Муфта карданного вала представляет собой один из элементов трансмиссии, деталь из эластичного материала (резины), расположенную на лицевой стороне карданного вала в сборном виде. Назначение муфты заключается в повышенном смягчении постоянных ударных нагрузок при работе различных механизмов трансмиссии и одновременно обеспечивает мягкое повторение крутящего момента. С практической стороны муфта кардана обеспечивает эластичность соединений всех компонентов трансмиссии при вращении карданного вала.
Конструктивные особенности
В качестве основного материала муфты карданного вала служит резиновая основа повышенной прочности и износостойкости с упругими компонентами, на которой симметрично расположены металлические втулки с прорезями. Стяжные болты обеспечивают плотное крепление муфты, которое является обязательным условием для обеспечения стабильной передачи крутящего момента на ведущий мост. Центрирование муфты достигается разнонаправленным выставлением шести стяжных болтов при креплении.
Принцип работы
Внешне муфта карданного вала представлена универсальным и разносторонним механизмом с упругим компонентом. Такая конструкция детали обеспечивает плавный синхронный ход наравне с крутящим моментом двигателя и одновременно эластичность соединений. Для муфты эластичной кардана характерны следующие особенности:
Смягчение ударов и толчков на стыке элементов трансмиссии путем подбора зазора для восполнения радиальных, осевых и угловых изменений в межрабочий интервал механизмов, инициированных крутящим моментом в процессе работы двигателя. Это позволяет понизить нагрузку в приводах механизмов даже в тех случаях, когда имеет место значительное радиальное отклонение кардана.
Кинетическая энергия, полученная муфтой от механизмов трансмиссии при толчках, аккумулируется ею и преобразовывается в потенциальную энергию, результатом чего становится деформация упругих элементов муфты. В дальнейшем преобразованная энергия полностью расходуется на восстановление исходной формы упругих частей муфты. Благодаря такому процессу преобразования полученная муфтой энергия не передается механизмам в виде отдачи, которая могла бы привести к помехам в работе трансмиссии и повреждению ее механизмов.
Эластичный материал муфты кардана также локализует и значительно снижает вибрационные волны, которые возникают в процесс восстановления исходной формы ее упругих частей.
Исходя из своих особенностей, муфта кардана простое и доступное средство для значительного снижения динамических нагрузок в механизмах, деталях и их узлах. Это свойство имеет большое значение, особенно для автомобилей с задним приводом, в котором муфта карданного вала также обеспечивает плавную передачу крутящего момента от редуктора на ведущий мост.
Применение
Муфты используют в механизмах генератора и компрессора, работающих на дизельном двигателе. Также они распространены в любом транспортном средстве: электровозы, морские суда, спецмашины. Но наибольшую значимость муфта получила в качестве механизма для плавной работы в приводах автомобиля. Они надежно блокируют вибрации, смягчают взаимодействие механизмов на стыке и одновременно сохраняют свои жесткость при крутящем моменте. Несмотря на значительные нагрузки, муфта карданного вала вынослива для любых нагрузок и неприхотлива к техническому обслуживанию, а на случай расхода эксплуатационного ресурса подлежит замене на новую деталь.
Многие автомобили в своей ходовой системе имеют такой важный элемент, как задний карданный вал. Применяется он для того, чтобы приводить в движение задние колеса, передний же выступает, как правило, в качестве дополнительного, активируясь при пробуксовке задних колес. Хотя на данный момент существует множество вариантов распределения крутящего момента между осями. Итак, рассмотрим:
Что включает в себя конструкция кардана заднего?
В чём заключается назначение каждого отдельного элемента кардана?
Как снять и отремонтировать задний кардан?
Также в материале будет поэтапно рассказано о том, как снимается и устанавливается карданный вал.
Устройство заднего кардана
Кардан многих машин, выпускаемых отечественными производителями, (например, УАЗ Patriot) является двумя полыми стальными трубами, соединяющимися друг с другом при помощи крестовины. Данный тип карданного вала имеет также другое название – трёхопорный кардан, потому что он обладает 3-мя точками крепления.
Важно акцентировать внимание на средней опорной точке, роль которой отдаётся подшипнику подвесному. Он приводит вал в движение и отвечает за его удержание. Однако, именно данный тип подшипника считается наиболее слабым элементом конструкции – уже спустя шестьдесят тысяч километров ему требуется тщательная проверка, замена либо ремонт.
В случае замены может потребоваться полное обновление карданного вала, называющегося прямым.
Как снимается вал карданный
Задний карданный вал обычно снимают, если требуется произвести ремонт конструкционных элементов изделия. К таким элементам относятся:
Подвесной подшипник;
Крестовины;
Участки соединений.
Процесс снятия проводится следующим образом:
На задний мост наносится отметка с помощью зубила либо мела, чтобы вы смогли правильно сориентироваться во время сборки. Если отметка не будет поставлена либо будет инсталлирован другой кардан, то понадобится его балансировка.
Болты, закрепляющие изделие на мосту, отвинчиваются.
То же самое нужно проделать в области, где соединяются коробка и вал.
В конце нужно снять болты карданного крепления на опоре промежуточного типа.
Совет: снятие вала лучше осуществлять совместно с кем-нибудь, потому как во время отвинчивания опоры промежуточного образца, изделие может упасть вниз, в одиночку его будет непросто удержать.
Следующим этапом после извлечения вала будет ремонт элементов конструкции.
Самой распространённой поломкой, возникающей на заднем кардане, является возникновение люфта. Приемлемый люфт устройства – это пять миллиметров, если он больше, то это означает, что износились крестовины либо произошло нарушение в месте соединения моста и кардана. Во втором варианте для решения проблемы понадобится разобрать мост и провести тщательный ремонт.
Смазка – шприцевание
Необходимо регулярно производить смазку главных составляющих кардана. Смазка осуществляется в быстром и простом виде, по этой причине, чем больше вы следите за состоянием своего авто, тем он дольше сможет прослужить вам. Смазка проводится с использованием специального шприца – она запрессовывается в карданную конструкцию. Во внедорожном автомобиле UAZ Patriot смазать детали карданной конструкции может оказаться затруднительно, потому что тавотницы имеют ограниченный доступ.
Карданный вал является главным элементом автомобильной трансмиссии, благодаря которому транспортное средство приводится в движение. По этой причине необходимо наблюдать за его состоянием, не доводить до ситуации, когда конструкция получает повреждения либо изнашивается.
Когда наступает время плановой замены крестовины кардана или (что более вероятно) в районе кардана начинается вибрация, биение, шумы и треск, то автовладельцы готовятся выложить внушительную сумму за ремонт кардана. Чаще всего требует замены крестовина кардана. Данная деталь не восстанавливается, её можно только заменить. Стоит она не дорого, но работа по замене потребует снятия кардана, так что готовьтесь оплатить целый день на СТО. Если же вы не боитесь трудностей, то крестовину кардана возможно поменять своими руками.
Устройство и назначение крестовины кардана
Кардан служит для соединения коробки передач и заднего (в заднеприводном автомобиле) или переднего (в полноприводных) моста. Его задача – передать мосту или мостам вращение от двигателя. Узлом соединения для этих элементов является шарнир, главная часть которого – это крестовина. Она имеет форму креста, на концах которого имеются чашки с игольчатыми подшипниками. От корпуса подшипник отделяет уплотнительное кольцо из резины или пластика. Для каждой модели автомобиля размеры крестовин отличаются друг от друга.
Возможные неисправности крестовины:
Люфт крестовины
Износ подшипника игольчатого
Износ самой крестовины
Вытекание и отсутствие смазки
Разрушение уплотнительного кольца
Металлический звон при движении
Шум и треск в районе кардана
Теоретически, крестовина очень надёжная деталь, ресурс которой должен быть около 500 000 километров пробега. Но на практике замена крестовины кардана происходит при пробеге 50-100 тысяч километров. На это влияют такие факторы как условия эксплуатации, фирма изготовитель детали, качество материалов, применяемых при изготовлении детали. Если ваш автомобиль часто эксплуатируется в районе сельской местности, то грязь и различные ухабы сократят жизнь вашей крестовины в несколько раз. Распространённая причина выхода из строя крестовины – банальная невнимательность при проведении планового техосмотра. Часто на отсутствие смазки не обращают внимание, пока крестовина не напомнит о себе вибрацией, шумом или звоном.
Диагностика неисправностей
Прежде чем проводить ремонт, нужно найти причину неисправности. Для этого понадобится загнать автомобиль на яму либо подъёмник. Ставим коробку на нейтральную передачу и залазим под машину. Осматриваем кардан, особое внимание нужно обратить на состояние сальников крестовин. Далее, удерживая крестовину, вращаем сам кардан. Если крестовина требует замены, люфт можно заметить сразу. Если люфта не будет, а будут слышаться различные шумы и скрипы при вращении, то возможно крестовину менять не понадобится. Нужно только заменить смазку. Крестовин в кардане две и диагностировать нужно обе. Быстрее всего выходит из строя крестовина заднего кардана, так как на неё приходятся большие нагрузки. Грязь и влага при движении так же попадают больше на заднюю крестовину.
Как поменять крестовину на кардане
Чтобы провести ремонт крестовины, необходимо снять кардан. Перед тем как разобрать, нужно знать некоторые нюансы:
Залить гайки вэдэшкой, чтобы крепления легче откручивались.
Поставить зубилом метки на флянцах кардана и флянцах заднего моста. Если этого не сделать, возможно появление вибрации на кардане.
Чтобы не испортить резьбу гаек, желательно использовать изогнутый накидной ключ.
Если карданные болты прокручиваются, нужно зафиксировать их с помощью отвёртки.
Сначала откручиваются четыре болта на карданном вале, потом снимаем крепление подвесного подшипника. После этих процедур снимаем кардан, его нужно достать из шлицевого соединения КПП. Перед снятием крестовины шлицевую часть желательно замотать материалом, чтобы туда не попал песок. Перед тем, как снять крестовину, нужно подготовить инструмент: молоток, круглогубцы, толстую отвёртку и подходящую по диаметру круглую трубку. Зажатие вала в тисках намного облегчит вам работу. Существуют специальные съёмники для снятия крестовин, но их часто не используют даже на СТО. Впрочем, многие гаражные умельцы способны за 10-15 минут смастерить себе такое приспособление. Далее достаются стопорные кольца. Часто, чтобы их извлечь, требуется обстучать их молотком с помощью проставки. После этой операции стопоры легко достанутся плоскогубцами. Далее выбиваются чашки из проушин. Это делается молотком и той же проставкой, которую использовали при снятии стопорных колец. Иногда при этом чашки выпадают самостоятельно, чаще всего извлекать их придётся подручными предметами.
Подготовка проушин и вилки и установка новой крестовины
Ремонт будет проведён некачественно, если не зачистить проушины и вилку от грязи и ржавчины. Это делается металлической щёткой или наждачкой. Все внутренние поверхности так же нужно очистить и смазать перед установкой новой крестовины. Не стоит забывать про канавки стопорных колец, их нужно прочистить с помощью шила или тонкой отвёртки. Далее снимаются чашки с новой крестовины, а сама она вставляется между проушинами. При снятии чашек нужно следить, чтобы иголки подшипников не рассыпались. Если под новыми чашками нет смазки, деталь стоит поменять, или смазать самостоятельно. Чашки одеваются на крестовину, потом их нужно утопить молотком, пока не откроются стопорные канавки. Завершает ремонт крестовины замена стопорных колец.
Установка кардана на автомобиль
При установке кардана нужно соблюдать несколько правил:
Все соединения должны быть тщательно смазаны
Избегать попадания песка и грязи на движущиеся соединения
Проверить состояние сальников крестовины. При их износе — заменить
Добиться полного совпадения сделанных при снятии меток. Если они не совпадут, велика вероятность вибрации кардана и придётся делать балансировку
Вставляем сначала шлицевую часть, потом закручиваем четыре болта на кардане. Не забывает про крепление подвесного подшипника. Все болты нужно хорошо зажать, после чего ещё раз их проверить. Если кардан открутится в движении, машину может выкинуть с трассы.
Иногда ремонт может не понадобиться, нужно просто произвести шприцевание. Если вы не знаете, чем шприцевать крестовину, то вам понадобится большой шприц и специальная смазка. Если смазку не найдёте, используйте литол. Особенно в шприцевании нуждается задняя крестовина, так как туда попадает основная масса грязи. Во многих крестовинах есть специальное отверстие для шприцевания. Их нужно тщательно очистить от грязи перед процессом. Шприцевать нужно до тех пор, пока смазка не станет выливаться. Будьте готовы, что большая часть смазки будет на земле. Лучше набрать новую порцию смазки, только не собирать её с земли.
Как проверить свою работу
Проверить свою работу можно сразу после замены крестовины и установки кардана на автомобиль. Процесс проверки включает в себя те же манипуляции, как при поиске люфта крестовины. Так же кардан нужно осмотреть на наличие подтёков масла или смазки. Особое внимание уделить сальникам. Второй этап проверки – это проверка в движении. При пробной поездке можно сразу услышать вибрацию, шум или биение кардана.
Работа по замене крестовины кардана закончена, и вы сделали её самостоятельно, потратив деньги только на запчасти. Кроме того вы полностью сняли и установили кардан, теперь при выходе из строя любого узла кардана вам не составит труда заменить и его.
Передний кардан – обязательный элемент полноприводного автомобиля. Эффект полного привода возможен благодаря соединению раздатки с осями автомобиля. Это соединение возможно только за счёт карданов. Нередко автомобиль начинает трясти при больших скоростях, появляется гул. Если он пропадает при отключении полного привода, виноват кардан переднего моста.
Возможные неисправности:
Зазоры шлицевых соединений
Зазоры в подшипниках крестовины
Разбалансировка кардана
Ослабление крепления кардана
При износе крестовины обычно заменяют на новые, благо данная деталь сравнительно недорогая. Если же износятся шлицевые соединения и виден большой люфт, то скорее всего, придётся покупать новый кардан в сборе. Несбалансированный кардан так же способен создать изматывающую вибрацию. Балансировка карданного вала занимает полчаса времени на специализированных СТО. Если же вы захотите сделать балансировку своими руками, то этот процесс нужно проводить на установленном на авто кардане. Процесс достаточно долгий и изматывающий, с вывешиванием грузиков на разные участки кардана.
Диагностика неисправностей
Диагностировать неисправности переднего кардана достаточно просто. Вибрация, шум и треск при включённом переднем приводе достаточно красноречиво говорят о проблеме. При наличии данных признаков, автомобиль следует загнать на яму, где нужно проверить кардан на предмет люфтов и вибрации. Крайне важно проверить, не разболтались ли крепления. В лучшем случае вам придётся только затянуть крепления и дальше наслаждаться ездой на полном приводе. В худшем – готовиться к ремонту кардана.
Ремонт переднего кардана
Для ремонта кардан необходимо снять. Снятие переднего кардана производят на яме. Для этого понадобится набор гаечных ключей. Перед снятием обязательно нужно пометить положение фланца и переднего моста. Если этого не сделать, точно придётся делать ещё и балансировку кардана. Кардан отсоединяется от распределительной коробки, после чего откручивается от переднего моста.
Замена крестовин
Чтобы заменить крестовины кардана, нужно приобрести новые и демонтировать старые. При покупке новых желательно знать точные размеры. Вам понадобится пресс или съёмник. Заранее приготовьте молоток, так как старая крестовина не сдастся без боя. Возможно даже, что понадобится зубило. При установке вам скорее всего понадобится набор стопорных колец, которых может не быть в комплекте. После замены разболтанных крестовин на новые, вибрация должна исчезнуть.
Ремонт шлицевых соединений
При больших люфтах в шлицах обычно меняют изношенный кардан на новый. Но возможна альтернативная схема ремонта. Если вы хотите сберечь бюджет, можете попробовать убрать люфт в шлицах при помощи сварки. При этом используется свойство металла расширяться при нагреве и сжиматься при остывании. Для этого кардан разбирается, ставятся метки на шлице, чтобы не нарушить балансировку. После этого берётся часть кардана, которую нужно обварить для устранения люфта. Данная часть (мама) зачищается от краски, грязи и ржавчины. После чего с помощью сварки делаются три круговых шва. Первый делается рядом с резьбой, второй ближе к середине, третий недалеко от второго. Толщина шва должна быть достаточной, чтобы убрать люфт. Если перестараться, то кардан может не собраться. В этом случае швы нужно обточить на точиле или болгаркой до нужной толщины. В результате люфт должен исчезнуть. Надёжность данного способа вызывает большие сомнения, но если покупка нового кардана в силу различных причин недоступна, этот способ ненадолго поможет.
Балансировка кардана
Нарушение баланса может возникнуть по нескольким причинам:
Наличие зазоров
Производственные браки
Механические повреждения в процессе эксплуатации
Деформация вала
Износ
Чтобы сделать идеальную балансировку кардана, нужно обратиться на СТО, которое специализируется на таких работах. Длина кардана превосходит диаметр и для идеальной балансировки понадобится высокоточное оборудование. В условиях гаража такую работу сделать не получится. Можно только убрать источник сильной вибрации. Снимать кардан не понадобится. Площадь кардана делится на маленькие участки, к каждому из которых поочерёдно навешиваются грузики. После этого следует совершить пробную поездку, для выявления вибрации. Грузики нужно перемещать по участкам кардана до тех пор, пока вибрация заметно не уменьшится.
Установка нового или отремонтированного кардана происходит по аналогии со снятием, но в обратном порядке.
Как ездить без переднего кардана
Многих интересует вопрос, можно ли ездить без переднего кардана? Производитель однозначно не рекомендует этого делать, многие же владельцы внедорожников говорят, что можно соблюдая несколько правил:
Не забывайте, что теперь у вас не внедорожник, не лезьте в грязь.
На трассе зимой авто может занести.
Желательно сразу ехать на ремонт, если не сразу, то в ближайшее время.
Вывод напрашивается очевидный, ездить можно, но не долго. В любом случае хороший хозяин не станет без крайней необходимости ездить на неисправном автомобиле.
Как избежать ремонта переднего кардана
Кардан — достаточно простая и надёжная деталь автомобиля. Если соблюдать простые правила обслуживания, то большинства ремонтов можно избежать. Нужно периодически проверять болты и крепления кардана, следить за наличием смазки в движущихся узлах и соединениях, шприцевать их с использованием специальной маслёнки. Стоит раз в пол года уделить пару часов обслуживанию переднего кардана и вы будите наслаждаться беспроблемной работой полного привода.
Обычным способом передачи крутящего момента между узлами автомобиля являются шарнирные карданы. В классическом карданном валу имеются два уха, которые расположены перпендикулярно относительно друг друга. В этих ушах имеются посадочные места под игольчатые подшипники, в которые вставляется крестовина.
С помощью такого соединения делается возможным передача вращения между валами, размещёнными под некоторым углом. И тут приходится столкнуться с неприятной особенностью шарнирной передачи – ведомый вал вращается не синхронно с ведущим. Когда углы между валами увеличиваются, несинхронность так же возрастает, из-за чего возникает вибрация и потеря крутящего момента. Предельный угол отклонения шарнирного кардана – 30-36 градусов, по достижению которого он может заклинить или сломаться.
По этой причине, для переднеприводных автомобилей такое соединение не подходит – кроме того, что происходит смещение моста относительно коробки передач, так ещё и меняются углы при повороте колёс. Все это заставляет работать шарнир при критических углах постоянно. Единственным решением этой проблемы является использование другого типа передачи вращения. Таким соединением является шарнир равных угловых скоростей (ШРУС).
В таком шарнире применяется абсолютно другая схема соединения, основными элементами которой являются:
Разную численность шариков;
Два кольца (наружное и внутреннее) с канавками, по которым двигаются шарики;
Сепаратор для ограничения их движения.
Этот ШРУС самый распространённый, существуют и другие варианты конструкции шарнира.
Самый большой угол, не критической работы шарнира равных угловых скоростей, доходит до 70 градусов, при этом нет ограничения в угле поворота основ. Получается что, по своим возможностям ШРУС значительно превосходит шарнирные передачи.
Спаренный карданный шарнир так же является ШРУСОм только немного другой конфигурации. Карданный вал зачастую сокращённо называют шарниром. А если в данном агрегате заменить карданные шарниры на ШРУСы и оставить все оставшиеся детали на своём месте, у нас выйдет не карданный вал, а шрусовый кардан.
Борьба технологий
В импортных автомобилях такое решение появилось достаточно давно, хотя и не стало до сегодняшнего времени полностью заменой карданным валам. В отечественном автомобилестроении ШРУСовые карданы нашли своё применение не так давно. Дело в том, что сделать ШРУСвое соединение намного сложнее, поэтому его производство требует больших затрат, что увеличивает его стоимость. Помимо этого требуется специальная смазка, идеального качества. Не допускается попадание грязи, воды внутрь шарнирного соединения, что требует пыльник с хорошей герметизацией. За пыльниками шарнира необходимо постоянно следить и при обнаружении выхода его из строя следует тут же заменить. Если вовремя не поменять пыльник, придётся менять весь узел в сборе. Появляются ещё сомнения в выносливости ШРУСа, выдержать нагрузки грузовиков и полноценных внедорожников он не способен, однако прогресс и технологии не стоят на месте, и возможно их потенциал расширится.
Как сделать правильный выбор
Из вышеизложенного понятно, что даже автомобили с задним приводом подходят для установки ШРУСовой передачи, но почему не так часто встречаются такие решения? И вообще, что на самом деле лучше из этих двух вариантов? Если эксплуатировать заднеприводный автомобиль в городских условиях, у него небольшое отклонение от общей оси, потому платить лишние деньги за ШРУСовое соединение не имеет смысла. В ситуации с внедорожниками, ШРУСовое соединение сильно ослабляет своё соединение при больших углах наклона. Так же при больших углах есть риск порвать пыльник, в то же время, как и обычный кардан на крестовине даёт возможность доехать до ближайшего СТО.
Так что, если разобраться в вопросе, то ШРУСовая передача необходима только для тех автомобилей, которые сталкиваются с постоянным колебанием между карданным валом и двигателем автомобиля.
При установке карданных валов со ШРУссовой передачей на скорости заметно ощущается уменьшение шума.
