Svarkin-spb.ru

Устройство и назначение крестовины кардана

Устройство и назначение крестовины кардана

Иногда можно услышать, как кардан называют деталью, обеспечивающей передачу вращения между несоосными валами. На самом деле карданный вал, это составной узел из нескольких элементов, а конкретно обеспечением передачи вращения под углом занимается крестовина карданного вала – основа этой системы и одновременно самый ее слабый элемент.

Зачем она нужна

Несмотря на то, что большинство агрегатов трансмиссии крепятся относительно неподвижно, это не означает, что расстояние между ними всегда одинаковое, и не гарантирует стабильности их местоположения в пространстве. Во время движения – при наезде на неровности, на входе и выходе из поворота, а также при загрузке-выгрузке кузова, рама авто в определенных пределах деформируется. Соответственно изменяется пространственное местоположение всего, что к ней прикреплено.

Если же связующее звено будет иметь стабильную форму, то есть, соотношение углов составляющих неизменно, то нас ожидают весьма неприятные явления:

– отрыв крепежных фланцев от сопрягаемых агрегатов

– усиление механического влияния на КПП, РК, редуктора и их разрушение;

– увеличение нагрузки на крепления перечисленных механизмов и вероятность их отрыва.

Конечно, есть возможность изготовить суперпрочную передачу, но в этом варианте такими придется делать всю систему, а это не только невероятно сложно технически, но ни имеет никакого финансово обоснованного смысла. Но самое главное – это никоим образом не избавляет нас от такой проблемы, как «ловля клина».

Если же у нас имеется подвижное крепление, с четырьмя перпендикулярными точками фиксации, то это обеспечивает свободу соединения. Называть его гибким будет не совсем корректным, но вот то, что угол между двумя осями может динамически изменяться без проблем для осуществления перевода вращения, это несомненно.

Кстати, есть автомобили с комбинированной комплектацией, где кардан оснащен ШРУСами – шарнирами равных угловых скоростей, выполняющими ту же функцию, но рассчитанными на меньшие усилия и больший угол. Наиболее знакомый пример такой универсальности – «Нива». Она выпускается в обеих вариациях и часто владелец сам принимает решение о замене схемы.

Кто придумал

Безапелляционно утверждать что-либо об изобретателе устройства не получается. Современные карданы выглядят почти так же, как те, которыми оснащали некоторые первые автомобили больше ста лет назад. Мало того, соединение такого типа было известно задолго до появления автопромышленности – гораздо раньше нечто подобное использовали европейские ремесленники при обустройстве подъемных механизмов.

Достоверно можно сказать одно – самое «возрастное» описание, дошедшее до нашего времени, относится к XVI веку, и принадлежит перу (или чем он там записывал) итальянского изобретателя, механика, инженера и… философа – Джироламо Кардано. И хотя сам он никогда не претендовал на авторство, а лишь рассказывал о существующем устройстве, его самое назвали в честь «летописца».

Что особенного в крестовине кардана

Все нагрузки – на разрыв, на сжатие, на прогиб и искривление приходятся на крестовину. По своей сути она является крестообразным шарниром, концы которого принято называть шипами. Противоположные шипы крестовины фиксируются в проушинах вилки самого кардана, а другая противоположная пара в проушинах вилки фланца. В результате такого соединения даже постоянное изменение угла между осями кардана и фланца не мешает передаче крутящего момента.

Чтобы шипы шарнира без проблем проворачивались в проушинах, на каждом из них надет игольчатый подшипник. Из-за той самой большой величины нагрузок к материалу крестовины и ее подшипников требования особые:

• Сама крестовина карданного вала изготавливается из легированной стали высокой прочности с выполнением дополнительной термообработки после формировки изделия

• На подшипники – иголки и обоймы, идет исключительно особая «подшипниковая» (ШХ) сталь

Здесь очень важна точность центрирования шипов и подгонки с подшипником. Любое отклонение от норм вызовет преждевременный износ и повреждение крестовины, а в худшем случае других элементов передачи и даже деталей сопряженных узлов.

Но не меньшее значение у правильности положения собранного элемента. Для расположения цапф, а конкретней, подшипников в ушках, применяются чаще всего стопорные кольца (внутренние либо внешние). Но возможны и другие решения – установка специальных крышек или кернение выступающих частей. В любом развитии конечный результат должен исключать всякий риск биения.

Читать еще:  Что такое ареометр для электролита и как он работает?

Заканчивая вопрос с сырьем нельзя не вспомнить об уплотнителях, обеспечивающих герметичность обойм (стаканов). В связи с «максимальной ответственностью», физическим и химическим воздействием, а также регулярными перепадами температуры, на их изготовление идет только особая бензомаслостойкая резина.

Где купить качественную крестовину

Наибольший уровень нагрузок и истирающего воздействия приводит к тому, что крестовины чаще других составляющих узла выходят из строя. Менять всю передачу из-за нее как минимум нерентабельно, разумней купить новую и установить ее на имеющийся вал.

Конечно, есть исключения – некоторые шарниры производятся необслуживаемыми, то есть, изначально предполагается именно полная замена кардана. Но наши народные умельцы и здесь нашли решение – старое «тело» вырезается, а на его место с помощью самодельных проставок ставится «свеженькая», вполне ремонтопригодная крестовина. С другой стороны, это не отменяет того, что ее понадобиться покупать.

Основной профиль нашей компании ООО «Лидер», это оптовая продажа карданных валов и передач в сборе для тяжелых грузовиков, ЖД, трамвайной и спецтехники. Но мы не чураемся и розничной торговли, в том числе и продажи отдельных комплектующих. Так что если вам нужна крестовина, фланец или вилка карданного вала, вы можете смело обращаться – найдем нужную деталь обязательно.

Крестовины

Крестовины являются одними из основных элементов карданных шарниров, во многом определяющими ресурс карданных передач в целом. При этом крестовины одних и тех же типоразмеров могут существенно отличаться и по конструкции, и по качеству исполнения, и по стоимости.

3 – манжетное уплотнение;

4 – игольчатый подшипник;

5 – упорный подшипник;

6 – корпус игольчатого подшипника (стакан);

7 – стопорное кольцо.

Внешней обоймой подшипника является стакан, внутренней – шип крестовины. Для предохранения игольчатого подшипника от попадания влаги, загрязнений и удержания смазки служат пыльник и манжетное уплотнение. Торцевой упор шипа крестовины в дно стакана происходит через упорный подшипник (шайбу). В ряде конструкций крестовин упорный подшипник может отсутствовать.

Крестовину по праву можно назвать центральным звеном всего кардана, так как она осуществляет важнейшую функцию в его работе – передачу крутящего момента от коробки передач на все необходимые агрегаты. Таким образом, именно она заставляет крутиться и сам вал. Поэтому каждый автомобилист должен знать, как заменить крестовину карданного вала, и как за ней правильно следить, чтобы не попасть в весьма неприятное положение, особенно, когда речь идет о непредвиденной поломке во время путешествия. Самым первым предвестником поломки крестовины служит характерный стук, возникающий во время движения в карданной коробке. Кроме того, можно услышать еще и скрип, скрежет и даже треск. Помните, что ремонт крестовины карданного вала нельзя откладывать на потом, так как даже маленькая ее неисправность отразится на качестве поездки и работе всего механизма

Изгиб в шарнирном сочленении двух компонентов карданного вала называется рабочим углом. Чем больше угол, тем больше угловая скорость шарнира. Иными словами, при изменении угла изгиба изменяется и скорость вращения ведущей шестерни дифференциала, с которой связан карданный шарнир. Этот эффект имеет место при том условии, когда оси ведущей шестерни дифференциала и карданного вала находятся под разными углами. При движении с постоянной скоростью ведущей шестерни дифференциала и карданного вала шестерня вращается равномерно. Применение второго карданного шарнира значительно снижает неравномерность вращения ведущей шестерни дифференциала.

Допустимые рабочие углы карданного шарнира

Оборотоы карданного вала Допустимые рабочие углы
5000
4500
4000
3500
3000
2500
2000
1500 11°

Рабочим углом называется разница в угловых градусах между осевой линией карданного вала и осевой линией входного вала дифференциала или выходного вала коробки передач. Максимально допустимый рабочий угол определяется оборотами двигателя.

Читать еще:  Езда под дождем

Поскольку качество ремонта карданных валов в значительной мере зависит от качества комплектующих, в том числе и крестовин,существует несколько советов по выбору крестовин:

1. Предпочтение следует отдавать продукции ведущих производителей крестовин, руководствуясь маркировкой, размещенной непосредственно на крестовинах.

2. При приобретении и перед установкой крестовин необходимо контролировать размеры и форму стаканов подшипников: диаметр стаканов должен соответствовать плотной посадке подшипников в отверстиях фланцев и вилок, овальность стаканов не должна превышать 0,006 мм.

3. Особое внимание необходимо обращать на качество обработки шипов крестовин. Следов грубой механической обработки, рисок и забоин на шипах (в том числе и на поверхностях под уплотнения) быть не должно. Шероховатость шипов должна составлять Rа≤0,63 мкм, поверхностей под уплотнение Rа≤1,25 мкм.

4. Учитывая отечественный уровень технической эксплуатации и обслуживания автомобилей, предпочтительнее применять обслуживаемые крестовины с возможностью пополнения смазки подшипников.

avtoexperts.ru

«Слушай, у тебя кардан стучит. Сдавай в ремонт, а то дело плохо кончится», — говорил главной героине фильма «Москва слезам не верит» ее любовник. О том, что такое карданный вал, зачем он нужен, какие неисправности для него характерны, и как их ремонтировать, – в нашей сегодняшней статье.

Из истории кардана

Если помните, то машина, на которой ездили персонажи фильма, была ВАЗ 2103 – с задним приводом. Карданный вал, о котором говорит герой-любовник, это узел трансмиссии «тройки», который также устанавливался на автомобили с полным приводом. Для переднеприводных машин такой узел трансмиссии не нужен – крутящий момент от двигателя на переднюю ось передается через главную передачу и дифференциал, которые находятся в картере коробки передач.

Задне- и полноприводные автомобиль без карданного вала обойтись не могут: с его помощью крутящий момент от коробки передач или раздатки (для полноприводников) к редукторам переднего и заднего моста. Впервые принцип работы этого механизма описал итальянец Джироламо Кардано, по имени которого и был назван вал. В автомобилестроении кардан начали применять в конце 19-го века. К примеру, одним из пионеров в установке карданного вала на автомобиль стал основатель одноименной французской компании Луи Рено. На его машинах кардан зарекомендовал себя с самой лучшей стороны: благодаря внедрению в трансмиссию этого узла инженерам удалось решить важную проблему – без провалов передавать крутящий момент от КПП к заднему мосту во время движения по неровной дороге, обеспечивая, тем самым, плавность хода. С тех пор карданный вал эволюционировал незначительно – механизм передачи крутящего момента остался прежним, а вот конструкция узла усовершенствовалась в зависимости от того, на какой конкретной модели автомобиля он устанавливался.

Из чего состоит и как работает карданный вал

В устройстве карданного вала принято различать пять основных компонентов:

Центральный вал. Представляет собой полую (для снижения массы узла) стальную трубу.

Крестовины с наконечниками. Это выполненные в форме креста шарниры, функция которых – следить за тем, чтобы все вращающиеся элементы трансмиссии работали под определенным переменным углом (от 0 до 20 градусов) для плавной передачи крутящего момента – в этом случае коэффициент полезного действия крестовин наивысший. Если угол вращения в процессе движения автомобиля превышает 20 градусов, крестовина начинает работать под большой нагрузкой, что влияет на сбалансированность карданного вала.

Вилка скользящая. Представляет собой узел, ответственный за соединение шлицевых концов промежуточного и карданного валов. Вместе со шлицами компенсирует изменение расстояния по высоте между промежуточным и карданным валом во время движения автомобиля по пересеченной местности.

Промежуточный подшипник. Выполняет функцию поддержки основного вала, обеспечивая ему свободное вращение по своей оси. В зависимости от количества секций карданного вала, бывает два, три, и более промежуточных подшипников.

Помимо этих, основных деталей, в состав карданного вала входят различные крепления, уплотнители и эластичная муфта, которая принимает на себя удары, возникающие при включении сцепления.

Читать еще:  Назначение и устройство цилиндрического редуктора

Различают односекционные и многосекционные карданные валы. Односекционные карданные валы применяются в конструкции трансмиссий задне- и полноприводных спортивных автомобилей, которым необходима максимально быстрая передача крутящего момента на ведущие колеса. Многосекционными карданными валами оснащают стандартные легковые и грузовые автомобили.

Плюсы и минусы кардана

Конструкция карданного вала обладает одним существенным преимуществом – он выдерживает огромные нагрузки, припадающие на трансмиссию автомобиля при движении по дорогам с качественным покрытием и пересеченной местности.

Недостаток у карданного вала тоже один – его большая масса, которая добавляет лишние килограммы в снаряженную массу автомобиля, что влияет на его динамические характеристики и расход топлива. Кроме того, установка карданного вала на автомобиль требует оборудования под его днищем специального туннеля, выпуклая сторона которого выдается в салон и приносит неудобства пассажирам заднего ряда. Вращающийся механизм карданного вала служит источником шумов и вибраций, которые в современных автомобилях практически свели на нет посредством установки высококачественных шумо- и виброизоляционных материалов.

Кардан поломался: как диагностировать и ремонтировать

Самый крепкий элемент карданного вала – собственно сам вал (валы), изготовленный из выдерживающей высокие нагрузки стали. Ориентировочный ресурс этой детали – 500 тысяч километров. Но и эта деталь может повредиться в процессе эксплуатации – например, погнуться при наезде автомобиля на какое-нибудь препятствие или выходе из строя (обрыве) его элементов (шарниров).

Когда эта неприятность происходит, диагностировать поломку можно по увеличившейся вибрации, которая приходит из-под днища кузова в процессе езды. Некоторые умельцы говорят, что в таком случае карданный вал можно «вылечить», простучав его кувалдой и выровняв изгибы. Мы же рекомендуем заменить погнутый вал на новый. Так как некорректная правка геометрии карданного вала может привести к быстрому выходу из строя крестовин. При замене карданного вала важно правильно его отбалансировать, в противном случае неотбалансированый вал, производя вибрации, разрушит не только крестовины, но и другие детали трансмиссии. Балансировку карданного вала невозможно произвести самостоятельно – для этой операции потребуется специальное балансировочное оборудование, которые имеется в мастерских, занимающихся ремонтом карданных валов.

Более всего подвержены поломкам такие элементы карданного вала, как шарниры, крестовины, подшипники. Эти детали в процессе длительной эксплуатации изнашиваются и не могут выполнять своих функций. Ресурс работы шарниров в зависимости от типа привода и конструкции трансмиссии автомобиля составляет 60 – 70 тысяч километров, столько же выхаживают крестовины и подшипники. Впрочем, они могут износиться и раньше – это зависит от качества самих деталей, манеры езды водителя и условий, в которых эксплуатируется автомобиль.

Диагностировать выход из строя шарниров, подшипников и крестовин можно по появившимся стукам, щелчкам при переключении передачи или начале движения, нехарактерным для нормальной работы карданной передачи шумам или вибрациям. Мы настоятельно рекомендуем не заниматься «лечением» этих изношенных деталей. Лучше всего будет заменить их на новые: стоят они сравнительно недорого, устанавливаются довольно легко. Замену шарниров, крестовин и подшипников можно сделать самостоятельно, обладая определенными навыками. Если же вы таким навыками не обладаете, то правильно будет обратиться на СТО.

Еще одна характерная для карданной передачи поломка – потеря герметичности защитных чехлов шаровых шарниров. Когда чехол изнашивается, в нем появляется щель, через которую сочится трансмиссионная жидкость. Если эта жидкость вытечет полностью, шарниры перестанут смазываться и могут быстро износиться от повышенного трения.

Диагностировать эту неисправность можно, заглянув под днище стоящего автомобиля. Если вы заметите капли масла под карданом в местах, где находятся шаровые шарниры, значит, разорвался чехол. В этом случае советуем установить новые чехлы.

Чтобы продлить срок службы всех элементов карданного вала, рекомендуем придерживаться следующих нехитрых правил:

  • плавно трогаться при начале движения;
  • не допускать длительной пробуксовки колес в глубоких колеях;
  • не разгоняться резко;
  • воздержаться от езды по пересеченной местности.
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector