Карданный вал схема: Общее устройство и схема карданного вала

Содержание

Общее устройство и схема карданного вала

Общее устройство и схема карданного вала — Статьи на kardanvalservis.ru

Главная
>
Статьи
>
Общее устройство и схема карданного вала

Карданные валы и карданные передачи предназначены для передачи крутящего момента от источника механической и другой энергии к потребителю, как на стационарных установках, так и на подвижных средствах.

Крутящий момент возможно передавать под различными углами, причем, взаимное положение источника и потребителя может меняться в процессе работы на стационарных установках и в процессе движения транспортных средств.

Основные требования, предъявляемые к карданным валам и передачам:

Передача крутящего момента от источника к потребителю без создания дополнительных нагрузок.
Передача крутящего момента с обеспечением равенства угловых скоростей между источником и потребителем независимо от изменения угла между ними.
Бесшумность.

Основные области применения карданных передач

Для автомобильного транспорта
- легковые заднеприводные и полноприводные автомобили
- коммерческий транспорт (автобусы, микроавтобусы, малотоннажные грузовики)
- грузовой транспорт с большой грузоподъемностью (фуры, самосвалы)
- спецтехника (снегоуборочные машины, трактора, автокраны, погрузчики)
- квадроциклы
Для железнодорожного транспорта.
Для сельскохозяйственной техники.
В авиационном и морском транспорте.
В сталелитейной промышленности.
В бумажном производстве.
В приводах буровых установок.

Конструктивное отличие понятия «карданный вал» от понятия «карданная передача» заключается в том, что в устройстве карданного вала существуют две точки опоры (без промежуточной опоры), а схема карданной передачи может быть трехопорной (с одним подвесным подшипником в центре), четырехопорной (с двумя подвесными подшипниками), то есть карданная передача состоит из нескольких карданных валов.

Одной из разновидностей карданных валов является рулевой карданный вал. Рулевой вал передает крутящий момент от рулевого колеса через систему тяг и рычагов на колеса автомобиля. Данные валы ремонтопригодны, но балансировка для них не требуется, так как их скорость вращения минимальна.

Устройство и схема карданного вала

Основные элементы карданного вала:

труба карданная
шарнирный узел (передает крутящий момент с изменяющимся углом), который состоит из:

вилка приварная

крестовина

фланец-вилка

шлицевое соединение (передает крутящий момент с изменением длины)

Для карданной передачи к вышеуказанным элементам добавляется:

комплект под подвесной подшипник
подвесной подшипник

Еще информация по теме:

Требуется ремонт кардана? Мы поможем.

Как определить тип карданного вала

Если ваш кардан имеет две точки крепления от коробки передач к переднему (заднему) мосту, то такой вал называется двухопорным. У двухопорного вала в конструкции нет подвесного подшипника.

Если карданная передача состоит из двух частей с одним подвесным подшипником посередине (т.е. имеет три точки крепления между коробкой передач и мостом), то это трехопорный карданный вал.

Четырехопорный вал имеет 4 точки опоры и состоит из трех частей с двумя подвесными подшипниками.

Как самостоятельно измерить параметры крестовины карданного вала

Вы можете самостоятельно линейкой или штангенциркулем измерить D -диаметр чашки крестовины и L -длину крестовины в мм

При подборе крестовины надо обязательно учитывать тип крепления крестовины. Основные типы это: кернение, стопорные кольца, стопорные крышки.

Типы крепления крестовин

Основные типы крепления крестовин в вилке кардана:

— кернение (замену таких крестовины производят на спец. оборудовании с обязательной последующей балансировкой)
— стопорные кольца
— стопорные крышки

Карданный вал

Карданные валы (КВ) наряду с карданными шарнирами, промежуточными опорами и соединительными устройствами являются элементами трансмиссии автомобиля.

Карданный вал – это агрегат, который непосредственно передает крутящий момент (энергию вращения) колёсам.

Новички иногда путают понятие «карданный вал» и «карданная передача». Чтобы этого не происходило, важно усвоить следующие вещи:

Карданный вал имеет две точки опоры, никаких промежуточных опор у него не существует.
Карданная передача может иметь несколько опор и включает в себя несколько карданных валов.

Карданные валы легко встретить на легковом транспорте (полноприводные и заднеприводные авто), малотоннажных грузовиках, автобусах, самосвалах, фурах, автокранах, погрузчиках, тракторах, квадроциклах. А вот у переднеприводных авто карданные валы непопулярны. Сложно добиться синхронного вращения валов. Исключение – транспорт с КВ со ШРУСом.

Устройство карданного вала

Основные элементы наиболее популярной модификации устройства:

Центральный вал (карданная труба, ось). Полая труба из металла. Цельнотянутая деталь. Конструктивный элемент, на который крепятся другие детали.
Крестовина. Важна для реализации функции контроля углов переменного наклона и, соответственно, вращающихся элементов. Корректный диапазон углов переменного наклона — от 0 до 20 градусов. Это важно для того, чтобы вал не прерывал вращения. Качественные крестовины изготавливаются из легированной стали путём горячей штамповки.

Приварная вилка. Соединительный элемент между промежуточным и основным валом. Играет роль компенсатора расстояния по высоте между валами. Значение приварной вилки особенно легко оценить на бездорожье. При подборе вилки для КВ (например, в случае замены) важно учитывать величину крестовины, посадочный диаметр трубы, максимальный угол шарнира и тип крепления.
Фланец-вилка шарнира (фланец кардана). Фланец-вилка монтирована в области крепления вала к мосту. Состоит из фланца (плоского диска) и двух рогов, в которых сделаны отверстия под крестовину, для болтов. Вилка крепится к ответному фланцу на ведущих мостах или коробке передач. Наиболее перспективные — вилки–фланцы с 4-мя шлицевыми «пятками» в зонах установки болтов и шлицами на ответных фланцах. Такие решения — гарант качественного соединения узлов. При выборе фланца при замене детали важно учитывать диаметр отверстий и их количество, диаметр самого фланца.

Шлицевое соединение. Ответственно за трансформацию рабочей длины при движении. Одна точка шлицевого соединения фиксируется на коробке передач, другая — на редукторе. Когда транспортное средство вынуждено преодолевать ухабы, ямы, то интервал между точками опоры возрастает, и благодаря шлицевому соединению кардан «растягивается».

Обе вилки, крестовина и шлицевое соединение образуют так называемый шарнирный узел. Его основная задача — передача крутящего момента с изменяющимся углом.

Исключение! На некоторых внедорожниках вместо крестовины можно встретить карданы с ШРУС. В этом случае шлицевое соединение отсутствует.

Устройство ряда КВ включает эластичную муфту. Она помогает сгладить колебания крутящего момента и компенсировать осевые, угловые отклонения.

Подшипники

Если же речь идёт не только о карданном вале, но и карданной передаче в целом, рассматривая устройство, нужно не забывать про подшипники. Для поддержания карданного вала в технически корректном положении на нем установлен подвесной металлический подшипник с металлической обоймой и резиновой подушкой.

Именно подвесной подшипник принимает на себя нагрузку (осевую, радиальную), обеспечивает вращение, качение. Это один из наиболее нагруженных элементов трансмиссии, поэтому требует регулярного технического обслуживания.

Промежуточный подшипник выполняет функцию поддержки основного вала, обеспечивает ему возможность вращаться в необходимом направлении. Наиболее лучшими демпфирующими свойствами обладают подшипники в виде кольца, сделанного из эластомера.

Какую функцию выполняет карданный вал?

КВ способен выполнить две важные функции.

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

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

Виды карданных валов

Карданные валы и карданные передачи можно классифицировать по ряду признаков:

По типу карданной передачи: открытый и закрытый КВ. Открытый кардан – отдельный элемент транспортного средства, закрытый – интегрированный в другой узел. Распространённый вариант закрытых КВ – их включённость в картер ведущей оси.

По конструкции: жесткий кардан, шариковый кардан и кардан кулачкового типа равных угловых скоростей. Передача моментов вращения с вилки у жёстких карданов – неравномерная. Поэтому также решение непопулярно. Его можно встретить только у некоторых легковых авто. У коммерческого транспорта чаще можно встретить шариковые карданы (наиболее популярный вариант) и карданы кулачкового типа. Огромный плюс шариковых карданов – делительные канавки, обеспечивающие оптимальное положение шариков в плоскости. Функционально, практично.
По материалу. Базовый материал всех КВ – металл. Наиболее популярный вариант в наше время – сталь. Несколько реже встречаются чугунные и алюминиевые КВ.
По способности выполнить компенсацию. Решения, позволяющие обеспечить компенсации между центрами карданов весомых осевых перемещений, относят к универсальным. Если же такой возможности нет, то пред нами – простые КВ.
По кинематическим свойствам. Асинхронные и синхронные. Асинхронные конструкции – это популярные решения с крестовиной и вилкой (стоит на транспорте с задним приводом). Синхронные – решения со ШРУСОМ (стоят на переднеприводном транспорте, некоторых моделях полноприводного транспорта). Асинхронная передача по сравнению с синхронной более шумная, но при этом более дешёвая в производстве и простая в обслуживании.
По количеству опор. На большинстве транспортных средств стоят трехопорные карданы с одним подшипником, выполняющим функцию соединителя между основным и промежуточным валом. Несколько реже встречаются двухопорные конструкции (в основном, они монтируются на грузовики, ряд полноприводных авто). И ещё реже можно встретить трёхопорные конструкции. Это решение, как правило, присуще Chrysler, Lexus.
По количеству секций. Односекционные (на деле – это труба, в конце которой – крестовины и наконечники) и многосекционные.

Проверка состояния карданного вала

Даже, если авто эксплуатируется в неэкстремальных условиях (езда по городским дорогам), проверка состояния карданного вала нужна каждые 5 тысяч километров. При езде по грунтовым дорогам проверка рекомендуема еще чаще: каждые 3 тысячи км. К спецтехнике предъявляются свои требования. Всё зависит от того, на каких объектах она используется. Наибольшее внимание при проверке уделяется крестовине, которая может начать перекатываться, заедать, а также подвесному подшипнику. Появление люфтов после определенного пробега – вполне закономерное явление.

Очень уязвимо и шлицевое соединение. Прежде всего, потому что это движущийся механизм, который постоянно встречается с динамическими нагрузками.

Проверку деталей рекомендуется проводить в следующем порядке:

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

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

Обслуживание карданного вала

Традиционная схема обслуживания базируется на трёх операциях:

Проверка состояния вала (см. выше).
Замена неисправных деталей (именно замена, восстановление при наличии люфтов и трещин – неграмотное решение проблемы).
Смазка шлицевого соединения. При подборе смазки обращайте внимание на нагрузку сваривания (ответственная за противозадирные свойства). Дорогостоящие продукты ориентированы на нагрузку сваривания до 3920 Ньютонов. Для шлицев на КВ на тяжёлом грузовом транспорте их применение только приветствуется. Для легковых же автомобилей достаточно смазки для низконагруженных шлицев. Переплата за продукт здесь нецелесообразна.

У некоторых автомобилей смазывать также нужно подшипники крестовин КВ. Но транспорта, нуждающегося в такой процедуре, не очень много. Это транспортные средства с КВ с тавотницей (пресс-масленкой). Пример КВ с пресс-масленкой представлен на рисунке ниже.

Неисправности карданных валов

Проблема может возникать как у всего устройства, так и только у отдельных его узлов, деталей:

Поломка приварной вилки. Возникает из-за изначального неправильного монтажа крестовины, повреждения посадочных отверстий под эту деталь, разрушения вилки.
Поломка фланец-вилки. Возникает из-за износа, появления сколов, трещин или повреждения болтов крепления.
Выход из строя подшипника. Чаще – из-за естественного износа, ошибках монтажа, постоянного соприкосновения подшипника с пылью, стиля вождения, основанного на постоянном жестком переключении передач.
Деформация, погнутость КВ. На основании осмотра мастер принимает решение, можно решить проблему сугубо механическим восстановлением или требуется замена ряда элементов.
Вибрация карданного вала. Чаще всего это «ответная реакция» на некорректную центровку деталей, увеличение зазоров между деталями при эксплуатации транспортного средства в тяжелых условиях эксплуатации, некорректного ремонта (непрофессионально выполненных сварочных работ).
Кардан начинает «звенеть». Причины могут быть разные. Если повреждена опора, лучший вариант – заменить кардан, если расслабился защитный пыльник – достаточно провести ремонт методом сварки. Самый простой вариант: проблема с крышкой шлицов – достаточно просто заменить на новую.

Снятие и установка карданного вала

Операции по восстановлению, ремонту авто сопряжены с их демонтажем и, напротив, установкой на трансмиссию.

Главное, при снятии КВ требуется соблюдать строгий порядок действий:

Открутите болты и гайки отвести фланец кардана от редуктора.
Опустите фланец вниз.
Открутите болты крепления.
Отведите кардан от КПП.
Открутите болты крепления подшипника.

При установке КВ процедуры выполняйте в обратном порядке. Соблюдение этой схемы позволит избежать ошибок.

Дополнительную информацию вы можете посмотреть в модулях LCMS ELECTUDE — платформе для обучения автомехаников, автомехатроников, автодиагностов.

Схема, Детали, Типы, Функции [PDF]

Из этой статьи вы узнаете что такое карданный вал? Как это работает? его детали , типы , рабочие и многое другое. Кроме того, вы можете скачать PDF-файл в конце этой статьи.

Что такое карданный вал?

Карданный вал — это компонент, используемый для передачи механической мощности, крутящего момента и вращения. Эти валы также известны как карданный вал, ведущий вал, хвостовой вал или карданный вал.

Приводной вал используется для передачи крутящего момента между компонентами, которые не могут быть соединены напрямую из-за расстояния или необходимости обеспечения относительного движения между ними.

Поскольку крутящий момент передается карданным валом, он подвергается напряжению кручения или сдвига. Поэтому они должны быть достаточно сильными, чтобы выдерживать нагрузку, избегая при этом слишком большого веса, так как это увеличит их инерцию.

Карданные валы используются по-разному в разных транспортных средствах, с различными конфигурациями для переднеприводных, полноприводных и переднеприводных автомобилей с задним приводом. Карданные валы также используются в транспортных средствах, таких как мотоциклы, локомотивы и морские суда.

Читайте также: Что такое универсальный шарнир? Части, типы и использование.

Части вала пропеллера

Следующие приведены основные части вала пропеллера:

U-Joint
Tube
Центр.

1. U-образный шарнир

Универсальный шарнир (U-образный шарнир) представляет собой механическое соединение, используемое для соединения вращающихся валов. В настоящее время карданный вал и карданные шарниры в основном можно увидеть на заднеприводных и полноприводных автомобилях.

2. Трубка

Трубка является частью приводного вала. Часто используется в переднеприводных и заднеприводных автомобилях. Цель использования трубки — удерживать задний конец на месте во время ускорения и торможения.

3. Центральный подшипник

Центральный подшипник используется для соединения двух секций приводного вала. Эти подшипники предназначены для обеспечения прочности обеих частей карданного вала для снижения гармонических колебаний при ускорении автомобиля.

4. Средний вал

Мидель-валы являются основными компонентами соединительного вала и частью приводного вала, который крепится к раме на центральном подшипнике.

5. Концевой хомут

Концевой хомут используется для обеспечения точности и долговечности. Преимущество использования концевого хомута заключается в том, что он помогает снизить шум и вибрацию, чтобы ваша трансмиссия работала легко.

6. Вилка скольжения и трубчатая вилка

Вилка скольжения крепится к самому карданному валу с помощью универсального шарнира. Скользящая вилка предназначена для передачи мощности за счет вдвигания и выдвижения раздаточной коробки. Трубчатый хомут также необходим для того, чтобы карданные шарниры могли хорошо вращаться с приводным валом.

7. Фланцы

Фланцы используются в автомобильной промышленности для соединения карданного вала с коробкой передач, раздаточной коробкой и дифференциалом. Фланцы также используются для соединения карданных валов с коробками отбора мощности, гидравлическими насосами и различными аксессуарами.

Функции карданного вала

В автомобилях двигатель находится спереди, тогда передние колеса автомобиля приводятся в движение. В то время как в некоторых транспортных средствах двигатель находится сзади, тогда задние колеса являются ведущими. Для этого используется небольшой карданный вал, приводящий в движение каждое колесо.

С помощью гибких креплений или подшипников агрегаты двигателя и трансмиссии крепятся к раме автомобиля. Тогда как задний мост вместе с дифференциалом и колесами крепится к раме автомобиля пружиной подвески.

Если посмотреть на приведенную выше компоновку, то выходной и входной валы трансмиссии в картере заднего моста находятся в разных плоскостях. Это заставляет гребной вал, соединяющий эти два вала, удерживать их под наклоном.

Кроме того, когда задние колеса сталкиваются с неровностями дороги, задняя ось перемещается вверх и вниз, сжимая и расширяя пружины подвески. В результате изменяется угол между выходным валом трансмиссии и карданным валом.

Также изменяется длина карданного вала. Эта вариация возникает из-за того, что карданный вал и задний мост вращаются по дугам вместе с точками их осей вращения.

Материал, используемый в карданном валу

Карданный вал изготовлен из закаленной стали в форме пластины. Центральный подшипник установлен между двумя карданными валами. Карданный вал изготовлен из легированной стали. Они также доступны из материала пружинной стали.

Типы карданного вала

Ниже приведены типы карданного вала:

Цельный тип
Двух- или трехкомпонентный тип

1.

Этот вал используется в автомобилях с небольшим расстоянием между двигателями оси и в полноприводных автомобилях. Сварка трением применяется для повышения прочности, качества и долговечности вала.

2. Двух- или трехкомпонентный тип

Двух- или трехкомпонентные валы используются в составе транспортных средств с большим расстоянием между двигателем и осью, а также в полноприводных автомобилях. Разделение карданного вала на две или три части снижает количество оборотов.

Conditions of Propeller Shaft

In order to achieve efficient functions, the propeller shaft requires the following:

High torsional Strength
Toughened and hardened
Efficiently combined
Dynamically balanced
Low thrust load

1 ● Высокая прочность на кручение

Они должны быть выполнены из цельного или полого сферического поперечного сечения, чтобы получить высокую прочность на кручение во время работы.

2. Закаленные и закаленные

Для их изготовления обычно требуются твердые и жесткие материалы. Поэтому они изготовлены из стали отличного качества и подвергнуты индукционной закалке.

3. Эффективная комбинация

Во время работы они должны быть очень прочно соединены. Поэтому их обычно сваривают с помощью процесса сварки под флюсом в углекислом газе.

4. Динамически сбалансированный

Поскольку коэффициент вращения может быть важен на высоких скоростях, карданный вал испытывается на электронной балансировочной машине.

5. Низкая осевая нагрузка

Поскольку резонанс отрицательно влияет на срок службы вала. Чтобы избежать этого явления, они передают чрезмерную динамическую силу на концевую опору вала.

Заключение

Как вы понимаете, карданный вал является неотъемлемой частью ведущего моста, поскольку он передает крутящий момент от коробки передач и двигателя к ведущему мосту, обеспечивая относительное движение между коробкой передач и ведущим мостом.

Теперь я надеюсь, что рассказал все о приводном вале, включая детали, типы и функции. Если все же я что-то пропустил, или если у вас есть какие-то сомнения, дайте мне знать в комментариях.

Если вам понравилась эта статья, поделитесь ею с друзьями. Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы получать уведомления, когда мы загружаем последние сообщения.

Введите адрес электронной почты…

Скачать PDF-файл этой статьи

Скачать PDF-файл

Подробнее об интересной теме по автомобильной технике читайте в нашем блоге:

Что такое шатун? Его части, типы, функции, использование и многое другое
Маховик: детали, функции, типы, использование и многое другое
Коленчатый вал: детали, типы, функции, использование, с [PDF]

Часто задаваемые вопросы

Какие условия необходимы для хорошего карданного вала?

Для достижения эффективных функций карданному валу необходимы: Высокая прочность на кручение, Закаленный и закаленный, Эффективно комбинированный, Динамически сбалансированный и Низкая осевая нагрузка.

Какие материалы используются для изготовления карданного вала?

Карданный вал обычно изготавливается из высококачественной стали. Благодаря высокой удельной прочности и высокому удельному модулю современные композитные материалы, такие как эпоксидный композит, углеродное волокно, кевлар, стекловолокно, термопластичный полиамид и т. д.

Карданный вал — детали, типы, схемы, функции

Что такое карданный вал?

Карданный вал — это компонент, передающий механический крутящий момент, вращение и мощность. Карданные валы, приводные валы, хвостовые валы и карданные валы — все это названия этих валов.

Содержание

Приводной вал используется для передачи крутящего момента между компонентами, которые не связаны напрямую из-за расстояния или необходимости относительного движения.

Приводной вал склонен к скручиванию или напряжению сдвига, поскольку он передает крутящий момент. В результате они должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать нагрузку и при этом не набирать слишком много веса, что увеличивает их инерцию.

Различные конфигурации приводных валов используются в различных транспортных средствах, включая переднеприводные, полноприводные и переднеприводные автомобили с задним приводом. Карданные валы также можно найти в мотоциклах, локомотивах и военно-морских судах.

Части карданного вала

Following are the main parts of the propeller shaft:

U-joint
Tube
Centre bearing
Midship shaft
End yoke
Slip yoke and Tube yoke
Flanges

1. U- шарнир

Универсальный шарнир, часто называемый U-образным шарниром, представляет собой механическое соединение, соединяющее вращающиеся валы. В наши дни заднеприводные и полноприводные автомобили чаще имеют карданные валы и карданные шарниры.