Základní požadavky na kardanové převody a jejich klasifikace.

Kardanový hřídel (kardan) je zařízení pro přenos točivého momentu mezi nápravami, které jsou vůči sobě umístěny pod úhlem. V automobilu přenáší točivý moment hlavně z převodovky nebo rozdělovací převodovky na zadní a přední nápravu. Prototyp tohoto mechanismu vznikl v 16. století, v automobilovém průmyslu se začal používat na konci 19. století a od té doby neprošel žádnými zásadními konstrukčními změnami. Dnes se kardanové převody montují výhradně do automobilů s pohonem všech kol a pohonem zadních kol.

Co je to

Začněme hlavním účelem kardanového převodu nebo hřídele. To vám dá příležitost konečně pochopit, co je tento kardan a proč je v autě potřeba.

Jedná se o mechanismus určený k přenosu rotace z převodovky do převodovky. Rotace se přenáší na převodovku přední nebo zadní nápravy, což přímo závisí na konkrétním voze a jeho konstrukčních vlastnostech. Jedná se o mezilehlý prvek, který hraje v převodovce mimořádně důležitou a významnou roli.

Kardanové převody lze použít nejen u automobilů s pohonem zadních a všech kol, ale jsou přítomny i v motocyklech. Jednoduše řečeno, co je kardanový hřídel, lze jej charakterizovat jako zařízení pro přenos rotace z převodovky na hnací nápravu. Tento mechanismus umožňuje nezávislý pohyb kol a zavěšení kol od karoserie vozidla.

Ne každý plně chápe, proč je kardanový hřídel jako součást konstrukce automobilu potřeba. Takové zařízení se stává téměř nepostradatelným, když auto jede do náročného terénu. Když se vozidlo pohybuje po nerovném povrchu, dochází k poměrně silným vibracím na hnací nápravy, rám a karoserii.

Čtěte také: Snímač rychlosti na VAZ 2114: princip činnosti, poruchy a postup výměny

A když dojde i k malým posunům os vůči sobě navzájem, výrazně se zvyšuje opotřebení prvků. V důsledku toho je narušena plynulost jízdy vozu, což přímo ovlivňuje komfort. Díky přítomnosti a provozu kardanového převodu lze všem těmto jevům zabránit.

Některá vozidla jsou konstruována tak, že převodovka je umístěna výše než převodovka zadní nápravy. Z tohoto důvodu musí být točivý moment přenášen pod určitým úhlem. Takový přenos otáčení je možné realizovat použitím kardanového převodu nebo kardanového hřídele v konstrukci.

Klasifikace

Existuje několik typů kardanových převodů. Pro určení konkrétního zařízení se používá několik klasifikačních principů.

Pokud vezmeme v úvahu typy kardanových hřídelí podle jejich účelu, rozlišujeme následující:

1. Hlavní. Fungují jako opora pro pohon předních kol automobilu. To znamená, že jsou přímo zodpovědné za protáčení kol v automobilu.
2. Pomocné. Používají se jako prvek pomocného mechanismu. Lze je nalézt například v párech s čerpadly a navijáky. Mohou také sloužit jako mezilehlá konstrukce v různých zařízeních.

Kardanové převody lze také rozdělit na:

1. Univerzální. Vyznačují se schopností kompenzovat poměrně působivé axiální pohyby.
2. Jednoduché. Neobsahují žádné triky ani zvláštnosti. Ale jasně a efektivně plní úkoly, které jim byly svěřeny.

Ale to není vše. Existuje ještě jedna možnost klasifikace, která také rozděluje kardanové převody na 2 typy.

1. Otevřeno. Jedná se o nezávislý a samostatný mechanismus v konstrukci vozidla.
2. Zavřeno. Takový kardan je skrytý před zvědavými očima nebo je integrován do jiného prvku vozu.

Na základě konstrukčních prvků a účelu lze kardanové hřídele rozdělit na jednodílné a vícedílné.

Vícedílné se používají hlavně v běžných osobních a nákladních automobilech. V případě jednodílných kardanů mluvíme o situacích, kdy hraje hlavní roli potřeba rychlého otáčení na hnací nápravě. To platí pro sportovní vozy, které jsou vybaveny pohonem zadních nebo všech kol.

Kardanové převodové zařízení

Kardanový převod je hnací a hnaný hřídel spojené pružným kloubem. Pružný kloub umožňuje volný přenos rotace s určitou změnou úhlu mezi oběma hřídeli. Podle typu kloubu existují dva typy kardanových převodů:

• zastaralé nestejnorychlostní klouby;
• modernější homokinetické klouby.

Kardanová převodovka založená na nestejnorychlostních kloubech se nejčastěji používá pro spojení výstupního hřídele a hnací nápravy u osobních a nákladních automobilů s pohonem zadních kol. Kromě toho se takové závěsy používají k připojení převodových skříní a dalších pomocných zařízení. Konstrukčně pokročilejší klouby s konstantní rychlostí se používají v moderních vozidlech s pohonem předních a všech kol. Prostřednictvím takových kardanových pohonů jsou hnací kola vozidla spojena s diferenciálem hnací nápravy.

Vlastnosti zařízení

Pokud nebereme v úvahu některé komponenty KV ve formě těsnění, spojovacích prvků a elastické spojky, pak toto zařízení obsahuje několik klíčových komponent. Stejná spojka však hraje stejně důležitou roli, protože je zodpovědná za absorbování vibrací a náhlých trhnutí.

Pokud jde o kardanový převod, je třeba zdůraznit následující komponenty:

• centrální hřídel. Je vyrobena z vysokopevnostní oceli. Ve skutečnosti má vzhled duté trubky;
• příčníky s kloubovými mechanismy. Používá se dvojice takových příčníků. Jsou potřebné k zajištění otáčení všech součástí převodovky v určitém specifikovaném úhlu. Z velké části díky tomu je možné zajistit plynulý přenos točivého momentu;
• drážkované posuvné klouby. Tento prvek je potřebný vzhledem k tomu, že při přejíždění nerovností nebo jiných překážek se zvětšuje vzdálenost mezi převodovkou nápravy a převodovkou. Proto je nutné kloubový hřídel mírně prodloužit. Zde přicházejí na řadu drážkované prvky;
• posuvná vidlice. S její pomocí je možné spojit nebo propojit konce centrální a mezilehlé hřídele;
• ložisko zavěšení. Je nutné vytvořit oporu pro konstrukci, která umožní kardanu volné otáčení kolem vlastní osy. V závislosti na tom, kolik kardanových částí je v konstrukci použito, se používá různý počet ložisek zavěšení. Jsou namontována přímo na karoserii vozidla.

Nestačí ale jen vědět, z čeho se kardanový hřídel automobilu skládá. Měli byste také analyzovat vlastnosti všech jeho provozních součástí.

Čtěte také: Oprava spojky svépomocí ve VAZ 2110

Abychom pochopili, jak funguje kardanový hřídel v autě, je nutné objasnit některé nuance týkající se součástí jednotky. Tímto způsobem lépe pochopíte, na čem je založen kardanový převod používaný v autě.

Tyto jednotky mohou být dvouhřídelové nebo jednohřídelové. V případě dvouhřídelového zařízení má mechanismus navíc mezilehlý kardan, ke kterému je v zadní části přivařen koncový díl doplněný vnějšími drážkami. A k přední části je pomocí pantu připevněno posuvné pouzdro. Pokud je systém jednohřídelový, pak na něm není žádná mezilehlá část.

V přední části vozu je převodovka KV připevněna k převodovce pomocí pohyblivého drážkového spojení. Pro realizaci této myšlenky je na konci mechanismu vytvořen speciální otvor s vnitřními drážkami. Zařízení umožňuje podélný posun těchto drážek za jízdy.

Poté se namontuje ložisko zavěšení KV, které se instaluje a upevní k karoserii pomocí speciálního držáku. Ten slouží jako dodatečné upevnění, které neumožňuje nadměrné posunutí během jízdy.

Pak přichází na řadu vidlice, která se nachází mezi přední a zadní částí klikového hřídele. Zde se nachází příčník s jehlovými ložisky. Díky těmto vidlicím a příčníkům v konstrukci klikového hřídele je možné přenášet točivý moment v různých úhlech možného ohnutí kardanového hřídele.

KV je vzadu upevněna k převodovce zadní nápravy pomocí příruby. Zároveň koncovka s vnějšími drážkami zasahuje přímo do příruby hlavního převodového stupně vozidla.

Funkce kardanového převodu je založena na skutečnosti, že dokáže přenášet točivý moment s měnící se polohou kardanového hřídele v prostoru. Pro realizaci této funkce hrají klíčovou roli dva komponenty. Konkrétně vidlice a křížový kloub.

Posuvná vidlice umožňuje mírné prodloužení mechanismu, když se vozidlo pohybuje po nerovném úseku vozovky. Dlouhé drážkované spojení neumožňuje zastavení přenosu točivého momentu ani v situacích, kdy se zavěšení spolu se zadní nápravou vozidla začne posouvat nahoru nebo dolů.

Úkolem závěsu je zajistit otáčení kol při změně úhlu ohybu kardanového hřídele. Obecně se uznává, že mechanismus pracuje produktivně, když úhel nepřesáhne 20 stupňů. Při překročení této hodnoty začíná proces aktivního opotřebení prvku.

Základní požadavky na kardanové převody a jejich klasifikace.

OBSAH

1. Přehled návrhů. 3

1.1. Základní požadavky na kardanové převody a jejich klasifikace. 3

1.2. Kardanový převod s homokinetickými klouby. 3

1.3. Kardanové převody s homokinetickými klouby. 3

Čtěte také: Převodový olej v manuální převodovce Opel Astra h. Jak vyměnit olej v převodovce Opel Astra? Nářadí a materiály

1.4. Materiály hlavních částí kardanového převodu. 3

1.5. Výběr prototypu. 3

2. Ověřovací výpočet kardanového převodu vozidla GAZ-2410. 3

2.1. Režimy zatížení.. 3

2.2 Stanovení torzního napětí a úhlu zkroucení kloubového hřídele 3

2.3. Stanovení axiální síly působící na kloubový hřídel. 3

2.4. Vyhodnocení nerovnoměrné rotace a setrvačného momentu. 3

2.5. Výpočet příčníku univerzálního kloubu. 3

2.6. Výpočet vidlice kardanového kloubu. 3

2.7. Stanovení přípustné síly působící na jehlové ložisko. 3

2.8. Výpočet kritického počtu otáček kardanového hřídele. 3

2.9. Tepelný výpočet kardanového kloubu. 3

Proveďte ověřovací výpočet kardanového převodu vozidla GAZ-2410 Volga se zvýšením přenášeného točivého momentu 1,5krát.

Auto hraje v životě člověka důležitou roli. Téměř od okamžiku svého vynálezu okamžitě zaujalo jedno z předních míst v národním hospodářství. Automobilový průmysl se rozvíjí velmi rychlým tempem. Při výrobě automobilů se používají nejmodernější technologie.

Je třeba poznamenat, že charakteristickým rysem výroby automobilů, zejména v poslední době, je její orientace na konkrétního spotřebitele. Díky tomu se objevuje velké množství modifikací stejného základního modelu, které se liší malým počtem parametrů. Tato tendence je obzvláště patrná u zahraničních společností, kde si kupující může určit konfiguraci vozu. Pro domácí automobilový průmysl, a zejména pro výrobu osobních automobilů, to není typické. Ačkoli se v poslední době objevilo mnoho „rodin“ automobilů (například v automobilovém závodě Volha), značný počet starých modelů zůstává. Za těchto podmínek se „přepracování“ automobilů stává relevantním. Majitel samostatně provádí změny v konstrukci vozu a snaží se jej co nejvíce přizpůsobit provozním podmínkám. Může se jednat o změnu typu karoserie, instalaci nové jednotky, která nahradí starou, která vyčerpala svou životnost a liší se od ní v řadě ukazatelů atd. Provedení změn v původní konstrukci vozu s sebou nese změnu provozních režimů, zatížení jeho součástí. Nové provozní podmínky se budou lišit od těch, které byly stanoveny při návrhu vozu. Proto je třeba ověřit výkon jednotek vozidla v těchto nových režimech.

Cílem této práce je provést ověřovací výpočet kardanového převodu vozu GAZ-2410 se zvýšením přenášeného točivého momentu. Zvýšení přenášeného točivého momentu lze vysvětlit instalací jiné převodovky s vyššími převodovými poměry nebo instalací nového motoru. S druhým se v praxi setkáváme často. Starý motor mohl zcela vyčerpat svou životnost a na jeho místo mohl být nainstalován nový s vyššími charakteristikami. Potřeba, aby motor vyvíjel vyšší točivý moment, může být způsobena potřebou překonat větší odpor během pohybu (provoz vozu se zvýšeným zatížením v důsledku přestavby karoserie, použití nestandardního přívěsu atd.), snahou zlepšit akcelerační charakteristiky. Při významných změnách charakteristik motoru je nutné ověřit provozuschopnost kardanového převodu v nových provozních podmínkách, protože podle svých parametrů nemusí být schopen přenášet zvýšený točivý moment. V tomto případě bude nutné provést změny v jeho konstrukci.

Účelem práce není pouze ověřit výkon kardanového převodu se zvýšením přenášeného momentu a navrhnout změny v jeho konstrukci v případě neuspokojivých výsledků. Provádí se také analýza stávajících návrhů, která zahrnuje podrobné a hloubkové seznámení s jednotkami, sestavami, které se svou konstrukcí blíží konstrukčnímu objektu, s nejnovějšími poznatky v této oblasti a s perspektivami vývoje uvažovaných návrhů. Důležité je také zvládnout a procvičit si metody kontroly výpočtů jednotek a systémů vozidla při změně provozních podmínek, což může najít uplatnění v budoucích činnostech.

Přehled designu

Kardanové převody se používají v automobilových převodovkách pro silové spojení mechanismů, jejichž hřídele nejsou souosé nebo jsou umístěny pod úhlem a jejich vzájemná poloha se může během pohybu měnit. Kardanové převody se také používají k pohonu pomocných mechanismů, jako je naviják. Někdy se kardanový převod používá ke spojení volantu s mechanismem řízení. Kardanový převod se skládá ze tří hlavních prvků: kardanových kloubů, vačkových hřídelí a jejich nosičů.

Základní požadavky na kardanové převody a jejich klasifikace.

Na kardanové převody (KP) jsou kladeny následující základní požadavky:

Ne každý ví, co je kardan v konstrukci automobilu. Kardan, také známý jako kloubová hřídel, je článkem v řetězci přenosu točivého momentu z převodovky na rozvodovku nápravy.

Konstrukce kardanového hřídele se po celá desetiletí neměnila, protože se jedná o nejjednodušší a nejspolehlivější konstrukci. Kardanový hřídel má každé auto s pohonem všech kol.

Konstrukce a princip činnosti kardanového hřídele

Kardan může být jednodílný, dvoudílný, třídílný nebo vícedílný. Celkové rozměry kardanové hřídele se samozřejmě také liší, u některých značek a modelů automobilů jsou velmi malé, u jiných obrovské.

Kardanový hřídel se skládá z:

• hřídel;
• dva příčníky;
• posuvná vidlice;
• gumová těsnění;
• příruba;
• vnější ložisko;
• V závislosti na typu kardanového hřídele mohou být přidány některé prvky.

Pokud je kardanový hřídel jednodílný, pak se skládá z jedné centrální části a částí s ní spojených.

Kardanový hřídel funguje díky kloubovým mechanismům, které spojují příčník s poháněnou a vodicí vidlicí.

Cross-piece

Příčník zajišťuje otáčení spojovací části s proměnným úhlem vůči sobě navzájem. Nejvyšší účinnosti je dosaženo při úhlu natočení 0 až 20 stupňů. Pokud je tento úhel větší, kloubový hřídel začíná vibrovat a příčník se opotřebovává.

Posuvné drážkované spojení

Toto spojení zajišťuje funkčnost a stabilitu při jízdě na nerovném povrchu. Protože převodovka nebo rozdělovací převodovka je pevně uložena v karoserii vozu a reduktor nápravy je namontován na zavěšení vozu, mění se vzdálenosti mezi nimi. Proto se musí měnit délka kardanového hřídele, který spojuje převodovku a reduktor. To je zajištěno drážkami a drážkami.

Přívěsné ložisko

Závěsné ložisko kloubového hřídele je podpěra pro kompozitní hřídel, která ji drží, ale umožňuje její otáčení. Úchyty ložisek jsou připevněny ke karoserii vozu. Mělo by být tolik závěsných ložisek, kolik je sekcí v kloubovém hřídeli.

Poruchy a poruchy kardanového hřídele

Ne často, ale stává se, že kardanová hřídel klepe. K takovým klepáním může docházet při prudkém rozjezdu, při změně rychlosti.

Důvody hluku:

1. Šrouby zajišťující příruby a spojku převodovky se uvolnily.
2. Zvětšená vůle v posuvném drážkovém spoji.
3. Velká vůle v ložiskách příčníku.

Příčiny vibrací kardanového hřídele během jízdy:

• hřídel je deformovaná;
• kloubový hřídel není nainstalován podle značek;
• hřídele jsou nevyvážené;
• pouzdro příruby mezilehlé spojky nebo středicí kroužek sekundárního hřídele převodovky je opotřebované;
• ložisko zavěšení má zvětšenou vůli;
• šroubové spoje příčné podpěry se uvolnily;
• velká vůle v příčkách jehlových ložisek;
• upevňovací prvky vidlicových spojů se uvolnily;
• nedostatek mazání v drážkách hřídele.

Proč uniká tuk?

Spoje, které obsahují maziva a těsnění, se často odtlakují a mazivo (Litol-24 atd.) uniká.

Existují pouze dva důvody:

1. Těsnění drážkového spoje je opotřebované.
2. Těsnění ložiska příčníku je opotřebované.

Pokud uslyšíte křupavý zvuk v oblasti kardanového hřídele, doporučuje se navštívit nejbližší servisní středisko a provést diagnostiku, nebo to udělat sami.

Jak odstranit příčiny problémů s kardanovým hřídelem:

1. Poklepejte na závitové spoje, zkontrolujte, zda nejsou uvolněné, a utáhněte je.
2. Pokud je v drážkovaném spoji velká vůle, je třeba hřídel rozebrat, zkontrolovat a s největší pravděpodobností ji bude nutné vyměnit.
3. Pokud je mezera mezi příčníkem velká, vyměňte ji.
4. Vyměňte deformované části kardanového hřídele nebo vyměňte celou sestavu.
5. Pokud kloubový hřídel nebyl nainstalován dle značek, demontujte jej a nainstalujte dle značek.
6. Pokud dochází k vybočení hřídele, je třeba zkontrolovat její zakřivení. Vyjměte ji a otočte s ní. K tomu samozřejmě potřebujete speciální stojan, který ukáže, zda je hřídel ohnutá nebo ne, ale také můžete pouhým okem vidět, zda je hřídel rovná nebo ne.
7. Vyměňte těsnění, pokud uniká mazivo.

Video

Princip fungování kardanového hřídele automobilu.

Jak vyměnit příčník na VAZ 2101-2107.

Výměna ložiska a příčníku závěsu.