Кардан в автомобиле что это

Что такое карданный вал: виды, устройство, основные неисправности

В повседневной речи владельцев автомобилей с пробегом, встречаются два термина на одну тему: кардан и крестовина. К этому стоит добавить понятия карданного шарнира, вала и передачи, что позволит полностью прояснить всё, что связано в машине с доставкой вращения от одного узла к другому в определённых условиях.

Зачем в машине нужен карданный вал

В простой конструктивной ситуации крутящий момент может быть обеспечен различными видами передач – ременной, шестерёнчатой, цепной и многими другими, вплоть до электричества и гидравлики. Одну из них практически в каждом автомобиле применяют для передачи вращения под углом, отличающимся от нуля или 90 градусов.

Далеко не все элементы автомобиля связаны друг с другом жёстко, а значит потребуется соединение, гибкое с точки зрения механики, хотя обычно оно состоит из вполне твёрдых деталей. Например, валов, откуда и пошло название карданного вала.

В данном случае вал соединяет между собой карданные шарниры, образуя вместе с ними функционально законченную карданную передачу.

Но потребитель не обязан знать все терминологические нюансы. Для него вся тема, кардан и передача — это карданный вал, а шарнир ограничивается крестовиной.

Если же карданная передача устроена сложнее, работает плавно и без вибраций, то её называют как угодно, только не упоминая про кардан.

Например, привода передних колёс в легковых автомобилях. Теоретически это тоже карданные передачи.

Предназначение карданной передачи

Основное и самое первое появление карданных валов с шарнирами в автомобиле связано с передачей момента от вторичного вала коробки передач к заднему мосту на машинах классической заднеприводной компоновки.

Балка моста там подвешена на рессорах, позже пружинах и перемещается относительно кузова на значительные расстояния.

Изменяется тут всё:

Значительная длина передачи на некоторых автомобилях заставляет использовать довольно сложные валы с несколькими шарнирами, причём разного типа.

Устройство

Передача состоит из нескольких структурных единиц:

У простых валов имеются врождённые недостатки в виде вибронагруженности и неравномерности вращения.

Расчёт карданной передачи производится при компоновке автомобиля, после чего выбираются конкретные технические решения по шарнирам и подвесам.

Асинхронные

Шарнир, обеспечивающий изменение угла в двух плоскостях, называют асинхронным, поскольку в нём теоретически невозможно получить равенство мгновенных угловых скоростей и крутящих моментов при любых углах поворота вала.

Причём чем больше угол наклона в шарнире, тем этот неприятный эффект сильнее проявляется в виде вибраций при движении.

Некоторая компенсация неравномерности обеспечивается использованием двух крестовин, по одной на каждом конце вала, развёрнутых относительно друг друга на 90 градусов. Но полностью устранить проблему это не позволяет, поскольку параллельность осей входного и выходного хвостовиков (фланцев) соблюсти невозможно.

Синхронные

Синхронный шарнир иначе называется шарниром равных угловых скоростей (ШРУС). Они обычно имеют конструкцию в виде нескольких шариков, перемещающихся между внутренней и наружной обоймами шарнира по точно рассчитанной траектории, обеспечивающей равенство момента и плавность работы при больших углах.

Такая передача работает без вибраций, но обходится значительно дороже, являясь узлом точной механики.

Гибкая и жесткая полукарданная передача

Иногда целесообразно не использовать крестовину или ШРУС, поскольку угол отклонения оси незначителен, а применить эластичную резиновую муфту, компенсирующую отклонение за счёт внутреннего перемещения слоёв.

Помимо дешевизны такой шарнир отличается бесшумностью работы, сглаживанием крутильных колебаний и не требует смазки. Поэтому муфты можно встретить даже на дорогих автомобилях, где фактор цены не так важен.

Основные неполадки кардана

В карданной передаче изнашивается при работе всё, кроме валов. Как крестовины, так и ШРУС, подобны по своему строению подшипникам качения, поэтому ход износа очень похож.

Это усталостные явления в материале тел качения, истирание канавок, коррозия. Шарниры требовательны к смазке, что не всегда удаётся обеспечить на долгий срок службы.

Аналогично страдают и шлицевые соединения. Эластичные муфты выходят из строя по мере старения материала, усталостного или от времени.

Утечка масла

Смазываются шарниры обычно консистентной смазкой, характеристики которой индивидуальны для игольчатых подшипников крестовин, шариков ШРУС или трения скольжения шлицов.

Все эти узлы стараются защитить чехлами и сальниками, но в сложных условиях работы под днищем машины это помогает лишь временно. Смазка вытекает из-за разогрева или вымывается попавшей водой. После чего износ шарнира приобретает критическую скорость.

Вибрация при разгоне и стуки в КПП

Проявление износа носит на первых порах чисто акустический характер, по которому и диагностируется карданная передача.

Скрип во время ускорения

Самое известное проявление износа крестовин – это скрип, начинающийся сразу после старта с места и усиливающийся при наборе скорости.

Момент в таких условиях максимален, поэтому ржавые иголки в чашке крестовины нагреваются, вибрируют и издают скрип. Характерно, что это происходит в такт вращению кардана, а не колёс, скорости тут различаются в несколько раз из-за передаточного числа редуктора моста.

Проблемы с подвесным подшипником

Промежуточный подвес составного кардана реализуется в виде обычного подшипника качения, заключённого в упругую резиновую муфту, прикреплённую к кузову или раме металлической оболочкой с кронштейном.

Подшипник используется закрытого типа с резинометаллическими защитными кольцами и пожизненным запасом смазки. Но полной герметичности нет, смазка стареет и вымывается, корродирующий подшипник выходит из строя. Проявляется это обычно гулом и воем.

Читайте также:  Обновление по автомобиля шевроле

Если же разорвана эластичная муфта подвесного подшипника, то карданный вал получает свободу в поперечном направлении, начинаются сильнейшие стуки и вибрации. Ситуация опасна, поскольку чревата разрушением вала в сборе с непредсказуемыми последствиями.

Замена крестовины карданного вала

Чтобы заменить крестовину надо обладать определённым навыком. К тому же есть опасность, что весь вал будет разбалансирован при малейшем смещении чашек крестовины относительно вилок вала.

Лучше довериться специалистам. К тому же изготовители автомобилей стараются операцию замены крестовин вообще не предусматривать, только вал в сборе, что очень дорого.

Но если производить эту операцию самостоятельно, то надо учесть несколько особенностей:

Конструкции карданов совершенствуются, и сейчас далеко не все из них допускают самостоятельную замену крестовин.

Обслуживание

Крестовины в некоторых валах предусматривают смену смазки через пресс-маслёнки. Для нагнетания используется шприц, нагнетающий смазку под давлением.

Сама смазка должна быть именно предназначенной для крестовин, универсальные составы здесь работают плохо. То же касается и смазывания шлицевых соединений.

Операции обслуживания лучше проводить после каждого попадания в тяжёлые дорожные условия, когда на шарнир попадает жидкая грязь и вода. Шприцевать шарнир надо до начала выхода из-под сальников всех четырёх чашек чистой нагнетаемой смазки.

Источник

Зачем в автомобилях карданный вал и какие функции он выполняет

Вопрос касательно устройства, назначения и ремонта карданного вала вряд ли заинтересует владельцев переднеприводных транспортных средств. Но если вы владеете машиной с полным или задним приводом, тогда про карданный вал (КВ) просто обязаны знать всё, и даже немного больше.

Ни один автомобиль с полным и задним приводом не обходится без этого элемента. Ключевой задачей КВ является передача энергии вращения от силового агрегата непосредственно на колёса. Это делает вал невероятно важной составляющей транспортного средства. От целостности и работоспособности кардана во многом зависит надёжность всего авто и его ходовых характеристик в частности.

Чтобы лучше разбираться в этом вопросе, нужно понять особенности карданного вала, разобраться с его разновидностями, устройством и принципом работы. Также не будет лишним узнать про характерные неисправности этого узла, что позволит по мере необходимости принять правильные меры по ремонту и восстановлению работоспособности КВ.

Что это такое

Начнём с основного назначения карданной передачи или вала. Это даст вам возможность окончательно понять, что же такое этот кардан и зачем он нужен в машине.

Это механизм, предназначенный для передачи вращения от коробки передач на редуктор. Вращение передаётся на редуктор передней или задней оси, что уже напрямую зависит от конкретного автомобиля и особенностей его устройства. Это промежуточный элемент, играющий при этом крайне важную и значимую роль в трансмиссии.

Карданные передачи могут применяться не только на заднеприводных и полноприводных автомобилях, но также присутствуют в мотоциклах. Если говорить простыми словами относительно того, что такое карданный вал, то его можно охарактеризовать как устройство для передачи вращения от КПП на ведущую ось. Этот механизм позволяет обеспечить независимое от кузова автотранспортного средства движение для колёс и подвески.

Не все до конца понимают, для чего нужен карданный вал в составе автомобильной конструкции. Такое приспособление становится практически незаменимым, когда машина выезжает на пересечённую местность. Когда автотранспорт движется по неровным поверхностям, возникают достаточно сильные колебания на ведущих мостах, раме и кузове.

А когда происходят даже незначительные смещения осей относительно друг друга, это существенно повышает износ элементов. Как результат, в машине нарушается плавность хода, которая самым непосредственным образом влияет на комфорт. За счёт наличия и работы карданной передачи все эти явления удаётся предотвращать.

Некоторые автотранспортные средства устроены таким образом, что коробка передач располагается выше, чем редуктор заднего моста. Из-за этого момент вращения приходится передавать под определённым углом. Реализовать такую передачу вращения становится возможным за счёт использования в конструкции карданной передачи или карданного вала.

Классификация

Всего существует несколько типов карданных передач. Применяется несколько принципов классификации для определения конкретного устройства.

Если рассматривать виды карданных валов по их назначению, тогда выделяют следующие:

Также можно разделить карданные передачи на:

Но и это не всё. Есть и другой вариант классификации, который также делить карданные передачи на 2 типа.

Отталкиваясь от конструктивных особенностей и назначения, карданные валы можно разделить на односекционные и многосекционные.

Многосекционные преимущественно применяются в обычных легковых и грузовых автотранспортных средствах. В случае с односекционными карданами речь идёт уже о ситуациях, где большую роль играет необходимость быстрого вращения на ведущей оси. Это относится к спортивным автомобилям, которые оснащаются задним или полным приводом.

Особенности устройства

Если не учитывать некоторые компоненты КВ в виде уплотнителей, креплений и эластичной муфты, то это устройство содержит в себе несколько ключевых составляющих. Хотя и та же муфта выполняет не менее важную роль, поскольку отвечает за поглощение вибраций и резких рывков.

Что же касается устройства карданной передачи, то тут следует выделить такие компоненты как:

Но мало просто узнать, из чего состоит автомобильный карданный вал. Также следует дополнительно разобрать особенности все работающих компонентов.

Чтобы понять, как работает в машине карданный вал, необходимо уточнить некоторые нюансы относительно составляющих узла. Так вы лучше поймёте, на чём основывается используемая в авто карданная передача.

Эти агрегаты бывают двухвальными или одновальными. В случае с двухвальным устройством в механизме дополнительно присутствует промежуточный кардан, к которому в заднем отделе приварен хвостовик, дополненный наружными шлицами. А к переднему отделу с помощью шарнира монтируется скользящая втулка. Если система одновальная, тогда промежуточный участок на ней отсутствует.

В передней части авто КВ крепится в КПП за счёт подвижного соединения шлицевого типа. Для реализации такой задумки на конце механизма предусмотрено наличие специального отверстия, имеющего внутренние шлицы. Устройство позволяет осуществлять продольные смещения этих шлицов, когда машина находится в движении.

Читайте также:  Приспособление для завода автомобиля

Затем монтируется подвесной подшипник КВ, который при помощи специального кронштейна устанавливается и фиксируется на кузове. Это выступает как дополнительное крепление, которое не позволяет осуществлять излишние смещения во время поездок.

После идёт вилка, располагающаяся между передней и задней частью КВ. Тут находится крестовина с игольчатыми подшипниками. За счет этих вилок и крестовин в конструкции КВ удаётся передавать момент при различных углах возможного изгиба карданного вала.

КВ фиксируется в задней части к редуктору заднего моста с помощью фланца. Параллельно с этим хвостовик, имеющий внешние шлицы, входит уже непосредственно во фланец привода автомобильной главной передачи.

Работа карданной передачи основывается на том, что она может передавать крутящий момент при меняющемся положении карданного вала в пространстве. Для реализации такой функции ключевую роль играют два компонента. А именно вилка и шарнир крестообразного типа.

Скользящая вилка позволяет несколько увеличивать длину механизма, когда автотранспортное средство движется по неровному участку дороги. Длинное шлицевое соединение не позволяет прекращать передачу момента даже в ситуациях, когда подвеска вместе с задним автомобильным мостом начинает смещаться вверх или вниз.

Задача шарнира при этом заключается в обеспечении вращения колёс при изменениях угла изгиба карданного вала. Принято считать, что механизм продуктивно работает, когда угол не превышает 20 градусов. При превышении этого значения начинается процесс активного износа элемента.

Преимущества и недостатки

Несмотря на объективную необходимость использования карданной передачи в автомобиле, этот механизм обладает сильными и слабыми сторонами.

Начнём с положительных качеств. Их перечень достаточно обширный, потому стоит остановиться на самых основных.

Но и недостатки в карданных валах также присутствуют. И на них порой стоит обращать внимание.

Если говорить о слабых сторонах КВ, то здесь стоит выделить такие моменты:

Несмотря на имеющиеся недостатки, некоторые из них достаточно условные, и не могут считаться полноценными минусами карданного вала. Плюс производители активно работают над усовершенствованием конструкции, что позволяет избавляться от некоторых недочётов, а также исправлять ошибки предыдущих версий карданных передач.

Характерные неисправности

Наиболее подверженными поломкам в конструкции карданного вала являются такие элементы как крестовины, шарниры и подшипники. В процессе эксплуатации на них воздействуют сильные нагрузку и компоненты постепенно изнашиваются. В зависимости от того, какой тип привода используется и какая конструкция у конкретного автомобиля, срок службы указанных элементов обычно не превышает 70 тысяч километров.

На скорость и интенсивность износа непосредственно влияют условия эксплуатации, манера вождения и ряд других провоцирующих факторов.

Признаками износа выступают характерные щелчки и стуки, которые возникают при старте автомобиля или при переключении передач. Если ломается крестовина переднего вала, в районе ног переднего пассажира возникает скрежет и стук металла, плюс на приборной панели включаются соответствующие лампы, сигнализирующие о неисправностях. Не решив проблему своевременно, можно спровоцировать поломку переднего редуктора и АКПП, что выльется в очень крупную сумму денег.

Важно понимать, что предотвратить износ и выход из строя крестовин или шарниров невозможно. Тут требуется своевременная диагностика и замена этих элементов при возникновении признаков неисправностей.

В конструкции кардана вал выступает как наиболее крепкий элемент всего узла. Для его производства применяют высокопрочную сталь, способную выдерживать около 500 тысяч километров эксплуатации. Повреждения возникают в основном при неаккуратной езде, когда машина наезжает на препятствия. Также поломка может возникнуть по причине обрыва карданных шарниров.

Симптомами неисправностей вала выступают вибрации из-под днища во время движения. Вероятнее всего кардан был погнут. Его лучше менять в условиях автосервиса. Если попытаться выровнять вал и сделать это неправильно, вы спровоцируете разрушение крестовин и остальных компонентов трансмиссии автомобиля. Потому лучше не рисковать, а сразу заменить элемент.

В практике автомобилистов, на машинах которых используется КВ, встречаются различные неисправности. Чаще всего они связаны с:

Все эти ситуации следует рассмотреть отдельно.

Утечка масла

Подобная проблема в основном встречается на автомобилях, где используется устанавливаемое в раздаточной коробке или КПП шлицевое соединение.

Утечка может образовываться из-за образования на шлицевом соединении шероховатостей и заусенец. Чтобы решить проблему временно, можно зачастить поверхность с помощью наждачной бумаги нулёвки. Но это исправит ситуацию только на некоторое время. Потому лучшим выходом станет замена.

Утечка образуется при повреждении сальника. При этом уплотнительное кольцо теряет свою эластичность, что приводит к появлению зазора между подвижным карданным штоком и сальником КПП. Чтобы устранить неполадку, рекомендуется поменять сальник.

Стуки при включении КПП и вибрация на разгоне

Удары, возникающие при нагрузке на вал, образуются по причине зазоров между компонентами узла. Именно это считается основным фактором.

Скрип при ускорении

Нажимая на педаль газа, могут возникать нехарактерные посторонние звуки в виде скрипов. Если скрип возникает периодически или постоянно при надавливании на педаль, а также при движении так называемым накатом, тогда причину следует искать в дефектах на шарнирах крестовины. Либо же проблема связана со ШРУСом.

Когда крестовина заклинивает, и параллельно появляются ржавые подтёки на поверхности, подшипник стакана явно деформировался. Элемент рекомендуется заменить в ближайшее время, поскольку игнорирование проблемы приведёт к ещё более серьёзным и дорогостоящим последствиям.

Если дело в заклинивании ШРУСа, тогда рекомендуется разобрать узел, по мере необходимости смазать его элементы. Когда такая мера не помогает, остаётся только заменить деталь.

Вибрации

Автомобилисты порой сталкиваются с таким явлением как возникновение вибраций в КВ. Зачастую причина заключается в нарушении баланса колёс.

Когда вибрация наблюдается лишь на скорости в пределах от 60 до 80 и от 90 до 120 километров в час, для решения проблемы обычно вполне достаточно провести балансировку кардана. Такую процедуру зачастую проводят в обязательном порядке, когда часть элемента меняют или собирают, не опираясь на заводские метки.

Читайте также:  Можно ли клеить лобовое стекло автомобиля полосы

Если же никакие ремонтные работы не проводились, то есть ошибки при обратной сборке исключены, а сами вибрации появились внезапно и проявляются на определённых скоростях, увеличиваясь при этом по мере роста скорости, нужно выполнить несколько диагностических мероприятий. А именно:

Тут вариантов может быть несколько. Лучше начинать с малого и наиболее простого в плане устранения. Если с неполадкой вы не можете справиться сами, и не удаётся отыскать причину неисправности, лучше обратиться за помощью к специалистам.

Проблемы с подвесным подшипником

Диагностировать подобную неполадку можно по характерному звуку. Поломка проявляется в виде шуршания. Если вы слышите шуршащий звук, высока вероятность поломки подвесного подшипника.

В своём нормальном состоянии этот элемент с лёгкостью вращается, его движения плавные и практически бесшумные. Никаких подклиниваний не наблюдается.

Если же звук есть, тогда подшипник потребуется заменить. Пытаться его отремонтировать не имеет никакого смысла.

Полезные рекомендации

Запомните, что игнорировать любые признаки неисправностей кардана ни в коем случае нельзя. Если не прислушиваться к этому совету, вы можете столкнуться со следующими последствиями:

Вряд ли кто-то из автовладельцев осознанно захочет столкнуться с подобными неприятностями.

Но во многом их можно избежать, если придерживаться нескольких простых правил. Все эти рекомендации направлены на увеличение срока службы карданного вала.

Если вы заинтересованы в сохранении ресурса КВ, тогда необходимо:

Карданный вал является во многом важным элементом автотранспортного средства, который хоть и считается промежуточным звеном, но выполняет ключевую роль в работе заднеприводных и полноприводных автомобилей.

Узел не обладает крайне сложным устройством, а его принцип работы понятен многим. Это позволяет самостоятельно решать возникающие проблемы, своевременно обнаруживать неисправности и поддерживать КВ в рабочем состоянии в течение длительного периода времени, просто соблюдая несколько простых правил.

Источник

HOLA-RUSSIA › Блог › История создания карданной передачи

Слово «кардан» знакомо даже людям, весьма далеким от техники. А уж для тех, кто «в теме» словосочетания «карданный вал», «карданная передача» и вовсе не пустой звук. Ведь за тысячи – без преувеличений! – лет их существования другой настолько же простой, недорогой и в то же время эффективной системы передачи вращения между валами придумано не было.

Хотя названием своим кардан и обязан Джероламо Кардано, итальянскому ученому, жившему и работавшему в XVI веке, изобретателем системы он не был. И даже не претендовал, и уж тем более не приписывал ее себе – ему было достаточно собственных изобретений, таких например, как кодовый замок или лампа с непрерывной подачей масла, не говоря уже об огромном вкладе в математику.

Как и полагается человеку, занимавшемуся наукой в эпоху Возрождения, Кардано был «энциклопедистом» – имел знания во многих сферах, по профессии будучи врачом. И публиковал труды: полное собрание его сочинений представляет собою 10 томов мелким шрифтов. В одном из своих трудов, «De subtilitate rerum» («Хитроумное устройство вещей»), был описан и механизм, представляющий собою систему колец, перемещающихся относительно друг друга, сохраняя равновесие центрального предмета, позже получивший название «карданов подвес».

Сам подвес был известен с незапамятных времен. Древние китайцы размещали в середине лампы – чтобы не выливалось масло. Арабы – компас (конструкция гирокомпаса дошла с минимальными изменениями до наших времен). Греческий инженер Филон Византийский, первым описавший подвес, использовал его для чернильницы-непроливайки.

Увы, это был еще не шарнир. Хотя легенда упорно приписывает сеньору Джероламо изготовление первого прототипа карданной передачи, подтверждения этому факту нет. Да, вроде как шарнир использовали еще древние греки в своих катапультах-баллистах, известно даже про кардан в карете какого-то римского императора (интересно, какую функцию он там выполнял?), но вся эта информация также – из разряда красивых историй.

Реальные факты использования шарниров в механизмах относятся уже к 17 веку. Кристофер Польхем, шведский ученый и изобретатель, использовал в своих устройствах Polhemsknut – практически полный аналог карданного вала. Ну и конечно, нельзя не упомянуть англичанина Роберта Гука – саму крестовину до сих пор называют «шарниром Гука». Блестящий астроном и биолог, Гук, наблюдая за тем, как перемещаются в кардановых подвесах его микроскопы и компасы, предложил использовать его принцип для передачи вращений между валами, расположенными под взаимным углом.

Неумолимо надвигался технический прогресс, и шарнир пришелся как нельзя кстати. Его использовали в ткацких станках и мельницах, паровозах и даже велосипедах. Но особую роль карданная передача сыграла в развитии автомобилестроении. И связано это с именем одного из главных лиц в истории автомобиля – Луи Рено.

Рено был не только успешным промышленником. Начинал он как успешный и весьма изобретательный инженер – говорят, уже в 11 лет соорудил в своей комнате систему электроосвещения с дистанционным управлением. Повзрослев и отслужив в армии, Луи купил автомобиль, заводские характеристики которого молодого изобретателя не устроили. Во-первых, Рено приделал к нему четвертое колесо. Во-вторых, установил 6-ступенчатую коробку передач собственной конструкции. И, самое главное – оснастил машину карданной передачей вместо неудобной и ненадежной цепной.

Это позволило решить самую главную проблему автомобилей конца 19 века: они очень плохо передвигались по пересеченной местности. Заключив пари, Рено поднялся на своем авто по парижской улице Лепик, круто идущей в гору, и не только выиграл спор, но и тут же получил заказ «на 12 таких же». Выигранных денег как раз хватило, чтобы наладить производство

Сегодня карданная передача – важный узел, используемый во многих автомобилях. Скорость, мощность и крутящий момент в них уже далеко не те, каковыми они были в машинах пионеров автомобилестроения. А значит, нужны качественные детали: крестовины, игольчатые подшипники, сальники, смазка. Такие, какими являются запасные части HOLA™, чей ресурс исчисляется сотнями тысяч километров.

Источник

Поделиться с друзьями
Практические советы по железу и огороду
Adblock
detector