Карданный вал – деталь конструкции машин, предназначенная передавать механическую мощность и крутящий момент мотора на передний и/или задний мост. Благодаря этой детали машин организуется передача крутящего момента между компонентами, разнесёнными конструктивно в разные точки. Обеспечивается относительное движение между разнесёнными компонентами. Учитывая передачу крутящего момента, эта деталь машины подвергается скручивающему (сдвиговому) напряжению. Соответственно, требуется достаточно крепкая, но легковесная структура, чтобы выдерживать нагрузку и сводить на нет фактор инерции.
СТРУКТУРА СТАТЬИ :
Карданный вал машины + составляющие конструкции
Карданы демонстрируют различное применение на разных транспортных средствах. В частности, имеют место три разных конфигурации:
- Только переднего привода.
- Только заднего привода.
- Полного привода (передний + задний).
Следует отметить использование такой детали в конструкциях транспортных средств разных видов, например мотоциклов, железнодорожных локомотивов, морских судов и т.д. Составляющие базовые (не все) части кардана стандартного исполнения отмечаются следующим набором:
- Крестовина.
- Туба.
- Центральный подшипник.
- Средняя надстройка.
- Концевая вилка.
- Скользящая вилка.
- Трубчатое коромысло.
- Фланцевая вилка.
Крестовина (U-образный шарнир) фактически представляет механическое соединение вращающихся концевых систем. Применительно к современной эксплуатации транспортных средств, U-образный шарнир, как правило, используется на автомобилях, где задействован задний привод или полный привод.
Туба — часть привода, традиционно внедряемая в конфигурации переднего и заднего приводов. Цель применения здесь тубы заключается в удержании задней части на месте в моменты ускорения или торможения.
Центральный подшипник соединяет две секции приводного вала. Предназначение очевидно — обеспечение прочности двух частей кардана, снижение гармонических колебаний по мере ускорения движения автомобиля.
Средняя надстройка, по сути, представляет основной компонент промежуточной передачи, часть ведущего вала, который крепится к раме на центральном подшипнике.
Концевая вилка обеспечивает точность и долговечность. Преимущество использования концевой вилки здесь очевидно. Снижение шума и вибраций, снижение нагрузки трансмиссии.
Скользящая вилка дополняется универсальным шарниром. Нужен этот компонент для передачи мощности через раздаточную коробку. Трубчатым коромыслом обеспечивается качество вращения шарнира и привода.
Вилка с фланцем – этим компонентом карданный вал соединяется с коробкой передач, раздаточным модулем, дифференциалом, коробкой отбора мощности, гидравлическим насосом и прочими аксессуарами.
Карданный вал машины + функциональность
Обычно на транспортных средствах с передним расположением двигателя ведущими являются передние колёса. Соответственно, на транспортных средствах заднего расположения двигателя ведущими выступают задние колёса. Здесь используется относительно небольшой карданный вал для организации привода.
Посредством гибких креплений или подшипниковых узлов агрегаты мотора машины и трансмиссии крепятся к раме. В целом, задний мост вместе с дифференциалом и колёсами крепится к раме автомобиля посредством механической пружинной подвески.
Если рассматривать схемную компоновку конструкции, выходная и входная точки трансмиссии картера заднего моста находятся в разных плоскостях. Такое размещение заставляет размещать кардан, соединяющий эти две точки, под наклоном.
Кроме того, в процессе движения автомобиля задние колёса описывают неровности дороги. Задняя ось перемещается вверх или вниз, пружины подвески растягиваются или сжимаются. Отмечается явное изменение угла соединения между выходной точкой трансмиссии и карданом. Изменения действуют и на длину кардана, что приводит к дуговому вращению осей.
Карданный вал машины + материал под изготовление
Карданный вал машины традиционно готовится на основе закалённой (легированной) стали. Не исключается также применение в качестве материала так называемой рессорной (пружинной) стали. Производятся два типа карданных систем:
- Цельная.
- Модульная.
Цельная конструкция применяется на автомобилях, где отмечается небольшое расстояние между двигателем и осью колёс, а также на машинах с полным приводом. На таких конструкциях используется сварка трением с целью повышения прочности, обеспечения качества и долговечности.
Модульная конструкция (двух-, трёх-, компонентная) применяется в составе автомобилей, где отмечается большое расстояние между двигателем и осью привода, а также на машинах с полным приводом. Следует отметить:
Разделение карданного вала на две части и более сопровождается требованиями снижения числа оборотов.
Карданный вал машины + критерии рабочего состояния
Достижение эффективности рабочей функции карданного вала автомобиля неизбежно сопровождается следующими механическими критериями:
- Высокая прочность на скручивание.
- Твёрдость и стойкость.
- Эффективность сочетания.
- Динамический баланс.
- Низкая осевая нагрузка.
Высокая прочность на скручивание достигается выполнением сплошного или полого сферического сечения. Твёрдость и стойкость даёт карданному валу машины сталь высокого качества, а также индукционная закалка. Эффективность сочетания получают сваркой под флюсом в углекислом газе. Динамический баланс проверяют на электронной балансировочной машине. Наконец, низкая осевая нагрузка достигается путём передачи чрезмерной динамической силы на концевую опору.
При помощи информации: MecTips