Карданний механізм - механізм для передачі обертання між валами, які встановлюються під змінним кутом один до одного. Також вживано назву кардан, карданний або універсальний шарнір.
Карданна передача являє собою пристрій, що складається з послідовного об'єднання двох карданних механізмів. В автомобілі карданна передача виконує функцію передачі обертального руху від ведучого вала до веденого, які встановлюються під кутом відносно один одного.
Використовується для з'єднання коробки передач і двигуна під кутом, що досягає 5 °, для поєднання коробки передач з роздавальної коробкою під кутом, також досягає 5 °, коробкою передач з головною передачею під кутом, що досягає 15 °, також застосовується для з'єднання в рульовому приводі, при приводі лебідок.
Карданний вал -Приладдя, що включається в задньопривідний і повноприводний автомобіль. створене для передачі крутного моменту від одного пристрою до іншого, при цьому осі валів пристроїв не збігаються і можуть працювати в безперервних модифікує міжосьових відстанях в різних горизонтальних і вертикальних площинах. Наприклад, між коробкою перемикання передач, або роздавальної коробкою і валом редуктора ведучого моста.
До складу входять карданний вал з двома карданами, в рідкісних випадках з одним, змінна вилка, дві хрестовини, або шарніри. дві фланець-вилки, ущільнення, пристосування для кріплення. Для виробництва валів використовується труба, для суцільних застосовують пруток, одна сторона вала оснащується приварюється нерухомою виделкою шарніра, друга сторона забезпечується шліцьовій втулкою, на яку насаджується мобільна змінна вилка з шарніром.
Шлицевое з'єднання призначений для трансформації робочої довжини в результаті роботи підвіски. Карданна передача може виконуватися з декількох частин, що мають проміжні підвісні опори. Використовується такий варіант в зв'язку з тим, що велика швидкість обертання, завдяки роздільного щодо довжини залишкового дисбалансу, призводить довгі вали до згинання. Чітко отбалансірованний по певній швидкості вал на інших швидкостях може створити значну вібрацію. Шарніри представляють собою поєднання вилок, фланців вилок, хрестовини, що має голчасті підшипники. кріпильних пристосувань.
Карданна передача створює передачу крутного моменту з пульсацією кутової швидкості, тому для виключення ефекту такого виду вилки з двох сторін валу встановлюють в одній площині, і це дія проводиться в момент складання карданного валу. Карданні шарніри в такому положенні вносять протифазні пульсації кутової швидкості, компенсуючи вібрації відносно один одного.
У разі поєднання за допомогою карданного валу таких механізмів, у яких кут з'єднання і відстань здатні змінюватись, наприклад головна передача і коробка передач, вводиться осьова компенсація. представляє собою ковзне шлицевое з'єднання. розроблене з урахуванням можливого модифікування довжини вала в встановлених рамках.
Розмір кута між валами обумовлює карданну передачу, в якій використовуються жорсткі або пружні полукарданние, повні кардани нерівних кутових швидкостей. Найпоширенішими вважаються повні кардани, оснащені такими головними деталями, як дві вилки, хрестовина, голчасті підшипники. уплотняющие пристосування, опори для цапф хрестовин. Коефіцієнт корисної дії одного кардана становить 0,985-0,99.
Карданний вал може мати дисбалансом, ознаками для встановлення дисбалансу є посилені вібрації, здатні в результаті різних частот обертання знижуватися і збільшуватися. Якщо вібрації змінюються при русі на різних швидкостях, то дисбаланс присутній. Дисбаланс створює додаткові навантаження на шарніри і деталі трансмісії, пов'язані з карданної передачею, послаблюються кріплення, приводячи до більш швидкого виходу з ладу машини і до аварійних ситуацій.
На організм людини дисбаланс також впливає не кращим чином: людина стає дратівливою, з'являється швидка стомлюваність, що призводить до різних захворювань. Дисбаланс може виникати в результаті недостатньої точності при виробництві окремих частин карданної передачі; при виготовленні з неоднорідного матеріалу з різною щільністю; при неточному загальному центруванні взаємозалежних деталей; в разі появи зазорів при з'єднанні деталей і агрегатів, а також при зміщенні осей в результаті установки; при деформації валів в результаті термічного і механічного впливу і при отриманні пошкоджень в період експлуатації.
Рівень дисбалансу карданних валів залежить від динамічного балансування, здійснюваної за допомогою спеціальних стендів. Для усунення дисбалансу використовуються балансувальні пластини, що фіксуються на трубі, балансувальні прокладки, що встановлюються під стопорні кришки підшипників хрестовини, також застосовується видалення металу зі спеціальних бобишек, що знаходяться на качанах фланців. Балансування здійснюється, головним чином, при зборі з шарнірами. Дисбаланс залежить від зазорів, отриманих при складанні шліцьового з'єднання і хрестовини.
Для усунення вібрації деякі виробники автомобілів впроваджують еластичні гвинти. демпферні резино-металеві муфти і підвісні опори, що дозволяє збільшити термін служби карданів. Якщо обертання забезпечується в результаті рухомого об'єднання ланок, то це жорсткий карданний механізм, якщо ж в результаті пружних характеристик спеціальних елементів - пружний карданний механізм.
Механізм отримав назву на честь Дж. Кардано, який розробив підвіс для збереження постійного положення тіла, опора якого здійснює різні повороти. Простий жорсткий карданний механізм - шарнір Гука, осі обертання I, II, III, IV цього шарніра перетинаються під кутом - в нерухому точку центру сфери. У разі, якщо кут перетину знаходиться в межах від 0 до 90 °, шарніри попарно окреслюють коло равносильного радіусу в площинах, які перпендикулярні осях I і II, що дозволяє створювати передачу обертання зі змінним кутом. Механізм такого типу характеризується нерівномірністю швидкості обертання веденого вала, в результаті постійної швидкості ведучого вала. Швидкість веденого вала збільшується з підвищенням кута а в тому випадку коли він дорівнює 90 °, передача обертання за допомогою карданного механізму унеможливлюється.
Подвійний карданний механізм використовується для необхідності створення рівномірного обертання веденого вала, при цьому кути переміщення рівні, вилки на валу розміщені в одній площині. Жорсткий карданний механізм може відповідати куту нахилу валів, максимально досягають 38 °.
Пружний карданний механізм використовується для кута нахилу валів в 3 5 °, при цьому гнучкі компоненти виготовляються з міцного еластичного речовини. У разі, коли подвійний карданний механізм непридатний, застосовується кардан, розроблений на розподілі кута між валами за допомогою биссекторной площині.
Карданний механізм набув широкого поширення в різноманітних пристроях, наприклад в літальних апаратах, в верстатах, в автомобілях, сільськогосподарських машинах. т. е. в тому випадку, коли робота заснована на необхідному переміщенні взаємного розташування валів, спрямованих на передачу обертального руху.