Mio-tech-service.ru

Автомобильный журнал
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое карданные двигатели

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).

Читать еще:  Что такое очиститель двигателя

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”

  1. Вибрация — возникает вследствие выхода из строя резино-металлических муфт, крестовин, разбитых шлицевых соединений, некачественного кардана, либо из-за ослабленных болтов крепления.
  2. Шуршание и постукивание — из строя выходит крестовина.
  3. 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.

Зачем в машине нужен карданный вал

В простой конструктивной ситуации крутящий момент может быть обеспечен различными видами передач – ременной, шестерёнчатой, цепной и многими другими, вплоть до электричества и гидравлики. Одну из них практически в каждом автомобиле применяют для передачи вращения под углом, отличающимся от нуля или 90 градусов.

Далеко не все элементы автомобиля связаны друг с другом жёстко, а значит потребуется соединение, гибкое с точки зрения механики, хотя обычно оно состоит из вполне твёрдых деталей. Например, валов, откуда и пошло название карданного вала.

В данном случае вал соединяет между собой карданные шарниры, образуя вместе с ними функционально законченную карданную передачу.

Но потребитель не обязан знать все терминологические нюансы. Для него вся тема, кардан и передача — это карданный вал, а шарнир ограничивается крестовиной.

Если же карданная передача устроена сложнее, работает плавно и без вибраций, то её называют как угодно, только не упоминая про кардан.

Например, привода передних колёс в легковых автомобилях. Теоретически это тоже карданные передачи.

Предназначение карданной передачи

Основное и самое первое появление карданных валов с шарнирами в автомобиле связано с передачей момента от вторичного вала коробки передач к заднему мосту на машинах классической заднеприводной компоновки.

Балка моста там подвешена на рессорах, позже пружинах и перемещается относительно кузова на значительные расстояния.

Изменяется тут всё:

  • угол работы в вертикальной плоскости, если соединить прямой линией хвостовики вторичного вала коробки и ведущей шестерни редуктора моста, то при ходах подвески на неровностях будет видно, как меняется наклон этой прямой к горизонтали;
  • угол в горизонтальной плоскости из-за упругости направляющего аппарата задней подвески и мягких подушек силового агрегата;
  • длина карданного вала с шарнирами.
Читать еще:  405 двигатель как скинуть ошибку

Значительная длина передачи на некоторых автомобилях заставляет использовать довольно сложные валы с несколькими шарнирами, причём разного типа.

Виды карданных валов

Тип карданной передачи зависит от назначения. Компоновка разрабатывается на стадии проектирования. Выбор, зачем нужен карданный вал конкретной конструкции определяется техническими характеристиками автомобиля. В некоторых случаях необходим монтаж многовального механизма с несколькими шарнирами.

Асинхронные

Асинхронная схема применяется во многих автомобилях с задним или полным приводом. Особенность – в процессе движения формируются неравные угловые скорости. Это происходит из-за соединения двух вилок с помощью крестовины под прямым углом. Второстепенный вал 2 раза отстает и 2 раза обгоняет главный.

Для компенсации устанавливают дополнительные карданные шарниры неравных скоростей. Они монтируются на концах вала. При такой схеме допускается изменение угла между трубами до 20°. Недостаток – из-за усложнения нужно частое обслуживание, ремонт.

Синхронные

Решением проблемы асинхронных моделей стали ШРУСы – шарниры равных угловых скоростей. Они имеют различную конструкцию. На автомобилях Pegout и Renault монтируют «Трипод». В нем передача крутящего момента происходит через 3 сферических ролика. Они скользят в пазах вилки ведомого вала.

Особенность синхронных карданов – возможность работать при углах отклонения до 70°. Происходит снижение вибрации, увеличивается безремонтный срок эксплуатации. Недостатки – есть вероятность повреждения пыльников на бездорожье.

Гибкая и жесткая полукарданная передача

Это одна из разновидностей карданного вала, предназначенная для компенсации угловых поворотов, небольшого изменения расстояния между КПП и задним мостом во время движения. Упругое звено изготавливается из резинотканевого материала или резины. Компенсация изменения угла происходит за счет сжатия или растяжения этого элемента.

Жесткий карданный шарнир устанавливается в автомобилях редко. Причина – низкая степень надежности, повышенный шум во время работы. Конструкция применяется для компенсации дефектов монтажа.

Как проверить состояние карданного вала

Первые признаки появления неисправностей в кардане – шум и повышенная вибрация. Вторичные «симптомы» – протечка масла в месте состыковки вала с КПП, во время переключения передачи возникает стук. Для проверки необходима эстакада или смотровая яма. Нужен свободный доступ ко всем элементам, хорошее освещение.

Какие узлы необходимо проверить:

  • Крепления. Проверка наличия гроверной шайбы и степени ее затянутости на гайке промежуточной опоры и соединения фланцев. Возможный дефект – появление люфта и вибрации.
  • Состояние эластичной муфты. Возможно нарушение целостности, механические повреждения. Они влияют на степень компенсации смещений элементов карданного вала. Проверка – медленное вращение кардана по часовой стрелке и обратно. Должен отсутствовать люфт.
  • Появление зазоров между скользящей вилкой и валом. Причина – износ деталей. Для контроля нужно повернуть вал с муфтой. Если происходят «биения», есть люфт, необходима замена скользящей вилки.
  • Шарниры. Проверку удобно делать с помощью шлицевой отвертки. Она вставляется в проушины вилок. Признак неисправности – при движении есть люфт.
  • Подвесной подшипник. Если во время раскачивания вала наблюдается биение подшипника, это указывает на его замену.

Балансировку кардана рекомендуется делать на стенде. Для этого на вал устанавливают специальные пластины-балансиры. После работы проверяется их состояние. Альтернативный способ – токарная обработка.

Важно: можно попытаться сделать балансировку кардана в домашних условиях. Но это не гарантирует полное устранение дефектов.

Функция карданной передачи

Главное назначение карданной передачи сводится к тому, чтобы передать крутящийся момент между валами, которые находятся под углом по отношению друг к другу. Если говорит о машинах, не зависимо от того, легковушка это или грузовик, то такая передача обычно является частью рулевого управления и трансмиссии.

Читать еще:  Pantera slk с запуском двигателя

Служит она для соединения целого ряда элементов, в частности:

  • мотора и КПП;
  • КПП и основной передачи;
  • КПП и раздатки;
  • раздатки и основной передачи;
  • ведущих колес и дифференциала.

Из чего состоит карданный вал

Следует отметить, что разговорный термин «карданный вал» можно считать правильным, хотя название не тождественно «муфте карданного вала», поскольку последняя является лишь частью общей конструкции, представляя собой резиновую деталь для предотвращения рывков и ударных нагрузок при вращении вала.

Карданный же вал – это многосоставная деталь, состоящая как минимум из нескольких (чаще всего двух) карданных муфт, соединяющих трансмиссию – двигатель с задним мостом, передний мост с раздаточной коробкой или, к примеру, мотоциклетную коробку передач с задним колесом мотоцикла. Вообще, передача при помощи полой металлической трубы, крестовины и еще порядка 15 деталей, включая манжеты, подшипники и так далее, используется на многих средствах передвижения, и не только на них. Техническое решение незаменимое, распространенное, очень полезное и часто встречающееся.

Схематично карданная передача выглядит следующим образом:

Но тогда остается неясным, почему нет единого определения привычной вещи. Как так получается? И как все же грамотно называть кардан?

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.

Преимущества и недостатки

Главным преимуществом кардана, является его способность выдерживать предельные нагрузки и передавать крутящий момент. Его конструкция позволяет исключить почти все вибрации автомобиля передвигающегося по неровностям, не говоря уже о хорошей трассе.

Конечно, КВ обладает и рядом минусов. К основным недостаткам можно отнести:

  1. Большая масса – прибавляет лишние килограммы автомобилю, снижая его скоростные характеристики.
  2. Громоздкость – карданный вал габаритная механическая конструкция, для которой приходится создавать отдельное пространство под днищем транспортного средства, что влияет на клиренс.

Стоит отметить, что первые модификации карданной передачи имели еще один отличительный минус – шум и вибрации. Но сегодня, современные звукоизолирующие материалы, позволяют избавиться от посторонних шумов и небольших вибраций при нормальной работе передачи.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector