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.
Конструкция современного карданного вала содержит несколько деталей, которые невозможно заменить или исключить:
- 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
Таковыми являются:
- Фланец с торцевыми шпицами KV/XS. Оснащается зубьями с разной направленностью, согласно стандарту ISO 12667, применяемому для фланцев, изготавливаемых по стандарту ISO 8667.
- Фланец SAE. Представляет собой соединение с наружной проточкой для фланцев, изготовление которых выполняется согласно стандарту ISO 7647.
- Фланец DIN ‒ соединение с проточкой на внутренней стороне для фланцев, изготавливаемых по стандарт у ISO 7646.
Фланец-вилка в крупногабаритном карданном вале
Карданный вал, эксплуатируемый в крупногабаритном оборудовании, способен передавать внушительную силу крутящего момента. Он рассчитан на колоссальные нагрузки, поэтому может отличаться от типичных вариантов посадкой фланца. Присоединительные фланцы в карданном вале промышленного типа могут достигать больших размеров — 100‒550 мм. Как правило, они исполняются в трёх вариантах:
- 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
Шлицевая пара неподвижного типа обычно включается в состав валов, собранных из нескольких крупных частей. Варианты с длинной базой могут оснащаться одним или несколькими подвесными подшипниками. Состоит такое соединение из нескольких элементов:
- 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.
По техническим особенностям все подвесные подшипники можно разделить на три большие группы:
- стандартные — устанавливаются в спецтехнику;
- высокопрочные — эксплуатируются только в промышленных установках и машинах;
- эластичные — монтируются на грузовики и легковые авто.
При изготовлении крупногабаритного оборудования и транспортных средств стандартные подвесные опоры выполняются в виде плавающих или стационарных подшипников. Варианты с гибкой опорой обычно находят применение только в автомобилестроении. При этом их подшипники качения защищаются прочным корпусом. Резиновый элемент подвесного подшипника обязателен, поскольку решает несколько важных задач:
- 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».
