Силовой агрегат, включающий в себя двигатель, сцепление или гидротрансформатор и коробку передач, устанавливается на раме или на несущей системе автобуса на резиновых подушках. Таким образом, вертикальные перемещения выходного вала силового агрегата невелики, не превышают 10… 15 мм. Ведущие колеса, к которым необходимо подвести крутящий момент от силового агрегата, устанавливаются на ведущем мосту. Сам ведущий мост крепится к раме автобуса или к его несущей системе через подвеску, конструкция которой рассматривается ниже. Наличие подвески обеспечивает вертикальные перемещения ведущего моста относительно рамы или несущей системы автобуса на величину порядка 150…250 мм. Таким образом, возникает проблема передачи крутящего момента от ведущего вала к ведомому при непрерывно изменяющихся углах и расстоянии между ними.
Эта проблема решается путем применения карданной передачи между выходным валом коробки передач и входным валом главной передачи.
Карданная передача (см. рис. 4.14) представляет собой один или несколько карданных валов с универсальными карданными шарнирами и шлицевым соединением, обеспечивающим возможность изменения общей длины карданной передачи.
Рис. 4.14. Карданная передача автобуса «соболь»: А — место допустимых ударов при разборке; 1 — скользящая вилка; 2 — манжета; 3 — крестовина; 4 — игольчатый подшипник; 5 — полиамидная торцевая шайба; 6 — стопорное кольцо; 7 — балансировочная пластина; 8 — промежуточный карданный вал; 9 — промежуточная опора;10 — подшипник промежуточной опоры; 11 — шайба; 12 — стопорная пластина;13 — болт; 14 — шлицевая вилка; 15 — задний карданный вал; 16 — фланцевая вилка; 17 — кольцо; 18 — пресс-масленка с колпачком
Поскольку на автобусе ЛиАЗ-5256 применена заднемоторная компоновка с центральным продольным расположением двигателя, расстояние между фланцем вторичного вала коробки передач и фланцем вала ведущей шестерни главной передачи небольшое, карданная передача соответственно имеет небольшую длину. Передача представляет собой одинарный карданный вал с двумя универсальными шарнирами. Карданный вал состоит из трубы карданного вала с приваренной к одному ее концу вилкой первого карданного шарнира. Другой конец трубы представляет собой цельный металлический вал со шлицами. На шлицы вала одета скользящая вилка второго карданного шарнира с внутренними шлицами в ее трубчатой части. Шлицевое соединение вилок двух шарниров предназначено для компенсации изменения длины карданной передачи при вертикальных перемещениях ведущего моста. Для исключения попадания грязи в шлицевое соединение на конце скользящей вилки установлена уплотнительное кольцо, поджимаемое через шайбу накидной гайкой (обоймой). Для уменьшение тренйяв шлицевое соединение закладывается смазка. Периодическая смена смазки осуществляется через масленку. Карданный шарнир представляет собой крестовину с четырьмя шипами. На каждые два шипа каждого шарнира во взаимно перпендикулярных плоскостях одеты вилки. В первом шарнире вилка приварена к трубе карданного вала, а вторая вилка имеет фланец с центрирующим пояском, с помощью которого она крепится болтами к фланцу ведомого вала коробки передач. Во втором шарнире вилка является скользящей вилкой карданного вала, а вторая, выполненная заодно с фланцем и имеющая центрирующий поясок, крепится болтами к фланцу ведущей шестерни главной передачи. Соединение вилки и шипа осуществляется через игольчатые подшипники, при этом обойма подшипника входит в отверстие вилки, а иголки подшипника обкатываются по соответственно обработанной поверхности шипа. Обоймы подшипников крепятся в вилках специальными замочными пластинами, прикрепляемыми к вилкам болтами. Для исключения возможности проворота обоймы в отверстии вилки замочная пластина на внутренней поверхности имеет выступ, в который входит шлиц на торце обоймы. Для предотвращения отворота болтов крепления замочных пластин предусмотрены стопорные пластины, загибаемые на грани болтов.
В карданных шарнирах предусматривается смазка подшипников жидким трансмиссионным маслом или пластичной смазкой. Смазка закладывается при сборке шарнира через соответствующие сверления в крестовине. Центральное отверстие в крестовине, через которое закладывается смазка, закрывается резьбовой пробкой. Для исключения вытекания смазки на каждом шипе предусмотрено торцевое уплотнение в виде уплотнительного кольца. Между иголками и уплотнительным кольцом устанавливается опорная шайба.
Наличие карданного шарнира обеспечивает возможность передачи крутящего момента от одного вала к другому при постоянном изменении угла между этими валами. Вместе с тем один шарнир рассмотренного типа при постоянной частоте вращения ведущего вала создает неравномерность вращения ведомого вала. Поэтому такие шарниры называют шарнирами неравных угловых скоростей. Для обеспечения равномерного вращения ведущего вала главной передачи в карданной передаче необходимо наличие обязательно двух шарниров неравных угловых скоростей, при этом обе вилки карданного вала должны располагаться в одной плоскости. Поскольку карданный вал вращается с частотой вращения вторичного вала коробки передач, а при прямой передаче это частота вращения коленчатого вала двигателя, наличие даже небольших неуравновешенных масс приведет к значительным нагрузкам на подшипники коробки передач и главной передачи и на игольчатые подшипники карданных шарниров. Для исключения этого карданный вал в сборе подвергается тщательной балансировке на специальном стенде. Балансировка обеспечивается приваркой к скользящей вилке балансировочных пластин.
Если на автобусе применяется переднемоторная компоновка с приводом на задние колеса, то длина карданной передачи становится достаточно большой. В этом случае применение карданной передачи с одним карданным валом приведет к слишком большой длине карданного вала, что потребует чрезмерно большого диаметра трубы карданного вала для обеспечения необходимой изгибной жесткости. По ряду причин технического характера это неприемлемо, поэтому в таких случаях в подавляющем большинстве применяют карданную передачу, состоящую из двух карданных валов и промежуточной опоры, которая крепится к несущей системе автобуса. На рис. 4.14, показана карданная передача автобуса ГАЗ-2217 «соболь». Как видно из иллюстрации, карданная передача состоит из двух карданных валов — промежуточного 8 и заднего 15, трех универсальных карданных шарниров и промежуточной опоры 9.
Промежуточный карданный вал 8 представляет собой трубу и имеет на переднем конце вилку переднего шарнира, вваренную в эту трубу, а на заднем конце —вваренный в трубу шлицевой наконечник.
Задний карданный вал состоит из трубы, на обоих концах которой вварены вилки.
Конструкция карданных шарниров карданной передачи автобуса ГАЗ-2217 аналогична рассмотренной выше конструкции карданных шарниров автобуса ЛиАЗ-5256, отличие заключается в креплении обоймы подшипника в вилке. Фиксация обоймы игольчатого подшипника осуществляется стопорным кольцом, устанавливаемым в кольцевой проточке в нижней части обоймы. Кроме этого, в крестовине подшипника предусмотрена установка масленки, через которую можно периодически нагнетать смазку в карданный шарнир.
Вторая вилка переднего шарнира выполнена заодно с полой трубой с внутренними скользящими шлицами и одевается на шлицы выходного вала коробки передач.
На заднем шлицованном конце промежуточного вала выполнена проточка, на которую одето внутреннее кольцо шарикового подшипника. Наружное кольцо этого подшипника установлено во втулке резиновой обоймы промежуточной опоры. В резиновой обойме промежуточной опоры по наружному диаметру закреплен кронштейн, с помощью которого она крепится к несущей системе автобуса. На шлицы наконечника промежуточного вала одевается шлицевая вилка второго шарнира. Крепление вилки на промежуточном валу осуществляется болтом с шайбой, фиксируемыми от отворота стопорной пластиной. Промежуточный и задний карданные валы соединяются между собой вторым карданным шарниром. Третий карданный шарнир соединяет задний карданный вал с фланцевой вилкой, закрепленной на фланце шлицевой втулки, одетой на шлицы вала ведущей шестерни главной передачи. Изменение длины карданной передачи при вертикальных перемещениях ведущего моста на его подвеске компенсируется скольжением вилки переднего шарнира по шлицам ведомого вала коробки передач, при этом происходит осевая деформация резиновой втулки промежуточной опоры.
Для устранения нагрузок на подшипники от неуравновешенных масс при высокой частоте вращения карданной передачи она в сборе тщательно балансируется на специальном стенде. Балансировка осуществляется привариванием к промежуточному и заднему валам балансировочных пластин.