Ремонт карданного вала своими руками

Дисбаланс кардана

Если набор скорости автомобилем сопровождается сильной вибрацией его кузова, то это верный признак разбалансировки карданного вала. Неисправность такого рода может вывести из строя не только этот агрегат, но и машину целиком, что чревато дорогостоящим ремонтом.

Ведь неуравновешенный кардан повышает износ таких деталей, как ведомый вал коробки передач и подшипники фланца хвостовика редуктора. Причём, неисправность хвостовика может стать причиной аварийной ситуации во время езды, последствия которой вряд ли порадуют автолюбителя.

Ну а поводов для дисбаланса можно найти достаточно. Чаще всего, проявляют себя следующие:

ошибки при изначальной сборке карданного вала;
неправильное закрепление деталей;
низкое качество задействованных материалов;
слишком большая нагрузка на вал;
механические деформации деталей, например, вследствие аварии.

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:

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

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.

Это интересно: Признаки неисправности прокладки

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

Процедура ремонта карданного механизма состоит из следующих этапов:

Во-первых, определяем точную причину поломки путём детального осмотра узла в смотровой яме или на подъёмнике;
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:

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!

Основные неисправности, их признаки

Самым прочным механизмом в конструкции является сам вал. Его отливают из крепкого сплава, который способен выдерживать предельные нагрузки. Поэтому нужно сильно постараться, чтобы повредить его. Как правило, это механические повреждения при ДТП.

В целом основные неисправности можно разделить на несколько видов:

Вибрация – при трогании с места или в движении могут возникать сильные или слабые вибрации. Это первый признак повреждения подшипников крестовины. Также, проблема может говорить о неправильной балансировке вала, такое случается после его механического повреждения.
Стук – характерный стук при движении с места, будет означать, что болты крепления или шлицы износились. В таком случае, лучше всего сразу обратиться на СТО, дабы проверить целостность соединения.
Течь масла – можно обнаружить небольшие масляные капельки в местах расположение подшипников и сальников.
Скрипы – они могут появляться в момент нажатия педали газа. В большинстве случаев, скрипы могут быть связаны с неисправностями шарниров. С появлением коррозии, крестовины может заклинивать, что приводит к повреждению подшипника.
Неисправность подвижного подшипника – выявить проблему можно по характерному шуршанию в области движущей части вала. При нормальной работе, механизм не должен издавать никаких звуков, все движения плавные. Если слышно шуршание, скорей всего выходит из строя подшипник. Проблема решается только полной заменой неисправной части.

Ниже приведены их возможные внешние проявления и указаны причины появления для каждого из признаков. Посторонний стук в агрегатах трансмиссии; в начале движения, резком разгоне или переключении скоростей КПП автомобиля. Может возникать в результате:

Ослабления резьбовых соединений крепления фланцев и соединительной муфты карданной передачи;
КВ в шлицевой части имеет сверхдопустимый зазор;
Сверхдопустимый зазор, в подшипниках крестовины карданного вала.

Особого внимания требует крестовина карданного вала. Именно крестовина является основным источников шума и скрежета в карданной передаче, и подлежит наиболее частой замене (менять рекомендуется каждых 10 тыс. км. пробега). Немного реже выходит из строя подвесной подшипник или может появится зазор в карданном шарнире.

Повышенный шум и вибрация автомобиля при движении. Причины могут быть следующие:

изгиб КВ;
не правильная установка КВ, при установке не соблюдены монтажные метки;
нарушен баланс валов;
разрушение или износ втулки (центрирующей) фланца промежуточной муфты или кольца (центрирующего) вала вторичного кпп;
сверхдопустимый зазор в подвесном подшипнике;
разрушение подвесной опоры КВ;
ослабление резьбового соединения поперечной опоры;
сверхдопустимый зазор в игольчатых подшипниках крестовины;
ослабла соединительная гайка вилки КП;
нет смазки в шлицах вала.

Вытекание смазки может происходить вследствие:

разрушения сальникового уплотнения шлицевой части вала;
повреждения сальникового уплотнения подшипников крестовин КП.

Основная причина быстрому выходу из строя карданного вала – дисбаланс, нарушение баланса в несколько раз увеличивает нагрузка на детали кардана.

Конструкция карданных передач грузовых автомобилей ЗИЛ

Карданная передача грузовых автомобилей ЗИЛ ограниченной проходимости показана на рисунке 3. Карданная передача двухвальная, трехшарнирная, с карданными шарнирами неравных угловых скоростей.

Передача включает основной 6 и промежуточный 1 карданные валы, соединенные между собой, с коробкой передач и задним мостом карданными шарнирами 5, промежуточную опору 3 и компенсирующее устройство 10.

Рисунок 3 — Карданная передача грузовых автомобилей ЗИЛ ограниченной проходимости

1, 6 — карданные валы; 2 — втулка; 3 — промежуточная опора; 4 — кронштейн; 5 — карданный шарнир; 7 — обойма; 8 — подшипник; 9 — крышка; 10 — компенсирующее устройство

Промежуточная опора представляет собой шариковый подшипник 8, установленный на промежуточном карданном валу. Подшипник закрыт двумя крышками 9 с войлочными манжетами и находится в упругой резиновой обойме 7, которая размещена в кронштейне 4, закрепленном на раме автомобиля. Резиновая обойма подшипника уменьшает вибрации и исключает возникновение в промежуточном карданном валу нагрузок, обусловленных неточностью монтажа опоры и деформациями рамы автомобиля.

Компенсирующее устройство 10 карданной передачи представляет собой подвижное в осевом направлении соединение. Оно состоит из шлицевой втулки 2, приваренной к промежуточному карданному валу, и шлицевого наконечника вилки карданного шарнира 5, соединяющего карданные валы. Компенсирующее устройство смазывается при сборке и уплотняется войлочной манжетой, а также защищается резиновым гофрированным чехлом.

Промежуточные соединения. Назначение и конструкция муфт, полумуфт. Карданные передачи.

Промежуточные соединения применяют на тракторах для передачи крутящего момента от вала муфты сцепления к первичному валу коробки передач в условиях возможной несоосности соединяемых валов. Вследствие неточности монтажа, ослабления креплений и упругой деформации деталей несоосность соединяемых валов муфты сцепления и коробки передач на тракторах может достигать 2… 10°. Применение промежуточного соединения в этих условиях уменьшает пульсацию нагрузок на детали силовой передачи и тем самым снижает износ подшипников, шестерен и валов. Промежуточное соединение состоит из ведущей и ведомой вилок и диска с передаточными элементами. Вилки расположены под углом 90° друг к другу и соединяются между собой через диск. Шлицевое соединение компенсирует возможное изменение расстояния между соединительными валами. В зависимости от свойств и конструкции передаточных элементов промежуточные соединения подразделяют на эластичные, жесткие и комбинированные. В эластичных промежуточных соединениях в качестве передаточных элементов применяются втулки, сегменты или пластины из резины. Такие упругие элементы не только компенсируют несоосность валов, но и смягчают резкость изменения передаваемого крутящего момента. Жесткое промежуточное соединение обычно состоит из двух обойм, между которыми размещены шарики, или из двух полумуфт, связанных с валами и имеющих жесткий контакт (например, зубчатое соединение). Комбинированное промежуточное соединение имеет два шарнира, один из которых с упругими передаточными элементами, а другой с жесткой соединительной муфтой. Карданные передачи имеют такое же назначение, как и промежуточные соединения. Однако их используют в тех случаях, когда соединяемые силовые агрегаты располагаются на значительном удалении друг от друга и когда их относительное расположение может изменяться в определенных пределах. Главным образом карданные передачи применяют для подвода крутящего момента от коробки передач или раздаточной коробки к ведущим мостам.

Муфты: классификация, виды, назначение.

Муфта – устройство, предназначенное для соединения концов валов или для соединения валов с расположенными на них деталями.

Основное назначение: передача вращающего момента без изменения его модуля и направления. Функции, выполняемые муфтами: предохранение механизма от перегрузок, компенсирование несоосности валов, разъединение или соединение валов во время работы и др.

Классификация муфт

В зависимости от конструкции муфты различаются по функциональному назначению и принципу действу. Различают следующие виды муфт: механические, гидравлические, электрические и др. Широко применяемые муфты стандартизованы.

Основная паспортная характеристика муфты — значение вращающего момента, на передачу которого она рассчитана. Ниже рассматриваются только наиболее распространенные в машиностроении механические муфты.

По характеру соединения валов муфты подразделяют на неуправляемые (постоянные), управляемые и самоуправляемые (автоматические).

Виды муфт

Муфта глухая образует жесткое и неподвижное соединение валов. Они не компенсируют ошибки изготовления и монтажа, требуют точной центровки валов. Применяются обычно глухие муфты для тихоходных валов.

Втулочная муфта – самая простая из глухих муфт, состоит из соединительной втулки со штифтами или шпонками. Основное их достоинство – простота конструкции. Применяют их при относительно небольших нагрузках на валах диаметрами до 60…70 мм. Фланцевые муфты применяют для соединения валов диаметром до 200 мм и более. Достоинствами таких муфт являются простота конструкции и сравнительно небольшие габариты.

Жесткая компенсирующая муфта. За счет подвижности деталей такие муфты компенсируют радиальные, угловые и осевые смещения валов, вызванные неточностями их изготовления, монтажа и упругими деформациями. Это позволяет уменьшить нагрузки на валы и подшипники.Недостаток жестких компенсирующих муфт – отсутствие упругодемпфирующих элементов, смягчающих толчки и удары. Наибольшее распространение получили кулачково-дисковая и зубчатая. Кулачково-дисковая муфта состоит из двух полумуфт 1 и 3, соединенных промежуточным диском 2. При работе диск перемещается по пазам полyмуфт, и тем самым компенсируются несоосность соединяемых валов (радиальные смещения – до 0,04d, угловые – до 30′). Скольжение выступов в пазах сопровождается их износом. Интенсивность износа возрастает с увеличением несоосности и частоты вращения. Для уменьшения износа поверхности трения муфты периодически смазывают и не допускают на них больших напряжений смятия.

Каков ресурс?

Теперь о том, сколько времени должен отработать карданный вал, а вернее, сколько должен составить его пробег, чтобы в нем проявились описанные выше неисправности? По статистике нашего сервисного центра, на грузовиках малой грузоподъемности (Mercedes-Benz Sprinter, Ford Transit, VW Crafter и др.) ресурс карданного вала в среднем составляет 200 000 километров. Причем данный рубеж критичен как для новых карданных передач, так и подвергнутых капитальному ремонту. Если рассматривать ресурс валов средне- и крупнотоннажных машин, то там следует ориентироваться не на пробег, а на условия эксплуатации и регулярность, полноценность обслуживания. При этом следует учитывать, что в настоящее время коммерческий транспорт, и в том числе модели так называемой большой семерки (Mercedes-Benz, MAN, Scania, Volvo, Renault, DAF, IVECO), зачастую комплектуется необслуживаемыми карданными валами, которые не требуют проверки и смазки в течение всего срока их службы.

Разумеется, если карданный вал установлен на работающий в карьере самосвал, то он прослужит априори меньше, нежели такой же агрегат на магистральном седельном тягаче. Как показывает статистика, работа с перегрузом, пыль, грязь, повышенная влажность, могут повредить карданный вал карьерного самосвала всего за шесть месяцев. В итоге разбег по ходимости карданной передачи для разных транспортных средств может составлять от ста тысяч до полумиллиона километров. Самый интенсивный износ вала, как мы уже сказали выше, наблюдается у машин, которые работают в карьерах. Итак, все вышесказанное относится к нормальному, естественному износу вала.

Для увеличения передаваемого момента и обеспечения надежности соединения контактные поверхности фланцев имеют шлицы с определенной формой зуба (фото слева). Соединения карданных передач стандартизированы. В качестве крепежа применяются прошедшие соответствующую термическую обработку спецболты (фото справа)

Теперь переходим к его аварийному разрушению. Оно вызвано либо неправильной эксплуатацией транспортного средства, либо не своевременным, не полным обслуживанием передачи. Например, в погоне за прибылью владельцы самосвалов экономят на их обслуживании, ограничиваясь лишь заменой моторного масла и фильтров. При этом факт необходимости периодического пополнения смазки в подшипниках крестовин игнорируется. Это приводит к работе узлов в условиях недостаточной смазки. Кроме того, при изношенных уплотнениях подшипников смазка может попросту вымываться из узла, и подшипник заклинит, со всеми вытекающими последствиями. При разрушении карданного шарнира часто происходит также и разрушение фланцев с «ушами», в которые входят стаканы с подшипниками. Если же обрыв карданного вала происходит в движении, то последствия могут быть еще более серьезными, вплоть до схода грузовика с дороги или его опрокидывания. В лучшем случае перевозчик отделается затратами на замену ответных частей вала, а именно фланцев, идущих к главному редуктору и коробке передач. Аварийное разрушение карданных валов нередко связано с перегрузом автомобиля.

В этом случае из-за существенно возрастающей на передачу нагрузки может погнуться, деформироваться труба, фланцы и так далее.

Устройство механической коробки передач

Устройство механической КПП Конструктивно механическая коробка передач состоит из следующих элементов:

ведущий или первичный вал;
ведомый или вторичный вал;
промежуточный вал (для 3-х вальной МКПП);
шестерни первичного и вторичного валов;
механизм выбора передач;
муфты синхронизаторов (синхронизаторы);
картер;
главная передача;
дифференциал.

При этом устройство и принцип работы двухвальной и трехвальной трансмиссии отличаются друг от друга.

Двухвальная коробка передач: устройство и принцип работы

Схема двухвальной МКПП Этот тип коробки является наиболее распространенным. Крутящий момент от двигателя через муфту сцепления передается на первичный вал. В зависимости от конструкции конкретной коробки передач часть шестерней на первичном и вторичном валах жестко закреплены на них, а часть свободно вращаются. Также на каждом валу расположен минимум один синхронизатор. Шестерни первичного и вторичного валов находятся в постоянном зацеплении друг с другом. Понять, какие из них зафиксированы, а какие вращаются, очень просто: шестерни возле синхронизаторов всегда вращаются на валу.

Шестерня главной передачи жестко закреплена на ведомом валу. Крутящий момент от вторичного вала к колесам транспортного средства передают главная передача и дифференциал. Последний обеспечивает вращение колес с разной угловой скоростью.

Механизм выбора передач в двухвальной КПП расположен в корпусе коробки и состоит из вилок и штоков, перемещающих муфты синхронизаторов. Механизм оснащен защитой от одновременного включения двух передач.

Принцип работы двухвальной трансмиссии следующий:

В нейтральном положении рычага переключения передач крутящий момента от двигателя не передается на ведущие колеса, шестерни на валах свободно прокручиваются.
При перемещении рычага водитель перемещает муфту синхронизатора соответствующей вилкой через систему тросиков или тяг.
Муфта синхронизирует угловые скорости соответствующей шестерни и вала, на котором расположен синхронизатор.
Муфта синхронизатора входит в зацепление с шестерней и крутящий момент начинает передаваться с первичного вала на вторичныый.
Происходит передача крутящего момента от двигателя на ведущие колеса с заданным передаточным числом.

Для движения задним ходом используется дополнительный вал с промежуточной шестерней заднего хода.

Схемы передачи крутящего момента на каждой из передач:

Нейтральное положение

1-я передача

2-я передача

3-я передача

4-я передача

5-я передача

Задний ход

Трехвальная КПП: устройство и принцип работы

Отличие трехвальной механики от двухвальной в том, что здесь используются три вида валов. Помимо ведомого и ведущего также применяется промежуточный вал.

Первичный вал, соединенный со сцеплением, передает крутящий момент на промежуточный. Передача происходит через соответствующую шестерню – таким образом, валы находятся в постоянном зацеплении.

Устройство трехвальной МКПП

Промежуточный вал расположен параллельно первичному, все шестерни на нем жестко зафиксированы.

На одной оси с первичным расположен вторичный вал. За это отвечает упорный подшипник на ведущем валу, в который входит вторичный вал. При этом шестерни ведомого вала могут свободно вращаться и не имеют жесткой фиксации с валом. Шестерни вторичного вала находятся в постоянном зацеплении с шестернями промежуточного вала. Следовательно, в нейтральном положении КПП крутящий момент от первичного вала передается на промежуточный и далее на шестерни вторичного вала. Но поскольку они свободно вращаются на валу, автомобиль не двигается.

Между шестернями вторичного вала находятся синхронизаторы, работа которых заключается в выравнивании угловых скоростей шестерен вторичного вала с угловой скоростью самого вала за счет сил трения.

Синхронизаторы жестко закреплены на вале и за счет шлицевого соединения могут двигаться по нему в осевом направлении.

В отличие от двухвальной КПП, механизм переключения в трехвальной трансмиссии располагается на корпусе коробки и состоит из рычага управления и штоков с вилками. Механизм также оснащен блокирующим устройством для предотвращения одновременного включения двух передач.

Он может также иметь и дистанционное управление. При этом дистанционный механизм переключения обеспечивает кулиса или шарнирные тросы.

Принцип включения передач в трехвальной КПП аналогичен принципу работы двухвальной трансмиссии.

Ремонт зубьев шестерен, шлицев и валов

Зубья шестерен подвергаются нормальному износу в результате трения, а ускоренному — в результате неправильного ударного переключения передач, неполного зацепления зубьев, рывков или недоброкачественной смазки. При этом зубья скалываются, выкрашиваются, а иногда и ломаются.

Состояние зубьед контролируют внешним осмотром, шаблоном или измерением толщины их штангензубомером по начальной окружности шестерни.

Зубья шестерен, имеющие заусенцы и небольшую выработку, зачищают абразивными брусками (оселком). Шестерни, имеющие выкрошенные или сломанные зубья, заменяют новыми. Для получения правильного зацепления зубьев необходимо сопряженные шестерни (пару) заменять одновременно. Замена одной шестерни допускается при постановке не новой, а уже работавшей шестерни, которая но своему износу может быть допущена к дальнейшей эксплуатации.

При необходимости изношенные и выкрошенные зубья можно восстановить наплавкой металла с последующей термической и механической обработкой. Наплавку зубьев газовой сваркой производят сормайтом № 2 (твердый сплав) или стержнями, изготовленными из выбракованных шатунных болтов и клапанных пружин.

При наплавке торцевой поверхности зубьев производят следующие операции:

Устанавливают шестерню в ванну с водой так, чтобы зубья были погружены в воду на 1/3—1/2 своей длины (рис. а).
Нагревают поверхность зуба ацетилено-кислородной горелкой до потения (не доводя металл до плавления), наносят флюс (буру) и каплями наносят сормайт до заполнения изношенной части зуба. После наплавки всех изношенных поверхностей шестерню оставляют в ванне до остывания. При наплавке стержнями из шатунных болтов и клапанных пружин зубья закаливают путем опускания шестерни в ванну. Зачищают наплавленные зубья абразивным бруском.
При наплавке боковой поверхности зубьев шестерню помещают в ванну с водой на стержне вертикально (рис. б) и наплавляют второй зуб, считая от поверхности воды. Когда наплавленный зуб остынет до вишневого цвета, его погружают в воду поворотом шестерни, затем наплавляют следующий зуб и т.д.

По окончании наплавки всех зубьев их зачищают. Изношенные шлицы шестерен ремонтируют редко, так как шестерни выбраковываются обычно ранее из-за износа зубьев. Шлицы можно ремонтировать также наплавкой металла. Изношенные шлицы на валах иногда восстанавливают раздачей с последующей механической обработкой. Помимо износа шлицев, валы коробки передач могут иметь погнутость и изношенные места посадки шариковых и роликовых подшипников.

Вал проверяют на биение индикатором в центрах токарного станка.

Погнутый вал выправляют без нагрева под прессом.

Изношенные места посадки подшипников на валах восстанавливают наплавкой металла сваркой, хромированием, металлизацией или протачиванием шеек с последующей напрессовкой стальных втулок.

Эксплуатация и возможные неисправности карданной передачи

Бережная эксплуатация автомобиля позволяет шарнирам карданного вала и шаровым шарнирам передних валов сохранить свою работоспособность надолго, как минимум до 100 тысяч побега. Что касается труб, то при отсутствии механических повреждений их можно использовать долгие годы без замены, в противном же случае изогнутый механизм стоит просто заменить новым

Следует уделять внимание состоянию чехлов шарниров и заменять их при любом повреждении, уберегая тем самым шарниры

Сокращение работоспособности шарниров могут спровоцировать резкие разгоны, пробуксовка в грязи, неправильный выбор скоростей, долгие поездки по снежным и грунтовым дорогам с глубокими колеями.

О неисправности карданной передачи можно узнать по появившимся посторонним звукам или рывкам автомобиля при движении. Существует несколько причин потери работоспособности карданной передачей, и среди них такие:

износ карданных шарниров;
деформация карданных валов;
повреждение или износ сальников;
повреждение защитного чехла шарнира;
износ подшипников;
ослабление соединительных механизмов.

Данные неисправности очень легко устранить, заменив поврежденные детали или подтянув крепежные детали.

Как устроена карданная передача грузового автомобиля

Карданная передача – часть трансмиссии, требующая особого внимания

Современный грузовой автомобиль представляет собой объединение сложных технических систем длительного пользования. В процессе эксплуатации детали, образующие эти системы, изнашиваются и теряют часть своих рабочих характеристик. Одним из важнейших узлов транспортных средств является трансмиссия. Специфика работы автомобильной трансмиссии в том, что отдельные ее части могут несколько изменять свое взаимоположение. Таким образом, оси валов агрегатов, передающие крутящий момент от двигателя к ведущим колесам, могут смещаться относительно друг друга, может изменяться линейное расстояние между агрегатами. Передачу крутящего момента обеспечивают карданные шарниры. Валы, соединяющие карданные шарниры, называются карданными валами. Система, состоящая из одного или нескольких карданных валов и карданных шарниров, называется карданной передачей. Для компенсации колебания расстояний между агрегатами трансмиссии в карданной передаче используются запатентованные еще в 1903 году Спайсером подвижные, в осевом направлении, муфты.

Однако возникновение дополнительных нагрузок, вызываемых центробежными силами, величина которых пропорциональна квадрату частоты вращения, негативно сказывается на долговечности работы данного узла. Жесткость вала на изгиб до определенной частоты вращения компенсирует центробежную силу, но только до критической частоты. Благодаря особой конструкции карданного вала, а также тому, что в опорах вала присутствуют силы трения, поломки вала, как правило, не происходит. Но при работе вала на критических оборотах уровень динамических нагрузок в трансмиссии значительно увеличивается. В результате чего возникает вибрация, которая, передаваясь через опоры карданного вала, «разбивает» несущую систему автомобиля. Для снижения вибрации валы карданной передачи необходимо тщательно балансировать.

Карданные передачи различных транспортных средств идентичны и отличаются, в основном, габаритными размерами и формой отдельных элементов. Трубы карданных валов обычно изготавливаются из сталей 15-20 с твёрдостью по Бринеллю HB 80-100. Вилки делаются из более прочного материала, из сталей 35-40 с HB 170-235. Шлицевые втулки выполняются, как правило, из стали 40Х с соответствующей закалкой.

Конструкции карданных шарниров неравных угловых скоростей претерпевают постоянный процесс модернизации с целью получения лучших эксплуатационных свойств – прежде всего увеличения КПД, а также повышения способность передавать вращение при повышенном угле между валами. Актуальность работ по модернизации очевидна, особенно, если учесть, что в некоторых конструкциях грузовых автомобилей карданных шарниров в трансмиссии может использоваться много. Например, в многоосной машине, порой, можно встретить более 2 десятков карданных шарниров. Причём, часть шарниров устанавливается последовательно, что существенно влияет на снижение общего КПД трансмиссии

Ещё одной важной задачей, стоящей перед производителями узлов и деталей карданной передачи является увеличение срока службы крестовин карданного вала, фланцев, вилок, валов и карданной передачи в целом. Использование конструкционных материалов меньшей плотности существенно упрощает проблему повышения критической частоты вращения карданной передачи

Производители карданных валов,крестовин карданного вала и других элементов карданной передачи ведут постоянные перспективные разработки использования неметаллических композиционных материалов с полимерной матрицей. Существуют разработки с использованием стеклянных, углеродных и других волокон в качестве материала карданных валов. Положительные результаты достигнуты как иностранными компаниями, так и российскими предприятиями. Однако цена композитных карданов пока очень высока. Применение новых технологий для повышения износостойкости, например, крестовин карданного вала Вилюй достигается за счёт тесного сотрудничества с иностранным партнёром – английской компанией RP Technology LTD. Полимерные упорные шайбы и кольца уже применяются при производстве карданных крестовин некоторых модификаций, в частности это касается крестовин карданного вала для европейских грузовых автомобилей, а также для отечественной техники, например КАМАЗ 6520 (мосты МАДАРА). Назад в библиотеку>>