У некоторых моделей легковых автомобилей передний кардан состоит из фланца, установленного на шлицах заднего конца вторичного вала коробки передач, к которому тремя болтами 1 (рис. 13.1) крепится эластичная муфта 2. Эта же муфта тремя другими болтами крепится к фланцу 3, установленному на шлицах переднего конца переднего карданного вала 5. Болты крепления эластичной муфты установлены через один. Один крепит муфту к фланцу вторичного вала коробки передач, а другой — к фланцу карданного вала, и в таком порядке установлены все шесть болтов. Длина карданной передачи изменяется за счет перемещения муфты по шлицам переднего карданного вала 5.
Рис. 13.1. Продольный разрез карданного вала по эластичной муфте и промежуточной опоре: 1 - болт с гайкой крепления эластичной муфты к коробке передач; 2 - эластичная муфта; 3 - фланец переднего карданного вала; 4 - пробка отверстия смазки; 5 - передний карданный вал; 6 - балансировочная пластина; 7 - сальник фланца переднего карданного вала; 8 - обойма сальника; 9 - установочные метки; 10 - центрирующая втулка; 11 - центрирующее кольцо; 12 - упругая промежуточная опора; 13 - шариковый подшипник; 14 - стопорное кольцо; 15 - пылеотражатели; 16 - гайка крепления вилки переднего карданного вала; 17 - задний карданный вал; 18 - вилка переднего карданного вала; 19 - гайки крепления поперечины опоры к кузову; 20 - поперечина; 21 - шайба; 22 - резиновая втулка; 23 - болт крепления упругой опоры к поперечине
Карданные валы для облегчения веса имеют трубчатое сечение. К концам вала привариваются наконечники со шлицами или вилки карданов. Если карданная передача имеет два или более карданных валов, то для подвески валов служат промежуточные опоры 12, крепящиеся на поперечине 20. Карданный вал опирается на шариковый подшипник 13, который установлен в упругой эластичной опоре. Для балансировки к валам могут привариваться балансировочные пластины 6.
Задний карданный вал соединяется с передним при помощи жесткого карданного шарнира, состоящего из вилок 6 и 10 (рис. 13.2). В проушины вилок вставляются шипы крестовины 8. На тщательно обработанных шипах крестовины устанавливаются стальные стаканы 3 с игольчатыми подшипниками 4, уплотненные изнутри сальниками 5. Крестовина со стаканами закреплена в ушках вилок 6 и 10 крышками 1 и стопорными пластинами 2. На стопорных пластинах имеются усики, которые после завертывания болтов загибаются на головки болтов, предотвращая их самопроизвольное отворачивание. Вместо крышек и стопорных пластин крестовина и стаканы могут крепиться стопорными кольцами. На стопорных пластинах иногда выштамповывается напоминание «смазывать только маслом».
Рис. 13.2. Карданные шарниры неравных (а - в) и равных (г, д) угловых скоростей: 1 - крышка; 2 - стопорная пластина; 3 - стакан подшипника; 4 - игольчатый подшипник; 5 - войлочные сальники; 6, 10, 24, 28 - вилки, 7 - предохранительный клапан; 8 - крестовина; 9 - масленка, 11 - карданный вал; 12 - отражатель; 13 - самоподжимной сальник; 14 - стопорное кольцо; 15, 16 - сальники радиального и торцевого уплотнений; 17 - внутренний кулак; 18 - центральный шарик; 19 - наружный кулак; 20 - ведущий шарик; 21 - штифт; 22 - шпилька; 23 - полуось; 25, 27 - полуцилиндрические кулаки; 26 - центральные диски
Для уменьшения износа игольчатые подшипники необходимо смазывать, и притом только жидкими маслами, так как консистентные смазки при остановке автомобиля застывают, что затрудняет их подачу к подшипникам. Жидкие масла при движении автомобиля нагнетаются центробежными силами в подшипники, смазывая их. Для подачи масла на крестовине установлена масленка 9, а в крестовине выполнены продольные каналы. Нагнетание масла ограничивается предохранительным клапаном 7.
На многих легковых и грузовых автомобилях в игольчатые подшипники закладывается так называемая «вечная» смазка типа 158, ТУ-101320—77 (рис. 13.2, в). Каналы в этом случае не сквозные.
Карданы на автомобилях «ГАЗель» выполнены с прокачной системой смазки. Крестовина имеет продольные каналы. В центральной части в каналы ввернута пресс-масленка, закрываемая резиновым колпачком. Для смены масла снимается резиновый колпачок и на пресс-масленку надевается наконечник нагнетателя масла. Масло под давлением проходит по каналам к игольчатым подшипникам. Излишки масла под давлением отжимают края манжеты и выходят наружу. Смазка, находящаяся между грязеотражателем крестовины и сальником, служит масляным фильтром, защищающим рабочую кромку сальника от пыли и грязи.
Жесткие карданы передают вращение с вилки на вилку неравномерно. Для равномерной передачи вращения на грузовых автомобилях наибольшее распространение получили шариковые карданы с делительными канавками и кулачковые карданы.
Шариковый кардан (рис. 13.2, г) состоит из двух кулаков 17 и 19. В них выполнены делительные канавки для установки ведущих шариков 20. Для центрирования кулаков служит центральный шарик 18, устанавливаемый в гнезде при помощи штифта 21 и шпильки 22. Форма делительных канавок сдельна такой, что при любом повороте кулаков относительно другдруга ведущие шарики будут перекатываться и занимать положение в плоскости, делящей угол между ними пополам (биссекрзрная плоскость).
Реже встречается кардан равных угловых скоростей кулачкового типа (рис. 13.2, д). Он состоит из двух вилок 24 и 28. В них вставлены полуцилиндрические кулаки 25 и 27, а между ними — центральный диск 26.
Шариковые карданные шарниры равных угловых скоростей
Они могут быть выполнены с делительными канавками (рис. 13.3, а) и делительным рычажком (рис. 13.3, б). Принцип их действия состоит в том, что при передаче крутящего момента под углом рабочие шарики шарниров располагаются в биссекторной плоскости, делящей угол между ведущим и ведомым валом пополам, что обеспечивает синхронность их вращения.
Рис. 13.3. Шариковые карданные шарниры равных угловых скоростей: а - с делительными канавками; б - с делительным рычажком; в - расположение шарниров в приводе ведущего управляемого колеса; 1, 5 - вилки; 2, 4 - делительные канавки; 3 - рабочие шарики; 6, 7 - штифты; 8 - центрирующий шарик; 9 - чашка; 10 - сепаратор; 11 - сферический кулак; 12 - сферическая чашка; 13 - рычажок; 14 - пружина
В шариковом шарнире с делительными канавками вилки 7 и 5 имеют по четыре делительные канавки 2 и 4, средние линии которых представляют собой окружности с одинаковыми радиусами и равноудаленными от центра шарнира О центрами O1 и О2. При сборке шарнира сначала между вилками устанавливают центрирующий шарик 8 на штифте 6, который входит в отверстия шарика 8 и одной из вилок. От осевых перемещений штифт 6 удерживается штифтом 7. Затем в канавки вилок, расположенных под прямым углом, закладывают четыре рабочих шарика 3. Так как шарики 3 расположены симметрично относительно центра О, то при передаче момента под углом центры шариков 3 описывают окружности, которые находятся в биссекторной плоскости, причем в передаче момента участвуют только два шарика. Шарнир передает момент под углом, достигающим 30...32°
Преимущества шарнира этого типа — простота изготовления и сравнительно небольшая стоимость. Недостаток — ускоренное изнашивание из-за скольжения шариков относительно канавок и высокого давления, вызванного, в частности, тем, что крутящий момент в нем передают только два шарика.
В шариковом шарнире с делительным рычажком в передаче момента участвуют все шарики, что уменьшает их удельное давление на поверхность чашек и увеличивает срок службы шарнира. Его отдельные элементы показаны на рис. 13.3, б, а расположение шарнира в приводе ведущего управляемого колеса — на рис. 13.3, в. Детали шарнира расположены в чашке 9, имеющей на внутренней поверхности шесть меридианных сферических канавок для установки шариков 3. Такие же канавки имеет и сферический кулак 11, в шлицевое отверстие которого входит ведущий вал.
Делительное устройство, устанавливающее шарики 3 в биссекторной плоскости, состоит из сепаратора 10, в котором они расположены, сферической чашки 12 и делительного рычажка 13. Делительный рычажок сферическими поверхностями входит в гнезда ведущего и ведомого валов, а также в отверстие чашки 12 и пружиной 14 прижат к ведущему валу. Длины плеч рычажка 13 подобраны так, что при передаче момента под углом он поворачивает сепаратор 10 на угол, равный половине угла между осями ведущего и ведомого валов, т. е. устанавливает шарики в биссекторной плоскости. Шарнир может передавать момент под углом, достигающим 35...38°.
Преимущества шарнира этого типа — передача момента всеми шариками, благодаря чему повышается долговечность шарнира и он имеет меньшие габаритные размеры. Однако он сложнее и имеет более высокую стоимость, чем шарнир с делительными канавками.
Кулачковый шарнир
Сдвоенный кулачковый карданный шарнир равных угловых скоростей привода ведущего управляемого колеса автомобиля «Урал-375» изображен на рис. 13.2, д. Он состоит из ведущей 24 и ведомой 28 вилок, связанных с ведущим 23 и ведомым валами и вставлений в вилки кулаков 25 и 27. В пазы кулаков вставляется центральный диск 26, являющийся промежуточным звеном шарнира. Кулачковый карданный шарнир может передавать вращение под углом 45...50° Этот шарнир проще в устройстве, стоимость его ниже, чем у шариковых карданов, но коэффициент полезного действия у него меньше.