Карданна передача

ВСТУП

 

Безпека дорожнього руху і своєчасність доставки вантажів і пасажирів, економічні показники  використання автомобілів багато в  чому визначаються їхньою надійністю. Проблема забезпечення надійності особливо актуальна тепер, оскільки ускладнюються конструкції автомобільної техніки і збільшується обсяг автомобільних перевезень. Недостатня надійність знижує готовність автомобілів до експлуатації, в результаті чого знижується ефективність їхнього використання і підвищуються експлуатаційні витрати.

Надійність — властивість автомобіля виконувати транспортну роботу, зберігаючи в часі або за пробігом експлуатаційні показники в потрібних межах, що відповідають заданим режимам та умовам використання, технічного обслуговування (ТО), ремонтів, зберігання і транспортування.

Надійність  автомобіля закладається при його проектуванні і доведенні дослідного зразка, забезпечується в процесі виробництва і як одна з найважливіших експлуатаційних властивостей проявляється і підтримується в експлуатації. Тому розрізняють конструктивну, виробничу й експлуатаційну надійність автомобіля.

У теорії надійності автомобілів (її вивчають методами теорії надійності технічних виробів) розглядають такі питання: теорію фізико хімічного старіння; статистичну теорію надійності (методи оцінки і розрахунку надійності, збирання й аналізу даних про відкази й несправності}; конструювання надійних автомобілів (методи економічного аналізу надійності, технічну психофізіологію, методи врахування впливу навколишнього середовища), виробництво автомобілів (методи оцінки якості деталей за показниками надійності, культуру виробництва, економіку виробництва); забезпечення надійності в умовах експлуатації (обгрунтування режимів ТО, ремонту); економіку надійності автомобілів. Таким чином, у теорії надійності розглядаються у взаємозв'язку різні питання створення й експлуатації автомобілів.

Розв'язування складних проблем надійності сучасних автомобілів неможливе без глибокого  теоретичного вивчення фізико — хімічних процесів, що спричиняють спрацьовування і поломку деталей автомобіля, розробки на цій базі відповідних практичних рекомендацій щодо конструювання, виробництва й експлуатації автомобілів.

Надійність  автомобіля не залишається сталою протягом усього терміну служби. В міру спрацювання  деталей, нагромадження в них необоротних процесів (явищ втомленості, спрацювання, корозії) збільшується ймовірність появи несправностей і відказів. Нові автомобілі більш надійні порівняно з автомобілями, які мають великий пробіг або пройшли капітальний ремонт.

Щоб поліпшити  експлуатаційні властивості автомобіля й підвищити техніко — економічні показники (безпеку руху, продуктивність, економічність, рентабельність), треба знати причини й закономірності зміни його технічного стану, які залежать від надійності агрегатів, вузлів, систем і автомобіля в цілому.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПРИЗНАЧЕННЯ, БУДОВА І РОБОТА

 

Карданні   передачі   застосовуються  в  трансмісіях   автомобілів   для   силового зв'язку    механізмів,    вали  яких   не співвісні    чи    розташовані    під   кутом, причому   взаємне   положення   їх   може мінятися    в    процесі    руху.   Карданні    передачі     можуть    мати    один чи кілька карданних шарнірів, з'єднаних карданними  валами,  і проміжні   опори.    Карданні   передачі застосовують також для приводу допоміжних  механізмів,  наприклад, лебідки. В ряді випадків зв'язок кермового колеса з кермовим механізмом здійснюється за допомогою карданної передачі. 

До  карданних   передач   висувають наступні вимоги:

передача  крутного моменту без створення додаткових навантажень у трансмісії (згинаючих, крутних, вібраційних, осьових);

можливість  передачі крутного моменту із забезпеченням  рівності кутових швидкостей ведучого і веденого валів незалежно від  кута між валами, що з'єднуються;

високий ККД; 

безшумність.

Закриті         карданні         передачі (мал.   1, а).   Для   легкових   і   вантажних автомобілів,  у  яких  реактивний момент   на   задньому   мосту   сприймається трубою, карданна передача розміщається всередині труби. Іноді  ця труба служить також для  передачі зусиль, що  штовхають. Оскільки довжина  карданного валу в такій  конструкції   не  змінюється  при відносних переміщеннях кузова і заднього моста компенсуюче   телескопічне з'єднання в карданній передачі такого типу відсутнє і використовується тільки один карданний шарнір. При цьому нерівномірність обертання карданного вала до деякої міри компенсується його пружністю.

 Існують  конструкції легкових автомобілів,  у яких зв'язок коробки передач  і головної передачі здійснюється  торсіонним валом, а карданні шарніри відсутні. Це можливо в автомобілях, де головна передача встановлена в кузові (Вольво-600).

Відкриті         карданні передачі (мал. 1,б). Для автомобілів, у яких реактивний момент сприймається ресорами чи реактивними тягами, карданна передача повинна мати не менш двох шарнірів і компенсуюче з'єднання тому що відстань між шарнірами в процесі руху змінюється.

 

 

 

Рис. 1. Схеми  карданних передач:

а - закритої; б - відкритої

 

На автомобілях "Волга" ГАЗ-3110 із двигуном ЗМЗ - 4062.10 і на частині автомобілів із двигунами ЗМЗ - 402.10 установлюється карданна передача відкритого типу, двовальна, із трьома карданними шарнірами:

Маса карданної передачі -12,5 кг.

Будова і  робота карданної передачі

Карданна  передача складається із заднього карданного вала, проміжного карданного вала й проміжної опори (мал. 2).

Задній карданний вал 15 являє собою тонкостінну трубу із внутрішнім діаметром 45 мм і товщиною стінки 2,5 мм, у кінці якої запресовані й приварені дві вилки. У вушках вилок є співвісні отвори під підшипники.

До заднього кінця карданного вала через шарнір приєднується фланець 16 із двома вушками, центрувальним паском, що чотирма  болтами кріпиться через картонну прокладку до фланця ведучої шестерні заднього мосту. Наявність картонної прокладки запобігає викиду мастила у випадку підтікання його з картера заднього мосту по шліцах фланця ведучої шестірні.

До переднього кінця заднього карданного вала через  шарнір приєднується вилка 14 зі шліцьованим  отвором у хвостовику, що з'єднує  задній карданний вал із проміжним. У проточці вилки розташовується ущільнювальне кільце.

Проміжний карданний  вал 8 являє собою тонкостінну трубу (із внутрішнім діаметром 71 мм і товщиною стінки 2,5 мм), у задній кінець якої запресована й приварена вставка із зовнішніми шліцами, а в передній кінець - вилка, у вушках якої розташовуються підшипники хрестовин карданного шарніра.

 

Рис. 2. Карданна передача двохвальна: А - місце припустимих  ударів при демонтажі; 1 - ковзна вилка; 2 - манжета; 3 - хрестовина; 4 - голчастий підшипник; 5 - стопорне кільце; 6 - балансувальна пластина; 7 - брудовідбивач; 8 - проміжний карданний вал; 9 - проміжна опора; 10 - підшипник проміжної опори; 11 – П -подібна пластина; 12 - стопорна шайба; 13 - болт; 14 - шліцева вилка; 15 - задній карданний вал; 16   фланець; 17 - кільце ущільнювальне; 18 - відбивач; 19 - прес-маслянка з ковпачком

 

До переднього кінця  карданного вала через шарнір приєднується ковзна вилка 1 зі шліцевим отвором  у хвостовику, закритим завальцьованою заглушкою й брудовідбивачем. Хвостовик вставляється в сальники й втулку заднього картера коробки передач. При переміщеннях заднього мосту хвостовик ковзної вилки переміщається по шліцах вторинного вала й втулці заднього картера.

Проміжна опора 9 установлена на задньому кінці проміжного карданного вала. Вона являє собою гумовий елемент (подушку), зовнішня поверхня якого привулканізована до кронштейна, а внутрішня - до втулки, що є корпусом запресованого в неї кулькового підшипника 10. Гумовий елемент поглинає вібрацію карданної передачі й передачу її на кузов автомобіля. Профіль гумового елемента допускає поздовжні переміщення корпуса підшипника, а отже й всієї карданної передачі, щодо кронштейна проміжної опори, при коливаннях заднього мосту щодо кузова. У кульковий підшипник проміжної опори закладене мастило, що не вимагає заміни й поповнення протягом всього терміну експлуатації автомобіля. Для запобігання влучення води й бруду по обидва боки підшипника встановлені захисні кільця.

Кронштейн проміжної опори  болтами кріпиться до поперечки, а вона - до кузова автомобіля, через приварені до нього спеціальні болти.

Проміжний карданний вал  із встановленою на ньому проміжною  опорою з'єднується із заднім карданним  валом через шліцеву вилку  останнього й фіксується за допомогою  болта й П - подібної пластини 11, виступ на якій входить у западину шліца вилки.

Для запобігання відвернення  болта слугує стопорна шайба 12.

Карданний шарнір (мал. 3) являє собою хрестовину 4, цапфи якої розташовуються в голчастих підшипниках 3, встановлених у вушках вилок. У хрестовину вкручена прес - маслянка, що закривається гумовим захисним ковпачком, через яку по наявним у хрестовині свердлінням і канавкам на цапфах провадиться змащення голчастих підшипників і торців цапф.

Корпуси голчастих підшипників  фіксуються у вушках стопорними кільцями, які при вставленій хрестовині щільно прилягають до внутрішньої точно обробленої поверхні вушок. Оскільки зазор між торцями хрестовини й денцями корпусів украй малий (0,03 мм макс.), хрестовина не може переміщатися уздовж підшипників і точно центрується щодо вилок.. У корпусі розташовані 20 голок товщиною 2 мм (різнорозмірність 0,003 мм не більше) і запресована штампована обойма манжети, що є також голкотримачем, що запобігає переміщення голок і їх контакт із торцем гумової манжети.

Діаметр голок підшипника й отвору для них у корпусі  підібрані так, щоб голки після  установки утворювали склепіння  і не випадали в радіальному напрямку.

Для запобігання витікання  мастила з підшипника встановлена  гумова манжета із пружиною. Особливістю конструкції є те, що крайка манжети орієнтована не на втримання мастила як це звичайно прийнято, а навпаки, що дозволяє мастилу при змащенні шарніра виходити з - під крайки при створенні великих тисків і обійтись без застосування запобіжного клапана.

 

Рис. 3. Схема змащення підшипників карданного шарніра: 1 - манжета; 2 - обойма манжети; 3 - голчастий підшипник; 4 - хрестовина; 5 - масляні канали; 6 - брудовідбивач; А - фаска манжети

 

Зусилля пружини, що підтискає крайку манжети, підібрано  таким, що забезпечує вихід повітря й надлишків мастила при його нагнітанні й підвищенні тиску, а також при дії відцентрових сил, але в той же час зберігає в підшипнику необхідну для нормальної роботи кількість мастила.

Для захисту  манжети від влучення води, бруду  й пилу служить напресований на хрестовину брудовідбивач, до якого притискається торець манжети.

Карданна  передача одновальна

Маса карданної  передачі - 8,5 кг

Карданна  передача одновальна (мал. 4) повністю взаємозамінна з 2 - х вальною карданною передачею.

Складається з вала, фланця, ковзної вилки й двох карданних шарнірів. Крім карданного вала, всі деталі використовуються від 2 - х вальної карданої передачі.

 

Карданний вал  являє собою тонкостінну трубу  Ø71 мм і товщину стінки 1 мм, у кінці  якого запресовані й приварені дві вилки.

До заднього кінця карданного вала через шарнір приєднується фланець 7, а до переднього кінця - ковзна вилка 4.

Технічне  обслуговування й ремонт одновальної  карданної передачі провадиться  також, як і ремонт 2 - х вальної  карданної передачі.

 

Рис. 4. Карданна передача одновальна: 1 - задній картер коробки передач; 2 - вторинний вал коробки передач; 3 - брудовідбивач ковзної вилки; 4 - ковзна вилка; 5 - карданний вал; 6 - балансувальна пластина; 7 - фланець карданного вала; 8 - фланець ведучої шестерні заднього мосту; 9 - брудовідбивач; 10- манжета; 11 - обойма манжети; 12 - стопорне кільце; 13 - корпус голчастого підшипника; 14 - хрестовина; 15 – прес - маслянка; 16 - захисний ковпак маслянки

 

ТЕХНІЧНЕ  ОБСЛУГОВУВАННЯ

 

У процесі  експлуатації необхідно систематично оглядати проміжну опору з метою виявлення наявності тріщин, розривів, відшарування гуми від арматури, ушкодження, вм'ятин, погнутості труб карданної передачі, у міру потреби виконувати підтяжку гайок болтів кріплення фланця карданної передачі до фланця ведучої шестірні заднього мосту моментом 2, 7 - 3,0 Н • м (кгс • м).

Через 10 000 км виконувати підтяжку кріплення проміжної опори до поперечки моментом 1,2 - 1,8 даН•м (1.2 - 1,8 кгс•м); поперечки до кузова моментом 2, 7 - 3,0 даН • м (2, 7 - 3,0 кгс • м).

Через 20 000 км (при їзді по брудних дорогах через 10 000 км) робити змащення шарнірів карданної передачі, домагаючись виходу мастила з - під всіх манжет хрестовин.

Змащення  робити маслом ТАД - 17 І або "Омскойл Супер Т".

Категорично забороняється застосовувати солідол або інші консистентні мастила, тому що вони не надходять до голок підшипників під час роботи, тверднуть у каналах хрестовини, перешкоджаючи надалі проходу рідкого мастила.

На початку  експлуатації змазаного шарніра карданної передачі може спостерігатися вихід надлишків мастила з - під манжет і забризкування днища кузова, що не є дефектом.

Зусилля пружинки манжети хрестовини підібране таким  чином, що після видалення надлишків, у підшипнику зберігається необхідна  кількість мастила.