Кардан это трансмиссия или

Карданный вал (кардан)

Карданный вал, он же кардан — является составной частью трансмиссии многих автомобилей. Передаёт крутящий момент от коробки передач или раздаточной коробки к редукторам переднего или заднего моста. Устройство карданного вала чрезвычайно просто, за более, чем сто лет его конструкция практически не изменилась. Без карданной передачи не обходится ни одна система полного привода

Устройство и принцип работы

В состав КВ входят несколько элементов:

  • вал,
  • две крестовины,
  • скользящая вилка, уплотнения,
  • детали крепления в частности подвесной подшипник,
  • ряд других элементов, что зависит от разновидности конструкции.

В состав КВ могут входить несколько секций — одна, две, три и больше. Размеры и масса вала зависят от габаритов автомобиля. В устройство односекционного карданного вала входят центральная часть и присоединенные к ней наконечники с крестовинами.

Устройство карданного вала

Работоспособность системы карданной передачи (КП) обеспечивается шарнирными механизмами на основе крестовин. Крестовина дают возможность для двух сопряженных валов вращаться с изменяющимся углом друг относительно друга. Наивысший КПД достигается при угле вращения 0°…20°. В том случае, когда данный показатель превышен, крестовина подвержена значительным перегрузкам. К тому же вал теряет сбалансированность и появляется вибрация.

Еще один важный элемент — раздвижное шлицевое соединение КП. Его применение обусловлено тем, что подвеска автомобиля, особенно, при преодолении препятствий, существенно растягивается по высоте. Коробка передач или раздаточная коробка, к которой присоединен один конец вала, жестко зафиксирована внутри кузова, а редуктор моста (вторая точка крепления КП) сопряжен с подвеской. В результате, при переезде препятствия расстояние между коробкой и редуктором моста увеличивается. КВ в этом случае должен «растянуться», и раздвижное шлицевое соединение помогает ему это сделать.

Еще одна важная деталь КП — подвесной подшипник. Он создает дополнительную опору для составного вала, удерживая его на месте и не мешая вращаться. Кронштейн подшипника крепится к кузову. Количество подшипников зависит от количества секций, из которых составлен вал.

Основные неисправности КВ и их проявление

Ниже приведены их возможные внешние проявления и указаны причины появления для каждого из признаков. Посторонний стук в агрегатах трансмиссии; в начале движения, резком разгоне или переключении скоростей КПП автомобиля. Может возникать в результате:

  1. Ослабления резьбовых соединений крепления фланцев и соединительной муфты карданной передачи;
  2. КВ в шлицевой части имеет сверхдопустимый зазор;
  3. Сверхдопустимый зазор, в подшипниках крестовины карданного вала.

Особого внимания требует крестовина карданного вала. Именно крестовина является основным источников шума и скрежета в карданной передаче, и подлежит наиболее частой замене (менять рекомендуется каждых 10 тыс. км. пробега). Немного реже выходит из строя подвесной подшипник или может появится зазор в карданном шарнире.

Повышенный шум и вибрация автомобиля при движении. Причины могут быть следующие:

  • изгиб КВ;
  • не правильная установка КВ, при установке не соблюдены монтажные метки;
  • нарушен баланс валов;
  • разрушение или износ втулки (центрирующей) фланца промежуточной муфты или кольца (центрирующего) вала вторичного кпп;
  • сверхдопустимый зазор в подвесном подшипнике;
  • разрушение подвесной опоры КВ;
  • ослабление резьбового соединения поперечной опоры;
  • сверхдопустимый зазор в игольчатых подшипниках крестовины;
  • ослабла соединительная гайка вилки КП;
  • нет смазки в шлицах вала.

Вытекание смазки может происходить вследствие:

  1. разрушения сальникового уплотнения шлицевой части вала;
  2. повреждения сальникового уплотнения подшипников крестовин КП.

Основная причина быстрому выходу из строя карданного вала – дисбаланс, нарушение баланса в несколько раз увеличивает нагрузка на детали кардана.

Способы устранения конкретных неисправностей

  • При ослаблении резьбовых соединений крепления фланцев и соединительной муфты КП необходимо затянуть резьбовые соединении с моментом, указанным в техническом руководстве.
  • В том случае, когда КВ в шлицевой части имеет сверхдопустимый зазор, необходимо снять вал, заменить разрушенные элементы, либо вал в сборе.
  • При сверхдопустимом зазоре в подшипниках крестовины КП необходимо заменить крестовину КВ.
  • При изгибе КВ нужно заменить гнутые элементы или вал в сборе.
  • При неправильной установке КВ (тогда, когда при установке не соблюдены монтажные метки) переустановите КВ по меткам, нанесенным до разборки.
  • В случае, когда нарушен баланс вала, проверьте на стенде его балансировку и при необходимости отреставрируйте.
  • При разрушении или износе центрирующей втулки фланца промежуточной муфты или центрирующего кольца вала вторичной коробки переключения передач необходимо заменить разрушенные элементы. При износе втулки промежуточной муфты нужно заменить втулку в сборе с фланцем.
  • Если присутствует сверхдопустимый зазор в подвесном подшипнике, нужно разобрать вал, поменять подшипник, а при необходимости заменить промежуточную опору в сборе.
  • В случае разрушения подвесной опоры КВ замените её.
  • При ослаблении резьбового соединения поперечной опоры закрепите её к кузову автомобиля.
  • Если присутствует сверхдопустимый зазор в игольчатых подшипниках крестовины, снимите вал, замените разрушенную крестовину.
  • В том случае, когда ослабла соединительная гайка вилки КП, затяните её.
  • Тогда, когда нет смазки в шлицах вала, то нужно добавить смазку Фиол-2У в шлицевое соединение. Очень важно шприцевать все точки при прохождении 10000 км пробега или шести месяцев эксплуатации автомобиля, смотря, что наступит раньше, также необходимо смазать КВ. Также необходимо это выполнить после эксплуатации автомобиля в особо тяжелых условиях.
  • Если разрушено сальниковое уплотнение шлицевой части вала, необходимо поменять сальник.
  • При повреждении сальникового уплотнения подшипников крестовин КП замените крестовины.

При появлении хруста, скрежета или еще хуже вибрации исходящей от карданного вала – в строчном порядке установить автомобиль на смотровую площадку или отдать машину специалистам для осмотра карданной передачи и устранения дефекта, это сэкономит деньги и предотвратит появление более серьезной поломки.

Кардан — что это такое в автомобиле, как устроен и как работает

Карданный вал — важная часть автомобиля, без которой невозможно движение. Но он используется далеко не во всех моделях. Рассказываем, что это такое, как он устроен и какие неисправности могут быть с ним связаны.

Теоретическая часть

Карданный вал назван в честь итальянского инженера Джироламо Кардано, изложившего принцип действия механизма ещё в 16 веке. Изначально он использовался в производственном, шахтном и сельскохозяйственном оборудовании. Но в конце 19 века такой узел появился в автомобилях Renault, после чего о нём заговорили водители и механики.

Карданный вал используется в заднеприводных и полноприводных автомобилях. Его единственное назначение — передавать крутящий момент от двигателя и коробки передач задним колёсам. Кардан используется в автомобиле по простой причине. Сложно сделать так, чтобы мотор и все элементы трансмиссии находились в одной плоскости — обычно их высота отличается. Более того, положение узлов меняется в процессе езды из-за работы подвески.

До карданного вала в машинах использовались цепные и ремённые передачи, которые были достаточно гибкими. Но они легко ломались, требовали частого обслуживания и давали сильные пробуксовки на неровных дорогах. Заменив их карданом, Луи Рено дал своим автомобилям серьёзные преимущества — надёжность и высокую проходимость. Будучи гибкой, такая передача выдерживала огромный пробег и требовала меньше внимания.

Чаще всего карданный вал можно увидеть в трансмиссии машины. Он соединяет коробку передач с задним редуктором, распределяющим крутящий момент между колёсами. Но карданы используются и в других узлах — они соединяют рулевую колонку с рейкой, отвечающей за поворот передних колёс. В спецтехнике такие передачи приводят навесное оборудование — насосы гидравлических контуров у грузовиков, механизм подъёма бороны у тракторов, подметальную щётку уборочной машины.

Устройство карданного вала

Главная задача кардана — передавать вращение. Поэтому его основная часть — длинная полая труба, которую называют центральным валом. Пустота в центре нужна для облегчения конструкции. Если передача достаточно длинная, слишком тяжёлая труба станет причиной биения и вибраций. В таких случаях её делят на несколько частей, добавляя промежуточные валы.

В схеме карданного вала обязательно есть эластичная муфта, которая компенсирует раскачку автомобиля во время езды. Она устанавливается в месте присоединения к коробке передач. Гибкость этой детали защищает трансмиссию от ударов тяжёлой трубой. Для сцепления кардана с главной передачей в заднем редукторе используется скользящая вилка, которая может смещаться вперёд-назад. Она позволяет менять длину механизма в небольшом диапазоне.

Для соединения валов между собой и с деталями трансмиссии используются жёстко зафиксированные вилки — ведущая с одной стороны и ведомая с другой. Между ними вставляются крестовины с игольчатыми подшипниками в каждом из четырёх наконечников. Для крепления всего механизма предусматриваются пазы и шлицы.

Под карданным валом в машине обычно располагается кронштейн безопасности. Он не даёт трубе упасть на дорогу в случае обрыва одной из деталей механизма. Если в трансмиссии предусмотрено несколько валов, каждый из них должен проходить через опорный подшипник, поддерживающий конструкцию и стабилизирующий её вращение.

Помимо основных элементов, у карданов есть и другие детали. Фланцы используются для прочного крепления к коробке передач и заднему редуктору. Сальники — для уплотнения соединений и подавления вибраций. Предохранительные муфты — для дополнительной защиты от растягивания и ударов. Кожухи предотвращают попадание пыли, грязи и камней внутрь.

Соединяя вилки крестовинами с игольчатыми подшипниками, можно наклонять шарниры на 20–30°, сохраняя равномерную передачу крутящего момента. Именно эта идея итальянского инженера используется в автомобилях и по сей день.

Какими бывают карданные валы?

Выше мы уже говорили о наличии промежуточных валов. Одновальные карданы проще, дешевле и надёжнее. Но при большой длине, например, в легковых автомобилях бизнес-класса, внедорожниках и грузовиках, они становятся шумными и вызывают сильные вибрации. Поэтому в современных машинах намного чаще используются многовальные конструкции. Они дороже и требуют более сложного обслуживания, но работают намного тише и не допускают сильных биений.

Устройство карданного вала также различается по типу соединений. Описанную выше конструкцию с крестовинами называют шарниром неравных угловых скоростей. Она используется в карданах асинхронного типа. Скорость вращения их валов отличается от частоты вращения вилок на коробке передач и редукторе. Такие модели проще и дешевле, но шумные и создают больше вибраций. В синхронных карданных валах используются шарниры равных угловых скоростей — такие же, как в переднеприводных автомобилях. Они выравнивают частоту вращения — их вилка с несколькими лопастями сцепляется с шариками, перекатывающимися в специальных канавках. Такие трансмиссии дороги и сложны в обслуживании — обычно они используются во внедорожниках премиум-класса.

Читайте также  Коэффициенты полезного действия трансмиссии это

Наличие эластичной муфты позволяет назвать карданный вал автомобиля полужёстким. Такой механизм надёжнее. Кроме того, они снижает нагрузку на трансмиссию машины. Полностью жёсткий кардан используется только в спецтехнике. Он допускает минимальные отклонения — в пределах 2–3 см и 2–5°.

Открытые карданные валы используются в большинстве легковых автомобилей. Они пропущены прямо под днищем или в специальном тоннеле внутри кузова. Такая конструкция легче, но чувствительнее к воздействию внешней среды. В грузовиках чаще применяются закрытые карданы, располагающиеся внутри другой трубы. Они тяжелы, но повышают надёжность высоконагруженной трансмиссии.

Как проверить состояние карданного вала?

Диагностику лучше проводить в гараже с ямой или на эстакаде. Вам понадобятся фонарик и плотная тряпочка, чтобы вы могли внимательно рассмотреть все детали. Стоит также запастись прочной отвёрткой длиной 15–20 см. Обязательно поставьте автомобиль на нейтральную передачу и затяните ручной тормоз. Эксперты выделяют следующие внешние признаки неисправности карданного вала машины:

  • раскачивание шарниров. Вставьте между проушинами вилок отвёртку и попробуйте провернуть вал в обе стороны. Если вилки смещаются вправо–влево, их нужно заменить;
  • разорванная или потрескавшаяся эластичная муфта в месте соединения с коробкой передач;
  • люфт подшипника промежуточного крепления. Попробуйте взяться руками за два вала карданной передачи. Покачайте их в стороны. Если подшипник качается, он неисправен;
  • пятна масла. Проверьте сальники коробки передач и заднего редуктора. Причина также может крыться в изношенных шлицах вилок;
  • следы механических повреждений, например, ударов камнями и другими твёрдыми предметами, лежащими на дороге.

Неисправности карданного вала

1. Поломки вилок, крестовин, подшипников и эластичной муфты. Проявляются в резких ударах при нажатии педали газа. Проблема решается только заменой деталей.

2. Забитые грязью крестовины. На ходу слышится скрип из-под днища автомобиля, который пропадает на нейтральной передаче. Нужно почистить и смазать шарниры.

3. Смещение карданного механизма. Громкий скрежет при включённой передаче. Вал трётся о кузов или выхлопную трубу, нужно срочно вернуть его на прежнее место.

4. Неправильная сборка, естественный износ деталей. Проявляются в виде вибраций, которые усиливаются по мере набора оборотов. Нужно заменить вышедшие из строя узлы или весь кардан.

5. Обрыв защитного кожуха. Посторонние шумы в движении. Нужно надёжно закрепить грязевой экран.

6. Последствия неаккуратного ремонта. Громкий звон из трубы. Если кардан сваривался ранее, внутри могла остаться крупная окалина, которая шумит при вращении. Лучше заменить вал.

7. Деформация. Сильные вибрации во время движения автомобиля. Кардан можно заменить полностью или попытаться отбалансировать на специальном стенде.

Карданный вал

Карданный вал

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

  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.

передача

Устройство карданного вала

  • 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.

муфта

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.

Виды карданных валов

  • По типу карданной передачи: открытый и закрытый КВ. Открытый кардан – отдельный элемент транспортного средства, закрытый – интегрированный в другой узел. Распространённый вариант закрытых КВ – их включённость в картер ведущей оси.
  • По конструкции: жесткий кардан, шариковый кардан и кардан кулачкового типа равных угловых скоростей. Передача моментов вращения с вилки у жёстких карданов – неравномерная. Поэтому также решение непопулярно. Его можно встретить только у некоторых легковых авто. У коммерческого транспорта чаще можно встретить шариковые карданы (наиболее популярный вариант) и карданы кулачкового типа. Огромный плюс шариковых карданов – делительные канавки, обеспечивающие оптимальное положение шариков в плоскости. Функционально, практично.
  • По материалу. Базовый материал всех КВ – металл. Наиболее популярный вариант в наше время – сталь. Несколько реже встречаются чугунные и алюминиевые КВ.
  • По способности выполнить компенсацию. Решения, позволяющие обеспечить компенсации между центрами карданов весомых осевых перемещений, относят к универсальным. Если же такой возможности нет, то пред нами – простые КВ.
  • По кинематическим свойствам. Асинхронные и синхронные. Асинхронные конструкции – это популярные решения с крестовиной и вилкой (стоит на транспорте с задним приводом). Синхронные – решения со ШРУСОМ (стоят на переднеприводном транспорте, некоторых моделях полноприводного транспорта). Асинхронная передача по сравнению с синхронной более шумная, но при этом более дешёвая в производстве и простая в обслуживании.
  • По количеству опор. На большинстве транспортных средств стоят трехопорные карданы с одним подшипником, выполняющим функцию соединителя между основным и промежуточным валом. Несколько реже встречаются двухопорные конструкции (в основном, они монтируются на грузовики, ряд полноприводных авто). И ещё реже можно встретить трёхопорные конструкции. Это решение, как правило, присуще Chrysler, Lexus.
  • По количеству секций. Односекционные (на деле – это труба, в конце которой – крестовины и наконечники) и многосекционные.

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.
Читайте также  Как найти трансмиссию вездехода в last day on earth

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.

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.

  • 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: ключевые функции, устройство и некоторые неисправности

Карданный вал – приспособление, которое передает крутящий момент от КП или же раздаточной коробки автомобиля к задним колесам. Прообразу такого вала уже не одно столетие и с самого его появления в прошлом веке конструкция не слишком изменилась. В автомобилях карданные валы нашли особенно широкое применение. Несмотря на то, что технически это всего лишь металлическое изделие сложной формы, у водителей с ним нередко возникают проблемы. Давайте разберемся с устройством карданного вала, его функциями, а также некоторыми распространенными неисправностями.

Немного из истории применения карданных валов

Неопытные автолюбители думают, что карданным валом оборудованы все современные автомобили. Старые – так и подавно. На самом деле для транспорта с передним приводом в кардане попросту нет нужды, так как крутящий момент передается на переднюю ось через дифференциал и главную передачу. Где без кардана никак было не обойтись, так это в автомобилях полным и с задним приводом. Именно этот вал передает крутящий момент от автомобильной КП или же раздатки в случае полного привода к редукторам мостов.

Впервые карданный вал описал, но не изобрел итальянский инженер и математик Джероламо Кардано в 16 веке. Кстати, в его честь этот вал и был назван. Одним из первых успешно применил кардан в автомобилестроении промышленник Луи Рено. Как отметил господин Рено, применение карданного вала позволило надежно и без провалов передавать крутящий момент даже при езде по неровной дороге (раньше с этим были проблемы). На самом деле первый автомобильный карданный вал не сильно отличается от современного – некоторые конструктивные особенности современных валов заинтересовали бы инженеров прошлого века, однако само устройство в целом серьезных изменений так и не претерпело.

Достоинства и недостатки

В силу относительно простой конструкции карданные валы отличаются огромной живучестью. Они незаменимы в автомобилях, которые должны эксплуатироваться в условиях бездорожья. Один из самых живучих (с учетом нагрузок) элементов автомобиля вообще – крестовина – входит в состав именно карданного вала. Однако вместе с живучестью и возможностью выдерживать огромные нагрузки приходят и некоторые недостатки. Здесь легко проследить аналогию с некоторыми другими компонентами транспортных средств, которые в силу некоторых обстоятельств не претерпели усложнения с течением времени и появлением новых технических решений.

Главным и, пожалуй, единственным недостатками карданного вала являеюся его большие масса и габариты. Все остальные недостатки вытекают именно отсюда. К примеру, карданы грузовиков КамАЗ могут весить от 19,8 до 45 килограмм. Один лишь вал существенно повышает массу снаряженного автомобиля, что сказывается на динамических характеристиках и на расходе топлива. Нельзя не отметить, что под установку вала необходимо выделять туннель под днищем автомобиля. В случае грузовиков это не так существенно, однако в малогабаритных автомобилях из-за наличия карданного вала меняется геометрия задней части салона. Кроме того, вращающийся вал становится источником вибраций и шумов, что, впрочем, не станет проблемой, если водитель займется установкой вибро- и шумоизоляционных материалов.

Устройство карданного вала

Как уже и было указано выше, устройство карданного карданных валов не претерпело серьезных изменений с течением времени. Как и более чем век назад, карданный вал состоит из пяти элементов. На деле их больше, однако фланцы, гайки, обоймы, кронштейны и сальники к основным элементам обычно не относят. Вот что лежит в основе карданного вала:

Центральный вал. Полая стальная труба. Полость нужна для того, чтобы уменьшить массу изделия;

Крестовины с наконечниками. По сути, это шарниры специфической крестовой формы, служащие для передачи крутящего момента, а заодно и соблюдения переменности углов (от 0 и до 20 градусов). Балансировка карданного вала нарушается, если угол вращения крестовины превышает отметку в 20 градусов;

Промежуточный подшипник. Поддерживает основной вал, давая ему возможность свободно вращаться по оси. Если в карданном вале множество секций, то и промежуточных подшипников будет два, три или даже больше.

Скользящая вилка. Данный элемент конструктивно соединяет промежуточный и карданный вал на концах. Вместе с тем, он же компенсирует возрастающее расстояние по высоте между ними при езде по пересеченной местности.

Сами карданные валы делят но одно- и многосекционные. В случае односекционных валов область применения ограничена спортивными автомобилями с задне- и полноприводной трансмиссией, которые требуют максимально быстрой передачи момента на ведущие колеса. Многосекционные устройства находят применение в обычных легковых, а также грузовых автомобилях. Как несложно догадаться, все не перечисленные элементы карданного вала (в сумме их порядка 20) составлены уплотнителями, крепежными и демпфирующими элементами. В силу того, что карданные валы эксплуатируются в особенно жестких условиях, все эти элементы отличаются простотой и высокой живучестью.

Немного о типах карданных передач

Несмотря на довольно простое устройство карданных валов и, в целом, не слишком широкую область их применения, инженеры нашли несколько решений вопроса передачи крутящего момента. Карданные передачи могут быть реализованы с использованием таких конструкций:

Шарнир равных угловых скоростей;

Шарнир неравных угловых скоростей;

Жесткие полукарданные шарниры;

Упругие полукарданные шарниры.

Классическим вариантом принято считать использование шарниров неравных угловых скоростей (НУС). Такие шарниры нашли применение не только в карданной передаче. Они были реализованы рулевых колонках и даже в некоторых инструментах. Впрочем, на современных внедорожниках уже чаще используется система с ШРУсами, т.е. шарнирами равных угловых скоростей. Упругие шарниры тоже применяются довольно часто. Особенность таких шарниров в том, что они передают момент при изгибах, не превышающих 8 градусов. Вместе с тем, шарниры, представляющие собой упругие резиновые муфты, гарантируют отсутствие резких динамических нагрузок и, по сути, не требуют технического обслуживания. А вот жесткие полукарданные шарниры в автомобилестроении уже не применяются, хотя относительно успешные попытки были.

Неисправности карданных валов

Неисправностей, которые кроются в системе карданной передачи, довольно много. Самый верный вариант – обратиться к специалистам на СТО для точной диагностики. Впрочем, на многие вещи автолюбитель обратит внимание еще до того, как будет поставлен точный «диагноз». Давайте перечислим их, а уже потом разберемся, что делать в случае выявления неисправности:

Протечка масла в районе коробки передач или же передней части кардана;

Вибрация при наборе скорости, а также стук или удары после включения КП в работу;

Скрип (как постоянный, так и нечастый);

Звон в трубе вала.

Если вы наблюдаете масло на кардане или же в районе коробки передач, то строго рекомендована проверка сальника коробки. Со временем уплотнители изнашиваются и перестают быть эластичными, вследствие чего образуется небольшая щель между сальником и штоком кардана – через нее масло может выходить из агрегата. Также стоит обратить внимание на целостность шлицевого соединения. Если шлицы имеют шероховатости или заусенцы, может также наблюдаться протечка масла. Как правило, проблема решается зачисткой шлицев шлифовальной шкуркой. Самый надежный вариант: замена шлицев.

Как показала практика, появления стуков и ударов при нагрузке на кардан обусловлена его люфтом. В первую очередь проверяют крестовину – если она начала разрушаться, замена является строго обязательной. Также обращают внимание на болты карданного вала. Их необходимо просто подтянуть. Проверьте также подшипники и подвижные шлицы. В случае износа шлицов и появления люфтов в подшипниках эти элементы нужно менять. Проблема скрипа, возникающего при нажатии на газ, нередко кроется в работе шарниров. Проверьте крестовины или ШРУСы. Крестовина может проржаветь и заклинивать. Если проблему игнорировать, она попросту разрушится – замену нужно произвести как можно скорее. С шарнирами равных угловых скоростей еще можно поработать. Их перебирают, осматривают, смазывают в случае необходимости и затем проверяют в реальных условиях. Если скрип остается, ШРУСы требуют замены.

Читайте также  Как работает трансмиссия аутлендер

Пожалуй, наиболее часто встречающимся индикатором неисправности карданного вала является вибрация. Сразу отметим, что вибрации могут наблюдаться и при дисбалансе колес. Если с колесами все в порядке, то источником вибрации на определенных скоростях очень часто является именно карданный вал. Зачастую вибрации наблюдаются на скоростях 60-80 км/ч, а также 90-120 км/ч. Заметьте, что вибрация карданного вала может наблюдаться не только при выработке отдельных его элементов, но даже и после ремонта. Вот в чем может крыться проблема:

Попадание твердых частиц и грязи в КП, раздаточную коробку и отдельные элементы кардана. Рекомендуется очистка кардана и в особенности его фланцев;

Отрыв или сильная коррозия балансировочных колец. Выявить проблему можно при осмотре;

Нарушение целостности крестовин. Их рекомендуется заменить;

Механические повреждения самого кардана. Если «труба» имеет более чем полутора-миллиметровую деформацию, то ее нужно заменить. В иных случаях ее можно править на гидравлическом прессе;

Неправильная сборка и монтаж кардана.

Заметьте, что не всегда источником вибраций является именно кардан. К примеру, вибрация может возникать на одних и тех же оборотах, но на неодинаковых передачах – в этом случае в проверке кардана нет необходимости. Если же вибрация начинает слабеть при переключении на другую передачу, но не исчезает совсем, карданный вал все же стоит проверить. А что касается звона в трубе вала, то его источником может стать отлетевшая крышка шлицов. В этом случае кардан разрезают и приваривают крышку на ее место. В очень редких случаях размещенная внутри трубы опора свинцового сердечника, призванная компенсировать дисбаланс, отрывается полностью или разваливается на части. В этом случае кардан остается лишь заменить на новый.

Поиск нового карданного вала

Вообще, найти подходящий кардан несложно. Автолюбитель может приобрести новый в магазине или же найти поддержанную деталь на авторазборке. Каждый из этих вариантов по-своему хорош. Главным достоинством разборок является то, что там автолюбитель сможет найти недорогие автозапчасти. Что касается поисков автозапчастей в магазине, то здесь есть несколько вариантов:

Поиск по коду комплектующей;

Поиск по VIN-коду автомобиля;

Поиск по ключевым параметрам автомобиля: марка, модель, год выпуска и некоторые параметры агрегатов.

Сегодня все чаше пользуются последним вариантом поиска, т.к. современные интернет-магазины используют не только поиск по кодам, но и ориентирование по древовидным спискам – постепенное движение по схеме «марка – модель – категория запчасти – …. – запчасть». Покупателю стоит указывать параметры транспортного средства крайне внимательно, не допуская ни одной ошибки. Как правило, интернет-магазины предлагают новые карданные валы азиатского, реже европейского производства.

Если вы решились на покупку подержанного кардана, то его нужно будет проверить. Во-первых, необходимо осмотреть места креплений. Если они замятые или погнутые, то такое изделие не стоит покупать. Особенно важно осматривать карданы, конструкция которых не предусматривает наличия фланцев. Во-вторых, нужно проверить трубы кардана. Если они гнутые, весь вал быстро начнет вибрировать. В-третьих, изделие все равно придется отнести специалисту – он должен выявить, разбирался ли вал, а если разбирался, то был ли собран по технологии. В-четвертых, необходимо обратить внимание на шлицевое соединение. Зазубрины, вмятины и следы сильной коррозии – все это сигнализирует о том, что кардан не стоит приобретать. И, наконец, в-пятых – подвесные подшипники. Они должны быть целыми, не издавать посторонних звуков и т.п. Желательно покупать б.у. кардан с гарантией от продавца.

Карданный вал – простое на первое взгляд изделие, с которым нередко возникают проблемы. Несмотря на высокую живучесть таких валов, они нуждаются в периодическом осмотре и обслуживании. В силу большого эксплуатационного ресурса автолюбитель может приобрести даже б.у. карданный вал, однако неновое изделие нужно самым тщательным образом проверять. В продаже встречаются и новые карданы – их производят как на отечественных, так и зарубежных заводах. Несмотря на то, что оригинальные карданы являются самыми надежными, их стоимость многие считают неадекватной. Неоригинальный кардан покупать можно, однако какие-то рекомендации по производителям дать сложно – качество изделий практически всех фирм, работающих на вторичный рынок карданных валов, примерно одинаково.

Карданный вал автомобиля: назначение, виды, особенности ремонта

Карданный вал автомобиля

Важный узел транспортного средства — карданный вал. Что это за деталь? Для чего нужна? Где находился? Читайте в нашей публикации.

Что такое карданный вал

Назначение карданного вала – передача крутящего момента. В автомобилях он устанавливается между коробкой передач и редуктором моста. Для заднеприводных моделей монтируется один вал, в полноприводных – два. Такую же конструкцию используют в системе рулевого управления, для подключения внешних блоков к спецтехнике – тракторам, экскаваторам.

  • Фланец-вилка. Они соединяют вал с КПП и редуктором.
  • Крестовина. Необходима для сопряжения 2-х труб вала при изменении угла (стандартно до 20°) относительно друг друга.
  • Раздвижное шлицевое соединение (скользящая вилка). Компенсирует изменение расстояния между КПП и редуктором моста, что происходит во время движения.
  • Подвесной подшипник. Крепит конструкцию к кузову автомобиля. Количество равно числу секций кардана.
  • Сальники и обойма сальника. Используются для герметичного примыкания узлов.

Для спецтехники разрабатывают модели для экстремальных условий – большая механическая нагрузка, минимизация влияния загрязнения.

Функция карданной передачи

В машине кардан нужен для передачи крутящего момента от КПП или раздаточной коробки к редукторам моста. Сложность заключается в том, что оси вращения коробки и моста находятся в разных плоскостях. Поэтому кардан установлен не четко в горизонтальной плоскости, а под небольшим углом.

  • Составная конструкция из нескольких труб. Обеспечивает надежное соединение КПП и моста, которые расположены в разных плоскостях.
  • Минимальный люфт крестовин и вилок нужен для мягкой передачи крутящего момента, что сказывается на плавности хода.
  • Компенсация подвижности задней оси с помощью скользящей вилки.

Виды карданных валов

Тип карданной передачи зависит от назначения. Компоновка разрабатывается на стадии проектирования. Выбор, зачем нужен карданный вал конкретной конструкции определяется техническими характеристиками автомобиля. В некоторых случаях необходим монтаж многовального механизма с несколькими шарнирами.

Асинхронные

Асинхронная схема применяется во многих автомобилях с задним или полным приводом. Особенность – в процессе движения формируются неравные угловые скорости. Это происходит из-за соединения двух вилок с помощью крестовины под прямым углом. Второстепенный вал 2 раза отстает и 2 раза обгоняет главный.

Для компенсации устанавливают дополнительные карданные шарниры неравных скоростей. Они монтируются на концах вала. При такой схеме допускается изменение угла между трубами до 20°. Недостаток – из-за усложнения нужно частое обслуживание, ремонт.

Синхронные

Решением проблемы асинхронных моделей стали ШРУСы – шарниры равных угловых скоростей. Они имеют различную конструкцию. На автомобилях Pegout и Renault монтируют «Трипод». В нем передача крутящего момента происходит через 3 сферических ролика. Они скользят в пазах вилки ведомого вала.

Особенность синхронных карданов – возможность работать при углах отклонения до 70°. Происходит снижение вибрации, увеличивается безремонтный срок эксплуатации. Недостатки – есть вероятность повреждения пыльников на бездорожье.

Гибкая и жесткая полукарданная передача

Это одна из разновидностей карданного вала, предназначенная для компенсации угловых поворотов, небольшого изменения расстояния между КПП и задним мостом во время движения. Упругое звено изготавливается из резинотканевого материала или резины. Компенсация изменения угла происходит за счет сжатия или растяжения этого элемента.

Жесткий карданный шарнир устанавливается в автомобилях редко. Причина – низкая степень надежности, повышенный шум во время работы. Конструкция применяется для компенсации дефектов монтажа.

Как проверить состояние карданного вала

Первые признаки появления неисправностей в кардане – шум и повышенная вибрация. Вторичные «симптомы» – протечка масла в месте состыковки вала с КПП, во время переключения передачи возникает стук. Для проверки необходима эстакада или смотровая яма. Нужен свободный доступ ко всем элементам, хорошее освещение.

  • Крепления. Проверка наличия гроверной шайбы и степени ее затянутости на гайке промежуточной опоры и соединения фланцев. Возможный дефект – появление люфта и вибрации.
  • Состояние эластичной муфты. Возможно нарушение целостности, механические повреждения. Они влияют на степень компенсации смещений элементов карданного вала. Проверка – медленное вращение кардана по часовой стрелке и обратно. Должен отсутствовать люфт.
  • Появление зазоров между скользящей вилкой и валом. Причина – износ деталей. Для контроля нужно повернуть вал с муфтой. Если происходят «биения», есть люфт, необходима замена скользящей вилки.
  • Шарниры. Проверку удобно делать с помощью шлицевой отвертки. Она вставляется в проушины вилок. Признак неисправности – при движении есть люфт.
  • Подвесной подшипник. Если во время раскачивания вала наблюдается биение подшипника, это указывает на его замену.

Важно: можно попытаться сделать балансировку кардана в домашних условиях. Но это не гарантирует полное устранение дефектов.

Демонтаж и установка карданного вала

Определить точное время, когда нужно менять кардан, могут только специалисты. Явные признаки неисправности – значительные механические повреждения, дефекты соединений, деформации. Для демонтажа кардана необходимо поставить машину на эстакаду или над смотровой ямой.

  1. Открутить болты, соединяющие фланцы моста и кардана.
  2. Вал опустится вниз. Нужно заранее подготовить для него опору.
  3. Снять крепления резиновой муфты.
  4. Выдвинуть кардан из КПП.
  5. Демонтировать крепление подвесного подшипника.

Важно своевременно проводить обслуживание и диагностику карданной передачи. Это поможет минимизировать появление поломок, неисправностей.

Если Вы заметили ошибку, неточность или хотите дополнить материал, напишите об этом в комментариях, и мы исправим статью!

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

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