Карданный вал автомобиля
24.05.2010
Карданные валы
Для приведения в движение заднего моста заднеприводной автомобиль нуждается в карданном вале. Карданный вал передает крутящий момент от вторичного вала коробки передач к дифференциалу, заставляя задние колеса вращаться.
Переднеприводные автомобили и автомобили с независимой передней или задней подвеской требуют наличия ведущих полуосей, которые фактически также являются карданными валами.
Углы трансмиссии
Когда автомобиль находится в движении, угол трансмиссии постоянно изменяется вследствие перемещения моста. Когда изменяется нагрузка автомобиля или колеса натыкаются на ухабы или выбоины на дороге, мост уходит вверх и вниз относительно рамы. Когда прикладывается момент трогания или тормозной момент, задний мост также может уходить вверх или вниз относительно подвески. Коробка передач, однако, крепится к раме. Без гибкости карданный вал согнулся бы и в конечном счете переломился. Необходимой гибкостью обеспечивают трансмиссию карданные шарниры и скользящие вилки. Карданный вал позволяет передавать крутящий момент плавно, при этом вращаясь, изменяя длину и перемещаясь вверх и вниз.
Многосекционные карданные валы
Некоторые карданные валы состоят из нескольких секций. В многосекционных карданных валах используются промежуточные опоры, которые служат в качестве опорных элементов этих секций. Карданные шарниры постоянно регулируют изменения в угле между фиксированной коробкой передач и перемещающимся мостом. Скользящие вилки компенсируют изменения длины, разрешая карданному валу перемещаться внутрь или наружу в скользящей втулке. Карданные валы различаются подлине, диаметру и типу используемой скользящей втулки. Это отвечает требованиям различных комбинаций колесной базы и силового агрегата.
Элементы карданного вала
Карданные шарниры
Одиночные карданные шарниры
Одиночные карданные шарниры (названы так по имени конструктора) состоят из центральной крестовины и двух вилок. Каждая вилка может поворачиваться вокруг оси, образуемой противоположными концами крестовины. Стопорные кольца закрепляют наружное кольцо подшипника в вилке, и могут быть внутренними или наружными. Подлинные карданные шарниры заполняются смазкой на весь срок службы. Некоторые карданные шарниры оснащаются нейлоновыми упорными шайбами, устанавливаемыми перед наружными кольцами подшипников.
Двойной карданный шарнир
Двойные карданные шарниры используются, когда рабочий угол слишком велик для одиночного карданного шарнира. Двойные карданные шарниры состоят из двух отдельных карданных шарниров, плотно соединенных посредством центральной вилки и промежуточной вилки.
Центральная вилка, промежуточная вилка и центрирующая пружина удерживают оба карданных шарнира соосно друг с другом. Эта сборка распределяет угол между двумя валами на эти два шарнира.
Промежуточная опора карданного вала
Двухсекционный карданный вал, используемый в некоторых автомобилях, состоит из двух валов, трех карданных шарниров, и закрепленной на раме промежуточной опоры с резиновой изолирующей втулкой. Промежуточная опора требуется для того, чтобы поддерживать двухсекционный карданный вал при работе. Эта опора заполняется смазкой при изготовлении и уплотняется на весь срок службы. Передний карданный шарнир располагается почти прямо и таким образом он не генерирует отклонения в частоте вращения, а другие два шарнира синхронизируются, чтобы предотвратить возникновение вибрации.
Эластичная муфта
На некоторых автомобилях вместо карданных шарниров используются эластичные муфты. Эластичные муфты изготавливаются из резины.
Рабочие углы эластичной муфты должны находиться в пределах одного градуса.
Рабочие углы и балансировка
Карданные шарниры компенсируют изменения в рабочих углах с каждого конца карданного вала. Скользящая вилка компенсирует перемещение карданного вала, регулируя длину вала. Чтобы правильно работать, карданные валы должны быть сбалансированы и откалиброваны. Также должен быть согласован диапазон рабочих углов. В системе содносекционным карданным валом имеются два рабочих угла карданного вала. Первый - это угол между коробкой передач (или вторичным валом раздаточной коробки) и карданным валом. Второй - угол между карданным валом и задним дифференциалом.
Угловое расположение элементов карданного вала
Карданные шарниры на каждом конце карданного вала также должны быть «в фазе». Это означает, что ведомая вилка должна иметь ту же ось вращения, или, другими словами находиться в той же самой плоскости, что и ведущая вилка. Такое расположение валов позволит каждому валу при каждом обороте ускоряться и замедляться одновременно, что сведет к минимуму вибрации, возникающие при нормальной работе. Если карданные валы не совпадают по фазе, замедление и ускорение карданного вала будет передаваться мосту, даже в том случае, если валы коробки передач и моста параллельны,что в результате приведет к разрушающим валы вибрациям.
Полуоси
Переднеприводные автомобили требуют использования специальных карданных валов, называемых полуосями (ведущими полуосями). Полуоси передают мощность от дифференциала, расположенного в коробке передач в блоке с ведущим мостом, к колесам. Полуоси располагаются между полуосевыми шестернями дифференциала и ступицей колеса. Они должны быть способны плавно передавать крутящий момент при прохождении поворотов и изменять свою длину при движении автомобиля по ухабам и выбоинам или при изменении нагрузки автомобиля.
Изменение длины полуоси
Полуось обеспечивает равномерную передачу мощности благодаря шарнирам равных угловых скоростей (ШРУС), расположенным на каждом конце полуоси. Эти шарниры рассчитаны на равномерную передачу крутящего момента при одновременном перемещении передней подвески и рулевого управления. Когда подвеска перемещается, ШРУСы позволяют полуосям изменять свою длину и плавно работать за счет изменения углов. Наружные шарниры позволяют системе рулевого управления поворачивать колеса, а также допускают перемещение подвески вверх и вниз. Внутренний шарнир позволяет изменять длину полуоси вследствие перемещения подвески.
Работа полуоси
При работе автомобиля наружные ШРУСы поворачиваются, позволяя полуосям изменять углы быстро и плавно. Мощность передается даже в том случае, когда автомобиль резко поворачивает. Одновременно внутренний шарнир также может поворачиваться, но он, кроме того, может изменять длину полуоси. Поворот и изменение длины происходит, потому что элементы внутреннего шарнира располагаются во втулке и в зависимости от необходимости, когда подвеска реагирует на рельеф дороги, могут перемещаться вдоль нее внутрь или наружу. Эта способность называется «нырянием».
Основные элементы полуоси
Внутренний шарнир равных угловых скоростей
Общие элементы, присутствующие на всех полуосях, - это:
• Чехлы шарниров равных угловых скоростей
• Внутренний шарнир равных угловых скоростей
• Вал
• Наружный шарнир равных угловых скоростей
Внутренний шарнир равных угловых скоростей имеет шлицевое соединение с полуосевой шестерней дифференциала. Чтобы предотвратить легкий выход внутреннего шарнира равных угловых скоростей из полуосевой шестерни, он фиксируется в требуемом положении с помощью стопорного кольца из пружинной стали. Имеются два общих типа внутренних шарниров равных угловых скоростей.
Треножный шарнир («трипод»), показанный выше, имеет треножную крестовину, оснащенную специальными роликами, которые работают на игольчатых подшипниках.
• Треножный шарнир работает внутри втулки корпуса шарнира (иногда называемого «тюльпан» из-за его формы).
• Так как ролики не крепятся к корпусу шарнира, они могут перемещаться внутри корпуса вперед - назад.
• Перемещение роликов отслеживает изменение угла полуоси, а также позволяет полуоси изменять длину, отслеживая работу подвески.
"Ныряющий" шариковый внутренний шарнир равных угловых скоростей использует наружное кольцо, в котором имеют прямые механически обработанные канавки.
• Внутреннее кольцо подсоединяется к валу, а большие шарики, снабженные сепаратором, работают между внутренним и наружным кольцами.
• Когда полуось изменяет длину, внутреннее кольцо и шарики свободно перемещаются внутрь и наружу вдоль канавок наружного кольца, таким образом позволяя полуоси наклоняться и изменять длину.
Полуось
Вал полуоси в сборе имеет на обоих концах шлицы, которые позволяют устанавливать на него шарниры равных угловых скоростей.
• Т.к. полуось вращается с частотой вращения, равной только приблизительно 1/3 частоты вращения карданного вала заднего привода, она не требует балансировки.
• В некоторых полуосях используют резиновые динамические демпферы, помогающие устранять малые вибрации, которые могут генерироваться при работе автомобиля.
• Более короткие полуоси могут изготавливаться из стального круглого проката, в то время как более длинные полуоси - полые.
• Шлицы полуоси имеют поперечные канавки, позволяющие устанавливать стопорные кольца для фиксации шарниров равных угловых скоростей.
Промежуточный вал
Автомобили с более крупными двигателями могут требовать использования промежуточного вала. Промежуточный вал - это вал, который идет от коробки передач в блоке с ведущим мостом к полуоси в сборе и поддерживается подвесной опорой, которая крепится болтами к раме автомобиля.
Промежуточный вал необходим на некоторых автомобилях, потому что чем дальше от центра автомобиля полуось соединяется с коробкой передач в блоке с ведущим мостом, тем больший реактивный момент воспринимается на рулевом колесе. Этот реактивный момент на рулевом колесе может быть очень ярко выраженным на автомобилях с большими двигателями, коробки передач в блоке с ведущим мостом которых не располагаются по оси автомобиля.
Наружный шарнир равных угловых скоростей
Наружные шарниры равных угловых скоростей, используемые на многих автомобилях, это шарниры Rzeppa (названы по имени их изобретателя). Такие шарниры - это фиксированные шаровые шарниры, которые состоят из внутреннего кольца подшипника, комплекта больших шариков с сепаратором. Эти шарики перемещаются по канавкам на наружном кольце. Когда колеса поворачиваются для реализации рулевого управления автомобиля, шарики позволяют внутреннему кольцу, имеющему шлицевое соединение с полуосью, и наружному кольцу, которое имеет шлицевое соединение с колесом, работать под углом друг другу.
Наружное кольцо шарнира равных угловых скоростей имеет шлицевое соединение со ступицей колеса, используя переходную посадку. Эта переходная посадка устраняет боковой зазор между ступицей колеса и полуосью. Однако, из-за чрезвычайно плотной посадки шлицов, установленных по переходной посадке, при снятии шарнира равных угловых скоростей со ступицы колеса должен использоваться специальный инструмент. В автомобилях с антиблокировочной системой тормозов (ABS) рядом с наружной стороной корпуса шарнира равных угловых скоростей располагается импульсное колесо датчика скорости колеса для системы ABS.
Чехлы шарниров равных угловых скоростей
И внутренние и наружные шарниры равных угловых скоростей имеют резиновые или пластмассовые чехлы, которые закрывают отверстие шарнира в том месте, где он соединяется с полуосью. Эти чехлы фиксируются в требуемом положении специальными хомутами. Хомуты предназначены для того, чтобы не допускать попадания грязи в шарнир равных угловых скоростей и препятствовать вытеканию специальной консистентной смазки, используемой для смазки шарниров. Любой разрыв в чехле или повреждение хомута чехла, которые позволяют грязи проникать в шарнир, требует замены или чехла или шарнира.
автозапчасти в москве
Комментарии
Пока нет комментариев