Шарниры равных и неравных угловых скоростей

Карданная передача с шарниром неравных угловых скоростей

Данный тип передачи можно обнаружить на автомобилях с задним приводом или полноприводных авто. Устройство такой передачи следующее: на карданных валах расположены шарниры неравных угловых скоростей. На концах передачи имеются соединительные элементы. По необходимости используется соединительная опора.

Шарнир объединяет пару вилок, крестовину и фиксирующие устройства. В проушинах вилок установлены игольчатые подшипники, в которых вращается крестовина.

Подшипники нельзя отремонтировать или обслужить. Масло в них заливается при установке.

Особенностью шарнира является то, что он передает неравный крутящий момент. Дополнительный вал периодически обгоняет и отстает от основного вала. Для компенсации этого недостатка в передаче используется несколько шарниров. Вилки противоположных шарниров располагают в одной плоскости.

В зависимости от того, на какое расстояние необходимо передать крутящий момент, в карданной передача используют один или два вала. При числе валов, равном двух, один из них называется промежуточным, второй — задним. Для фиксации валов устанавливается промежуточная опора, крепящаяся к кузову авто.

С другими элементами автомобиля карданная передача соединяется при помощи фланцев, муфт и других соединительных элементов.

Можно с уверенностью говорить, что шарниры неравных угловых скоростей имеют малую надежность и относительно небольшой срок службы. В современных условиях используют карданные передачи с шарнирами равных угловых скоростей.

Конструкция и принцип работы

Более подробную конструкцию и принцип работы ШРУСов рассмотрим на примере авто ВАЗ-2199.

Данное авто обладает передним приводом, поэтому в конструкции привода задействованы ШРУСы.

Внешний элемент у этого авто выполнен по типу «Бирфильд».

На конце приводного вала, идущего от коробки передач, имеется внутренняя обойма с 6 канавками.

Внешняя обойма на внутренней поверхности имеет канавки. Сама обойма соединена с валом, на котором имеются шлицы, вставляющиеся в ступицу колеса.

Внутренняя обойма входит во внешнюю и в имеющиеся канавки обеих обойм помещены металлические рабочие шарики. Чтобы шарики не выпадали, они вставлены в сепаратор.

Работает этот ШРУС так: при движении колесо за счет независимой подвески постоянно перемещается относительно кузова авто, при этом угол между приводным валом и валом, вставленным в ступицу, постоянно изменяется из-за неровностей дороги.

Шарики, перемещаясь по канавкам, обеспечивают постоянную передачу вращения при смене угла.

Конструкция внутренней «гранаты», которая у данного авто имеет тип GKN, та же, что и внешней, но внешняя обойма несколько длиннее, это и обеспечивает изменение длины приводного вала.

Наезжая на кочку, угол на внешнем ШРУСе меняется, а само колесо идет вверх. При этом смена угла влияет на длину самого приводного вала.

В случае применения GKN ШРУСа, внутренняя обойма вместе с шариками может заходить вглубь внешней обоймы, тем самым изменяется длина вала.

Конструкция шариковых шарниров с делительными канавками очень надежна, но при одном условии. Они очень чувствительны к загрязнению.

Попадание внутрь «гранаты» пыли и песка приводит к ускоренному износу канавок и шариков.

Поэтому внутренние элементы данного сочленения должны быть прикрыты пыльниками.

Повреждение пыльника приведет к вытеканию смазки ШРУСа и попаданию внутрь песка.

Выявить проблему с данными элементами очень просто – при полном повороте колес и начале движения со стороны приводных колес будут слышны характерные щелчки.

Карданная передача с шарниром равных угловых скоростей

Данный тип передачи широко используется в автомобилях с передним приводом. При помощи неё соединяется дифференциал и ступица ведущего колеса.

Передача имеет два шарнира – внутренний и внешний, соединенных валом. ШРУСы часто применяются и в автомобилях с задним приводом, в полноприводных авто. Дело в том, что шарниры равных угловых скоростей более современны и практичны, к тому же, уровень шума от них значительно ниже, чем от ШНУС.

Самым распространенным из существующих является шарнир равных угловых скоростей шарикового типа. ШРУС передает крутящий момент от ведущего до ведомого вала. Угловая скорость передачи крутящего момента постоянная. Она не зависит от угла наклона валов.

ШРУС, или как его называют в народе «граната» представляет из себя сферический корпус, в котором расположена обойма. Между ними вращаются шарики. Они движутся по специальным канавкам.

В результате, крутящий момент равномерно передается от ведущего вала к ведомому при условиях изменения угла. Сепаратор удерживает шарики в нужном положении. «Граната» защищается от воздействия внешней среды «пыльником» — защитным кожухом.

Обязательным условием долгого срока службы ШРУСов является наличие в них смазки. А наличие смазки, в свою очередь, обеспечивается герметичностью самого шарнира.

Отдельно стоит сказать о безопасности ШРУСов. Если в «гранате» слышится треск или шум, то её незамедлительно нужно менять. Эксплуатация автомобиля с неисправным ШРУСом предельно опасна. Попросту говоря, может отвалиться колесо. Причиной же, по которой карданный вал приходит в негодность, чаще всего является неправильный выбор скорости и плохое дорожное покрытие.

Карданная передача назначение и устройство важнейшего механизма трансмиссии

Изучая устройство автомобилей, мы с вами, друзья, постоянно сталкиваемся с оригинальными и интересными инженерными решениями, которые порой бывают до гениальности простыми, а порой настолько сложны, что разобраться с ними не специалисту почти нереально.

В этой статье мы попытаемся познакомиться с механизмом, исполняющим крайне важную функцию – передачу вращения от коробки передач к оси с ведущими колёсами. Именуется это устройство —, карданная передача назначение и устройство которой нам и предстоит выяснить.

Кардан: зачем он нужен?

Итак, какие проблемы могут возникнуть, если мы захотели передать крутящий момент от двигателя к колёсам? На первый взгляд задача довольно простая, но давайте взглянем на неё внимательнее.

Дело в том, что в отличие от двигателя и КПП колёса вместе с подвеской имеют определённый ход, а это значит, что просто жёстко связать эти узлы невозможно.

Инженеры решили эту проблему при помощи карданной передачи.

Ключевым элементом механизма выступает так называемый карданный шарнир, он то и есть тем самым хитроумным инженерным решением, позволяющим нам с Вами наслаждаться поездками на автомобилях.

Нужно сказать, что карданы используются в различных узлах машины. В основном, конечно же, встретить их можно в трансмиссии, но кроме этого данный тип передачи актуален для системы рулевого управления.

Шарнир: главный секрет кардана

Поэтому не будем терять время на лишние разговоры и перейдём к сути вопроса. Карданная передача автомобиля, в какой бы модели она не находилась, имеет ряд стандартных элементов, а именно:

• шарниры,
• валы ведущие, ведомые и промежуточные,
• опоры,
• соединительные элементы и муфты.

Различия этих механизмов, как правило, определяются типом карданного шарнира. Существуют такие варианты исполнения:

• с шарниром неравных угловых скоростей,
• с шарниром равных угловых скоростей,
• с полукарданным упругим шарниром.

Когда автомобилисты говорят слово «кардан», то они обычно имеют в виду именно первый вариант. Механизм с шарниром неравных угловых скоростей встречается чаще всего у машин с задним или полным приводом.

Работа карданной передачи этого типа имеет одну особенность, которая является и его недостатком. Дело в том, что из-за специфики конструкции шарнира невозможно плавно передавать крутящий момент, а получается это сделать только циклически – за один оборот ведомый вал дважды запаздывает и дважды опережает ведущий.

Компенсируется такой нюанс введением ещё одного такого же шарнира. Устройство карданной передачи этого типа простое, как и всё гениальное – соединяются валы двумя вилками, расположенными под углом 90 градусов и скреплёнными крестовиной.

Более совершенными являются варианты с шарнирами равных угловых скоростей, которые, кстати, обычно именуют ШРУС – наверняка, вы слышали такое название.

Карданная передача назначение и устройство которой мы рассматриваем в этом случае, имеет свои нюансы. Хотя её конструкция более сложная, это с лихвой компенсируется рядом преимуществ. Так, к примеру, валы данного типа карданов всегда вращаются равномерно, причём они могут находиться под углом до 35 градусов. К недостаткам механизма можно, пожалуй, отнести достаточно сложную схему узла.

Сам ШРУС должен быть всегда герметичным, так как внутри находится смазка специального состава. Разгерметизация приводит к вытеканию этой смазки, и в таком случае шарнир быстро портится и ломается. Тем не менее, механизмы с шарнирами равных угловых скоростей при должном уходе и контроле более долговечны, чем их собратья. Встретить ШРУС можно на переднеприводных и полноприводных автомобилях.

Устройство и работа карданной передачи с полукарданным упругим шарниром также имеет свои особенности, которые, к слову, не дают возможности использовать её в конструкциях современных автомобилей.

Передача вращения между двумя валами в этом случае происходит за счёт деформации упругого элемента, например, муфты специальной конструкции. Считается, что подобный вариант крайне ненадёжен, поэтому его и не применяют сейчас в автопроме.

Ну что ж, друзья, карданная передача назначение и устройство, а также разновидности которой мы раскрыли в этой статье, оказалась довольно простым механизмом, приносящим массу пользы.

Жесткий шарнир

Жесткие шарнирные соединения представлены упругими полукарданными шарнирами. Это механизм, где крутящий момент от ведущего к ведомому валу, имеющих разный угол расположения, осуществляется деформацией звена их соединяющего. Звено упругое изготавливают из резины с возможным армированием.

Примером такого упругого элемента служит муфта Гуибо. Она имеет вид элемента шестигранной формы, в который вулканизированы вкладыши из металла. Муфта предварительно сжата. Такая конструкция отличается хорошим сглаживанием колебаний при кручении, а также стуков конструкции. Допускает сочленение валов с углом до 8 градусов расхождения и перемещении оси до 12 мм в обе стороны. Основная задача такого механизма – компенсировать неточности при монтаже.

К недостаткам узла можно отнести повышенный шум в работе, сложности в изготовлении и ограниченный срок службы.

Приложение а (справочное). расчет критической частоты вращения карданного вала

Приложение А(справочное)

Для карданного вала со стальной трубой критическую частоту вращения n, мин, вычисляют по формуле

(А.1)

где D — наружный диаметр трубы, см;d — внутренний диаметр трубы, см;

L — максимальное расстояние между осями шарниров карданного вала, см;

где n — частота вращения карданного вала в трансмиссии (собственная частота поперечных колебаний вала по первой форме), соответствующая максимальной скорости ТС, мин. Примечания

1 В данном расчете упругость опор не учитывают.

2 Для карданных передач с промежуточной опорой значение L принимают равным расстоянию от оси шарнира до оси подшипника промежуточной опоры. Критическую частоту вращения вала, выполненного в виде стержня между карданными шарнирами, вычисляют при d, равном нулю. Критическую частоту вращения карданного вала, состоящего из трубы и стержня, вычисляют, исходя из приведенного значения длины трубы L см, вычисляют по формуле

,(А.2) где L — длина трубы вала, см; l — длина трубы, заменяющей стержень вала, см. Длину трубы l, заменяющей стержень вала, вычисляют по формуле (А.3) где l — длина стержня вала, см; d — диаметр стержня вала, см. Критическую частоту вращения карданного вала с учетом упругости его опор в трансмиссии устанавливает экспериментально разработчик ТС. Частота вращения карданного вала в трансмиссии, соответствующая максимально возможной скорости движения ТС, должна составлять не более 80% критической частоты с учетом упругости опор.

Частые неисправности и их устранение

Все неисправности можно разделить по возникающим признакам поломки:

1. Вибрация при движении — износились подшипники крестовины или скользящая втулка, нарушилась балансировка вала;
2. Стуки при трогании — износились шлицы скользящего соединения, ослабли болты крепления;
3. Вытекание масла из подшипников — износ сальников.

Для устранения вышеописанных неполадок «карданы» демонтируют и дефектуют, неисправные детали заменяют. При наличии дисбаланса требуется балансировка вала в динамических условиях.

Достоинства и недостатки ШРУСа

К явным преимуществам ШРУСа можно отнести то, что при передаче при помощи этого шарнира потери мощности, по сравнению с другими аналогичными механизмами, почти не наблюдается Другие плюсы — его легкий вес, относительная надежность и простота замены в случае поломки.

К недостаткам ШРУСов следует отнести наличие в конструкции пыльника, который одновременно является контейнером для смазки. Расположен ШРУС в таком месте, где его соприкосновение с посторонними предметами практически невозможно предотвратить. Пыльник может быть порван, к примеру, при езде по слишком глубокой колее, при переезде через препятствие и тп. Как правило, узнает об этом владелец автомобиля только тогда, когда грязь уже попала внутрь пыльника через трещину в пыльнике, спровоцировав интенсивный износ. Если есть уверенность, что это произошло недавно, можно снять шрус, промыть его, заменить пыльник и заполнить его новой смазкой. Если же неприятность случилась значительное время назад, ШРУС обязательно выйдет из строя раньше времени.

Виды шарниров равных угловых скоростей

Шариковые варианты конструкции ШРУС, хотя и наиболее распространены в легковом автомобилестроении, оказались не единственно возможными.

Шариковый ШРУС

Практическое применение для легковых и лёгких коммерческих автомобилей нашли триподные ШРУСы, в которых роль шариков выполняют вращающиеся ролики со сферической рабочей поверхностью.

Трипоидный ШРУС

Для грузовой техники распространение получили кулачковые (сухариковые) шарниры типа «Тракта», состоящие из двух вилок и двух фасонных дисков. Вилки в таких конструкциях достаточно массивные и способны выдерживать большие нагрузки (что и объясняет область их использования).

Кулачковый (сухариковый) ШРУС

Необходимо упомянуть и ещё один вариант ШРУС – спаренные карданные. В них неравномерность передачи угловой скорости первого кардана компенсируется вторым карданом.

Спаренный карданный ШРУС

Как уже упоминалось выше, угол между осями двух валов не должен в этом случае превышать 20⁰ (иначе появляются повышенные нагрузки и вибрации), что ограничивает область использования такой конструкции в основном строительной и дорожной техникой.

Внутренние и наружные ШРУСы

Помимо различий в конструктивном исполнении, ШРУСЫ разделяются по месту их установки на наружные и внутренние.

Внутренний ШРУС соединяет коробку передач с полуосью, а наружный ШРУС – полуось со ступицей колеса. Вместе с приводным валом оба этих шарнира составляют привод автомобиля.

Наиболее распространённый тип наружного шарнира – шариковый. Внутренний ШРУС не столько обеспечивает большой угол между валами, сколько компенсирует перемещения приводного вала при движении его относительно подвески. Поэтому часто в качестве внутреннего шарнира в легковых автомобилях используется триподный узел.

Необходимое условие нормальной работы ШРУСов – смазка движущихся частей шарнира. Герметичность рабочего пространства, в котором находится смазка, обеспечивают пыльники, предотвращающие попадание на рабочие поверхности абразивных частиц. С учётом высокой нагруженности деталей, в них используются только специально разработанные для таких узлов виды смазок.

Шарнир: главный секрет кардана

Вполне очевидно, что карданная передача назначение и устройство которой мы сегодня рассматриваем, является крайне важным узлом.

Поэтому не будем терять время на лишние разговоры и перейдём к сути вопроса. Карданная передача автомобиля, в какой бы модели она не находилась, имеет ряд стандартных элементов, а именно:

• шарниры;
• валы ведущие, ведомые и промежуточные;
• опоры;
• соединительные элементы и муфты.

Различия этих механизмов, как правило, определяются типом карданного шарнира. Существуют такие варианты исполнения:

• с шарниром неравных угловых скоростей;
• с шарниром равных угловых скоростей;
• с полукарданным упругим шарниром.

Когда автомобилисты говорят слово «кардан», то они обычно имеют в виду именно первый вариант. Механизм с шарниром неравных угловых скоростей встречается чаще всего у машин с задним или полным приводом.

Работа карданной передачи этого типа имеет одну особенность, которая является и его недостатком. Дело в том, что из-за специфики конструкции шарнира невозможно плавно передавать крутящий момент, а получается это сделать только циклически – за один оборот ведомый вал дважды запаздывает и дважды опережает ведущий.

Компенсируется такой нюанс введением ещё одного такого же шарнира. Устройство карданной передачи этого типа простое, как и всё гениальное – соединяются валы двумя вилками, расположенными под углом 90 градусов и скреплёнными крестовиной.

Более совершенными являются варианты с шарнирами равных угловых скоростей, которые, кстати, обычно именуют ШРУС – наверняка, вы слышали такое название.

Карданная передача назначение и устройство которой мы рассматриваем в этом случае, имеет свои нюансы. Хотя её конструкция более сложная, это с лихвой компенсируется рядом преимуществ. Так, к примеру, валы данного типа карданов всегда вращаются равномерно, причём они могут находиться под углом до 35 градусов. К недостаткам механизма можно, пожалуй, отнести достаточно сложную схему узла.

Сам ШРУС должен быть всегда герметичным, так как внутри находится смазка специального состава. Разгерметизация приводит к вытеканию этой смазки, и в таком случае шарнир быстро портится и ломается. Тем не менее, механизмы с шарнирами равных угловых скоростей при должном уходе и контроле более долговечны, чем их собратья. Встретить ШРУС можно на переднеприводных и полноприводных автомобилях.

Устройство и работа карданной передачи с полукарданным упругим шарниром также имеет свои особенности, которые, к слову, не дают возможности использовать её в конструкциях современных автомобилей.

Передача вращения между двумя валами в этом случае происходит за счёт деформации упругого элемента, например, муфты специальной конструкции. Считается, что подобный вариант крайне ненадёжен, поэтому его и не применяют сейчас в автопроме.

Ну что ж, друзья, карданная передача назначение и устройство, а также разновидности которой мы раскрыли в этой статье, оказалась довольно простым механизмом, приносящим массу пользы.

В следующей публикации мы поговорим о не менее полезной штуке. Какой именно? Подписывайтесь на рассылку и обязательно узнаете!

Карданная передача с полукарданным упругим шарниром

Упругий полукарданный шарнир способствует передаче крутящего момента между валами, расположенными под небольшим углом. Происходит это, благодаря деформации упругого звена.

В качестве примера можно привести упругую муфту Гуибо. Это шестигранный сжатый упругий элемент. К нему крепятся фланцы ведущего и ведомого валов и передается крутящий момент.

Фото отчет по демонтажу и установке ШРУС на ВАЗ 2110-2112

Первым делом, когда автомобиль стоит еще на земле, необходимо поддеть защитный колпак ступичной гайки и снять его. Затем при помощи мощного рычага и головки на 32 открутить гайку ступицы, но не до конца:

После этого отворачиваем все болты колеса и снимаем его, предварительно подняв переднюю часть машины домкратом. После этого окончательно отворачиваем гайку ступицы и вынимаем шайбу.

Затем откручиваем два болта крепления шаровой опоры снизу:

После этого можно отводить в сторону поворотный кулак со стойкой и из ступицы вынуть один конец шруса:

Если необходимо заменить именно наружный шрус, то можно уже сейчас при помощи молотка сбить его с вала, но делать это стоит осторожно, чтобы не повредить ничего. А идеальный вариант, это конечно же — полное снятие привода

Для этого при помощи монтировки необходимо поддеть внутренний шрус и отсоединить его от КПП:

В результате можно до конца вынимать шрус из коробки передач ВАЗ 2110 и извлекать привод в сборе наружу. Затем при помощи тисков и молотка отсоединяем все необходимые ШРУСы, как внутренний, так и внешний.

Обязательно обратите внимание на состояние пыльников. Если на них есть повреждения, то следует заменить их новыми

Установка проходит в обратной последовательности и на том же видео ролике, который был представлен в начале статьи, все прекрасно видно. Стоит также сказать о стоимость новых запчастей. Итак, цена шруса наружного на ВАЗ 2110 может составлять от 900 до 1500 рублей. За внутренний придется заплатить от 1200 до 2000 рублей.

В 80-е годы прошлого века наступил важный этап в массовом производстве легковых автомобилей: переход от классической конструкции с карданным валом и задним мостом к приводу на передние колеса. Передний привод с подвеской «Макферсон» зарекомендовал себя как простая и надежная система, обладающая рядом преимуществ:

• повышенная управляемость и проходимость за счет утяжеления передней части автомобиля;
• стабильная курсовая устойчивость машины, особенно на скользком покрытии;
• увеличение полезной площади салона за счет компактных размеров моторного отсека и отсутствия карданного вала;
• снижение массы автомобиля в связи с отсутствием редуктора и элементов заднего привода;
• повышение безопасности конструкции и увеличение габаритов багажного отделения за счет установки топливного бака под задним сиденьем.

Однако для передачи вращения на ведущие колеса в конструкцию был введен ряд уязвимых деталей и узлов. Главным, тяжело нагруженным элементом трансмиссии в переднеприводных машинах являются шарниры равных угловых скоростей (ШРУСы).

Основные неисправности, их признаки

Самым прочным механизмом в конструкции является сам вал. Его отливают из крепкого сплава, который способен выдерживать предельные нагрузки. Поэтому нужно сильно постараться, чтобы повредить его. Как правило, это механические повреждения при ДТП.

В целом основные неисправности можно разделить на несколько видов:

1. Вибрация – при трогании с места или в движении могут возникать сильные или слабые вибрации. Это первый признак повреждения подшипников крестовины. Также, проблема может говорить о неправильной балансировке вала, такое случается после его механического повреждения.
2. Стук – характерный стук при движении с места, будет означать, что болты крепления или шлицы износились. В таком случае, лучше всего сразу обратиться на СТО, дабы проверить целостность соединения.
3. Течь масла – можно обнаружить небольшие масляные капельки в местах расположение подшипников и сальников.
4. Скрипы – они могут появляться в момент нажатия педали газа. В большинстве случаев, скрипы могут быть связаны с неисправностями шарниров. С появлением коррозии, крестовины может заклинивать, что приводит к повреждению подшипника.
5. Неисправность подвижного подшипника – выявить проблему можно по характерному шуршанию в области движущей части вала. При нормальной работе, механизм не должен издавать никаких звуков, все движения плавные. Если слышно шуршание, скорей всего выходит из строя подшипник. Проблема решается только полной заменой неисправной части.

В редких случаях, когда происходит механическое повреждение основного вала, сильная вибрация может исходить из-за его неправильной геометрии. Некоторые умельцы, рекомендуют вручную исправить геометрию трубы, но это неверное решение, которое может привести к быстрому износу всей конструкции. Лучшим решением будет полная замена поврежденных элементов.

Хрустит ШРУС — как определить какой из них, и что делать?

Здравствуйте, уважаемые автомобилисты! Автолюбитель может считать себя настоящим только, когда его действительно беспокоит состояние узлов и агрегатов автомобиля, а каждый новый стук, скрип и другие признаки поломок авто не дают покоя.

Управление автомобилем можно назвать комфортным, только при условии исправности, налаженности всех элементов.

Однако у каждой детали, особенно, тех, которые работают в нагрузке и при трении как ШРУС, имеется свой рабочий ресурс.

Рано или поздно материал изнашивается, теряет свои свойства, что приводит к выходу из строя детали. Это объективно. И, «подсказку» о приближении поломки со стороны самой детали, нужно воспринимать серьезно. Лучше не ждать, когда автомобиль остановится в дальней дороге, а незамедлительно приступать к поиску неисправности и её устранению.

Владельцы машин с передним приводом знакомы с таким неприятным явлением как хруст ШРУСа. Учитывая, что передняя подвеска машины, кроме основных её функций, должна ещё и обеспечивать передачу вращения от шестерён дифференциала к ведущим колёсам, она снабжена уникальными устройствами: шарнирами равных угловых скоростей, что в сокращенном варианте звучит как «ШРУС».

Деталь эта очень важная и по конструкции достаточно сложная, соответственно она дорогая и требует повышенного внимания. Если хрустит ШРУС, то без всяких колебаний необходимо ставить машину на ремонт и менять его.

Почему хрустит ШРУС?

Видео замены внешнего левого ШРУСа

Опытные водители на слух способны определять место поломки автомобиля. Подобные навыки приобретаются с течением времени, но хруст ШРУСА нельзя спутать ни с чем.

Для того, чтобы понять природу этого характерного шума, следует вспомнить, как же ШРУС устроен. Задача ШРУСА – это передача вращения от одной полуоси к другой при условии, что угол между ними непрерывно изменяется.

Такое свойство обусловлено необходимостью не только вращать ведущее колесо, но также давать ему возможность поворачивать и перемещаться вверх-вниз на пружине.

ШРУС состоит из таких основных элементов:

• внешний корпус в виде чаши с шестью полукруглыми бороздами внутри и полуосью снаружи;
• внутренняя обойма в виде сферического кулака и тоже шестью канавками и шлицевым соединением для полуоси;
• между внутренними стенками чаши и обоймой находятся 6 шариков в сепараторе.

Все элементы выполнены настолько точно, что в собранном виде не имеют люфта. Обойма через шарики передаёт усилие на корпус и вращает его, а перемещение шаров по канавкам даёт возможность изменять угол между полуосями.

С течением времени в месте соприкосновения шариков с другими элементами образовывается выработка, появляется люфт. Свободный ход шариков (перекатывание) и порождает звук, который очень похож на хруст.

Учитывая, что ШРУСЫ устанавливаются по два на каждое колесо, при появлении тревожных симптомов возникает затруднение с тем, как узнать, какой ШРУС хрустит: внутренний или наружный, правый или левый.

Виды шарнирных соединений

Существует несколько видов шарниров. Классификация этого механического элемента может производиться по числу объединенных конструктивных элементов:

• Простой. Объединяет один или два элемента.
• Сложный. Объединяет три и боле элементов.

Также шарниры могут быть подвижными и неподвижными:

• Неподвижный. Точка крепления неподвижна. Вокруг оси осуществляется поворот стержня.
• Подвижный. Вращается как ось, так и точка крепления.

Но самая большая классификация этих механических элементов заключается в способах смещения конструктивных элементов. Такая классификация делит их на шарниры:

• Цилиндрический. Движение двух элементов происходит относительно общей оси.
• Шаровый. Движение происходит вокруг общей точки.
• Кардан. В такой сложный механизм входят несколько элементов. На общей крестовине размещаются несколько шарниров. Которые, в свою очередь, соединены с другими элементами механизма.
• ШРУС. Сложный механизм, которая способствует передаче тяги и осуществляет поворотные движения.
• Жесткий. Часто использующимся в современных механизмах. Он обладает конструкцией полукарданного типа. Элементы шарнира находятся под разным углом. Передача крутящего момента происходит с помощью деформации звена. Для этого, его изготавливают из прочной резины. Материал, обладающий амортизирующими свойствами, дает возможность работы такой всей конструкции.

Проверка состояния карданного вала

Проверить кардан следует в следующих случаях:

• при разгоне появляется дополнительный шум;
• появилась протечка масла возле КПП;
• стук при включении передачи;
• на скорости ощущается увеличенная вибрация, передающаяся на кузов.

Диагностику необходимо проводить, подняв автомобиль на подъемнике или при помощи домкратов (как подобрать подходящую модификацию, смотрите в отдельной статье). Важно, чтобы ведущие колеса при этом могли свободно вращаться.

Вот какие узлы следует проверить.

• Крепление. Промежуточная опора и соединения фланцев должны быть затянуты при помощи болта с гроверной шайбой. В случае ее отсутствия гайка ослабится, что приведет к люфту и чрезмерной вибрации.
• Эластичная муфта. Она часто выходит из строя, так как резиновая часть компенсирует осевые, радиальные и угловые смещения соединяемых деталей. Проверить наличие неисправности можно при помощи медленного проворачивания центрального вала (по ходу вращения и обратно). Резиновая часть муфты не должна быть разорванной инее люфтить на месте крепления болтов.
• Скользящая вилка. Свободный поперечный ход в этом узле появляется из-за естественного износа шлицевого соединения. Если попытаться провернуть вал и муфту в противоположном направлении, и при этом наблюдается небольшой люфт между вилкой и валом, значит, этот узел необходимо заменить.
• Подобная процедура проводится с шарнирами. Между проушинами вилок вставляется большая отвертка. Она играет роль рычага, с помощью которого пытаются провернуть вал то в одну, то в другую сторону. Если при раскачивании наблюдается люфт, крестовину нужно заменить.
• Подшипник подвесного крепления. Его исправность можно проверить, взяв одной рукой вал перед ним, а другой – за ним и покачав в разные стороны. При этом промежуточная опора должна быть прочно зафиксирована. Если заметен люфт в подшипнике, то проблема решается его заменой.
• Балансировка. Ее выполняют, если диагностика не выявила никаких неисправностей. Данную процедуру выполняют на специальном стенде.

Перспективы развития системы карданной передачи

Классический ШНУС имеет некоторые технологические недостатки. Скорость вращения его валов изменяется в процессе движения. При этом ведомый вал может ускоряться и замедляться при стабильной скорости ведущего вала. Это приводит к ускоренному износу механизма, а также создает лишнюю нагрузку на задний мост. Также работа шарнира сопровождается вибрацией. Назначение карданной передачи может выполнять вал, оборудованный ШРУСами (передним и задним). Подобные системы уже сегодня применяются на некоторых внедорожниках. Также ШРУСом может быть оборудована карданная передача автомобиля ВАЗ-2107 и другой «классики». В продаже имеются ремонтные комплекты.

Использование шарнира равных угловых скоростей позволяет ликвидировать недостатки, свойственные классической крестовине. Скорость вращения вала выравнивается, исчезает вибрация, КВ не требует балансировки после ремонта, до 17° увеличивается угол передачи крутящего момента.

Где применимо шарнирное соединение?

Сфера применения таких конструкций зависит от их вида. На практике применение того или иного шарнира зависит от степени свободы (количества независимых параметров). Системы сложного типа имеют три таких параметра на поворот и три на перемещение. Чем больше у шарнира этот показатель, тем он имеет больше возможностей в использовании.

Простые цилиндрические шарниры имеют огромное распространение в быту. Такой тип соединения элементов конструкции присущ ножницам, плоскогубцам, крану смесителя и т.п. Названные выше двери также имеют в своей конструкции такой элемент.

Шаровой шарнир хорошо представлен в автомобилестроении и в других сферах, где необходимо передать мощность от вала к различному оборудованию.

Карданы имеют схожую с вышеназванной конструкцией сферу использования. Они применяются там, где необходимо передать усилия между элементами, находящимися под углом друг к другу.

ШРУСы обязательный элемент переднеприводных автомобилей.

Смазки, применяемые для шарнирных соединений

• На основе лития. Надежные густые смазки, обладающие высокими консервационными характеристиками. Снижают нагрузки на узловые соединения до десяти раз. Нейтрализуют пыль и совместимы практически со всеми полимерными материалами для пыльников. Недостаток – имеют невысокую антикоррозионную защиту и разрушают некоторые пластики.
• На основе дисульфид молибдена. Смазки продолжительной службы до ста тысяч пробега. Отличные смазочные и антикоррозионные характеристики. Не разрушают пластики. Недостаток – при попадании влаги смазка утрачивает свои свойства.
• На основе бария. Хорошие смазки, обладающие достоинствами литиевых и дисульфид молибденовых. Также они не боятся влаги. Недостаток – разрушение при низких температурах и высокая цена.

Приложение б (справочное). расчет дисбаланса карданного вала

Приложение Б (справочное)

А еще интересно: УАЗ-469 характеристики фотографии история автомобиля

Б.1 Дисбаланс карданного вала зависит от его массы и зазоров в шарнирах и механизме изменения длины.

Б.2 Дисбаланс D, г·см, в сечении опоры карданной передачи вычисляют по формулам:- для вала без механизма изменения длины

(Б.1)

— для вала с механизмом изменения длины

(Б.2) где m — масса карданного вала, приходящаяся на опору, г; e — суммарное смещение оси вала, обусловленное осевыми зазорами в шарнире между торцами крестовины и донышками подшипников и радиальным зазором в соединении «цапфа крестовины — подшипник крестовины», см; e — смещение оси вала, обусловленное зазорами в механизме изменения длины, см. Массу m определяют взвешиванием на весах, размещаемых под каждой опорой горизонтально расположенного вала. Суммарное смещение оси вала e, см, вычисляют по формуле (Б.3)

где H — осевой зазор в шарнире между торцами крестовины и донышками подшипников, см;

D — внутренний диаметр в подшипнике по иглам, см; D — диаметр цапфы крестовины, см. Смещение оси вала e, см, для подвижного шлицевого соединения с центрированием по наружному или внутреннему диаметру e вычисляют по формуле

(Б.4) где D — диаметр шлицевого отверстия во втулке, см; D — диаметр шлицевого вала, см. Примечание — Для карданного вала без механизма изменения длины e=0. Минимальный или максимальный дисбаланс D рассчитывают с учетом поля допуска сопрягаемых элементов карданного вала.

Кардан: зачем он нужен?

Итак, какие проблемы могут возникнуть, если мы захотели передать крутящий момент от двигателя к колёсам? На первый взгляд задача довольно простая, но давайте взглянем на неё внимательнее. Дело в том, что в отличие от двигателя и КПП колёса вместе с подвеской имеют определённый ход, а это значит, что просто жёстко связать эти узлы невозможно. Инженеры решили эту проблему при помощи карданной передачи.

Она позволяет передать вращение от агрегата к агрегату, которые расположены под разными углами, а также уравновешивать все их взаимные колебания без ущерба для передаваемой мощности. В этом и заключается назначение карданной передачи.

Ключевым элементом механизма выступает так называемый карданный шарнир, он то и есть тем самым хитроумным инженерным решением, позволяющим нам с Вами наслаждаться поездками на автомобилях.

Нужно сказать, что карданы используются в различных узлах машины. В основном, конечно же, встретить их можно в трансмиссии, но кроме этого данный тип передачи актуален для системы рулевого управления.