Карданный вал это

Что такое кардан в автомобиле

Вопрос касательно устройства, назначения и ремонта карданного вала вряд ли заинтересует владельцев переднеприводных транспортных средств. Но если вы владеете машиной с полным или задним приводом, тогда про карданный вал (КВ) просто обязаны знать всё, и даже немного больше.

Ни один автомобиль с полным и задним приводом не обходится без этого элемента. Ключевой задачей КВ является передача энергии вращения от силового агрегата непосредственно на колёса. Это делает вал невероятно важной составляющей транспортного средства. От целостности и работоспособности кардана во многом зависит надёжность всего авто и его ходовых характеристик в частности.

Чтобы лучше разбираться в этом вопросе, нужно понять особенности карданного вала, разобраться с его разновидностями, устройством и принципом работы. Также не будет лишним узнать про характерные неисправности этого узла, что позволит по мере необходимости принять правильные меры по ремонту и восстановлению работоспособности КВ.

Что это такое

Начнём с основного назначения карданной передачи или вала. Это даст вам возможность окончательно понять, что же такое этот кардан и зачем он нужен в машине.

Это механизм, предназначенный для передачи вращения от коробки передач на редуктор. Вращение передаётся на редуктор передней или задней оси, что уже напрямую зависит от конкретного автомобиля и особенностей его устройства. Это промежуточный элемент, играющий при этом крайне важную и значимую роль в трансмиссии.

Карданные передачи могут применяться не только на заднеприводных и полноприводных автомобилях, но также присутствуют в мотоциклах. Если говорить простыми словами относительно того, что такое карданный вал, то его можно охарактеризовать как устройство для передачи вращения от КПП на ведущую ось. Этот механизм позволяет обеспечить независимое от кузова автотранспортного средства движение для колёс и подвески.

Не все до конца понимают, для чего нужен карданный вал в составе автомобильной конструкции. Такое приспособление становится практически незаменимым, когда машина выезжает на пересечённую местность. Когда автотранспорт движется по неровным поверхностям, возникают достаточно сильные колебания на ведущих мостах, раме и кузове.

А когда происходят даже незначительные смещения осей относительно друг друга, это существенно повышает износ элементов. Как результат, в машине нарушается плавность хода, которая самым непосредственным образом влияет на комфорт. За счёт наличия и работы карданной передачи все эти явления удаётся предотвращать.

Некоторые автотранспортные средства устроены таким образом, что коробка передач располагается выше, чем редуктор заднего моста. Из-за этого момент вращения приходится передавать под определённым углом. Реализовать такую передачу вращения становится возможным за счёт использования в конструкции карданной передачи или карданного вала.

Классификация

Всего существует несколько типов карданных передач. Применяется несколько принципов классификации для определения конкретного устройства.

Если рассматривать виды карданных валов по их назначению, тогда выделяют следующие:

1. Основные. Они выступают в качестве опоры для привода ведущих автомобильных колёс. То есть отвечают непосредственно за раскрутку колёс в машине.
2. Вспомогательные. Применяются как элемент подсобного механизма. Их можно встретить в паре с насосами и лебёдками, к примеру. Также могут выступать в роли промежуточной конструкции в различных устройствах.

Также можно разделить карданные передачи на:

1. Универсальные. Они отличаются способность компенсировать достаточно внушительные осевые перемещения.
2. Простые. Они лишены каких-либо ухищрений и особенностей. Зато чётко и качественно выполняют возложенные на них обязанности.

Но и это не всё. Есть и другой вариант классификации, который также делить карданные передачи на 2 типа.

1. Открытый. Это самостоятельный и отдельный механизм в конструкции автотранспортного средства.
2. Закрытый. Такой кардан спрятан от посторонних взоров, либо же является интегрированным в другой элемент автомобиля.

Отталкиваясь от конструктивных особенностей и назначения, карданные валы можно разделить на односекционные и многосекционные.

Многосекционные преимущественно применяются в обычных легковых и грузовых автотранспортных средствах. В случае с односекционными карданами речь идёт уже о ситуациях, где большую роль играет необходимость быстрого вращения на ведущей оси. Это относится к спортивным автомобилям, которые оснащаются задним или полным приводом.

Особенности устройства

Если не учитывать некоторые компоненты КВ в виде уплотнителей, креплений и эластичной муфты, то это устройство содержит в себе несколько ключевых составляющих. Хотя и та же муфта выполняет не менее важную роль, поскольку отвечает за поглощение вибраций и резких рывков.

Что же касается устройства карданной передачи, то тут следует выделить такие компоненты как:

• центральный вал. Его выполняют из высокопрочной стали. Фактически имеет внешний вид полой трубки;
• крестовины, имеющие шарнирные механизмы. Применяется пара таких крестовин. Они нужны для обеспечения вращения всех компонентов трансмиссии под определённым заданным углом. Во многом за счёт этого удаётся обеспечить плавную передачу крутящего момента;
• шлицевые раздвижные соединения. Этот элемент нужен в связи с тем, что при проездах по кочкам или иным препятствиям расстояние между редуктором самого моста и коробки передач увеличивается. А потому необходимо несколько удлинить карданный вал. Именно тут на помощь приходят шлицевые элементы;
• скользящая вилка. С её помощью удаётся сцепить или соединить между собой концы центрального и промежуточного вала;
• подвесной подшипник. Необходим для создания опоры конструкции, что позволяет кардану свободно вращаться вдоль собственной оси. В зависимости от того, сколько секций кардана используется в конструкции, применяется различное количество подвесных подшипников. Их монтируют непосредственно на кузов автотранспортного средства.

Но мало просто узнать, из чего состоит автомобильный карданный вал. Также следует дополнительно разобрать особенности все работающих компонентов.

Чтобы понять, как работает в машине карданный вал, необходимо уточнить некоторые нюансы относительно составляющих узла. Так вы лучше поймёте, на чём основывается используемая в авто карданная передача.

Эти агрегаты бывают двухвальными или одновальными. В случае с двухвальным устройством в механизме дополнительно присутствует промежуточный кардан, к которому в заднем отделе приварен хвостовик, дополненный наружными шлицами. А к переднему отделу с помощью шарнира монтируется скользящая втулка. Если система одновальная, тогда промежуточный участок на ней отсутствует.

В передней части авто КВ крепится в КПП за счёт подвижного соединения шлицевого типа. Для реализации такой задумки на конце механизма предусмотрено наличие специального отверстия, имеющего внутренние шлицы. Устройство позволяет осуществлять продольные смещения этих шлицов, когда машина находится в движении.

Затем монтируется подвесной подшипник КВ, который при помощи специального кронштейна устанавливается и фиксируется на кузове. Это выступает как дополнительное крепление, которое не позволяет осуществлять излишние смещения во время поездок.

После идёт вилка, располагающаяся между передней и задней частью КВ. Тут находится крестовина с игольчатыми подшипниками. За счет этих вилок и крестовин в конструкции КВ удаётся передавать момент при различных углах возможного изгиба карданного вала.

КВ фиксируется в задней части к редуктору заднего моста с помощью фланца. Параллельно с этим хвостовик, имеющий внешние шлицы, входит уже непосредственно во фланец привода автомобильной главной передачи.

Работа карданной передачи основывается на том, что она может передавать крутящий момент при меняющемся положении карданного вала в пространстве. Для реализации такой функции ключевую роль играют два компонента. А именно вилка и шарнир крестообразного типа.

Скользящая вилка позволяет несколько увеличивать длину механизма, когда автотранспортное средство движется по неровному участку дороги. Длинное шлицевое соединение не позволяет прекращать передачу момента даже в ситуациях, когда подвеска вместе с задним автомобильным мостом начинает смещаться вверх или вниз.

Задача шарнира при этом заключается в обеспечении вращения колёс при изменениях угла изгиба карданного вала. Принято считать, что механизм продуктивно работает, когда угол не превышает 20 градусов. При превышении этого значения начинается процесс активного износа элемента.

Преимущества и недостатки

Несмотря на объективную необходимость использования карданной передачи в автомобиле, этот механизм обладает сильными и слабыми сторонами.

Начнём с положительных качеств. Их перечень достаточно обширный, потому стоит остановиться на самых основных.

• надёжность и долговечность. Во многом эти качества приобретены за счёт способности кардана выдерживать серьёзные нагрузки. Это преимущество особенно актуально для тяжеловесных машин, а также автомобилей, которые часто вынуждены ездить по неровным дорогам и пересечённой местности;
• ремонтопригодность. Важным достоинством КВ является тот факт, что в процессе ремонта можно менять отдельные компоненты. Нет необходимости осуществлять замену всего узла, что значительно снижает расходы на ремонт автотранспортного средства;
• лучшая чувствительность руля. Активно проявляется на заднеприводных автомобилях, где используется карданный вал. Привод практически никак не зависит от кардана, а потому передняя ось сосредоточена на управлении, а задняя на толкании автомобиля;
• хороший разгон. Узел позволяет загружать задние колёса, но одновременно с этим разгружать передние. Это способствует снижению вероятности такого явления как пробуксовка на машине;
• контроль заноса задней оси. Если возникает занос задней оси, справиться с ним удаётся намного проще за счёт применения карданной передачи;
• длительный срок службы. Элемент действительно надёжный, а его конструкция обеспечивает продолжительную эксплуатацию;
• возможность восстановления. Даже когда КВ сильно изнашивается или сталкивается с серьёзными поломками, его реально восстановить. Хотя в определённых случаях для этого требуется наличие специального оборудования.

Но и недостатки в карданных валах также присутствуют. И на них порой стоит обращать внимание.

Если говорить о слабых сторонах КВ, то здесь стоит выделить такие моменты:

1. Главным недостатком считается тот факт, что валы вращаются не синхронно при увеличении угла между ними. Но в действительности такой минус не особо актуален для машин с задним и полным приводом. Недостаток проявляется в основном применительно к переднеприводным транспортным средствам. В связи с этим кардан обычно заменяют более сложным устройством с аналогичным назначением. Речь идёт о конструкции под названием ШРУС или же шарнире равных угловых скоростей.
2. Ещё одним минусом считается внушительный вес конструкции. Большая масса негативно влияет на динамику транспортного средства и способствует увеличению расхода топлива.
3. Чтобы установить в машине карданный вал, требуется предусмотреть наличие специального тоннеля. Это негативно отражается на комфорте в салоне транспортного средства, поскольку посередине машины проходит порой довольно внушительный бугорок.
4. Карданные валы способны создавать дополнительный шум и вибрацию.

Несмотря на имеющиеся недостатки, некоторые из них достаточно условные, и не могут считаться полноценными минусами карданного вала. Плюс производители активно работают над усовершенствованием конструкции, что позволяет избавляться от некоторых недочётов, а также исправлять ошибки предыдущих версий карданных передач.

Характерные неисправности

Наиболее подверженными поломкам в конструкции карданного вала являются такие элементы как крестовины, шарниры и подшипники. В процессе эксплуатации на них воздействуют сильные нагрузку и компоненты постепенно изнашиваются. В зависимости от того, какой тип привода используется и какая конструкция у конкретного автомобиля, срок службы указанных элементов обычно не превышает 70 тысяч километров.

На скорость и интенсивность износа непосредственно влияют условия эксплуатации, манера вождения и ряд других провоцирующих факторов.

Признаками износа выступают характерные щелчки и стуки, которые возникают при старте автомобиля или при переключении передач. Если ломается крестовина переднего вала, в районе ног переднего пассажира возникает скрежет и стук металла, плюс на приборной панели включаются соответствующие лампы, сигнализирующие о неисправностях. Не решив проблему своевременно, можно спровоцировать поломку переднего редуктора и АКПП, что выльется в очень крупную сумму денег.

Важно понимать, что предотвратить износ и выход из строя крестовин или шарниров невозможно. Тут требуется своевременная диагностика и замена этих элементов при возникновении признаков неисправностей.

В конструкции кардана вал выступает как наиболее крепкий элемент всего узла. Для его производства применяют высокопрочную сталь, способную выдерживать около 500 тысяч километров эксплуатации. Повреждения возникают в основном при неаккуратной езде, когда машина наезжает на препятствия. Также поломка может возникнуть по причине обрыва карданных шарниров.

Симптомами неисправностей вала выступают вибрации из-под днища во время движения. Вероятнее всего кардан был погнут. Его лучше менять в условиях автосервиса. Если попытаться выровнять вал и сделать это неправильно, вы спровоцируете разрушение крестовин и остальных компонентов трансмиссии автомобиля. Потому лучше не рисковать, а сразу заменить элемент.

В практике автомобилистов, на машинах которых используется КВ, встречаются различные неисправности. Чаще всего они связаны с:

• утечкой масла в передней части кардана;
• стуками и вибрациями при включении КПП и старте;
• скрипами в момент нажатия педали газа;
• вибрациями КВ;
• выходом из строя подвесного подшипника.

Все эти ситуации следует рассмотреть отдельно.

Утечка масла

Подобная проблема в основном встречается на автомобилях, где используется устанавливаемое в раздаточной коробке или КПП шлицевое соединение.

Утечка может образовываться из-за образования на шлицевом соединении шероховатостей и заусенец. Чтобы решить проблему временно, можно зачастить поверхность с помощью наждачной бумаги нулёвки. Но это исправит ситуацию только на некоторое время. Потому лучшим выходом станет замена.

Утечка образуется при повреждении сальника. При этом уплотнительное кольцо теряет свою эластичность, что приводит к появлению зазора между подвижным карданным штоком и сальником КПП. Чтобы устранить неполадку, рекомендуется поменять сальник.

Стуки при включении КПП и вибрация на разгоне

Удары, возникающие при нагрузке на вал, образуются по причине зазоров между компонентами узла. Именно это считается основным фактором.

1. Посторонние звуки образуются из-за возникновения в крестовине люфта, что обусловлено её разрушением. Крестовины следует заменить.
2. Стуки также появляются из-за того, что затяжка болтов ослабла. Чтобы исключить такую причину, следует заглянуть во все места соединения и при необходимости подтянуть болты.
3. Посторонние звуки порой обусловлены высокой степенью износа раздвижного шлицевого соединения. В решении проблемы поможет только замена.

Скрип при ускорении

Нажимая на педаль газа, могут возникать нехарактерные посторонние звуки в виде скрипов. Если скрип возникает периодически или постоянно при надавливании на педаль, а также при движении так называемым накатом, тогда причину следует искать в дефектах на шарнирах крестовины. Либо же проблема связана со ШРУСом.

Когда крестовина заклинивает, и параллельно появляются ржавые подтёки на поверхности, подшипник стакана явно деформировался. Элемент рекомендуется заменить в ближайшее время, поскольку игнорирование проблемы приведёт к ещё более серьёзным и дорогостоящим последствиям.

Если дело в заклинивании ШРУСа, тогда рекомендуется разобрать узел, по мере необходимости смазать его элементы. Когда такая мера не помогает, остаётся только заменить деталь.

Вибрации

Автомобилисты порой сталкиваются с таким явлением как возникновение вибраций в КВ. Зачастую причина заключается в нарушении баланса колёс.

Когда вибрация наблюдается лишь на скорости в пределах от 60 до 80 и от 90 до 120 километров в час, для решения проблемы обычно вполне достаточно провести балансировку кардана. Такую процедуру зачастую проводят в обязательном порядке, когда часть элемента меняют или собирают, не опираясь на заводские метки.

Если же никакие ремонтные работы не проводились, то есть ошибки при обратной сборке исключены, а сами вибрации появились внезапно и проявляются на определённых скоростях, увеличиваясь при этом по мере роста скорости, нужно выполнить несколько диагностических мероприятий. А именно:

1. Проверьте наличие зазоров в крестовинах, которые обычно провоцируют нарушение плавности хода транспорта. Если виновник найден, потребуется заменить уже изношенные шарниры.
2. В процессе установки промежуточного вала туда могли проникнуть инородные частицы, мусор и загрязнения. Рекомендуется провести чистку карданного фланца и приёмных фланцев.
3. Также следует убедиться в отсутствии коррозии и возможных отрывах балансировочных пластин. В случае чего следует выполнить грамотную балансировку.
4. Центральный вал мог погнуться и деформироваться в результате сильного механического удара. Если деформация превышает 1,5 миллиметра, рекомендуется только менять элемент. Когда повреждение меньше, трубу в теории можно выровнять, используя гидравлический пресс.

Тут вариантов может быть несколько. Лучше начинать с малого и наиболее простого в плане устранения. Если с неполадкой вы не можете справиться сами, и не удаётся отыскать причину неисправности, лучше обратиться за помощью к специалистам.

Проблемы с подвесным подшипником

Диагностировать подобную неполадку можно по характерному звуку. Поломка проявляется в виде шуршания. Если вы слышите шуршащий звук, высока вероятность поломки подвесного подшипника.

В своём нормальном состоянии этот элемент с лёгкостью вращается, его движения плавные и практически бесшумные. Никаких подклиниваний не наблюдается.

Если же звук есть, тогда подшипник потребуется заменить. Пытаться его отремонтировать не имеет никакого смысла.

Полезные рекомендации

Запомните, что игнорировать любые признаки неисправностей кардана ни в коем случае нельзя. Если не прислушиваться к этому совету, вы можете столкнуться со следующими последствиями:

1. При обрыве кардана повреждается сам кузов автотранспортного средства. Дополнительно кардан может повредить трубопровод, который проходит по днищу автомобиля.
2. Если будут наблюдаться постоянные вибрации, это негативно отразится на жёсткости креплений подвески и кузова. Также начнут ослабляться все резьбовые соединения, крепления салонных панелей. Машина буквально начнёт разваливаться на ходу.
3. Все детали, непосредственно связанные с карданным валом, будут быстрее и интенсивнее изнашиваться. Это существенно сократит их эксплуатационный срок, потребует ранней замены и дорогостоящего ремонта.

Вряд ли кто-то из автовладельцев осознанно захочет столкнуться с подобными неприятностями.

Но во многом их можно избежать, если придерживаться нескольких простых правил. Все эти рекомендации направлены на увеличение срока службы карданного вала.

Если вы заинтересованы в сохранении ресурса КВ, тогда необходимо:

• постараться минимизировать эксплуатацию автомобиля в условиях пересечённой местности;
• не разгоняться резко;
• плавно трогаться с места;
• длительно не буксовать на машине;
• не экономить на качественных запчастях;
• проводить диагностические мероприятия;
• при возникновении сложных неисправностей обращаться к квалифицированным мастерам.

Карданный вал является во многом важным элементом автотранспортного средства, который хоть и считается промежуточным звеном, но выполняет ключевую роль в работе заднеприводных и полноприводных автомобилей.

Узел не обладает крайне сложным устройством, а его принцип работы понятен многим. Это позволяет самостоятельно решать возникающие проблемы, своевременно обнаруживать неисправности и поддерживать КВ в рабочем состоянии в течение длительного периода времени, просто соблюдая несколько простых правил.

- эффективная установка

Эти приложения не так просты, как другие. Их особые соображения требуют специальных инструментов и подходов.

Брэд Ван Шиндель, Centerline, Inc.

Как показано в первых изображений на этой странице, карданный вал, в простейшем виде, спейсер вал с универсальным шарниром муфтой на каждом конце. (Его название происходит от итальянского математика 16-го века Джироламо Кардано.) Этот тип устройства позволяет передавать энергию между двумя машинами, которые смещены относительно друг друга.

Широко используемые в промышленности карданные валы доказали свою практичность в случаях, когда пространство ограничено - , а также в ситуациях, когда может потребоваться приводить элемент (например, рулон бумаги) в положение (динамически позиционировать), когда машины не работают. Универсальный шарнир допускает ограниченное движение без отсоединения.Для обеспечения достаточной циркуляции смазки, которая, в свою очередь, предотвращает заклинивание универсальных шарниров, карданные валы обычно устанавливаются под углом от 4 до 6 градусов на универсальные шарниры. Однако опыт показывает, что угол между валами привода и приводного устройства должен быть минимальным, предпочтительно менее 4,36 мрад (0,25 градуса). В идеале углы между ведущим и ведомым валами и карданным валом, обозначенные как β ₁ и β ₂ на фиг.1, будет равно. Геометрически это будет равносильно нулевой угловатости, существующей между приводом и ведомым устройством: другими словами, валы привода и ведомого механизма будут параллельны друг другу.

Если между этими компонентами действительно существует чрезмерная угловатость, результатом будет быстрое колебание числа оборотов ведомого вала во время работы. Это, в свою очередь, создает разрушительную вибрацию, а также неблагоприятную нагрузку в цепи машины, что приводит к преждевременному износу важных компонентов машины.Точное выравнивание сводит к минимуму эти неровности вращения, так что неравномерная нагрузка на подшипник во время вращения карданного вала также сводится к минимуму. Таким образом, срок службы компонентов увеличивается, а вероятность неожиданного отказа машины уменьшается.

Использование выравнивания лазерного вала для выявления и устранения проблем
Точное выравнивание лазерного вала привода с приводной машиной требует снятия карданного вала и его муфт. Затем с помощью системы лазерной центровки и специально сконструированного карданного смещенного кронштейна угол между машинами можно легко определить и скорректировать.После снятия карданного вала карданный кронштейн (рис. 2) крепится к лицевой поверхности вала стационарной машины. В случае двигателя, соединенного с рулоном, кронштейн будет прикреплен к валу рулона (рис. 3). Кронштейн можно прикрепить к валу с помощью отверстий для соединительных болтов или - , если доступно - резьбовое отверстие в центре вала.
Карданный кронштейн позволяет виртуально позиционировать ось вращения стационарного станка в соответствии с осью вращения подвижного станка.Лазер устанавливается на кронштейне, а приемник обычно устанавливается на ведущем валу - с помощью стандартных компактных цепных кронштейнов, компактных магнитных кронштейнов или других дополнительных кронштейнов. Выполнены измерения и определено условие выравнивания. MT

Брэд Ван Шиндель (Brad Van Schyndel) - инженер по приложениям для Centerline, Inc., в Appleton, WI Он имеет более чем 13-летний опыт работы в области лазерной центровки вращающихся механизмов.Телефон: (920) 730-0615; электронная почта: [email protected]

Многофункциональный инструмент для лазерной центровки

LUDECA ROTALIGN® ULTRA хорошо подходит для лазерной центровки карданных валов. Эта система имеет опциональную беспроводную связь, а также режим выравнивания карданного вала, который позволяет пользователю сосредоточиться только на угле, который существует между ведущим и ведомым валами. Система ROTALIGN® ULTRA также рассчитывает необходимые поправки, необходимые для устранения угловатости, и отслеживает корректировки выравнивания в реальном времени по мере внесения корректировок.

Для получения дополнительной информации введите 03 на www.MT-freeinfo.com