Карданный вал: как работает и зачем нужен кардан

Способ исправить и замена карданного вала

Поврежденная крестовина приводного вала или шарнира — еще одна неисправность, которую лучше всего устранить, заменив поврежденный элемент.Поломка крестовины вала, повреждение крепления крестовины — встречается редко и приводит к полной потере привода. Решение?

Замена и это вместе с капитальным ремонтом. При необходимости очень важно своевременно провести регенерацию в легковых  автомобилях, внедорожников, фургонов, грузовиков, автобусов, гидравлических  насосов и других компонентов транспортных средств, промышленной,  горнодобывающей и другой техники.

В зависимости от типа поломки проводят:

• замену крестовины;• проверяют фланцевое соединение;• проверяют трубчатый шарнир (копыто);• ремонтируют муфты;• проводится замена трубы, а также своевременная правка трубы;• проводят удлинение или укорочение;• замена шлицевых скользящих;• переделка неразборных приводных в разборные;• балансировка.

Очень важно, чтобы проводил балансировку грамотный мастер.

Стоит отметить, что не всегда нужна покупка чего-то нового. Иногда ремонт обходится и дешевле, если есть возможность устранить сопутствующие проблемы в работе того или иного узла.

Что касается балансировки, то она осуществляется в несколько шагов:

1. Проверка состояния и степени износа.2. Демонтаж карданной передачи.3. Проверка всех элементов.4. Замена поврежденных деталей приводного, в случае необходимости.5. Выпрямление карданной передачи на прессе для правки.6. Смазка крестоносцев, шарниров.7.

Крестовины надежны и самые нагруженные узлы в процессе работы, поэтому их приходится нередко ремонтировать, обновлять.

Один из важных компонентов подшипники, которые воспринимают все нагрузки на себя (осевая, радиальная), обеспечивая нормальное вращение, качение. Это один из самых нагруженных узлов, которому необходимо проводить регулярное ТО.

Чем больше угол работы вала, тем большую нагрузку переносят его крестовины. Требуют периодической смазки и контроля зазора.

Узел имеет сложную конструкцию, поэтому качество изготовления должно быть на первом месте. Необходимо соблюдать размеры, допуски, требования к обработке  (термообработке), нарезке резьбы, заявленные конструктором.

На рынке представлено очень много дешевых китайских замен, у которых срок службы очень короткий. Слабый герметик приводит к вытеканию смазки, а  применение некачественных материалов в процессе изготовления приводит к  быстрой поломке (появление люфта), так как узел не рассчитан на восприятие  требуемых нагрузок. Подобное происходит при применении мягких сплавов,  которые используются для снижения стоимости изделий.

Слишком твердая сталь вызывает трещины корпуса или чашки. Но несмотря ни на  что, даже такая деталь подлежит ремонту, а не замене. Что существенно  удешевит ремонт.Сначала изнашиваются поперечные и опорные подшипники, затем наиболее  распространенные шлицевые соединения при компенсации длины.

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».

ось кв

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.

А еще интересно:  Лучшие АКПП и двигатели для УАЗ 469/3151, характеристики, бензиновые, дизельные ДВС

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

Описание устройства и принципа работы карданного вала

Этот узел необходим для:

• привода машин;• приводов гидронасосов и других узлов автомобилей;• промышленной, горнодобывающей и строительной техники.

Используемые компоненты карданного вала влияют на его смазку и ее  периодичность. Необслуживаемые от английского «servicefree», не имеющие точек смазки, приобретают  популярность, поскольку благодаря хорошему уплотнению  они рассчитаны на длительную эксплуатацию без необходимости обслуживания.

Конструкция карданной передачи выглядит так:

1. Центральная труба.2. Наконечники и крестовины.3. Скользящая вилка.4. Вилка шарнира.5. Промежуточный подшипник.6. Подвесной подшипник.7. Эластичная муфта.

Эти устройства способствуют передаче крутящего момента. Конструкция  двухосного авто с задним ведущим мостом обеспечивает переход на заднюю ось.Ведущий вал представляет собой конструкцию, передняя часть которого шарнирно  соединена с ведомым валом коробки.

Шарнирное соединение необходимо из-за особого расположения карданного вала и корпуса коробки передач. Они под углом. Изменение угла по отношению к толкателю происходит, когда ведущий мост, подвешенный на пружинах, перемещается относительно корпуса, рамы, при сталкивании поверхности авто с неровностями дороги.

Карданный вал имеет в основе 2 полые трубы, которые в центре соединяются по оси. Передняя часть имеет вращающуюся часть и через переходник сцепления соединена с выходом КПП. На пересечении двух карданных секций, есть перекресток, который соединяет их между собой крестом.

Получается крестообразная конструкция с подшипниками на каждой стороне. Эти подшипники установлены на вилке, и  благодаря им, вращение передается от вала к валу на угол от 15 до 35 градусов, в  зависимости от устройства.В задней части кардан прикручен к коробке передач хомутом, который крепится  четырьмя винтами.

Виды карданных валов

Карданные валы и карданные передачи можно классифицировать по ряду признаков:

  • 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.

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.
А еще интересно:  4runner 130 Мануал по ремонту 3vz-e

карданы.png

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.

Какие узлы необходимо проверить:

Балансировку кардана рекомендуется делать на стенде. Для этого на вал устанавливают специальные пластины-балансиры. После работы проверяется их состояние. Альтернативный способ – токарная обработка.

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

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.

В каталогах производителей можно увидеть, какие бывают карданы, особенности их конструкции и принцип работы. Но почти для всех моделей сохраняется общий принцип компоновки. Это делает их универсальными, частично взаимозаменяемыми.
Устройство карданного вала автомобиля
Кардан состоит из одной или нескольких секций полой трубы со следующими компонентами:

Конструкция карданной передачи зависит от условий эксплуатации и нагрузки. У легковых автомобилей вал имеет меньше частей, что повышает надежность работы.

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

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.

Порядок снятия кардана:

  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.

После этого можно заняться ремонтом, обслуживанием кардана. Перед установкой нового необходимо проверить работоспособность всех компонентов. Монтаж выполняется в обратном порядке.

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

Определение основных неисправностей

Как и у многих компонентов автомобиля, повреждения карданного узла происходит вследствие неправильного или неосторожного использования. Водители обычно того не замечают или пренебрегают своевременным ремонтом, который обошелся  бы намного дешевле замены запчасти или капитальных ремонтных работ.

Обычное  правило – пока не разрушается, об этом не нужно беспокоиться. Между тем, кардана – одна из самых загруженных частей в любой машине. Неисправности могут возникнуть без надлежащего обслуживания, водитель будет проинформирован по таким симптомам, как:

• вибрации;
• тремор;
• гудение;
• урчание;
• стук из-под автомобиля при трогании с места;
• различные неопознанные звуки.

Снятие и установка карданного вала


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

сбора.gif

Главное, при снятии КВ требуется соблюдать строгий порядок действий:

подшип.png

  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. 

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.

А еще интересно:  Легковой пикап Волга. Что из себя представляет, как выглядит

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.

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.

Карданная передача с полукарданным упругим шарниром

Упругий полукарданный шарнир способствует передаче крутящего момента между валами, расположенными под небольшим углом. Происходит это, благодаря деформации упругого звена.

1 — гайка; 2 — ведомый вал коробки передач; 3 — шайба стопорная; 4 — болт (3 шт.); 5, 6 — фланцы муфты; 7 — обойма; 8 — карданный вал; 9 — сальник; 10 — стопорное кольцо; 11 — центрирующее кольцо; 12 — уплотнитель

В качестве примера можно привести упругую муфту Гуибо. Это шестигранный сжатый упругий элемент. К нему крепятся фланцы ведущего и ведомого валов и передается крутящий момент.

Заключение

Стоит отметить, что чаще всего под карданной передачей понимают, конечно, кардан заднеприводного автомобиля. Что касается карданом со ШРУСами в переднеприводных авто – это, скорее, удачное применение разработки для внедорожников и заднеприводных машин. С этим мнением можно поспорить, но оно широко распространено в массах.

Как уже отмечено выше, такое изобретение, как карданная передача, сложно переоценить. Без него бы удовольствие от управления авто было бы не таким большим. А вероятнее, современные машины без кардной передачи вообще бы не могли передвигаться.

Обслуживание карданного вала

Традиционная схема обслуживания базируется на трёх операциях:

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.

Что может сломаться? как должен произойти сбой?

Казалось бы, карданный вал – чрезвычайно простой элемент, в котором мало что может сломаться. На практике список возможных сбоев на удивление велик:

  1. Сломана резина опоры вала — ремонтировать тут нечего, нужно заменить. И как можно скорее.
  2. Изношенная опора карданного вала — наиболее частое следствие серьезного износа приводной системы и следствие очень большого пробега автомобиля.
1 ЗвездаНельзя так писать о НивеНа троечкуНива хороша!Нива лучше всех! (Пока оценок нет)
Загрузка...
Закладка Постоянная ссылка.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *