Особенности балансировки карданной передачи
В случае же с карданным валом, мы имеем дело с деталью, длина которой значительно превосходит диаметр, а дисбаланс может иметь одинаковый модуль, но разный вектор направления. Это называется моментной неуравновешенностью и вычисляется она только с помощью оборудования для балансировки карданного вала. Такие вибрации лечатся только при помощи динамической балансировки, которая требует вычисления и устранения сразу нескольких дисбалансов.
Дисбаланс кардана может возникнуть не только вследствие его повреждения, но и в некоторых других случаях:
заводской брак (разная толщина стенки трубы кардана, некачественная и невыверенная фиксация проушин);
возникновение зазоров в элементах карданной передачи;
искривление самого вала;
Кроме того, в большинстве случаев необходима динамическая балансировка нового кардана, а также после каждого ремонта выполнять балансировку карданного вала Цена этой операции в спеццентрах зависит от модели автомобиля, а примерная стоимость работы приведена в таблице.
Технологический метод
Когда балансировка карданных валов своими руками произведена, что дает водителю некоторую передышку – денег подсобирать, с мыслями собраться, через определенное время все равно езжайте на СТО. Здесь вам проверят машину на балансировочном стенде при помощи датчиков, рабочие элементы которых касаются «контроль-поверхностей» кардана.
Схема проста: вал проворачивается, и рабочий элемент смещается, показывая нам дисбаланс в определенно взятом сечении.
Данные обрабатываются и выводятся на монитор при помощи специально разработанной компьютерной программы. Причем проверка подобным образом не предполагает снятия самого кардана.
Последующая компенсация найденного дисбаланса производится несколькими способами: установка балансов-пластин непосредственно на самом кардане, установка прокладок, снятие металла (в крайнем случае, при заводской, например, деформации детали).
Части кардана
Работоспособность устройства обеспечивается шарнирами, в основе которых лежат крестовины. Крестовины обеспечивают способность вращения для 2-х сопряженных валов, углы которых изменяются относительно друг друга. Самый большой КПД наступает в момент достижения углом вращения отметок 0°-20°. Если же угол больше, крестовина подвергается сильным перегрузкам. А так же вал теряет баланс, и ощущаются колебания.
Очередной немаловажной составляющей является раздвижное шлицевое соединение карданного вала. Принцип его работы таков. Коробка передач, соединенная к одному краю вала, туго закреплена во внутренней области кузова авто, а редуктор моста, соединенный с другой стороны вала, связан с подвеской
Во время пересечении неровности промежуток меж трансмиссией и редуктором моста удлиняется. Вследствие чего валу необходимо растянуться (в том числе и передний кардан, и задний кардан). А шлицевое соединение с сальником в виде уплотнителя гарантирует безопасное растягивание устройства
Коробка передач, соединенная к одному краю вала, туго закреплена во внутренней области кузова авто, а редуктор моста, соединенный с другой стороны вала, связан с подвеской. Во время пересечении неровности промежуток меж трансмиссией и редуктором моста удлиняется. Вследствие чего валу необходимо растянуться (в том числе и передний кардан, и задний кардан). А шлицевое соединение с сальником в виде уплотнителя гарантирует безопасное растягивание устройства.
Так же в системе имеется подвесной подшипник карданного вала. На него приходится обязанность вспомогательной опоры для 1-й из составляющих вала (например, задний кардан). Кронштейн подшипника, уплотненный сальником и смазанный смазкой, прикрепляется к кузову и удерживает деталь (к примеру, задний кардан), не давая ей вращаться. Число подшипников равно числу элементов, составляющих вал.
Если конструкция состоит из 2-х половин, то передняя – это промежуточный кардан, а вторая – задний кардан. А если состоит из 3-х, то первая – это передний кардан, серединная – промежуточный кардан, и конечная – задний кардан. Эти элементы соединены с помощью промежуточной опоры и ею же фиксируются к кузову авто.
В процессе работы длина вала может меняться. Для этого на нем устанавливается шлицевое соединение с уплотняющим сальником и специальной смазкой.
Нарушения работоспособности
Главным нарушением в работе карданной конструкции представляется разбалансировка. Данная проблема возникает в результате несоответствия нормам и неверной фиксации зазоров в крестовинах во время установки механизма. Сами производители часто не следят за правильной фиксацией зазоров. Сначала появляется дисбаланс, который проявляется в виде вибрации, передающейся на шаровую и ощущаемой при переключении скорости на рычаге коробки передач. Затем, начинается процесс стремительного изнашивания запчастей конструкции и шаровой в том числе. В итоге, повышается вероятность потери автомобилем равновесия и возникновения серьезной аварийной ситуации. Поэтому не стоит пренебрегать правилами, следует своевременно проводить осмотр и по необходимости ремонт изношенных запчастей.
Появление стука в деталях коробки передач в момент начала езды, при быстром увеличении скорости или смены передачи. Такое может происходить при:уменьшении прочности соединений на резьбе крепежных запчастей фланцев и соединяющей муфты карданной передачи;
наличии сверхдопустимого зазора в шлицевой части или в подшипниках крестовины
Большее внимание нужно уделять крестовине, ее сальнику и наличию смазки, так как именно крестовина может стать основным источником скрежета, требует более частой замены – каждые 10 000 км. Реже чем крестовина, но все таки часто, портится подвесной подшипник и его сальник или появляется зазор в карданном шарнире;
срезание шлицов
Происходит это таким образом: начинает растягиваться цепь в раздатке и образовывается люфт. Из-за люфта цепь перескакивает по зубьям шестеренкой раздатки, что на разной скорости создает мощные ударные нагрузки на шлицы переднего кардана и раздатки. При такой неисправности из-под машины слышны громкие металлические шумы. Даже на оригинальной детали с пробегом 250 000 км высока вероятность того, что шлицы срежутся, и у вала не будет полного входа в раздатку. Т.к. в момент сокращения и растяжения кузова автомобиля при езде карданный вал то входит глубоко в раздатку, то выходит из раздатки. В принципе, избавиться от этой проблемы на пару лет можно, заменив старый кардан на новый, но с шлицевым соединением большей длины. Однако главная причина заключается в растянутой цепи раздатки. Поэтому рекомендуется заменить карданный механизм вместе с цепью
А в случае, если потребуется ремонт или замена раздатки, важно учитывать все характеристики фланца на раздатке (размеры и число шлицевых соединений, внешний диаметр и диаметр по глубине шлицов).
Сильное дребезжание и колебания машины при езде так же могут возникать по причине:
- недопустимого изгиба валов;
- неправильной фиксации и не соблюдения монтажных меток;
- выхода из строя центральной втулки фланца промежуточной муфты или вторичного кольца вала трансмиссии;
- поломки подвесной опоры кардана;
- слабого присоединения поперечной опоры на резьбе;
- сверхдопустимого зазора в игольчатых подшипниках крестовины;
- ослабления соединяющей гайки вилки коробки передач;
- отсутствия смазки в шлицах.
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.
Возможные неисправности
Появившаяся «дрожь», возрастающая при увеличении скорости, может говорить о том, что вышла из строя крестовина кардана. Чтобы в этом убедиться, необходимо загнать машину на яму и включить нейтральную передачу. Затем двумя руками обхватить вал и резкими движениями раскачивать его то в одну, то в другую сторону. Наличие люфта указывает на то, что крестовину пора менять. Если крестовины в нормальном состоянии, а дрожь присутствует, то это свидетельствует о дисбалансировке кардана. Обычно попытка сбалансировать вал не дают эффекта, так как он может быть поврежден при езде по бездорожью.
При выходе из строя шруса будет наблюдаться люфт. Он особенно заметен, когда прямая нагрузка сменяется обратной. Параллельно с этим могут возникать посторонние шумы в районе шарнира. Для диагностики достаточно только оценить состояние защитного чехла.
Для продления срока эксплуатации необходимо шприцевать крестовины при наличии масленок. Если их нет, то некоторые владельцы разбирают подшипники, очищают от грязи и набивают новую смазку.
Рекомендуется менять смазку шлицевых соединений кардана. Все эти работы, кроме шприцевания, не прописаны инструкцией и выполняются по рекомендации владельцев.
Вибрация и шум кардана
Это одна из проблем НИВЫ -21213, 21214 и НИВЫ ШЕВРОЛЕ – 2123.
Однако, причин появления этих неприятностей может быть несколько:
- неисправность ходовой системы автомобиля;
- неисправность трансмиссии,
- неисправность коробки передач
- неисправность раздаточной коробки.
Часто причиной всему – вибрация, которая заметна на скорости от 75км/час до 90км/час.Это происходит из-за дисбаланса переднего и заднего карданов.
Как проверить состояние крестовин:
- Проверить состояние крестовин можно на яме, без демонтажа. Для этого надо зафиксировать фланец и рукой вращать карданный вал в разные стороны. Наличие люфта говорит о неисправности крестовины и её срочной замене.
- При установке новой крестовины проверить наличие смазки в подшипниках (рекомендуем использовать синтетическую литиевую смазку CASTROL LMX, термостойкая смазка Multipurpose HT-2 синяя, Mannol LC-2 синяя)
Если карданы с крестовинами хорошие, то вибрация может быть из-за неправильной установки раздаточной коробки.
От чего зависит цена замены карданного вала на СТО
Заниматься самостоятельной заменой кардана допустимо, если уже есть хотя бы минимальный опыт в устранении автомобильных неисправностей. Иначе можно усугубить проблему. Даже в таком простом узле, каким является карданный вал, нередки поломки по вине неопытных ремонтников. Поэтому лучше всего проводить профилактические осмотры и ремонты на СТО.
Зачастую специалисты автосервиса затрудняются назвать цену ремонта сразу. Им сперва необходимо провести тщательную диагностику, выявить неисправность. Затем определиться с перечнем деталей под замену, посчитать стоимость запасных частей. Потом выяснить временные затраты на проведение ремонтных работ. После калькуляции всех затрат оглашается сумма услуги для автовладельца.
Также на стоимость ремонта КВ влияет марка и модель транспортного средства, немаловажны конструктивные особенности авто. Существует ценовая дифференциация и по географическому принципу. В крупных городах-миллионниках, особенно в столице и Санкт-Петербурге, замена карданного вала обойдется дороже, чем в удаленных от центра местах.
Нередка ситуация, когда в процессе диагностики специалисты СТО обнаруживают другие проблемы, о существовании которых владелец авто даже не догадывался. Причем случается, что устранение этой неисправности нужно делать оперативно, чтобы сохранить работоспособность авто. В таком случае новый ремонт не производится до момента, пока не будет согласован с заказчиком или владельцем машины.
В последние годы автолюбители все чаще устанавливают на своих «железных коней» детали, приобретенные на СТО. Существует ряд веских причин поступать таким образом. Во-первых, станции техобслуживания предлагают очень широкий выбор запчастей по дилерским ценам. Причем подбор запчастей происходит профессионалами, так что вероятность ошибки минимальна. Замена выполняется быстро и квалифицированно. Кроме того, на все детали и услуги дается гарантия. Это не полный список преимуществ, однако достаточный для большинства автомобилистов. Поэтому многие становятся постоянными клиентами СТО.
Рассмотрим пример, когда нужно заменить карданный вал. Современный рынок автозапчастей предлагает большой выбор таких узлов. Купить их можно как в магазине, так и через Интернет. Цены варьируются в определенных пределах. Независимо от всех вышеперечисленных факторов всегда остается вероятность купить некачественную деталь. Особенно рискуют начинающие автомобилисты, не имеющие опыта покупки автодеталей.
Цены на СТО тоже различаются в зависимости от производителя запчасти, набора сопутствующих услуг и прочего. Поэтому на окончательную стоимость замены карданного вала влияет множество составляющих.
Статистика показывает, что 37 % всех поломок произошло лишь из-за того, что автовладелец несвоевременно обратился за технической помощью на СТО. Если не распознать неисправность в начале, со временем она усугубляется, страдают также смежные узлы и детали.
Профилактику или ремонт транспортного средства нужно делать комплексно и целиком, чтобы изношенных деталей не осталось ни в одном узле авто. Конечно же, стоимость такой услуги будет выше, чем ожидалось. Однако в результате владелец получит надежный автомобиль и сэкономит на непредвиденных расходах. Периодический технический осмотр на станции техобслуживания – основное правило долгой беспроблемной эксплуатации машины.
Классификация карданов
В конструкции современных авто используется несколько видов карданных валов. Они могут отличаться не только от производителя, но и типа автомобиля. На некоторых одинаковых моделях могут устанавливать разные типы передач.
В зависимости от конструкции карданные передачи могут быть:
- Одновальные – более мощный тип, часто устанавливают на полноприводные или заднеприводные автомобили. Такой механизм позволяет максимально быстро передать крутящий момент на колеса.
- Многовальные — это более сложный, но хрупкий механизм, который присутствует на большинстве легковых переднеприводных авто. Дополнительно к основному валу, добавляется промежуточный (где и нужен подшипник).
Работа многовальной карданной передачи
По количеству опор валов бывают следующие виды:
- Двухопорные – не имеют подвесного подшипника, крепится на грузовые автомобили или полноприводные транспортные средства.
- Трехопорные – имеют один подшипник, который соединяет промежуточный вал и основной. Применяется для большинства автомобилей.
- Четырехопорные – имеют несколько промежуточных валов, соединенных двумя подшипниками. Редкая разновидность, устанавливается на некоторых джипах марки Lexus и Chrysler.
По особенностям конструкции можно выделить следующие модели:
- С шарниром НУС (неравных угловых скоростей) – стандартная схема, устанавливаемая на большинстве авто с задним приводом колес.
- ШРУС – современная карданная передача, которая сохраняет равность угловых скоростей.
- Упругие полукарданные шарниры.
- Жесткие полукарданные шарниры.
На большинство современных переднеприводных авто, устанавливается кардан типа ШРУС
Он более удобен и менее подвержен вибрациям, что имеет важное значение для легковых машин. Однако, такая система и более сложная, она не дешевая в обслуживании и при неправильном уходе может легко сломаться
?Что такое карданный вал
Кардан это механизм, передающий вращение от коробки передач на редуктор заднего моста. Задача усложняется тем, что эти два механизма расположены в разных плоскостях по отношению друг к другу. Карданами оснащаются все модели автомобилей, задние колеса которых являются ведущими.
Кардан трансмиссии устанавливается вдоль выхлопной системы автомобиля и выглядит в виде длинной балки, идущей от коробки передач до заднего моста. Он оснащен минимум двумя крестовыми шарнирами (по одной с каждой стороны), а в узлах с небольшим смещением осей – одним.
Подобная передача используется также в системе рулевого управления авто. Шарнир соединяет рулевую колонку с расположенным в другой плоскости рулевым механизмом.
В сельскохозяйственной технике такое устройство используется для подсоединения дополнительного оборудования к валу отбора мощностей трактора.
Из истории создания и применения кардана
Как большинству автомобилистов известно, карданным валом оснащаются только заднее- и полноприводные модели авто. Транспорту с передними ведущими колесами данная часть трансмиссии попросту не нужна. В этом случае крутящий момент передается непосредственно от коробки передач на передние колеса. Для этого в коробке передач имеется главная передача, а также дифференциал (о том, зачем он нужен в машине, и как работает, имеется отдельный подробный обзор).
Впервые о принципе карданной передачи мир узнал от итальянского математика, инженера и врача Джироламо Кардано в 16-м веке. Устройство, названное в его честь, стали использовать на закате 19 века. Один из первых авторазработчиков, который воспользовался данной технологией, был Луи Рено.
Автомобили Renault, оснащенные карданной передачей, получили более эффективную трансмиссию. В ней были устранены провалы крутящего момента в процессе передачи его на задние колеса, когда транспорт попадал на нестабильную дорогу. Благодаря этой модификации трансмиссии машины стали более мягкие во время движения (без рывков).
На протяжении десятилетий модернизации транспортных средств принцип карданной передачи остался в первозданном виде. Что касается конструкции такой трансмиссии, то в зависимости от модели авто она может сильно отличаться от родственных аналогов.
Устройство
Конструкция МКПП мало изменилась с тех пор, как были сделаны и запатентованы основные ее элементы. Механическая коробка переключения передач состоит из следующих деталей и узлов:
- картер;
- входной, выходной и промежуточный валы;
- синхронизаторы;
- ведущих и ведомых шестерней;
- механизма переключения передач.
Собранные в едином корпусе детали взаимодействуют между собой, обеспечивая передачу крутящего момента. Устройство механической коробки передач зависит от особенностей конструкции и количества валов — по данному признаку они делятся на двух- и трех вальные. Последняя компоновка называется соосной и в технической литературе ее принято называть классической.
Валы и блоки шестерней
В такой конструкции ведущий и ведомый валы размещены картере коробки один за другим. В хвостовике первичного вала установлен подшипник, на который опирается конец вторичного. Отсутствие жесткой связи позволяет им вращаться независимо друг от друга с разной частотой и в разном направлении. Ниже под ними располагается промежуточный вал, передача усилия происходит через блоки шестерней установленных на указанные детали.
С целью снижения шумности редуктора, шестерни в нем делаются косозубые
При изготовлении данных деталей используется жесткая система допусков, и большое внимание уделяется качеству обработки сопрягаемых поверхностей
На ведущем валу классической механической коробки жестко закреплено несколько шестерней разного диаметра и соответственно с разным количеством зубьев. В отдельных случаях узел делается цельным, что обеспечивает ему максимальную прочность.
Шестерни на вторичном валу могут устанавливаться двумя способами:
- подвижно на шлицах;
- фиксировано на ступицах.
Соединение с ведущим валом в первом варианте происходит за счет продольного перемещения ведомой шестерни по шлицам до вхождения в зацепление в ведущей. Такая схема отличается простотой и надежностью и получила достаточно широкое распространение.
В другой конструкции продольное перемещение деталей исключается и соединение происходит при помощи скользящей муфты.
Видео — как происходит передача крутящего момента в МКПП:
https://youtube.com/watch?v=Bb7leiitIo4
Угловые скорости ведущего вала и ведомого уравниваются при помощи специального устройства, который называется синхронизатором. В коробках передач спортивных автомобилей или машин специального назначения вместо данных узлов могут использоваться кулачковые муфты.
Механизмы управления
За всю историю развития автотранспорта было разработано множество оригинальных конструкций. Наибольшее распространение получила компоновка, используемая в современных агрегатах.
Управление механической коробкой передач осуществляется специальной конструкцией, состоящей из следующих элементов:
- рычага;
- приводов;
- ползунов;
- вилки;
- замка;
- муфты переключения передач.
Изменения режимов работы агрегата производится водителем путем перемещения рычага из одного положения в другое. Через приводы задействуются ползуны. Защитой от одновременного включения является специальный блокирующий механизм – замок. В трехходовых коробках он делает невозможным перемещение двух ползунов при движении третьего.
Этот узел приводит в действие вилку переключения передач, которая вызывает смещение муфты. Данная деталь представляет собой толстостенное кольцо со шлицами на внутренней поверхности. Они находятся в постоянном зацеплении с зубчатым венцом ведомого вала, по которому муфта перемещается вдоль него. Аналогичные шлицы имеются и на боковой поверхности ведомой шестерни.
При переключении передач рычаг вначале переводится в нейтраль, из которой производится выбор нужного режима. За это время синхронизатор выравнивает угловые скорости, и шестерня блокируется муфтой. Крутящий момент с первичного вала передается на вторичный и далее через главный редуктор на ведущие колеса.
Синхронизатор обеспечивает безударное переключение, при этом время его срабатывания не превышает нескольких сотых долей секунды.
Видео — устройство сцепления и МКПП, наглядный рассказ от компании Тойота:
Мягкость работы механической коробки передачво многом зависит от общего состояния деталей и, в особенности, данного узла.
Синхронизатор представляет собой бронзовое кольцо с зубчатым венцом на внутренней стороне. При движении муфты она сначала прижимает деталь к конусной поверхности на боковине ведомой шестерни, возникшей при этом силы трения достаточно для выравнивания частоты вращения валов. После синхронизации происходит блокировка зубчатого колеса муфтой переключения.
