. Таким образом, внутренний карданный шарнир осуществляет функции компенсирующего устройства. У обоих шарниров крутящий момент передают все шарики.

а — конструкция;

б — схема наружного шарнира.

Карданной называется передача, осуществляющая силовую связь механизмов автомобиля, валы которых несоосны или расположе­ны под углом. Карданная передача служит для передачи крутящего момента между валами механизмов. В зависимости от типа, компоновки и конструкции автомобиля карданная передача может передавать крутящий момент от короб­ки передач к раздаточной коробке или к главной передаче ведуще­го моста, от раздаточной коробки к главным передачам ведущих мостов, между главными передачами среднего и заднего ведущих мостов, от полуосей к передним ведущим и управляемым колесам, от главной передачи к ведущим колесам с независимой подвеской. Карданная передача может также применяться в приводе от короб­ки отбора мощности к вспомогательным механизмам (лебедка и др.) и для связи рулевого колеса с рулевым механизмом. Дополнительно к общим требованиям к системам, агрегатам и механизмам автомобиля к карданной передаче предъявляются специальные требования, в соответствии с кото­рыми она должна обеспечивать:

Передачу крутящего момента и равномерное вращение валов соединяемых механизмов независимо от угла между валами;

Передачу крутящего момента без создания в трансмиссии ав­томобиля дополнительных нагрузок;

Высокий КПД;

Бесшумность при работе.

Для соединения механизмов автомобиля применяются кардан­ные передачи различного типа.

Одновальные карданные передачи применяются на легковых автомобилях с короткой базой (база — расстояние между передними и задними колесами) и колесной формулой 4×2 для соединения коробки передач с задним ведущим мос­том. Такая карданная передача состоит из карданного вала3 и двух карданных шарниров.

Двухвальная карданная передача применяется на автомобилях с длинной базой и колесной формулой 4×2 для связи коробки передач с задним ведущим мостом. Передача включает в себя два карданных вала, три карданных шарнира и промежу­точную опору. Эта карданная передача получила наибольшее рас­пространение на легковых, грузовых автомобилях и автобусах ог­раниченной проходимости. На автомобилях повышенной проходимости с колесной фор­мулой 4×4 используются три одновальных карданных передачи для соединения соответственно коробки передач с раздаточной коробкой, а также раздаточной коробки с задним и передним ведущими мостами. На автомобилях высокой проходимости с колесной формулой 6×6 и индивидуальным приводом ведущих мостов раздаточная коробка соединяется с задним ведущим мостом двух­вальной карданной передачей с промежуточной опорой. Связь коробки передач с раздаточной коробкой с передним и средним ведущими мостами этих автомобилей осуществляется одновальными карданными передачами. В автомобилях высокой проходимости с колесной формулой 6 х 6 и со средним проходным ведущим мостом для связи коробки передач с раздаточной коробкой и раздаточной коробки с ведущими мостами используются одновальные кардан­ные передачи. При этом обеспечивается привод дополнительного редуктора среднего моста.

Одновальные и двухвальные карданные передачи, используе­мые для соединения коробки передач, раздаточной коробки и ведущих мостов автомобилей, имеют карданные шарниры нерав­ных угловых скоростей.- Карданные передачи с шарнирами равных угловых скоростей на автомобилях применяются для привода пе­редних управляемых и одновременно ведущих колес.

Карданные шарниры. Карданным шарниром или карданом на­зывается подвижное соединение, обеспечивающее передачу вра­щения между валами, оси которых пересекаются под углом. В автомобилях применяются карданные шарниры неравных и равных угловых скоростей. Первые называются асинхронными шарнирами, а вторые — синхронными.

Карданный шарнир неравных угловых скоростей состоит из вилки ведущего вала, вилки ведомого вала и крес­товины, соединяющей вилки с помощью игольчатых подшип­ников. Одновальная, двухшарнирная, с карданами неравных угловых ско­ростей карданная передача состоит из трубчатого карданного вала, к од­ному концу которого приварена вилка, а к другому — наконеч­ник со шлицами. Наконечник соединен с подвижной в осевом направлении шлицевой втулкой, приваренной к вилке кар­данного шарнира. Такое подвижное шлицевое соединение назы­вается компенсирующим устройством. Оно обеспечивает измене­ние длины карданной передачи при перемещении ведущего моста относительно коробки передач во время движения автомобиля. Шлицевое соединение смазывают через масленку. Оно уплотняет­ся манжетой и защищается от грязи резиновым гофрированным чехлом.

Вилки вала соединяются с вилками карданных шарни­ров крестовинами и игольчатыми подшипниками, которые сма­зываются через масленку в крестовине. Каждый подшипник со­стоит из стального стакана с иголками, закрепленного в проуши­не вилки и уплотненного манжетой для удержания смазочного материала и защиты от воды и грязи. Вилки карданных шарниров через свои фланцы болтами прикрепляются к фланцам, которые установле­ны на концах валов карданной передачи и главной передачи, со­единяемых карданной передачей. При таком фланцевом крепле­нии карданной передачи очень удобны ее монтаж и демонтаж на автомобиле.

Принцип работы приводных валов

-Jiangsu Sitong Cardan Shaft Co., Ltd DOCANDO INTERNATIONAL INDUSTRY CO., LIMITED

Карданные приводные валы используют болты и самоконтрящиеся гайки для соединения фланцев на обоих концах с другими механическими компонентами. Крутящий момент передается за счет силы трения между концевыми шпонками фланца и фланцами.

В нем используются болты и самоконтрящиеся гайки для соединения фланцев на обоих концах с другими механическими компонентами, а крутящий момент передается через силу трения между шпонками на концах фланца и фланцами.

Болт можно вводить только со стороны фланца, совпадающей с карданным приводным валом, а гайка затягивается со стороны фланца. Механические характеристики болта соответствуют стандарту, а механические характеристики гайки — нормативным требованиям.

Таким образом можно надежно соединить карданный приводной вал. Высота внутреннего зубчатого кольца карданного ведущего вала не может быть изменена произвольно, в основном потому, что ход зубодесушительного станка ограничен, а высота внутреннего зубчатого круга слишком велика, что приведет к тому, что станина не будет высыхать и обрабатываться на большом зубообрабатывающем станке.

Во-первых, это влияет на эффективность работы, во-вторых, увеличивает цены. Дизайнер дал для этого четкую норму. Высота внутреннего зубчатого венца муфты не должна превышать 80, и она ограничивается карданным приводным валом с внешним диаметром менее 300.

Внутренние зубья с внешним диаметром более 300 будут иметь железа. В этом случае сальник можно сначала снять и обработать проволочной резкой, а не на станке для обработки зубчатых колес.

Карданный приводной вал используется для соединения двух валов (ведущий вал и ведомый вал) в разных механизмах, чтобы заставить их вращаться вместе для передачи крутящего момента механических частей.

В трансмиссии для тяжелых условий эксплуатации некоторые карданные приводные валы также выполняют функции буферизации, демпфирования и улучшения динамических характеристик вала.

Карданный приводной вал состоит из двух половин, которые связаны соответственно с ведущим валом и ведомым валом.Большинство силовых машин в основном соединяются с рабочими машинами с помощью муфт.

Он состоит из двух половин, которые соединены соответственно с ведущим валом и ведомым валом. Большинство машин общего назначения соединяются с рабочей машиной посредством карданных приводных валов.

Он состоит из двух одинарных универсальных муфт и промежуточного вала, который может использоваться для реализации соединения между двумя валами, которые пересекаются, параллельны или расположены в шахматном порядке, для реализации движения и движения между ведущим валом и ведомым валом Передача усилия .

Играет важную роль в развитии машиностроения и автомобилестроения. Чтобы приспособиться к различным условиям работы, промежуточный вал обычно делится на две части, которые соединены шлицами.

Взаимное положение торцевых поверхностей вилки можно отрегулировать, изменив монтажное соотношение шлицев. Разумная конструкция трансмиссии универсального шарнира может передавать мощность, уменьшать вибрацию, генерируемую при передаче движения, и поддерживать вал вращения с одинаковой скоростью и передачу одного и того же крутящего момента.

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 пересечения 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 углах), 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 пути 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 этот шарнир.

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 — треножными.

Внешний продукт 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, — 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, значит, 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.

Следует также 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;
• клетка, 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: в корпусе, а также на внутренней обойме расположены сферические канавки

• , количество которых 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 сделаны 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 ШРУСа. Но в целом можно выделить распределение видов, на которое в дальнейшем могут 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 автомобилист 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 обозначается 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 производстве колесных тракторов и некоторой строительной техники;

4) Ball, самый обычный.Используются как внешние, так и внутренние ШРУСы.

Как работает ШРУС

Так как 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 уменьшается. 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 называют петлей «Rceppa» в среде профессиональных любителей. 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 величина 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 нужно соблюдать следующее условие — колеса должны быть ведущими.

Поскольку ШРУС является неотъемлемой частью, это означает, что, помимо вращения, он может обеспечить 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 между ними разница. 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. Вполне возможно удерживать шары 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 усилие.

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 автомобиля. 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. При замене пыльника его необходимо заполнить новой смазкой.В том случае, если неисправность возникла не недавно, ШРУС должен выйти из строя раньше времени.

(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 =

На графиках показаны величины TII и TIV. 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, определенного 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 можно заметить, что при более высоких значениях входной угловой скорости вала

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, представляют 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]

Фрейденштейн Ф. и Мейси Дж. П .: Инерционные моменты

шарнира Гука, в: Proc. 21-й конференции по механизмам ASME

раз в два года, Чикаго,

16-19 сентября, DE-Vol. 24, pp. 407-413, 1990.

[3]

Фэн Ч., Ван Д. и Чжу Ю.: 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.

[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,

Что такое редуктор заднего моста, принцип работы

Еще 20 лет назад привод на задние колеса для обычных дорожных транспортных средств был признан world grandi как наиболее разумное и разумное решение.В начале строительства грузовых и легковых вагонов долгое время использовалась цепная передача, более простая и экономичная для малых скоростей и умеренных нагрузок. Но при резком увеличении веса автомобиля скорость его движения и мощность двигателя цепи показали низкий КПД трансмиссии и были заменены на «Кардан — редуктор заднего моста». Современная коробка передач легко переносит 300-400 тысяч км при условии использования качественного трансмиссионного масла и правильной регулировки трансмиссии.

Редуктор заднего моста выполняет три основные задачи:

К сведению! Подавляющее большинство редукторов заднего моста современных заднеприводных автомобилей имеют практически идентичную конструкцию конструкции механизма.

Внешний вид коробки передач может отпугнуть своей замысловатостью, но в основе системы лежат два простых механизма, связанных между собой — главная трансмиссия и сателлитный дифференциал.

В гиперкарах в заднем мосту может быть дополнительно установлена ​​система блокировки дифференциала, позволяющая отключать буксирующее колесо.

Для динамики автомобиля важны параметры редуктора заднего моста, как и правильно подобранные номера КПП. Для различных модификаций одной марки автомобиля это хорошо заметно на советских вазах, производитель использовал разное передаточное число редуктора заднего моста. Значение варьировалось от 3,9 до 4,22. Чем выше коэффициент трансмиссии КПП, тем диетичнее машина разгонялась в начале движения, при малых значениях передаточного числа машина отлично разгонялась в скоростном режиме и имела посредственную динамику в Начните.

Для оценки характеристик машины важно разобраться в вопросе — как узнать передаточную величину редуктора заднего моста. Для этого достаточно:

• пост на домкрате любое из колес задней оси станка;
• сделать выемку белой краской на карданном валу;
• установить на КПП нейтральную передачу;
• поверните колесо на десять полных оборотов, одновременно считая количество оборотов карданного вала.

Число оборотов скручивания, разделенное на 10, даст желаемую передачу редуктора заднего моста.

Технические характеристики редуктора заднего моста ГАЗель ориентировочные. На пассажирском газе 2705 или бортовом газе 3302 устанавливался редуктор заднего моста классической компоновки — главная передача гипоидного зацепления с передаточным числом 5,125 и конический редукторный дифференциал. Для авто с формулой колес 4х4 применялась коробка передач с передаточным числом 4.3, а для любителей скоростных вариантов — от легкового газового 33105 с коробкой передач 3.5.

Особенности конструкции коробки передач

В конструкции узла величина передаточного числа определяет параметры главной передачи, называемой реверсивной коробкой передач задней оси. Это обычная передача, состоящая из меньшей меньшей шестерни и большей шестерни. Необычный вид шестерни и шестерни объясняется просто — это наиболее эффективный способ зацепления с использованием спиральных зубцов гипоидного зацепления.Не углубляясь в теорию, можно добавить, что использование обычных шестерен увеличило бы габаритные размеры коробки передач как минимум вдвое. В гипоидной передаче несколько зубцов склеиваются одновременно, что снижает контактную нагрузку на них.

Пара шестерен производится заводом с подбором индивидуальных параметров зацепления, поэтому менять их в произвольном порядке не рекомендуется.

По схеме видно, что ось вращения ведущего вала от шестерни смещена ниже главной оси вращения на величину так называемого гипоидного смещения, за счет чего его подшипники находятся в полуоси. в нагруженном состоянии, интенсивно смазываются и охлаждаются.

Снять и отрегулировать коробку передач

Основная проблема, с которой сталкиваются автомобилисты при необходимости ремонта или восстановления понижающей способности КПП, — это правильный подбор передаточного числа и регулировка зазора зацепления. Поэтому необходимо демонтировать коробку передач, проверить степень износа главной передачи и отрегулировать.

Наиболее часто рекомендуемый способ проверки состояния редуктора заднего моста — шум при переключении на повышенную, а затем пониженную передачу.При отсутствии различимых стуков или шумов в задней оси торможение двигателем со скорости 60-70 км / ч до полного торможения.

Под действием инерции движения шестерня дифференциала, связанная с полуосями, раскручивается до больших оборотов дифференциалом и ведущим колесом в хвостовике. Наличие гула или шума указывает на неудачные перерывы в передаче. Звук, издаваемый «проблемными» подшипниками, появится при увеличении скорости движения независимо от нагрузки трансмиссии.

На конце хвостовика редуктора заднего моста фланцевое соединение с карданным валом. Демонтаж шестерни обычно начинается со снятия крепежных болтов.

Совет! Перед снятием кардана обязательно нанесите метку на фланцы, это поможет выбрать правильное положение карданного вала на хвостовике.

Перед снятием коробки передач производятся подготовительные операции:

• измеряется зазор под картером заднего моста;
• мост автомобиля поднимается домкратом, задние колеса снимаются, после чего он опускается на опоры на уровне, соответствующем величине зазора, измеренной в пункте 1;
• снимаем карданный вал.Открутив нижнюю трубку и пробку контроля уровня, масло из картера заднего моста;
• крепление полуосей на ступицах задних колес взято, полуоси извлечены из «чулок» левой и правой стороны заднего моста сварены с центральным картером в единой конструкции;
• открутив болты по периметру крепления корпуса шестерни к картеру моста, аккуратно, стараясь не повредить прокладку, снимаем тяжелый механизм.

Внимание! В некоторых случаях для центрирования положения картера редуктора относительно картера вместо центрирующих штифтов используют пару крепежных болтов, отверстия в которых выполнены с повышенной точностью.

При наличии следов глубокого износа, сколов или окраски металлических частиц необходимо заменить проблемные детали. Дополнительное внимание следует обратить на наличие тугих штифтов валов-сателлитов. При частом торможении у двигателя именно шкворни разрушаются первыми, что приводит к смещению валов и разрушению сателлитов дифференциала.

Регулировка редуктора заднего моста

Сильный тихий шум или гул в коробке передач заднего моста — первая и основная причина, по которой принимается решение о демонтаже, регулировке или ремонте. Мало кто обращает внимание на хвостовик или вентиляционное отверстие капли смазки через сальник.

Для проверки причин и решения вопроса — как устранить гул в редукторе заднего моста, необходимо проверить наличие и уровень смазки, открутив пробку контроля уровня масла на картере моста.Не спешите доливать масло в редуктор заднего моста — если нет полной уверенности в качестве, слейте его, промойте картер черозина и залейте хорошее трансмиссионное масло с антибликовыми присадками. Нормы эксплуатации предусматривают замену масла каждые 30 тыс. Км.

Кстати! Гул возникает при нагреве редуктора заднего моста до высоких температур, что часто бывает при движении в жару с большой перегрузкой. Перегретое масло теряет вязкость и способность отводить тепло. Если коробку передач накинули «на холод» — в картере нет смазки или произошел смещение шестерни.

Какое масло лучше заливать в редуктор заднего моста? Используйте трансмиссионное масло GL5 вязкостью 90W для теплой погоды и небольших холодов и 80w — для сильных морозов. Но, в любом случае, следует придерживаться рекомендаций Спецификации эксплуатационных жидкостей автомобиля, приведенных в руководстве по ремонту и эксплуатации.

Если при замене масла в редукторе заднего моста гул не устранился, его снимают и подвергают регулировке. Экономичность и ресурс редуктора заднего моста определяется взаимным расположением ведущей и ведомой шестерен.Подтверждением правильности контакта ведущей шестерни и зуба шестерни является форма и расположение пятна контакта.

В правильно отрегулированном механизме место контакта находится в центре и равномерно распределено почти по всей поверхности зуба шестерни. Для визуального определения качества взаимодействия:

• на шестерню нанесите легковолновую эмульсионную краску, обычно белого или красного цвета,
• собрать главную шестерню в картере коробки передач;
• вымойте колесо и оцените место контакта.

Если пятно смещается на внешнюю часть шестерни для прямого хода и внутрь для заднего хода, под головкой ведущей шестерни устанавливается дополнительная металлическая прокладка, тем самым подводя ее к ведомой шестерне. Прокладки очищают или заменяют на более тонкие, если зона контакта в прямой передаче смещена к центру, а задняя — к внешней части шестерни. Как правило, на заводах производителя используются 17 типоразмеров с интервалом 0,05 мм, общая толщина 2.От 5 до 3,4 мм.

В редукторе заднего моста подшипник конический, однорядный, закреплен в стопорной гайке и залит консистентной смазкой, рассчитан на работу до первого капитального ремонта.

Основные проблемы редуктора заднего моста

Значительно снижен ресурс и надежность работы редуктора, если:

• нарушена частота и сроки замены трансмиссионного масла, что может привести к повышенному износу рабочей поверхности зубьев;

Принцип подшипника карданного шарнира

Подшипник карданного шарнира представляет собой механическую конструкцию, в которой ИСПОЛЬЗУЕТСЯ соединение с шаровой головкой для реализации другой коаксиальной передачи энергии.Это важная часть автомобильного подшипника. Комбинация карданного шарнира и трансмиссионного вала называется универсальным трансмиссионным устройством.

Классификация карданных подшипников: универсальный упорный шарнир с постоянной скоростью, универсальный универсальный шарнир с шариковой сепаратором, тройник универсального подшипника, двойной заводской шарнир и т. Д. Подшипник карданного шарнира разделен на универсальный упорный шаровой шарнир с постоянной скоростью подшипниковый шарнир, универсальный шарнир равных угловых скоростей, универсальный шарнир с шариковой сепаратором, тройник универсального шарнира, двойной заводской универсальный шарнир и т. д.

Принцип работы подшипника карданного шарнира — линейный подшипник в вертикальном положении, а плоскость горизонтальной оси перпендикулярна подвижной оси. В этом случае линейные скорости в точках соединения между подвижной вилкой и поперечным валом, а между ведущей вилкой и поперечным валом точки соединения в плоскости крестового специального подшипника равны. Проекция скорости от ведущей вилки на горизонтальную плоскость. Так как при использовании рамы независимой подвески тяги выполнить это условие затруднительно. роликовый подшипник, взаимное положение трансмиссии не меняется.Неравенство скоростей позволяет достичь минимально возможной скорости Неравномерная скорость 10-осевого универсального шарнира. Когда угловая скорость ведущего вала неодинакова за один период, скорость ведущего вала будет быстрой и медленной. одинаковая угловая скорость, то есть, когда есть Угол между ведущим валом и ведущим валом, карданный шарнир одного поперечного вала не равен скорости. Угол между двумя валами первого универсального шарнира и шара подшипник равен углу между двумя валами второго кардана.Состояние постоянной скорости передачи выходного вала и входного вала трансмиссионного вала реализуется универсальным шарниром двойного поперечного вала. Подвижная вилка находится в горизонтальном положении, а поверхность поперечного подшипника перпендикулярна ведущему Проекция скорости от подвижной вилки на горизонтальную плоскость. Подшипник ведущей вилки первого универсального шарнира находится в той же плоскости, что и активная вилка второго универсального шарнира. Скорость главного приводного вала отключает подшипниковую систему. .Чем больше угол пересечения двух валов, тем больше частота вращения, тем хуже неравномерная частота вращения приводного вала.

% PDF-1.7 % 1 0 объект > / Lang (vi-VN) / MarkInfo> / StructTreeRoot 111 0 R / Метаданные 418 0 R / ConnectedPDF> / cVersionID >>>>> эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > эндобдж 5 0 obj > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595.32 842.04] / Содержание 40 0 ​​R / Группа> / Вкладки / S / StructParents 0 >> эндобдж 6 0 obj > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595.32 842.04] / Contents 73 0 R / Group> / Tabs / S / StructParents 1 >> эндобдж 7 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595.32 842.04] / Contents 80 0 R / Group> / Tabs / S / StructParents 2 >> эндобдж 8 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595.32 842.04] / Содержание 102 0 R / Группа> / Вкладки / S / StructParents 3 >> эндобдж 9 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595.32 842.04] / Contents 106 0 R / Group> / Tabs / S / StructParents 4 >> эндобдж 10 0 obj > / ExtGState> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595.32 842.04] / Contents 107 0 R / Group> / Tabs / S / StructParents 5 >> эндобдж 11 0 объект > эндобдж 12 0 объект > эндобдж 13 0 объект > эндобдж 14 0 объект [250 0 408 0 0 833 778 180 333 333 500 564 250 333250 278 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 278 278 0564 0 0921722 667 667 722 611 556722 722 333 389 722 611 889722 722 556 0 667 556 11 722 722 944 0 0 0 333 0 333 0 0 0 444 500 444 500 444 333 500 500 278 278 500 278 778 500 500 500 500 333 389 278 500 500 722 500 500 444] эндобдж 15 0 объект > эндобдж 16 0 объект > эндобдж 17 0 объект [250 0 0 0 0 0 833 0 333 333 500 0250 333250 0500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 333 0 0 0 0 0 0 722 0722 722 0 611 0 778 389 500 778 0 944 0 0 611 0 722 556 667 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 500 556 444 556 444 333 500 556 278 333 556 278 833 556 500 556 556 444 389 333 556 500 722 0 500] эндобдж 18 0 объект > эндобдж 19 0 объект > эндобдж 20 0 объект [250 0 0 0 0 0 0 0 0 0500 0250 333250 0 0500 500 500 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 667 667 722 0 0 0 0 0 0 0 0 0 722 0 0 0 0 0 611 0 667 0 0 0 0 0 0 0 0 0 500 500 444 500 444 333 500 556 278 0 0 278 778 556 500 500 0 389 389 278 556 0 667 0 444] эндобдж 21 0 объект > эндобдж 22 0 объект > эндобдж 23 0 объект [250 0 0 0 0 0 0 0 333 333 500 0250 0250 278 500 500 500 500 500 500 0500 500 0 333 333 0 675 0 0 0 611 611 667 722 0 611 722 722 0 444 0 556 833 667 0 611 0 611 500 556 722 611 833 611 0 0 0 0 0 0 0 0 500 500 444 500 444 278 500 500 278 278 444 278 722 500 500 500 500 389 389 278 500 444 667 444 444] эндобдж 24 0 объект > эндобдж 25 0 объект > эндобдж 26 0 объект [278 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 722 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 556 611 556 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 389 556 333] эндобдж 27 0 объект > эндобдж 28 0 объект > эндобдж 29 0 объект [278 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 278 333 278 278 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0722 0 0 0 0722278 0 0 0 833 0 0 0 0 0 667 611 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 556 556 500 556 556 278 556 556 222 222 500 222 833 556 556 556 0 333 500 278 556 500 722 500 500] эндобдж 30 0 объект > эндобдж 31 0 объект > эндобдж 32 0 объект [278 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 278 333 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 278 0 0 0 0 0 0 0 0 722 0 0 0 0 0 0 0 667 0 0 0 0 0 0 0 0 611 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 556 0 500 556 556 0 556 556 222 222 0 222 833 556 556 556 0 333 500 278 556 500 722 0 500] эндобдж 33 0 объект > эндобдж 34 0 объект > эндобдж 35 0 объект > поток xmL [w 610? 1% ؆ 0 Q`4 | Ł @ uZUkm.((* imMZ 45iGniIp (Kh ׏ s = k

Теоретический и экспериментальный анализ неуравновешенного и растрескавшегося карданного вала в окрестности критической скорости

Ключевые слова: карданный вал , трещина, муфта Гука, поперечно-крутильные колебания , нелинейный, ротор-комплект 4, переходная жесткость.

1. Введение

Система карданного шарнира, как один из важнейших компонентов механических компонентов, часто используется во вращающемся механическом оборудовании, например, в автомобильной промышленности.Универсальный шарнир или шарнир Гука используется для передачи мощности, когда входной вал смещен с выходным валом; это один из основных компонентов системы передачи. На характеристики универсальной системы передачи часто может влиять наличие неисправностей, и это необходимо учитывать в процессе проектирования. Несоосность муфты после дисбаланса является наиболее частой неисправностью вращающихся машин [1]. Были проведены различные исследования для изучения динамической устойчивости вала, соединенного посредством шарнира.Однако в случае вращающихся валов, взаимосвязанных с шарниром, параметрическая нестабильность в системе вращающихся валов может быть результатом асимметричного вала, анизотропного подшипника, треснувшего вала, применяемого периодического изменения соотношения скоростей и углового смещения [2]. Установившийся отклик, резонанс и динамическая нестабильность были исследованы во вращающемся валу Тимошенко с жестким несимметричным диском, подверженным периодической осевой силе в качестве параметрически возбуждаемой системы с использованием метода конечных элементов [3].Было обнаружено, что динамическая неустойчивость системы и флуктуирующая часть осевой силы вызывают области динамической неустойчивости с увеличением амплитуды флуктуации. Ранее в [4] сообщалось, что наличие этой нестабильности может вызывать заметный шум, сильные механические сотрясения и преждевременные усталостные отказы валов, зубьев шестерен и т. Д. Секхар и Прабху [5] исследовали влияние перекоса гибкой муфты на вибрации. роторно-подшипниковой системы.Была проанализирована линейная система, и было получено решение, предполагая, что результирующая вибрационная характеристика состоит из 1 × и 2 × компонентов. Используя этот подход, было продемонстрировано, что расположение муфты относительно формы изгибной моды оказывает сильное влияние на колебания.

Кроме того, аналогичная задача исследовалась в линейных и нелинейных условиях [6]. Результаты показали, что возникающая параметрическая нестабильность зависела от частоты вращения первичного вала и угла шарнира Гука.Существование параметрического резонанса, квазипериодических и хаотических движений было показано в рамках нелинейного основного уравнения. Модель для анализа частичной вибрации двухвальной системы гребного винта с трещинами, соединенной с шарниром Гука, обсуждалась в [7].

Модель построена на основе уравнений динамики транспортного средства и теории вибрации. Результирующая управляющая система уравнений была численно решена и исследована с помощью нестационарной обработки сигналов на основе методов вейвлет-преобразования.Несколько недавних исследований с основными предположениями были сделаны в отношении движений ротора и показали некоторые надежды в отношении движений ротора, чтобы гарантировать, что результаты будут коррелированы с ожидаемой формой [8-10]. Из литературы ясно, что взаимосвязь между муфтой вала и вибрацией оборудования до сих пор полностью не изучена. Основы реалистичной модели соединенных между собой валов через шарнир лучше всего можно найти, обратившись к нескольким сложным математическим моделям, включающим ротородинамические элементы, присутствующие в реальных роторных системах.Основываясь на этой концепции, настоящее исследование направлено на изучение влияния неисправностей на характеристики карданного шарнира трансмиссии и их последствий путем расширения предыдущих исследований, представленных в [9, 10] для несбалансированной и треснувшей двухроторной системы. Анализ проводится теоретически и экспериментально на сложной нелинейной ротородинамической модели, подверженной эффектам совместной связи Гука, для исследования результирующих движений системы и характеристик передачи. Таким образом, данная работа имеет следующую структуру.В разделе 1 кратко изложены результаты исследований, проделанных к настоящему времени по различным методам моделирования, поведению системы и сбоям. В разделе 2 представлена ​​модель связанных двух роторов и разработан параметр возмущения во время передачи крутящего момента с использованием шарнира Гука. Модель обогащена рассмотрением влияния трещины на входной вал и передачи движения на второй вал под действием скорости и трещины в разделе 3. Управляемое уравнение системы устанавливается в разделе 4.В разделе 5 анализируется моделирование предлагаемой модели характеристик передачи для таких неисправностей, как дисбаланс, связанный с шарниром Гука и трещина дыхания. Модель проверена экспериментально на модифицированном роторном комплекте 4 Лабораторная ротородинамическая система Bently Nevada в разделе 6, а в конце следуют выводы Раздела 7.

2. Математическая модель исследования

Моделирование двухроторных систем предполагает принятие «упругого тела», которое может включать как вращение, так и отклонение; таким образом, динамические свойства более сложные.Этот раздел посвящен созданию базовой математической модели спаренного двухроторного двигателя, которая может быть использована для изучения вибрационного отклика несбалансированных и треснувших роторных систем. Модель основана на простом подходе Джеффкотта, направленном на интуитивную и прямую интерпретацию отношений возбуждения и отклика системы. На рис. 1 (а) представлена ​​смоделированная двухроторная система. Его основными элементами являются первичный и вторичный валы, подшипники и муфта Гука. Рассматриваемая двухроторная система включает два симметричных упругих вала, на каждом из которых находится массивный жесткий диск; которые характеризуются кинетической энергией системы.Два диска имеют массу M1 и M2. и несут эксцентрические неуравновешенные глыбы масс, mu1 и mu2 соответственно.

Были сделаны следующие допущения и соображения: 1) Два вала являются гибкими для обеспечения поперечной и крутильной вибрации. 2) Не учитываются гироскопические эффекты, связанные с вращением дисков. 3) Жесткость валов на изгиб считается относительно небольшой по сравнению с жесткостью подшипников. 4) Рассмотрены эффекты линейного вязкого демпфирования подшипников.5) Гироскопические эффекты из-за вращающихся дисков незначительны. 6) Предполагаются самоустанавливающиеся подшипники, чтобы гарантировать, что подшипник принимает форму изгибного режима валов на опорах. 7) Мощность, затрачиваемая на преодоление крутильных колебаний, равна нулю, а демпфирующая сила не зависит от реакций в суставе Гука. Это предположение предусматривает включение диссипативной функции Рэлея в уравнение Лагранжа. Следовательно, д.о.ф. системы сосредоточены в центрах инерций, а их суммарные смещения таковы: момент инерции массы двигателя JM1, который испытывает вращение упругого тела θ1 только выходной инерции редуктора Jgb.JM2 — чистый момент инерции масс-диска M2, передаваемый через шарнир Гука, который претерпевает вращение упругого тела θ2, и угол пересечения осей первичного и вторичного валов β. Муфты Гука были смоделированы с применением кинематики универсальных шарниров. Валы нагружены только при боковом прогибе и кручении, сбалансированы в поперечном направлении, и величина достаточной поперечной жесткости гораздо более значительна, чем жесткость на кручение. Наконец, передача вибрации от мотор-редуктора на первичный вал пренебрежимо мала по сравнению с крутильными колебаниями системы первичного вала.

Рис. 1. а) Эскиз карданного вала с трещиной, б) сборка в деформированном состоянии

а)

б)

Рис. 2. а) Деформированная конфигурация вала 1 и диска 1, б) деформированная конфигурация вала 2 и диска 2

а)

б)

2.1. Функция возмущения между входом и выходом вала

Хорошо известно, что в автомобильной сборке разница между входным θ1 и выходным θ2 движениями карданного вала сохраняется небольшой, чтобы уменьшить вибрацию в муфте [11].Это достигается за счет снижения β до низкого значения, обычно ниже 6 °. Пусть чистое смещение JM2 выражается как:

где μ — параметр малого возмущения, зависящий от θ. Кинематическая зависимость между выходным сигналом θ2θ1 определяется выражением:

где β — угол наклона вторичного вала. Комбинируя уравнения. (1) и (2), выход:

(3)

tanθ1-μθ1 = γtanθ1,

и с учетом бесконечно малого малоуглового приближения для μ (θ1) приводит к:

(4)

cosβtanθ1 = tanθ1-tanμθ11 + tanθ1tanμθ1.

Для ограниченного диапазона μ (θ1) уравнение. (4) будет конечным и периодически сходящимся. Делая μ (θ1) предметом в Ур. (4) дает:

(5)

μθ1 = 1-cosβtanθ1θ1cosβtan2θ1 + 1.

Разница между θ1 и выходом θ2 для бесконечно малого малоуглового приближения дает:

(6)

θ2 = θ1-tanθ11-cosβcosβtanθ12 + 1.

2.2. Математическая модель предлагаемой двухроторной системы на основе методов Лагранжа

Объединенные инерциальные опорные кадры, X1, Y1, Z1 и X2, Y2, Z2, как показано на рис.2 (a) -2 (b) были приняты для глобального представления системы с сосредоточенными массами. X1, Y1, Z1 закреплены на коробке передач, причем Z1 совпадает с осью выходного вала коробки передач. Тогда как X2, Y2, Z2 прикреплены к левому подшипнику вторичного вала таким образом, что Z2 совпадает с центральной осью подшипника, как показано на Рис. 1 (a). Векторы Re1 ​​и Re2 представляют глобальную позицию mu1 и mu2 соответственно. Пары векторов Rc1, ϕ1 и Rc2, ϕ2 соответственно представляют центры масс ротора M1 и M2.

2.3. Формулировка кинетической энергии роторной системы

Комбинированные боковые и вращательные смещения системы, кинетическая энергия системы G состоит из кинетической энергии компонентов первичного вала 1 (Gs1) и вторичного вала 2 (Gs2) и выражается как:

(6а)

Gs1 = 12JM1 + Jgbθ˙12 + 12M1X˙12 + Y˙12 + 12mu1R˙e1TR˙e1,

(6б)

Gs2 = + 12JM2θ˙22 + 12M2X˙22 + Y˙22 + 12mu2R˙e2TR˙e2,

, что соответствует кинетической энергии, выраженной как:

(7)

G = 12JM1 + Jgbθ˙12 + 12M1X˙12 + Y˙12 + 12JM2θ˙2r2 + 12M2X˙22 + Y˙22 + 12mu1R˙e1TR˙e1 + 12mu2R˙e2TR˙e2.

Здесь R˙e1 и R˙e2 — векторы скорости неуравновешенных масс mu1 и mu2 соответственно, вращающихся с моментом инерции диска 1 и диска 2. Векторы R˙e1 и R˙e2 могут быть выражены как [12] :

(8)

Re1 = Aθ1e1, Re2 = Aθ2e2.

Преобразование вращения матриц, [A (θ2)] и [A (θ1)] определяется как:

(9а)

Aθ1 = cosθ1 -sinθ1sinθ1 cosθ1,

(9б)

Aθ2 = cosθ2 -sinθ2sinθ2 cosθ2.

Матрицы имеют следующее значение: [A (θ1)] — вращательное преобразование из системы координат мотор-редуктор x1g, y1g в инерциальную систему отсчета X1, Y1. [A (θ2)] — вращательное преобразование из левой вторичной системы координат диска x2b, y2b в систему отсчета X2, Y2.

Дифференциация Re1 и Re2 по времени дает:

(10а)

R˙e1 = θ˙1Aθθ1e1, R˙e1 = X˙1-θ˙ex1sinθ1-θ˙ey1cosθ1Y˙1 + θ˙ex1cosθ1-θ˙ey1sinθ1,

(10б)

R˙e2 = θ˙2Aθθ2e2, R˙e2 = X˙2-θ˙ex2sinθ2-θ˙ey2cosθ2Y˙2 + θ˙ex2cosθ2-θ˙ey2sinθ2,

, где [Aθ1 (θ1)] = d [A (θ1] и [Aθ2 (θ2)] = d [A (θ2], e1 = 1,0….. 0T и e2 = 0,1 ….. 0T представляют положения mu1 и mu2 в соответствующих системах координат тела диска x1, y1 и x2, y2, как показано на рис. 2 (a) и 2 (b) . Пары ex1, ey1 и ex2, ey2 являются компонентами e1 и e2 в координатах x1, y1 и x2, y2.

Дифференцирующее уравнение. (7), присвоив и выполнив соответствующие замены уравнений. (8a) — (10b) приводит к кинетической энергии Eq. (11) ниже:

(11)

G = 12JM1 + Jgb + JM2 (μ-1) 2θ˙12 + 12M1 + mu1X˙12 + Y˙12 + 12M2 + mu2X˙22 + Y˙22-m1uesin2θ1X˙1-cos2θ1Y˙1θ˙1-m2ueμ-1sin2θ2rX˙ 2-cos2θ2rY˙2θ˙1.

2.4. Формулировка потенциальной энергии роторной системы

Потенциальная энергия системы состоит из энергии деформации поперечной вибрации вала и энергии деформации кручения, выраженной как:

(12)

V = 12K1Tθ12 + 12K1X1XX12 + 12K1Y1YY12 + 12K2X2XX22 + 12K2Y2YY22 + 12K2Tθ22,

, где K1X1X, K1Y1Y, K2X2X, K2X2X — жесткость вала, K1T и K2T — коэффициенты жесткости на кручение, связанные со степенями свободы системы.

2,5. Формулировка выражения для функции диссипации Рэлея

С учетом эффекта коэффициента демпфирования и без учета возбуждающей внешней силы и внешнего крутящего момента функция рассеяния Рэлея может быть выражена как:

(13)

D = 12C1Tθ˙12 + 12C1X1XX˙12 + 12C1Y1YY˙12 + 12C2X2XX˙22 + 12C2Y2YY˙22 + 12C2Tθ˙22,

, где C1X1X, C1Y1Y, C2X2X, C2Y2Y — это демпфирование изгибных колебаний соответствующих коэффициентов демпфирования степеней свободы, C1T и C2T — демпфирование крутильных колебаний первого и второго вала соответственно.

3. Механизм и введение функции дыхательной щели

Принимая во внимание, что входной вал 1 имеет радиус R с поперечной трещиной, как показано на рис. 3, моменты инерции центроидной площади элемента с трещиной вокруг осей X и Y равны IX- (t) и IX- (t) соответственно.

Рис. 3. Поперечное сечение дыхательной щели: после вращения вала. Пунктирная область представляет сегмент трещины.

В [13] изменяющиеся во времени моменты инерции IX- (t), IY- (t) и IX-Y- (t) относительно центральных осей X и Y во время вращения вала выражаются в терминах моментов инерции центров тяжести Ix- и Iy- во вращающихся осях x и y как [14] произведение инерции (поперечный момент инерции) задается как:

(14)

IX-t = Ix- + Iy-2 + Ix — Iy-2cos2Ωt + Ix-y-sin2Ωt,

(15)

IY-t = Ix- + Iy-2-Ix — Iy-2cos2Ωt-Ix-y-sin2Ωt,

(16)

IX-Y-t = -Ix — Iy-2sin2Ωt + Ix-y-cos2Ωt,

, где Ix- = Ix-Acee2, Iy- = Iy, Ix- и Iy- — моменты инерции площади поперечного сечения элемента с трещиной относительно вращающихся осей x и y, Ace — площадь поперечного сечения элемента с трещиной. сечение, а е — положение его центра тяжести по оси ординат.Поскольку y является осью симметрии площади поперечного сечения элемента с трещиной при вращении, то Ix-y- = 0. Величины Ace и e были получены в [14] как:

(17)

Туз = R2π + 1-δδ2-δ-cos-11-δ,

(18)

е = 2R3δ (2-δ) 3 / 23Ас. Y-t,

где E — модуль упругости, L — длина ротора.Из-за оси симметрии площади поперечного сечения элемента с трещиной при вращении получаем IX-Y- = IY-X- = 0.

4. Основные уравнения движения

Уравнение Лагранжа системы в каждой обобщенной системе координат:

(23)

ddt∂G∂q˙ + ∂D∂q˙ + ∂V∂q-∂G∂q = Tq, q = θ1, X1, Y1, X2, Y2,

При замене ур. (11) — (13) и (22) в уравнение. (23), выполняя необходимое дифференцирование и манипулирование, уравнение динамики системы выглядит так:

(24)

mθθmθX1mθY1mθX2mθY2mX1θmX1X1000mY1θ0mY1Y100mX2θ00mX2X20mY2θ000mY2Y2θ¨X¨1Y¨1X¨2Y¨2 + cθθ00000cX1X100000cY1Y100000cX2X200000cY2Y2θ˙X˙1Y˙1X˙2Y˙2 + kθθ00000kX1X100000kY1Y100000kX2X200000kY2Y2θX1Y1X2Y2 = -NLθ0000-Nθ0000.

Элементы матриц массы, жесткости и демпфирования в их окончательных формах:

(25а)

mθθ = JD1 + JM1 + m1ue12 + JD2 + m2ue22μ (θ1) -12,
mθ1X1 = mX1θ1 = -m1uesin2θ1, mθ1Y1 = mY1θ1 = m1uecos2θ1,
mθ1X2 = mX2θ2θ1 = mYθ1 = m2u (mYθ2θ1 = m2) (mYθ2θ1 = m2μs ) -1cos2θ2,
mX1X1 = mY1Y1 = M1 + m1u, mX2X2 = mY2Y2 = M2 + m2u,
cθθ = C1T + C2Tμ (θ) -12, cX1X1 = cY1Y1 = C1XXT, cX2X2 = cY2Y2 = cY2Y2 = cY2Y2 = cY2Y2 = cY2Y2 = cY2Y2 k2Tμ (θ) -12, kX1X1 = kY1Y1 = k1, kX2X2 = kY2Y2 = k2,

(25б)

NLθ1 = -JM2 + m2ue2μθ1-1μ˙θ1θ˙12 + 2m1uecos2θ1X˙1 + 2m1uesin2θ1Y˙1
+ m2uesin2θ2-cos2θ2θ˙1 + 2sin2θ2μθ1-1θ1θ˙1μ˙ (θ1) Y˙2 + 2m2ues 2θ˙1Y˙2 + m2ue2cos2θ2 (μ (θ1) -1) 2 + sin2θ2μ˙ (θ1) + 2cos2θ2 (μ (θ1) -1) μ˙ (θ1) θ1θ˙1X˙2,
Nθ = K2Tμθ1-1μ˙ θ1θ12.

Векторы NLθ, Nθ были получены аналитически с помощью лагранжевого формализма и представляют собой вектор пары Кариолеса, соответствующий крутящему моменту, возбуждаемому квадратичной скоростью ротора, и упругому взаимодействию жесткости ротора вторичного вала с точки зрения возмущения узла первичного вала через косяк Гука. На основании уравнения. Согласно (24) динамические характеристики и переходная жесткость роторной системы могут быть получены с помощью метода Рунге-Кутта-Фельберга. Полученное системное уравнение решается численно и затем исследуется экспериментально.

5. Результаты и анализ

Численные решения уравнения. (24) сдвоенных карданных валов оцениваются с использованием значений параметров, прописанных в [10]. Численное моделирование проводилось при переменной скорости вращения и в условиях отсутствия трещин, а именно учитывается только эффект баланса, как показано на рис. 4 в поперечном направлении.

В первом моделировании роторная система работала с нулевой эксцентричной массой и поэтому считалась сбалансированной и использовалась в качестве базового эталона перед внесением неисправностей в систему.Это необходимо для гарантии того, что флуктуации в спектрах колебаний вызваны исключительно наведенными дефектами. Рис. 4 иллюстрирует реакцию устойчивой роторной системы. Существующие характеристики частотной области быстрее указывают на критическую скорость вала, при которой собственная частота и частота возбуждения совпадают приблизительно на уровне 27,83 Гц, что для обоих валов достаточно для анализа вибрации сбалансированной вращающейся машины. Орбиты вала 2 из-за шарнирного угла перестают иметь эллиптическую форму с преобладанием эксцентриковых петель, как показано на рис.4 (б).

Рис. 4. Динамический отклик сбалансированной системы роторов при приближении к критической скорости в зависимости от скорости

а) Орбита уравновешенного вала 1 (стабильная работа)

б) Орбита уравновешенного вала 2 (стабильная работа)

c) БПФ вторичного вала 1

г) БПФ первичного вала 2

Для проведения анализа неисправности дисбаланса в систему была введена дополнительная масса предварительно определенного веса, результаты которой были представлены на орбите и БПФ, как показано на рис.5. Полученные результаты показывают, что вибрация из-за сочетания несоосности и дисбаланса характеризуется удвоенной частотной составляющей скорости движения на высоких гармониках. Кроме того, помимо основной гармоники 27,83 Гц, частотный спектр второй гармоники 56,64 Гц, как показано на фиг. 5 (c) и (d) существует. При этом разница между орбитами весьма значительна. Эти параметрические нестабильности, возникающие на частоте, зависели только от угла шарнира Гука и скорости входного вала.Валы 1 и 2 совершают искаженные эллиптические движения с несколькими мешающими петлями на втором валу. Орбиты валов, показанные на рис. 5 (а) и (б) более сложные и больше не являются стандартным кругом.

Численное моделирование неуравновешенной вибрационной системы с поперечной трещиной было выполнено с той же скоростью, и динамические отклики отображались с использованием центра смещения вала и частотного спектра отклика. Когда трещина возникает в системе первичного вала, колебательные реакции в направлении X1 и X2 вала 1 и 2 соответственно искажаются гармонически с появлением нескольких пиков затяжки, как видно на увеличенных фиг.6 (а) -6 (б). Анализ БПФ в соединенном между собой двухроторном двигателе через соединение Гука дал удовлетворительные результаты при выполнении идентификации трещин в режиме онлайн. Как и в предыдущем случае, только первые гармоники оказывают существенное влияние на отклик системы (см. Рис. 4 (c) и 4 (d)). При критической скорости 1 × входного вала значительно уменьшается из-за эффекта трещины, в то время как критическая скорость второго вала увеличивается, когда вал проходит через собственную частоту. Исследование частотного спектра валов 1 и 2, ср.Рис. 6 (c) и 6 (d), показывает наличие кратных гармоник критической скорости (2 ×, 3 ×, 4 × …) для системы трещин. Как видно для неуравновешенной системы, наблюдается перенос особенностей трещины через соединительное соединение за счет наличия высоких частот супергармоник 1 ×, 2 ×, 3 × …, что отражает действие дыхания трещины на динамическое поведение первичного вала. Частотный диапазон и величина уменьшения, при котором влияет 1 × об / мин, зависят от переходной жесткости гибкого ротора.В этом моделировании критическая скорость составляет примерно 100 Гц. Таким образом, во время работы вращающейся машины наблюдение супергармонических резонансов, проходящих через целые кратные критической скорости, и изменение гармонической формы прогиба вала может быть хорошим индикатором наличия трещин.

Рис. 5. Динамический отклик неуравновешенной системы роторов при прохождении около критической скорости в зависимости от скорости вращения

a) Орбита неуравновешенного вала1 (нестабильная работа)

б) Орбита неуравновешенного вала 2 (Нестабильная работа)

c) БПФ неуравновешенного вала 1

г) БПФ неуравновешенного вала 2

Фиг.6. Динамический отклик неуравновешенной и треснувшей системы роторов при прохождении близкой к критической скорости Δk / k0 = 0,45

a) Временная эволюция вала с трещиной 1

б) Временная эволюция вала с трещиной 2

c) БПФ сломанного вала 1

г) БПФ вала с трещиной 2

6. Экспериментальная корреляция с теоретическими результатами

Испытательный стенд, установленный для исследования передачи мощности между двумя валами через шарнир Гука, предназначен для измерения собственных частот и определения параметров, позволяющих провести сравнительный анализ с принятым численным подходом.Здесь теоретические наблюдения подтверждаются экспериментально с использованием модифицированного роторно-динамического симулятора Rotor-Kit 4 компании Bently Nevada, показанного на рис. 7, физические параметры которого ранее использовались в [12]. Длина обоих валов 640 мм, диаметр 10 мм. Роторная система приводится в движение электродвигателем, соединенным с входным валом посредством гибкой муфты. Практичный соединенный между собой ротор показан на рис. 7 (а). Экспериментальное устройство состоит из рамы, системы привода и роторов, каждый из которых состоит из диска с сосредоточенными массами.Ведомый вал поддерживается двумя самоустанавливающимися подшипниками; сборка установлена ​​на бетонном основании и изолирована от окружающей среды слоями эластомерного материала, которые также служат гасителями вибрации. Данные об амплитудах вертикальной и горизонтальной вибрации были собраны с помощью четырех перпендикулярных датчиков приближения, установленных с левой стороны обоих валов, как показано на рис. 7 (d). Показания датчиков приближения на рис. 7 (c) были собраны с частотой дискретизации 500 Гц регистратором системы сбора данных Bently Nevada.Чтобы получить базовый результат, эксперименты сначала были выполнены с использованием обоих уравновешенных дисков с максимальным углом шарнира Гука 60. Для этого экспериментального исследования входной вал I с трещиной рассматривался как значение безразмерной глубины трещины δ = 0,45 находится в середине пролета вала. Поэтому были проведены экспериментальные исследования посредством серии испытаний, амплитуды неповрежденного вала, неуравновешенного вала-I и вала-II, а также вала с трещиной-I показаны на рис.8.

Первое проведенное испытание позволило провести оценку системы для случая, когда на систему роторов не действуют силы дисбаланса. На фиг.8 показана частотная спектрограмма орбиты оси ротора поперечных колебаний сбалансированных роторов, проходящих через свою первую критическую скорость во временной области в стабильных условиях при переменных скоростях. Кроме того, наличие эксцентричной массы на диске создает большую эксцентрическую силу обоих гибких валов, поэтому будет интересно проанализировать влияние изгиба через смещенные валы.

Рис. 7. Экспериментальная установка состоит из а) карданного вала, б) положения неуравновешенной массы, установленного на 0 °, в) контроля сбора данных, г) модифицированного комплекта ротора — 4 компонента (1): двигатель, (2): гибкая муфта, (3 ): входной вал 1 (4): тахометр (5): диск 1, (6): датчики, (7): самоустанавливающийся подшипник, (8): диск 2, (9): выходной вал 2, (10): хука

Рис. 8. Экспериментальная базовая характеристика сбалансированной системы роторов при прохождении вблизи критической скорости

а) Орбита уравновешенного вала 1 (стабильная работа)

б) Орбита уравновешенного вала 2 (стабильная работа)

c) БПФ вторичного вала 1

г) БПФ первичного вала 2

Затем предыдущий эксперимент повторяется при тех же скоростях двигателя, и затем извлекаются характеристики системы роторов.Первоначально сбалансированные диски роторов были затем разбалансированы двумя одинаковыми массами 0,4 г, установленными в отверстии под углом 0 ° внутри стороны трещины, чтобы создать момент дисбаланса 4 г / мм, как показано на рис. 7 (b). Первое проведенное испытание позволило оценить систему для случая, когда на систему роторов не действуют силы дисбаланса. На рис. 8 показан частотный спектр ротора, где при критических скоростях 1 × об / мин частота значительно увеличивается, а затем уменьшается по мере прохождения валом собственной частоты.Орбита поперечных колебаний уравновешенных роторов, проходящих через свою первую критическую скорость, находится в стабильных условиях. Наблюдение за орбитой рис. 8 (a) и 8 (b) показаны простые круглые формы от входного вала к выходному валу.

Сложность нелинейного отклика отражается в существенных вкладах порядков n ×, которые характеризуются орбитальным движением в различной форме: круговой, наклонной или плоской орбиты. Поэтому ясно, что нелинейный динамический отклик для всей системы может быть очень сложным во всем рабочем диапазоне системы.Таким образом, во время этого эксперимента орбиты задаются для конкретных скоростей вращения, характерных для ротора на критической скорости. При прохождении критических скоростей орбиты ротора принимают классические круглые или эллиптические формы с преобладанием порядка 1 раз над общей реакцией, наблюдаемой при около 1030 об / мин. Это явление наличия порядков 1/2 × (рис. 9 (c) и 9 (d)) приводит к образованию внешних и / или внутренних петель, как показано на рис. 9 (а) и 9 (б). Четко показано, что уровни амплитуды пиков субгармоник сильно зависят от возбуждения дисбаланса при ускорении входного вала.Исходя из этих результатов неисправности на обоих соединенных валах, дисбаланс считается наиболее часто наблюдаемым источником возмущений в двухроторных системах.

Рис. 9. Экспериментальная реакция на несбалансированную неисправность вблизи критической скорости

a) Орбита неуравновешенного вала1 (нестабильная работа)

б) Орбита неуравновешенного вала 2 (Нестабильная работа)

c) БПФ неуравновешенного вала 1

г) БПФ неуравновешенного вала 2

Фиг.10. Экспериментальный отклик для условий дисбаланса и трещины вблизи критической скорости Δk / k0 = 0,45

a) Временная эволюция вала с трещиной 1

б) Временная эволюция вала с трещиной 2

c) БПФ сломанного вала 1

г) БПФ вала с трещиной 2

В настоящее время интерес сосредоточен на совокупном влиянии дисбаланса и трещины, их влиянии на нелинейный динамический отклик в присутствии нелинейных сил.Эксперименты показывают, что движение системы обычно содержит кратные гармонические составляющие, и при некоторых особых условиях наблюдались частичные гармонические составляющие 1/2 × из-за эффекта дисбаланса (рис. 10 (c)). На основании этих исследований не так сложно судить, есть ли трещина в роторной системе. Предыдущие исследования, такие как [5, 15, 16], показали, что для ротора, проходящего через свою критическую скорость, субрезонанс, который меньше по амплитуде, чем основной резонанс, и скрытый в шумах переходной характеристики, может быть хорошим индикатором наличие трещины.Настоящее исследование подтверждает это утверждение, показывая наличие множества пиков субгармоник, скрытых за шумом, как показано на рис. 10 (а) и 10 (б), когда ротор превысил критическую скорость. Для этого изменение бокового смещения треснувшего дерева является прерывистым.

Кроме того, особенности трещины можно наблюдать в частотном спектре по появлению супгармонических пиков (2 ×, 3 ×, 4 ×…), как показано на рис. 10 (c) и 10 (d). Трещины в значительной степени преобладают и маскируют особенности возбуждения дисбаланса, которые нельзя легко различить в переходной характеристике выходного вала.Важное экспериментальное наблюдение связано с ударом шарнира Гука, более сильное возбуждение вала 1 частично передается на второй вал через шарнир Гука. Чтобы идентифицировать эффект взаимодействия между трещиной и другими дефектами, присутствующими на входном валу I, исследование отдельных особенностей неисправности в подкритическом переходном режиме выходного вала II может позволить визуализировать при низкой амплитуде симптомы неисправности входного вала.

Из этих результатов можно сделать вывод, что наличие нескольких супгармоник в переходной характеристике с шумным фоном и множественными постепенно уменьшающимися пиками амплитуд при начальном движении считается характерными особенностями трещины.Между тем, при передаче вибрации можно наблюдать, что фоновый шум и относительно равные амплитуды дефектов на валу II обусловлены различным углом смещения вала. Эти результаты хорошо согласуются с численными результатами. Однако, когда трещина, дисбаланс и несоосность сосуществуют, извлечение элементов и мониторинг трещин становится более трудным. Совместное воздействие Гука доминирует над сигналом вибрации, и, следовательно, эффекты трещин маскируются, что может затруднить анализ.Следовательно, существует потребность в использовании сложных и подходящих методов обработки сигналов, чтобы выделить и отличить характер трещины от разломов друг от друга.

7. Выводы

Основная цель настоящего исследования состояла в том, чтобы смоделировать и проанализировать вибрационные реакции двухроторной системы, чтобы различить передачу неисправности, такой как трещина и дисбаланс, через соединение Гука. Для моделирования и выявления характерных особенностей исследуемых разломов на основе энергетического принципа составляется основное уравнение переходных поперечных и крутильных колебаний двухроторной системы.Параметрическое возбуждение, имитирующее дыхательную трещину, дисбаланс и несоосность вала, вводится в модель и дает в высшей степени нелинейное управляющее уравнение системы. Исследование позволило теоретически изучить нелинейное динамическое поведение системы из-за трещины от вала I к валу II. Это также было сделано экспериментально на модифицированном роторном комплекте-4 с учетом геометрических параметров и ограничений шарнира Гука. Исследование позволило сделать вывод, что прохождение ротора со скоростями вращения, близкими к целому кратному критической скорости, приводит к явлению супгармонического резонанса.Это явление, как уже отмечалось, приводит к высокому колебательному уровню, достигаемому возбужденной гармоникой (гармоника порядка 1 ×), и орбите, образованной из нескольких петель, переплетенных и неупорядоченных. Впоследствии некоторый качественный анализ, проведенный экспериментально, показал, что изменяющаяся во времени жесткость, вызванная дышащей трещиной, является основной причиной частотно-модулированной характеристики соединенной двухроторной системы. На передачу через шарнир Гука также влияют неисправности, поскольку на передаточное движение от входного вала к выходному влияют элементы повреждения.На практике для двухроторных двигателей, которые работают в сверхкритическом диапазоне, представленные признаки неисправности могут использоваться в качестве полезных индикаторов, когда предполагается наличие дисбаланса и трещин в системе роторов. Наконец, экспериментальные результаты были информативными для исследования переходных характеристик и сопоставимы с теоретическими выводами для проверки предложенной модели с двумя роторами.

.