Общее устройство и схема карданного вала
Общее устройство и схема карданного вала — Статьи на kardanvalservis.ru- Главная
- >
- Статьи
- >
- Общее устройство и схема карданного вала
Карданные валы и карданные передачи предназначены для передачи крутящего момента от источника механической и другой энергии к потребителю, как на стационарных установках, так и на подвижных средствах.
Крутящий момент возможно передавать под различными углами, причем, взаимное положение источника и потребителя может меняться в процессе работы на стационарных установках и в процессе движения транспортных средств.
Основные требования, предъявляемые к карданным валам и передачам:
- Передача крутящего момента от источника к потребителю без создания дополнительных нагрузок.
- Передача крутящего момента с обеспечением равенства угловых скоростей между источником и потребителем независимо от изменения угла между ними.
- Бесшумность.
Основные области применения карданных передач
- Для автомобильного транспорта
- легковые заднеприводные и полноприводные автомобили
- коммерческий транспорт (автобусы, микроавтобусы, малотоннажные грузовики)
- грузовой транспорт с большой грузоподъемностью (фуры, самосвалы)
- спецтехника (снегоуборочные машины, трактора, автокраны, погрузчики)
- квадроциклы
- Для железнодорожного транспорта.
- Для сельскохозяйственной техники.
- В авиационном и морском транспорте.
- В сталелитейной промышленности.
- В бумажном производстве.
- В приводах буровых установок.
Конструктивное отличие понятия «карданный вал» от понятия «карданная передача» заключается в том, что в устройстве карданного вала существуют две точки опоры (без промежуточной опоры), а схема карданной передачи может быть трехопорной (с одним подвесным подшипником в центре), четырехопорной (с двумя подвесными подшипниками), то есть карданная передача состоит из нескольких карданных валов.
Одной из разновидностей карданных валов является рулевой карданный вал. Рулевой вал передает крутящий момент от рулевого колеса через систему тяг и рычагов на колеса автомобиля. Данные валы ремонтопригодны, но балансировка для них не требуется, так как их скорость вращения минимальна.
Устройство и схема карданного вала
Основные элементы карданного вала:
- труба карданная
- шарнирный узел (передает крутящий момент с изменяющимся углом), который состоит из:
- вилка приварная
- крестовина
- фланец-вилка
- шлицевое соединение (передает крутящий момент с изменением длины)
Для карданной передачи к вышеуказанным элементам добавляется:
- комплект под подвесной подшипник
- подвесной подшипник
Еще информация по теме:
Требуется ремонт кардана? Мы поможем.
Назад
Необходима консультация специалиста?
Оставьте свои контактные данные, и мы
свяжемся с Вами в ближайшее время.
Ваш телефон
Ваше имя
Пользовательское соглашение Я принимаю пользовательское соглашение.
Политика конфиденциальности
© 2014 — 2022 КарданВалСервис Карта сайта
Как определить тип карданного вала
Если ваш кардан имеет две точки крепления от коробки передач к переднему (заднему) мосту, то такой вал называется двухопорным. У двухопорного вала в конструкции нет подвесного подшипника.
Если карданная передача состоит из двух частей с одним подвесным подшипником посередине (т.е. имеет три точки крепления между коробкой передач и мостом), то это трехопорный карданный вал.
Четырехопорный вал имеет 4 точки опоры и состоит из трех частей с двумя подвесными подшипниками.
Как самостоятельно измерить параметры крестовины карданного вала
Вы можете самостоятельно линейкой или штангенциркулем измерить D -диаметр чашки крестовины и L -длину крестовины в мм
При подборе крестовины надо обязательно учитывать тип крепления крестовины. Основные типы это: кернение, стопорные кольца, стопорные крышки.
Типы крепления крестовин
Основные типы крепления крестовин в вилке кардана:
— кернение (замену таких крестовины производят на спец. оборудовании с обязательной последующей балансировкой)
— стопорные кольца
— стопорные крышки
Крестовина карданного вала
Кардан-передача, известная уже несколько веков, позволяющая передавать крутящий момент между двумя несоосными валами под динамически изменяющимся углом, за время своего существования и использования кардинальных изменений не претерпела. Ее составляющими остаются – вал, обеспечивающий нужную длину, подвижное шлицевое соединение, на случай, если эта длина в процессе работы изменяется и кардан-шарнир, как раз и нужный для передачи под углом.
Основой этого шарнира является крестовина карданного вала, элемент столь же простой, сколько и гениальный в своей простоте…
Как выглядит и работает крестовина кардана
Уже по названию можно понять, что это крестообразный элемент – центральное тело, с отходящими от него в одной плоскости четырьмя перпендикулярными «лучами». Техническим языком их именуют цапфами крестовины, хотя чаще можно услышать название «шипы». Как бы их не называли, задача у них одна – соединить две части кардана и при этом обеспечить этим частям две свободы действия.
Обычно соединяются две вилки – подвижная или неподвижная вала и вилка-фланец для крепления на фланце агрегата либо в случае с составной кардан-передачей с такой же фланец-вилкой соседнего комплекта. На каждой из них есть проушины, куда вставляются шипы-цапфы крестовины, полученный конструктивный блок называют кардан-шарниром. Он вращается относительно продольной оси кардан-вала весь вместе, но при этом оси вилок и крестовины могут смещаться относительно друг друга
Чтобы уменьшать трение, а значит износ, и гарантировать хорошую подвижность шипов в ушках при должной надежности фиксации их там, контакт цапф с кольцом проушины опосредствованный – через подшипники (обычно игольчатые).
Сами подшипники фиксируют в проушинах с помощью разнообразных метизов:
- — стопорных колец;
- — шпилек;
- — шпонок или крышек.
Выделяют два варианта крестовин – обслуживаемые и необслуживаемые. В теле и шипах первых есть специальные протоки-масленки, куда периодически механик закачивает смазку. Во вторых каналы отсутствует, и смазка обычно закладывается на весь срок службы. Закрыть кардан-шарнир картером или другим средством защиты полностью не представляется возможным из-за особенностей функционала, что увеличивает риск коррозии и механических повреждений. Вкупе же с самим принципом работы этот делает крестовину кардана одним из самых уязвимых мест передачи.
Почему ломаются шарниры и чем это грозит
Перевод вращения под углом всегда больше воздействует на участвующие в процессе детали в плане физического напряжения и истирающего усилия. Кроме того, смазка и металл не вечны, они стареют, снижаются их изначальные показатели, и все вместе приводит к износу шипов, иголок и ушек.
До определенного момента этот износ не слишком заметен и может быть исправлен, например, наплавкой. Но игнорирование проблемы вызывает ускоренное истирание, а в определенный момент старение материалов уже не позволяет провести ремонт восстановлением.
Полная поломка кардан-шарнира означает абсолютную недееспособность кардан-передачи, но крестовина карданного вала должна быть заменена значительно раньше, еще на этапе первичного износа или повреждения, уже не допускающего возможность ремонта!
Дело в том, что при изношенных цапфах-шипах, в соединении начинаются люфты и перекосы, приводящие к потерям в передаче и еще большему истиранию. В итоге работа кардан-передачи теряет в КПД, но еще хуже то, что люфт-перекос вызывает дисбаланс шарнира, вибрации и приводит к тем же «симптомам» в крепежной чести. А это выливается в усиленное натяжение на фланцах агрегатов, перекосы крайних шестерен редукторов (КПП, РК, главной пары моста) и удары по ним, что никак не способствует их целостности и долговечности.
Игнорирование небольшой проблемы и «копеечной» замены выливается в серьезные траты денег и времени на ремонт всей трансмиссии!
Как узнать, что пора менять крестовину и где ее купить
Прежде чем давать ответ на этот вопрос, хотелось бы напомнить, что соблюдение правил обслуживания узлов и эксплуатации транспортного средства, это главный способ избежать поломок. По крайней мере, так можно существенно продлить межремонтные периоды и уменьшить расходы.
Первым признаком износа крестовины кардана или ее подшипников является вибрация. Причем чаще всего она начинается только в конкретном скоростном диапазоне, например, до 70 км/час все нормально, от 70 до 75-80 появляется вибрационный эффект, а затем снова исчезает. Часто бывает так, что водитель по характеру работы или способу вождения так и не входит в «красную зону», и первичные признаки проходят мимо его внимания.
Это не повод гонять свою машину на максимуме, а лишь причина более внимательно отнестись к другим проявлениям!
Ими обычно становятся посторонние звуки – стук, скрип, скрежет разной интенсивности и периодичности.
Конечно, их не всегда можно услышать в движении, особенно на плохой дороге или в час пик, поэтому советуем периодически вывешивать ведущий мост и давать поработать трансмиссии без посторонних звуков и (или) оставив товарища снаружи проезжать на разных скоростях мимо него, чтобы он послушал звуки извне авто.
Необходимо уточнить, что перечисленные признаки могут быть свидетельством проблем в других узлах и соединениях, поэтому, чтобы убедиться, что проблема именно в крестовине, можно провести элементарную проверку. Подберитесь к кардан-соединению так, чтобы вам было удобно его достать руками. Возьмитесь за вилки и попробуйте повернуть их в разные стороны – излишний люфт свидетельствует об изношенности шарнира. Можно еже более конкретизировать, поворачивая только крестовину и одну из вилок, но это даже лишнее, потому что две цапфы отдельно не поменяешь, замена выполняется в сборе.
Устройство крестовины карданного вала
210-2201025 Крестовина карданного вала с обоймами сальника, масленкой, сапуном и подшипниками в сборе
500А-2201010 Вал карданный в сборе
500А-2201010-Б Вал карданный в сборе (для однодискового сцепления)
503А-2201010 Вал карданный в сборе
503А-2201015 Вал карданный в сборе
503А-2201015-Б Вал карданный в сборе (для однодискового сцепления)
1 500-2201030-Б1 Крестовина карданного вала
2 306746-П Клапан предохранительный
3 250688-П29 Гайка
3 250688-П29 Гайка
4 252136-П2 Шайба
4 252136-П2 Шайба
5 310004-П29 Болт
7 ГП3-804707 Подшипник игольчатый в сборе
7 ГП3-804707 Подшипник игольчатый в сборе
7 ГП3-804707 Подшипник игольчатый в сборе
7 ГП3-804707 Подшипник игольчатый в сборе
8 200-2201040 Крышка игольчатого подшипника
8 200-2201040 Крышка игольчатого подшипника
8 200-2201040 Крышка игольчатого подшипника
8 200-2201040 Крышка игольчатого подшипника
9 200-2201041 Пластина стопорная
9 200-2201041 Пластина стопорная
9 200-2201041 Пластина стопорная
9 200-2201041 Пластина стопорная
10 201474-П29 Болт
10 201474-П29 Болт
10 201474-П29 Болт
11 264020-П8 Пресс-масленка
12 264020-П8 Пресс-масленка
14 500220-1089 Кольцо сальника
15 500А-2201090-Б Сальник
16 200-2201087-Г Обойма сальника скользящей вилки
17 500А-2201015 Вал карданный в сборе
18 500-2201031 Обойма крестовины карданного вала
Что касается покупки деталей, то советуем вам забыть о дешевом контрафакте непонятного происхождения.
Подобная сиюминутная экономия практически всегда оборачивается серьезными расходами в будущем (все то же, что говорилось в случае с игнорированием дефектов)!
В интернет-магазине нашей компании ООО «Лидер» всегда можно найти, выбрать, заказать и купить требуемую крестовину, карданный вал или другие комплектующие передачи с гарантией качества и по приемлемой цене. Причем для оптовых и постоянных покупателей стоимость товаров будет меньше прайсовой за счет индивидуальных скидок. А еще, мы можем предложить такие полезные моменты, как оплата в удобный способ и доставку покупки в любой из российских регионов. Заявки принимаются по телефону, на сайте и через электронную почту.
Смазка для карданных крестовин
23.05.2017Здравствуйте, дорогие друзья!
Поговорим сегодня о шарнире неравных угловых скоростей – карданном шарнире и особенностях его эксплуатации. Начнём с того, что представляет он собой крестовину с игольчатыми подшипниками и применяется в самых различных областях транспорта и промышленности в качестве узла для передачи вращения под переменным углом.
Несмотря на широкое распространение, узнаваемость его обусловлена именно автомобильным применением, ведь все представляют, как выглядит карданный вал грузовика или легкового внедорожника, а многие даже помнят заднеприводную «классику» советского автопрома.
Напомню, что рассматривать этот узел мы будем, как обычно, с точки зрения особенностей его работы и, конечно, смазок для его обслуживания.
Рис. 2 Устройство крестовины карданного вала1 – крестовина,
2 – уплотнительное кольцо,
3 – радиально-торцовое манжетное уплотнение,
4 – игольчатые тела качения,
5 – торцовая шайба,
6 – чашечка игольчатого подшипника,
7 – стопорное кольцо
Каковы же особенности работы карданной крестовины и игольчатого подшипника в её основе?
Для этого вспомним, что игольчатый подшипник это разновидность роликового подшипника, телá качения которого представляют собой ролики очень малого диаметра относительно своей длины.
Это хотя и накладывает некоторые ограничения на смазочные материалы, но в основном это обычные смазки для подшипников качения.
Малый диаметр иглообразного ролика лишь исключает использование смазок с твёрдыми трибологическими добавками, имеющими кристаллическую структуру. Дело в том, что графит или дисульфид молибдена при работе игольчатого подшипника могут вызывать подклинивание игл, приводя к повышенному износу подшипника.
Основными же особенностями работы карданной крестовины являются высокие удельные давления, обусловленные большим передаваемым крутящим моментом, а также неустойчивый эластогидродинамический режим трения. Оба эти обстоятельства предопределяют применение смазок на основе средне- и высоковязких базовых масел 150-220 сСт (при 40⁰С).
Рис. 3 Крестовина карданного валаРис. 4 Игольчатый подшипник
Наиболее известной в нашей стране смазкой для крестовин является смазка №158.
Нет необходимости представлять продукт, окруженный легендами и наделяемый несуществующими достоинствами. Что только не приписывали этой заурядной с современной точки зрения автотракторной смазке. Единственным обоснованным преимуществом 158-й было то, что она выпускалась на базовом масле МС-20, которое считается авиационным.
Не знаю, насколько косвенная принадлежность к крылатой технике возвышала эту смазку в глазах автомехаников, но из всей «авиационности» базовое масло МС-20 сообщало ей неплохие вязкостно-температурные свойства, а кинематическая вязкость 220 сСт при 40⁰С – оптимальные вязкостно-нагрузочные свойства. Это уже позднее пластичные смазки с вязкостью базового масла 220 сСт настолько прочно утвердились в автотракторной технике, что стало трудно представить себе что-то иное.
Кстати, красивый синий цвет 158-й придаёт специальный пигмент – фталоцианин меди, который придает смазке некоторые трибологические свойства. Увы, по нынешним меркам этой трибологии явно не достаточно и современные смазки легируются современными высокоэффективными противоизносными и противозадирными присадками.
А красивый синий цвет, ставший традиционным маркером универсальных автомобильных смазок, обеспечивается просто синим красителем. Функционального назначения он не имеет.
В качестве примера современной смазки для карданных крестовин рассмотрим популярную в России синюю автомобильную смазку Elit X EP2 от компании АРГО. Вот её характеристики:
|
Характеристика |
Метод |
EP2 |
|
Загуститель |
— |
Li-Complex |
|
Диапазон рабочих температур, ºС |
— |
-30. |
|
Классификация смазок |
DIN 51502 |
KP2P-30 |
|
Цвет смазки |
Визуально |
Темно-синий |
|
Класс консистенции NLGI |
DIN 51 818 |
2 |
|
Пенетрация 0,1 мм |
DIN ISO 2137 |
265-295 |
|
Вязкость базового масла при 40ºС, мм2/с |
DIN 51562-1 |
220 |
|
Температура каплепадения,ºС |
DIN ISO 2176 |
≥250 |
|
Нагрузка сваривания, H |
DIN 51350 |
2930 |
..+160На этом теоретические размышления завершаю и приглашаю перейти к практическим вопросам.
Мой e-mail: [email protected]. Пишите, друзья.
Смазки из статьи:
Elit X
До новых встреч!
Павел Надежный
| Плита подшипника | Стопорная пластина, прикрепленная к задней части круглого подшипника и используемая для позиционирования подшипника в бугеле. |
| Балансировка | Процедура, при которой распределение массы во вращающемся теле равно проверены и при необходимости изменены, чтобы гарантировать отсутствие вибрации во время работы. |
Шаровое седло | Полный или сегментированный радиально-упорный подшипник, расположенный в гнезде, которое поддерживает и центрирует шаровой палец. |
Шаровой стержень | Вилка, обычно используемая в автомобилях CV, имеет шпильку, на которую крепится шар. |
Бриннеллинг | Разрушение, возникающее, когда статические силы между двумя соприкасающимися криволинейными поверхностями приводят к локальной деформации одного или обоих сопрягаемых элементов, что приводит к постоянному нарушению целостности поверхности. Пример: игольчатый ролик врезается в цапфу или цапфы карданного шарнира. |
| Карданный универсальный шарнир | Универсальный шарнир переменной скорости, состоящий из двух вилок, соединенных крестовиной через четыре подшипника и приводимый в действие внешними источниками. |
| Центральная опора | Элемент подшипника качения, окруженный резиной, установленный в конфигурации кронштейна , используемый для крепления опоры к внешней конструкции. |
Центрирующее гнездо Хомут | Вилка в сборе, которая функционирует как самоустанавливающийся подшипник и обеспечивает опору и средство центрирования в двойных карданных универсальных шарнирах. |
Соединительный фланец | Фланцевый элемент, который прикрепляет трансмиссию к компонентам трансмиссии, обычно крепится с помощью болтового соединения. |
| Критическая скорость | Скорость, при которой частота вращения вала совпадает с частота собственных колебаний вала, вызывающая динамически неустойчивое состояние. |
Крест и Комплект подшипников | Приводной элемент с четырьмя равномерно расположенными цапфами в одной плоскости и четырьмя чашками подшипников с элементами крепления. Также называется комплектом универсального шарнира или комплектом карданного шарнира. |
| Крестовое отверстие | Сквозное отверстие, расположенное в каждом ушке кокетки, используемое для размещения круглой подшипник. |
Двойной кардан Универсальный шарнир | Универсальный шарнир, близкий к постоянной скорости, состоящий из двух карданных шарниров цапфового типа, вилки которых соединены вилкой или Н-образной вилкой с внутренними поддерживающими и центрирующими средствами. |
| Трансмиссия | Узел из одного или нескольких приводных валов с осевыми приспособлениями движение, передающее крутящий момент и/или вращательное движение. |
| Карданный вал | Узел из одного или двух универсальных шарниров, соединенных со сплошным или трубчатым элементом вала. |
Длина приводного вала От центра к центру | Расстояние между крайними центрами универсального шарнира на карданный вал. |
| Привод | Термин, используемый для обозначения всех компонентов от коробки передач до заднего дифференциала. Также упоминается как Power Train. |
| Ухо | Одна из двух выступающих частей вилки, симметрично расположенных относительно оси вращения. |
| Концевая скоба | Вилка, с помощью которой карданный вал крепится к другому компоненту трансмиссии, например к трансмиссии. |
Хомут с фланцем | Хомут, с помощью которого узел приводного вала крепится к ответному фланцу. |
Метатель | Защитный экран, используемый перед и за подшипником и резиной на многих центральных опорах и концевых траверсах. |
раздражающий | Отказ, возникающий при воздействии на две поверхности скольжения такого сочетание нагрузок, скоростей скольжения, температур, окружающей среды и смазочных материалов, что массивное разрушение поверхности вызвано сваркой и разрывом, вспахиванием и выдалбливанием. Пример: истирание чашки подшипника/конца цапфы на крестовине и комплекте подшипников. |
| Гладкоут | Синее нейлоновое износостойкое покрытие на валах вилки и трубчатых валах. |
| H-хомут | Двойная вилка, соединяющая две половины двойного карданного шарнира. |
Полукруглая скоба Крестовое отверстие | Полукруглое отверстие, расположенное на конце каждого ушка некоторых концевых бугелей и используемое для размещения круглого подшипника. |
| Концентратор | Центральная часть ярма, используемая для крепления к другому элементу. |
| Внутренний замок | Термин, относящийся либо к крестовине и комплекту подшипников, либо к бугелю, в котором используется стопорное кольцо, установленное в канавке в чашках подшипников и расположенное внутри ушек бугеля, чтобы удерживать комплект в бугеле. |
| Соединительный уголок | Угол, определяемый пересечением осей вращения входного и выходного элементов карданного шарнира и измеренный в одной плоскости, описываемой этими площадями. |
| Кулачок | Жаргонный термин, используемый для обозначения некоторых деталей и компонентов шарнира карданного вала. |
| Подкладка | Звуко- и вибропоглощающий материал, добавляемый к внутренней поверхности трубы. |
Блокировка | Размерное расстояние между двумя удерживающими поверхностями в компоненте трансмиссии, используемое для определения опорных поверхностей. |
Мидель Короткий вал. | Короткий вал, обычно со шлицами, используемый в приложениях, требующих более одного приводного вала. Он устанавливается через центр опорного подшипника и позволяет закрепить дополнительный компонент приводного вала. |
| Блокировка снаружи | Термин, относящийся либо к крестовине и комплекту подшипников, либо к бугелю, в котором используется стопорное кольцо в канавке рядом с внешним краем ушка бугеля, упирающееся в наружную поверхность чашки подшипника. |
Фаза/фаза Угол | Относительное расположение вилок карданного шарнира на карданном валу или карданной передаче. |
| Стопорное кольцо | Съемное кольцо, используемое в качестве плеча для фиксации и позиционирования патрона подшипник в отверстии. |
Кольцевая канавка | Поверхность, используемая для позиционирования круглого подшипника со стопорным кольцом. Состоит из круглой чашки подшипника с игольчатыми роликами, предназначенными для перемещения на цапфе. |
Уплотнение | Гибкий элемент, предотвращающий утечку смазки и попадание постороннего предмета. |
| Механизм скольжения | Допустимая длина осевого перемещения. |
| Втулочный скользящий вал | Короткий обработанный вал, обычно со шлицами, который при использовании со скользящей вилкой допускает осевое перемещение. |
Скользящая вилка | Хомут, допускающий осевое перемещение. |
| Стопорное кольцо | То же, что и стопорное кольцо. |
| Хомут для ремня | Полукруглое устройство, которое соответствует профилю подшипника и удерживает их на месте в полукруглых и некоторых ярмах постоянного тока. |
Обжатые трубки | Трубка, диаметр одного или обоих концов которой меньше диаметра средней части. |
Диаметр поворота | Максимальный диаметр кругового пути, описываемого вращающимся универсальный шарнир. |
Упорный конец | Конец поперечной цапфы, используемой в качестве упорной поверхности. |
МДП | Суммарный индикатор Показание в определенной точке за 1 оборот вала. |
Торсионный демпфер | Механическое устройство, обычно инерционное кольцо, прикрепленное к трансмиссии с помощью внутреннего резинового кольца для минимизации вибрации трансмиссии в дополнение к балансировке. |
| Цапфа | Одна из четырех выступающих частей креста. |
| Трубка | Трубчатый соединительный элемент карданного вала. |
| Диаметр трубы | Внешний диаметр трубы. |
Хомут трубки | Вилка с направляющей втулкой для крепления трубки. |
| U-образный болт | Зажимной болт с двумя параллельными резьбовыми ножками, используемый для фиксации круглого подшипника в некоторых конструкциях концевой вилки. |
| Универсальный шарнир | Устройство, которое может передавать крутящий момент и/или вращательное движение от одного вала к другому при фиксированных или изменяющихся углах пересечения участков вала. |
| Толщина стенки | Измерение между внутренним и внешним диаметром трубы. |
| Сварная скоба | То же, что и трубчатый хомут. |
| Подшипник крыла | Элемент со шпонкой и выступающими крыльями, используемый в качестве основания подшипника и устанавливающий упорный конец поперечной цапфы. |
| Вал бугеля | Цельный элемент, состоящий из хомута трубы, трубы и короткого вала. Он используется в приложениях с близкой парой и устраняет необходимость использования трубок. |
| Зерк | Смазочный фитинг, обычно ввинчиваемый в компонент трансмиссии, который позволяет впрыскивать смазку в компонент, но не позволяет смазке вытекать. |
ТЕХНИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ: НЕМНОГО ИНФОРМАЦИИ О КРУГОВЫХ ШРУСАХ
Карданные шарниры
Карданный шарнир (универсальный шарнир) представляет собой гибкую точку поворота, которая передает мощность посредством вращательного движения между двумя валами не по прямой линия.
Карданный шарнир должен быть гибким, чтобы компенсировать изменения угла трансмиссии из-за постоянно меняющегося рельефа под автомобилем.
Карданный шарнир является одним из старейших гибких соединений.
Широко известен тем, что используется на легковых и грузовых автомобилях. Универсальный шарнир в простейшем виде состоит из двух вилок вала, расположенных под прямым углом друг к другу, и четырехточечной крестовины, соединяющей вилки. Крестовина перемещается внутри узлов крышек подшипников, которые запрессованы в проушины вилки.
Одна из проблем, присущих конструкции карданного шарнира, заключается в том, что угловые скорости компонентов изменяются за один оборот.
На конце каждого выходного и входного вала имеется бугель и/или фланец. Хомуты, которые удерживают крышки подшипников карданного шарнира, иногда называют ушками. Крышки подшипников карданного шарнира вдавливаются в хомут (проушину) и удерживаются на месте с помощью С-образного зажима (полукруг), внутреннего стопорного кольца или стопорного кольца с полным кругом. транспортные средства, предназначенные для интенсивного движения по бездорожью, должны использовать внутреннее стопорное кольцо или стопорное кольцо с полным кругом. если карданные шарниры типа c-clip доступны только для вашего приложения, вы можете заказать их модификацию квалифицированным механиком для установки полнокруглых зажимов. Со временем и в суровых условиях c-образные зажимы имеют тенденцию изнашиваться, приобретая неправильную форму, и выпадать. Когда с-образный зажим выпадет, в конце концов, крышка подшипника U-образного шарнира выйдет из вилки.
если оставить без присмотра цапфу (штифт) карданного шарнира, она повредит форму вилки. Это повреждение очень трудно исправить и обычно требует покупки новой внутренней или внешней полуоси или дорогостоящего ремонта карданного вала.
Рабочие углы:
Стандартные карданные шарниры не предназначены для работы при экстремальных углах приводного вала, если они не имеют специальной конструкции. как правило, угол карданного вала не должен превышать 22 градуса. тем не менее, некоторые производители производят качественные карданные валы с большим углом наклона, которые надежно работают в диапазоне от 22 до 80 градусов.
Приводные валы с большим углом наклона достигаются за счет использования двойного карданного шарнира равных угловых скоростей . По сути, это шарнир с двумя U-образными шарнирами.
| Shaft RPM | Operating Angle |
| 5000 | 3. 25° |
| 4500 | 3.67° |
| 4000 | 4.25° |
| 3500 | 5.00 ° |
| 3000 | 5,83 ° |
| 2500 | 7,00 ° |
| 2000 | 8,67 ° |
| 1500 | 8,67 ° |
| 11,5° |
Эта таблица основана на соединении при номинальной нагрузке и сроке службы. Превышение номинальной нагрузки или угла уменьшит срок службы карданного шарнира.
Как правило, при каждом удвоении рабочего угла, числа оборотов или нагрузки срок службы шарнира уменьшается вдвое. Расчетный срок службы составляет порядка 3000 часов.
В типичном внедорожнике лифт подвески делается для увеличения клиренса и возможности установки шин большего размера. Для компенсации большего диаметра в мостах установлены пониженные шестерни. Давайте посмотрим, что это делает для карданного вала, подъем увеличивает угол наклона вала, а более низкие передачи означают, что вал должен вращаться быстрее для заданной скорости оси, обе вещи работают в неправильном направлении на этом графике.
Неудивительно, что проблемы с карданным валом часто встречаются в автомобилях, модифицированных для бездорожья.
Анатомия карданного шарнира:
1. Корпус карданного шарнира (крестовина)
2. Цапфа (штифт)
3. С-образный зажим
Крышка подшипника
903 Крышка подшипника 0.4
Техническое обслуживание и осмотр:
Обслуживание карданного шарнира сегодня не так уж важно. Большинство карданных шарниров, продаваемых без рецепта, герметичны, не подлежат смазке и требуют минимального обслуживания. имейте в виду, что герметичные карданные соединения, не подлежащие смазке, не могут быть загрязнены, если это произойдет, это может сократить срок их службы. Они не лучший выбор для суровых условий бездорожья. Смазываемые карданные соединения прослужат намного дольше при правильном уходе.
При проведении общего технического обслуживания автомобиля рекомендуется визуально и вручную проверить карданные шарниры на предмет необычного износа, люфта и отсутствия зажимов.
Включите электронный тормоз вашего автомобиля и заблокируйте колеса. Установите трансмиссию в нейтральное положение, подползите под нее и вращайте карданный вал вперед и назад, быстро останавливаясь. Кроме того, попробуйте переместить карданный вал вперед и назад. Если карданные шарниры изношены, вы сможете почувствовать движение в суставе. О неисправном карданном вале также может свидетельствовать стук при ускорении или замедлении, особенно при движении задним ходом. необычная вибрация во время движения также является хорошим показателем того, что карданные шарниры следует проверить.
1310: Обычно для автомобилей со средним крутящим моментом/мощностью. От 400 фунтов/фут до 600 фунтов/фут. В зависимости от использования автомобиля. 1310 представляет собой карданное соединение весом 1/2 тонны, используемое в карданных валах для многих автомобилей Jeep и удерживаемое с помощью внешних стопорных колец; те, которые немного напоминают крендель.
1330 : Обычно для автомобилей со средним крутящим моментом/мощностью.
От 400 фунтов/фут до 600 фунтов/фут. В зависимости от использования автомобиля
Это карданное соединение карданного вала весом 3/4 тонны, которое чаще всего встречается в вилке шестерни переднего или заднего моста Dana 60. 1330 имеет тот же размер крышки, что и 1310, но с большим крестом.
1350 : Обычно для автомобилей с высоким крутящим моментом/мощностью. Между 600lb/ft и выше.
Большинство 1-тонных грузовиков прошлых лет использовали эти шарниры в приводных валах, но иногда можно было найти и 3/4-тонные и 1/2-тонные.
Обратите внимание, что крестовина имеет тот же размер, что и 1330 слева от нее, но крышки подшипников и, следовательно, цапфы, на которых они вращаются, больше, т. е. более прочны.
U-Joint Перекрёстный номер:
Вас смущают все эти цифры? Серия 1310, серия 1350 и так далее?
Here is a sizing chart:
| U-joint Series | U-Joint Width (inches) | Cap Diameter (inches) |
| 1310 | 3. 219 | 1.062 |
| 1330 | 3,625 | 1,062 |
| 1350 | 3,625 | 1,188 |
Крышки подшипников карданного шарнира запрессовываются в вилку и удерживаются на месте с помощью С-образного зажима, внутреннего стопорного кольца или стопорного кольца полного круга. В транспортных средствах, предназначенных для интенсивного движения по бездорожью, следует использовать стопорное кольцо с внутренней или полной окружностью. Если карданные шарниры типа c-clip доступны только для вашего приложения, вы можете изменить их, чтобы они могли принимать зажимы с полной окружностью.
При очень сильном надавливании с блокируемыми дифференциалами и увеличенными шинами крышки подшипников шарнира часто пытаются «закрутиться» в вилке во время работы шарнира. При вращении он часто «выплевывает» из зажимов U-образного шарнира, и тогда крышка может свободно выходить из вилки, отходя от оси (если она сначала не будет раздавлена шпилькой шарового шарнира).
Затем цапфа карданного шарнира разрывает вилки оси, что приводит к катастрофическому отказу. Даже если это не сломает ярмо, оно все равно растянет их, так что они больше не будут правильно держать колпачок.
(защелкивающее кольцо на месте в канавке для подшипников, чтобы сохранить его в яге)
Небольшая история U-Joint
конструкция подвесов, которые использовались с древних времен. Одним из предвкушений универсального шарнира было его использование древними греками на баллистах. Известно, что первым, кто предложил его использовать для передачи движущей силы, был Джероламо 9.0556 Кардано
, итальянский математик, в 1545 году, хотя неясно, создал ли он рабочую модель.Это соединение было позже изобретено заново и получило название « Polhem узел».
В Европе устройство часто называют Карданным шарниром или Карданным валом . Роберт Гук изготовил рабочий универсальный шарнир в 1676 году, что дало начало альтернативному названию шарнир Гука .
Именно американский производитель автомобилей Генри Форд дал ему название универсального шарнира.
Одинарный карданный: Одиночный карданный — это термин для приводного вала с одним универсальным шарниром на каждом конце узла. Таким образом, на одном карданном валу имеется два одинарных карданных шарнира.
Двойной карданный вал: ( на фото справа )
Двойной карданный вал — это термин, используемый при описании цельного карданного вала с тремя (или более) универсальными шарнирами. Что будет делать двойной кардан, так это разделить рабочий угол универсального шарнира на два отдельных угла, которые составляют ровно половину исходного угла. Обычно карданный вал с двойным карданом (также известный как карданный вал с постоянной скоростью или CV) используется в приложениях, где невозможно или практически невозможно правильно выровнять концы карданного вала для установки с одним карданом. Примеры включают, когда рабочий угол был бы слишком большим для одного карданного шарнира (см. Ниже), двойной кардан позволяет разделить рабочий угол на две половины шарнира. Также можно использовать два ШРУСа на карданном валу, который обычно используется там, где невозможно выровнять ни один из концов карданного вала, например, когда происходит как вертикальное, так и горизонтальное смещение, или когда присутствуют несоответствующие рабочие углы, например, в переднеприводные автомобили, в которых присутствует как движение вверх, так и движение вниз за счет хода подвески, а также вращение вокруг вертикальной оси за счет действия рулевого управления. Недостатками множественных ШРУСов являются их более высокая стоимость и сложность по сравнению с карданными шарнирами, их дополнительная длина и вес, а также меньшие ограничения по максимальному рабочему углу.
Приводной вал True Luber — непрерывная смазка карданного шарнира
Idcon, консалтинговая фирма по управлению надежностью и техническим обслуживанием, пришла на наш целлюлозно-бумажный комбинат около девяти лет назад и запустила программу обеспечения надежности, которая полностью изменила наш отдел технического обслуживания.
Рисунок 1
Изменение отношения к техническому обслуживанию
Кристер Идхаммар пришел к нам на фабрику и велел нам взять несколько мастеров из наших «пожарных» бригад и направить их на специальные проекты по обеспечению надежности — чтобы они ходили смазывать и осматривать машины во время их работы. Он порекомендовал поставить окна в нашу охрану и осматривать их стробоскопами. Он также посоветовал нам купить небольшие термометры, чтобы отслеживать возможные проблемы с перегревом.
Сегодня наш отдел технического обслуживания меньше и эффективнее, чем в прошлом. У нас есть восемь человек, которые ежедневно выполняют основной мониторинг обслуживания (ECM) и смазывание; четыре специалиста по анализу вибрации; три преданных своему делу человека, которые монтируют трубопроводы ко всем трем бумагоделательным машинам, чтобы их можно было смазывать в процессе работы; и четыре человека в мастерской по ремонту насосов.
Стремясь повысить надежность и внедрив программу ECM, мы полностью изменили способ ведения бизнеса. Хорошие данные, основанные на принятии решений, теперь хранятся на большей части нашего оборудования.
Работа, выполняемая мастерами различных участков, теперь управляется ежемесячными отчетами, формируемыми отделом надежности. Техника сейчас ремонтируется на ранних стадиях до катастрофического повреждения. Это позволяет утилизировать и ремонтировать технику со значительной экономией средств.
Проблемы со смазкой
По мере того, как наша программа обеспечения надежности давала хороший старт, мы заметили многочисленные отказы карданного вала бумагоделательной машины. Группа надежности знала, что в среднем мы теряем пять приводных валов каждый год.
На замену приводных валов уходило в среднем четыре часа. Совокупная стоимость запчастей, рабочей силы и упущенной выгоды от операционной деятельности составила около 336 000 долларов США в год. Инженерно-техническое обслуживание нашей бумажной фабрики определило отсутствие смазки как основную причину этих дорогостоящих отказов.
Решение
Наше исследование частоты смазки карданных валов показало, что большие парки грузовых автомобилей при обслуживании своих грузовиков требовали, чтобы карданные валы грузовиков имели выход смазки через все восемь уплотнений подшипников, когда они были смазаны, или вал был заменен.
Эта информация также содержится в большей части литературы, поставляемой с новыми карданными валами. Производители карданного шарнира также рекомендуют смазывать каждые 200–500 часов непрерывной работы. Поскольку останавливать машины каждые восемь-двадцать дней было непривлекательно, было принято решение смазывать подшипники карданного вала и остальную часть машины каждые восемь недель.
Новое правило заключалось в том, что смазка должна выходить из каждого уплотнения. Если нет, то карданный вал меняли. Подшипник цапфы, не принимающий смазку, был помечен краской, поэтому, если карданный вал выйдет из строя до того, как его можно будет заменить, мы сможем установить, что причиной является отсутствие смазки.
С тех пор были потеряны только два карданных вала. Когда отказы карданных валов были почти устранены, мы сосредоточились на сокращении количества часов, необходимых для выполнения необходимой смазки.
Большие смазочные шприцы с пневматическим приводом теперь размещаются вдоль машины, где бригады начинают работу в день простоя для смазки. Оружие помечено именем экипажа, а дополнительные контейнеры со смазкой размещены для легкого пополнения по мере необходимости. За экипажами осуществляется тщательный контроль. Поскольку некоторые заканчивают раньше, они работают в других областях машины.
Ни одна из смазочных бригад не уходит, пока машина не будет завершена. Жесткие трубопроводы для смазки, замена ограждений карданных валов новыми легко открываемыми смотровыми дверцами и эффективное управление бригадами привели к сокращению времени смазки на один простой с 12 до 8 часов.
Улучшение применения смазки с помощью автоматических лубрикаторов
Поскольку руководство никогда не бывает удовлетворено количеством людей, которых мы используем во время простоя, нас попросили сократить количество подрядчиков. Бригаде по смазке было предложено работать еще эффективнее и вернуть некоторых мастеров взамен потерянных контрактников. Основной трудоемкой задачей во время перерыва в смазке была смазка карданных валов.
Даже с легкодоступными дверцами на новых алюминиевых кожухах нашей самой большой машине четырем людям (двум бригадам) потребовалось восемь часов, чтобы смазать карданные валы. Поскольку автоматическая система, представленная на рынке, была слишком дорогой и требовала слишком много времени для установки, нам нужна была лучшая «мышеловка».
Около 15 лет назад на заводе начали использовать небольшое автоматическое смазочное устройство на четыре унции с батарейным питанием, которое изначально использовалось в местах, небезопасных для проникновения лубрикатора во время работы оборудования. Они работали хорошо, и сбоев практически не было. Почему бы не поставить их на карданные валы? Это не потребовало бы использования четырех человек каждые восемь недель для смазки каждой машины.
Компания Carver Machine Works в Вашингтоне, Северная Каролина, работала с нами над созданием работоспособного устройства для испытаний. Теперь у нас есть настоящая восьмиточечная система смазки, которая своевременно подает смазку на срок до года.
Он сбалансирован до 0,01 дюйма в секунду (IPS) при 540 об/мин. При 705 об/мин это 0,02 IPS — это спецификация G1! Введение небольшого точного количества смазки намного лучше, чем заливка сустава каждые восемь недель. Подача смазки для каждого соединения отслеживается; количество смазки легко увидеть через прозрачную чашу, когда поршень опускается на дно.
Это отличный способ контролировать количество смазки, поступающей на каждый цапфовый подшипник. Если один из плунжеров перестает двигаться, возможно, этот конкретный цапфовый подшипник не получает смазку. Это явный признак необходимости удалить этот вал и устранить проблему до того, как она приведет к простою.
Система True Lube изготовлена из алюминия диаметром примерно 16 дюймов и рассчитана на восемь лубрикаторов, по одному на каждый цапфовый подшипник на двух крестовинах. Он автономен, имеет собственный источник питания и может работать до года. Смазка выводится из агрегатов либо по трубке из нержавеющей стали, либо по пластиковой линии, в зависимости от применения. Его также можно установить менее чем за час. Модификация гарды, при необходимости, требует больше времени.
Если крестовина просверлена для центральной смазки, это позволяет смазке поступать из верхней крышки к трем другим подшипникам крестовины. Хотя у нас никогда не было сбоев в работе автономных блоков, это был бы способ нанести смазку на все четыре подшипника в случае отказа.
Мы начали тестировать блоки в январе 2003 года на нашей трехслойной машине. В первом дизайне использовались две упаковки по четыре штуки. Один пакет был помещен внутри сушилки рядом с паровым соединением, а второй был помещен рядом с коробкой передач, чтобы смазать все восемь подшипников цапфы. Жара возле парового стыка расплавила жиросборники. Хотя чаша расплавилась, драйвер в блоке остался работоспособным.
Еще одно свидетельство надежности этих маленьких автомобильных смазочных материалов! Переработанный True Luber со всеми восемью автомобильными лубрикантами в одном комплекте был разработан и расположен на конце коробки передач. Для транспортировки смазки к горячему концу вала использовались трубки с гибкими шлангами из нержавеющей стали. Этот работал безупречно в течение шести месяцев, когда мы настроили автолюбители на дозирование смазки. За этот шестимесячный период у нас была смазка, выходящая из уплотнений опорных подшипников во всех восьми подшипниках, настолько много, что теперь мы увеличили цикл до года.
True Luber также может быть сконфигурирован для смазывания зубчатых или решетчатых муфт и использования масла при необходимости.
Мы достигли нашей второй цели — высвободить больше мастеров для выполнения других обязанностей по техническому обслуживанию во время простоя машины.
В заключение, True Luber повысил надежность приводных валов мельницы и в то же время сократил количество людей, необходимых для тщательной смазки машин.