Карданный вал – это альтернатива шарнирному ведущему валу, используемая на некоторых заднеприводных и полноприводных автомобилях. Данный элемент трансмиссии представляет собой механизм, который посредством соединения с коробкой переключения передач передаёт вращательный момент на ведущие колёса автомобиля. По сути, этот вид передачи крутящего момента является отчасти устаревшим, однако всё же до сих пор применяется на ряде транспортных средств, например – на внедорожниках известной многим марки «УАЗ». Более подробно о принципах работы, устройстве и основных неполадках карданного вала поговорим в приведённой ниже статье.

Устройство карданного вала и принципы его работы

Выше было отмечено, что карданный вал – это распределитель крутящего момента между осями и полуосями некоторых автомобилей. До появления шарниров равных угловых скоростей (иначе – гранат) «кардан» являлся одним из самых востребованных элементов трансмиссии всех без исключения транспортных средств. Однако в силу конструкционных особенностей переднеприводных автомобилей карданный вал был вытеснен из их структуры, а на замену ему пришли ранее упомянутые гранаты. Несмотря на это, в конструкции многих заднеприводных и полноприводных машин «кардан» используется и сегодня.

Карданный механизм стандартного типа может быть представлен в структуре авто двумя элементами:

• Передним карданным валом, который зачастую отходит по обе стороны от КПП и каждая его часть взаимодействует с полуосями (колёсами) напрямую;
• И задним карданным валом, который либо также соединяется с КПП напрямую, либо отходит непосредственно от передней части механизма через специальный распределитель (средний «кардан»). Задний карданный вал имеет существенное отличие от переднего, а именно – особую структуру, которая предполагает использование тонкостенной трубы, передающей вращение на полуоси посредством соединения с отмеченными ранее узлами. В случае с использованием переднего «кардана» подобный подход не требуется, так как приводные механизмы соединяются с колёсами напрямую.

Если с задним карданным валом всё предельно просто – он состоит из тонкостенной трубы, шарниров и соединителем с КПП, то вот с передним «карданом» ситуация обстоит слегка иначе. Данная часть механизма в типовом варианте имеет следующие конструкционные элементы:

• подвесной подшипник (реже и другие распределители крутящего момента);
• двойной шарнир, необходимый для передачи вращения полуосям;
• одной или нескольких скользящих вилок, распределяющих вращение между полуосями или осями после его получения от КПП;
• промежуточные уплотнители и защитные составляющие (сальники, прокладки и т.п.);
• крепежи деталей.

Рассматривая принцип работы любой части карданного вала максимально просто, стоит выделить три базовых этапа его работы:

1. Тонкостенная труба или скользящая вилка, соединенные с источником вращения (КПП) с одной стороны, получают от него это самое вращение;
2. Соединяясь с другой стороны с полуосями, данные элементы передают кручение непосредственно на колёса;
3. В процессе реализации двух предыдущих этапов возможно грамотное распределение крутящего момента между осями посредством использования некоторых подшипников, шарниров и подобных элементов устройства. Помимо этого, упомянутые шарниры в конструкции карданного вала используются для передачи вращения под углом. Наибольший эффект и КПД от подобного передачи вращения достигается в угловом диапазоне 0-20 градусов. Конечно, большинство «карданов» могут передавать вращение и при большем повороте колёс, но в этом плане они в любом случае будут уступать гранатам переднеприводных авто.

В зависимости от того, насколько грамотней, умней «кардан» распределяет вращение между полуосями, определяется сложность его конструкции. Тут действует крайне простой принцип – чем более сложные функции выполняет данный механизм, тем больших размеров, веса он будет. Отметим, что большинство карданных валов делают из высококачественной стали. Подобный подход позволяет не только добиться максимальной крепости узла, но и относительно небольших габаритов и массы, в отличие случая с использованием сплавов или замены стали на иные металлы.

Возможные неисправности «кардана»

Как стало ясно, «кардан» — устройство относительно простое в своей организации. Несмотря на это, довольно-таки примитивная конструкция сказывается на надёжности узла, которая, честно говоря, могла бы быть и повыше. Так, в отличие от ШРУСов на переднеприводных авто или обгонных муфт, дифференциалов на полноприводных агрегатах, «карданные» машины имеют лишь несколько основных составляющих трансмиссии:

• Передний карданный вал – вращает передние полуоси;
• Средний карданный вал – обеспечивает передачу вращения от КПП на все оси и полуоси автомобиля (передний и задние колёса);
• Задний карданный вал – имеется на полноприводных автомобилях и вращает, соответственно, задние полуоси.

Именно из-за нарушений в синхронности работы основных частей механизма случается большинство поломок «кардана». Помимо этого, сами составные элементы выполняют ряд важнейших и сложных функций, например:

1. Передают крутящий момент на оси и полуоси;
2. Поддерживают друг друга в конструкции автомобиля;
3. Служат опорой для иных частей трансмиссии.

Беря в расчёт еще и немалую массу и габариты механизма, вполне можно констатировать – карданному валу приходится нелегко, поэтому особого удивления его поломки вызывать не должны.

Отметим, что при правильном обслуживании и эксплуатации в надёжности «кардан» ничем не уступает ШРУСам или иным распределителям крутящего момента. Однако зачастую карданные агрегаты эксплуатируются неправильно, поэтому и их поломки случаются нередко. Основные неисправности механизма представлены, так скажем, «золотой тройкой». Если быть точнее, то речь идёт о следующих проблемах:

• Деформация некоторых частей «кардана», происходящая из-за наезда автомобиля на высокие препятствия или сбоев в его работе;
• Рассинхронизация переднего, среднего и заднего валов, являющаяся следствием долгой, не обязательно неправильной эксплуатации карданного механизма;
• Износ составных частей механизма. Чаще всего страдают шарниры, подшипники и сальники «кардана». Дабы не допустить более серьёзных неисправностей из-за износа подобных деталей, крайне важно каждые 60-80 000 километров пробега проверять карданный вал на дефекты и при наличии устранять таковые.

Большинство карданных механизмов имеют довольно-таки внушительный ресурс – 400-500 000 километров пробега. Естественно, добиться полной отдачи от устройства получится лишь в том случае, если соблюдать правила его обслуживания и эксплуатации.

Пару слов о ремонте карданного механизма

Ремонт карданных валов – процедура отнюдь несложная, однако для её реализации иногда может потребоваться наличие специфичных инструментов. Связано это с тем, что габариты механизма далеко не всегда малы. В любом случае, при должном желании и наличии некоторых навыков отремонтировать «кардан» в условиях гаража возможно.

Процедура ремонта карданного механизма состоит из следующих этапов:

1. Во-первых, определяем точную причину поломки путём детального осмотра узла в смотровой яме или на подъёмнике;
2. После этого, уже заведомо зная о том, что необходимо менять, требуется подготовить инструмент и детали для замены. Чаще всего проводятся такие процедуры как:
   • выправление элементов «кардана»;
   • замена износившихся деталей;
   • замена расходников.

   В процессе подбора новых деталей важно учитывать общие размеры вашего механизма, особенно длину крутящих вилок, так как при работе валов она меняется больше всего. Узнать габариты можно по специальной технической литературе. Для примера, давайте обратим внимание на размеры «кардана» некоторых моделей УАЗ:
   

3. Подготовив нужный инструментарий, остаётся устранить поломку. К счастью многих автомобилистов, конструкция карданного вала довольно-таки примитивна, вследствие чего провести сборку-разборку данного механизма очень просто.

В целом, особых сложностей в понимании общей сущности карданных валов нет. Несмотря на простоту устройства и приемлемую надёжность, подобные механизмы имеют большие габариты и немалую массу, что и сказывается на их незначительном серийном использовании. В любом случае, «карданы» использовались ранее и используются до сих пор, поэтому знать об их устройстве и принципах работы будет не лишним каждому автомобилисту. Надеемся, представленный выше материал помог вам разобраться с этим. Удачи на дорогах и в обслуживании авто!

Основному износу подвергается венец маховика, поэтому конструкторы предусмотрели возможность демонтажа для замены зубчатого обода. Демонтаж производится сбиванием венца, перед установкой обод нагревается до 200 градусов.

Конструкция и назначение маховика

Поскольку маховик является элементом редуктора зубчатой передачи, он представляет собой крупногабаритную ведомую шестерню. Поскольку маховик используется в нескольких системах автомобиля, в его конструкцию входят элементы:

• зубья венца маховика – необходимы для передачи вращения;
• внутренняя посадочная поверхность – деталь крепится на валу ДВС;
• боковая поверхность – за счет плотного прилегания к ней ведущего диска сцепления вращение с двигателя передается в коробку передач.

С одной стороны интенсивный износ двигателя требует использования деталей из углеродистых и легированных сталей. С другой – наружный диаметр на венце превышает 25 см, что резко повышает себестоимость детали. Для увеличения ремонтопригодности и снижения цены маховика используется сборочная единица:

• чугунный диск, обладающий большой массой;
• закрепленный на его наружную часть с натягом зубчатый обод из легированной или углеродистой стали.

Подобная конструкция позволяет сделать ремонт двигателя намного дешевле. Например, маховик для ВАЗ 2108 стоит в среднем 2 000 рублей, а венец обходится в 300 рублей. Кроме того, при равномерной односторонней выработке зубьев от зацепления с бендиксом зубчатый обод можно просто перевернуть, не покупая новый расходник.

Основными нюансами эксплуатации маховика являются:

• передача используется кратковременно в момент старта ДВС;
• после чего, деталь передает вращение с коленвала на КПП;
• вытаскивает за счет инерционности поршня их мертвых точек;
• сглаживает неравномерные угловые скорости коленвала, предотвращая износ двигателя.

При заводском изготовлении сборного маховика соблюдаются технологии, используется высокотехнологичное оборудование. После выработки рабочих поверхностей зубчатый венец маховика обычно заменяют в гараже, поэтому заявленный производителем ресурс обеспечить очень сложно.

Симптомы и причины неисправности

Из-за сложного доступа к маховику визуальный контроль этой шестерни редуктора зубчатой передачи затруднен, поэтому вспоминают про него владельцы авто при следующих симптомах:

• проблемы с запуском двигателя;
• рывки, скрежет и сторонние звуки в момент зацепления бендикса с маховиком.

Причинами, по которым происходит износ зубьев, являются:

• дефекты изготовления маховика – перегрев зубчатого обода при посадке приводит к отпуску стали, снижению прочности, увеличению пластичности конструкционного материала;
• непараллельность осей – передаточное число редуктора очень высокое, любое отклонение оси вала стартера от оси коленчатого вала приведет к выработке эвольвенты зуба с одной стороны;
• нарушение профиля зуба – со временем элементы передачи изнашиваются, в момент зацепления/расцепления шестеренок профиль срезается полностью;
• отсутствие смазки – в силу конструкционных особенностей передачи смазку нанести на бендикс и венец маховика невозможно физически.

В любом из указанных случаев рекомендуется замена венца маховика. В некоторых случаях бедикс может сточить лишь часть зуба с внешней стороны, поэтому достаточно поменять стороны венца.

Внимание: Маховик в сборе является не симметричной деталью, перевернуть его не получится из-за смещения одного посадочного отверстия болтового соединения, поэтому придется снимать венец, переворачивать его пригодной для дальнейшей эксплуатации редуктора стороной.

Замена венца

Поскольку зубчатый обод насаживается на диск маховика с натягом, его невозможно снять/надеть без нагрева. Основными проблемами самостоятельного ремонта в данном случае становятся:

• у владельца авто отсутствует специальное оборудование – используются горелки, паяльные лампы и, даже нагрев в духовке газовой плиты;
• температуру венца сложно определить – нагрев производится «на глаз»;
• технологические требования – зубчатый обод следует разогревать до 200 градусов, однако без специальных приборов температуру выдержать очень сложно.

Для повышения прочности стали зубчатый обод закаливают на заводе. Закаленные детали не рекомендуется нагревать, так как в этом случае венец автоматически подвергается другой термической обработке – отпуску. Получившиеся при закалке эксплуатационные характеристики – твердость, износостойкость конструкционного материала при этом изменяются в прямо противоположные свойства металла – вязкость и пластичность.

Другими словами, если перегреть обод, после надевания на диск и остывания на воздухе зубья станут мягче, сточатся гораздо быстрее. Существует три типа отпуска:

• высокий – нагрев до 450 – 600 градусов для получения структуры стали сорбит;
• средний – нагрев до 300 – 450 градусов для получения структуры стали троостит;
• низкий – нагрев до 150 – 300 градусов для получения структуры мартенсит.

Самостоятельная замена венца маховика должна производиться при нагреве обода в пределах 200 градусов, поскольку низкий отпуск не опасен для детали, практически не снижает твердость и прочность стали, заодно ликвидирует внутренние напряжения.

Демонтаж

Никаких дополнительных способов фиксации кроме посадки с натягом венец на маховик не имеет, поэтому снимается достаточно легко, даже без нагрева:

• деталь укладывается на подставки, чтобы зубчатый обод свисал;
• молотком по окружности венца наносятся равномерные удары.

Если зубчатый обод однозначно выбраковывается под замену, можно стучать прямо по зубьям. При повороте венца на 180 градусов для дальнейшей эксплуатации удары наносятся через прокладку – второй молоток, зубило, кусок арматуры.

Выбор зубчатого венца

Прежде, чем заменить венец маховика новой расходной деталью, необходимо подобрать полноценную замену:

• центробежные силы стремятся разорвать диск во время эксплуатации;
• происходит искажение плоской поверхности, к которой прижимается сцепление;
• трение накладок о маховик вызывает нагрев, еще больше увеличивает коробление плоскости.

После посадки с натягом зубчатый обод стягивает диск маховика, избавляя от вышеуказанных дефектов. Кроме увеличения эксплуатационного ресурса маховика, повышается срок службы сцепления авто.

Для удобства надевания обода на диск внутренний диаметр оснащен с одной стороны фаской. Продукция ведущих производителей имеет дополнительную фаску на наружном диаметре венца, то есть на самих зубьях. При включении стартера в этом случае не происходит жесткого упирания шестерни бендикса в зубья маховика.

Все указанные конструкционные особенности присутствуют в венцах производителя Tanaki. Количество зубьев должно совпадать изначально. В ДВС некоторых производителей маховик используется в качестве элемента датчика положения коленвала ДПКВ. В этом случае два зуба на венце пропущены, перед демонтажом необходимо создать отметку взаимного расположения участка с пропущенным зубом относительно диска.

Установка

Смонтировать венец автомобильного маховика без нагрева можно только при повороте. Однако даже в этом случае остается риск прокручивания обода относительно диска в процессе эксплуатации, поэтому после монтажа эту деталь прихватывают сваркой в 4 точках.

Способы нагрева венца

Основными методами нагрев при установке венца на маховик являются:

• духовой шкаф или конфорки газовой, электрической плиты – перегреть деталь очень сложно, на конфорках ее придется периодически проворачивать;
• паяльная лампа или газовая горелка – необходимо контролировать перегрев визуально, не допуская изменения цвета зубчатого обода.

В любом из указанных вариантов диск маховика должен находиться в непосредственной близости от места нагрева обода, чтобы как можно быстрее установить его пассатижами, клещами или руками в специальных термостойких перчатках на посадочную поверхность.

Внимание: Венцы с пропущенным зубом для ДПКВ монтируются по меткам. В остальных случаях достаточно просто уложить обод, не предпринимая больше никаких действий.

После остывания деталь сожмется самостоятельно, в случае необходимости применяются прихватки в нескольких точках.

Переворот старого обода

Чтобы перевернуть эксплуатируемый венец маховика, необходимо сбить его с посадочного места, перевернуть диск, надеть нагретый обод на свое место. Если на заводе или во время последующей замены этот элемент надевают фаской внутрь, то при повороте фаска автоматически остается снаружи.

Основные ошибки самостоятельной замены

Несмотря на предельно простую технологию, автолюбители часто допускают при замене венца следующие ошибки:

• перед тем, как снять зубчатый обод, следует произвести ревизию боковой плоскости маховика под сцепление, и отверстий для крепежных болтов;
• установка с перегревом отдельных участков венца приведет к быстрому износу зубьев именно на этих местах, так как происходит отпуск стали;
• наружный диаметр зубьев должен иметь фаску для плавного зацепления с бендиксом стартера без ударов.

Для того, чтобы уменьшить износ двигателя и увеличить приемистость машины на высоких оборотах, маховик часто облегчают. Из-за наличия дополнительных отверстий на наружном диаметре диска в зоне, примыкающей к зубчатому ободу, венец часто приваривается к диску.

В этом случае заменить изношенный элемент гораздо труднее, а перевернуть его вряд ли получится.

Таким образом, венец можно заменить собственными силами при значительной выработке профиля зуба на отдельных участках. Снять обод можно на холодную, а при установке потребуется нагрев до 200 градусов максимум.

Одним из важнейших элементов трансмиссии автомобиля является редуктор заднего моста. Он служит для передачи крутящегося момента от двигателя и коробки передач на колеса.

Назначение и устройство

Задним мостом оснащаются как все грузовые, так и почти половина легковых автомобилей, которые еще именуются классикой. Основными функциональными задачами заднего моста служащего, прежде всего, опорой полуосей колес и входящего в него редуктора являются:

• передача крутящего момента от коробки передач непосредственно на колеса;
• преобразование частоты вращения крутящего момента;
• подачу вращения под углом в 90°;
• распределение крутящего момента в зависимости от нагрузки, приложенной к колесам.

В основном весь задний мост в сборе состоит из:

• редуктора;
• двух полуосей;
• ступиц колес.

Устройство редуктора заднего моста в зависимости от модели автомобиля может незначительно отличаться, но в любом случае будут присутствовать следующие узлы и механизмы:

• корпус редуктора;
• фланец карданной передачи;
• механизм шестерен главной передачи (ГП);
• планетарная передача, имеющая самоблокирующийся межосевой дифференциал.

Одной из важнейших характеристик является передаточное число редуктора заднего моста. Его можно проверить, подняв машину на подъемнике с включенной нейтральной передачей путем проворачивания ровно 10 раз карданного вала. При этом одно колесо надо блокировать, а по второму считать число оборотов, поделив которое на те же 10 раз, вы получите передаточное число редуктора.

Возможные неисправности, методы их диагностики и устранения

Редуктор заднего моста является одним из наиболее нагруженных элементов автомобиля. Постоянные тяжелые условия эксплуатации становятся естественными причинами различных неисправностей редуктора заднего моста.

К основным признакам появления неисправностей можно отнести:

• появление стуков в редукторе заднего моста в начале движения;
• состояние, когда гудит редуктор заднего моста во время движения;
• постоянно усиливающийся шум;
• низкочастотный вой или гул;
• состояние, когда сильно греется редуктор заднего моста.

Стуки в начале движения говорят, что неисправна главная передача, дифференциал, сателлиты и пара шестерен, а также свидетельствуют об увеличенных зазорах осей сателлитов. Также могут стучать зубьями шестерни главной передачи из-за люфта подшипника. Здесь уже будет нужна полная замена редуктора заднего моста.

Гул и вой во время движения говорят о сильном износе подшипников, поверхности шестерен или отказе дифференциала, в этом случае достаточно провести небольшой ремонт редуктора заднего моста.

Если редуктор недавно загудел или начал выть и при этом сильно нагрелся, значит в нем недостаточно смазки или произошла утечки масла.

Ремонт редуктора

Весь процесс ремонта редуктора является достаточно трудоемкой операцией особенно своими руками. Связано это с тем, что задний мост в сборе имеет большой вес и даже снятие небольшого редуктора заднего моста ВАЗ потребует, как минимум, трех человек. Необходимо тщательно продумать всю операцию как снять редуктор заднего моста. Так, как чем больше размер редуктора, тем тяжелей будет весь процесс.

Первой операцией будет снятие редуктора заднего моста схема проведения, которой будет проходить следующим образом:

1. последовательно откручиваем каждый болт крепления соединения с фланцами;
2. делаем совмещенные отметки на карданном валу и фланце редуктора для сохранения момента балансировки;
3. сливаем масло из корпуса редуктора;
4. откручиваем болты кронштейнов крепления и снимаем весь мост в сборе;
5. отделяем полуоси.

Разборку самого редуктора заднего моста лучше по возможности доверить специалисту. Если сама операция по разборке, в общем-то, не сложная, а вот сборка и регулировка уже потребует наличия специализированного стенда для ремонта редукторов задних мостов. Также рекомендуется иметь на момент начала работ по ремонту чертежи редуктора заднего моста, где будут указаны все посадочные размеры, допуски и регулировки.

Сама разборка редуктора не представляет сложности – просто последовательно все разберите, раскручивая и вынимая, пока не останется один картер редуктора заднего моста, который, как и все исправные детали очищаем и промываем от грязи. Единственной операцией при разборке требующей повышенной аккуратности будет момент, когда придется снимать сальники и прокладку, их лучше всего сохранить целыми.

Если задача была отремонтировать редуктор, то заменяем сломанные запчасти в случае их поломки на новые.

Сборка редуктора заднего моста должна проходить в обратной последовательности, при этом необходимо знать, как правильно устанавливать основные детали и как правильно сделать регулировку. Во время сборки стоит уделить особое внимание следующим операциям монтажа и регулировки таким, как:

• установка шестерней дифференциала;
• местоположению осей механизма блокировки и как установлена направляющая втулка;
• моментам затяжки гайки хвостовика;
• моменту затяжки гайки оси дифференциала.

По окончании сборки заднего моста и монтажа его на машину не забываем залить специально предназначенное для этого новое трансмиссионное масло марки ТАД.

Если все операции по сборке и регулировке были выполнены правильно, то редуктор заднего моста прослужит на автомобиле еще 200-300 тыс. км.