Общая информация Scania P / G / R Series с 2004 по 2016 год (+ обновления 2009 - 2013 годов)

1. Общая информация

Принцип действия карданных передач

Карданный шарнир используется для соединения валов, которые не имеют постоянного соосного расположения.

Ниже перечислены основные требования, обеспечивающие правильно функционирование карданной передачи:

• углы карданных шарниров (α) должны быть выбраны правильно
• приводные фланцы должны иметь правильное относительное расположение, т.е. фланцы карданного вала должны располагаться в одной плоскости, а фланцы промежуточного карданного вала должны быть смещены на 90°.

Фланцы карданного вала располагаются в одной плоскости

Вилки карданного вала располагаются в одной плоскости, тогда как вилки промежуточного карданного вала смещены на 90°.

При несоблюдении указанных требований возникает вибрация карданного вала.

Фланцы карданного валов располагаются в разных плоскостях, т.е. неправильно

Неравномерность

Предположим, что вал 1 вращается с постоянной скоростью (равномерное движение). Вследствие угла изгиба (α) карданного шарнира, вал 2 будет вращаться с неравномерной скоростью (нерегулярное движение). За один оборот скорость вращения дважды увеличивается либо уменьшается.

Чем больше угол сочленения, тем сильнее изменение частоты вращения (тем больше неравномерность вращения).

Система карданной передачи с чрезвычайно высокой степенью неравномерности вызывает сильную вибрацию.

Грузовики с дополнительным задним мостом (6x2, 8x2) особенно чувствительны к неравномерному движению карданного вала. Это объясняется изменением углов сочленения карданной передачи при вертикальном перемещении дополнительного заднего моста.

Влияние угла сочленения карданной передачи на срок службы шарнира

В системе карданного вала углы сочленения карданной передачи должны быть как можно меньше, но при этом они должны составлять не менее 1°, чтобы исключить повреждения из-за давления на ролик подшипника и на крестовину карданного шарнира, в результате которых сокращается срок службы.

Компенсация с помощью шарниров

Если в карданной передаче используется несколько шарниров, каждый из них порождает неравномерность, соответствующую величине угла.

Правильным подбором углов сочленения карданной передачи можно максимально снизить вибрации карданной передачи.

Если вилки карданного вала располагаются в одной плоскости и углы сочленения отсутствуют, то неравномерность, возникающая в одном шарнире, может компенсироваться другим шарниром. Если угол сочленения карданной передачи α1 равен углу сочленения карданной передачи α2, неравномерность вращения не возникнет.

Поскольку вилки карданного вала располагаются в одной плоскости, когда в одной вилке происходит увеличение частоты вращения, то в другой вилке происходит уменьшение частоты вращения, и наоборот.

Существуют две основные схемы карданных передач. Обычно, их называют Z-образной и W-образной. Возможны и их комбинации.

В приведенных здесь примерах валы расположены в одной плоскости (углы в боковой плоскости отсутствуют).

Z - образная схема

В Z-образной схеме ведущий и ведомый валы либо абсолютно, либо почти параллельны.

W – образная схема

В W-образной схеме ведущий и ведомый валы не параллельны.

Z/W-образная схема

На основе двух основных принципов можно сконструировать систему с одним карданным валом.

Измерение углов карданных шарниров

Для расчета неравномерности в системе карданной передачи необходимо измерить углы сочленения карданной передачи. Для этого выполняется измерение и сравнение углов валов в вертикальной и горизонтальной плоскости.

Углы в вертикальной плоскости

Для измерения вертикальных углов наклона можно использовать, к примеру, угломер с магнитной линейкой (587 090).

Всегда выполняйте измерения на гладких, желательно, обработанных поверхностях.

При выполнении измерений автомобиль должен стоять неподвижно.

1. Измерьте угол сочленения карданного вала и промежуточного карданного вала. Запишите полученные показания.

2. Отсоедините карданный вал от фланца заднего моста и измерьте угол сочленения заднего моста. Поскольку вы выполняете измерения на поверхности, расположенной к входному валу заднего моста под прямым углом, измеренный угол необходимо пересчитать. Если вычесть измеренный угол из 90°, то вы получите необходимо значение. Если угломер показывает, например, 85°, то записать следует 5° (90° - 85° = 5°).

3. Измерьте угол сочленения α двигателя и коробки передач. Для измерений хорошо подходит приводной фланец коробки передач. Пересчет угла осуществляется так же, как и для заднего моста.

α = угол сочленения между горизонтальной плоскостью, двигателем и коробкой передач

Выполнение измерений на грузовике без груза и на груженом грузовике

На грузовом автомобиле углы в вертикальной плоскости следует измерять не менее чем с двумя видами нагрузки (в снаряженном состоянии грузовика и с грузом).

Виды нагрузки выбирайте таким образом, чтобы достичь наибольшей разницы между измеряемыми значениями.

Выполните измерение на грузовиках 6х2 и 8х2 в следующих трех случаях:

• В снаряженном состоянии с поднятым дополнительным задним мостом
• В снаряженном состоянии с опущенным дополнительным задним мостом
• В груженом состоянии с опущенным дополнительным задним мостом.

Углы в горизонтальной плоскости при виде сверху

Вы не можете измерить углы в горизонтальной плоскости. Вместо этого измерьте расстояния и вычислите углы.

В карданной передаче грузовика углы в горизонтальной плоскости обычно очень малы и потому оказывают слабое влияние на неравномерность. Кроме того, отрегулировать углы в горизонтальной плоскости почти невозможно. Поэтому в данном контексте ими зачастую можно пренебречь.

С другой стороны, в других системах карданной передачи, например в валах отбора мощности, зачастую требуется учитывать углы в горизонтальной плоскости, тогда как углы в вертикальной плоскости могут не оказывать существенного значения.

Пример:

Требуются углы сочленения карданной передачи α1 и α2. Поскольку валы А и С параллельны, указанные углы равны.

Измерение дает следующие результаты: L = 940 мм и S = 205 мм

sinα = S / L ; sin α = 205 / 940

sin α = 0,2181

При помощи калькулятора или тригонометрической таблицы получаем величину угла α = 12,6°.

Упрощенный расчёт неравномерности системы карданной передачи

Полный расчёт неравномерности чрезвычайно сложен, поэтому мы не будем описывать его здесь. Интересующиеся могут обратиться с специальной литературе. Приведем метод упрощенного расчёта величины неравномерности, без единиц. Обращаем внимание на тот факт, что под неравномерностью подразумевается неравномерность до первого или после последнего шарнира.

Данный метод расчетов применим к Z и W – образной схеме карданной передачи, если углы в вертикальной плоскости намного превышают углы в горизонтальной плоскости.

Если все углы меньше чем 3°, то неравномерность проявляется редко. Поэтому очень балансировать такие системы вряд ли необходимо.

Карданная передача с двумя шарнирами

Фланцы валов 1 и 2 и сами валы расположены в одной плоскости (углы в горизонтальной плоскости отсутствуют).

Углы установки шарниров не одинаковы, поэтому вал будет передавать неравномерность на другие элементы системы.

Угол сочленения карданной передачи 1: α1 = 7°

Угол сочленения карданной передачи 2: α2 = 8°

неравномерность, если вилки валов находятся в одной плоскости, т.е. (7 × 7) - (8 × 8) = -15

Это означает 15 единиц неравномерности. Знак "-" в данном случае не имеет значения.

Если шарниры установлены неправильно, и вилки валов 1 и 2 не находятся в одной плоскости, неравномерность суммируется.

неравномерность, если вилки валов не находятся в одной плоскости, т.е. расположены под углом 90°, т.е. (7 × 7) - (8 × 8) = +113

Такой уровень неравномерности неприемлем при продолжительной работе. Он допустим только кратковременно и в исключительных случаях, при работе без нагрузки.

Карданная передача с тремя шарнирами

Фланцы карданного вала располагаются в одной плоскости, тогда как фланцы промежуточного вала смещены на 90°.

Система имеет W – образную схему карданной передачи, шарниры 1 и 2 порождают неравномерность, но она компенсируется шарниром 3.

Углы сочленения карданной передачи:

α1 = 3°

α2 = 4°

α3 = 5°

= неравномерность, т.е. (3 × 3) + (4 × 4) - (5 × 5) = 9 + 16 - 25 = 0.

Шарниры системы полностью компенсируют неравномерность.после последнего шарнира неравномерность равна 0.

Оценка

Подвижные системы

В некоторых системах карданной передачи необходимо предусмотреть определенную величину неравномерности. Это в особенности относится к трансмиссии грузовых автомобилей, где углы изменяются при работе подвески, а также при повороте заднего моста во время торможения и ускорения. Вот почему система карданной передачи трансмиссии грузового автомобиля зачастую предусматривает компромиссы.

Жесткие системы

В случае систем карданной передачи между неподвижно расположенными узлами неравномерность следует свести к постоянной минимальной величине, желательно 0.

Допустимая неравномерность

Допустимый уровень неравномерности зависит от многих факторов. На практике возможности по снижению равномерность зачастую ограничены.

Что касается карданных валов грузового автомобиля, то возможная довольно большие колебания неравномерности в случае ненагруженного и полностью нагруженного грузового автомобиля. Система карданной передачи обычно проектируется таким образом, чтобы добиться наименьшей неравномерности при максимальной нагрузке. При такой нагрузке неравномерность находится в пределах 0-25 единиц.

Для ненагруженного грузового автомобиля эта величина может быть выше, а с учетом разницы между моделями и разницы расстояния между мостами данная величина может возрасти еще больше.

Если необходимо уменьшение вибрации, вызываемой неравномерностью, при движении ненагруженного автомобиля, может оказаться так, что придется мириться с ухудшениями при полной нагрузке.

Если углы сочленения карданной передачи велики, проблемы с неравномерностью могут возникнуть даже в том случае, когда неравномерность системы близка к 0.

Относительно высокие изменения скорости карданного вала, вызываемые большими углами сочленения карданной передачи, зачастую приводят к возникновению вибрации в грузовом автомобиле. Для решения проблем требуется уменьшение углов сочленения или применение более легкого карданного вала.

Последствия неравномерности

Обычно считается, что уровень передаваемой мощности сохраняется, пока влияние неравномерности в системе карданной передачи не превышает 25 единиц.

Неравномерность, превышающая 25 единиц, вызывают вибрации и шум, ухудшающие уровень комфорта.

В некоторых случаях не только неравномерность, но и крутильные колебания системы карданной передачи могут вызывать связанные с вибрацией проблемы. В этом случае обратитесь к разделу, посвященному поиску и устранению неисправностей.

Описание карданных валов и промежуточных карданных валов

Карданные валы имеют шлицевые соединения системы Rilsan с покрытием, уменьшающим трение.

Система Rilsan компенсирует люфт между шлицевой муфтой и шлицевой шейкой, что позволяет улучшить балансировку. Это позволяет сократить вибрацию шасси и повысить уровень комфорта при движении.

1. Шлицевая муфта
2. Сдвоенный грязесъемник
3. Ступица шлицевой шейки

Шлицевые соединения системы Rilsan с покрытием уменьшают необходимость в смазке и увеличивают срок службы карданного вала.

Шлицевой соединительный фланец карданного вала имеет сдвоенный грязесъемник. Это обеспечивает лучшую изоляцию от пыли и влаги.

Обозначение типа вала

• Первая цифра обозначает относительную прочность.
• Вторая цифра обозначает тип вала:

0 = карданный вал

1 = промежуточный карданный вал

2 = карданный вал между мостами тележки

4 = карданный вал между коробкой передач - раздаточной коробкой и между раздаточной - задним мостом

6 = карданный вал между раздаточной коробкой - передним мостом

• Третья цифра обозначает этап разработки.