Карданний вал автомобіля: призначення, види, особливості ремонту

Важливий вузол транспортного засобу – карданний вал. Що це за деталь? Для чого потрібна? Де знаходився? Читайте в нашій публікації.

Що таке карданний вал

Призначення карданного вала – передача крутного моменту. В автомобілях він встановлюється між коробкою передач і редуктором моста. Для задньопривідних моделей монтується один вал, у повнопривідних – два. Таку саму конструкцію використовують у системі рульового управління, для підключення зовнішніх блоків до спецтехніки – тракторів, екскаваторів.

У каталогах виробників можна побачити, які бувають кардани, особливості їхньої конструкції та принцип роботи. Але майже для всіх моделей зберігається загальний принцип компонування. Це робить їх універсальними, частково взаємозамінними.

Кардан складається з однієї або декількох секцій порожнистої труби з такими компонентами:

• Фланець-вилка. Вони з’єднують вал із КПП і редуктором.
• Хрестовина. Необхідна для сполучення 2-х труб вала при зміні кута (стандартно до 20°) відносно одна одної.
• Розсувне шліцьове з’єднання (ковзна вилка). Компенсує зміну відстані між КПП і редуктором моста, що відбувається під час руху.
• Підвісний підшипник. Кріпить конструкцію до кузова автомобіля. Кількість дорівнює числу секцій кардана.
• Сальники та обойма сальника. Використовуються для герметичного примикання вузлів.

Конструкція карданної передачі залежить від умов експлуатації та навантаження. У легкових автомобілів вал має менше частин, що підвищує надійність роботи.

Для спецтехніки розробляють моделі для екстремальних умов – велике механічне навантаження, мінімізація впливу забруднення.

Функція карданної передачі

У машині кардан потрібен для передачі крутного моменту від КПП або роздавальної коробки до редукторів моста. Складність полягає в тому, що осі обертання коробки і моста розташовані в різних площинах. Тому кардан встановлений не чітко в горизонтальній площині, а під невеликим кутом.

Під час увімкнення передачі та натискання газу відбувається перехід крутного моменту на ковзаючу вилку. Рух передається на хрестоподібний шарнір і далі надходить до редуктора заднього моста.

Завдання конструкторів – мінімізувати втрати крутного моменту. Оскільки працює кардан під час руху постійно і необхідно забезпечити надійність його функціонування, було створено такі методи компенсації:

• Складова конструкція з декількох труб. Забезпечує надійне з’єднання КПП і моста, які розташовані в різних площинах.
• Мінімальний люфт хрестовин і вилок потрібен для м’якої передачі крутного моменту, що позначається на плавності ходу.
• Компенсація рухливості задньої осі за допомогою ковзної вилки.

В ідеалі швидкість обертання вала коробки передачі має збігатися з рухом ведучої шестерні заднього моста. Однак на практиці це залежить від фактичного стану кардана. Необхідно стежити за зносом шарнірів і втулок, опорних підшипників.

Види карданних валів

Тип карданної передачі залежить від призначення. Компонування розробляється на стадії проєктування. Вибір, навіщо потрібен карданний вал конкретної конструкції визначається технічними характеристиками автомобіля. У деяких випадках необхідний монтаж багатовального механізму з декількома шарнірами.

Асинхронні

Асинхронна схема застосовується в багатьох автомобілях із заднім або повним приводом. Особливість – у процесі руху формуються нерівні кутові швидкості. Це відбувається через з’єднання двох вилок за допомогою хрестовини під прямим кутом. Другорядний вал 2 рази відстає і 2 рази обганяє головний.

Для компенсації встановлюють додаткові карданні шарніри нерівних швидкостей. Вони монтуються на кінцях вала. За такої схеми допускається зміна кута між трубами до 20°. Недолік – через ускладнення потрібне часте обслуговування, ремонт.

Синхронні

Вирішенням проблеми асинхронних моделей стали ШРКШи – шарніри рівних кутових швидкостей. Вони мають різну конструкцію. На автомобілях Pegout і Renault монтують “Трипод”. У ньому передача крутного моменту відбувається через 3 сферичні ролики. Вони ковзають у пазах вилки веденого вала.

Особливість синхронних карданів – можливість працювати при кутах відхилення до 70°. Відбувається зниження вібрації, збільшується безремонтний термін експлуатації. Недоліки – є ймовірність пошкодження пильовиків на бездоріжжі.

Гнучка і жорстка напівкарданна передача

Це один із різновидів карданного вала, призначений для компенсації кутових поворотів, невеликої зміни відстані між КПП і заднім мостом під час руху. Пружну ланку виготовляють із гумовотканинного матеріалу або гуми. Компенсація зміни кута відбувається за рахунок стиснення або розтягування цього елемента.

Жорсткий карданний шарнір встановлюється в автомобілях рідко. Причина – низький ступінь надійності, підвищений шум під час роботи. Конструкція застосовується для компенсації дефектів монтажу.

Як перевірити стан карданного вала

Перші ознаки появи несправностей у кардані – шум і підвищена вібрація. Вторинні “симптоми” – протікання мастила в місці стикування вала з КПП, під час перемикання передачі виникає стукіт. Для перевірки необхідна естакада або оглядова яма. Потрібен вільний доступ до всіх елементів, хороше освітлення.

Які вузли необхідно перевірити:

• Кріплення. Перевірка наявності гроверної шайби і ступеня її затягнутості на гайці проміжної опори і з’єднання фланців. Можливий дефект – поява люфту і вібрації.
• Стан еластичної муфти. Можливе порушення цілісності, механічні пошкодження. Вони впливають на ступінь компенсації зміщень елементів карданного вала. Перевірка – повільне обертання кардана за годинниковою стрілкою і назад. Повинен бути відсутнім люфт.
• Поява зазорів між ковзною вилкою і валом. Причина – зношення деталей. Для контролю потрібно повернути вал із муфтою. Якщо відбуваються “биття”, є люфт, необхідна заміна ковзної вилки.
• Шарніри. Перевірку зручно робити за допомогою шліцьової викрутки. Вона вставляється в вушка вилок. Ознака несправності – під час руху є люфт.
• Підвісний підшипник. Якщо під час розгойдування вала спостерігається биття підшипника, це вказує на його заміну.

Балансування кардана рекомендується робити на стенді. Для цього на вал встановлюють спеціальні пластини-балансири. Після роботи перевіряється їхній стан. Альтернативний спосіб – токарна обробка.

Важливо: можна спробувати зробити балансування кардана в домашніх умовах. Але це не гарантує повне усунення дефектів.

Демонтаж та встановлення карданного вала

Визначити точний час, коли потрібно міняти кардан, можуть тільки фахівці. Явні ознаки несправності – значні механічні пошкодження, дефекти з’єднань, деформації. Для демонтажу кардана необхідно поставити машину на естакаду або над оглядовою ямою.

Порядок зняття кардана:

1. Відкрутити болти, що з’єднують фланці моста і кардана.
2. Вал опуститься вниз. Потрібно заздалегідь підготувати для нього опору.
3. Зняти кріплення гумової муфти.
4. Висунути кардан із КПП.
5. Демонтувати кріплення підвісного підшипника.

Після цього можна зайнятися ремонтом, обслуговуванням кардана. Перед установкою нового необхідно перевірити працездатність усіх компонентів. Монтаж виконується у зворотному порядку.

Важливо своєчасно проводити обслуговування і діагностику карданної передачі. Це допоможе мінімізувати появу поломок, несправностей.