Как изготавливают карданный вал для автомобиля? - FORD-URAL.RU

Как изготавливают карданный вал для автомобиля?

Кардан: устройство, принцип работы, виды

Сегодня без карданного вала не сможет обойтись ни одна конструкция полноприводного или заднеприводного автомобиля. Он выполняет простую, но очень значимую задачу – передает крутящий момент от раздаточной коробки или коробки передач на передние или задние колеса.

Кардан был придуман и сконструирован еще в XVI веке, но применять его начали только после масштабного производства новых автомобилей. Стоит отметить, что пионером в испытании и внедрении, стал французский автомобильный концерт Renault.

  1. Что такое карданный вал и для чего он нужен?
  2. Устройство и принцип работы карданной передачи
  3. Классификация карданов
  4. Основные неисправности, их признаки
  5. Преимущества и недостатки
  6. Заключение

Что такое карданный вал и для чего он нужен?

Карданный вал (КВ) – это механическое устройство, передающее крутящий момент от раздаточной коробки или коробки передач на ведущие оси автомобиля. По сути, без этого полезного устройства, невозможно было бы создать полноприводный автомобиль.

Как было указано выше, впервые кардан применили на автомобилях марки Рено. Создателем транспортных средств являлся конструктор по имени Луи Рено. После установки передачи, получилось решить ряд важных задач:

  1. Мягкая передача крутящего момента – изначально, механическое устройство позволило без проблем обеспечить передачу крутящего момента от коробки к задним колесам, при перемене углов между валами. На тот момент это было очень важное открытие, так как на неровной дороге, автомобиль подвергался сильнейшим вибрациям.
  2. Плавность хода – первые машины не отличались плавностью хода, особенно по ухабам и неровностям. Мягкая передача крутящего момента, позволил максимально эффективно передавать тягу к заднему мосту, обеспечивая тем самым плавное движение.

Хотя с момента первых конструкций прошло много времени, сам механизм сильно изменился, его главные задачи не поменялись. Спустя почти столетие, механизм кардана усовершенствовали, и сегодня он зависит не только от типа авто, но и его предназначения.

Карданный вал (КВ) применяется не только при конструировании ходовой части авто. Конструкция настолько универсальная, что может применяться в различных сферах деятельности человека. Например, при конструировании рулевого привода с регулировкой.

Банальным примером конструкции является головка ручного инструмента, которая может поворачиваться под углом и позволяет крутить гайки и болты в труднодоступных местах. Любая механическая конструкция, где нужно передать крутящий момент под определенными углами, использует кардан, как наиболее удобное средство.

Устройство и принцип работы карданной передачи

Классическая карданная передача сильно изменилась и имеет отличительные черты. Принято выделять четыре основных элемента конструкции:

  1. Центральная труба – или на техническом языке «центральный вал». Это конструкция полой трубы из крепкого металлического сплава.
  2. Крестовины и наконечники – это специальное приспособление, изготовленное в виде креста, которое отвечает за контроль вращающихся элементов кардана. Простыми словами, крестовина контролирует углы переменного наклона, которые не должны быть в диапазоне от 0 до 20 градусов.
  3. Вилка – это промежуточное соединение, между основным валом и промежуточным. Прямая функция — это компенсация расстояния по высоте межу валами, когда автомобиль передвигается по ухабам и ямам.
  4. Промежуточный подшипник – это очень важный элемент конструкции, который поддерживает основной вал, при этом позволяет ему вращаться в необходимом направлении. В зависимости от типа кардана, промежуточных подшипников может быть два и более.

Это основные элементы устройства передачи. Конечно, кроме них существует много дополнительных механизмов – различные крепления, подвижные фланцы, уплотнители, защитные муфты и прочее.

Конструкция передачи не сложная. В большинстве случаев, механизм крепится при помощи шлицевого соединения к коробке передач (при этом неважно какой, автоматической или механической). Каждая коробка передач имеет на своем подвижном конце отверстия с внутренними креплениями. Механизм работы шлицов сконструировано таким образом, чтобы они могли смещаться при движении машины.

Дальше устанавливается подшипник КВ, который крепится к кузову автомобиля при помощи специального кронштейна. Он служит дополнительным креплением и исключает смещение механизма при нагрузках и езде. К вилке КВ крепится крестовина с игольчатыми или другими подшипниками. Эта конструкция позволяет правильно передавать крутящий момент при различных изгибах кардана.

Когда водитель включает передачу и нажимает на газ, крутящий момент переходит на скользящую вилку и дальше поступает через крестообразный шарнир к главной передачи и колесам. Наиболее продуктивными являются углы шарнира от 0 до 20 градусов. Если по причине неисправности, происходит отклонение, может начаться сильный износ всего механизма или поломка. Наглядно принцип работы показан на видео, ниже.

Классификация карданов

В конструкции современных авто используется несколько видов карданных валов. Они могут отличаться не только от производителя, но и типа автомобиля. На некоторых одинаковых моделях могут устанавливать разные типы передач.

В зависимости от конструкции карданные передачи могут быть:

  1. Одновальные – более мощный тип, часто устанавливают на полноприводные или заднеприводные автомобили. Такой механизм позволяет максимально быстро передать крутящий момент на колеса.
  2. Многовальные — это более сложный, но хрупкий механизм, который присутствует на большинстве легковых переднеприводных авто. Дополнительно к основному валу, добавляется промежуточный (где и нужен подшипник).

Работа многовальной карданной передачи

По количеству опор валов бывают следующие виды:

  1. Двухопорные – не имеют подвесного подшипника, крепится на грузовые автомобили или полноприводные транспортные средства.
  2. Трехопорные – имеют один подшипник, который соединяет промежуточный вал и основной. Применяется для большинства автомобилей.
  3. Четырехопорные – имеют несколько промежуточных валов, соединенных двумя подшипниками. Редкая разновидность, устанавливается на некоторых джипах марки Lexus и Chrysler.

По особенностям конструкции можно выделить следующие модели:

  1. С шарниром НУС (неравных угловых скоростей) – стандартная схема, устанавливаемая на большинстве авто с задним приводом колес.
  2. ШРУС – современная карданная передача, которая сохраняет равность угловых скоростей.
  3. Упругие полукарданные шарниры.
  4. Жесткие полукарданные шарниры.

На большинство современных переднеприводных авто, устанавливается кардан типа ШРУС. Он более удобен и менее подвержен вибрациям, что имеет важное значение для легковых машин. Однако, такая система и более сложная, она не дешевая в обслуживании и при неправильном уходе может легко сломаться.

Основные неисправности, их признаки

Самым прочным механизмом в конструкции является сам вал. Его отливают из крепкого сплава, который способен выдерживать предельные нагрузки. Поэтому нужно сильно постараться, чтобы повредить его. Как правило, это механические повреждения при ДТП.

В целом основные неисправности можно разделить на несколько видов:

  1. Вибрация – при трогании с места или в движении могут возникать сильные или слабые вибрации. Это первый признак повреждения подшипников крестовины. Также, проблема может говорить о неправильной балансировке вала, такое случается после его механического повреждения.
  2. Стук – характерный стук при движении с места, будет означать, что болты крепления или шлицы износились. В таком случае, лучше всего сразу обратиться на СТО, дабы проверить целостность соединения.
  3. Течь масла – можно обнаружить небольшие масляные капельки в местах расположение подшипников и сальников.
  4. Скрипы – они могут появляться в момент нажатия педали газа. В большинстве случаев, скрипы могут быть связаны с неисправностями шарниров. С появлением коррозии, крестовины может заклинивать, что приводит к повреждению подшипника.
  5. Неисправность подвижного подшипника – выявить проблему можно по характерному шуршанию в области движущей части вала. При нормальной работе, механизм не должен издавать никаких звуков, все движения плавные. Если слышно шуршание, скорей всего выходит из строя подшипник. Проблема решается только полной заменой неисправной части.

В редких случаях, когда происходит механическое повреждение основного вала, сильная вибрация может исходить из-за его неправильной геометрии. Некоторые умельцы, рекомендуют вручную исправить геометрию трубы, но это неверное решение, которое может привести к быстрому износу всей конструкции. Лучшим решением будет полная замена поврежденных элементов.

Преимущества и недостатки

Главным преимуществом кардана, является его способность выдерживать предельные нагрузки и передавать крутящий момент. Его конструкция позволяет исключить почти все вибрации автомобиля передвигающегося по неровностям, не говоря уже о хорошей трассе.

Конечно, КВ обладает и рядом минусов. К основным недостаткам можно отнести:

  1. Большая масса – прибавляет лишние килограммы автомобилю, снижая его скоростные характеристики.
  2. Громоздкость – карданный вал габаритная механическая конструкция, для которой приходится создавать отдельное пространство под днищем транспортного средства, что влияет на клиренс.

Стоит отметить, что первые модификации карданной передачи имели еще один отличительный минус – шум и вибрации. Но сегодня, современные звукоизолирующие материалы, позволяют избавиться от посторонних шумов и небольших вибраций при нормальной работе передачи.

Заключение

Стандартный кардан имеет ряд технологических недоработок. К ним можно отнести быстрый механический износ деталей. Это происходит из-за изменения скорости вращения валов по ходу движения автомобиля. В целом, развитие карданных валов с каждым годом более заметно. Уже сегодня начали появляться модификации, которые объединяют в себе обычный вал и ШРУСы. Такие системы, начали устанавливать на дорогие внедорожники, а классические модели уходят потихоньку в прошлое!

Статьи

Карданный вал

В более-менее привычном нам виде карданный вал был использован на автомобиле еще в конце 19-го века. Сегодня без этого узла не обходится практически ни один автомобиль с полным или задним приводом, также он используется и на переднеприводных авто.

А еще можно встретить на многих версиях мотоциклов, отличительной чертой подобных двух или трехколесных является способность самостоятельно двигаться задним ходом.

Что такое кaрдан

Технически, кaрданная передача, это средство передачи вращения между двумя несоосными вaлами. Классический кардан состоит из следующих элементов:

— вaл (труба);
— пара вилок, из которых одна на скользящем шлице;
— пара крестовин;
— два крепежных фланца.

Габариты каждой из составляющих подбираются индивидуально – по массе техники, мощности двигателя, используемым агрегатам (КПП, раздаточная коробка, ведущий мост), а также по особенностям эксплуатации. Так для разнообразных вездеходов (внедорожников) и для скоростных авто одним из основных условий является физическая крепость.

Подобная конструкция была разработана неправдоподобно давно, по крайней мере, итальянский математик и инженер Джироламо Кaрдано, живший в XVI веке что-то очень похожее описал. Часто именно этому человеку приписывают и само изобретение карданного шарнира, но на самом деле он только рассказал об уже существующем и действующем механизме. Но таких исследователей, да еще и способных внятно изложить на бумаге мысли было немного, люди использовали все по принципу «работает, и слава богу», так что точную «дату рождения» с абсолютной точностью назвать пока не может никто.

Читайте также  Ключевые особенности седьмого поколения toyota camry

На ряде машин использование односекционного кардaна нереально из-за большого расстояния между соединяемыми агрегатами. В этом случае передачу делают сборной, из пары и больше валов, а в конструкцию добавляются такие «члены семьи», как промежуточная опора и подвесной подшипник.

Если более подробно, то промопора, это своеобразный кронштейн с хомутом, прикрепленный на кузове, и фиксирующий среднюю часть, продетой в него передачи. Чтобы вращение там осуществлялось без проблем и для снижения износа контактных деталей, в хомуте установлен подвесной подшипник, который напрессовывается на трубу. Как результат – практически исчезают отклонения середины системы от продольной оси и снижаются вибрации.

Очень полезным решением стало подвижное крепление. Шлицевых соединений может быть несколько, но минимум одно из них делают свободным, то есть, длина кaрдана может изменяться за счет того, что вилка (фланец) скользит по наконечнику (либо внутри втулки). Это сделано для того, чтобы компенсировать неизбежные изменения расстояний между сопрягаемыми узлами, возникающие при движении по неровной дороге, росте (уменьшению) количества груза, в поворотах и так далее.

Где используется вал карданный

Наибольшее распространение устройство получило в качестве составляющей трансмиссии – для передачи крутящего момента от КПП до раздатки и редукторов мостов. Кроме этого кардaнная передача используется в рулевом управлении для связи с рулевым механизмом.

Конструктивно оба варианта одинаковы, но могут отличаться по конкретике комплектации, а также по ряду показателей, таких, как прочность, износостойкость и размеры.

Обязательно нужно обратить внимание на один нюанс – максимальным допустимым углом для шарнира может считаться 12-15 градусов. Когда это значение превышено, то гарантированы потери в процессе передачи крутящего момента, затем начинаются проблемы с легкостью проворачивания, и в итоге конструкция перестает быть эффективной. Для передней ведущей оси фактический угол равняется 30, а то и 40 градусам, поэтому применение кaрданных вaлов здесь не только нецелесообразно, но невозможно. Вместо него принято ставить ШРУС – шарнир равных угловых скоростей, принципы действия и характеристики которого заслуживают отдельной статьи.

Чем хорош и что плохого

И раз уж заговорили о ситуациях с невозможностью применения, стоит припомнить еще пару положительных и не очень моментов. Именно прочность главное достоинство кaрданов в сравнении со ШРУСами, поэтому там, где подразумевается большие весовые нагрузки, почти всегда ставится кaрданный вал.

Что касается недостатков, то здесь опять-таки вес (о нем мы еще вспомним), шум и вибрации в работе. Хотя по поводу последних необходимо отметить, что нормальный исправный и сбалансированный кaрдан шумит мало, так что не стоит пренебрегать регулярными техническими осмотрами и обслуживанием. Тем более что ремонт кардана в сервисе или его замена в сборе не так уж и дешево обходятся, а своими силами исправить положение можно далеко не всегда, требуется некоторое специальное оборудование и инструменты.

Из чего делают валы

Так как нагрузка на трансмиссию очень велика и здесь важна прочность, то в серийном автопроме изготовление кaрданных валов предусматривает использование стали определенных марок, что означает немалый вес детали. Для мелкосерийных и эксклюзивных моделей могут использоваться и другие материалы, более легкие, но гораздо дороже по себестоимости.

Для примера: БелАЗовский кaрдан может весить больше сотни килограмм, на крупном МАЗе его масса порядка 50 кг, а на некоторые спортивные BMW делают карбоновые валы, весящие меньше 2 кг.

И это при том, что все тяжелее валы изготавливают из тонкостенных труб – сколько бы весил кардaн МАЗ или КрАЗ будь он сплошным даже представлять не стоит. Хотя очень короткие узлы могут сделать и цельнометаллическими (не полыми), ведь при длине до полуметра разница в весе будет значить гораздо меньше, чем общая прочность. В подобных случаях все может выглядеть даже как два шарнира с небольшой сплошной центральной частью и даже как шарнир, где на хвостовик одной вилки насажен фланец (или другая вилка).

В любом случае, от этого элемента зависит слишком много, чтобы пренебрегать его качеством, особенно это касается грузовых автомобилей, тем более повышенной проходимости. Существует определенный стандарт для каждого кардaна, каждой модификации и, покупая карданный вал у нас в ООО «Лидер», вы можете быть уверены в соответствии всех параметров – размерных, прочностных и технических.

Большинство товаров всегда в наличии, можно оформить предварительный заказ. Цены на продукцию всегда адекватные, при оптовых заказах стоимость корректируется. По необходимости может быть предоставлена отсрочка на оплату. Возможен самовывоз с нашего склада в Москве, либо мы отправим ваш заказ через перевозчиков (доставка до транспортных компаний бесплатная).

Карданный вал

Карданные валы (КВ) наряду с карданными шарнирами, промежуточными опорами и соединительными устройствами являются элементами трансмиссии автомобиля.

Карданный вал – это агрегат, который непосредственно передает крутящий момент (энергию вращения) колёсам.

Новички иногда путают понятие «карданный вал» и «карданная передача». Чтобы этого не происходило, важно усвоить следующие вещи:

  1. Карданный вал имеет две точки опоры, никаких промежуточных опор у него не существует.
  2. Карданная передача может иметь несколько опор и включает в себя несколько карданных валов.

Карданные валы легко встретить на легковом транспорте (полноприводные и заднеприводные авто), малотоннажных грузовиках, автобусах, самосвалах, фурах, автокранах, погрузчиках, тракторах, квадроциклах. А вот у переднеприводных авто карданные валы непопулярны. Сложно добиться синхронного вращения валов. Исключение – транспорт с КВ со ШРУСом.

Устройство карданного вала

Основные элементы наиболее популярной модификации устройства:

  • Центральный вал (карданная труба, ось). Полая труба из металла. Цельнотянутая деталь. Конструктивный элемент, на который крепятся другие детали.
  • Крестовина. Важна для реализации функции контроля углов переменного наклона и, соответственно, вращающихся элементов. Корректный диапазон углов переменного наклона — от 0 до 20 градусов. Это важно для того, чтобы вал не прерывал вращения. Качественные крестовины изготавливаются из легированной стали путём горячей штамповки.
  • Приварная вилка. Соединительный элемент между промежуточным и основным валом. Играет роль компенсатора расстояния по высоте между валами. Значение приварной вилки особенно легко оценить на бездорожье. При подборе вилки для КВ (например, в случае замены) важно учитывать величину крестовины, посадочный диаметр трубы, максимальный угол шарнира и тип крепления.
  • Фланец-вилка шарнира (фланец кардана). Фланец-вилка монтирована в области крепления вала к мосту. Состоит из фланца (плоского диска) и двух рогов, в которых сделаны отверстия под крестовину, для болтов. Вилка крепится к ответному фланцу на ведущих мостах или коробке передач. Наиболее перспективные — вилки–фланцы с 4-мя шлицевыми «пятками» в зонах установки болтов и шлицами на ответных фланцах. Такие решения — гарант качественного соединения узлов. При выборе фланца при замене детали важно учитывать диаметр отверстий и их количество, диаметр самого фланца.
  • Шлицевое соединение. Ответственно за трансформацию рабочей длины при движении. Одна точка шлицевого соединения фиксируется на коробке передач, другая — на редукторе. Когда транспортное средство вынуждено преодолевать ухабы, ямы, то интервал между точками опоры возрастает, и благодаря шлицевому соединению кардан «растягивается».

Обе вилки, крестовина и шлицевое соединение образуют так называемый шарнирный узел. Его основная задача — передача крутящего момента с изменяющимся углом.

Исключение! На некоторых внедорожниках вместо крестовины можно встретить карданы с ШРУС. В этом случае шлицевое соединение отсутствует.

Устройство ряда КВ включает эластичную муфту. Она помогает сгладить колебания крутящего момента и компенсировать осевые, угловые отклонения.

Подшипники

Если же речь идёт не только о карданном вале, но и карданной передаче в целом, рассматривая устройство, нужно не забывать про подшипники. Для поддержания карданного вала в технически корректном положении на нем установлен подвесной металлический подшипник с металлической обоймой и резиновой подушкой.

Именно подвесной подшипник принимает на себя нагрузку (осевую, радиальную), обеспечивает вращение, качение. Это один из наиболее нагруженных элементов трансмиссии, поэтому требует регулярного технического обслуживания.

Промежуточный подшипник выполняет функцию поддержки основного вала, обеспечивает ему возможность вращаться в необходимом направлении. Наиболее лучшими демпфирующими свойствами обладают подшипники в виде кольца, сделанного из эластомера.

Какую функцию выполняет карданный вал?

КВ способен выполнить две важные функции.

  1. Базовая. Передача крутящего момента от КП или же раздаточной коробки автомобиля к задним колесам. Кардан позволяет мягко передать момент с трансмиссии на колеса, погасить вибрацию на бездорожье, обеспечить ходу плавность.
  2. Дополнительная. Играет роль звена между рулевой колонкой и рейкой. То есть это уже часть рулевого механизма. КВ помогает улучшить чувствительность руля.

Благодаря КВ транспортному средству даже на неровной дороге обеспечен хороший разгон. КВ – это фактически оптимизатор эффективной разгрузки передних колёс и инструмент для снижения рисков пробуксовки.

Виды карданных валов

Проверка состояния карданного вала

Даже, если авто эксплуатируется в неэкстремальных условиях (езда по городским дорогам), проверка состояния карданного вала нужна каждые 5 тысяч километров. При езде по грунтовым дорогам проверка рекомендуема еще чаще: каждые 3 тысячи км. К спецтехнике предъявляются свои требования. Всё зависит от того, на каких объектах она используется. Наибольшее внимание при проверке уделяется крестовине, которая может начать перекатываться, заедать, а также подвесному подшипнику. Появление люфтов после определенного пробега – вполне закономерное явление.

Очень уязвимо и шлицевое соединение. Прежде всего, потому что это движущийся механизм, который постоянно встречается с динамическими нагрузками.

Проверку деталей рекомендуется проводить в следующем порядке:

  • Соединительные элементы (гайки, шайбы) подшипников, муфт, фланцевых вилок. Важно, чтобы не только все соединения были на месте, но и моменты затяжки соответствовали требованиям условий эксплуатации.
  • Муфты в момент кручения вала. Недопустимо присутствие на муфтах трещин, а тем более разрывов. Если такая проблема есть, менять деталь нужно в срочном порядке.
  • Шлицевое соединение в момент вращения вала. Здесь важно понять, нет ли люфтов. Чтобы оценка состояния шлицевого состояния была максимально достоверной, вращение производить целесообразно в обе стороны.
  • Шарниры. Здесь недостаточно просто визуального осмотра. Нужно разместить между вилками отвертку и основательно прокачать. Неприятный момент – это опять-таки нахождение люфта. В этом случае придётся ставить новую крестовину.
  • Подшипники. Принципиальное значение имеет, как происходит проверка. Важны навыки. Для того, чтобы не упустить люфт, одной рукой нужно держать КВ, другой дёргают его в разные стороны.

А вот в случае, если есть подозрение на дисбаланс КВ, не обойтись без диагностики узла на балансировочном стенде. Особенно без такой проверки не обойтись, если во время езды чувствуются постоянные вибрации, а при переключении передач регулярно возникает неприятный скрежет.

Читайте также  Замена ремня грм рено меган

Обслуживание карданного вала

Традиционная схема обслуживания базируется на трёх операциях:

  • Проверка состояния вала (см. выше).
  • Замена неисправных деталей (именно замена, восстановление при наличии люфтов и трещин – неграмотное решение проблемы).
  • Смазка шлицевого соединения. При подборе смазки обращайте внимание на нагрузку сваривания (ответственная за противозадирные свойства). Дорогостоящие продукты ориентированы на нагрузку сваривания до 3920 Ньютонов. Для шлицев на КВ на тяжёлом грузовом транспорте их применение только приветствуется. Для легковых же автомобилей достаточно смазки для низконагруженных шлицев. Переплата за продукт здесь нецелесообразна.

У некоторых автомобилей смазывать также нужно подшипники крестовин КВ. Но транспорта, нуждающегося в такой процедуре, не очень много. Это транспортные средства с КВ с тавотницей (пресс-масленкой). Пример КВ с пресс-масленкой представлен на рисунке ниже.

Неисправности карданных валов

Проблема может возникать как у всего устройства, так и только у отдельных его узлов, деталей:

  • Поломка приварной вилки. Возникает из-за изначального неправильного монтажа крестовины, повреждения посадочных отверстий под эту деталь, разрушения вилки.
  • Поломка фланец-вилки. Возникает из-за износа, появления сколов, трещин или повреждения болтов крепления.
  • Выход из строя подшипника. Чаще – из-за естественного износа, ошибках монтажа, постоянного соприкосновения подшипника с пылью, стиля вождения, основанного на постоянном жестком переключении передач.
  • Деформация, погнутость КВ. На основании осмотра мастер принимает решение, можно решить проблему сугубо механическим восстановлением или требуется замена ряда элементов.
  • Вибрация карданного вала. Чаще всего это «ответная реакция» на некорректную центровку деталей, увеличение зазоров между деталями при эксплуатации транспортного средства в тяжелых условиях эксплуатации, некорректного ремонта (непрофессионально выполненных сварочных работ).
  • Кардан начинает «звенеть». Причины могут быть разные. Если повреждена опора, лучший вариант – заменить кардан, если расслабился защитный пыльник – достаточно провести ремонт методом сварки. Самый простой вариант: проблема с крышкой шлицов – достаточно просто заменить на новую.

Снятие и установка карданного вала

Операции по восстановлению, ремонту авто сопряжены с их демонтажем и, напротив, установкой на трансмиссию.


Главное, при снятии КВ требуется соблюдать строгий порядок действий:

  • Открутите болты и гайки отвести фланец кардана от редуктора.
  • Опустите фланец вниз.
  • Открутите болты крепления.
  • Отведите кардан от КПП.
  • Открутите болты крепления подшипника.

При установке КВ процедуры выполняйте в обратном порядке. Соблюдение этой схемы позволит избежать ошибок.

Дополнительную информацию вы можете посмотреть в модулях LCMS ELECTUDE — платформе для обучения автомехаников, автомехатроников, автодиагностов.

Карданный вал история назначение неисправности устройство фото видео

Из истории кардана

Если помните, то машина, на которой ездили персонажи фильма, была ВАЗ 2103 – с задним приводом. Карданный вал, о котором говорит герой-любовник, это узел трансмиссии «тройки», который также устанавливался на автомобили с полным приводом. Для переднеприводных машин такой узел трансмиссии не нужен – крутящий момент от двигателя на переднюю ось передается через главную передачу и дифференциал, которые находятся в картере коробки передач.

Задне- и полноприводные автомобиль без карданного вала обойтись не могут: с его помощью крутящий момент от коробки передач или раздатки (для полноприводников) к редукторам переднего и заднего моста. Впервые принцип работы этого механизма описал итальянец Джироламо Кардано, по имени которого и был назван вал. В автомобилестроении кардан начали применять в конце 19-го века. К примеру, одним из пионеров в установке карданного вала на автомобиль стал основатель одноименной французской компании Луи Рено. На его машинах кардан зарекомендовал себя с самой лучшей стороны: благодаря внедрению в трансмиссию этого узла инженерам удалось решить важную проблему – без провалов передавать крутящий момент от КПП к заднему мосту во время движения по неровной дороге, обеспечивая, тем самым, плавность хода. С тех пор карданный вал эволюционировал незначительно – механизм передачи крутящего момента остался прежним, а вот конструкция узла усовершенствовалась в зависимости от того, на какой конкретной модели автомобиля он устанавливался.

Что такое карданный вал в и какую функцию он выполняет?

Трансмиссия автомобиля выполняет важную функцию — передает вращение коленвала на колеса. Основные элементы трансмиссии: сцепление — о нем мы рассказывали на Vodi.su, оно соединяет и разъединяет коробку передач и маховик коленчатого вала; коробка передач — позволяет трансформировать однородное вращение коленвала в определенный режим езды; кардан или карданная передача — применяется на автомобилях с задним или полным приводом, служит для передачи момента движения на ведущую ось; дифференциал — распределяет момент движения между ведущими колесами; редуктор — для повышения или понижения крутящего момента, обеспечивает постоянную угловую скорость. Если мы возьмем обыкновенную механическую коробку передач, то увидим в ее составе три вала: первичный или ведущий — соединяет КПП с маховиком через сцепление; вторичный — жестко связан с карданом, именно он предназначен для передачи момента вращения на кардан, а от него уже на ведущие колеса; промежуточный — передает вращение от первичного вала вторичному.

Предназначение карданной передачи

Любой водитель, который ездил на заднеприводном или полноприводном автомобиле, а уж тем более на ГАЗоне или ЗИЛ-130, видел карданный вал — длинную полую трубу, состоящую из двух сегментов — более длинного и короткого, между собой они соединены промежуточной опорой и крестовиной, образующими шарнир. В передней и задней части кардана можно увидеть фланцы для жесткого соединения с задним мостом и вторичным валом, выходящим из коробки передач. Основная задача кардана состоит не только в передаче вращения от КПП на редуктор заднего моста, но и в том, чтобы эта работа передавалась при переменной соосности сочлененных агрегатов, или, говоря простым членораздельным языком, — обеспечивается жесткая связка ведущих колес со вторичным валом коробки перемены передач, при этом не препятствуя независимому перемещению колес и подвески относительно кузова. Также устройство автомобиля таково, особенно если речь идет о грузовиках, что коробка расположена выше по отношению к поверхности, чем редуктор заднего моста. Соответственно, передать момент движения нужно под определенным углом, а благодаря шарнирному устройству кардана это вполне возможно. Более того, в процессе езды рама автомобиля может незначительно деформироваться — буквально на миллиметры, но устройство кардана позволяет не учитывать эти мелкие изменения.

СНЯТИЕ И УСТАНОВКА КАРДАННОГО ВАЛА

Снятие вала не вызывает трудностей. Необходимо открутить болты и гайки, соединяющие фланцы карданного вала и редуктора моста, отвести фланец кардана от редуктора и опустить вниз. Затем открутить болты крепления эластичной муфты и отвести кардан от КПП. В последнюю очередь открутить болты крепления подвесного подшипника. Установка производится в обратном порядке.

ПРОВЕРКА СОСТОЯНИЯ КАРДАННОГО ВАЛА

Проверку состояния кардана проводят, если появилась вибрация при движении на высокой скорости, гул, шум, стуки, которых раньше не было. Для проверки карданного вала необходим подъемник, эстакада или смотровая яма. Если проверка проводится на яме или эстакаде, необходимо поднять заднюю (если проверяете передний карданный вал, то переднюю) сторону автомобиля так, чтобы колеса свободно вращались. О том, как безопасно поднимать автомобиль, читайте в статье (Замена и восстановление амортизаторов).

Проверка проводится в несколько этапов:

  1. Проверка затяжки соединительных элементов (крепление эластичной муфты, фланцевого соединения и подвесного подшипника). Все соединения должны состоять из болта, гроверной шайбы и гайки. Если где-то нет гроверной шайбы, то велика вероятность, что под действием вибрации гайка открутится и болт выпадет. Момент затяжки должен соответствовать указанному в инструкции по эксплуатации.
  2. Проверка состояния эластичной муфты. Для этого необходимо медленно крутить карданный вал и внимательно осматривать состояние муфты. При обнаружении разрывов, трещин и других повреждений муфту необходимо заменить.
  3. Проверка состояния шлицевого соединения. Чтобы проверить соединение, одной рукой держите вал, другой пытайтесь вращать эластичную муфту в разные стороны. При обнаружении даже незначительного люфта, кардан и соединение необходимо заменить.
  4. Проверка шарниров. Вставьте между вилками шарнира мощную отвертку и покачайте. Если обнаружили люфт, замените крестовины.
  5. Проверка состояния подвесного подшипника. Чтобы проверить подшипник, одной рукой обхватите вал до него, другой после и подергайте в разные стороны. Если обнаружили хотя бы небольшой люфт, замените крестовины.
  6. Если все это не помогло, необходимо проверить балансировку с помощью специального стенда. Для проведения этой операции обратитесь в крупный автосервис, в котором есть соответствующее оборудование.

Преимущества и недостатки карданных передач

Основными преимуществами в работе карданных валов является их способность выдерживать большие нагрузки, что особенно важно для автомобилей с большой массой. Неслучайно все автомобили в кузове лимузин и стретч имеют задний привод. При весе в несколько тонн и мощном двигателе передача крутящего момента карданным валом — наиболее надежный способ.

Карданный вал самосвала БелАЗ весит 105 килограммов. Спортивный кардан для BMW из карбона — 1,8 килограмма

Основной недостаток — собственный вес кардана, увеличивающий общую массу автомобиля. Необходимость наличия в полу кузова специального тоннеля под кардан уменьшает объем салона, повышает уровень шума и вибраций. Кроме того, карданный вал — достаточно дорогая и сложная деталь.

Неисправности карданного соединения и советы по эксплуатации

Чтобы продлить срок службы крестовины карданного вала, рекомендуется после каждых десяти тысяч пробега обслуживать крестовины и шлицевое соединение, если, конечно, их обслуживание предусмотрено изготовителем. Обслуживаемые крестовины снабжены пресс-масленками, в которые необходимо закачивать густое масло типа Литол. У большинства современных автомобилей карданные валы необслуживаемые и нуждаются только в замене крестовин при появлении люфта. Кстати, после каждого ремонта вал необходимо балансировать, и сделать это можно только на специализированном оборудовании. При появлении посторонних шумов, стука при работе автомобиля, обратитесь на станцию технического обслуживания для диагностики крестовины.

Задний ход есть только у мотоциклов с карданной передачей

Услуги специализированных сервисов по ремонту карданов обходятся недешево. Стоит поберечь кардан, быть внимательнее и не допускать его работы на износ.

Карданная передача с шарниром равных угловых скоростей

Данный тип передачи широко используется в автомобилях с передним приводом. При помощи неё соединяется дифференциал и ступица ведущего колеса. Передача имеет два шарнира – внутренний и внешний, соединенных валом. ШРУСы часто применяются и в автомобилях с задним приводом, в полноприводных авто. Дело в том, что шарниры равных угловых скоростей более современны и практичны, к тому же, уровень шума от них значительно ниже, чем от ШНУС.
Самым распространенным из существующих является шарнир равных угловых скоростей шарикового типа. ШРУС передает крутящий момент от ведущего до ведомого вала. Угловая скорость передачи крутящего момента постоянная. Она не зависит от угла наклона валов. ШРУС, или как его называют в народе «граната» представляет из себя сферический корпус, в котором расположена обойма. Между ними вращаются шарики.

Читайте также  Как выбрать рефрижератор и не ошибиться

Они движутся по специальным канавкам. В результате, крутящий момент равномерно передается от ведущего вала к ведомому при условиях изменения угла. Сепаратор удерживает шарики в нужном положении. «Граната» защищается от воздействия внешней среды «пыльником» — защитным кожухом. Обязательным условием долгого срока службы ШРУСов является наличие в них смазки. А наличие смазки, в свою очередь, обеспечивается герметичностью самого шарнира. Отдельно стоит сказать о безопасности ШРУСов. Если в «гранате» слышится треск или шум, то её незамедлительно нужно менять. Эксплуатация автомобиля с неисправным ШРУСом предельно опасна. Попросту говоря, может отвалиться колесо. Причиной же, по которой карданный вал приходит в негодность, чаще всего является неправильный выбор скорости и плохое дорожное покрытие.

Карданная передача с шарниром неравных угловых скоростей

Данный тип передачи можно обнаружить на автомобилях с задним приводом или полноприводных авто. Устройство такой передачи следующее: на карданных валах расположены шарниры неравных угловых скоростей. На концах передачи имеются соединительные элементы. По необходимости используется соединительная опора. Шарнир объединяет пару вилок, крестовину и фиксирующие устройства. В проушинах вилок установлены игольчатые подшипники, в которых вращается крестовина.

Копипаста: На тщательно обработанных пальцах крестовины 3 установлены стальные стаканы 13 с игольчатыми подшипниками 12. Иглы подшипника с внутреннего конца опираются на опорную шайбу 11. Стакан уплотнен на крестовине резиновым сальником 10, установленным в металлическом корпусе 9, который надет на крестовину. Крестовина со стаканами закреплена в ушках вилок 2 и 4 стопорными кольцами или пластинками 6 с винтами. Подшипники крестовины смазываются через центральную масленку 7, от которой масло к подшипникам подходит по каналам в крестовине. Для устранения излишнего давления масла в крестовину завернут на резьбе корпус с предохранительным клапаном 8. Подшипники нельзя отремонтировать или обслужить. Масло в них заливается при установке. Особенностью шарнира является то, что он передает неравный крутящий момент. Дополнительный вал периодически обгоняет и отстает от основного вала.

Для компенсации этого недостатка в передаче используется несколько шарниров. Вилки противоположных шарниров располагают в одной плоскости. В зависимости от того, на какое расстояние необходимо передать крутящий момент, в карданной передача используют один или два вала. При числе валов, равном двух, один из них называется промежуточным, второй — задним. Для фиксации валов устанавливается промежуточная опора, крепящаяся к кузову авто. С другими элементами автомобиля карданная передача соединяется при помощи фланцев, муфт и других соединительных элементов.
Можно с уверенностью говорить, что шарниры неравных угловых скоростей имеют малую надежность и относительно небольшой срок службы. В современных условиях используют карданные передачи с шарнирами равных угловых скоростей.

avtoexperts.ru

«Слушай, у тебя кардан стучит. Сдавай в ремонт, а то дело плохо кончится», — говорил главной героине фильма «Москва слезам не верит» ее любовник. О том, что такое карданный вал, зачем он нужен, какие неисправности для него характерны, и как их ремонтировать, – в нашей сегодняшней статье.

Из истории кардана

Если помните, то машина, на которой ездили персонажи фильма, была ВАЗ 2103 – с задним приводом. Карданный вал, о котором говорит герой-любовник, это узел трансмиссии «тройки», который также устанавливался на автомобили с полным приводом. Для переднеприводных машин такой узел трансмиссии не нужен – крутящий момент от двигателя на переднюю ось передается через главную передачу и дифференциал, которые находятся в картере коробки передач.

Задне- и полноприводные автомобиль без карданного вала обойтись не могут: с его помощью крутящий момент от коробки передач или раздатки (для полноприводников) к редукторам переднего и заднего моста. Впервые принцип работы этого механизма описал итальянец Джироламо Кардано, по имени которого и был назван вал. В автомобилестроении кардан начали применять в конце 19-го века. К примеру, одним из пионеров в установке карданного вала на автомобиль стал основатель одноименной французской компании Луи Рено. На его машинах кардан зарекомендовал себя с самой лучшей стороны: благодаря внедрению в трансмиссию этого узла инженерам удалось решить важную проблему – без провалов передавать крутящий момент от КПП к заднему мосту во время движения по неровной дороге, обеспечивая, тем самым, плавность хода. С тех пор карданный вал эволюционировал незначительно – механизм передачи крутящего момента остался прежним, а вот конструкция узла усовершенствовалась в зависимости от того, на какой конкретной модели автомобиля он устанавливался.

Из чего состоит и как работает карданный вал

В устройстве карданного вала принято различать пять основных компонентов:

Центральный вал. Представляет собой полую (для снижения массы узла) стальную трубу.

Крестовины с наконечниками. Это выполненные в форме креста шарниры, функция которых – следить за тем, чтобы все вращающиеся элементы трансмиссии работали под определенным переменным углом (от 0 до 20 градусов) для плавной передачи крутящего момента – в этом случае коэффициент полезного действия крестовин наивысший. Если угол вращения в процессе движения автомобиля превышает 20 градусов, крестовина начинает работать под большой нагрузкой, что влияет на сбалансированность карданного вала.

Вилка скользящая. Представляет собой узел, ответственный за соединение шлицевых концов промежуточного и карданного валов. Вместе со шлицами компенсирует изменение расстояния по высоте между промежуточным и карданным валом во время движения автомобиля по пересеченной местности.

Промежуточный подшипник. Выполняет функцию поддержки основного вала, обеспечивая ему свободное вращение по своей оси. В зависимости от количества секций карданного вала, бывает два, три, и более промежуточных подшипников.

Помимо этих, основных деталей, в состав карданного вала входят различные крепления, уплотнители и эластичная муфта, которая принимает на себя удары, возникающие при включении сцепления.

Различают односекционные и многосекционные карданные валы. Односекционные карданные валы применяются в конструкции трансмиссий задне- и полноприводных спортивных автомобилей, которым необходима максимально быстрая передача крутящего момента на ведущие колеса. Многосекционными карданными валами оснащают стандартные легковые и грузовые автомобили.

Плюсы и минусы кардана

Конструкция карданного вала обладает одним существенным преимуществом – он выдерживает огромные нагрузки, припадающие на трансмиссию автомобиля при движении по дорогам с качественным покрытием и пересеченной местности.

Недостаток у карданного вала тоже один – его большая масса, которая добавляет лишние килограммы в снаряженную массу автомобиля, что влияет на его динамические характеристики и расход топлива. Кроме того, установка карданного вала на автомобиль требует оборудования под его днищем специального туннеля, выпуклая сторона которого выдается в салон и приносит неудобства пассажирам заднего ряда. Вращающийся механизм карданного вала служит источником шумов и вибраций, которые в современных автомобилях практически свели на нет посредством установки высококачественных шумо- и виброизоляционных материалов.

Кардан поломался: как диагностировать и ремонтировать

Самый крепкий элемент карданного вала – собственно сам вал (валы), изготовленный из выдерживающей высокие нагрузки стали. Ориентировочный ресурс этой детали – 500 тысяч километров. Но и эта деталь может повредиться в процессе эксплуатации – например, погнуться при наезде автомобиля на какое-нибудь препятствие или выходе из строя (обрыве) его элементов (шарниров).

Когда эта неприятность происходит, диагностировать поломку можно по увеличившейся вибрации, которая приходит из-под днища кузова в процессе езды. Некоторые умельцы говорят, что в таком случае карданный вал можно «вылечить», простучав его кувалдой и выровняв изгибы. Мы же рекомендуем заменить погнутый вал на новый. Так как некорректная правка геометрии карданного вала может привести к быстрому выходу из строя крестовин. При замене карданного вала важно правильно его отбалансировать, в противном случае неотбалансированый вал, производя вибрации, разрушит не только крестовины, но и другие детали трансмиссии. Балансировку карданного вала невозможно произвести самостоятельно – для этой операции потребуется специальное балансировочное оборудование, которые имеется в мастерских, занимающихся ремонтом карданных валов.

Более всего подвержены поломкам такие элементы карданного вала, как шарниры, крестовины, подшипники. Эти детали в процессе длительной эксплуатации изнашиваются и не могут выполнять своих функций. Ресурс работы шарниров в зависимости от типа привода и конструкции трансмиссии автомобиля составляет 60 – 70 тысяч километров, столько же выхаживают крестовины и подшипники. Впрочем, они могут износиться и раньше – это зависит от качества самих деталей, манеры езды водителя и условий, в которых эксплуатируется автомобиль.

Диагностировать выход из строя шарниров, подшипников и крестовин можно по появившимся стукам, щелчкам при переключении передачи или начале движения, нехарактерным для нормальной работы карданной передачи шумам или вибрациям. Мы настоятельно рекомендуем не заниматься «лечением» этих изношенных деталей. Лучше всего будет заменить их на новые: стоят они сравнительно недорого, устанавливаются довольно легко. Замену шарниров, крестовин и подшипников можно сделать самостоятельно, обладая определенными навыками. Если же вы таким навыками не обладаете, то правильно будет обратиться на СТО.

Еще одна характерная для карданной передачи поломка – потеря герметичности защитных чехлов шаровых шарниров. Когда чехол изнашивается, в нем появляется щель, через которую сочится трансмиссионная жидкость. Если эта жидкость вытечет полностью, шарниры перестанут смазываться и могут быстро износиться от повышенного трения.

Диагностировать эту неисправность можно, заглянув под днище стоящего автомобиля. Если вы заметите капли масла под карданом в местах, где находятся шаровые шарниры, значит, разорвался чехол. В этом случае советуем установить новые чехлы.

Чтобы продлить срок службы всех элементов карданного вала, рекомендуем придерживаться следующих нехитрых правил:

  • плавно трогаться при начале движения;
  • не допускать длительной пробуксовки колес в глубоких колеях;
  • не разгоняться резко;
  • воздержаться от езды по пересеченной местности.
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: