Промежуточные соединения и карданные передачи

К атегория:

Тракторы-2

Промежуточные соединения и карданные передачи

Промежуточные соединения применяют на тракторах для передачи крутящего момента от вала муфты сцепления к первичному валу коробки передач в условиях возможной несоосности соединяемых валов.

Вследствие неточности монтажа, ослабления креплений и упругой деформации деталей несоосность соединяемых валов муфты сцепления и коробки передач на тракторах может достигать 2… 10°. Применение промежуточного соединения в этих условиях уменьшает пульсацию нагрузок на детали силовой передачи и тем самым снижает износ подшипников, шестерен и валов.

Промежуточное соединение (рис. 1) состоит из ведущей и ведомой вилок и диска с передаточными элементами. Вилки расположены под углом 90° друг к другу и соединяются между собой через диск. Шлицевое соединение компенсирует возможное изменение расстояния между соединительными валами.

Рис. 1. Промежуточное соединение (а) и карданная передача (б): 1 и 4 - ведущая и ведомая вилки; 2 - передаточные элементы; 3 - диск; 5 - шлицевое соединение; 6 - ведомый вал; 7 - крестовина; 8 - ведущий вал

В зависимости от свойств и конструкции передаточных элементов промежуточные соединения подразделяют на эластичные, жесткие и комбинированные.

В эластичных промежуточных соединениях в качестве передаточных элементов применяются втулки, сегменты или пластины из резины. Такие упругие элементы не только компенсируют несоосность валов, но и смягчают резкость изменения передаваемого крутящего момента.

Жесткое промежуточное соединение обычно состоит из двух обойм, между которыми размещены шарики, или из двух полумуфт, связанных с валами и имеющих жесткий контакт (например, зубчатое соединение).

Комбинированное промежуточное соединение имеет два шарнира, один из которых с упругими передаточными элементами, а другой с жесткой соединительной муфтой.

Карданные передачи имеют такое же назначение, как и промежуточные соединения. Однако их используют в тех случаях, когда соединяемые силовые агрегаты располагаются на значительном удалении друг от друга и когда их относительное расположение может изменяться в определенных пределах. Главным образом карданные передачи применяют для подвода крутящего момента от коробки передач или раздаточной коробки к ведущим мостам.

Рис. 2. Карданная передача к переднему мосту трактора Т-150К: 1 - клапан; 2 - сальники; 3 - иголки подшипника; 4 - крестовина; 5 - опорная пластина игольчатого подшипника; 6 - стопорная пластина; 7 - чехол шлидевого соединения; 8 - шлицевой вал вилки переднего кардана; 9 - шлицевая муфта; 10 - присоединительный фланец

Передача вращения между валами, изменяющими свое взаимоположение, осуществляется карданным шарниром (рис. 1, б). Он состоит из двух вилок, соединенных с ведущим и ведомым валами, и крестовины. При работе карданного шарнира пересекающиеся оси крестовины покачиваются, что является причиной неравномерного (пульсирующего) вращения ведомого вала. Чем меньше угол между осялГи валов, тем меньше покачивание осей крестовины и равномернее вращение ведомого вала. Однако при выборе угла руководствуются конструктивными соображениями и он обычно достигает 20…30°.

Для обеспечения равномерного вращения ведущего вала заднего моста главный карданный вал имеет два шарнира, а вилки этого карданного вала располагают в одной плоскости. В этом случае неравномерность вращения, вызываемая одним шарниром, компенсируется неравномерностью другого шарнира.

Карданный шарнир трактора Т-150К состоит из ведущей и ведомой вилок, крестовины с подшипниками и деталями их крепления. Вилки изготовляют заодно с присоединительными фланцами или заодно с карданным валом.

Крестовина имеет четыре цапфы, на которые надеваются подшипники. В крестовине сделаны каналы для подвода смазки к подшипникам. Для предохранения сальников от действия повышенного давления масла в центр крестовины устанавливают предохранительный клапан, рассчитанный на давление 0,35 МПа.

Подшипники крестовины игольчатые, состоят из корпуса, иголок и сальников. Крепятся подшипники в вилках при помощи опорных и стопорных пластин.

Карданные валы трубчатые, с шлицевыми соединениями, позволяющими изменять длину. Шлицевые соединения смазываются, защищены сальниками и эластичными защитными чехлами.

Карданные валы и вилки изготовляют из углеродистой стали, крестовины - из хромистой или хромоникелевой стали.

Техническое обслуживание промежуточных соединений и карданных передач включает осмотр, подтяжку креплений и смазку.

В первую очередь следует проверять крепление фланцев шарниров и промежуточной опоры, износ шлицевых соединений, подшипников и крестовин.

Собирая главный карданный вал, необходимо располагать его вилки в одной плоскости.

Для смазки карданных шарниров применяют трансмиссионное масло (нигрол), а для смазки шлицевых соединений - консистентные смазки.

К атегория: - Тракторы-2

Карданный вал предназначен для передачи крутящего момента между агрегатами трансмиссии, удаленными друг от друга. Карданным валом соединяют вторичный вал коробки передач с ведущим валом главной передачи, размещенной в заднем мосте автомобилей с задним приводом, либо валы раздаточной коробки с валами главных передач в переднем и заднем мостах машин с полным приводом.

Карданный вал связывает агрегаты, оси которых не совпадают, а расстояние между агрегатами постоянно изменяется по причине перемещений связанных агрегатов относительно друг друга из-за перекатывания колес по дорожным неровностям и работы подвески на сжатие и отбой. Этими условиями продиктована конструкция карданного вала.

Вилки и крестовины

Карданные шарниры являются именно теми элементами карданного вала, которые обеспечивают возможность передачи крутящего момента между несоосными валами. Состоит шарнир из двух вилок и крестовины между ними. Подвижность шарнира обеспечивается игольчатыми подшипниками, при этом стаканы подшипников запрессовываются в отверстия вилок, а иглы перекатываются непосредственно по шипам крестовин.

Срок службы любого подшипника определяется износом, а интенсивность износа зависит от качества смазки и условий эксплуатации. Подшипники крестовин не исключение, но крестовины бывают необслуживаемые и обслуживаемые. В подшипники первых смазка закладывается на весь срок эксплуатации, и поскольку под этим сроком производители автомобилей и владельцы подразумевают совершенно разный период и пробег, угроза выхода необслуживаемых крестовин из строя как дамоклов меч нависает над всеми владельцами машин с подобными карданными валами.

Старость не радость

В обслуживаемых крестовинах предусмотрены масленки и каналы, через которые смазка нагнетается в подшипники с помощью специального шприца. Для белорусских условий эксплуатации, особенно для джипов, владельцы которых регулярно выезжают в труднопроходимые места, где машина по мосты может оказаться в грязи, обслуживаемые крестовины предпочтительней. Однако, как показывает опыт, многие хозяева смазывают крестовины неправильно или, что еще хуже, но случается чаще, вообще не испытывают желания утруждать себя этой работой. Между тем смазка имеет свойство стареть, а грязь и вода, проникая внутрь шарнира, не только помогают ей в этом, но также инициируют коррозию и ускоряют износ.

Подшипники крестовин имеют защитные уплотнения, однако и им свойственно стареть и в конечном итоге становится негерметичными. А старость не радость. Стоимость крестовин в запчастях — от 8 до 100 у.е., но это только видимая часть айсберга. Подводная же часть заключена в способе фиксации подшипников стопорными кольцами или кернением. Кернение делает крестовины условно неразборными, из-за чего при проблемах с ними могут предложить поменять карданный вал в сборе, что сразу увеличит цену вопроса до трех-четырехзначных сумм у.е.

Карданный вал не резиновый

Чтобы во время движения автомобиля компенсировать постоянное изменение расстояния между агрегатами, связанными карданной передачей, трубу карданного вала делают не сплошной, а телескопической. Другими словами, труба кардана состоит из частей, сочлененных с помощью подвижного шлицевого соединения, позволяющего частям вала перемещаться вперед-назад относительно друг друга.

Для шлицевого соединения также критичен износ, однако изнашивается шлицевое соединение не столь интенсивно, как крестовины, поэтому и беспокоит реже. С другой стороны, шлицевое соединение — самый дорогой элемент карданного вала, и если нет желания досрочно «попасть» примерно на 200-250 у.е., за ним тоже глаз да глаз нужен.

Шлицевые соединения опять-таки бывают необслуживаемыми, со смазкой, заложенной на весь срок службы, и обслуживаемыми, в которых смазка периодически должна обновляться через предусмотренную масленку. Уплотнение, предохраняющее шлицевое соединение от попадания грязи и влаги, тоже предусмотрено, однако и оно со временем теряет работоспособность, что ускоряет выход соединения из строя. Опять же на срок службы влияют условия эксплуатации и правильное и регулярное обслуживание.

Подвешенному неймется

Часто по причине большой длины вала в конструкции карданной передачи предусматривается промежуточная опора, называемая также подвесным подшипником. От него тоже можно ждать сюрпризов стоимостью от 10-15 у.е. за запчасть плюс 15-20 у.е. за работу по замене и до стоимости карданного вала, поскольку по заводским технологиям для многих моделей современных автомобилей при выходе подвесного подшипника из строя должен меняться карданный вал в сборе.

Поскольку это подшипник, к сказанному выше о подшипниках крестовин добавить особо нечего. Однако этот подшипник установлен в резиновой кольцевой подушке, которая обеспечивает виброизоляцию карданной передачи. Бывает, подушка разрушается или отслаивается от обоймы подшипника и наружной скобы крепления.

Не подмажешь — не поедешь

Если смазка всему голова, необслуживаемые крестовины можно превратить в обслуживаемые, приурочив эту метаморфозу к замене, которую рано или поздно старые крестовины и их подшипники потребуют. Одновременно можно сделать обслуживаемым шлицевое соединение. Далее все будет зависеть от условий эксплуатации и ухода.

При обычной эксплуатации смазывать обслуживаемые крестовины и шлицевые соединения желательно не реже, чем через 10 тыс. км, но джиперам, окунающим машину в воду и грязь по мосты, нужно взять за правило шприцевать масленки после каждой такой поездки. Смазка: консистентная, на литиевой основе, например, «Литол». Крестовина правильно смазана, если новая смазка при шприцевании появилась из-под всех уплотнений. Если какое-то из уплотнений «сачкует», надо поменять положение кардана, съехав с ямы или эстакады, а затем на нее вернувшись.

Для смазки шлицевого соединения достаточно трех-четырех качков шприцем. Если переборщить, можно нарушить балансировку кардана. В принципе, смазывается и необслуживаемое соединение, но для этого понадобится пометить обе части вала, отсоединить кардан от коробки, вытащить шлицевую часть вала из шлицевой втулки, промазать шлицы и вновь собрать вал по сделанным меткам.

При обслуживании кардана нужно провести диагностику его элементов, дергая их вверх-вниз и в стороны. Люфты в крестовинах, шлицевом соединении и подвесном подшипнике не допускаются, повреждения и отслоение резиновой подушки подвесного тоже, и если они обнаружатся, лучше показать машину специалистам по ремонту карданных валов. Устранение проблемы на начальной стадии позволит обойтись малой кровью.

При троганьи автомобиля вперед-назад должны насторожить щелчки, при езде — вибрация, посторонний шум, свист, гудение. Не обязательно, что причиной будет кардан, поскольку в трансмиссии найдутся и другие узлы, способные пошуметь, но в любом случае это сигнал тревоги.

Вердикт «Автобизнеса»

Крестовины, подвесные подшипники и подвижные шлицевые соединения — основные поставщики проблем, вызывающих необходимость ремонта карданного вала. Другие вопросы возникают редко, но даже трубу кардана можно завязать узлом, если сидящий за рулем проявит настойчивость…

Сразу два типа неисправностей в одной крестовине. Шип справа: коррозия. Шип слева: уплотнение выдержало, но износились иглы, а шип стал граненым, о чем свидетельствуют появившиеся на нем продольные канавки

Езда на отслуживших свое подшипниках крестовин может привести к поломке вилки. По заверениям владельца, он до самого конца не слышал никаких стуков со стороны карданного вала

Изношенное шлицевое соединение. Случай нетипичный — износ стал следствием неисправности подвесного подшипника. Вероятнее всего подшипник перегрелся, из-за чего потерял посадку на шлицевой втулке. Сквозные пазы на трубе сделаны не фрезерным станком, а «прогрызены» внутренней обоймой подшипника

Трубу кардана можно завязать узлом, если сидящий за рулем проявит настойчивость

Подвесной подшипник установлен в резиновой подушке, которая, бывает, разрушается или отслаивается от обоймы подшипника и наружной скобы крепления

В обслуживаемых крестовинах и шлицевых соединениях предусмотрены масленки, через которые с помощью специального шприца нагнетается смазка

Поделиться:

Если не брать во внимание рулевое управление, то все остальные карданы, используемые в автомобиле, предназначены для передачи крутящего момента между основными узлами трансмиссии. Но расстояние между последними при движении по неровной дороге, вхождении в повороты, а также во время загрузки-выгрузки авто вынужденно меняется. Кроме этого, по истечению какого-то периода даже в спокойном состоянии это расстояние иное, чем на новенькой машине, плюс иногда владелец ставит другие агрегаты вместо штатных. Решить эту проблему с вариативностью длин помогает , один из наиболее интересных, но достаточно непростых участков…

Где можно встретить

Классическая схема с односекционным карданом подразумевает наличие шлицевого в единственном месте - у одного из концов трубы. В нее запрессовывается, а потом приваривается цельнометаллический наконечник с наружными (либо полая втулка с внутренними) шлицами. Туда надевается (или вдвигается в зависимости от схемы) вилка, хвостовик которой выполнен таки образом, чтобы создавать готовую пару втулка-наконечник.

Подобный вариант сопряжения позволяет составляющим смещаться вдоль оси, отвечая на воздействия типа сжатие-растягивание, но исключает проворачивание при прикладывании силы на скручивание. Проще говоря, несмотря на то, что вилка может скользить (за что ее так и называют - скользящая), крутящий момент все равно будет передаваться. Чтобы скольжение было «комфортным» шлицы должны быть обильно смазанными. В зависимости от конструкции смазка может закладываться на весь срок или пополняться посредством встроенных в тело пресс-масленок.

В ряде случаев (обычно, когда речь идет о двухсекционных передачах, где не один подвижный элемент), используется специальный болт со стопорной пластиной. Он фиксирует соединение в одном положении, но оставляет его потенциально динамичным - по необходимости можно самостоятельно изменить статичные параметры. Кстати, здесь не всегда будет применяться вилка, практикуются вариации и с фланцами.

В некоторых авто можно встретить еще одно шлицевое, например, при КПП. Принцип, назначение и «участники» остаются прежними, но этот «союз» только наполовину карданный. Суть его в том, что хвостовик вторичного вала КП имеет шлицевую нарезку и «спрятан» в кожухе удлинителя коробки. Туда входит хвостовик-втулка вилки, которой заменена более привычная в этом месте фланец-вилка. Повторимся, суть работы от перестановки наших «слагаемых» не меняется - компенсировать изменения расстояний, вызываемых деформациями подвески и рамы.

Особенности и проблемы

При реализации такого решения возникает некий «конфликт интересов». Жизненно важно обеспечить свободу продольных перемещений и одновременно гарантировать достаточную плотность для бокового зацепления. На все сто процентов по каждому пункту сделать такое нереально, приходиться просто минимизировать разницу между шириной шлица и противопоставленного ему паза, и максимально снизить трение.

Как результат шлицевое соединение карданного вала получает все, характерные для подобных конструктивных блоков, проблемы:

1. - постоянную необходимость в «правильной» смазке и изнашивание шлицев при ее недостаточности или загрязнении;
2. - повышенную нагрузку при скручивании, усугубляемую ударами, что вызывает разрушение конструктивных элементов;
3. - появление люфтов в обоих случаях, снижение работоспособности и разбалансировку всего узла со временем.

А хуже всего то, что при потере нужных параметров здесь практически нереально обойтись заменой только фланца или вилки, а замена наконечника или контактного вала агрегата не только серьезные финансовые траты, но и весьма сложный и не быстрый процесс.

Да, совсем недавно довели до ума когда-то разрабатываемый, но потом свернутый проект восстановления путем электроискрового легирования коррозийных участков и нанесения специального металлополимера. Но он пока тоже достаточно дорог, возможен только на ранних стадиях, а для большегрузов его эффективность сомнительна в принципе. К тому же, провести такой ремонт в кустарных условиях вообще невозможно, а из-за новизны метода лишь некоторые сервисы способны предложить данную услугу. Поэтому, стоит озаботиться тем, чтобы максимально долго сохранить рабочие качества штатного узла.

Обслуживание

В отношении шлицевого у автовладельца (водителя или механика) не так уж много возможностей, а значит, и обязанностей:

• Необходимо регулярно смазывать соединение (закладывать смазку) с периодичностью, указанной в карте или еще чаще, если техника эксплуатируется очень интенсивно, то есть, по мере расхода масла

• При проведении смазочных работ можно использовать только рекомендуемые производителем материалы

• Как можно чаще следует проверять целостность уплотнителей (манжет, сальников), при их повреждении замену проводить незамедлительно

• Обязательна регулярная проверка состояния составляющих - как уже говорилось, на ранних стадиях разрушений восстановление еще возможно

• Если выполнялась разборка, то перед установкой обратно кардан необходимо сбалансировать.

И вообще, поддержание всех остальных деталей передачи в должном состоянии это тоже один из способов сохранить шлиц-соединение в порядке, ведь здесь как в организме - повредили лодыжку - на колено нагрузка усилилась многократно. А то, что использовать стоит лишь качественные комплектующие, все знают и без напоминаний.

Купить такие можно, например, у нас, в интернет-магазине ООО «Лидер». Все представленные товары проверены профильными службами и сертифицированы в России, цены приятные, а покупателя ждут дополнительные радости, как то скидки на опт, предоставление отсрочек и свобода в выборе способа оплаты (наличные, безналичный расчет). Также организовываем (по необходимости, забрать покупку можно и самому) доставку по Москве, области и транспортными компаниями в регионы.