Назначение карданной передачи в грузовом автомобиле

Размещено на http://allbest.ru

Введение

автомобиль карданный двигатель

Во все времена и у всех народов транспорт играл важную роль. На современном этапе значение его неизмеримо выросло. Сегодня существование любого государства немыслимо без мощного транспорта. В ХХ в. и в особенности во второй его половине произошли гигантские преобразования во всех частях света и областях человеческой деятельности. Рост населения, увеличение потребления материальных ресурсов, урбанизация, научно-техническая революция, а также естественно-географические, экономические, политические, социальные и другие фундаментальные факторы привели к тому, что транспорт мира получил невиданное развитие как в масштабном (количественном), так и в качественном отношениях.

Транспорт как особо динамичная система всегда был одним из первых потребителей достижений и открытий самых различных наук, включая фундаментальные. Более того, во многих случаях он выступал прямым заказчиком перед большой наукой и стимулировал ее собственное развитие. Трудно назвать область исследований, не имевшую отношения к транспорту. Особенное значение для его прогресса имели фундаментальные исследования в области таких наук, как математика, физика, механика, термодинамика, гидродинамика, оптика, химия, геология, астрономия, гидрология, биология и другие. В не меньшей степени транспорт нуждался и нуждается в результатах прикладных исследований, проводимых в области металлургии, машиностроения, электромеханики, строительной механики, телемеханики, автоматики, а в последнее время электроники и космонавтики.

Необходимость освоения возрастающих грузовых и пассажирских потоков, усложнение условий для сооружения транспортных линий в необжитых, трудных по топографии районах и крупных городах. Стремления повысить скорость сообщений и частоту отправления транспортных единиц, необходимость улучшения комфорта и снижения себестоимости перевозок - все это требует совершенствования не только существующих транспортных средств, но и поиска новых, которые могли бы более полно удовлетворить поставленным требованиям, чем традиционные виды транспорта. К настоящему моменту разработано и реализовано в виде постоянных или опытно-эксплуатационных установок несколько новых видов транспортных средств и значительно больше существует в виде проектов, патентов или просто идей.

1. Общая характеристика предприятия

Совместное Российско-Казахстанское предприятие ТОО «Алматинский автоцентр КАМАЗ» было создано в 1978 году как структурное подразделение ОАО «КАМАЗ» (г. Набережные Челны, Россия). В настоящее время является официальным дилером по реализации автомобилей КАМАЗ, запасных частей к ним, а также сертифицированным сервисным центром юго-восточного региона Республики Казахстан по обслуживанию и ремонту техники марки КАМАЗ.

На сегодняшний день, Алматинский Автоцентр КАМАЗ имеет современное ремонтное оборудование, штат высококвалифицированных специалистов, эффективный менеджмент.

Техническое оснащение и кадровый ресурс предприятия позволяют обеспечить широкий спектр услуг:

· поставка и продажа автомобильной и прицепной техники КАМАЗ и запасных частей к ней в минимальные сроки;

· предпродажная подготовка;

· текущий и восстановительный ремонт, узлов и агрегатов;

· проведение технической диагностики автомобильной техники;

· обеспечение системой безопасности и ремонт автокрановых установок, компьютерная диагностика;

· монтаж гидроманипуляторных установок, автовышек, буровых установок;

· изготовление изотермических фургонов с холодильным оборудованием;

· изготовление и дооборудование кунгов в жилые, передвижные ремонтные мастерские, лаборатории различного назначения, передвижные медицинские кабинеты и многое другое;

· переоборудование автомобилей с изменением модельного ряда

2. Общее устройство автомобиля

Автомобиль состоит из агрегатов, механизмов и систем, образующих следующие части: шасси, кузов, двигатель. Шасси включает в себя трансмиссию, ходовую часть и механизмы управления. Трансмиссия служит для передачи крутящего момента от двигателя к колесам ведущих мостов, изменяя крутящий момент по величине и направлению. Трансмиссия состоит из сцепления, коробки передач, карданной передачи, одного или нескольких ведущих мостов. Общее устройство грузового автомобиля показано на рисунках 1 и 2.

Рисунок 1 - Общее устройство грузового автомобиля

Механизмом, который позволяет кратковременно и плавно разъединять или соединять двигатель с механизмами трансмиссии, является сцепление. Коробка передач является механизмом, который преобразует крутящий момент, передающийся от двигателя через сцепление, по величине и направлению. Коробка передач дает возможность автомобилю двигаться вперед, назад, позволяет отключать двигатель от ведущих мостов на длительное время. Карданная передача дает возможность передавать крутящий момент от коробки передач к ведущим мостам под изменяющимися углами в зависимости от неровностей дорожного покрытия. Ведущий мост включает в себя главную передачу и дифференциал с полуосями. Главная передача преобразует крутящий момент по величине и передает его от карданной передачи через дифференциал на полуоси ведущих колес под постоянным углом. Дифференциал является механизмом, который позволяет вращаться ведущим колесам с различной скоростью по отношению друг к другу в зависимости от степени сцепления их с дорожным покрытием.

Рисунок 2 - Основные части грузового автомобиля

Рама, передняя и задняя оси, рессоры, амортизаторы, колеса, шины входят в "ходовую часть. Механизмы управления включают в себя рулевое управление и тормозные системы. Они позволяют изменять направление и скорость движения, останавливать автомобиль и удерживать его на месте. Современные легковые автомобили имеют несущий кузов, к которому крепятся все агрегаты и механизмы. Кузов автобуса представляет собой салон, в котором размещаются пассажиры. Кузов грузового автомобиля состоит из кабины водителя и платформы для размещения груза. К кузову относят крылья, облицовку, капот и брызговики.

Двигатель является агрегатом, который преобразует тепловую энергию, получаемую при сгорании топлива в цилиндрах, в механическую работу, а создаваемый с помощью кривошипно-шатунного механизма крутящий момент использует для передвижения автомобиля.

3. Карданная передача

3.1 Назначение и техническое описание

Карданная передача служит для передачи крутящего момента от ведомого вала коробки передач или раздаточной коробки к ведущему валу главной передачи. Ее применение связано с тем, что изменяется взаимное положение осей валов трансмиссии, и они не лежат на одной прямой.

Коробка передач 1 (рисунок 3, а), или раздаточная коробка на автомобиле, установлена выше ведущего моста 7, в результате чего ось карданного вала 5, передающего крутящий момент, расположена под некоторым углом а к горизонтали. Коробка передач соединена с рамой неподвижно, а ведущий мост подвешен к ней при помощи рессор. Когда при прогибе рессор изменяется положение моста относительно рамы, изменяется и угол наклона карданного вала 5.

Рисунок 3 -- Схема карданной передачи (а) с шарнирами (б) неравных угловых скоростей

Карданная передача состоит из трех основных элементов: карданных шарниров 2, карданных валов 3 и 5 и промежуточной опоры 4. Одним из условий равномерного вращения вала 6 главной передачи ведущего моста 7 является равенство углов и ось между осью вала 5 и осями валов 3 и 6, что обеспечивается конструкцией передачи.

Карданные шарниры неравных угловых скоростей. Простейший карданный шарнир состоит из двух вилок 8 и 10 (рисунок 3, б) укрепленных на валах 3 и 5, и крестовины 9 с шипами, входящими в отверстия вилок и соединяющими шарнирно валы. Вилка 10, поворачиваясь относительно оси А--А, может одновременно с крестовиной поворачиваться относительно оси Б--Б, обеспечивая передачу вращения от одного вала к другому при изменении угла между осями валов. Такой карданный шарнир называется Жестким шарниром неравных угловых скоростей. В нем при равномерном вращении ведущей вилки 8 ведомая вилка 10 вращается неравномерно: в течение одного оборота она дважды обгоняет ведущую вилку и дважды отстает от нее. В результате этого возникают дополнительные нагрузки, вызывающие изнашивание деталей шарнирного соединения и узлов трансмиссии.

Для устранения неравномерного вращения применяют два одинаковых карданных шарнира, причем их вилки, расположенные на противоположных концах карданного вала, должны лежать в одной плоскости. Тогда неравномерность, вызываемая одним карданным шарниром, компенсируется неравномерностью другого. Однако и при двух карданных шарнирах угол между осями валов не должен превышать --23°.

При движении автомобиля в результате прогиба рессор расстояние между коробкой передач и задним мостом изменяется, поэтому на валу одну из вилок карданного шарнира устанавливают на шлицах, чтобы длина карданного вала также могла изменяться.

В карданных передачах легковых автомобилей наряду с жесткими шарнирами неравных угловых скоростей применяют и мягкие карданные шарниры, имеющие упругий элемент в виде муфты из эластичного материала, упругая деформация которого позволяет не только передавать крутящий момент между валами, пересекающимися под углом 2--5°, но и защищает трансмиссию от жестких ударов. Примером такой передачи может служить карданная передача автомобилей ВАЗ-2105, -2107 и др. Она состоит из переднего и заднего карданных валов, промежуточной опоры и трех шарниров, из которых передний представляет собой упругий элемент, соединяющий ведомый вал коробки передач с передним валом карданной передачи.

Карданные шарниры равных угловых скоростей. Условия работы карданных передач определяются в первую очередь углами наклона осей их валов (см. рисунок 3, а): чем больше эти углы, тем в более тяжелых условиях работает передача. В особо тяжелых условиях работает карданная передача ведущих управляемых колес переднеприводных автомобилей, у которых угол наклона осей валов, изменяясь по величине и направлению (при повороте автомобиля), может достигать 35-40°. В таких передачах применяют шарниры равных угловых скоростей (шариковые или кулачковые), обеспечивающие передачу крутящего момента, равномерное вращение ведомого вала и поворот управляемых колес.

Широкое распространение получили карданные шариковые шарниры (рисунок 4, а) с делительными канавками. Они состоят из двух вилок 1 и 4, пяти шариков 9 и штифта 7. Вилки 1 и 4 изготовлены заодно целое со шлицевыми валами 5. При помощи торцовых сферических углублений и центрального шарика 8 вилки центрируются между собой. Положение шарика 8 фиксируется штифтом 7, удерживаемым от осевых смещений шпилькой 6. В делительные канавки 2 и 3 вилок закладываются четыре рабочих шарика 9, которые удерживаются от выкатывания из делительных канавок центральным шариком 8.

При вращении ведущего вала крутящий момент от одной вилки к другой передается через рабочие шарики. Делительные канавки имеют такую форму, которая независимо от угловых перемещений вилок обеспечивает расположение шариков в плоскости, делящей пополам угол между осями вилок, в результате чего оба вала вращаются с равными угловыми скоростями.

Наряду с шариковыми шарнирами часто применяют и кулачковые шарниры (рисунок 4, б) равных угловых скоростей. Они состоят из двух вилок 10 и 14, двух кулаков 11 и 13 и диска 12. Диск заходит в пазы кулаков и передает вращение от ведущей вилки к ведомой. В вертикальной плоскости вилки поворачиваются вокруг кулаков, а в горизонтальной -- вместе с кулаками вокруг диска. Кулачковый карданный шарнир работает подобно двум сочлененным жестким карданным шарнирам, из которых первый создает неравномерность вращения, а второй устраняет эту неравномерность. Этим и достигается вращение ведущего и ведомого валов с равными угловыми скоростями.

Из-за простоты конструкции и сравнительно высокой работоспособности шариковые и кулачковые карданные шарниры нашли широкое применение в приводах к ведущим управляемым колесам многих автомобилей (ЗИЛ-131, ГАЗ-66-11, КамАЗ-4310, ВАЗ-2108 «Спутник»).

Рисунок 4 -- Карданные шарниры равных угловых скоростей: а -- шариковый; б -- кулачковый

Устройство карданных передач. На современных автомобилях привод к ведущим мостам осуществляется карданными передачами с шарнирами неравных угловых скоростей. Устройство карданных передач автомобилей различных марок практически одинаково, отличие заключается главным образом в размерах и форме отдельных деталей.

Типичным примером конструкции карданной передачи является карданная передача автомобиля ЗИЛ-130 (рисунок 5, а). Она состоит из промежуточного 12 и основного 21 валов, соединенных с помощью шлицев 13, промежуточной опоры 18 и трех жестких карданных шарниров неравных угловых скоростей.

Все три карданных шарнира имеют одинаковую конструкцию, которая позволяет им работать с максимальным рабочим углом между осями валов, равным 19°. Карданный шарнир состоит из двух вилок 22 и 23, крестовины 26, четырех стаканов 34 с установленными в них подшипниками, деталей крепления и уплотнений подшипников.

Крестовина имеет четыре шипа, в центре которых просверлены несквозные смазочные каналы. На каждый шип надет игольчатый подшипник. Иглы 25 подшипника расположены в стакане 34 и внутренней обоймы не имеют. Стакан устанавливается в вилке шарнира и удерживается крышкой 27, которая крепится болтами, стопорящимися усиками пластины 24. При сборке карданных шарниров в каждое глухое отверстие шипа закладывается консистентный смазочный материал, который в процессе эксплуатации не добавляется. Для удержания смазочного материала подшипники снабжены сальниками 35: один из них (радиальный) установлен в стакане подшипника, а другой (торцовый) на шипе крестовины. В крестовинах, выпускавшихся ранее, имелись масленки для смазывания подшипников крестовин.

Промежуточный 12 и основной 21 карданные валы представляют собой тонкостенные трубы, на концах которых установлены вилки 11 карданных шарниров.

К промежуточному карданному валу 12 приварена передняя вилка 11, связанная крестовиной с фланцем-вилкой 10, при помощи которой карданный вал крепится к ведущему валу коробки передач.

Задний конец промежуточного вала соединен со скользящей вилкой 28, шлицевой наконечник которой вместе со шлицевой втулкой 32 образует подвижное шлицевое соединение, компенсирующее изменение длины карданного вала в результате перемещения заднего моста. Шлицевое соединение имеет полость для смазочного материала, уплотненную сальником 19 и защищенную от попадания грязи прорезиненным кожухом 20.

Рисунок 5 - Карданные передачи автомобилей: а - устройство карданной передачи автомобиля ЗИЛ-130; б - схема расположения валов карданной передачи полноприводного автомобиля

К основному карданному валу 21 с обеих сторон приварены вилки, связанные через крестовины и игольчатые подшипники с промежуточным карданным валом и ведущим валом заднего моста. При помощи скользящей вилки 28 основной вал соединен с промежуточным карданным валом 12, а при помощи фланца вилки 23-- с фланцем вала ведущей шестерни главной передачи заднего моста.

Карданные валы динамически сбалансированы, что повышает равномерность вращения (без биения) и снижает вибрацию валов. Дисбаланс промежуточного вала устраняют приваркой к его трубе пластин 33, а основного вала -- привертыванием балансировочных пластин под крышки подшипников карданных шарниров.

Промежуточная опора 18 при помощи кронштейна 17 крепится болтами к поперечине рамы автомобиля.

Она расположена на заднем конце промежуточного карданного вала и является неразборной конструкцией, обеспечивающей поглощение вибрации, возникающей при работе карданной передачи. Шарикоподшипник 16 промежуточной опоры расположен в резиновой подушке 31, закрепленной стопорными скобами и имеющей специальные прорези, повышающие ее эластичность. В крышке 15 шарикоподшипника установлены войлочные сальники 14 с отражателями 29, предохраняющими их от загрязнения, а также пресс-масленка 30 для смазывания подшипника. Карданные передачи полноприводных трехосных автомобилей (ЗИЛ-131, Урал-4320 и др.) состоят из четырех карданных валов (рисунок 5, б): основного 4, расположенного между коробкой передач 2 и раздаточной коробкой 5, карданного вала 6 привода среднего моста 7, карданного вала 8 привода заднего моста 9 и карданного вала 3 привода переднего моста 1. Устройство всех карданных валов и шарниров этих автомобилей одинаково и аналогично описанным выше, за исключением того, что конструктивно карданный вал 6 среднего моста имеет несколько большие размеры.

3.2 Техническое обслуживание

Удаляем грязь с наружных поверхностей деталей карданной передачи.

Проверяем затяжку всех доступных соединений деталей карданной передачи и подтягиваем ослабленные соединения.

Тщательной проверке должна быть подвергнута посадка крестовин в подшипниках и подшипников в вилках. Покачивая относительно друга вилки карданного шарнира, проверяем отсутствие люфта в подшипниках. При обнаружении люфта крестовину с подшипниками необходимо заменить. Так же безотказность и долговечность работы карданной передачи в большой мере зависит от выполнения смазочных работ в соответствии с графиком и применения только рекомендуемых сортов смазки. Смазывают крестовины кардана консистентной смазкой или, при ее отсутствии, солидолом. Смазку вводят шприцем до выхода ее через клапан, имеющийся на крестовине. При этом надо подавать смазку медленными равномерными нажимами шприца, что позволит воздуху выйти из всех каналов и обеспечит подвод смазки ко всем подшипникам.

Основной задачей обслуживания карданной передачи является обеспечение ее работы без вибраций и рывков. Валы не должны иметь вмятин, трещин и погнутостей.

Диагностика карданной передачи заключается в определении величины биения карданного вала, износа шарниров и шлицевых соединений. Биение карданного вала можно определить при помощи специального прибора. Для этого автомобиль устанавливают на осмотровую канаву. Подъемником вывешивают одно заднее колесо. Выключают передачу и снимают с ручного тормоза. Подкручивая внешнее колесо, определяют биение карданного вала, которое равно разности максимальных и минимальных показателей индикатора. Допустимое значение биения для легковых автомобилей -- не более 0,6 мм.

Износы в шарнирах и шлицевых соединениях определяют визуально по их относительному смещению во время покачивания вручную. При резком повороте вала в обе стороны не должно быть стука и ощутимого люфта.

Большое влияние на ресурс карданных шарниров и подшипников ведущего вала главной передачи оказывает балансировка карданного вала. Поэтому, в целях сохранения заводской балансировки карданной передачи, после разборки собирать ее необходимо по установленным стрелкам.

3.3 Неисправности и способы устранения

Таблица 1. Перечень неисправности и способы устранения

3.4 Дефекты и способы восстановления

Изношенные шейки крестовины восстанавливают хромированием с последующей обработкой до нормального размера.

Сальники и изношенные подшипники заменяются новыми.

Если на шейках крестовины есть вмятины от роликов, то надо заменять крестовину в сборе с подшипником.

Погнутость трубы устраняют правкой. После правки биение в любой точке её по длине должно быть не более 0,4мм. После проверки биения вал центрируют по пазам и отверстиям в вилках. Погнутость щёк вилок устраняют также правкой. При обломах и трещинах вилка подлежит замене. Для этого следует срезать шов, впрессовать негодную вилку, запрессовать новую и приварить её к трубе непрерывным швом шириной 8мм по всей окружности.

Фланец карданного вала изготовлен из стали марки 35 и поступает в ремонт с износом отверстий под подшипники.

Крестовина поступает в ремонт с вмятинами на поверхности шипов и износом шипов по диаметру. Эти дефекты устраняются автоматической наплавкой в углекислом газе с последующей термической и механической обработкой.

При отрыве балансировочной пластины от трубы вала нужно заменить трубу карданного вала или отремонтировать ее в специализированных мастерских с обязательным проведением динамической балансировки.

Ослабление обоймы сальника шлицевого соединения переднего или заднего карданных валов устраняют мойкой сальника и обжатием его обоймы, при утечке смазки - заменяют.

Снятие и установка карданной передачи

Вам потребуются: ключ «на 13» (два), зубило, молоток.

Ремонт карданной передачи

Вам потребуются: трубный (газовый) ключ, отвертка, зубило, бородок, молоток, съемник крестовин, съемник стопорных колец, металлическая щетка, проникающая смазка (например, WD-40).

19. Удалите старую смазку со шлицевого соединения и внутренних поверхностей корпусов подшипников.

20. Нанесите смазку Фиол-2У или аналогичную.

21. Устанавливайте детали в порядке, обратном снятию, совместив метки, нанесенные перед разборкой.

Заключение

Таким образом, карданная передача служит для передачи крутящего момента между валами механизмов, взаимное положение которых меняется при движении автомобиля, либо механизмы установлены на машине таким образом, что оси соединяемых валов не лежат на одной прямой.

Необходимость в применении карданной передачи на автомобилях возникает прежде всего при соединении валов агрегатов и механизмов, один из которых укреплен на раме, а другой связан с деталями ходовой части.

Карданная передача применяется также для соединения валов механизмов, укрепленных на раме, вследствие деформации которой взаимное положение этих механизмов меняется.

Карданная передача часто применяется в приводах к дополнительному и вспомогательному оборудованию. В частности, на автомобиле Урал-4320 применена карданная передача в приводе от коробки отбора мощности к лебедке. В приводе к ведущим и управляемым колесам также применяется карданная передача, которая обеспечивает в этом случае передачу крутящего момента при больших переменных углах между валами.

Карданные передачи состоят из карданных шарниров (карданов) карданных валов и промежуточных опор валов. Так как при взаимном перемещении агрегатов расстояние между ними изменяется, карданные валы обычно имеют подвижное шлицевое соединение одного из карданных шарниров с валом.

Литература

1. Иванов В.В., Илларионов В.А., Морин М.М. Основные теории автомобиля и трактора. М. «Высшая школа», 1997 г.

2. Лукин П.П., Гаспарянс Г.А. Расчёт и конструирование автомобиля. М, «Машиностроение».

3. Гуревич А.М. и др. Конструкция тракторов и автомобилей. М.: Агропромиздат, 1989.

4. Родичев В.А. Тракторы и автомобили. М.: Колос, 1998.

Размещено на Allbest.ru