Карданная передача представляет собой механизм передачи крутящего момента между несоосными валами. Своим названием она обязана итальянскому инженеру и математику Джероламо Кардано, который впервые описал ее в 16 веке. Карданная передача позволяет компенсировать угловые смещения валов друг относительно друга и широко используется в тех случаях, когда трудно обеспечить соосность вращающихся элементов.
Карданная передача состоит из полого цельного вала, на концах которого установлены вилки с проушинами, двух крестовин (шарниров Гука) и двух вилок, закрепленных на несоосных приводных валах.
Основными компонентами карданного вала являются:
- фланцевый хомут;
- буксовая крестовина;
- хомут трубы;
- трубы;
- скользящая муфта;
- вал с хомутом;
- кожух трубы.
Карданная передача используется в различных отраслях промышленности – от металлургической до пищевой. Она является обязательным элементом привода или трансмиссии автомобильной техники: карданный вал служит для передачи крутящего момента от коробки передач (раздаточной коробки) к ведущим мостам в случае классической или полноприводной компоновки.
Существует два типа карданных передач: открытые и закрытые.
Закрытая карданная передача представляет собой трубу с вращающимся внутри нее валом. В таком типе передачи используется всего один шарнир Гука, так как отсутствуют продольные удлинения карданного вала и углы перекоса вала достаточно малы.
Открытые карданные передачи широко используются в автомобилях. Зачастую автомобильные мосты имеют рессорное подвешивание или имеют подвижные опоры и тяги. Для компенсации больших перемещений используются карданные валы с двумя и более шарнирами Гука (крестовинами) и одной плавающей вилкой для компенсации удлинения вала. Вилка посажена на шлицевое соединение с прямоугольным профилем (иногда используется эвольвентный профиль). В крестовинах установлены насыпные игольчатые подшипники.
На длиннобазных автомобилях карданная передача имеет промежуточные опоры, которые делят вал на несколько участков с целью предотвращения его биения за счет дисбаланса. Другой особенностью эксплуатации карданной передачи является передача крутящего момента с пульсацией угловой скорости (особенно при угле более 15°). Этот эффект связан с конструкцией шарнира Гука. Для его снижения или предотвращения возникновения используют карданный вал с двумя и более крестовинами. Вилки, установленные на едином валу, ориентированы в одной плоскости. Таким образом, два карданных шарнира вносят противофазные пульсации угловой скорости и компенсируют вибрации друг от друга.
Для надежной работы карданной передачи необходимо обеспечить минимальный зазор в игольчатых подшипниках крестовин и точность шлицевого соединения. Основной причиной выхода из строя подшипников является бриннелирование – процесс образования раковин при больших удельных нагрузках и малых перемещениях. Для устранения данного эффекта и обеспечения долгой исправной работы подшипников крестовин необходимо использовать металлоплакирующие смазки – например, Molykote G-4700 от Dow Corning. Данная смазка изготовлена на синтетической основе с добавлением мелкодисперсных порошков графита и дисульфида молибдена.
Для обслуживания высоконагруженного шлицевого соединения отлично зарекомендовала себя твердая смазочная паста Molykote G-Rapid Plus с предельно низким коэффициентом трения. Разработанная специально для сборки и приработки металлических деталей, паста используется на фирменных СТО Lexus для обслуживания трансмиссий и мостов.