Карданный вал, или просто “кардан”, это компонент, который передает вращательное движение между различными частями трансмиссии автомобиля. В основном, есть два основных места установки карданного вала в легковых автомобилях.
Первое - это между коробкой передач и дифференциалом задней оси. Это типичная конфигурация для автомобилей, где двигатель расположен спереди, а ведущие колеса - сзади. Примеры таких автомобилей - это заднеприводные седаны, такие как BMW или Mercedes-Benz.
Второе место установки карданного вала - это между раздаточной коробкой и дифференциалами передней и задней оси. Эта конфигурация обычно используется в внедорожниках, которые оснащены раздаточной коробкой, например, Toyota Land Cruiser, Mitsubishi Pajero, УАЗ “Патриот” и другие.
Однако стоит отметить, что на переднеприводных автомобилях карданный вал отсутствует.
Виды карданных валов
Карданный вал с шарнирами неравных угловых скоростей, или ШНУС, также известен как кардан с крестовинами. Несмотря на то, что он считается устаревшим, он до сих пор является самым распространенным типом карданной передачи в автомобильной индустрии. Основные преимущества этого типа карданного вала заключаются в его устойчивости к пыли, грязи и механическим повреждениям, особенно в сложных дорожных условиях. Именно поэтому этот тип карданной передачи до сих пор не имеет альтернативы в тяжелой технике. Однако у карданного вала на крестовинах есть серьезный недостаток - неравномерность вращения. Как следует из названия, скорость вращения такого кардана изменяется: за один оборот ведущей вилки, ведомая вилка дважды ускоряется и замедляется. Это означает, что средний угол работы крестовинного карданного вала относительно невелик, около 15-18 градусов. Если этот угол превышен, узел будет испытывать повышенную нагрузку, что приведет к вибрациям и резкому снижению срока службы.
Карданный вал с шарнирами равных угловых скоростей, или ШРУС, это более современный и технически эффективный способ передачи вращения в автомобиле. Вместо использования вилок и крестовин, как в старом типе карданного вала, ШРУС использует шариковый шарнир, который уже давно используется в приводных валах управляемых колес. Этот шарнир обеспечивает синхронное вращение ведущего и ведомого валов, что является большим преимуществом по сравнению с крестовинами. Кроме того, ШРУС позволяет работать при больших углах, до 50 градусов, в отличие от классического карданного вала на крестовинах. Однако у ШРУС есть недостаток - уязвимость резинового пыльника, который защищает подвижное сочленение. Но в современных моделях эту проблему в основном решают, используя герметичную резинометаллическую обойму вместо обычного пыльника. Эта обойма защищает ШРУС от воды и абразивов, а также более устойчива к механическим повреждениям. Однако в отличие от крестовины, в шариковом шарнире нагрузка распределяется неравномерно, что делает ШРУС более подходящим для “гражданских” автомобилей.
Полукарданный шарнир с муфтой, также известный как “Гуибо”, можно рассматривать как гибрид между классическими карданными передачами и демпферами. Основное отличие этого типа в том, что между ведущим и ведомым валом нет жесткой связи. Вместо этого они соединены прочной эластичной муфтой, которая служит посредником в передаче крутящего момента. Эта муфта также выполняет функцию демпфера крутильных колебаний и компенсатора осевых перемещений ведомого вала. Полукарданные шарниры редко используются в автомобилях, поскольку они не очень универсальны. Основное ограничение их использования - это очень малый рабочий угол, менее 10 градусов. Поэтому валы, соединенные эластичными муфтами, часто используются как прямые или почти прямые промежуточные звенья-удлинители, чтобы снизить вибрационную и акустическую нагрузку на трансмиссию.
Жесткий полукарданный шарнир, такой как зубчатая муфта, имеет очень ограниченные рабочие углы, практически до 2 градусов, и не имеет осевого перемещения. Подобно муфте Guibo, он служит скорее в качестве соединительного или промежуточного звена, а не полноценного узла для передачи момента под углами. В автомобильной промышленности его используют очень редко.
Устройство карданного вала
Давайте пропустим подробное обсуждение более экзотических типов, таких как “Гуибо” или жесткие полукарданные шарниры, и сосредоточимся на двух основных типах карданных передач, которые наиболее часто используются в серийном производстве.
Общее устройство кардана на крестовинах
Вилки-фланцы - это крайние элементы карданного вала. Они соединяются с агрегатами, между которыми передается вращательный момент, с одной стороны, и с крестовинами - с другой.
Крестовины - это металлические крестообразные детали с игольчатыми подшипниками на концах. Эти подшипники вставляются в отверстия в вилках: одна пара подшипников каждой крестовины вставляется в вилку-фланец, а вторая пара - в вилку трубы кардана.
Труба карданного вала состоит из двух частей, которые могут перемещаться относительно друг друга по оси благодаря шлицам. Это необходимо для компенсации изменения расстояния между агрегатами в процессе работы. Например, при езде по неровной дороге расстояние между фланцами раздаточной коробки и моста может меняться из-за перемещений моста на подвеске. На конце каждой части трубы кардана находится вилка.
Общее устройство кардана на ШРУСах
Структура карданного вала с шарнирами равных угловых скоростей, или ШРУС, очень похожа на обычный колесный привод ШРУС.
Внешние корпуса шарниров выполняют функцию вилок-фланцев в классическом карданном вале и жестко соединяются с ведущими и ведомыми агрегатами. В одном из корпусов внутренняя часть шарнира может перемещаться вдоль оси, что аналогично шлицевому соединению в карданном вале на крестовинах.
Сепаратор с шариками и обойма вместе образуют подвижный шарнир, который можно сравнить с крестовинами в классическом карданном вале.
Труба является внутренней частью карданного вала. Поскольку изменение общей длины вала происходит за счет подвижности в одном из корпусов ШРУС, труба является единым жестким элементом.
Неисправности карданного вала
Давайте обсудим основные признаки и причины неисправностей карданного вала.
Вибрация. Причинами вибраций кардана может быть следующее.
- Небалансировка карданного вала: Это обычно происходит после ремонта или переборки вала, если не была выполнена последующая балансировка на специальном стенде.
- Износ компонентов: Крестовины, детали шарнира или шлицевого соединения могут износиться со временем, что приводит к неисправностям.
- Заедание из-за отсутствия смазки: Это может произойти как в парах трения крестовин/шарниров, так и в шлицевых соединениях трубы, если они не получают должной смазки.
Щелкающие звуки. Часто схожи с обычным ударом металлом по металлу (по сути, так и есть).
1. Износ компонентов: Крестовины, шарниры или шлицы вала могут износиться со временем, что может вызвать вибрации. Возможно, удары и вибрации могут происходить одновременно во время движения.
2. Самораскручивание болтов: Болты, которыми крепятся фланцы карданов к узлам трансмиссии, могут самостоятельно раскручиваться, что также может вызвать проблемы.
Также стоит отметить, что износ компонентов карданного вала может вызывать различные скрипящие и воющие звуки. Однако, важно помнить, что иногда причиной этих звуков может быть не сам вал, а подвесной подшипник карданного вала, если он присутствует в конструкции.
Подписывайтесь на канал!
Читайте также:
Автомобильные дилеры запустили продажу автомобилей 2023 года: какие сюрпризы ждут водителей
Как безопасно запустить автомобиль с помощью кабелей для зарядки, чтобы избежать последующих поломок
Запуск автомобиля в холодную погоду: руководство и рекомендации от специалистов
