Как работает шлицевое соединение на кардане

Шлицевые соединения карданных валов.

Шлицевые соединения карданного вала бывают подвижными и неподвижными. Подвижные шлицевые необходимы для компенсации осевого перемещения, неподвижные шлицевые необходимы для установки дополнительных подвесных опор.

В обиходе такие узлы карданного вала получили название “Шлицевая пара”. Пара от того, что в шлицевом всегда участвуют 2е детали. Шлицованная втулка и Шлицованный конец.

Шлицевые встречаются с разным профилем зуба. Различают: прямобочный, эвольвентный, треуголный. В основном используется прямобочный профиль, ввиду того, что он менее затратный при изготовлении.
В последнее время широкое распространение получили шлицевые с эвольвентным профилем. Это обусловлено многими положительными моментами их конструкции. Эвольвентный профиль зуба имеет повышенную прочность благодаря утолщению зубьев к основанию и наличию закруглений у основания, что снижает концентрацию напряжений. Шлицевые с эвольвентным профилем зуба имеют способность самоцентрироваться под нагрузкой, что улучшает равномерность нагрузки между зубьями.
Треугольные профиль зуба применяют главным образом в неподвижных шлицевых парах, передающих относительно не большие крутящие моменты, а также для соединения вала с тонкостенными втулками.

После того, как научились производить шлицевые соединения, встал вопрос о том как продлить им жизнь. Пришли к выводу, что характер повреждения шлицевых зависит от условий нагружения, конструкции, технологии изготовления и т.д.
виды повреждения шлицевых:
износ контактирующих поверхностей зубьев;
смятие зубьев;
срез зубьев;
поломка или скручивание шлицевого вала.

Из названных видов, самыми распространенными стали: износ контактирующих поверхностей шлицевой, как следствие большой люфт, а так же поломка или скручивание вала.
Износ связан с действием радиальной динамической нагрузки и осевого перемещения. Для его предотвращения в зону контакта вводят вязкую смазку, повышают твердость зуба.
Скручивание вала в районе подвесного в основном происходит из-за перегрузки автомобиля, а соответственно возросшей нагрузки на неподвижное шлицевое соединение. Такая поломка часто встречается у самосвалов, лесовозов.

В настоящее время очень распространен способ покрытия шлицевого вала полиамидным составом Rilsan.
Rilsan отличается очень хорошими антифрикционными свойствами и высокой износостойкостью, в том числе при наличии абразивных частиц в зоне трения. Он химически стоек и соответственно может применятся в сочетании с различными смазками. При применении этого покрытия в шлицевом соединении улучшается демпфирование динамических радиальных нагрузок, так же оно позволило уменьшить коэффициент трения в паре с 0,3 до 0,06 и увеличить долговечность соединения в несколько раз.

Смазывать шлицевые пары карданных валов необходимо консистентными смазками стандарта NLGI-2.

Для канала на youtube запилил видос о шлицевых соединениях. Попытался рассказать все, обратить ваше внимание на особенности. Рассказал о том как можно измерить люфт в шлицевой паре.

Кардан в автомобиле

Не все знают, что такое кардан в конструкции автомобиля. Кардан, он же карданный вал — это звено в цепи передачи крутящего момента от коробки переключения скоростей к редуктору моста.

Конструкцию кардана не меняют десятки лет, потому как это наиболее простая и надежная конструкция. Любой автомобиль с полным приводом имеет кардан.

Конструкция и принцип работы кардана

Кардан может быть односекционным, двух, трех и более. Габаритные размеры карданного вала, естественно, тоже разные, для одних марок и моделей авто они очень маленькие, для других огромные.

Карданный вал состоит из:

• вал;
• две крестовины;
• скользящая вилка;
• резиновые уплотнения;
• фланец;
• подвесной подшипник;
• могут быть добавлены некоторые элементы, в зависимости от вида кардана.

Если кардан односекционный, то он состоит из одной центральной части и сопряженных с ней деталей.

Функционирует кардан за счет шарнирных механизмов, соединения крестовины с ведомой и ведущей вилкой.

Крестовина

Крестовина обеспечивает вращение сопряженных деталей с изменяющимся углом относительно друг друга. При угле вращения от 0 до 20 градусов достигается наивысший КПД. Если этот угол больше, то карданный вал начинает вибрировать, а крестовина изнашиваться.

Раздвижное шлицевое соединение

Это соединение обеспечивает работоспособность и устойчивость во время движения по неровным дорогам. Так как коробка передач (КПП) или раздаточная коробка жестко сидят в кузове автомобиля, а редуктор моста сидит на подвеске машины, то расстояния между ними изменяются. Поэтому карданный вал, который соединяет коробку и редуктор, должен изменяться в длине. Это обеспечивается за счет шлицев и пазов.

Подвесной подшипник

Подвесной подшипника карданного вала — это опора составного вала, который держит его, но дает вращаться. Крепления подшипника крепятся к кузову автомобиля. Сколько секций содержится в карданном вале, столько и подвесных подшипников должно быть.

Неполадки, поломки кардана

Не часто, но встречается, что карданный вал стучит. Такие стуки могут возникать во время резкого старта, при переключении скоростей.

Причины появления шума:

1. Ослабли болты крепления фланцев и соединительной муфты коробки передач.
2. Увеличенный зазор в раздвижном шлицевом соединении.
3. Большой зазор в подшипниках крестовины.

Причины вибрации карданного вала при движении:

• вал деформировался;
• кардан установлен не по меткам;
• валы разбалансированы;
• изношена втулка фланца промежуточной муфты или кольца центрирующего вторичного вала коробки передач;
• подвесной подшипник имеет увеличенный зазор;
• ослабли болтовые соединения поперечной опоры;
• большой зазор в игольчатых подшипниках крестовинах;
• ослабли крепления соединения вилки;
• отсутствие смазки в шлицах вала.

Почему вытекает смазка

Соединения, имеющие смазку, уплотнения, часто разгерметизируются и происходит вытекание смазывающего вещества (Литол-24 и т.д.).

Причин всего две:

1. Изношен сальник шлицевого соединения.
2. Изношен сальник подшипников крестовин.

Если слышен хруст в области карданного вала, то рекомендуется доехать до ближайшего сервиса и провести диагностику, или проделать это своими руками.

Карданный вал: составляющие конструкции

Сегодня невозможно представить наземный, морской или любой другой транспорт без определённых узлов и деталей, в число которых входит и карданный вал. Его конструкция обязательно предполагает наличие шарнира и остаётся неизменной, несмотря на тип технических средств, в которые он устанавливается. Механизм, включающий один или несколько карданных валов, используемых для передачи силы крутящего момента от основного агрегата к деталям исполнительного узла, оси которых не соприкасаются и способны менять положение, называется карданной передачей.

• фланец;
• приварную вилку;
• крестовину;
• подвижное шлицевое соединение;
• неподвижный шлицевый комплект;
• подвесной подшипник;
• трубу.

Предлагаем рассмотреть каждую из перечисленных деталей подробнее. Это позволит лучше понять особенности строения карданного вала.

Фланец

Для изготовления этой детали используется горячая штамповка. Финишная отделка с учётом заданных параметров выполняется посредством металлорежущего инструмента. Центровочная посадка, как и отверстия под крестовину, протачивается за одну установку. А для протачивания мест под стопорные кольца применяется способ координатных измерений, исключающий большую погрешность.

Правильная установка карданного вала — обязательное условие для нормальной работы механизма. Но его невозможно соблюсти без использования фланца-вилки, который играет роль звена, связывающего взаимозависимые детали.

Типичные варианты современных фланцев

1. Фланец с торцевыми шпицами KV/XS. Оснащается зубьями с разной направленностью, согласно стандарту ISO 12667, применяемому для фланцев, изготавливаемых по стандарту ISO 8667.
2. Фланец SAE. Представляет собой соединение с наружной проточкой для фланцев, изготовление которых выполняется согласно стандарту ISO 7647.
3. Фланец DIN ‒ соединение с проточкой на внутренней стороне для фланцев, изготавливаемых по стандарт у ISO 7646.

Фланец-вилка в крупногабаритном карданном вале

• с торцевыми шпицами;
• с четырьмя гранями;
• со шпонкой.

Вилки карданного шарнира

Такие детали подвергаются проточке на специальных станках с учётом заданных параметров, определяющих форму, габариты, гладкость поверхности. Фланец-вилка, приварные вилки под трубу и вилки шлицевых валов располагают проточенными отверстиями, предназначенными для посадки опорных подшипников крестовины. Пазы, необходимые для установки стопорных колец, изготавливаются с применением специальных расточных станков.

Крестовина

Этот узел состоит из нескольких элементов: крестовины, представляющей собой крестообразный шарнир, четырёх опорных подшипников и тавотницы, предусмотренной для смазывания. Крестовина обеспечивает правильное расположение осей отдельных составляющих. А стопорные кольца надёжно фиксируют подшипники, предотвращая их смещение. Они должны подбираться с учётом характеристик самого вала и возможного зазора между осями.

Крестовины, как и фланцы, изготавливаются горячей штамповкой. Основной материал, используемый для их создания, — легированная сталь. При финишной обработке поверхность и края крестовины шлифуются. После этого все поверхности тщательно проверяются на соответствие параметрам.

Габариты крестовины могут быть разными: всё зависит от мощности мотора, сферы применения транспортного средства/оборудования, крутящего момента. Особого внимания заслуживают крестовины крупногабаритных карданных валов. Они передают большую нагрузку на ведомые детали, поэтому и габариты имеют соответствующие. Соединение крестовины и вилок в промышленном карданном вале обычно осуществляется за счёт шлицевых бугелей под болты. Возможна также фиксация посредством стопорных колец.

Крестовины промышленных карданных валов могут иметь практически одинаковые габариты, но при этом отличаться по другим характеристикам. Например, по допустимому температурному режиму или функциональности.

Подвижное шлицевое соединение

Главная задача такой пары в карданном механизме — компенсация меняющегося расстояния между деталями. Этот узел состоит из вилки со шлицевым валом, втулки и грязезащитного пыльника. Все составляющие тоже создаются горячей штамповкой с дальнейшей обработкой металлорежущим инструментом.

Профиль, предназначенный для шлицевой втулки, вытягивается на специальном станке, а шлицевый профиль вала прокатывается роликами. Готовые втулка и вал шлицевого соединения могут защищаться полиамидным составом «Рильсан». Он уменьшает силу трения, зазор в шлицах и предотвращает разрушение деталей под неблагоприятным воздействием окружающей среды. Некоторые шлицевые соединения оснащаются тавотницей для смазки, но можно встретить и варианты, не нуждающиеся в обслуживании.

Грязезащитный пыльник

Практически все карданные валы, используемые в спецтехнике и оборудовании, работающем в сложных условиях, оснащаются грязезащитным пыльником. Он изготавливается из металла и покрывает всю рабочую часть шлицевой пары. Важной составляющей пыльника служит уплотнительное кольцо, выбор которого зависит от сферы применения и системы, предусмотренной для смазки.

Пыльник надёжно защищает шлицевую пару от любых загрязнений. При этом он может иметь разную форму и изготавливаться из разных материалов: сегодня в карданных валах нередко встречаются модели в виде резиновых гофр, металлических труб и т. д.

Неподвижное шлицевое соединение

• шлицевого вала;
• фланца;
• подвесного подшипника;
• добавочной гайки.

Подвесной подшипник

Эта деталь представляет собой опоры, играющие в карданной передаче роль крепёжного узла. В сборках с длинной базой она имеется всегда. Все посадочные места вала должны отвечать габаритам элементов подшипниковой опоры. Иначе агрегат не будет нормально работать.

• стандартные — устанавливаются в спецтехнику;
• высокопрочные — эксплуатируются только в промышленных установках и машинах;
• эластичные — монтируются на грузовики и легковые авто.

• воспринимает осевые и угловые перемещения;
• поглощает шум и вибрацию;
• воспринимает наклонные положения.

Труба карданного вала

Это ещё один конструкционный элемент карданного вала, важность которого переоценить невозможно. Он играет роль связующего звена и соединяет разные детали в рамках одного механизма (шлицевую втулку, подвижный/неподвижный шлицевый комплект, вилку). Сама труба является цельнотянутой деталью, которая имеет фаску под сварной шов. Её соединение с перечисленными составляющими вала выполняется на специальных станках.

При покупке карданных валов необходимо выбирать надёжного изготовителя, способного гарантировать качество своей продукции. У нас всегда имеются рассмотренные составляющие карданного механизма и карданные валы в собранном виде. Запчасти поставляются ежемесячно, поэтому долго ждать своей покупки вам не придётся. Все заказы в регионы России отправляются транспортными компаниями «Байкал сервис», «ПЭК», «Деловые линии», «РАТЭК».

Кардан и шлицевое соединение

Шлицевое соединение – это особое соединение вала, включает в себя втулки с поверхностям осложненного профиля детали с впадинами и выступами (шлицами).

Как правило, шлицевые соединения используются для перенаправления крутящего момента в соединении кардана с зубчатыми колесами, с полумуфтой, шкивом или иной другой деталью. Обычно, это подвижные части соединения, втулка в которых перемещается в направлении (обычно в осевом). А шлицевые поверхности играют роль направляющих деталей продольного перемещения. Но возможно использованием неподвижных шлицевых соединений.

Варианты видов шлицевых соединений:

• неподвижные.
• подвижные.

По форме зубцов:

• прямобочные.
• эвольвентные.
• треугольные.

Плюсы и минусы:
Плюсы:

• улучшенное центрирование
• уменьшение чисел соединений деталей
• ступицы намного уменьшены

• осложненная технология изготовления детали
• дороговизна

Частые проблемы со шлицевым соединением

Типичные вопросы:

— Гул в машине, вибрации надоели! Что делать?!
— Скорее всего, кардан был погнут в процессе эксплуатации автомобиля, повреждение, что вызвало гул может практически быть на любой детали кардана. Нарушается целостность всего кардана, что вызывает вибрации в салоне, так же гул может быть из-за тугого проворота крестовин, в данном случае требуется разборка кардана (профессиональная) и установка причины, в чем же именно дело, все может закончиться от простой смазки крестовины, до её замены на новую.
— стучит на днище машины! Не знаю в чем проблема! Все проверил кроме кардана! помогите
— Возможно, что расшатались крепления, болты на подвесном подшипнике. Бывает, что в кардан попадают инородные частицы, как правило, это случается после езды по бездорожью, но и сильно промывать карданный вал тоже не следует, так как в нём есть детали, которые содержат смазку.

В любом другом случае, друзья! Наша компания рада видеть новые лица, старых друзей!

Работа на профессиональном уровне, гарантия качества! И приятные мелочи, в виде скидок на работы.