Jak funguje hnací hřídel a proč je nutné v autě přenášet točivý moment?

Široce se používá u vozidel s pohonem zadních kol a všech kol od počátku dvacátého století do současnosti. Kardanové převodové zařízení bylo poprvé popsáno v 16. století, ale k vytvoření zařízení v praxi došlo mnohem později.

Kardanové hřídelové zařízení

Kardanový přenosový diagram obsahuje následující prvky:

• Jeden nebo více úseků tenkostěnné duté trubky;
• Drážkovaný posuvný spoj;
• Vidlice;
• Příčník;
• Závěsné ložisko;
• Upevňovací prvky;
• Zadní pohyblivá příruba.

Samotný agregát může být jednohřídelový nebo dvouhřídelový. Ve druhém případě je součástí mechanismu mezilehlý kardanový hřídel, k jehož zadní části je přivařen dřík s vnějšími drážkami a k ​​přední části je prostřednictvím závěsu připevněna posuvná objímka. Jednohřídelové systémy nemají mezisekci.

V přední části vozu je agregát upevněn v převodovce pomocí pohyblivého drážkového spoje (pohyblivá spojka přední části kardanového hřídele). K tomu je na konci mechanismu otvor s vnitřními štěrbinami. Konstrukce hnacího hřídele implikuje možnost podélného posunutí drážek při pohybu vozidla.

Dále je nainstalováno ložisko zavěšení hnacího hřídele, které je připevněno k tělu pomocí držáku. Ta slouží jako dodatečné upevnění agregátu, zabraňující jeho nadměrnému posunutí při jízdě.

Dále přichází na řadu vidlice hnacího hřídele, která je umístěna mezi přední a střední částí. Je zde instalován kříž, na kterém jsou jehlová ložiska. Přítomnost vidlic a kříže umožňuje přenášet točivý moment při různých úhlech ohybu „kardanu“.

Vzadu je převodovka připojena přes přírubu k převodovce zadní nápravy. V tomto případě stopka vybavená vnějšími drážkami zapadá do příruby pohonu hlavního ozubeného kola.

Princip činnosti HF

Principem činnosti kardanové převodovky je schopnost přenášet točivý moment při změně polohy „kardanu“ v prostoru. Implementace tohoto principu probíhá prostřednictvím dvou mechanismů:

1. Posuvná vidlice kardanové hřídele;
2. Křížový kloub.

Posuvná vidlice je nezbytná pro mírné zvýšení délky mechanismu při jízdě na nerovných cestách. Díky dlouhému drážkovanému spojení se přísun točivého momentu nezastaví, když se zavěšení spolu se zadní nápravou pohybuje nahoru nebo dolů.

Závěs zase zajišťuje otáčení kol při změně úhlu ohybu CV. Předpokládá se, že mechanismus je schopen produktivně pracovat pod úhlem ne větším než 20°. Poté začíná jeho aktivní opotřebení.

Typy kardanových pohonů

V moderním automobilovém průmyslu lze použít následující typy kardanových převodovek:

• Vybaveno nestejnorychlostním kloubem (klasická hnací soustava automobilu);
• Vybaveno CV klouby (konstantní rychlostní klouby);
• Vybaveno semikardanovými elastickými spoji;
• Vybaveno pevnými polokardanovými klouby.

Systém s pantem NUS je považován za klasický. Existují vidlice, příčníky a jehlová ložiska. Vhodné pro většinu vozidel s pohonem zadních kol.

Moderní SUV často používají systém vybavený klouby CV. Taková zařízení poskytují pohodlnější jízdní podmínky a téměř zcela eliminují vibrace.

Elastické panty jsou pryžová spojka schopná přenášet krouticí moment v ohybech do 8°. Guma je poměrně měkká, takže hřídel s podobnou strukturou zajišťuje hladký začátek pohybu a absenci náhlých dynamických zatížení. Navíc flexibilní připojení nevyžadují žádnou údržbu.

Pevný polokardanový kloub má složité technické zařízení a přenáší krouticí moment díky mezerám v drážkovém spojení. Vzhledem ke složitosti výroby, technickým nedostatkům a rychlému opotřebení se v automobilovém průmyslu nepoužívá.

Časté poruchy a jejich odstraňování

Všechny poruchy lze rozdělit podle objevujících se známek poruchy:

1. Vibrace při pohybu – jsou opotřebovaná ložiska kříže nebo kluzného pouzdra, narušeno vyvážení hřídele;
2. Klepání při startování – drážky kluzného kloubu jsou opotřebované, upevňovací šrouby jsou uvolněné;
3. Únik oleje z ložisek znamená opotřebení těsnění.

K odstranění výše popsaných problémů jsou „kardany“ demontovány a vadné a vadné díly jsou vyměněny. Pokud dojde k nevyváženosti, musí být hřídel vyvážena za dynamických podmínek.

Perspektivy rozvoje kardanového převodového systému

Klasický ShNUS má některé technologické nevýhody. Rychlost otáčení jeho hřídelí se během pohybu mění. V tomto případě může hnaný hřídel zrychlovat a zpomalovat při stabilní rychlosti hnacího hřídele. To vede ke zrychlenému opotřebení mechanismu a také k nadměrnému zatížení zadní nápravy. Také provoz závěsu je doprovázen vibracemi.

Účel kardanového pohonu může plnit hřídel vybavená CV klouby (přední a zadní). Podobné systémy už dnes používají některá SUV. Také kardanový převod VAZ-2107 a další „klasiky“ může být vybaven kloubem CV. K prodeji jsou k dispozici opravné sady.

Použití konstantně rychlostního kloubu odstraňuje nevýhody vlastní klasickému křížení. Rychlost otáčení hřídele se vyrovná, vibrace zmizí, HF po opravě nevyžaduje vyvážení a úhel přenosu točivého momentu se zvýší na 17°.

Kde jinde se používají kardanové hřídele?

K čemu slouží hnací hřídel kromě spojení převodovky s nápravou a koly? Ve skutečnosti je rozsah použití pantů NUS poměrně velký. Používají se k vytvoření nastavitelných sloupků řízení, kde je potřeba přenášet točivý moment z volantu na kola. Křížové spoje se používají také v sadách nářadí. Umožňují vám pracovat na šroubech, které nejsou v přímce s nástavcem klíče.

V dnešní době jsou univerzální klouby, navzdory jejich širokému použití v mnoha oblastech průmyslu, považovány za zastaralé. Klouby CV se stále více vyvíjejí a příčníky a vidlice se pomalu stávají minulostí.

Abyste si lépe představili přenos točivého momentu přes převodovku, musíte sledovat jeho cestu. Na Obr. Obrázek 9.1 ukazuje umístění všech součástí na autě s pohonem zadních kol. A na Obr. Obrázek 9.2 ukazuje přenos točivého momentu přes hnací nápravu v bloku s převodovkou a vozem s předním náhonem U každého typu převodovky jsou principy a komponenty téměř stejné.

Rýže. 9.1. Převodovka vozu s pohonem zadních kol

Rýže. 9.2. Přenos točivého momentu podél hnací nápravy v bloku s převodovkou

1. Běžící motor vytváří točivý moment, který způsobuje, že se klikový hřídel otáčí určitou rychlostí. Čím rychleji motor běží, tím větší točivý moment produkuje a tím rychleji se točí klikový hřídel.

2. Na zadním konci klikového hřídele je setrvačník. Tento kotouč se otáčí stejnou rychlostí a ve stejném směru jako klikový hřídel.

3. Hned za setrvačníkem je první část spojky. Tento kotouč se nazývá spojkový kotouč. Když nesešlápnete pedál spojky, je tento kotouč přitlačen k setrvačníku (položka 4). Povlak třecího materiálu způsobuje, že se kotouče uchopují a otáčejí stejnou rychlostí.

4. Za kotoučem spojky je přítlačný kotouč spojky. Díky němu spojkový kotouč buď tlačí na setrvačník, nebo se od něj oddaluje, když potřebujete přeřadit. Zde je návod, jak se to stane.

Když sešlápnete spojkový pedál pro vypnutí spojky a odpojení motoru od převodovky, vypínací páka spojky přitlačí vypínací ložisko proti pružinovým ramenům přítlačných kotoučů. V důsledku toho se kotouč spojky uvolní a otáčí se nezávisle na setrvačníku.

Po zařazení požadovaného rychlostního stupně uvolníte pedál spojky. Tento pohyb způsobí, že pružiny v přítlačném kotouči opět přitlačí spojkový kotouč proti setrvačníku a kotouč a setrvačník se společně otočí novou rychlostí.

Tímto způsobem může kotouč spojky držet krok s motorem běžícím rychleji nebo pomaleji než dříve a přenést tento pohyb na kola.

5. Pokračujme v cestě přenosem. Nyní vstupuje do hry hnací hřídel převodovky a přenáší točivý moment na převodovku. Otáčí se stejnou rychlostí a stejným směrem jako všechny výše popsané části.

6. Uvnitř převodovky je sada ozubených kol různých velikostí. Mohou se otáčet jak společně, tak samostatně, v různých kombinacích, určujících rychlost otáčení kol, sílu a směr otáčení.

7. Další část převodovky se nazývá hnaná hřídel převodovky, protože přenáší výkon z převodovky na hnací hřídel.

8. U vozidla s pohonem zadních kol s podélným motorem je na každém konci hnacího hřídele kardanový kloub. Umožňuje na jedné straně volný pohyb hřídele bez ovlivnění tuhého hřídele převodovky a na druhé straně absorbuje vertikální pohyby zadní nápravy a kol.

U vozidel s příčným motorem jsou kardanové klouby umístěny tam, kde se nápravy připojují k hnacím kolům a hnací nápravě v sestavě převodovky. Říká se jim klouby s konstantní rychlostí (CV klouby) a jako všechny klouby se mohou otáčet a otáčet v libovolném směru – nahoru, dolů a ze strany na stranu.

9. Hlavní ozubené kolo (obr. 9.3) je další skříň s ozubenými koly, která přenáší pohyb hnacího hřídele na nápravové hřídele otáčející hnací kola (jsou umístěny kolmo na hnací hřídel). Umožňuje také otáčení každého hřídele nápravy jinou rychlostí. Faktem je, že při prudké zatáčce ujede vnější kolo větší vzdálenost vyšší rychlostí než vnitřní.

Rýže. 9.3. Koncový pohon způsobuje otáčení zadních kol v pravém úhlu k rotujícímu hnacímu hřídeli

10. Koncový převod poskytuje dodatečnou sílu hnacím kolům a pomocí svých ozubených kol převádí každé tři otáčky hnacího hřídele na jednu otáčku hnacích kol, což odpovídá převodovému poměru 3:1. U vozidel s pohonem předních kol je koncový pohon umístěn uvnitř převodovky, proto se nazývá hnací náprava.

Kapitola 17, „Co dělat, pokud převodovka nefunguje správně“, obsahuje pokyny pro servis a odstraňování problémů převodovky.