Трансмиссия автомобиля выполняет важную функцию - передает вращение коленвала на колеса.

Основные элементы трансмиссии:

• сцепление - о нем мы рассказывали на сайт, оно соединяет и разъединяет коробку передач и маховик коленчатого вала;
• коробка передач - позволяет трансформировать однородное вращение в определенный режим езды;
• кардан или карданная передача - применяется на автомобилях с задним или полным приводом, служит для передачи момента движения на ведущую ось;
• дифференциал - распределяет момент движения между ведущими колесами;
• редуктор - для повышения или понижения , обеспечивает постоянную угловую скорость.

Если мы возьмем обыкновенную механическую коробку передач, то увидим в ее составе три вала:

• первичный или ведущий - соединяет КПП с маховиком через сцепление;
• вторичный - жестко связан с карданом, именно он предназначен для передачи момента вращения на кардан, а от него уже на ведущие колеса;
• промежуточный - передает вращение от первичного вала вторичному.

Предназначение карданной передачи

Любой водитель, который ездил на заднеприводном или полноприводном автомобиле, а уж тем более на ГАЗоне или ЗИЛ-130, видел карданный вал - длинную полую трубу, состоящую из двух сегментов - более длинного и короткого, между собой они соединены промежуточной опорой и крестовиной, образующими шарнир. В передней и задней части кардана можно увидеть фланцы для жесткого соединения с задним мостом и вторичным валом, выходящим из коробки передач.

Основная задача кардана состоит не только в передаче вращения от КПП на редуктор заднего моста, но и в том, чтобы эта работа передавалась при переменной соосности сочлененных агрегатов, или, говоря простым членораздельным языком, - обеспечивается жесткая связка ведущих колес со вторичным валом коробки перемены передач, при этом не препятствуя независимому перемещению колес и подвески относительно кузова.

Также устройство автомобиля таково, особенно если речь идет о грузовиках, что коробка расположена выше по отношению к поверхности, чем редуктор заднего моста. Соответственно, передать момент движения нужно под определенным углом, а благодаря шарнирному устройству кардана это вполне возможно. Более того, в процессе езды рама автомобиля может незначительно деформироваться - буквально на миллиметры, но устройство кардана позволяет не учитывать эти мелкие изменения.

Стоит также сказать, что карданная передача используется не только в полно- и заднеприводных автомобилях, устанавливают ее и на переднеприводные. Правда здесь она называется по-другому - ШРУС - шарниры равных угловых скоростей. ШРУСы соединяют дифференциал коробки передач со ступицами передних колес.

Говоря же в целом, принцип карданной передачи используется и для других целей:

• нижний и верхний карданы рулевого управления;
• для связи распределительной коробки с редуктором ведущей оси - на внедорожниках с подключаемым полным приводом, типа ;
• для отбора мощности двигателя - вал отбора мощности, исходящий из КПП тракторов, служит для приведения в движение различного сельхоз оборудования через кардан, например картофелекопалок или сажалок, дисковых борон, сеялок и так далее.

Устройство

Как уже писалось выше, карданный вал представляет собой две сочлененные с помощью шарнирного соединения полые трубы. В передней части имеется шлицевой валик, входящий в зацепление со вторичным валом КПП посредством переходной муфты.

В месте сочленения двух частей кардана на каждой из них имеется вилка, и они соединены между собой с помощью крестовины. На каждом из концов крестовины имеется игольчатый подшипник. На эти подшипники надеваются вилки и благодаря им передача вращения возможна с одного вала на другой при образовании угла от 15-ти до 35 градусов в зависимости от устройства. Ну а в задней части кардан прикручивают к редуктору с помощью фланца, который крепится на четырех болтах.

Важную роль выполняет промежуточная опора, внутри которой находится шариковый подшипник. Опора прикручивается к днищу автомобиля, а подшипник дает возможность валу свободно вращаться.

Как мы видим, устройство довольно простое, основанное на принципе шарнира. Однако инженерам нужно делать точные расчеты, чтобы все элементы подвески работали сбалансировано и согласовано между собой.

Карданной передачей автомобиля называется механизм, осуществляющий передачу крутящего момента между валами, которые пересекаются в центральной части карданной передачи автомобиля и отличаются возможностью взаимного углового перемещения. Активно применяется в разных сферах человеческой деятельности в случаях, когда со-ос-ность вращающихся элементов очень трудно обеспечить. Аналогичные функции способна также осуществлять зубчатая муфта.

Как правило, карданная передача автомобиля используется в автомобильной транс-мис-сии, а также рулевом управлении.

Карданная передача автомобиля может обеспечить соединение следующим эле-мен-там трансмиссии:

1. Силовому агрегату и КПП;
2. КПП и раздаточной коробке;
3. КПП и главной передаче;
4. Главной передаче и раздаточной коробке;
5. Ведущим колесам и дифференциалу.

Карданный вал в автомобиле предназначен для передачи крутящего момента от КПП к ведущим мостам в случае полноприводной или классической компоновки. Также при-ме-ня-ет-ся в травмобезопасной рулевой колонке для соединения рулевого исполнительного ме-ха-низ-ма и рулевого вала.

Карданная передача автомобиля отличается одним значительным минусом – не-синх-рон-ность валовых вращений (один из валов имеет равномерное вращение, другой – нет). Вращения начинают увеличиваться, если угол между ними возрастает. Это исключает возможность использования карданной передачи автомобиля в некоторых устройствах, например, в трансмиссии автомобилей с передним приводом (где основная проблема заключается в передаче крутящего момента на поворотные автомобильные колеса). По большому счету данный недостаток может быть скомпенсирован применением на одном валу парных шарниров, которые находятся в повернутом на четверть оборота положении относительно друг друга. Однако там, где необходима синхронность, как правило, применяется ШРУС (шарнир равных угловых скоростей) – более сложная, но более совершенная конструкция аналогичного назначения.

По своей компоновке карданные передачи автомобиля подразделяются на закрытые и открытые.

Закрытый вариант карданной передачи автомобиля располагается внутри трубы, которая, в свою очередь, может восприниматься составляющей подвески автомобиля . В карданной передаче автомобиля данного типа используется только один шарнир, а неравномерное вращение карданного вала компенсируется за счет его упругости. Существуют конструкции, где функцию карданного вала осуществляет торсион (небольшой упругий вал); карданные шарниры здесь отсутствуют.

Открытый вариант карданной передачи автомобиля не располагает трубой, а реактивный момент воспринимается реактивными тягами или рессорами. В состав карданной передачи автомобиля должно входить не меньше двух шарниров, а также компенсирующее звено, так как дистанция между соединенными агрегатами во время движения изменяется. На автомобилях с длинной колесной базой используют карданную передачу автомобиля, которая состоит из двух валов. За счет этого исключается возможность совпадения максимальной угловой скорости вала с приемлемой. Уменьшение длины вала увеличивает его критическую частоту вращения, которая как минимум в 1.5 раза должна превышать максимально возможную во время эксплуатации. Конструкция карданной передачи автомобиля, оснащенной двумя валами, требует использование промежуточной опоры одного из двух валов, подшипник которой установлен на кузове (см. кузов легкового автомобиля) или раме в эластичном кольце для компенсации осевого перемещения двигателя (см. устройство двигателя автомобиля).

Типы карданных передач

Рассмотрим основные типы карданных передач.

Карданные передачи одновального типа используются на короткобазных лег-ко-вых автомобилях, которые отличаются колесной формой 4х2, карданная передача соединяет КПП с задним ведущим мостом. Данный тип карданной передачи включает в свой состав карданный вал, а также два карданных шарнира.

Карданные передачи двухвального типа используются на грузовиках и автобусах, а также на легковых автомобилях с удлиненной колесной базой, форма колес которых 4х2. Карданная передача двухвального типа осуществляет связку заднего моста с КПП. Данный тип карданной передачи состоит из трех карданных шарниров, двух карданных валов, промежуточной опоры.

В автомобилях, отличающихся формой колес 6х6 и оснащенных индивидуальным приводом ведущих мостов, соединение заднего ведущего моста с раздаточной коробкой осуществляется за счет карданной передачи двухвального типа с промежуточной опорой. Соединение переднего и среднего ведущих мостов с раздаточной коробкой выполняется с помощью карданных передач одновального типа.

Существуют машины с формой колес 6х6, но средний мост у них является проходным, связь КПП с раздаточной коробкой, а раздаточной коробки вместе с этим с ведущими мостами, выполняется за счет карданных передач одновального типа. Дополнительный редуктор выполняет передачу крутящего момента на ведущий задний мост.

Рассмотренные выше типы карданных передач являются основными в ав-то-мо-би-ле-стро-е-нии.

Следующим важным моментом, на котором нам нужно остановиться, является устройство карданной передачи. Карданный вал предназначен для передачи крутящего момента от коробки передач автомобиля или раздаточной коробки к ведущему мосту автомобиля . Специфическими отличиями его от обыкновенных валов является возможность изменения его длины и передача крутящего момента под меняющимся углом. В чем это заключается?

Устройство карданной передачи рассмотрено на рисунке ниже. Здесь выбран вариант заднеприводного автомобиля.

Любой мост машины связан с рамой через подвеску с рессорами. В результате при движении по неровной дороге колеса с мостами как бы подпрыгивают, а сама рама автомобиля за счет работы рессор остается практически на одном уровне от земли. Соответственно при изменении положения даже одного колеса (например, яма) меняется расстояние от него до коробки передач и угол перекоса относительно горизонта. Вот чтобы компенсировать эти явления и придумали карданную передачу автомобиля.

Карданный вал выглядит как труба, собранная из двух полувалов, соединенных между собой шлицами. У одного вала шлица наружу, у другого – внутрь. По шлицам эти полувалы могут двигаться друг относительно друга, при этом, не теряя крутящий момент. За счет этого и происходит изменение длины всего карданного вала. На концах обоих валов имеются карданные шарниры. Сам шарнир представляет собой две подвижные вилки, соединенные с крестовиной через подшипники. Концы вилок также через подшипники закреплены на обоих концах карданного вала. Такое подвижное соединение позволяет передавать кру-тя-щий момент под меняющимся углом. Все это вместе и образует карданную передачу автомобиля.

Шарнир равных угловых скоростей (ШРУС)

Мы рассмотрели самый простой вариант карданной передачи автомобиля. Но в случае переднеприводного автомобиля, вся эта конструкция усложняется, и добавляются новые элементы. Так как передние колеса еще и управляемые, то углы наклона и поворота становятся еще больше и простой карданный вал тут уже никак не поможет. Кроме того, у переднеприводных автомобилей коробка передач совмещена с передним мостом или оба этих механизма расположены рядом друг с другом. Поэтому наиболее удачным тех-ни-чес-ким решением у таких автомобилей стало применение шарниров равных угловых скоростей (ШРУС).

Самый простой вариант шарнира равных угловых скоростей показан на рисунке ниже.

Для полного понимания можно привести пример любой шариковой ручки. На конце ее стержня в металлическом конусе есть канавка, куда помещен маленький шарик. Именно его идеальная форма позволяет при письме наклонять ручку под разным углом и рисовать ей в различные стороны. А теперь представьте, что шариков в ручке несколько и все они одновременно должны соприкасаться с листом бумаги. Примерно такая конструкция у шарнира равных угловых скоростей. На конце ведомого вала КП помещена «звездочка» с канавками, по которым могут перемещаться шарики вдоль оси вала. С внешней стороны шарики обхватывает корпус шарнира равных угловых скоростей с такими же канавками. Таким образом, шарики образуют как бы вертикальный круг, параллельно колесу.

Теперь сам процесс работы шарнира равных угловых скоростей. Крутящий момент от ведомого вала коробки передач автомобиля через шарики - на корпус шарнира, а от него - на колесо. В данном случае эти шарики играют роль шлицев. Представим, что колесо не вращается, но начало поворачиваться налево. При этом передняя его часть поворачивается налево, а задняя – направо, так как центр колеса закреплен на шарнире. Тогда и шарики по канавкам начинают смещаться, как и колесо. То есть диаметрально расположенные шарики смещаются в противоположные стороны: передний – налево, задний на такое же расстояние направо. Ну а в движении шарики постоянно крутятся и меняют свое положение в зависимости от положения колеса. При этом крутящий момент передается постоянно, а скорости вращения вала и колеса под любым углом всегда одинаковы. Отсюда и название - шарнир равных угловых скоростей. Такой механизм очень «боится» грязи и внешнего механического воздействия, так как шарики перестают скользить по канавкам. Поэтому шарниры равных угловых скоростей всегда защищены прочным чехлом и смазаны внутри консистентной смазкой.

Неисправности карданной передачи

Рассмотрим основные неисправности карданной передачи.

Главными признаками неисправностей карданной передачи являются рывки и стуки во время трогания с места и переключения скоростей, шумы и вибрации. Достаточно сильные вибрации карданной передачи можно ощутить на определенных скоростях езды автомобиля, когда уровень шума и вибрации может достигать пиковых значений. Автомобиль охватывает дрожь и слышится гул. Эксплуатировать транспортное средство с неисправностями карданной передачи категорически запрещается.

Неисправности карданной передачи заключаются в ослаблении болтов крепления фланцев карданов, в износе составляющих карданов, износе подшипников из шлицевого соединения. Данные неисправности карданной передачи необходимо устранять, так как это очень опасно для движения транспортного средства.

Почувствовав какие-то неисправности карданной передачи во время движения, необходимо остановить автомобиль, тщательно все проверить и, в случае необходимости, затянуть болты крепления фланцевой вилки к фланцу ведущей шестерни заднего моста, болты присоединения упругой муфты к фланцу ведомого вала КПП, а также болты присоединения упругой промежуточной опоры. В процессе проверки неисправности карданной передачи следует убедиться в отсутствии увеличенного биения фланца ведущей шестерни, задней шестерни, различных задиров в шлицевых соединениях, люфта в кардане. Если во время проверки окажется, что биение фланца превышает 0.15 мм, то необходимо извлечь фланец с шестерен, повернуть его на 180° и установить на место. Если биение не удалось устранить с помощью этого, то рекомендуется заменить или выправить фланец. Присутствие люфта в кардане можно проверить, если толкать его вверх. Если в подшипниках кардана имеется люфт, необходимо заменить подшипник и крестовину. При монтаже подшипников следует убедиться, что все иглы находятся в стаканчике. Отсутствие даже одной иглы приведет к разрушению подшипника из-за перекоса игл.

Эксплуатация карданной передачи автомобиля

У переднеприводных и заднеприводных автомобилей, в карданных передачах главной проблемой являются шарниры. Валы и трубы очень редко приходится менять, если только вы не прыгаете в яму с каменистым дном два раза на день. Да и шарниры прослужат очень долго, если вы предпочитаете спокойную езду. Любую машину нужно водить размеренно и мягко, к тому же, переднеприводные автомобили требуют очень аккуратного вождения, т.к. при повреждении специальных защитных чехлов шарниров равных угловых скоростей в них проникает грязь, и они мгновенно выходят из строя. Следует проверять состояние данных чехлов, если возникнут трещины и разрывы, их моментально необходимо менять на новые. При износе подшипников или шарниров крестовин можно услышать щелкающий характерный звук при переключении передач и трогании с места. У валов с шаровыми шарнирами данные щелчки возникают и при повороте передней колесной пары на максимальные углы.

Когда износ подшипника промежуточной опоры карданного вала автомобиля с заднеприводной системой достигает определенного предела, образуется заметный шум в области днища и ощущается неприятная вибрация.

Если автомобиль нормально эксплуатируется, шаровые шарниры передних валов и шарниры карданного вала служат очень долго, их хватит на 100 000 км. пробега. А валы и трубы, в принципе, вообще не следует менять; если так получилось, что деформировался вал с шаровыми шарнирами или прогнулся один из карданных валов, то имеет смысл заменить неисправные узлы в сборе.

Время эксплуатации шаровых шарниров и шарниров карданного вала уменьшают: неправильный выбор скорости, а также передачи на плохом дорожном полотне, резкие разгоны и старты, движение по снегу и глубокой колее, буксование в грязи.

Вышеприведенные неисправности карданной передачи и правила ее эксплуатации являются самыми основными.

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

Карданный вал – конструкция, которая включена в структуру трансмиссии заднеприводных и полноприводных авто, поскольку такие авто нуждаются в подаче крутящего момента (вращения) от движка к редукторам заднего и переднего мостов. Именно эту функцию посредством работы КПП выполняет данное устройство.

Механизм карданного вала

Основополагающие детали:

• подвесной подшипник;
• двойной шарнир;
• скользящая вилка;
• различные промежуточные уплотнения (сальники, прокладки);
• разнообразные крепежные устройства.

По своей технологии – это тонкостенная полая труба, с установленными на ней неподвижной вилкой шарнира с одной стороны и подвижной вилкой и шлицевым соединением с другой. Относительно того, какая модель авто и какого типа КПП на нем, карданный вал бывает из 2-х или 3-х секций (передний кардан, промежуточный кардан и задний кардан). Односекционный вал содержит центральную часть и 2 наконечника, имеющих крестовины на концах.

Механизм одновременно предстает и в роли опоры для иных элементов авто.

В зависимости от модели машины, ее размеров, особенностей, карданная конструкция имеет различную массу и конструкцию. Маленькие карданы сделаны цельными и сплошными, что усиливает их промежуточную роль.

Изготовление карданных валов, как правило, основано на стали. Данный материал позволяет добиться минимального веса и габаритов при максимальной функциональности.

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.

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.

Особой ролью во вращении является длина вала.

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.

Карданная передача с шарнирами из одинаковых угловых скоростей

Технология передачи в авто с шарнирами из одинаковых угловых скоростей, зачастую, находит применяемость в машинах с передним приводом. Эта схема необходима для соединения дифференциала с движителем колес. Такая конструкция имеет 2 одинаковых шарнира, смазанных смазкой, с которыми связан передний карданный вал, передающий вращение. Ближайший к валу шарнир называется внутренним, а противоположный – внешним. Передний кардан, имея необходимое количество смазки, обеспечивает снижение уровня шума независимо от вида и размера шарнира.

Данный механизм может быть использован и в авто с задним приводом.

Преимущества

• Устойчивость к большим нагрузкам. Некоторым транспортным средствам (например, лимузины, белазы и другие тяжеловесные авто) нужна особо надежная передача вращения к заднему мосту. Ведь ведущие задние колеса в таких автомобилях – это очень важный аспект.
• Доступность ремонта. За счет различных составляющих при возникновении той или иной поломки, можно заменить только одну конкретную запчасть. Нет необходимости заменять полностью весь узел механизма. Это и не так дорого, и процесс замены наиболее легкий.

Недостатки

• Габариты и вес карданного механизма. Чем больше и тяжелее автомобиль, тем больше в размерах и весе будет кардан. Соответственно, общая масса авто увеличивается, и, кроме этого, приходится уменьшить габариты салона.
• Посторонние колебания. Дополнительный узел, который может иметь карданный вал, несмотря на смазку и на прочную фиксацию, так или иначе будет создавать некую вибрацию, ощущаемую как водителем через коробку передач, так и пассажирами в салоне транспортного средства.

Нарушения работоспособности

1. Главным нарушением в работе карданной конструкции представляется разбалансировка. Данная проблема возникает в результате несоответствия нормам и неверной фиксации зазоров в крестовинах во время установки механизма. Сами производители часто не следят за правильной фиксацией зазоров. Сначала появляется дисбаланс, который проявляется в виде вибрации, передающейся на шаровую и ощущаемой при переключении скорости на рычаге коробки передач. Затем, начинается процесс стремительного изнашивания запчастей конструкции и шаровой в том числе. В итоге, повышается вероятность потери автомобилем равновесия и возникновения серьезной аварийной ситуации. Поэтому не стоит пренебрегать правилами, следует своевременно проводить осмотр и по необходимости ремонт изношенных запчастей.
2. Появление стука в деталях коробки передач в момент начала езды, при быстром увеличении скорости или смены передачи. Такое может происходить при:
   • уменьшении прочности соединений на резьбе крепежных запчастей фланцев и соединяющей муфты карданной передачи;
   • наличии сверхдопустимого зазора в шлицевой части или в подшипниках крестовины. Большее внимание нужно уделять крестовине, ее сальнику и наличию смазки, так как именно крестовина может стать основным источником скрежета, требует более частой замены – каждые 10 000 км. Реже чем крестовина, но все таки часто, портится подвесной подшипник и его сальник или появляется зазор в карданном шарнире;
   • срезание шлицов. Происходит это таким образом: начинает растягиваться цепь в раздатке и образовывается люфт. Из-за люфта цепь перескакивает по зубьям шестеренкой раздатки, что на разной скорости создает мощные ударные нагрузки на шлицы переднего кардана и раздатки. При такой неисправности из-под машины слышны громкие металлические шумы. Даже на оригинальной детали с пробегом 250 000 км высока вероятность того, что шлицы срежутся, и у вала не будет полного входа в раздатку. Т.к. в момент сокращения и растяжения кузова автомобиля при езде карданный вал то входит глубоко в раздатку, то выходит из раздатки. В принципе, избавиться от этой проблемы на пару лет можно, заменив старый кардан на новый, но с шлицевым соединением большей длины. Однако главная причина заключается в растянутой цепи раздатки. Поэтому рекомендуется заменить карданный механизм вместе с цепью. А в случае, если потребуется , важно учитывать все характеристики фланца на раздатке (размеры и число шлицевых соединений, внешний диаметр и диаметр по глубине шлицов).

Сильное дребезжание и колебания машины при езде так же могут возникать по причине:

• недопустимого изгиба валов;
• неправильной фиксации и не соблюдения монтажных меток;
• выхода из строя центральной втулки фланца промежуточной муфты или вторичного кольца вала трансмиссии;
• поломки подвесной опоры кардана;
• слабого присоединения поперечной опоры на резьбе;
• сверхдопустимого зазора в игольчатых подшипниках крестовины;
• ослабления соединяющей гайки вилки коробки передач;
• отсутствия смазки в шлицах.

Утечка смазки случается из-за разрушения сальника шлицевого отдела или сальника подшипников крестовин коробки.

Заключение

Карданный механизм – другими словами труба, ведущая от КПП к заднему дифференциалу, который в дальнейшем распределяет нагрузку от вращения каждому колесу.

В случае появления вибрации или скрежета во время езды, обязательно и безотложно необходимо заняться осмотром и ремонтом вышедших из строя элементов кардана. Помимо того, что одной из характеристик кардана является ремонтопригодность запчастей авто, своевременная его починка обезопасит дальнейшую эксплуатацию транспортного средства.

Трансмиссия полноприводной колесной машины включает в себя несколько карданных передач с карданными шарнирами неравных угловых скоростей, а также карданные передачи с карданными шарнирами равных угловых скоростей, которые устанавливаются в приводе управляемых ведущих колес.

Рассмотрим устройство основных частей карданных передач. Карданный шарнир неравных угловых скоростей состоит из двух вилок - 1 и соединенных крестовиной 3. Одна из вилок иногда имеет фланец, а другая приварена к трубе карданного вала или имеет шлицевой наконечник 6 (или втулку) для соединения с карданным валом. Шипы крестовины устанавливаются в проушины обеих вилок на игольчатых подшипниках 7. Каждый подшипник размещается в корпусе 2 и удерживается в проушине вилки крышкой, которая присоединена к вилке двумя болтами, стопорящимися усиками шайбы. В отдельных случаях подшипники закрепляются в вилках стопорными кольцами. Для удержания смазки в подшипнике и защиты его от попадания воды и грязи имеется резиновый самоподжимной сальник. Внутренняя полость крестовины через масленку заполняется смазкой, поступающей к подшипникам. В крестовине обычно имеется предохранительный клапан, защищающий сальник от повреждения под действием давления нагнетаемой в крестовину смазки. Шлицевое соединение 6 смазывается с помощью масленки 5.

Максимальный угол между осями валов, соединенных карданными шарнирами неравных угловых скоростей, обычно не превышает 20°, так как при больших углах значительно снижается

Рис. Детали карданного шарнира неравных угловых скоростей

КПД карданных передач. Если угол между осями валов изменяется в пределах 0 …2%, то шипы крестовины деформируются иглами подшипников, и карданный шарнир быстро разрушается.

В трансмиссиях быстроходных гусеничных машин часто применяются карданные передачи с карданными шарнирами типа зубчатых муфт, допускающими передачу вращающего момента между валами, оси которых пересекаются под углом до 1,5… 2°.

Карданные валы выполняют, как правило, трубчатыми, для чего применяют специальные стальные цельнотянутые или сварные трубы. К трубам приваривают вилки карданных шарниров, шлицевые втулки или наконечники. Для уменьшения поперечных нагрузок, действующих на карданный вал, осуществляют его динамическую балансировку в сборе с карданными шарнирами. Дисбаланс устраняют приваркой к карданному валу балансировочных пластин, а иногда установкой балансировочных пластин под крышки подшипников карданных шарниров. Взаимное положение деталей шлицевого соединения после сборки и балансировки карданной передачи на заводе обычно отмечается специальными метками.

Компенсирующее соединение карданной передачи обычно выполняют в виде шлицевого соединения, допускающего осевое перемещение деталей карданной передачи и состоящего из шлицевого наконечника, который входит в шлицевую втулку карданной передачи. Смазку вводят в шлицевое соединение из масленки или при сборке закладывают смазку, которую заменяют после длительного пробега ТС. Для защиты шлицевого соединения от вытекания смазки и загрязнения обычно устанавливают сальник и чехол.

При большой длине карданных валов в карданных передачах обычно применяют промежуточные опоры. Промежуточная опора, как правило, представляет собой прикрепленный болтами к поперечине рамы кронштейн, в котором установлен в резиновом упругом кольце шариковый подшипник, закрытый с обеих сторон крышками с сальниками и устройством для его смазывания. Наличие упругого резинового кольца позволяет компенсировать неточности сборки и перекосы подшипника, возможные при деформациях рамы ТС.

Карданный шарнир равных угловых скоростей шарикового типа с делительными канавками состоит из двух вилок, пяти шариков, штифта и стопорной шпильки. Ведущая вилка изготавливается как единое целое с полуосью 6, а ведомая вилка - с приводным валом 23 колеса. В каждой вилке 3 и 4 (рис. а) выполнено по четыре канавки, в них устанавливаются четыре ведущих (боковых) шарика 7, через которые и передается вращение от одной вилки к другой. При любом угле между валами боковые шарики в канавках вилок находятся в плоскости, делящей этот угол пополам, благодаря чему вращение от ведущего вала к ведомому передается равномерно. Центральный (пятый) шарик 2 помещается между торцами вилок и обеспечивает их центрирование. Для возможности установки ведущих шариков в канавки вилок центральный шарик имеет лыску с отверстием, которым он при сборке карданного шарнира устанавливается против вставляемого бокового шарика. После сборки карданного шарнира центральный шарик фиксируется в определенном положении штифтом 6, закрепляемым стопорной шпилькой 5 в отверстии ведомой вилки.

Рис. Детали карданных шарниров равных угловых скоростей:
а - шариковый; б - кулачковый; 1 - ведущие (боковые) шарики; 2 — центральный шарик; 3, 4, 7, 11 - вилки; 5 - шпилька; 6 - штифт; 8, 10 - кулачки; 9 - диск

Карданные шарниры такой конструкции могут работать при углах между валами до 30…35°. Их недостатками являются необходимость точной фиксации валов в осевом направлении, а также высокие давления на контактных поверхностях, что снижает их долговечность и ограничивает применение таких карданных шарниров на полноприводных колесных машинах большой грузоподъемности. На них в приводе управляемых ведущих колес устанавливают карданные шарниры равных угловых скоростей шарикового типа с делительным рычажком или кулачковые, а также сдвоенные карданные шарниры неравных угловых скоростей.

На рисунке б показано устройство кулачкового карданного шарнира равных угловых скоростей, устанавливаемого в приводе управляемых ведущих колес автомобилей КамАЗ, «Урал» и др.

В вилках 7 и 11, связанных с валами (полуосями) привода колеса, могут поворачиваться кулачки 8 и 10, которые шарнирно соединяются между собой диском 9, входящим в их вырезы (пазы). При передаче вращения, когда валы привода расположены под углом (поворот управляемых колес), каждый из кулачков 8 и 10 поворачивается одновременно относительно вилки и реи диска. Оси отверстий вилок лежат в одной плоскости и совпадают со средней плоскостью диска 9. Эти оси расположены на равных расстояниях от точки пересечения осей валов и всегда перпендикулярны валам, поэтому точка их пересечения при любом положении вилок располагается в биссекторной плоскости. Вал внутренней вилки 11 шлицами соединяется с полуосевой шестерней дифференциала, а вал наружной вилки 7 - со ступицей колеса.

Кулачковые карданные шарниры могут работать при углах поворота до 50°. Благодаря большой контактной поверхности деталей, через которые передаются усилия, кулачковый карданный шарнир имеет небольшие размеры. Их основной недостаток - более низкий, чем у карданных шарниров, КПД и как следствие сильный нагрев при работе.

Карданные валы и вилки изготавливаются из углеродистой, а крестовины - из хромистой и хромоникелевой сталей. Для смазывания карданных передач применяется трансмиссионное масло (нигрол).