Карданный вал: устройство, принцип работы, виды и инструкция по замене

Модернизация вала

Часто мож­но слы­шать от пере­воз­чи­ков о том, что поми­мо соб­ствен­но ремон­та кар­дан­но­го вала им пред­ла­га­лась так­же услу­га по его модер­ни­за­ции, бла­го­да­ря кото­рой кар­дан­ная пере­да­ча ста­но­ви­лась более креп­кой, надеж­ной, вынос­ли­вой. Да, дей­стви­тель­но такая услу­га на рын­ке суще­ству­ет, толь­ко в нашем слу­чае сло­во «модер­ни­за­ция» было бы пра­виль­нее заме­нить на «опти­ми­за­ция». Что­бы не быть голо­слов­ным, при­ве­ду кон­крет­ные при­ме­ры подоб­ных работ. Так, если под модер­ни­за­цию попа­да­ет кар­дан­ный вал с под­вес­ным под­шип­ни­ком, то в ряде слу­ча­ев от допол­ни­тель­ной, про­ме­жу­точ­ной опо­ры мож­но отка­зать­ся. Тем самым не толь­ко упро­ща­ет­ся кон­струк­ция, но и повы­ша­ет­ся надеж­ность пере­да­чи: чем мень­ше в ней дета­лей, тем мень­ше веро­ят­ность воз­ник­но­ве­ния полом­ки. При этом опа­се­ния пере­воз­чи­ков о том, что у длин­но­го кар­дан­но­го вала боль­ше веро­ят­ность воз­ник­но­ве­ния пара­зит­ных виб­ра­ций, отча­сти не совсем обос­но­ван­ны. Да, дей­стви­тель­но чем длин­нее тру­ба вала, тем силь­нее ампли­ту­да ее рас­кач­ки от дис­ба­лан­са. С дру­гой сто­ро­ны, если тру­ба каче­ствен­ная, а сам вал в сбо­ре хоро­шо отба­лан­си­ро­ван с при­ме­не­ни­ем совре­мен­ных стан­ков, то пово­дов для бес­по­кой­ства не будет. Разу­ме­ет­ся, исклю­чить под­вес­ную опо­ру мож­но не во всех слу­ча­ях. Точ­нее будет ска­зать, вари­ан­тов без­опас­но­го уда­ле­ния из кар­дан­ной пере­да­чи про­ме­жу­точ­ной опо­ры немно­го. Но они суще­ству­ют, опро­бо­ва­ны в реаль­ной экс­плу­а­та­ции и даже одоб­ре­ны про­из­во­ди­те­ля­ми кар­дан­ных пере­дач. Напри­мер, ряд таких модер­ни­зи­ро­ван­ных при­во­дов про­де­мон­стри­ро­ва­ны на сай­те фир­мы Spicer. Исклю­че­ние из кон­струк­ции под­вес­ных под­шип­ни­ков осо­бен­но акту­аль­но на слож­ных при­во­дах, име­ю­щих, напри­мер, две про­ме­жу­точ­ные опо­ры, рас­сто­я­ние меж­ду кото­ры­ми состав­ля­ет не более полу­мет­ра. Разу­ме­ет­ся, любой опти­ми­за­ции кон­струк­ции пред­ше­ству­ет ее рас­чет, и в том чис­ле на устой­чи­вость. Дела­ет­ся это посред­ством спе­ци­аль­ных ком­пью­тер­ных про­грамм, что не про­сто повы­ша­ет точ­ность резуль­та­та, но и суще­ствен­но эко­но­мит вре­мя и, что сего­дня осо­бен­но акту­аль­но, финан­сы вла­дель­ца автомобиля.

Уси­ле­ние кар­дан­ной пере­да­чи, как пра­ви­ло, про­во­дит­ся за счет исполь­зо­ва­ния тру­бы боль­ше­го диа­мет­ра или уве­ли­че­ния тол­щи­ны ее стен­ки. Такая модер­ни­за­ция при­во­дит к утя­же­ле­нию кон­струк­ции, одна­ко что-то при­хо­дит­ся при­не­сти в жерт­ву, и в нашем слу­чае – это мас­са при­во­да. При­ме­ча­тель­но, что у про­из­во­ди­те­лей авто­мо­би­лей уже изна­чаль­но име­ют­ся при­во­ды со стан­дарт­ны­ми и уси­лен­ны­ми (серия HD) тру­ба­ми. То есть, преж­де чем зака­зы­вать модер­ни­за­цию кар­дан­ной пере­да­чи, име­ет смысл посмот­реть фир­мен­ные ката­ло­ги: вполне воз­мож­но, что иско­мый вари­ант при­во­да уже раз­ра­бо­тан и досту­пен для зака­за. Кро­ме того, если целью модер­ни­за­ции явля­ет­ся уси­ле­ние всей кар­дан­ной пере­да­чи, то есть тру­бы и кре­сто­вин, то самым про­стым реше­ни­ем ста­нет пере­ход на иную серию валов! Напом­ним, что у про­из­во­ди­те­лей кар­дан­ных пере­дач валы раз­би­ты по пере­да­ва­е­мо­му кру­тя­ще­му момен­ту на серии. При этом новый, более мощ­ный вал, по сво­ей гео­мет­рии и кре­пеж­ным (при­со­еди­ни­тель­ным) раз­ме­рам будет абсо­лют­но иден­ти­чен тому, что сто­ял ранее.

А теперь такая важ­ная осо­бен­ность пере­да­чи – при рабо­те маши­ны в режи­ме пико­вых нагру­зок кар­дан­ная пере­да­ча выпол­ня­ет еще и функ­цию предо­хра­ни­те­ля. Так, в нашей прак­ти­ке были слу­чаи, когда заме­на штат­но­го кар­дан­но­го вала, кото­рый часто выхо­дил из строя из-за уве­ли­че­ния нагруз­ки на дви­га­тель, короб­ку пере­дач, раз­да­точ­ную короб­ку и редук­тор веду­ще­го моста, на более мощ­ный про­бле­мы с надеж­но­стью начи­на­лись уже с пере­чис­лен­ны­ми выше агре­га­та­ми. А ведь отре­мон­ти­ро­вать кар­дан­ный вал и ту же короб­ку пере­дач сто­ит совсем раз­ных денег. Имен­но по этой при­чине не сто­ит забы­вать, что кар­дан­ная пере­да­ча есть неотъ­ем­ле­мый эле­мент всей сило­вой линии авто­мо­би­ля, а зна­чит, ее пара­мет­ры учи­ты­ва­лись кон­струк­то­ром гру­зо­ви­ка при под­бо­ре тех или иных агрегатов.

Плохо

Интересно

Супер

Уход за карданной передачей

Следует проверять крепление фланцев карданных валов и кронштейна промежуточной опоры.

Все болты крепления должны быть затянуты до отказа. Необходимо периодически проверять посадку крестовин в подшипниках и подшипников в вилках. При ослаблении болтов, крепящих крышки подшипников, надо подтянуть их. Момент затяжки должен быть равен 1—1,5 кгс*м. При значительном радиальном и торцовом зазоре в подшипниках крестовин нужно заменить карданный вал в сборе.

Необходимо строго соблюдать периодичность выполнения смазочных операций и соответствие применяемого масла для карданной передачи (подшипника опоры, шлицевого соединения) требованиям карты смазки. Для смазки шлицевые соединения необходимо разобрать, промыть шлицы скользящей вилки и внутреннюю полость шлицевой втулки и заложить в эту полость свежую смазку.

При снятии карданного вала с автомобиля или при установке его на автомобиль нельзя пользоваться монтажной лопаткой или другими предметами, вставленными в шарнир для прокручивания карданного вала. Это влечет за собой повреждение уплотнений, что приводит к преждевременному выходу из строя карданных шарниров.

Разбирать шарнир рекомендуется только в случае выхода из строя его деталей. Для разборки шарнира следует пользоваться специальным съемником. Использовать молоток для разборки шарнира нельзя, так как это приводит к нарушению соосности отверстий в вилках шарниров под подшипники, после чего резко снижается долговечность шарнира. При разборке шарнира необходимо спрессовать торцовые уплотнения с двух смежных шипов. Во время разборки надо следить за тем, чтобы не повредить торцовых уплотнений. Повторная установка поврежденных торцовых уплотнений в шарнир недопустима, так как при этом нельзя обеспечить требуемого натяга торцового уплотнения на посадочном пояске шипа. Сборка шарнира с комбинированным (радиальным и торцовым) резиновым уплотнением подшипников может производиться одним из двух следующих методов:

1. Торцовое уплотнение предварительно напрессовывают на два смежных шипа крестовины, после этого крестовину устанавливают в вилку (фланец). Остальные торцовые уплотнения устанавливают на шипы через отверстия под подшипники в вилках (фланцах) и напрессовывают на посадочные пояски шипа.
2. Крестовину без торцовых уплотнений устанавливают в вилку (фланец), после этого на шипы крестовины через отверстия под подшипники в вилках (фланцах) напрессовывают торцовые уплотнения.

Для напрессовки торцового уплотнения на посадочный поясок шипа необходимо пользоваться специальным приспособлением — оправкой. В случае отсутствия в комплекте запасных частей торцовых уплотнений допускается установка подшипников 804805К1 без торцового уплотнения, но долговечность уплотнения при этом понижается.

При сборке шарниров в каждый подшипник крестовины закладывается 4—4,2 г смазки, а в каждое глухое отверстие шипа 1,1 —1,3 г смазки 158.

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.

Обслуживание карданного вала

В большинстве случаев обслуживание сводится к регулярной (каждые 3 – 5 тысяч километров) проверке и замене поврежденных деталей, а также смазке шлицевого соединения. Исключение составляют карданные валы со смазываемыми подшипниками крестовин. Они отличаются от необслуживаемых наличием тавотницы – устройства для закачивания смазки. Такие крестовины смазывают с помощью шприца. Мнения насчет оптимальной смазки расходятся. Несмотря на то, что этот узел на всех автомобилях работает одинаково, не только автомеханики, но даже инструкции по эксплуатации различных автомобилей рекомендуют разную смазку. Наилучшие результаты дают литиевая смазка Castrol Komplexmett и российские ТАД-17 и №158. Эти смазки дают хорошие результаты как на российских, так и на иностранных автомобилях. Шприц для смазки карданного вала продают в большинстве автомагазинов. Если у вас по каким-то причинам не получается смазать кардан на автомобиле, то снимите его и положите на стол. В таком состоянии смазать его гораздо легче.

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.

Эксплуатация и возможные неисправности карданной передачи

Бережная эксплуатация автомобиля позволяет шарнирам карданного вала и шаровым шарнирам передних валов сохранить свою работоспособность надолго, как минимум до 100 тысяч побега. Что касается труб, то при отсутствии механических повреждений их можно использовать долгие годы без замены, в противном же случае изогнутый механизм стоит просто заменить новым

Следует уделять внимание состоянию чехлов шарниров и заменять их при любом повреждении, уберегая тем самым шарниры

Сокращение работоспособности шарниров могут спровоцировать резкие разгоны, пробуксовка в грязи, неправильный выбор скоростей, долгие поездки по снежным и грунтовым дорогам с глубокими колеями.

О неисправности карданной передачи можно узнать по появившимся посторонним звукам или рывкам автомобиля при движении. Существует несколько причин потери работоспособности карданной передачей, и среди них такие:

• износ карданных шарниров;
• деформация карданных валов;
• повреждение или износ сальников;
• повреждение защитного чехла шарнира;
• износ подшипников;
• ослабление соединительных механизмов.

Данные неисправности очень легко устранить, заменив поврежденные детали или подтянув крепежные детали.

Возможные неисправности «кардана»

Как стало ясно, «кардан» — устройство относительно простое в своей организации. Несмотря на это, довольно-таки примитивная конструкция сказывается на надёжности узла, которая, честно говоря, могла бы быть и повыше. Так, в отличие от ШРУСов на переднеприводных авто или обгонных муфт, дифференциалов на полноприводных агрегатах, «карданные» машины имеют лишь несколько основных составляющих трансмиссии:

• Передний карданный вал – вращает передние полуоси;
• Средний карданный вал – обеспечивает передачу вращения от КПП на все оси и полуоси автомобиля (передний и задние колёса);
• Задний карданный вал – имеется на полноприводных автомобилях и вращает, соответственно, задние полуоси.

Именно из-за нарушений в синхронности работы основных частей механизма случается большинство поломок «кардана». Помимо этого, сами составные элементы выполняют ряд важнейших и сложных функций, например:

1. Передают крутящий момент на оси и полуоси;
2. Поддерживают друг друга в конструкции автомобиля;
3. Служат опорой для иных частей трансмиссии.

Отметим, что при правильном обслуживании и эксплуатации в надёжности «кардан» ничем не уступает ШРУСам или иным распределителям крутящего момента. Однако зачастую карданные агрегаты эксплуатируются неправильно, поэтому и их поломки случаются нередко. Основные неисправности механизма представлены, так скажем, «золотой тройкой». Если быть точнее, то речь идёт о следующих проблемах:

Деформация некоторых частей «кардана», происходящая из-за наезда автомобиля на высокие препятствия или сбоев в его работе;
Рассинхронизация переднего, среднего и заднего валов, являющаяся следствием долгой, не обязательно неправильной эксплуатации карданного механизма;
Износ составных частей механизма. Чаще всего страдают шарниры, подшипники и сальники «кардана»

Дабы не допустить более серьёзных неисправностей из-за износа подобных деталей, крайне важно каждые 60-80 000 километров пробега проверять карданный вал на дефекты и при наличии устранять таковые.

Это интересно: Устройство и принцип работы соленоидов АКПП

Большинство карданных механизмов имеют довольно-таки внушительный ресурс – 400-500 000 километров пробега. Естественно, добиться полной отдачи от устройства получится лишь в том случае, если соблюдать правила его обслуживания и эксплуатации.

Разбалансировка

Среди основных нарушений в работе вала наибольшее распространение приобрела разбалансировка. Ее возникновению способствует некачественное закрепление зазоров крестовин в процессе монтажа и несоблюдение правил эксплуатации. Зачастую неправильная фиксация зазоров возникает на этапе производственной сборки. Разбалансировка возникает не сразу, сначала развивается дисбаланс, который можно определить по вибрации во время переключения коробки передач. Она оказывает заметное воздействие на шаровую конструкцию и способствует интенсивному износу основных элементов системы. Результатом становится ухудшение равновесия автомобиля и увеличение вероятности дорожного происшествия. Поэтому рекомендуется соблюдать правила, производить систематической осмотр вала, включая карданный шарнир и крестовые элементы, осуществлять своевременный ремонт при обнаружении изношенных деталей.

Ремонт шлицевых соединений

При больших люфтах в шлицах обычно меняют изношенный кардан на новый. Но возможна альтернативная схема ремонта. Если вы хотите сберечь бюджет, можете попробовать убрать люфт в шлицах при помощи сварки. При этом используется свойство металла расширяться при нагреве и сжиматься при остывании. Для этого кардан разбирается, ставятся метки на шлице, чтобы не нарушить балансировку. После этого берётся часть кардана, которую нужно обварить для устранения люфта. Данная часть (мама) зачищается от краски, грязи и ржавчины. После чего с помощью сварки делаются три круговых шва. Первый делается рядом с резьбой, второй ближе к середине, третий недалеко от второго. Толщина шва должна быть достаточной, чтобы убрать люфт. Если перестараться, то кардан может не собраться. В этом случае швы нужно обточить на точиле или болгаркой до нужной толщины. В результате люфт должен исчезнуть. Надёжность данного способа вызывает большие сомнения, но если покупка нового кардана в силу различных причин недоступна, этот способ ненадолго поможет.

Пару слов о ремонте карданного механизма

Процедура ремонта карданного механизма состоит из следующих этапов:

1. Во-первых, определяем точную причину поломки путём детального осмотра узла в смотровой яме или на подъёмнике;
2. После этого, уже заведомо зная о том, что необходимо менять, требуется подготовить инструмент и детали для замены. Чаще всего проводятся такие процедуры как:
3. замена расходников.

В процессе подбора новых деталей важно учитывать общие размеры вашего механизма, особенно длину крутящих вилок, так как при работе валов она меняется больше всего. Узнать габариты можно по специальной технической литературе

Для примера, давайте обратим внимание на размеры «кардана» некоторых моделей УАЗ:

Подготовив нужный инструментарий, остаётся устранить поломку. К счастью многих автомобилистов, конструкция карданного вала довольно-таки примитивна, вследствие чего провести сборку-разборку данного механизма очень просто.

В целом, особых сложностей в понимании общей сущности карданных валов нет. Несмотря на простоту устройства и приемлемую надёжность, подобные механизмы имеют большие габариты и немалую массу, что и сказывается на их незначительном серийном использовании. В любом случае, «карданы» использовались ранее и используются до сих пор, поэтому знать об их устройстве и принципах работы будет не лишним каждому автомобилисту. Надеемся, представленный выше материал помог вам разобраться с этим. Удачи на дорогах и в обслуживании авто!

Особенности функционирования

Главная особенность, которая является и недостатком этого шарнира, — неравномерная циклическая передача вращения. То есть, из-за имеющегося угла между валами ведомая часть привода переменно то обгоняет, то отстает от ведущей. Из-за этой особенности шарнир и называется «неравных угловых скоростей». Поэтому в переднем приводе валы с таким устройством не используются.

Особенность принципа работы карданной передачи учитывается конструкцией. Чтобы частично компенсировать неравномерную передачу, в устройстве привода используется одновременно два и больше шарнира. Также на легковых авто нередко можно встретить и полукарданный упругий элемент.

Чтобы имеющиеся карданы компенсировали цикличную неравномерную передачу, их еще необходимо правильно разместить относительно друг друга. Для этого шарниры располагают синхронно, а не со смещением между собой. То есть, внутренние вилки, установленные на трубчатом валу, и внешние, соединяемые фланцами с осями узлов, установлены в одной плоскости.

Полукарданный упругий элемент конструктивно очень схож с шарниром неравных угловых скоростей. У него также имеются две вилки, но соединены в единую конструкцию они при помощи эластичной (резиновой) вставки. Бывают конструкции и с фланцевым соединением.

Несмотря на свой недостаток, карданы достаточно широко используются. И способствует этому высокая надежность шарнира и неприхотливость к условиям работы. Это позволяет карданную передачу оставлять открытой, без каких-либо защитных элементов.

В целом, карданная передача может отработать очень длительный срок без какого-либо обслуживания. Выход из строя шарнира может вызвать только попадание внутрь подшипников загрязняющих веществ из-за поврежденных сальников. И то, к поломке это сразу не приведет. Кардан станет негодным для использования только при значительном износе игольчатых тел качения подшипников. Сам шарнир является неремонтируемым и при износе он просто заменяется.

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.

Шарнир равных угловых скоростей

Полуоси, независимо оттого, где они применяются, в переднеприводном автомобиле или в автомобиле с приводом на задние колеса с независимой подвеской, представляют собой карданные валы в миниатюре

Важное различие заключается в том, что они короче, и в том, что внешние концы перемещаются с колесами, которые они приводят в движение, а углы, под которыми они передают крутящий момент, больше. Вес является важным фактором, потому что, валы образуют часть «неподрессоренной массы», которая влияет на плавность хода и устойчивость

Одновременно полуоси должны быть по возможности небольшими, потому что они должны проходить через подвеску и оставлять место для других компонентов, таких, как тормозной механизм и привод, которые образуют часть колесного узла. Поэтому полуоси могут быть трубчатыми, но более часто сплошными, из-за того, что это дает возможность сделать их тоньше и дешевле.

Однако конструкция самого вала не настолько важна, насколько важна конструкция шарниров на каждом конце вала. Основная задача любого карданного шарнира — передавать крутящий момент при изменяющихся углах между валами. Чтобы не допустить вибраций, шарнир должен обеспечивать постоянное равенство угловых скоростей соединяемых валов. Конструкция шарнира должна обеспечивать равенство угловых скоростей, работать при больших углах между валами, компенсировать продольные перемещения и иметь минимальное трение.

Наиболее распространенным шарниром в приводных валах является универсальный карданный шарнир неравных угловых скоростей, который хорошо работает в различных конструкциях. В альтернативных конструкциях могут использоваться эластичные материалы, резиновые «бублики» или диски из прочного пластика. Но все эти конструкции обладают одним недостатком: если два соединенных шарниром вала вращаются под углом и ведущий вал вращается с постоянной скоростью, скорость ведомого вала будет изменяться при каждом обороте вала, то увеличиваться относительно ведущего, то уменьшаться.

Что такое ШРУС?

Увеличение угла между валами увеличивает разницу в угловых скоростях

Это свойство может не приниматься во внимание, если углы между валами небольшие или они вращаются медленно, но понятно, что они не могут применяться в приводе к передним ведущим и управляемым колесам. Колеса должны вращаться с постоянной скоростью, а не с вибрацией, то быстрее, то медленнее, причем изменяясь сотни раз в минуту

Таким образом, шарнир ведущей полуоси в переднем приводе должен обеспечивать равенство угловых скоростей ведущего и ведомого валов привода — следовательно, нужен шарнир равных угловых скоростей (ШРУС).

Историческая справка

После 1930 года появилось несколько конструкций ШРУС, особые улучшения конструкции были разработаны специалистами по трансмиссиям компании GKN. Первый производитель серийных автомобилей с передним приводом использовал «сдвоенные» карданные шарниры неравных угловых скоростей, что дало возможность решить проблему. Большинство шарниров равных угловых скоростей соединяют два вала через «сепаратор», в котором находятся шарики или ролики, которые перемещаются в канавках, выполненных на концах обоих валов. Вместо циклического изменения скорости ведомого вала, циклические движения совершают шарики или ролики, а ведомый вал вращается с той же скоростью, что и ведущий. Можно также обеспечить осевое перемещение шариков или роликов в корпусе шарнира, для компенсации изменения длины такой передачи. В полуосях, приводящих в движение передние колеса, таким выполняется внутренний шарнир, потому что ему не нужно работать под такими большими углами, как наружному.

Нагрузки на ШРУС

Нагрузки на ШРУС увеличиваются при увеличении угла между валами, и если им приходится работать долгое время под большими углами, это может уменьшить их долговечность и точность работы. Однако при очень больших углах работают только наружные шарниры в переднем приводе, а время их работы в таком положении не очень большое, потому что это происходит, только когда колеса вывернуты до упора. ШРУСы в основном обладают очень высокой долговечностью, если обеспечена адекватная смазка шарнира.

Иногда не обращают внимания на эластичные защитные чехлы ШРУСа, хотя они защищают шарниры от попадания в них грязи и пыли, а это существенно влияет на долговечность шарнира. Как уже упоминалось, ШРУСы сейчас широко используются в карданных передачах заднеприводных автомобилей. На самом деле инженеры по современным трансмиссиям, сталкиваясь с проблемой шума и вибраций, обычно заменяют обычные карданы на ШРУС.

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 шарнир

Принцип работы шарнира карданного вала на примере автомобиля Скания

Карданный шарнир используется для соединения валов, которые не имеют постоянного соосного расположения. Ниже перечислены основные требования, обеспечивающие правильное функционирование карданной передачи: ⇒Углы сочленения должны быть выбраны правильно (α)

Вилки карданного вала располагаются в одной плоскости.

⇒ Приварные вилки должны иметь правильное относительное расположение, т.е. вилки карданного вала должны располагаться в одной плоскости, а вилки промежуточного карданного вала должны быть смещены на 90 градусов.

Вилки карданного вала располагаются в одной плоскости, тогда как вилки промежуточного карданного вала смещены на 90 градусов

При несоблюдении указанных требований возникает вибрация карданного вала.

Вилки карданного вала располагаются в разных плоскостях

Предположим, что вал 1 вращается с постоянной скоростью (равномерное движение). Вследствие угла изгиба (α) карданного шарнира, вал 2 будет вращаться с неравномерной скоростью (нерегулярное движение). За один оборот скорость вращения дважды увеличивается и уменьшается. Чем больше угол сочленения, тем сильнее изменение частоты вращения ( тем больше неравномерность вращения).

Система карданной передачи с чрезвычайно высокой степенью неравномерности вызывает сильную вибрацию. Автомобили с дополнительным задним мостом особенно чувствительны к неравномерному движению карданного вала. Это объясняется изменением углов шарнира при вертикальном перемещении дополнительного заднего моста.

В системе карданной передачи углы сочленения должны быть как можно меньше, но при этом они должны составлять не менее 1 градуса, чтобы исключить повреждения из-за давления на крестовину карданного шарнира, в результате чего сокращается срок службы карданной передачи и как результат, преждевременный ремонт карданного вала.

Если в карданной передаче используется несколько шарниров, каждый из них порождает неравномерность, соответствующую величине угла. Правильным подбором углов сочленения можно максимально снизить вибрации карданной передачи и оттянуть срок ее ремонта.

Если вилки карданной передачи располагаются в одной плоскости и углы сочленения отсутствуют, то неравномерность, возникающая в одном шарнире, может компенсироваться другим шарниром. Если угол сочленения α 1 равен углу сочленения α 2, неравномерность вращения не возникает.

Поскольку вилки карданного вала располагаются в одной плоскости, то когда в одной вилке происходит увеличение частоты вращения, то в другой вилке происходит уменьшение частоты вращения, и наоборот. Существует две основные схемы карданных передач.

Обычно их называют Z- образной и W — образной.

Возможны и их комбинации.

В Z — образной схеме ведущий и ведомый валы либо абсолютно, либо почти параллельны.

В W — образной схеме ведущий и ведомый валы не параллельны.

На основе дух основных принципов можно сконструировать общую систему с одной карданной передачей.

Закажите коплексный ремонт карданного вала или двойной шарнир с доставкой в своем регионе.

Последствия неправильной работы кардана

Карданная передача в автомобиле должна работать правильно. В результате возникновение дисбаланса могут возникнуть серьезные последствия. При нарушении баланса карданного вала увеличиваются нагрузки на разные детали главного агрегата машины. Это приводит к быстрому износу и в дальнейшем проведению ремонта.

Определить уровень баланса и его нарушение можно только на специализированных станциях, где профессионалы с помощью специального оборудования смогут провести техническое обслуживание любого автомобиля. Именно наличие специального оборудование дает возможность для определения баланса вала. Вначале балансировка проводится с шарнирами, а потом измеряются зазоры в местах с крестовинами.

При правильной сборке зазоры должны соответствовать определенным нормам и при этом не должно быть никаких погрешностей

Производители часто не уделяют внимание зазорам и поэтому они не отвечают нормам, что потом приводит к серьезным последствиям

Если Вы почувствовали вибрацию двигателя во время езды, то следует сразу же обратиться к специалистам за помощью.

Поделитесь информацией с друзьями: