Принцип работы карданного вала: Принцип работы карданного вала

Принцип работы карданного вала, конструкция, неполадки

19.10.2019 Автомобилист Неполадки и ремонт Оставить комментарий

Не все знают, что такое кардан в конструкции автомобиля. Кардан, он же карданный вал — это звено в цепи передачи крутящего момента от коробки переключения скоростей к редуктору моста.

Конструкцию кардана не меняют десятки лет, потому как это наиболее простая и надежная конструкция. Любой автомобиль с полным приводом имеет кардан.

 

Конструкция и принцип работы кардана

Кардан может быть односекционным, двух, трех и более. Габаритные размеры карданного вала, естественно, тоже разные, для одних марок и моделей авто они очень маленькие, для других огромные.

Карданный вал состоит из:

• вал;
• две крестовины;
• скользящая вилка;
• резиновые уплотнения;
• фланец;
• подвесной подшипник;
• могут быть добавлены некоторые элементы, в зависимости от вида кардана.

Если кардан односекционный, то он состоит из одной центральной части и сопряженных с ней деталей.

Функционирует кардан за счет шарнирных механизмов, соединения крестовины с ведомой и ведущей вилкой.

 

Крестовина

Крестовина обеспечивает вращение сопряженных деталей с изменяющимся углом относительно друг друга. При угле вращения от 0 до 20 градусов достигается наивысший КПД. Если этот угол больше, то карданный вал начинает вибрировать, а крестовина изнашиваться.

 

Раздвижное шлицевое соединение

Это соединение обеспечивает работоспособность и устойчивость во время движения по неровным дорогам. Так как коробка передач (КПП) или раздаточная коробка жестко сидят в кузове автомобиля, а редуктор моста сидит на подвеске машины, то расстояния между ними изменяются. Поэтому карданный вал, который соединяет коробку и редуктор, должен изменяться в длине. Это обеспечивается за счет шлицев и пазов.

 

Подвесной подшипник

Подвесной подшипника карданного вала — это опора составного вала, который держит его, но дает вращаться. Крепления подшипника крепятся к кузову автомобиля. Сколько секций содержится в карданном вале, столько и подвесных подшипников должно быть.

 

Неполадки, поломки кардана

Не часто, но встречается, что карданный вал стучит. Такие стуки могут возникать во время резкого старта, при переключении скоростей.

Причины появления шума:

1. Ослабли болты крепления фланцев и соединительной муфты коробки передач.
2. Увеличенный зазор в раздвижном шлицевом соединении.
3. Большой зазор в подшипниках крестовины.

 

Причины вибрации карданного вала при движении:

• вал деформировался;
• кардан установлен не по меткам;
• валы разбалансированы;
• изношена втулка фланца промежуточной муфты или кольца центрирующего вторичного вала коробки передач;
• подвесной подшипник имеет увеличенный зазор;
• ослабли болтовые соединения поперечной опоры;
• большой зазор в игольчатых подшипниках крестовинах;
• ослабли крепления соединения вилки;
• отсутствие смазки в шлицах вала.

Почему вытекает смазка

Соединения, имеющие смазку, уплотнения, часто разгерметизируются и происходит вытекание смазывающего вещества (Литол-24 и т.д.).

Причин всего две:

1. Изношен сальник шлицевого соединения.
2. Изношен сальник подшипников крестовин.

Если слышен хруст в области карданного вала, то рекомендуется доехать до ближайшего сервиса и провести диагностику, или проделать это своими руками.

Как устранить причины неполадок кардана:

1. Постучать по резьбовым соединениям, проверить, если ослабли, сделать протяжку.
2. Если большой люфт в шлицевом соединении, то вал надо разобрать, посмотреть, скорее всего его придется менять.
3. При большой зазоре крестовины, ее заменить.
4. Деформированные детали карданного вала заменить или заменить в сборе.
5. Если карданный вал был установлен не по меткам, разобрать, установить по меткам.
6. Если есть биение вала, надо проверить его на изогнутость. Снять, покрутить. Конечно, для этого нужен специальный стенд, который покажет, согнулся вал или нет, но и на глаз видно бывает, вал ровный или нет.
7. Заменить сальники, если течет смазка.

 

Видео

Принцип работы карданного вала автомобиля.

Как заменить крестовину на ВАЗ 2101-2107.

Подвесной подшипник и крестовина. Замена.

 

Автор публикации

ШРУС и карданная передача: особенности, принцип работы

ШРУС, часто называемый водителями «автомобильной гранатой», доставляет немало хлопот. Характерный хруст при выворачивании колёс до упора говорит о том, что нужно ехать на станцию технического обслуживания, чтобы вновь разбираться, что не так с этой деталью. Давайте рассмотрим, что она собой представляет, какой бывает и почему ломается.

Немного истории

За появление механизма, ставшего прародителем современного шарикового ШРУСа, мы должны благодарить талантливого инженера А. Рцеппа. Именно он запатентовал данное устройство на заре минувшего столетия, встав на одну ступень с французским конструктором Ж. Грегуаром. Последний примерно в то же время оформил патент на синхронный шарнир «Тракта» сухарикового типа, который быстро нашёл применение в грузовых машинах. В 60-х годах изобретение Рцеппа претерпело некоторые изменения благодаря японским инженерам. И, надо сказать, результат их работы впечатляет.

ШРУС: устройство и виды

ШРУС — аббревиатура, означающая «шарнир равных угловых скоростей». Им оснащается негабаритная техника с FWD, но иногда «гранату» можно увидеть в ТС с полным приводом. Главная функция устройства — передача крутящего момента от двигателя к ведущим колёсам, что даёт возможность без труда управлять машиной, несмотря на компактность и небольшой вес шарнира.

Передаётся вращающий момент под углом, который постоянно изменяется. Интересным наименованием «граната» ШРУС обзавёлся благодаря сходству с настоящим снарядом. Впрочем, его поломка для машины тоже ничем хорошим не оборачивается: если блокировки отсутствуют, техника моментально обездвиживается.

По типу строения рассматриваемые устройства принято разделять на четыре вида:

• трипоидные — применяются в легковушках и малогабаритных грузовиках;
• шариковые — передают крутящий момент в легковых машинах с передним приводом;
• спаренные карданные — работают в тракторах, внедорожниках, грузовых ТС;
• кулачковые — предназначаются для грузовиков с внушительной грузоподъёмностью.

Как функционирует «граната»

Многие автомобилисты отмечают, что ШРУС напоминает карданный вал (который относится к самым сложным узлам), проработанный до совершенства. Он справляется с углами поворота до 70° без каких-либо проблем. Что касается карданной передачи, то она может передавать крутящий момент асинхронно, но угол скрещивания существенно затрудняется.

Несмотря на длинную историю, ШРУС начали массово устанавливать благодаря переднеприводным транспортным средствам и независимой подвеске. Его строение может немного отличаться с учётом особенностей той или иной техники, но принцип работы всегда одинаков: крутящий момент передаётся от мотора к колёсам, поскольку одна часть вала соединяется со ступичным подшипником, а вторая — с деталью трансмиссии, распределяющей крутящий момент между приводными валами (дифференциалом).

Как правило, наружный ШРУС передаёт крутящий момент под разными углами без промедления. Его обойма и корпус оснащаются специальными ложбинками, предназначенными для перекатывания шариков. Последние обеспечивают жёсткое соединение составным элементам. Внутренняя часть ШРУСа особой подвижностью не отличается, поэтому её возможности ограничиваются 20 градусами. Мы говорим о трипоидном шарнире с роликами на подшипниках, которые тоже перекатываются по ложбинкам, но уже в ответном стакане. Данная деталь очень важна, так как отвечает за целостность вала и сглаживает колебания подвески. Учитывая, что шарнир испытывает внушительные нагрузки, за ним нужно хорошо ухаживать: своевременно смазывать, изолировать от негативного воздействия пыли, влаги, температурных перепадов. Пыльник, предварительно наполненный смазочным составом, следует фиксировать на валах хомутами из металла, поскольку они более надёжные.

Использование ШРУС в карданных передачах

Во время движения автомобиля карданный вал неизбежно отклоняется от оси вращения по вертикали, что приводит к увеличению нагрузок на этот узел. Карданные шарниры на базе крестовин выдерживают такое отклонение под углом 30‒36 градусов. При превышении величины этого угла крестовину может заклинить. Кроме того, отклонение от оси вращения под критическими углами приводит к быстрому износу крестовины.

Решением этой проблемы стали карданные шарниры на базе ШРУС. У них величина критических углов отклонения от оси вращения вдвое выше, чем у крестовин. Эта характеристика особенно важна для внедорожников и автомобилей с высоким клиренсом. Карданами с ШРУС свои автомобили комплектуют почти все производители.

В сложных и тяжёлых условиях эксплуатации надёжность карданов с ШРУС существенно выше, чем карданных передач с крестовинами. Самой уязвимой их частью является защита ШРУС от грязи и пыли, поэтому нужно регулярно проверять состояние пыльников и при необходимости незамедлительно их менять.

Напомним, что современные автомобили комплектуются необслуживаемыми карданными валами на неразборных соединениях. Это проблема для владельцев автомобилей с истекшим сроком гарантии, а также в ситуациях, когда поломка кардана не признана гарантийным случаем. При таких обстоятельствах ремонт карданных валов в официальном автосервисе обойдётся вам очень дорого.

Почему ломается ШРУС

Срок эксплуатации ШРУСа должен быть таким же, как и срок жизнеспособности автомобиля. Иными словами, он не должен выходить из строя в течение десятилетий. Но на практике эта замечательная деталь не ждёт, когда ТС запросится на свалку. И в этом есть толика вины самих водителей, не следящих за состоянием пыльника. Когда его резина разрушается, грязь попадает в подвижные соединения и влияет на них, как жёсткий абразив. ШРУС даёт сбой и при агрессивном вождении или неопытном вмешательстве в конструкцию машины. Дрифт на переднем приводе, старты с вывернутыми колёсами и прочие «выступления» медленно убивают «автомобильную гранату». Не меньше вредит ему и тюнинг, направленный на улучшение эксплуатационных показателей двигателя. Да, мотор становится крутым, но ходовая часть остаётся прежней. Поэтому при увеличении нагрузки ШРУС долго не выдерживает.

Чем чревата поломка ШРУСа

Выход из строя этого устройства — настоящая боль для собственников автомобилей. При его повреждении приходится раскошеливаться на замену всего приводного вала. Конечно, гаражные спецы умудряются заменять только повреждённые элементы, но раскрученные СТО на такой риск не пойдут.

Ещё одно распространённое явление — поломка полуоси из-за заклинившего ШРУСа. В этом случае можно даже не пытаться реанимировать технику на дороге — она не поедет. Чтобы в один прекрасный момент не застрять на перекрёстке или на автомагистрали, нужно регулярно проверять пыльники «гранат», например, каждые 5 тысяч км пробега. Если возникнут хотя бы малейшие подозрения на ухудшение защитных барьеров узлов, следует тщательно почистить шарниры и поставить свежие пыльники. Помните: даже еле различимый хруст — веский повод для неотложной поездки в автосервис! Иначе ШРУС может сыграть с вами очень плохую шутку.

Понимание необходимости центровки валов со смещением

Работая на предприятиях по всей стране, я заметил отсутствие понимания необходимости точной центровки вращающегося оборудования с приводом от вала со смещением. Я сам видел, как электрики и механики разочаровывались, пытаясь определить причину колебаний скорости и вибрации в оборудовании со смещенным валом. Типичный ответ заключается в том, что причина носит электрический характер, пока не доказано обратное. Хотя в некоторых случаях это может быть правдой, в других случаях причиной может быть чрезмерное угловое смещение ведомой и ведущей машин.

Смещенный вал или карданный вал, как его обычно называют, представляет собой приводной вал с U-образными шарнирами, используемый для передачи мощности от двигателя (приводного) к оборудованию (приводному). Смещение означает, что валы ведущего и ведомого элементов не находятся «на одной линии» друг с другом. В узле приводного вала может быть любое количество U-образных шарниров, «одиночный карданный» вал означает наличие U-образного шарнира на каждом конце вала. «Двойной кардан» относится к трем или более U-образным шарнирам на валу. «Одиночный карданный» вал — это то, с чем вы, скорее всего, столкнетесь в полевых условиях.

Необходимо понимать две составляющие: правильная фазировка и угловатость входного и выходного валов.

1.      Фазировка относится к положению вилок, которые являются частью вала. Два конца или ярма должны быть расположены параллельно или на одной линии друг с другом. Невыполнение этого требования приведет к тому, что ведомая машина будет ускоряться и замедляться дважды за каждый оборот привода. Это не только вызовет проблемы с запуском, но и вызовет проблемы с высокой вибрацией.

2.      Угол наклона входного (ведущего) и выходного (ведомого) валов по отношению к элементу главного вала должен быть одинаковым на каждом конце вала. Существуют отраслевые рекомендации по установлению максимально допустимого угла между валом и вилками в зависимости от скорости и нагрузки. Лучше всего получить надлежащую информацию от производителя машины.

#2 — это часть задания по выравниванию. Ведомая машина и привод) при правильном выравнивании поместят концы вала в правильное положение. То есть угол вилок на обоих концах вала будет одинаковым, когда ведомая и ведущая находятся в параллельных плоскостях в вертикальной и горизонтальной осях. Если вы не выровняете приводную и ведомую машины, скорость ведомой машины будет колебаться. Чем сильнее угловое смещение, тем сильнее колебание скорости.

Смещение Для центровки валов требуется специальное оборудование для центровки валов. К счастью, Vibralign/Fixturlaser поможет вам. Fixturlaser XA способен выполнять этот тип выравнивания с помощью специального набора кронштейнов и программы выравнивания.

После снятия карданного вала на соединительный фланец ведомой машины устанавливается специальное приспособление для смещения. Один лазерный датчик установлен на прецизионной вращающейся башне устройства Offset Fixture, а другой установлен на приводе. Данные о смещении собираются путем вращения датчика на приспособлении для смещения и вала/датчика привода.

Угловое смещение между ведомым и ведущим валами машины отображается на экране результатов как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях. (Пример результатов показан в миллиметрах)

При необходимости выполняются вертикальные и горизонтальные поправки. Когда вертикальное и горизонтальное угловое выравнивание находится в пределах допуска, валы ведомой и ведущей машин теперь параллельны, а угол вилок на обоих концах вала будет равным.

Чтобы посмотреть отличное видео, демонстрирующее последствия неправильной фазировки и несоосности смещенных валов, перейдите на  http://www.youtube.com/watch?v=gmV4qwLfOMY

 

Работа и эффективность карданного вала

Карданный вал — это компонент автомобильных двигателей, который передает мощность от коробки передач к дифференциалу. он также используется в лодке и летающей машине. Вал также известен как карданный вал , ведущий вал , хвостовой вал или даже карданный вал .

Содержание

• 1 Что такое карданный вал?
• 2 Требование и конструкция карданного вала:
• 3 Основные детали карданного вала
• 4 Типы приводных валов
  • 4. 1 Подпишитесь на нашу рассылку новостей
  • 4.2 Пожалуйста, поделитесь!

Что такое карданный вал?

Карданные валы также считаются механическим компонентом, передающим крутящий момент и вращение. он используется для подключения других компонентов и трансмиссии, которые не могут быть подключены из-за расстояния.

Карданный вал также широко используется в морской, авиационной и т. д. для той же цели.

Вал должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать нагрузки, возникающие при скручивании и сдвиге во время передачи. Несущая способность эквивалентна разнице между входным крутящим моментом и нагрузкой.

Прочтите: Компоненты автомобильного двигателя

В автомобиле есть некоторый вспомогательный компонент, на который опирается карданный вал. К таким компонентам относятся универсальные шарниры, кулачковые муфты или тряпичные соединения.

Итак, функция карданного вала заключается в передаче мощности, создаваемой двигателем, от коробки передач к задней оси. Это достигается с помощью универсального шарнира.

Видео ниже показывает работу карданного вала:

Требования и конструкция карданного вала:

Функциональный карданный вал должен иметь следующее:

• Высокая прочность на кручение: карданный вал должен быть изготовлен из сплошного или полого круглого сечения.
• Уменьшенные осевые нагрузки: поскольку резонанс не способствует сроку службы вала. Он передает чрезмерное динамическое усилие на концевые опоры вала. Его появление должно быть остановлено.
• Закаленный и закаленный: он должен быть изготовлен из высококачественной стали и подвергнут индукционной закалке.
• Динамическая балансировка: балансировка является одним из основных требований к карданному валу, поскольку вращение может быть критическим на более высоких скоростях. Балансировку карданного вала проводят на электронной балансировочной машине.
• Эффективность соединения: карданные валы, как правило, свариваются под флюсом в процессе сварки с углекислым газом.

Схема карданного вала:

Основные детали карданного вала

Ниже приведены детали карданного вала:

• Карданные шарниры: функция этой детали заключается в передаче крутящего момента двигателя на заднюю ось.
• Шлицы: шлицы расположены на концах вала во втулке. Его функция состоит в том, чтобы допустить незначительное изменение длины между ведущим и ведомым блоком. Это также предотвращает повреждение входного и выходного подшипников.
• Фланец; он служит опорой для карданного вала и шарнира коробки передач.
• Коренной подшипник: также поддерживает и направляет карданный вал.

Читать: Типы автомобильных двигателей

Типы карданных валов

В автомобиле продольный вал используется для передачи мощности от двигателя/трансмиссии к другому концу автомобиля. Пара коротких приводных валов обычно используется для передачи мощности на какой-либо другой компонент, прежде чем он достигнет колеса.