Для чего карданный вал в машине
Перейти к содержимому

Для чего карданный вал в машине

  • автор:

Карданный вал: ключевые функции, устройство и некоторые неисправности

Карданный вал – элемент трансмиссии задне- и полноприводных автомобилей, передающий крутящий момент от раздаточной коробки или коробки передач к редуктору переднего или заднего моста. Включает вал, скользящую вилку, крестовины, уплотнители и крепежные элементы. Выделяют одновальные и многовальные карданы.

Кардан Avto.pro

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

Запчасти на DAF 45

LF 45 бортовая платформа (01.01 — )

Запчасти на Renault 16

16 hatchback (115) (09.65 — 08.80)

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:

  1. Центральный вал. Полая стальная труба. Полость нужна для того, чтобы уменьшить массу изделия;
  2. 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 ;
  3. 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.
  4. 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.

Устройство кардана Avto.pro

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:

  1. Протечка масла в районе коробки передач или же передней части кардана;
  2. Вибрация при наборе скорости, а также стук или удары после включения КП в работу;
  3. Скрип (как постоянный, так и нечастый);
  4. Вибрация;
  5. 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.

Карданный вал Avto.pro

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.

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:

  1. Попадание твердых частиц и грязи в КП, раздаточную коробку и отдельные элементы кардана. Рекомендуется очистка кардана и в особенности его фланцев;
  2. Отрыв или сильная коррозия балансировочных колец. Выявить проблему можно при осмотре;
  3. Нарушение целостности крестовин. Их рекомендуется заменить;
  4. 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;
  5. 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 ч то 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. Среди самых востребованных выделяют: вал карданный задний промежуточный, вал карданный задний в сборе, вал карданный к переднему мосту, а также вал карданный между КПП и раздаточной коробкой.

Кардан DT

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.

Вывод

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.

Что такое карданный вал: виды, устройство, основные неисправности

В повседневной речи владельцев автомобилей с пробегом, встречаются два термина на одну тему: кардан и крестовина. К этому стоит добавить понятия карданного шарнира, вала и передачи, что позволит полностью прояснить всё, что связано в машине с доставкой вращения от одного узла к другому в определённых условиях.

Зачем в машине нужен карданный вал

В простой конструктивной ситуации крутящий момент может быть обеспечен различными видами передач – ременной, шестерёнчатой, цепной и многими другими, вплоть до электричества и гидравлики. Одну из них практически в каждом автомобиле применяют для передачи вращения под углом, отличающимся от нуля или 90 градусов.

Далеко не все элементы автомобиля связаны друг с другом жёстко, а значит потребуется соединение, гибкое с точки зрения механики, хотя обычно оно состоит из вполне твёрдых деталей. Например, валов, откуда и пошло название карданного вала.

В данном случае вал соединяет между собой карданные шарниры, образуя вместе с ними функционально законченную карданную передачу.

Но потребитель не обязан знать все терминологические нюансы. Для него вся тема, кардан и передача — это карданный вал, а шарнир ограничивается крестовиной.

Если же карданная передача устроена сложнее, работает плавно и без вибраций, то её называют как угодно, только не упоминая про кардан.

Например, привода передних колёс в легковых автомобилях. Теоретически это тоже карданные передачи.

Предназначение карданной передачи

Основное и самое первое появление карданных валов с шарнирами в автомобиле связано с передачей момента от вторичного вала коробки передач к заднему мосту на машинах классической заднеприводной компоновки.

Балка моста там подвешена на рессорах, позже пружинах и перемещается относительно кузова на значительные расстояния.

Изменяется тут всё:

  • угол работы в вертикальной плоскости, если соединить прямой линией хвостовики вторичного вала коробки и ведущей шестерни редуктора моста, то при ходах подвески на неровностях будет видно, как меняется наклон этой прямой к горизонтали;
  • угол в горизонтальной плоскости из-за упругости направляющего аппарата задней подвески и мягких подушек силового агрегата;
  • длина карданного вала с шарнирами.

Значительная длина передачи на некоторых автомобилях заставляет использовать довольно сложные валы с несколькими шарнирами, причём разного типа.

Устройство

Передача состоит из нескольких структурных единиц:

  • карданных шарниров, простых крестовин и более сложных, функционально совершенных или дешёвых эластичных;
  • жёстких трубчатых валов, соединяющих шарниры;
  • дополнительных креплений в виде подвесных подшипников и муфт;
  • шлицевых соединений, компенсирующих изменение длины.

У простых валов имеются врождённые недостатки в виде вибронагруженности и неравномерности вращения.

Виды

Расчёт карданной передачи производится при компоновке автомобиля, после чего выбираются конкретные технические решения по шарнирам и подвесам.

Асинхронные

Шарнир, обеспечивающий изменение угла в двух плоскостях, называют асинхронным, поскольку в нём теоретически невозможно получить равенство мгновенных угловых скоростей и крутящих моментов при любых углах поворота вала.

Причём чем больше угол наклона в шарнире, тем этот неприятный эффект сильнее проявляется в виде вибраций при движении.

Некоторая компенсация неравномерности обеспечивается использованием двух крестовин, по одной на каждом конце вала, развёрнутых относительно друг друга на 90 градусов. Но полностью устранить проблему это не позволяет, поскольку параллельность осей входного и выходного хвостовиков (фланцев) соблюсти невозможно.

Синхронные

Синхронный шарнир иначе называется шарниром равных угловых скоростей (ШРУС). Они обычно имеют конструкцию в виде нескольких шариков, перемещающихся между внутренней и наружной обоймами шарнира по точно рассчитанной траектории, обеспечивающей равенство момента и плавность работы при больших углах.

Такая передача работает без вибраций, но обходится значительно дороже, являясь узлом точной механики.

Гибкая и жесткая полукарданная передача

Иногда целесообразно не использовать крестовину или ШРУС, поскольку угол отклонения оси незначителен, а применить эластичную резиновую муфту, компенсирующую отклонение за счёт внутреннего перемещения слоёв.

Помимо дешевизны такой шарнир отличается бесшумностью работы, сглаживанием крутильных колебаний и не требует смазки. Поэтому муфты можно встретить даже на дорогих автомобилях, где фактор цены не так важен.

Основные неполадки кардана

В карданной передаче изнашивается при работе всё, кроме валов. Как крестовины, так и ШРУС, подобны по своему строению подшипникам качения, поэтому ход износа очень похож.

Это усталостные явления в материале тел качения, истирание канавок, коррозия. Шарниры требовательны к смазке, что не всегда удаётся обеспечить на долгий срок службы.

Аналогично страдают и шлицевые соединения. Эластичные муфты выходят из строя по мере старения материала, усталостного или от времени.

Утечка масла

Смазываются шарниры обычно консистентной смазкой, характеристики которой индивидуальны для игольчатых подшипников крестовин, шариков ШРУС или трения скольжения шлицов.

Все эти узлы стараются защитить чехлами и сальниками, но в сложных условиях работы под днищем машины это помогает лишь временно. Смазка вытекает из-за разогрева или вымывается попавшей водой. После чего износ шарнира приобретает критическую скорость.

Вибрация при разгоне и стуки в КПП

Проявление износа носит на первых порах чисто акустический характер, по которому и диагностируется карданная передача.

Скрип во время ускорения

Самое известное проявление износа крестовин – это скрип, начинающийся сразу после старта с места и усиливающийся при наборе скорости.

Момент в таких условиях максимален, поэтому ржавые иголки в чашке крестовины нагреваются, вибрируют и издают скрип. Характерно, что это происходит в такт вращению кардана, а не колёс, скорости тут различаются в несколько раз из-за передаточного числа редуктора моста.

Проблемы с подвесным подшипником

Промежуточный подвес составного кардана реализуется в виде обычного подшипника качения, заключённого в упругую резиновую муфту, прикреплённую к кузову или раме металлической оболочкой с кронштейном.

Подшипник используется закрытого типа с резинометаллическими защитными кольцами и пожизненным запасом смазки. Но полной герметичности нет, смазка стареет и вымывается, корродирующий подшипник выходит из строя. Проявляется это обычно гулом и воем.

Если же разорвана эластичная муфта подвесного подшипника, то карданный вал получает свободу в поперечном направлении, начинаются сильнейшие стуки и вибрации. Ситуация опасна, поскольку чревата разрушением вала в сборе с непредсказуемыми последствиями.

Замена крестовины карданного вала

Чтобы заменить крестовину надо обладать определённым навыком. К тому же есть опасность, что весь вал будет разбалансирован при малейшем смещении чашек крестовины относительно вилок вала.

Лучше довериться специалистам. К тому же изготовители автомобилей стараются операцию замены крестовин вообще не предусматривать, только вал в сборе, что очень дорого.

Но если производить эту операцию самостоятельно, то надо учесть несколько особенностей:

  • надо точно пометить положение всех составных частей, стараясь максимально сохранить балансировку, когда начнутся вибрации, придётся потратиться на специалистов с балансировочным станком;
  • потребуется пресс и оправки нужного калибра, только очень опытные мастера способны правильно выполнить работу молотком, нанося строго нормированные удары;
  • во время работы надо следить за сохранностью сальников, которые легко повредить;
  • очень желательно иметь возможность регулировать натяг чашек в вилках, для чего располагать стопорными кольцами нескольких размеров;
  • ремонтные крестовины могут иметь иную конструкцию стопорения, если нет возможности её правильно обеспечить, лучше обратиться на СТО, разрушение шарнира при движении – опасная ситуация.

Конструкции карданов совершенствуются, и сейчас далеко не все из них допускают самостоятельную замену крестовин.

Обслуживание

Крестовины в некоторых валах предусматривают смену смазки через пресс-маслёнки. Для нагнетания используется шприц, нагнетающий смазку под давлением.

Сама смазка должна быть именно предназначенной для крестовин, универсальные составы здесь работают плохо. То же касается и смазывания шлицевых соединений.

Операции обслуживания лучше проводить после каждого попадания в тяжёлые дорожные условия, когда на шарнир попадает жидкая грязь и вода. Шприцевать шарнир надо до начала выхода из-под сальников всех четырёх чашек чистой нагнетаемой смазки.

Что такое карданный вал в автомобиле и для чего он нужен

Фото: Shutterstock

Карданный вал (он же просто «кардан») — это узел, предназначенный для передачи крутящего момента между элементами трансмиссии. Глобально можно выделить два компоновочных местоположения карданного вала для легковых автомобилей. Первое: между коробкой передач и дифференциалом задней оси. Это классическая компоновка «двигатель спереди, задние ведущие колеса». Типичный представитель — заднеприводный седан BMW или Mercedes-Benz. Вторая схема предполагает нахождение кардана между раздаточной коробкой и дифференциалами передней и задней оси. Используется на внедорожниках, имеющих раздаточную коробку — например, Toyota Land Cruiser, Mitsubishi Pajero, УАЗ «Патриот» и подобных. На переднеприводных автомобилях карданного вала нет.

Фото: Shutterstock

Фото: Shutterstock

Виды карданных валов

По принципиальному устройству карданные передачи можно разделить на несколько основных типов.

Кардан с шарнирами неравных угловых скоростей (ШНУС). Более известен как кардан с крестовинами. Несмотря на моральное устаревание, до сих пор является наиболее массовым типом карданной передачи в автомобильном транспорте. Основные достоинства заключаются в слабой восприимчивости главных сопрягающих элементов (вилок и крестовин) к пыли, грязи и механическим воздействиям в сложных дорожных условия. Именно ввиду общей выносливости данный тип карданной передачи до сих пор безальтернативен на тяжелой технике. Серьезным недостатком карданного вала на крестовинах является неравномерность вращения. Как видно из названия, скорость вращения такого кардана нелинейна: за один оборот ведущей вилки, ведомая вилка дважды ускоряется и замедляется. Такая особенность определяет относительно небольшой средний угол комфортной работы крестовинного карданного вала: порядка 15-18 градусов. В противном случае узел будет испытывать повышенную нагрузку, что приведет, помимо дискомфорта от вибраций, к резкому снижению ресурса.

Кардан с шарнирами равных угловых скоростей (ШРУС). Более современная и технически выгодная схема сопряжения деталей в карданной передаче. Вместо вилок и крестовин применяется шариковый шарнир — наподобие того, что давно прижился в приводных валах управляемых колес. В отличие от своего более старого «родственника»-крестовины, шарнир равных угловых скоростей обеспечивает синхронное вращение ведущего и ведомого валов. При этом максимально допустимый рабочий угол, по сравнению с классическим карданным валом на крестовинах, ощутимо выше: до 50 градусов. В минусы можно записать уязвимость резинового пыльника, защищающего подвижное сочленение ШРУСа. Впрочем, в современных качественных решениях данная проблема по большей части устранена. Вместо открытой «гармошки»-пыльника все чаще применяется герметичная резинометаллическая обойма, обрамляющая шарнир. С одной стороны, она предохраняет ШРУС от воздействия воды и абразива, а с другой, куда более устойчива к механическим воздействиям, чем обычный конусный резиновый пыльник. В качестве второго аргумента в пользу классики можно привести фактор неравномерности распределения нагрузки внутри шарикового шарнира, в отличие от крестовины. Что формирует сферу применения ШРУСовых карданов как более «гражданскую».

Защищенный резинометаллический пыльник

Защищенный резинометаллический пыльник (Фото: Ozon)

Полукарданный шарнир с муфтой, он же муфта «Гуибо» (Guibo). Такой тип можно считать неким гибридом между классическими карданными передачами и демпферами. Если коротко, то основной особенностью является отсутствие жесткой связи между ведущим и ведомым валом. Их соединяет прочная эластичная муфта — посредник в передаче крутящего момента. Эта же муфта выполняет функцию демпфера крутильных колебаний и компенсатора осевых перемещений ведомого вала. Полукарданная шарнирная передача в автомобилях применяется относительно редко — сказывается невысокая универсальность узла. Прежде всего, ограниченность применения обоснована очень малым углом работы: менее 10 градусов. Поэтому, валы, соединенные эластичными муфтами, часто используются как прямые или почти прямые промежуточные звенья-удлинители, снижающие вибрационную и акустическую нагрузку в трансмиссии.

Жесткий полукарданный шарнир. Например, зубчатая муфта. Допустимые углы работы практически отсутствуют (до 2 градусов), как и ход осевых перемещений. Так же как и муфта Guibo, является скорее соединительно-промежуточным звеном, нежели полноценным узлом для передачи момента под углами. В автомобилестроении применяется крайне редко.

Зубчатая муфта

Зубчатая муфта (Фото: rw-brazil.com)

Устройство карданного вала

Опустим подробное описание экзотики типа «Гуибо» или жестких полукарданов, и остановимся на двух видах карданных передач, составляющих абсолютное большинство среди серийно применяемых.

Общее устройство кардана на крестовинах

  • Вилки-фланцы. Самые крайние детали карданного вала. Одной стороной (фланцами) крепятся к агрегатам, между которыми передается момент. Другой стороной (вилками) соединены с крестовинами.
  • Крестовины. Представляют собой буквально металлические крестовины, на четырех концах которых находятся игольчатые подшипники. Подшипники вставлены в соответствующие отверстия в вилках: одна пара подшипников каждой крестовины вставлена в вилку-фланец, вторая пара — в вилку трубы кардана.
  • Труба карданного вала. Всегда состоит из двух частей, имеющих осевую свободу перемещения относительно друг друга за счет шлицов. Это необходимо для компенсации изменения расстояния между агрегатами в процессе работы. Например, при езде по неровной поверхности расстояние между фланцами раздаточной коробки и моста постоянно варьируется за счет перемещений моста на подвеске. На конце каждой части трубы кардана есть вилка.

Фото: Shutterstock

Фото: Shutterstock

Общее устройство кардана на ШРУСах

Конструктив ШРУСового карданного вала практически идентичен обычному колесному приводу ШРУС.

  • Внешние корпуса шарниров. Они играют роль вилок-фланцев у своего классического собрата и жестко крепятся к хвостовикам ведущего и ведомого агрегатов. В одном из корпусов внутренняя часть шарнира имеет осевую свободу перемещения — это аналог шлицевого соединения кардана на крестовинах.
  • Сепаратор с шариками и обойма. Все вместе это составляет подвижный шарнир. Здесь можно провести аналогию с крестовинами классического кардана.
  • Труба. Внутренняя часть кардана. Так как изменение общей длины вала реализовано за счет подвижности в одном из корпусов ШРУСов, труба выполнена единым жестким элементом.

Неисправности карданного вала

Стоит сказать несколько слов об основных признаках неисправностей карданного вала и их причинах.

Вибрация. Причинами вибраций кардана может быть следующее.

  • Разбалансировка карданного вала. Типичное следствие ремонта узла или его переборки без последующей балансировки на стенде.
  • Износ крестовин, деталей шарнира или шлицевого соединения.
  • Подклинивание ввиду отсутствия смазки в парах трения. Актуально как для крестовин/шарниров, так и для шлицевых сочленений трубы.

Щелкающие звуки. Часто схожи с обычным ударом металлом по металлу (по сути, так и есть).

Этому способствуют следующие факторы.

  • Износ крестовин, шарниров или шлицов вала. Здесь все так же, как и в случае с вибрацией. Не исключено совмещение ударов с вибрациями на ходу.
  • Самораскручивание болтов крепления фланцев карданов к узлам трансмиссии.

Фото: Shutterstock

Фото: Shutterstock

Также износ деталей карданной передачи может проявляться в виде всевозможных скрипящих и воющих звуков. Стоит помнить, что в последнем случае причиной звуков со стороны кардана может быть не сам вал, а его подвесной подшипник (если он есть).

Как проверить состояние карданного вала — рекомендации экспертов

Как самостоятельно определить, что требуется ремонт или замена?

Роман Тимашов, директор по сервису «Автодом Алтуфьево»:

«Самостоятельно определить исправность карданного вала возможно. Что может послужить триггером к проверке — при старте автомобиля слышны щелкающие звуки. С ростом скорости увеличивается характерный подшипниковый шум (виноват подвесной подшипник). При движении по трассе появляется вибрация по кузову всего автомобиля. Если один из признаков присутствует, рекомендуется осмотреть автомобиль на подъемнике. Что смотрим: соединения на предмет трещин, разрывов, следов износа. Проверяем люфт в крестовинах. Оцениваем сальники на наличие утечек, масла, смазки. Переводим автомобиль в нейтраль и прокручиваем вал, оценивая плавность вращения.»

Есть ли возможность починить карданный вал вместо замены его целиком?

Вадим Стрельбицкий, директор департамента механического ремонта «Авилон KIA»:

«Да, в большинстве случаев полная замена конструкции не требуется. Если говорить о возможных ремонтных ситуациях, то специалисты сервисного центра могут, например, заменить крестовину карданного вала (если проблема заключается в ней), провести ремонт сальников и соединений (устранив, таким образом, утечку смазки или износ), отбалансировать карданный вал (если при осмотре были выявлены вибрации) и т.д. Но в ряде случаев повреждения в механизме могут быть слишком серьезными, и тогда потребуется полная замена карданного вала».

Можно ли временно снять карданный вал на полноприводном автомобиле и ездить без него (до замены узла на новый)?

Вадим Стрельбицкий:

«Да, иногда технически это возможно сделать в случае с полноприводными моделями. Однако я не рекомендую ездить без карданного вала, т.к. данный механизм (тем более — его отсутствие) напрямую влияет на безопасность движения. Если такое решение все же было принято, в этой ситуации необходимо учесть следующие моменты.

Во-первых, автовладелец должен проявлять осторожность, так как отсутствие карданного вала способно влиять на баланс и стабильность автомобиля. Что особенно критично, если он эксплуатируется на высоких скоростях и на неровной поверхности. Во-вторых, отсутствие карданного вала может негативно повлиять на техническое состояние трансмиссии и других компонентов».

В некоторых случаях владелец может самостоятельно диагностировать и даже устранить неисправность путем замены изношенных деталей. Однако после ремонта любой степени сложности карданный вал в сборе крайне желательно сдать на балансировку в специализированный сервисный центр.

Карданный вал: устройство, эксплуатация и ремонт

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

Карданный вал

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.

Карданный вал в системе полного привода

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

Из чего состоит и как работает карданный вал

В устройстве карданного вала принято различать пять основных компонентов:

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

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

Устройство карданного вала

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

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

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

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

Плюсы и минусы кардана

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

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

Кардан поломался: как диагностировать и ремонтировать

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

Правка карданного вала

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

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

Шарнир карданного вала

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

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

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

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

  • плавно трогаться при начале движения;
  • не допускать длительной пробуксовки колес в глубоких колеях;
  • не разгоняться резко;
  • воздержаться от езды по пересеченной местности.

Водитель, береги кардан смолоду!

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *