Что такое карданный вал: ключевые функции, устройство
аднеприводные и полноприводные автомобили оснащаются карданными валами, которые выполняют банальную работу — передают крутящий момент с коробки передач или раздаточной коробки, на редуктор ведущих колес. Стоит заметить, что основоположником применения карданных валов стал французский производитель Renault.
Карданный вал представляет собой механическое устройство цилиндрической формы, которое передает крутящий момент на колеса. Какие задачи удалось решить при внедрении кардана в легковой автомобиль:
мягко передавать момент с трансмиссии на колеса, что в свое время стало важным открытием, ведь при проезде на неровностях автомобиль сильно вибрировал;
обеспечить плавность хода, чего долгое время не могли добиться инженеры.
С тех пор конструктивно карданный вал значительно изменился, зато не изменилось его прямое назначение. Оказалось то, что карданный вал можно применять не только как деталь трансмиссии, но и как часть рулевого механизма, в виде связующего звена между рулевой колонкой и рейкой.
Об устройстве кардана
Классический карданный вал состоит из следующих комплектующих:
центральный вал — представляет собой полую и прочную трубу, которая должна выдерживать крутящий момент и не скрутиться на высоких оборотах двигателя;
крестовина — крестообразная деталь с четырьмя игольчатыми подшипниками, которая контролирует угол наклона кардана в заданной плоскости и ограничивает его. Средний диапазон от 10 до 20 градусов;
вилка — соединяет основной и промежуточный вал через крестовину. На вилке есть два уха для крепления к крестовине и шлицевая часть для кардана, тем самым обеспечивается небольшое продольное его движение;
промежуточный или подвесной подшипник — с его помощью кардан создается точка крепления карданного вала, что увеличивает его эффективную работу без вибрации;
эластичная муфта — резинометаллическое изделие, которое гасит ударные колебания трансмиссии, и позволяет еще мягче передавать крутящий момент и удерживать динамические нагрузки.
Как видно, конструкция кардана совсем не сложная, и все комплектующие детали работают на то, чтобы сохранять движение кардана в заданной плоскости.
Карданные валы по классификации
По классификации карданные валы делятся на одновальные и многовальные:
одновальные — устанавливаются на задне и полноприводные автомобили. Представляют собой мощный цельный вал, эффективно передающий крутящий момент на ведущие колеса;
многовальные — карданные валы сложного устройства, состоящие из двух и более валов, связанные между собой шарнирным соединением. Устанавливается на абсолютное большинство переднеприводных авто, иногда комплектуется подвесным подшипником.
Также карданный вал может иметь одну и более опор, а именно: может отсутствовать подвесной подшипник, как на автомобилях марки Москвич-412 и их модификации, а также на грузовых авто. Другие транспортные средства могут иметь две и более опор, часто схема применяется на внедорожниках, где крайне важна надежность.
Об особенностях
Несмотря на то, что кардан представляет собой простое устройство, все же стоить отметить некоторые особенности:
применение крестовины (не равные угловые скорости), одной или более штук;
применение ШРУС (шарнир равных угловых скоростей) вместо крестовины, или комбинированная система, где с одной стороны ШРУС, с другой крестовина;
наличие упругого полукарданного шарнира (эластичная муфта), которая не ограничивается одной единицей на вал;
наличие жесткого полукарданного шарнира (как пример — передняя полуось автомобилей УАЗ, где две полуоси соединяются между собой шарниром типа “яблока”, шаром или ШРУСом).
Зачем нужна балансировка карданного вала
По моему мнению балансировка необходима в следующих случаях:
- изначально была выполнена неправильная балансировка на заводе-изготовителе авто;
- приобретение некачественного кардана;
- отсутствие обслуживания шлицевых и шарнирных соединений, приводящих к вибрации и дисбалансу;
- сверхнагрузка на кардан (значительное повышение мощности двигателя).
Выявить дисбаланс просто: на скорости свыше 60 км/ч ощущается вибрация, передающаяся по всему кузову, которая с каждым десятком км/ч только усиливается. В зависимости от того, как долго вы игнорировали проблему, будет понятно, придется ли параллельно менять сопутствующие детали или нет. В отдельных случаях “страдает” и сам дифференциал моста, который долгое время предупреждает о проблеме воем.
Какие бывают неисправности и как их “лечить”
Распространенные поломки:
- Вибрация — возникает вследствие выхода из строя резино-металлических муфт, крестовин, разбитых шлицевых соединений, некачественного кардана, либо из-за ослабленных болтов крепления.
- Шуршание и постукивание — из строя выходит крестовина.
- Гугл и шелест, громкость которых увеличивается параллельно скорости — износ подвесного подшипника.
Неисправности, от которых нельзя избавиться путем замены деталей:
- разбитые и ржавые шлицевые соединения;
- внешние признаки деформации карданного вала;
- сильная коррозия кардана, граничащая со сквозной.
Как продлить срок эксплуатации узла
На этот вопрос есть простые ответы:
- приобретайте крестовины с масленкой и раз в сезон или после сильного дождя смазывайте их;
- обрабатывайте периодически силиконовой смазкой эластичные муфты;
- не пренебрегайте мойкой днища, уделяя внимание карданному узлу;
- приобретайте только качественные комплектующие, а также своевременно реагируйте на малейшие подозрения неадекватной работы кардана.
