Карданный вал: ключевые функции, устройство и некоторые неисправности

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.

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.

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.

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.

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.

https://avto.pro/autonews/kardanniy_val_klyuchevie_funkcii_ustroystvo_i_nekotorie-20190527/