Принцип действия КВ
Карданный механизм стандартного типа может быть представлен в структуре авто двумя элементами:
- Передним карданным валом, который зачастую отходит по обе стороны от КПП и каждая его часть взаимодействует с полуосями (колёсами) напрямую;
- И задним карданным валом, который либо также соединяется с КПП напрямую, либо отходит непосредственно от передней части механизма через специальный распределитель (средний «кардан»). Задний карданный вал имеет существенное отличие от переднего, а именно – особую структуру, которая предполагает использование тонкостенной трубы, передающей вращение на полуоси посредством соединения с отмеченными ранее узлами. В случае с использованием переднего «кардана» подобный подход не требуется, так как приводные механизмы соединяются с колёсами напрямую.
Если с задним карданным валом всё предельно просто – он состоит из тонкостенной трубы, шарниров и соединителем с КПП, то вот с передним «карданом» ситуация обстоит слегка иначе. Данная часть механизма в типовом варианте имеет следующие конструкционные элементы:
- подвесной подшипник (реже и другие распределители крутящего момента);
- двойной шарнир, необходимый для передачи вращения полуосям;
- одной или нескольких скользящих вилок, распределяющих вращение между полуосями или осями после его получения от КПП;
- промежуточные уплотнители и защитные составляющие (сальники, прокладки и т.п.);
- крепежи деталей.
Рассматривая принцип работы любой части карданного вала максимально просто, стоит выделить три базовых этапа его работы:
- Тонкостенная труба или скользящая вилка, соединенные с источником вращения (КПП) с одной стороны, получают от него это самое вращение;
- Соединяясь с другой стороны с полуосями, данные элементы передают кручение непосредственно на колёса;
- В процессе реализации двух предыдущих этапов возможно грамотное распределение крутящего момента между осями посредством использования некоторых подшипников, шарниров и подобных элементов устройства. Помимо этого, упомянутые шарниры в конструкции карданного вала используются для передачи вращения под углом. Наибольший эффект и КПД от подобного передачи вращения достигается в угловом диапазоне 0-20 градусов. Конечно, большинство «карданов» могут передавать вращение и при большем повороте колёс, но в этом плане они в любом случае будут уступать гранатам переднеприводных авто.
В зависимости от того, насколько грамотней, умней «кардан» распределяет вращение между полуосями, определяется сложность его конструкции. Тут действует крайне простой принцип – чем более сложные функции выполняет данный механизм, тем больших размеров, веса он будет.
Отметим, что большинство карданных валов делают из высококачественной стали. Подобный подход позволяет не только добиться максимальной крепости узла, но и относительно небольших габаритов и массы, в отличие случая с использованием сплавов или замены стали на иные металлы.
Схема карданной передачи включает в себя следующие элементы:
- Одна или несколько секций из тонкостенной полой трубы;
- Шлицевое раздвижное соединение;
- Вилки;
- Крестовина;
- Подвесной подшипник;
- Элементы крепления;
- Задний подвижный фланец.
Сам агрегат может быть одновальным или двухвальным. Во втором случае механизм включает в себя промежуточный карданный вал, к заднему отделу которого приваривается хвостовик с наружными шлицами, к переднему через шарнир фиксируется скользящая втулка. Одновальные системы промежуточного участка не имеют.
В передней части автомобиля агрегат фиксируется в коробке передач с помощью подвижного шлицевого соединения (подвижная муфта передней части карданного вала). Для этого на конце механизма имеется отверстие с внутренними шлицами. Устройство карданного вала подразумевает возможность продольного смещения шлицов при движении автомобиля.
Далее устанавливается подвесной подшипник карданного вала, который через кронштейн крепится к кузову. Это служит дополнительным креплением агрегата, исключающим его излишнее смещение при езде.
Далее следует вилка карданного вала, которая располагается между передней и средней его частью. Здесь установлена крестовина, на которой имеются игольчатые подшипники. Наличие вилок и крестовины позволяет передавать крутящий момент при различных углах изгиба «кардана».
В задней части передача крепится к редуктору заднего моста посредством фланца. При этом хвостовик, оснащенный внешними шлицами, входит во фланец привода главной передачи.
Принцип работы карданной передачи заключается в возможности транспортировки крутящего момента при изменяющемся положении «кардана» в пространстве. Реализация этого принципа происходит за счет двух механизмов:
- Вилка скользящая карданного вала;
- Крестообразный шарнир.
Скользящая вилка необходима для некоторого увеличения длины механизма при движении по неровной дороге. За счет длинного шлицевого соединения поступление момента не прекращается тогда, когда подвеска вместе с задним мостом смещается вверх или вниз.
Шарнир, в свою очередь, обеспечивает вращение колес при изменении угла изгиба КВ. Считается, что механизм способен продуктивно работать при углах не более 20°. Далее начинается его активный износ.
Частые неисправности и их устранение
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:
- Передают крутящий момент на оси и полуоси;
- Поддерживают друг друга в конструкции автомобиля;
- 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.
- 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.
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.
Процедура ремонта карданного механизма состоит из следующих этапов:
- Во-первых, определяем точную причину поломки путём детального осмотра узла в смотровой яме или на подъёмнике;
- После этого, уже заведомо зная о том, что необходимо менять, требуется подготовить инструмент и детали для замены. Чаще всего проводятся такие процедуры как:
- выправление элементов «кардана»;
- замена износившихся деталей;
- 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!
Прежде чем мы перечислим основные симптомы и неполадки, необходимо обратить ваше внимание на то, что при появлении первых же признаков неисправности карданной передачи, необходимо обратиться за их устранением к профессионалам. В противном случае, эксплуатация автомобиля с неисправным агрегатом может привести к удорожанию обслуживания и восстановления кардана, и возможной аварийной ситуацией во время движения.
Основные симптомы неисправностей:
- Вибрации и толчки по кузову машины;
- Гул, стук, скрип и скрежет во время движения;
- Внешние дефекты основных узлов механизмов;
Данные симптомы могут сигнализировать о появлении дисбаланса, износе крестовины и подвесного подшипника, стиранию шлицевого соединения и др. В таком случае произвести ремонт карданного вала просто необходимо как можно в ближайшее время. В нашем сервисе эту услугу выполняют всего за 3-5 часов, используя при этом современные европейские станки и вспомогательные инструменты.
Когда ремонт кардана становится объективно невозможным, приходится прибегать к его изготовлению. Необходимость в этом возникает при значительных повреждениях основных составляющих частей или их критических деформациях, которые в полной мере устранить не получается.
При отсутствии возможности предоставления образца возможно изготовление кардана на заказ по вашим чертежам, либо по заявке с указанием всех требуемых размеров.
Изготовление кардана в десятки раз сложнее его ремонта, поэтому доверять эту работу следует только профессионалам!
Скорость сборки нельзя назвать высокой даже в случае применения самых совершенных металлообрабатывающих технологий. Спешка здесь не в почете, поскольку кардан является высоконагруженным в механическом плане узлом, который, вдобавок к этому, еще и подвержен воздействию негативных факторов среды.
Как уже было сказано выше, изготовление вала является весьма сложной процедурой, которую сегодня очень немногие могут выполнить как надо. Именно поэтому мы советуем вам не доводить до серьезных поломок, своевременно обслуживая и ремонтируя карданные передачи.
Если же время было упущено и ремонт уже не поможет, придется озаботиться изготовлением карданного вала. В этом случае вам снова в «КарданВалСервис», поскольку более качественный карданный вал, нежели здесь, вам вряд ли где-нибудь еще сделают. Эксперименты это, конечно, хорошо, но только не с карданами – их изготовление нужно поручать лучшим специалистам, проверенным временем и самыми сложными проектами по всей России.
В большинстве случаев изготовление карданного вала у нас позволяет восстановить использовавшийся ранее кардан со 100% точностью и, что не маловажно, по наиболее выгодной цене. Иногда мы несколько отходим от исходного образца (по соглашению с заказчиком, естественно) и изготавливаем кардан, который по своим эксплуатационным характеристикам превосходит оригинал.
В современном автомобилестроении могут применяться следующие типы карданных передач:
- Оснащенные шарниром неравных угловых скоростей (классическая карданная передача автомобиля);
- Оснащенные ШРУС (шарнирами равных угловых скоростей);
- Оснащенные полукарданными упругими шарнирами;
- Оснащенные жесткими полукарданными шарнирами.
Система с шарниром НУС считается классической. Здесь присутствуют вилки, крестовина, игольчатые подшипники. Применяется на большинстве заднеприводных автомобилей.
Упругие шарниры представляют собой резиновую муфту, способную передавать момент при изгибах не более 8°. Резина достаточно мягкая, поэтому вал, имеющий подобное строение, обеспечивает плавное начало движения и отсутствие резких динамических нагрузок.
Кроме того, гибкие соединения не требуют технического обслуживания.Жесткий полукарданный шарнир имеет сложное техническое устройство и передает момент за счет зазоров в шлицевом соединении. В силу сложности изготовления, технических недостатков и быстрого износа в автомобилестроении не применяется.
Все неисправности можно разделить по возникающим признакам поломки:
- Вибрация при движении — износились подшипники крестовины или скользящая втулка, нарушилась балансировка вала;
- Стуки при трогании — износились шлицы скользящего соединения, ослабли болты крепления;
- Вытекание масла из подшипников — износ сальников.
Классический ШНУС имеет некоторые технологические недостатки. Скорость вращения его валов изменяется в процессе движения. При этом ведомый вал может ускоряться и замедляться при стабильной скорости ведущего вала. Это приводит к ускоренному износу механизма, а также создает лишнюю нагрузку на задний мост.
Также работа шарнира сопровождается вибрацией.Назначение карданной передачи может выполнять вал, оборудованный ШРУСами (передним и задним). Подобные системы уже сегодня применяются на некоторых внедорожниках. Также ШРУСом может быть оборудована карданная передача автомобиля ВАЗ-2107 и другой «классики». В продаже имеются ремонтные комплекты.
Использование шарнира равных угловых скоростей позволяет ликвидировать недостатки, свойственные классической крестовине. Скорость вращения вала выравнивается, исчезает вибрация, КВ не требует балансировки после ремонта, до 17° увеличивается угол передачи крутящего момента.