Карданный вал автомобиля: назначение, виды, особенности ремонта

Важный узел транспортного средства — карданный вал. Что это за деталь? Для чего нужна? Где находился? Читайте в нашей публикации.

Что такое карданный вал

Назначение карданного вала – передача крутящего момента. В автомобилях он устанавливается между коробкой передач и редуктором моста. Для заднеприводных моделей монтируется один вал, в полноприводных – два. Такую же конструкцию используют в системе рулевого управления, для подключения внешних блоков к спецтехнике – тракторам, экскаваторам.

В каталогах производителей можно увидеть, какие бывают карданы, особенности их конструкции и принцип работы. Но почти для всех моделей сохраняется общий принцип компоновки. Это делает их универсальными, частично взаимозаменяемыми.

Кардан состоит из одной или нескольких секций полой трубы со следующими компонентами:

• Фланец-вилка. Они соединяют вал с КПП и редуктором.
• Крестовина. Необходима для сопряжения 2-х труб вала при изменении угла (стандартно до 20°) относительно друг друга.
• Раздвижное шлицевое соединение (скользящая вилка). Компенсирует изменение расстояния между КПП и редуктором моста, что происходит во время движения.
• Подвесной подшипник. Крепит конструкцию к кузову автомобиля. Количество равно числу секций кардана.
• Сальники и обойма сальника. Используются для герметичного примыкания узлов.

Конструкция карданной передачи зависит от условий эксплуатации и нагрузки. У легковых автомобилей вал имеет меньше частей, что повышает надежность работы.

Для спецтехники разрабатывают модели для экстремальных условий – большая механическая нагрузка, минимизация влияния загрязнения.

Функция карданной передачи

В машине кардан нужен для передачи крутящего момента от КПП или раздаточной коробки к редукторам моста. Сложность заключается в том, что оси вращения коробки и моста находятся в разных плоскостях. Поэтому кардан установлен не четко в горизонтальной плоскости, а под небольшим углом.

При включении передачи и нажатии газа происходит переход крутящего момента на скользящую вилку. Движение передается на крестообразный шарнир и далее поступает к редуктору заднего моста.

Задача конструкторов – минимизировать потери крутящего момента. Так как работает кардан при движении постоянно и необходимо обеспечить надежность его функционирования, были созданы следующие методы компенсации:

• Составная конструкция из нескольких труб. Обеспечивает надежное соединение КПП и моста, которые расположены в разных плоскостях.
• Минимальный люфт крестовин и вилок нужен для мягкой передачи крутящего момента, что сказывается на плавности хода.
• Компенсация подвижности задней оси с помощью скользящей вилки.

В идеале скорость вращения вала коробки передачи должна совпадать с движением ведущей шестерни заднего моста. Однако на практике это зависит от фактического состояния кардана. Необходимо следить за износом шарниров и втулок, опорных подшипников.

Виды карданных валов

Тип карданной передачи зависит от назначения. Компоновка разрабатывается на стадии проектирования. Выбор, зачем нужен карданный вал конкретной конструкции определяется техническими характеристиками автомобиля. В некоторых случаях необходим монтаж многовального механизма с несколькими шарнирами.

Асинхронные

Асинхронная схема применяется во многих автомобилях с задним или полным приводом. Особенность – в процессе движения формируются неравные угловые скорости. Это происходит из-за соединения двух вилок с помощью крестовины под прямым углом. Второстепенный вал 2 раза отстает и 2 раза обгоняет главный.

Для компенсации устанавливают дополнительные карданные шарниры неравных скоростей. Они монтируются на концах вала. При такой схеме допускается изменение угла между трубами до 20°. Недостаток – из-за усложнения нужно частое обслуживание, ремонт.

Синхронные

Решением проблемы асинхронных моделей стали ШРУСы – шарниры равных угловых скоростей. Они имеют различную конструкцию. На автомобилях Pegout и Renault монтируют «Трипод». В нем передача крутящего момента происходит через 3 сферических ролика. Они скользят в пазах вилки ведомого вала.

Особенность синхронных карданов – возможность работать при углах отклонения до 70°. Происходит снижение вибрации, увеличивается безремонтный срок эксплуатации. Недостатки – есть вероятность повреждения пыльников на бездорожье.

Гибкая и жесткая полукарданная передача

Это одна из разновидностей карданного вала, предназначенная для компенсации угловых поворотов, небольшого изменения расстояния между КПП и задним мостом во время движения. Упругое звено изготавливается из резинотканевого материала или резины. Компенсация изменения угла происходит за счет сжатия или растяжения этого элемента.

Жесткий карданный шарнир устанавливается в автомобилях редко. Причина – низкая степень надежности, повышенный шум во время работы. Конструкция применяется для компенсации дефектов монтажа.

Как проверить состояние карданного вала

Первые признаки появления неисправностей в кардане – шум и повышенная вибрация. Вторичные «симптомы» – протечка масла в месте состыковки вала с КПП, во время переключения передачи возникает стук. Для проверки необходима эстакада или смотровая яма. Нужен свободный доступ ко всем элементам, хорошее освещение.

Какие узлы необходимо проверить:

• Крепления. Проверка наличия гроверной шайбы и степени ее затянутости на гайке промежуточной опоры и соединения фланцев. Возможный дефект – появление люфта и вибрации.
• Состояние эластичной муфты. Возможно нарушение целостности, механические повреждения. Они влияют на степень компенсации смещений элементов карданного вала. Проверка – медленное вращение кардана по часовой стрелке и обратно. Должен отсутствовать люфт.
• Появление зазоров между скользящей вилкой и валом. Причина – износ деталей. Для контроля нужно повернуть вал с муфтой. Если происходят «биения», есть люфт, необходима замена скользящей вилки.
• Шарниры. Проверку удобно делать с помощью шлицевой отвертки. Она вставляется в проушины вилок. Признак неисправности – при движении есть люфт.
• Подвесной подшипник. Если во время раскачивания вала наблюдается биение подшипника, это указывает на его замену.

Балансировку кардана рекомендуется делать на стенде. Для этого на вал устанавливают специальные пластины-балансиры. После работы проверяется их состояние. Альтернативный способ – токарная обработка.

Важно: можно попытаться сделать балансировку кардана в домашних условиях. Но это не гарантирует полное устранение дефектов.

Демонтаж и установка карданного вала

Определить точное время, когда нужно менять кардан, могут только специалисты. Явные признаки неисправности – значительные механические повреждения, дефекты соединений, деформации. Для демонтажа кардана необходимо поставить машину на эстакаду или над смотровой ямой.

Порядок снятия кардана:

1. Открутить болты, соединяющие фланцы моста и кардана.
2. Вал опустится вниз. Нужно заранее подготовить для него опору.
3. Снять крепления резиновой муфты.
4. Выдвинуть кардан из КПП.
5. Демонтировать крепление подвесного подшипника.

После этого можно заняться ремонтом, обслуживанием кардана. Перед установкой нового необходимо проверить работоспособность всех компонентов. Монтаж выполняется в обратном порядке.

Важно своевременно проводить обслуживание и диагностику карданной передачи. Это поможет минимизировать появление поломок, неисправностей.