Типы и принцип работы карданных передач

Проблемы, связанные с вибрацией

Так, если ощущаются устойчивые вибрации при движении автомобиля, то возможно, произошла деформация трубы вала. Для ликвидации этого не нужно применять каких-либо особых или жестких мер. Зачастую достаточно лишь заменить трубу полностью либо же заказать ремонт карданных валов. «Газель» можно отремонтировать в любой автомастерской, в которой слесари выполняют подобные работы. При проведении замены либо ремонта необходимо обязательно выполнить балансировку вала.

Кроме деформации трубы вибрации могут возникать, если ослаблена затяжка креплений заднего вала к мосту.

Для этого можно вполне самостоятельно подтянуть прослабленные соединения.

Часто вибрации возникают вследствие отрыва балансировочной пластины от трубы карданного вала. В этом случае необходима замена этой трубы либо ее ремонт в автосервисе. Но здесь также придется выполнить балансировку.

Если вибрация ощущается устойчиво, то стоит проверить деталь на возможные люфты в подшипниках.

Если наблюдаются биения в посадочном пояске на фланце шестерни на редукторе заднего моста, то здесь достаточно будет замены фланца. Если биение скользящей вилки в КПП стало заметно больше, то следует произвести замену удлинителя КПП. Этот износ происходит вследствие износа втулок из сталебаббита.

В том случае, когда увеличены люфты в соединениях со шлицами, если изношены подшипники или крестовина карданного вала, «Газель» ремонтируется путем замены старых деталей на новые.

Начать стоит с древних времен

Появление карданного вала связывают с именем итальянского математика, философа и инженера Джероламо Кардано, жившего в VI веке. Он детально

описал и даже сделал схему кардана и его использования для передачи крутящего момента. Однако, с нуля, этот ученый рассматриваемый тип передачи не изобретал. Принципы, на которых построена работа кардана, использовались и до него. При рассмотрении истории карданного вала нужно начать с «карданова подвеса».

Принцип его работы заключается в использовании концентрических колец, которые могут перемещаться относительно друг друга, сохраняя равновесие предмета, расположенного в центе.

Подобные конструкции использовались многими:

• Еще боле 2000 лет назад в Китае использовали специальный подвес для масляной лампы. Он позволял держать лампу в вертикальном положении, независимо от положения всей конструкции, и не давал ей перевернуться.
• Похожую конструкцию описывал и Филон Византийский, живший в III веке до н.э. Только она создавалась не для свечи, а чтобы исключить проливание чернильницы.
• Древнегреческие и индийские мореплаватели использовали подобные конструкции в качестве подставок для компаса.
• Некоторые источники говорят о том, что вал, работающий по схожему принципу, использовался в карете императора Великой Римской Империи. С его помощью обеспечивалась плавность хода.

В общем, однозначно определить, кому именно принадлежит это изобретение, нельзя.

Как пользоваться съемником

Как упоминалось ранее съемник можно использовать для замены крестовины карданного вала. Поэтому далее более подробно рассмотрим этапы снятия крестовины.

Пошаговая инструкция по снятию крестовины:

1. После снятия карданного вала необходимо очистить шарниры и от грязи.
2. Затем с одной стороны кардана наносятся метки, которые обозначают взаимное расположение карданных шарниров, эти действия прежде всего необходимы для того, чтобы избежать нарушения балансировки карданной передачи.
3. Следующим этапом для снятия крестовины необходимо будет разобрать карданный шарнир.
4. С помощью щипцов для сжатия стопорных колец, нужно демонтировать четыре соответствующих кольца.
5. Если учитывать установку подшипников в вилках шарнира с натягом, есть вероятность того, что вилки при разборке кардана будут повреждены, особенно при коррозии. В таком случае специалисты рекомендуют заранее обработать весь шарнир карданного вала специальной проникающей смазкой, а при демонтировании крестовин, вместо молотка использовать специальный съемник.
6. С помощью съемника, подшипники, частично выпрессовываются в чашку инструмента, до того момента крестовина не упрется в вилку, хотя сам подшипник, выходит из вилки лишь на 1/3 с собственной высоты.
7. Чтобы не деформировать трубу, вилка шарнира карданного вала зажимается в тиски, а затем по проушинам вилки переднего вала, через выколотку, наносят удары молотком, из-за чего крестовина смещается до упора в вилку.
8. Далее из отрезка трубы делают два полукольца, которые устанавливаются на шип крестовины, сразу после того как вилку переднего кардана (вместе с ней) переместили в противоположную сторону.
9. После чего при помощи съемника выпрессовывают подшипник из вилки кардана, затем из вилки заднего карданного вала выводят и крестовину.
10. Таким же самым способом извлекается подшипник из вилки переднего вала, предварительно аккуратно зажав его в тиски, после чего уже можно и снять крестовину.

Данная инструкция поможет автомобилистам не только сэкономить, но и получить необходимые навыки для работы. Потому что на сегодняшний день стоимость услуг по ремонту автомобилей слишком велика, а ведь не каждый может себе позволить проводить обслуживания автомобиля в автосервисе. Имея такое приспособление, как съемник крестовин карданных валов, справится с процедурой замены крестовины или ремонта самого кардана, будет намного проще и своими руками.

Но а если в вашем гараже нет такой штуки, но есть энтузиазм, со смастерить такой съёмник можно даже своими руками сэкономив рублей 500 на приобретение магазинного варианта.

Карданные шарниры равных угловых скоростей базовых автомобилей

Карданные шарниры равных угловых скоростей обычно применяют в
приводах ведущих управляемых колес автомобиля. В зависимости от
конструкции их делят на шариковые (с делительными канавками и с
делительным рычажком), кулачковые (с диском и без диска) и сдвоенные
с крестовиной.

Шариковый шарнир с делительными канавками (рис. 5.4, а) имеет два
кулака 2 и 4, изготовленные заодно с валами 1 и 5. В кулаках
выполнено по четыре канавки, в каждую из которых заложены шарики 3.
Для центрирования вилок в одной из них устанавливается на штифте 8
центрирующий шарик 6 с лыской, которая нужна для прохода рабочих
шариков 3 при сборке. Штифт 8 фиксируют в свою очередь штифтом 7.

Рис. 5.4. Шариковые карданные шарниры:

а с делительными канавками; б с делительным рычажком

Средние линии канавок представляют собой окружности
равного радиуса с центрами О1и
О2,
которые находятся на одинаковом расстоянии от центра карданного
шарнира О. В результате при любом угле между валами рабочие шарики 3
удерживаются в плоскости, проходящей через точки пересечения средних
линий канавок 2 и 4 и делящей пополам угол между осями валов. При
вращении валов 1 и 5 крутящий момент передается от одного кулака к
другому через два шарика.

Сборка шарнира – селективная. Для этого подбираются шарики
одинакового диаметра в пределах жесткого допуска.

В шариковом карданном шарнире с делительным рычажком

(рис. 5.4, б) связь между ведущей звездочкой 11 и сферической чашкой
9, выполненной как одно целое с валом 15, осуществляется шестью
шариками 12, заключен-

ными в сепаратор 10. При повороте вала 15 относительно вала ведущей
звездочки делительный рычажок 14 через направляющую чашку 13
поворачивает сепаратор, и шарики устанавливаются в биссекторной
плоскости, т.е. плоскости, делящей угол между осями вала 15 и вала
ведущей звездочки 11 пополам. Крутящий момент в этом шарнире
передается через все шарики. Поэтому нагрузка меньше, чем в шарнире
с делительными канавками, и они могут передавать больший крутящий
момент.

На рис. 5.5 показан привод колес управляемого ведущего моста
автомобиля с кулачковым карданным шарниром равных угловых скоростей
с диском. В вилках 4 и 7 валов 1 и 6 выполнены цилиндрические пазы,
оси образующих которых перпендикулярны к валам. В пазах вилок
установлены кулаки 5 и 8, шарнирно соединенные между собой диском 9,
входящим в их вырезы. При передаче вращения, когда валы 1 и 6
расположены под углом, каждый из кулаков поворачивается одновременно
относительно вилки и диска. Оси пазов вилок лежат в одной плоскости
с осями валов и расположены на одинаковых расстояниях от точки их
пересечения. Поэтому точка пересечения осей пазов при любом
положении вилок находится в биссекторной плоскости.

Рис. 5.5. Кулачковые карданные шарниры:

а с диском в приводе управляемого ведущего моста автомобиля; б
детали кулачкового карданного шарнира с диском; в без диска; 1
ведущий вал; 2 поворотная цапфа; 3 уплотнительные манжеты; 4, 7 —

вилки; 5,8кулаки; 6 внутренняя полуось; 9

диск; 10 обод колеса; 11 камера шины; 12,17 вилки; 13, 16 кулаки; 14
шип; 15 паз

Кулачковый шарнир без диска (рис.5.5, в) состоит из вилок 12 и 17, в
которых установлены два кулака 13 и 16, соединенные между собой с
помощью шипа 14 и паза 15.

Кулачковые карданные шарниры могут работать при углах
между валами до 50.
Благодаря большой плоскости контакта поверхностей деталей,

через которые передаются нагрузки, кулачковые шарниры имеют
сравнительно небольшие размеры. Основной их недостаток – более
низкий КПД, чем у шариковых

шарниров. Они больше нагреваются, создают шум при работе, быстро
изнашиваются и требуют обильного смазывания.

Сдвоенные карданные шарниры (рис. 5.6) представляют собой карданную
передачу с двумя шарнирами неравных угловых скоростей, у которой
длина карданного вала равна нулю, вилки расположены в одной
плоскости и центрирующим устройством обеспечивается равенство углов
наклона валов. Устройство состоит из сферической обоймы 6,
вставленной в уширение вала 1, сферического сухаря 7, установленного
на конце вала 4, и резинового защитного чехла 5. Валы 1 и 4 имеют
проушины. Втулки 2 соединяют валы с составными крестовинами 3.
Крестовины установлены в корпусе шарнира 8.

Рис. 5.6. Сдвоенный карданный шарнир

Сдвоенный шарнир может работать при углах между
валами до 40.
Недостатком такого шарнира является его конструктивная сложность, а
также то, что он не может передавать большие крутящие моменты из-за
ограничения давления иголок на палец крестовины.

Части кардана

Работоспособность устройства обеспечивается шарнирами, в основе которых лежат крестовины. Крестовины обеспечивают способность вращения для 2-х сопряженных валов, углы которых изменяются относительно друг друга. Самый большой КПД наступает в момент достижения углом вращения отметок 0°-20°. Если же угол больше, крестовина подвергается сильным перегрузкам. А так же вал теряет баланс, и ощущаются колебания.

Очередной немаловажной составляющей является раздвижное шлицевое соединение карданного вала. Принцип его работы таков. Коробка передач, соединенная к одному краю вала, туго закреплена во внутренней области кузова авто, а редуктор моста, соединенный с другой стороны вала, связан с подвеской

Во время пересечении неровности промежуток меж трансмиссией и редуктором моста удлиняется. Вследствие чего валу необходимо растянуться (в том числе и передний кардан, и задний кардан). А шлицевое соединение с сальником в виде уплотнителя гарантирует безопасное растягивание устройства

Коробка передач, соединенная к одному краю вала, туго закреплена во внутренней области кузова авто, а редуктор моста, соединенный с другой стороны вала, связан с подвеской. Во время пересечении неровности промежуток меж трансмиссией и редуктором моста удлиняется. Вследствие чего валу необходимо растянуться (в том числе и передний кардан, и задний кардан). А шлицевое соединение с сальником в виде уплотнителя гарантирует безопасное растягивание устройства.

Так же в системе имеется подвесной подшипник карданного вала. На него приходится обязанность вспомогательной опоры для 1-й из составляющих вала (например, задний кардан). Кронштейн подшипника, уплотненный сальником и смазанный смазкой, прикрепляется к кузову и удерживает деталь (к примеру, задний кардан), не давая ей вращаться. Число подшипников равно числу элементов, составляющих вал.

Если конструкция состоит из 2-х половин, то передняя – это промежуточный кардан, а вторая – задний кардан. А если состоит из 3-х, то первая – это передний кардан, серединная – промежуточный кардан, и конечная – задний кардан. Эти элементы соединены с помощью промежуточной опоры и ею же фиксируются к кузову авто.

В процессе работы длина вала может меняться. Для этого на нем устанавливается шлицевое соединение с уплотняющим сальником и специальной смазкой.

Особенности механизма

Карданный вал осуществляет передачу крутящего момента, который создается двигателем автомобиля, на заднюю ось, в результате чего осуществляется вращение колес. Располагается он под днищем автомобиля ВАЗ-2107, собственно, поэтому можно обнаружить в салоне приподнятый пол.

Кардан на ВАЗ 2107 состоит из двух основных частей, которые соединяются между собой при помощи крестовины. Такая конструкция устройства необходима потому, что задняя подвеска постоянно «играет» при движении за счет амортизации. Устройство представляет собой пустотелую трубку, которая является «плечом», соединяющим двигатель с колесами. Несмотря на простоту изделия, вал, как и прочие детали авто, выходит из строя и требует проведения ремонта или замены.

Основные неисправности кардана

Основная неисправность карданного вала заключается в том, что из строя выходят такие элементы, как крестовина и подвесной подшипник. Именно эти детали являются наиболее нагруженными. Из строя крестовина и подшипник выходят по простой причине – отсутствие смазки. С течением времени требуется периодически проводить диагностику этих элементов с обязательной добавкой смазочных материалов. В редких случаях, неисправность кардана бывает связана с браком крестовины, в результате чего требуется ее замена.

Неисправности рассматриваемого механизма бывают следующие:

• выход из строя крестовин;
• разрушение подвесного подшипника;
• нарушение конфигурации(дисбаланс) вала;
• поломка фланцев, шлицев и муфт, что случается при сильных нагрузках;
• избыток влаги и грязи внутри крестовин.

При малейших признаках неисправности требуется провести диагностику механизма и устранить все вытекающие поломки. Определить неисправность можно по следующим признакам:

• появление стука при включении сцепления, что может говорить об изношенности шлицев или повреждении эластичной муфты;
• возникновение скрежета при движении автомобиля говорит об отсутствии смазки;
• появление вибрации при движении автомобиля, что свидетельствует о нарушении центровки изделия;
• стук при резком разгоне или торможении, что свидетельствует об износе крестовин.

Как осуществляется замена карданного вала ВАЗ 2107, разберем в следующем пункте.

Процесс снятия и замены кардана

Снятие механизма выполняется с целью проведения ремонтных работ или его замены на новое изделие

Зачастую сам карданный вал является неприхотливым устройством, но при этом важно периодически проверять состояние подшипника, шлицов и крестовин. Это те слабые места, на которые необходимо периодически обращать взор, и следить за их состоянием

Работы по демонтажу кардана осуществляются в следующем порядке:

Для начала необходимо зафиксировать автомобиль подложив под передние колеса упоры, а рычаг КПП расположить в положение “нейтраль”. Далее домкратим заднюю часть автомобиля, подвесив при этом одно из ведущих колес. Приступаем к разъединению устройства от крепления к дифференциалу. Для этого необходимо вывинтить 4 гайки крепления, после чего извлечь болты. После вывинчивания крепления можно разъединить изделие от фланца дифференциала.

Остается вывинтить две гайки крепления поперечины, на которой закреплен подвесной подшипник. После вывинчивания можно демонтировать кардан с автомобиля ВАЗ 2107. Деревянным молотком необходимо выбить(если требуется) вал из зацепления шлицами с эластичной муфтой. После того, как будет произведен ремонт или замена вала, можно установить его на место. Процесс установки обратно пропорционален снятию

При установке изделия важно следить за тем, чтобы правильно поставить вал