Що таке карданний вал: ключові функції

Кожен власник машини з повним або заднім приводом рано чи пізно зіткнеться з несправністю карданного валу. Цей елемент трансмісії відчуває великі навантаження, через що потребує частого обслуговування.

Розглянемо, в чому особливість роботи цієї деталі, в яких вузлах використовується кардан, як він улаштований, які бувають несправності і як його обслуговувати?

Що таке карданний вал

Кардан це механізм, що передає обертання від коробки передач на редуктор заднього моста. Завдання ускладнюється тим, що ці два механізми розташовані в різних площинах по відношенню один до одного. Карданами оснащуються всі моделі автомобілів, задні колеса яких є провідними.

Кардан трансмісії встановлюється уздовж вихлопної системи автомобіля і виглядає у вигляді довгої балки, що йде від коробки передач до заднього моста. Він оснащений мінімум двома хрестовими шарнірами (по одній з кожного боку), а в вузлах з невеликим зсувом осей - одним.

Подібна передача використовується також в системі рульового управління авто. Шарнір з'єднує рульову колонку з розташованим в іншій площині рульовим механізмом.

У сільськогосподарській техніці такий пристрій використовується для під'єднання додаткового обладнання до валу відбору потужностей трактора.

З історії створення та застосування кардана

Як більшості автомобілістів відомо, карданним валом оснащуються тільки заднее- і повнопривідні моделі авто. Транспорту з передніми ведучими колесами дана частина трансмісії просто не потрібна. В цьому випадку крутний момент передається безпосередньо від коробки передач на передні колеса. Для цього в коробці передач є головна передача, а також диференціал (про те, навіщо він потрібен в машині, і як працює, є окремий детальний огляд).

Вперше про принцип карданної передачі світ дізнався від італійського математика, інженера і лікаря Джироламо Кардано в 16-м столітті. Пристрій, названий в його честь, стали використовувати на заході 19 століття. Один з перших авторазработчіков, який скористався цією технологією, був Луї Рено.

Автомобілі Renault, оснащені карданної передачею, отримали більш ефективну трансмісію. У ній були усунені провали крутного моменту в процесі передачі його на задні колеса, коли транспорт потрапляв на нестабільну дорогу. Завдяки цій модифікації трансмісії машини стали м'якші під час руху (без ривків).

Протягом десятиліть модернізації транспортних засобів принцип карданної передачі залишився в первозданному вигляді. Що стосується конструкції такої трансмісії, то в залежності від моделі авто вона може сильно відрізнятися від родинних аналогів.

Пристрій карданного валу

В механізм кардана входять наступні елементи.

1. Центральний вал. Він виконаний з порожнистої сталевої труби. Порожнеча необхідна для полегшення конструкції. З одного боку труби є внутрішні або зовнішні шліци. Вони необхідні для установки ковзної вилки. З іншого боку труби приварена вилка шарніра.

2. Проміжний вал. У багатосекційних модифікаціях карданів використовується один або кілька таких елементів. Вони встановлюються на задньопривідні авто для усунення вібрації, що виникає при обертанні довгої труби на великих оборотах. З обох сторін на них закріплені нерухомі вилки шарнірів. У спортивних машинах встановлюються односекційні кардани.

3. Хрестовина. Це елемент шарніра з наконечниками, всередині яких розташований голчастий підшипник. Деталь встановлюється в вушка вилок. Вона передає обертання від провідної вилки до відомою. Додатково вони забезпечують безперешкодне обертання двох валів, кут нахилу яких не перевищує 20 градусів. У разі більшої різниці встановлюють ще одну проміжну секцію.

4. Підвісний підшипник. Він монтується в кріплення додаткової секції. Дана деталь фіксує і стабілізує обертання проміжного вала. Число цих підшипників ідентично кількості проміжних секцій.

5. Змінна вилка. Вона вставляється в центральний вал. Коли автомобіль рухається, відстань між мостом і КПП через роботу амортизаторів постійно змінюється. Якщо закріпити трубу намертво, на першій же купині потрібно буде міняти якийсь вузол (той, який буде слабкіше за все). Це може бути обрив кріплення вала або вихід з ладу деталей моста. Змінна вилка оснащена шлицами. Залежно від модифікації вона або вставляється в центральний вал (всередині нього зроблені відповідні пази), або надаватися зверху труби. Шліци і пази потрібні, щоб труба обертала шарнір.

6. Вилки шарніра. Вони з'єднують центральний вал з проміжним. Аналогічну форму має вилка-фланець, тільки встановлюється вона на місці кріплення всього механізму спереду до КПП, а ззаду - до редуктора моста.

7. Еластична муфта. Ця деталь пом'якшує удари кардана при його зміщенні під час їзди. Вона встановлюється між фланцем вихідного вала коробки і виделкою-фланцем центрального вала кардана.

Яку функцію він виконує?

Основне завдання даного механізму це передача обертальних рухів на осі, розташовані в різних площинах. Коробка передач розташована вище, ніж міст задніх коліс автомобіля. Якщо встановити пряму балку, через зсув осей вона або сама зламається, або розіб'є вузли коробки і моста.

Ще одна причина, по якій необхідно даний пристрій, полягає в рухливості задньої осі машини. Вона закріплена на амортизаторах, які при їзді переміщаються вгору і вниз. При цьому відстань між коробкою і заднім редуктором постійно змінюється. Змінна вилка компенсує такі перепади без втрати крутного моменту.

Типи карданних передач

В основному більшість автомобілістів пов'язують поняття карданної передачі з роботою трансмісії задньопривідних машин. Насправді вона використовується не тільки в цьому вузлі авто. За аналогічним принципом працює рульове управління і ще деякі механізми, які з'єднуються з сусідніми під різним кутом.

Існує 4 типи передач:

1. асинхронні;
2. синхронні;
3. полукарданние гнучка;
4. полукарданние жорстка.

Найвідоміший вид карданних передач - асинхронний. Основне застосування - в трансмісії. Ще вона називається передача короткого типу нерівних кутових швидкостей. Такий механізм складається з двох вилок, які з'єднані хрестовиною під прямим кутом. Наконечники з голчастим підшипником дозволяють хрестовині плавно переміщатися відповідно до положення самих вилок.

Даний шарнір має одну особливість. Він передає нерівномірний показник крутного моменту. Тобто швидкість обертання приєднаних валів періодично відрізняється (за повний оборот другорядний вал два рази обганяє і два рази відстає від головного). Для компенсації такої різниці використовується ще один шарнір (на протилежному боці труби).

Як працює асинхронна передача, показано у відео:

Робота карданного валу. Work propeller shaft.

Синхронна передача оснащується Шрусов. Цей пристрій призначений для знайомі власники автомобілів з переднім приводом. Шарнір рівних кутових швидкостей з'єднує диференціал з маточиною переднього колеса. Іноді даний їм комплектуються трансмісії більш дорогих повнопривідних авто. У порівнянні з попереднім типом синхронна передача менш галаслива, але дорожча в обслуговуванні. ШРУС забезпечує однакову швидкість обертання двох валів з кутом нахилу до 20 градусів.

Гнучка полукарданние передача призначена для обертання двох валів, кут нахилу яких не перевищує 12 градусів.

У сучасній автомобільній промисловості жорстка полукарданние передача рідко застосовується. У ній шарнір передає крутний момент при зміщенні кута нахилу валів до двох відсотків.

Існує також закритий і відкритий тип карданних передач. Відрізняються вони тим, що кардани першого типу поміщаються в трубу і частіше складаються з одного шарніра (застосовується в вантажних автомобілях)

Перевірка стану карданного валу

Перевірити кардан слід в наступних випадках:

• при розгоні з'являється додатковий шум;
• з'явилася витік масла біля КПП;
• стукіт при включенні передачі;
• на швидкості відчувається збільшена вібрація, що передається на кузов.

Діагностику необхідно проводити, піднявши автомобіль на підйомнику або за допомогою домкратів (як підібрати підходящу модифікацію, дивіться в окремій статті). Важливо, щоб провідні колеса при цьому могли вільно обертатися.

Ось які вузли слід перевірити.

• Кріплення. Проміжна опора і з'єднання фланців повинні бути затягнуті за допомогою болта з гроверной шайбою. У разі її відсутності гайка послабиться, що призведе до люфту і надмірної вібрації.
• Еластична муфта. Вона часто виходить з ладу, так як гумова частина компенсує осьові, радіальні і кутові зміщення деталей, що з'єднуються. Перевірити наявність несправності можна за допомогою повільного провертання центрального вала (по ходу обертання і назад). Гумова частина муфти не повинна бути розірваною інеї люфтіть на місці кріплення болтів.
• Змінна вилка. Вільний поперечний хід в цьому вузлі з'являється через природного зносу шліцьового з'єднання. Якщо спробувати провернути вал і муфту в протилежному напрямку, і при цьому спостерігається невеликий люфт між виделкою і валом, значить, цей вузол необхідно замінити.
• Подібна процедура проводиться з шарнірами. Між вушками вилок вставляється велика викрутка. Вона грає роль важеля, за допомогою якого намагаються провернути вал то в одну, то в іншу сторону. Якщо при розгойдуванні спостерігається люфт, хрестовину потрібно замінити.
• Підшипник підвісного кріплення. Його справність можна перевірити, взявши однією рукою вал перед ним, а інший - за ним і похитавши в різні боки. При цьому проміжна опора повинна бути міцно зафіксована. Якщо помітний люфт в підшипнику, то проблема вирішується його заміною.
• Балансування. Її виконують, якщо діагностика не виявила ніяких несправностей. Дану процедуру виконують на спеціальному стенді.

Ось ще одне відео, в якому показано, як перевіряти карданний механізм:

Підозрілі звуки в районі кардана, вібрація і т.д.

Обслуговування карданного валу

За рекомендаціями виробників обслуговування кардана проводиться через 5 тисяч кілометрів пробігу. При цьому необхідно перевіряти еластичну муфту і хрестовини. У разі необхідності зношені частини замінюють на нові. Шліци ковзної вилки змащуються.

Якщо в машині встановлено кардан з обслуговуються хрестовинами, їх теж потрібно змастити. Визначається така модифікація за наявністю тавотніци в хрестовинах кардана (отвір для під'єднання масляного шприца).

Несправності карданних валів

Так як даний механізм знаходиться в постійному русі, і він відчуває великі навантаження, то і несправності з ним зустрічаються досить часто. Ось найпоширеніші з них.

• На валу кардана з'явилося масло. Необхідно звернути увагу на сальники КПП. Їх необхідно періодично міняти через природного зносу. Еластичні ущільнювачі з часом втрачають свої властивості і між валом і сальником з'являються невеликі щілини. Якщо текти з'явилася в районі ковзної вилки, потрібно перевірити стан шліців. Якщо на них є шорсткості, то вилку необхідно замінити.

• Удари під час навантажень на кардан обумовлені люфтом на з'єднаннях. Якщо вільний хід з'явився в хрестовинах або в підшипнику підвісного кріплення, то ці деталі міняються на нові. Вібрація може з'являтися через ослаблення болтового з'єднання. У разі частого виникнення такої проблеми, слід перевірити, чи встановлений між гайкою і кріпленням гровер. Ця шайба не дає гайці відгвинчуватися при постійній вібрації.

• Скрипи при натисненні на педаль акселератора. Необхідно перевірити шарніри. Через постійного контакту з вологою і брудом, хрестовина може вийти з ладу. Якщо ігнорувати скрипи, хрестовина заклинить і шарнір зламається.

• Найпоширеніша несправність карданного валу - вібрації. Але перш ніж приступати до ремонту механізму, спочатку слід перевірити ходову частину. Порушена балансування коліс теж призводить до появи вібрації на високих швидкостях. Якщо цей ефект зникає при перемиканні та іншу передачу, то кардан тут ні до чого. Ось з яких причин може виникнути вібрація в кардані:
  • несправність балансувальних кілець (корозія або обрив);
  • руйнування хрестовин;
  • пошкодження центрального або проміжного вала (деформація труби призводить до розбалансування механізму);
  • неправильно зібрані вузли механізму.
• Дзвін у трубі. За шліцьовим з'єднанням всередині труби є кришка, яка не дає мастилі потрапляти всередину валу. Щоб виправити поломку, трубу розрізають, кришку приварюють на місце, потім вал заварюють. Якщо після процедури з'явився дзвін іншого характеру (як ніби в порожнині валу знаходиться камінь), значить, після зварювальних робіт в ній залишилася велика окалина. До дзвону може призводити обрив свинцевою опори. У цьому випадку проблема усувається установкою нового кардана.
• Скрегіт при включеній передачі. Виникає при контакті з кузовом авто або вихлопною системою.
• Дзвін самого кардана може з'являтися через поломки кріплення грязьового відбивача (якщо він є). Він встановлюється на проміжну опору для захисту підшипника від води і бруду. Якщо він бовтається, досить приварити його зварюванням.

витік масла

Для змащення шарнірів використовується спеціальний сумісний матеріал. Зазвичай для ШРУСов, підшипників голчастого типу, шліцьового з'єднання використовується індивідуальна мастило, яка володіє потрібними характеристиками.

Щоб в порожнину труться або обертових елементів не потрапляла бруд, вони захищаються пильовиками, а також сальниками. Але в разі деталей, розташованих під днищем машини, такий захист лише тимчасова. Причина в тому, що захисні чохли постійно знаходяться в зоні активного агресивного впливу вологи, пилу, а в зимовий період ще і хімічних реактивів, якими посипається дорога.

Якщо автомобіль часто пересувається по пересіченій місцевості, то додатково є ризик пошкодити такий захист каменем або гілкою. В результаті пошкодження агресивне середовище починає впливати на обертові і поздовжньо переміщаються деталі. Так як в процесі руху транспортного засобу карданний вал постійно обертається, то мастило в ньому нагрівається, і в міру зносу сальників може витікати, що з часом призведе до поломки цієї частини трансмісії.

Вібрація при розгоні і стуки в КПП

Це перша ознака, за яким визначається несправність карданного валу. При незначному зносі обертових елементів по кузову поширюються по кузову, в результаті чого в машині під час їзди чути неприємний гул. Правда, для деяких моделей авто цей акустичний ефект - цілком природний фактор, за яким визначається наявність карданного валу в трансмісії. Особливо це стосується деяких старих вітчизняних автомобілів.

Скрип під час прискорення

За скрипу, який з'являється в момент прискорення транспортного засобу, визначається знос хрестовин. Причому цей звук не зникає, а навпаки посилюється в процесі розгону машини.

Скрип в цій деталі видають ролики голчастого підшипника. Так як вони найменше захищені від агресивного впливу вологи, з часом підшипник втрачає мастило, і голки починають іржавіти. Коли авто розганяється, вони сильно нагріваються, розширюються, починають вібрувати і видавати сильний скрип.

Через високий крутного моменту хрестовина відчуває великі навантаження. А обороти коленвала не синхронні швидкості обертання коліс машини. Тому скрип може з'являтися незалежно від швидкості транспортного засобу.

Проблеми з підвісним підшипником

Як ми дізналися з підтеми, що стосується пристрою карданного валу, підвісний підшипник це звичайний підшипник з круглими роликами, укладеними в розетку. Щоб пристрій не виходило з ладу через постійного впливу пилу, вологи і бруду, ролики захищені пластиковими кришками, а всередині знаходиться густе мастило. Сам підшипник закріплений під днищем автомобіля, а через центральну частину проходить труба кардана.

Щоб вібрації від обертової труби не передавалися на кузов, між зовнішньою обоймою і кріпильних кронштейном підшипника встановлена ​​гумова муфта. Вона виконує функцію демпфера, що мінімізує акустичний ефект в процесі роботи карданної передачі.

Хоча підшипник закритий, і в ньому закачана мастило, яку ніяк неможливо додати або замінити (вона заповнюється на заводі в процесі виготовлення деталі), порожнина між розетками не має герметичну захист. З цієї причини з часом, в яких би умовах ні експлуатувався автомобіль, всередину підшипника потрапляє пил і волога. Через це відбувається вироблення між роликами і навантаженої частиною розетки.

Від нестачі мастила (вона поступово старіє і вимивається) на роликах підшипника може з'являтися іржа. Згодом кульку, сильно пошкоджений корозією, розсипається, через що всередині підшипника з'являється велика кількість сторонніх твердих частинок, що руйнують інші елементи деталі.

Зазвичай при такій поломці підшипника з'являється виття і гул. Даний елемент вимагає заміни. Під впливом вологи і агресивних хімічних речовин гумова муфта старіє, втрачає свою пружність, і згодом через постійні вібрації розсипається. В цьому випадку водій буде чути виразні сильні стуки, що передаються на корпус. Їздити з такою поломкою не варто. Навіть якщо водій готовий миритися з сильним шумом в салоні, через велику зміщення карданний вал може сильно постраждати. Причому неможливо вгадати, яка з його частин зламається першої.

Наслідки неправильної роботи кардана

Як ми вже звернули увагу, неполадки з карданом в першу чергу розпізнаються по усиливающемуся шуму і пристойним вібрацій, що надходять на кузов під час руху транспорту.

Якщо водій відрізняється залізними нервами і неймовірним спокоєм, то ігнорування вібрацій і сильного шуму через зношеного карданного валу обов'язково призведе до неприємних наслідків. Найстрашніше, що може статися, це обрив вала під час руху. Особливо це небезпечно, і завжди призводить до аварій, коли вал обривається в передній частині машини.

Якщо ознаки неполадок кардана з'явилися під час руху, водієві якомога швидше потрібно знизити швидкість і зупинити транспортний засіб. Позначивши місце зупинки машини, необхідно провести візуальну діагностику авто. ось на що необхідно звернути увагу:

• На все болтові з'єднання;
• На стан підвісного підшипника, особливо на його гумовий демпфер;
• На стан фланців;
• На хрестовини;
• На кришки підшипників.

Не рекомендується розбирати вал самостійно ні на дорозі (щоб замінити зламану деталь), ні в гаражних умовах, якщо у автовласника немає відповідних навичок. Ремонт кардана завжди повинен супроводжуватися його балансуванням, що в умовах дорожнього ремонту неможливо зробити.

З цих причин за станом даної частини трансмісії потрібно стежити. Плановий технічний огляд і при необхідності ремонт - запорука справної і безпечної роботи будь-якої системи авто і його агрегатів, в тому числі і карданного валу.

Зняття і установка карданного валу

Якщо виникла необхідність в заміні карданного механізму або ремонті його вузла, потрібно його зняття. Процедура проводиться в такій послідовності:

• откручиваются кріпильні болти з фланців заднього моста і карданного валу;
• вал опускається вниз;
• откручиваются болти гумової муфти;
• кардан відсувається від КПП;
• відкручується підвісне кріплення.

Відремонтований або новий механізм встановлюється у зворотній послідовності: підвісне, муфта, фланці моста.

У додатковому відео згадуються ще деякі тонкощі зняття і установки кардана:

Карданний вал патріот | зняття і установка | заміна фланця

Кардан в автомобілі досить витривалий механізм, але і він потребує періодичного обслуговування. Водієві потрібно бути уважним до появи сторонніх звуків і вібрацій. Ігнорування цих проблем призведе до поломки важливих елементів трансмісії.

Пошук нового карданного валу

Якщо є необхідність повної заміни карданного валу, то пошук нової деталі - нескладна процедура. Головне, щоб на неї вистачило коштів, так як це досить дорога деталь в трансмісії деяких моделей авто.

Для цього можна скористатися послугами авторозбирання. Але в цьому випадку потрібно бути впевненим, що фірма, що продає деталі, що були у використанні, гідна довіри, і не реалізує неякісну продукцію. У деяких місцевостях зустрічаються фірми, які відновлюють деталі, що підлягають повній заміні, і продають їх за доступною ціною, але через короткий проміжок часу ці елементи виходять з ладу.

Набагато безпечніше виконувати пошук по каталогу інтернет-магазину або в фізичної точці продажу - в магазині автозапчастин. В цьому випадку необхідно шукати запчастина по точним даними автомобіля (марка, модель, дата випуску і т.д.). Якщо деяка інформація про машину недоступна, то всі необхідні дані завжди можна дізнатися за VIN-коду. Про те, де він знаходиться в автомобілі, а також яку інформацію про транспортний засіб він містить, розповідається в окремій статті.

Якщо відомий номер деталі (маркування на ній, якщо вона не зникла в процесі експлуатації), то пошук нового аналога в каталозі можна виконувати за цією інформацією. У разі придбання комплектуючих на розборках, то перед покупкою необхідно звернути увагу на:

1. Стан кріпильних місць. Деформації, навіть незначні, є причиною, по якій деталь не варто купувати. Особливо це стосується таких карданних валів, конструкція яких не передбачає установку фланця;
2. Стан валів. Хоча візуально цей параметр складно перевірити, але навіть незначні деформації (в тому числі відсутність балансування) приведуть до сильної вібрації вала, і подальшої поломки пристрою;
3. Стан шліцьового з'єднання. Корозія, задирки, насічки та інші ушкодження можуть серйозно позначитися на працездатності карданної передачі;
4. Стан підвісного підшипника, в тому числі на пружність демпферного частини.

Незалежно від того, справним виглядає кардан на розбиранні чи ні, його потрібно показати фахівцеві. Професіонал відразу розпізнає, розбирався кардан чи ні. У разі проведення ремонтних робіт з цим вузлом фахівець зможе сказати, чи була правильно зібрана конструкція.

І ще один важливий момент. Навіть при покупці виробу, що був у використанні, відбулось уваги та продукція, на яку поширюється гарантія (або від виробника, або від продавця).

Відео на тему

На завершення подивіться коротке відео про те, що можна зробити, щоб карданний вал не вібрував:

КАРДАНИЙ ВАЛ. ЩОБ НЕ БУЛО ВІБРАЦІЇ!

Питання та відповіді:

Де знаходиться карданний вал. Карданний вал - це довга балка, яка йде від коробки передач уздовж вихлопної системи машини до заднього мосту. У пристрій карданного валу входить центральний вал, хрестовини (їх кількість залежить від кількості вузлів між валами), вилка ковзання з шліцьовим з'єднанням, опорний підшипник.

Що таке кардан. Під карданом мається на увазі механізм, який забезпечує передачу крутного моменту між валами, які розташовані один щодо одного під кутом. Для цього використовується хрестовина, що з'єднує два вала.