Смазки для карданных крестовин

Карданная передача – механизм, передающий крутящий момент между пересекающимися валами под переменным углом. В отличие от шарниров равных угловых скоростей, карданная передача является шарниром неравных угловых скоростей. Своё название «карданная передача» или «кардан» этот тип шарнира получил от имени итальянского математика и инженера Джероламо Кардано, который математически описал его принцип работы ещё в XVI веке. Считается, однако, что впервые идею передачи вращения под изменяющимся углом предложил сам Леонардо да Винчи. Но в любом случае патент на это изобретение получил английский инженер Роберт Гук. Поэтому карданный шарнир нередко называют шарниром Гука.

Поговорим сегодня о карданном шарнире и особенностях его эксплуатации в аспекте применяемых смазочных материалов.

Итак, карданный шарнир представляет собой крестовину, соединяющую две вилки на торцах двух валов, передающих крутящий момент. Игольчатые подшипники обеспечивают соединениям вилок с крестовиной подвижность. Применяется кардан в самых различных областях транспорта и промышленности в качестве узла для передачи вращения под переменным углом.

Несмотря на широкое распространение, узнаваемость его обусловлена именно автомобильным применением, ведь как выглядит карданный вал грузовика или легкового внедорожника представляют все.

Рис. 1 Карданный шарнир. Внешний вид

Для того, чтобы представить, что именно смазывают в крестовине кардана, обратимся к рисунку 2.

Рис. 2 Устройство крестовины карданного вала
1 – крестовина,
2 – защитное кольцо,
3 – радиально-торцовое манжетное уплотнение,
4 – игольчатые тела качения (игольчатая обойма),
5 – торцовая шайба,
6 – чашечка игольчатого подшипника,
7 – стопорное кольцо

Смазывают в крестовине именно обойму с телами качения (4). Практически смазка закладывается в чашечку игольчатого подшипника (6), когда она в сборе с обоймой (4).

Каковы же особенности работы карданной крестовины и игольчатого подшипника в её основе?

По типу игольчатый подшипник это разновидность роликового подшипника, телá качения которого представляют собой ролики очень малого диаметра относительно своей длины. Это хотя и накладывает некоторые ограничения на смазочные материалы, но в основном это обычные смазки для подшипников качения.

Малый диаметр иглообразного ролика лишь исключает использование смазок с твёрдыми трибологическими добавками, имеющими кристаллическую структуру. Дело в том, что графит или дисульфид молибдена при работе игольчатого подшипника могут вызывать подклинивание игл, приводя к повышенному его износу. Поэтому рекомендации относительно использования смазок с добавкой дисульфида молибдена относятся только к шлицевым соединениям вала, обеспечивающим удлинение карданного вала при работе. Однако, интенсивность механических нагрузок в шлицевых сопряжениях автомобилей не настолько велика, чтобы их смазывать молибденовыми смазками. Вполне достаточно применения смазок для игольчатых подшипников.

Основными особенностями работы карданной крестовины являются:

• высокие удельные давления, обусловленные большим передаваемым крутящим моментом,
• малым пятном контакта игольчатых тел качения с цапфами крестовины,
• неустойчивым эластогидродинамическим режимом трения.

Эти обстоятельства предопределяют применение смазок на основе базовых масел кинематической вязкостью 150-220 сСт (при 40⁰С).

Традиционной смазкой для карданных крестовин в нашей стране считается смазка №158. Седовласые механики помнят историю о, якобы, авиационном её происхождении. Но единственным звеном, связующим эту заурядную автотракторную смазку с авиацией, оказалось базовое масло МС-20, которое считается авиационным. Из всех достоинств МС-20 лишь сообщало смазке №158 необходимые вязкостно-нагрузочные свойства. Это уже позднее пластичные смазки с вязкостью базового масла 220 сСт настолько прочно утвердились в автотракторной технике, что стало трудно представить себе что-то иное.

Кстати, красивый синий цвет 158-й придаёт специальный пигмент – фталоцианин меди, который сообщает смазке некоторые антиокислительные и трибологические свойства. Увы, с точки зрения последних достижений этих скромных качеств недостаточно и современные смазки легируются современными высокоэффективными присадочными композициями. А синий цвет, ставший традиционным маркером универсальных автомобильных смазок, обеспечивается просто синим красителем. Функционального назначения он не имеет.

В качестве примера современной смазки для карданных крестовин рассмотрим популярную в России синюю автомобильную смазку Elit X EP2 от компании АРГО. Вот её характеристики:

Из приведенных характеристик смазки Elit X обращает на себя внимание нагрузка сваривания 2930 Ньютон, вдвое превышающая данные показатель смазки №158, а также максимальная температура применения до +160ºС. Высокотемпературные свойства смазки №158 едва превышали 100ºС. Однако основным практическим достоинством современных автомобильных смазок выступает их универсальность. Смазки на минеральном масле вязкостью 160-220 сСт и комплексно-литиевом загустителе применяются для обслуживания всех узлов шасси автомобиля или гусеничной тележки трактора.

На этом обзор завершаем, а о других смазочных материалах для автомобилей и оборудования читайте, друзья, в нашем блоге на сайте компании МКСМ.

До новых встреч!