Где находится карданный вал в машине


Что такое кардан в автомобиле? :

Карданный вал – это один из элементов системы трансмиссии на всех заднеприводных авто и моделях с полным приводом. Сегодня популярны переднеприводные модели и многие автолюбители забыли или даже не знают, что такое кардан. Давайте рассмотрим устройство, а также основные функции этого элемента, разберемся с принципом его работы. Также рассмотрим основные недостатки.

Из истории кардана

Карданный вал назвали в честь итальянского специалиста по медицине и математике Джероламо Кардано. Именно он разработал и описал принципы действия шарнирных механизмов, которые соединяют два вала, вращающихся в одну сторону. Кстати, историки утверждают, что нечто похожее уже было у Леонардо да Винчи.

Что такое кардан и когда он появился? Данный элемент впервые применил на практике Луи Рено. Именно он в 1898 году впервые использовал карданный вал в конструкции своих автомобилей. Этот привод чрезвычайно простой, что и поспособствовало тому, что в начале XX века он стал практически безальтернативным. Несмотря на развитие современных технологий, без карданов нельзя обойтись и сейчас. Они применяются в мотоциклах, карьерных внедорожниках, в трансмиссиях полноприводных автомобилей, в заднеприводных моделях.

Устройство

Что такое кардан? Если говорить простым языком, то это полая стальная труба. Полая она для того, чтобы снизить вес автомобиля. Но это еще не все. Привод состоит из пяти компонентов. Кроме трубы в устройстве кардана можно выделить крестовины и наконечники, а также скользящую вилку. Имеются в устройстве также подшипники, уплотнители и другие детали.

Рассмотрим каждый элемент подробнее.

Крестовины и наконечники карданного вала

Это шарниры, имеющие форму креста. Основная задача у них - обеспечивать возможность всем вращающимся элементам трансмиссии работать под переменными углами. Это нужно, чтобы крутящий момент передавался плавно. Тогда КПД крестовин очень высокий.

Когда углы вращения в процессе движения становятся выше 20 градусов, на крестовину оказываются чрезмерные нагрузки. По этой причине кардан разбалансируется. Это частая неисправность.

Скользящая вилка

Это узел, который отвечает за соединение концов промежуточного и карданного вала. На последних имеются шлицы. Применение скользящей вилки обуславливается тем, что система подвески в процессе преодоления различных препятствий может существенно растягиваться.

КПП или раздаточная коробка, с которой соединен кардан одним своим концом, жестко зафиксирована на кузове. А вторая точка, к которой подключается вал, сопрягается с подвеской. При наезде на препятствие, расстояние между редуктором мостов и трансмиссией может увеличиваться. В этом случае кардан должен растягиваться, и способствует этому скользящая вилка.

Промежуточный подшипник

Он нужен для поддержания основного вала. Также подшипник обеспечивает валу свободное вращение.

В зависимости от того, сколько секций имеет кардан, может быть два, три и больше промежуточных подшипников.

Виды валов

Итак, мы знаем, что такое кардан. Но нужно заметить, что они бывают разных видов. Так, существуют элементы с одной или с большим количеством секций.

Вал с одной секцией чаще всего применяется в полно- и заднеприводных автомобилях, где нужна максимально быстрая передача крутящего момента. Многосекционный кардан можно встретить в стандартных легковых или грузовых автомобилях.

Преимущества и недостатки данной передачи

Теперь, когда понятно, что такое кардан у машины, стоит рассмотреть плюсы и минусы шарниров такого типа. Конструкция кардана имеет существенное преимущество: данный механизм способен выдерживать огромнейшие нагрузки, которые терпит трансмиссия при езде по дорогам с покрытием и в условиях пересеченной местности.

Единственный минус – это большой вес кардана, который отображается на снаряженной массе. Это влияет на динамику автомобиля и на расход топлива. Кроме того, процесс монтажа кардана требует наличия туннеля на дне автомобиля (а это добавляет неудобства пассажирам). Наконец, данный шарнир во время вращения создает шум и вибрации.

Типичные неисправности

Говоря о том, что такое кардан в машине (фото данного элемента есть в нашей статье), нельзя не рассмотреть его типичные неисправности и их признаки. Ведь так как это шарнир для передачи крутящего момента, он испытывает большие нагрузки.

Вал является самым крепким элементом всей конструкции. Его ресурс может составить более 500 тысяч километров (для грузовиков - вдвое больше), однако элемент можно и легко повредить.

Стальные полые валы имеют свойство деформироваться при наезде на препятствие. Также деформации возникают при обрыве шарниров. Диагностируется данная неисправность по повышенным вибрациям из-под днища автомобиля. Некоторые умельцы выравнивают карданные валы. Но лучше не рисковать.

Крестовина

Наиболее распространенная проблема, возникающая в процессе эксплуатации карданных валов, – это износ крестовины. Если неисправность заключается именно в ней, то работа будет сопровождаться характерными щелчками при начале движения автомобиля, в процессе разгона, а также при сбросе газа.

Подшипник

Это тоже достаточно распространенная поломка. Случается она тогда, когда ресурс подшипника полностью выработан. Решит названную проблему только замена подшипника. Узнать о подшипнике, который уже отработал свое, можно по характерным стукам.

Нарушение баланса карданной передачи

Большинство автолюбителей, которые владеют задне- и полноприводными автомобилями, знают, что такое кардан в машине, но ни разу не сталкивались с проблемами нарушенной балансировки. Хотя нужно сказать, что явление это достаточно частое.

Если есть симптомы разбалансировки, то неисправность стоит устранить – это может быть опасно. Нарушение баланса ведет к тому, что вращающиеся детали будут быстро изнашиваться. Есть масса причин нарушения баланса, а проявляется данное явление в виде вибраций.

И одной из самых популярных причин нарушения баланса является брак. Также нередки случаи, когда баланс нарушается по причине деформаций. Бывали случаи, что неверно закрепленный кардан приводил к характерным вибрациям.

Важно не только знать, что такое кардан в автомобиле, но и понимать, что угол крутящего момента ограничен. Наиболее оптимальный размер углов колеблется в пределах от 0 до 20 градусов. В данном случае мотор будет работать максимально производительно. Если угол неверный, крестовина будет действовать практически на износ. А это, конечно же, скажется на поведении автомобиля.

Если есть нарушение баланса, определить его лучше всего на специальном стенде. Именно при помощи оборудования можно точно выявить, почему возникла названная проблема. Также на стенде можно выполнить балансировку. Вначале вал балансируют с учетом шарниров, затем обращают внимание на зазоры.

Разрушение пыльников

Казалось бы, данная неисправность совсем незначительная, но она может привести к серьезным последствиям. Те, кто знают, что такое кардан на машине, тщательно следят за состоянием пыльников. Дело в том, что вал расположен непосредственно под машиной, а значит, подвержен воздействию грязи и пыли. Шарниры и крестовины защищены пыльниками. Когда же те разрушаются, подшипники шарниров не смазываются, и начнется их повышенный износ. Нужно тщательно следить за состоянием пыльников. Это поможет продлить жизнь крестовин и карданной передачи в целом.

Карданная передача — назначение, устройство и принцип работы

Карданный вал — приспособление для передачи крутящего момента от коробки передач или раздаточной коробки к задним колесам.

Широко применяется на автомобилях заднеприводной и полноприводной компоновки с начала двадцатого века по настоящее время. Впервые устройство карданной передачи было описано еще в 16-м веке, однако создание устройства на практике произошло значительно позже.

Устройство карданного вала

Схема карданной передачи включает в себя следующие элементы:

  • Одна или несколько секций из тонкостенной полой трубы;
  • Шлицевое раздвижное соединение;
  • Вилки;
  • Крестовина;
  • Подвесной подшипник;
  • Элементы крепления;
  • Задний подвижный фланец.

Сам агрегат может быть одновальным или двухвальным. Во втором случае механизм включает в себя промежуточный карданный вал, к заднему отделу которого приваривается хвостовик с наружными шлицами, к переднему через шарнир фиксируется скользящая втулка. Одновальные системы промежуточного участка не имеют.

В передней части автомобиля агрегат фиксируется в коробке передач с помощью подвижного шлицевого соединения (подвижная муфта передней части карданного вала). Для этого на конце механизма имеется отверстие с внутренними шлицами. Устройство карданного вала подразумевает возможность продольного смещения шлицов при движении автомобиля.

Далее устанавливается подвесной подшипник карданного вала, который через кронштейн крепится к кузову. Это служит дополнительным креплением агрегата, исключающим его излишнее смещение при езде.

Далее следует вилка карданного вала, которая располагается между передней и средней его частью. Здесь установлена крестовина, на которой имеются игольчатые подшипники. Наличие вилок и крестовины позволяет передавать крутящий момент при различных углах изгиба «кардана».

В задней части передача крепится к редуктору заднего моста посредством фланца. При этом хвостовик, оснащенный внешними шлицами, входит во фланец привода главной передачи.

Принцип действия КВ

Принцип работы карданной передачи заключается в возможности транспортировки крутящего момента при изменяющемся положении «кардана» в пространстве. Реализация этого принципа происходит за счет двух механизмов:

  1. Вилка скользящая карданного вала;
  2. Крестообразный шарнир.

Скользящая вилка необходима для некоторого увеличения длины механизма при движении по неровной дороге. За счет длинного шлицевого соединения поступление момента не прекращается тогда, когда подвеска вместе с задним мостом смещается вверх или вниз.

Шарнир, в свою очередь, обеспечивает вращение колес при изменении угла изгиба КВ. Считается, что механизм способен продуктивно работать при углах не более 20°. Далее начинается его активный износ.

Типы карданной передачи

В современном автомобилестроении могут применяться следующие типы карданных передач:

  • Оснащенные шарниром неравных угловых скоростей (классическая карданная передача автомобиля);
  • Оснащенные ШРУС (шарнирами равных угловых скоростей);
  • Оснащенные полукарданными упругими шарнирами;
  • Оснащенные жесткими полукарданными шарнирами.

Система с шарниром НУС считается классической. Здесь присутствуют вилки, крестовина, игольчатые подшипники. Применяется на большинстве заднеприводных автомобилей.

На современных внедорожниках чаще используется система, оборудованная ШРУСами. Такие устройства обеспечивают более комфортные условия езды, практически полностью устраняя вибрации.

Упругие шарниры представляют собой резиновую муфту, способную передавать момент при изгибах не более 8°. Резина достаточно мягкая, поэтому вал, имеющий подобное строение, обеспечивает плавное начало движения и отсутствие резких динамических нагрузок. Кроме того, гибкие соединения не требуют технического обслуживания. Жесткий полукарданный шарнир имеет сложное техническое устройство и передает момент за счет зазоров в шлицевом соединении. В силу сложности изготовления, технических недостатков и быстрого износа в автомобилестроении не применяется.

Частые неисправности и их устранение

Все неисправности можно разделить по возникающим признакам поломки:

  1. Вибрация при движении — износились подшипники крестовины или скользящая втулка, нарушилась балансировка вала;
  2. Стуки при трогании — износились шлицы скользящего соединения, ослабли болты крепления;
  3. Вытекание масла из подшипников — износ сальников.

Для устранения вышеописанных неполадок «карданы» демонтируют и дефектуют, неисправные детали заменяют. При наличии дисбаланса требуется балансировка вала в динамических условиях.

Обязательно почитайте

Замена крестовины карданного вала

Перспективы развития системы карданной передачи

Классический ШНУС имеет некоторые технологические недостатки. Скорость вращения его валов изменяется в процессе движения. При этом ведомый вал может ускоряться и замедляться при стабильной скорости ведущего вала. Это приводит к ускоренному износу механизма, а также создает лишнюю нагрузку на задний мост. Также работа шарнира сопровождается вибрацией. Назначение карданной передачи может выполнять вал, оборудованный ШРУСами (передним и задним). Подобные системы уже сегодня применяются на некоторых внедорожниках. Также ШРУСом может быть оборудована карданная передача автомобиля ВАЗ-2107 и другой «классики». В продаже имеются ремонтные комплекты.

Использование шарнира равных угловых скоростей позволяет ликвидировать недостатки, свойственные классической крестовине. Скорость вращения вала выравнивается, исчезает вибрация, КВ не требует балансировки после ремонта, до 17° увеличивается угол передачи крутящего момента.

Где еще применяются валы карданного типа

Для чего нужен карданный вал, кроме соединения КПП с мостом и колесами? В реальности сфера применения шарниров НУС достаточно велика. Их применяют для создания регулируемых рулевых колонок, где необходимо передать крутящий момент от руля к колесам. Также крестовидные соединения используют в наборах инструментов. Они позволяют работать с болтами, не находящимися на прямой линии с удлинителем ключа.

Сегодня карданные шарниры, несмотря на широкое применение во многих областях промышленности, считаются устаревшими. Все большее развитие получают ШРУСЫ, а крестовины и вилки медленно уходят в прошлое.

Как устроен карданный вал?

Полно приводная система всегда имеет в наличии этот элемент. Это ведь не промежуточная деталь!

Карданный вал – деталь, которая входит в состав трансмиссии автомобиля, имеющие устройство заднего или полного привода. Этот механизм передаёт вращение к редуктору переднего или заднего моста от коробки передач тем самым карданный вал заслуживает права называть “промежуточное звено-деталь”. Также его можно назвать не иначе, как опора машины!

Карданный вал

Классификация

Ниже будет приведено классификация карданных передач, которые формируют механизм, роль которого – промежуточная.

Классифицировать центральное устройство можно по нескольким признакам:

  • Назначение;
  • Тип;
  • В наличие компенсирующее устройство.

По назначению механизма передачу (она же – опора главного механизма и промежуточное звено) можно классифицировать:

  • Основные – основные работают как опора для механизмов приводов ведущих колёс;
  • Вспомогательные – применяются для механизмов подсобных механизмов, к примеру, лебёдок или насосов, механизмов передач, могут быть промежуточным механизмом, в каком-то устройстве.

Тип кардана зависит от того, какое у него построение и расположения:

  • Закрытая передача – когда он заключен в одном из элементов транспортного средства;
  • Открытая – когда он находится независимо от других частей машины.

Классификация по наличию компенсации, которое имеет устройство:

  • Наличие компенсации. Если в нем предусмотрены варианты компенсирования больших осевых перемещений, то вал называют универсальным;
  • Иначе промежуточный механизм называют простым.

Принципы работы

Карданный вал в своём составе содержит:

  1. Подвесной подшипник карданного вала;
  2. Двойной одноименный шарнир;
  3. Скользящую вилку;
  4. Всевозможные промежуточные уплотнения;
  5. Элементы креплений.

Детали карданного вала

Сам карданный вал может быть из нескольких секций. Так же он является опорой для многих частей машины. Вес его зависит от транспортного средства и его особенностей. Конструкция этой части авто зависит от габаритов. Обычно он составной и основа делается из стальной трубы, для экономии метала и веса, а к ней присоединяются крестовые наконечники. Только маленький кардан может быть сделан цельным и сплошным. Так его промежуточная роль усиливается.

Сплошная деталь – опора для спортивных автомобилей, так как часть веса держится на ней, поэтому ее делают сплошной.

Эта часть машины (его опора) является одна из самых подходящих для ремонта. Сам процесс прост, так же как и снятие механизма с авто. Особенность заключается в том, что-бы заменить двойной карданный шарнир и подвесной подшипник. Это класс детали “промежуточная”.

Выполнение промежуточная передача – функция, которую обеспечивают шарнирные механизмы, на основе крестовин. Позволяют двум валам быть опорой друг другу не прерывая вращения, при том находится под переменным углом. При чем наибольший КПД достигается когда валы опираются на друг друга от 0 до 20 градусов. В этом случае они работают как опора. Если этот показатель превысить, то промежуточная деталь начинает испытывать очень высокие нагрузки. Что ведёт к тому, что опора деталей теряется, разбалансируются вал и вибрирует корпус.

Подвесной подшипник ни что иное, как опора составному валу, удерживая его на месте даже во время вращения. Также это промежуточная часть общего элемента.

Работа карданного вала

Плюсы и минусы использования карданных передач

Описание преимуществ использования такой детали, как двойной карданный шарнир:

  • Устройство способно выдержать огромные нагрузки:

Этот параметр очень важен в транспортном средстве, так как нет иного способа передать вращение в автомобиле большой массы. Как пример, лимузины всегда оснащены задним приводом по этой причине (им нужна опора). Так как это является самым надёжным способом передать вращение. Еще один пример, это вес, вес карданного вала Белаза – 105 кг. А спортивный кардан весит 1.8 кг.

Это свойство помогает не менять узел, а ремонтировать только деталь, что облегчает жизнь всем автовладельцам. Так как замена дорогостоящего узла может быть критичной. Таким образом поддерживая в хорошем состоянии карданный вал и меняя только расходные детали, вы сможете продлить время работы автомобиля.

Недостатки:

Наличие кардана в автомобиле повышает вес, а так же уменьшает габариты салона.

  • Вибрация: наличие дополнительного узла, которое может иметь устройство, увеличивает шум и вибрацию, что ведёт к разрушению деталей.

Устройство карданной передачи автомобиля

Содержание

  • Виды
  • Карданная передача
  • Конструкция
  • Особенности функционирования

Особенность конструкции автомобиля заключается в том, что основные составные узлы, которые приводят его в движение – имеют раздельное расположение, и передача крутящего момента от силовой установки до ведущих колес осуществляется посредством приводных валов.

Количество, длина и устройство этих валов напрямую зависят от конструктивных особенностей и компоновки авто. Валы не только обеспечивают передачу вращения. Конструктивно разместить соосно связываемые приводом узлы невозможно, поэтому валы привода компенсируют угловые несоответствия положений составляющих частей. И осуществляется это благодаря наличию карданного шарнира в устройстве вала. Он позволяет передавать вращение между несколькими частями вала, располагаемыми под углом между собой.

Виды

На автотранспорте применяется несколько видов этих шарниров:

  1. Равных угловых скоростей
  2. Неравных
  3. Упругий полукарданный

Первый вариант – ШРУСы, используются только на машинах с передачей вращения на передние колеса.

Что касается заднеприводных и полноприводных моделей, то в их конструкции могут устанавливаться одновременно все перечисленные виды. К примеру, на обычных автомобилях с приводом на заднюю ось устанавливается один шарнир неравных угловых скоростей, и один – полукарданный. А вот на кроссоверах со всеми приводными колесами и с поперечным положением мотора есть все виды шарниров – на передке используются ШРУСы, а сзади – два других вида.

Карданная передача

Валы с узлами неравных угловых скоростей имеют обозначение «карданная передача» (или просто – кардан). Как уже отмечено, устанавливается она на машинах с задним и полным приводом. Также она используется не только в конструкции трансмиссии авто. Ее устанавливают и в рулевом управлении, но задачи у нее там несколько иные, хотя устройство карданной передачи идентично.

В рулевом механизме зачастую вполне возможно разместить валы соосно. Шарнир в устройстве вала рулевой колонки нужен для того, чтобы он мог «ломаться», что значительно снижает вероятность нанесения травм водителю при фронтальном столкновении. В общем, использование шарнира сделало рулевую колонку травмобезопасной.

Конструктивное исполнение авто и иной техники сказывается на количестве используемых карданных передач. В целом валы с карданами могут располагаться между:

  • Силовой установкой и коробкой передач;
  • КПП и раздаточной коробкой;
  • КПП и главной передачей заднего моста;
  • Раздаткой и главными передачами мостов (переднего, заднего, промежуточного).

Расположение карданных передач на примере трансмиссии Xdrive

Комбинация может быть самой разной. Также в некоторых случаях, когда необходимо передать вращение на большее расстояние, передача может состоять из двух валов с шарнирами, и промежуточной опоры.

Конструкция

Карданный шарнир является самой важной частью вала. В целом, устройство карданной передачи включает в себя:

  • вал и ось узла;
  • две вилки, размещенные на концах вала и оси;
  • крестовина;
  • подшипники (игольчатые);
  • сальники;
  • фиксирующие элементы.

Устройство карданного вала

Вилки располагаются под углом 90 град между собой. Одна из них располагается на валу, а вторая – на оси, которая передает или принимает крутящий момент. С этими осями вилки соединяются при помощи фланцев.

В вилках проделаны проушины, в которые устанавливается крестовина с подшипниками. Фиксирующие элементы предотвращают самовольное разъединение составных частей. В общем, конструкция достаточно проста, что обеспечивает надежность шарнира.

Приводные валы обеспечивают передачу при несоосном положении узлов, но при этом во время движения расстояние между составными элементами, соединенными приводом, может меняться. И этот фактор также предусматривается конструкцией привода. Для этого сам карданный вал изготовлен в виде пустотелой трубы, соединенной с валом вилки при помощи шлицевого соединения.

Устройство игольчатого подшипника крестовины

Обычно карданная передача является необслуживаемой. Для снижения трения в подшипники на стадии изготовления закладывается смазка, вытеканию которой препятствуют имеющиеся сальники. Но также есть и обслуживаемые шарниры. Их особенность заключается в том, что в крестовине проделаны специальные каналы и установлена пресс-масленка. При обслуживании привода смазка пополняется при помощи технического шприца.

Особенности функционирования

Главная особенность, которая является и недостатком этого шарнира, — неравномерная циклическая передача вращения. То есть, из-за имеющегося угла между валами ведомая часть привода переменно то обгоняет, то отстает от ведущей. Из-за этой особенности шарнир и называется «неравных угловых скоростей». Поэтому в переднем приводе валы с таким устройством не используются.

Особенность принципа работы карданной передачи учитывается конструкцией. Чтобы частично компенсировать неравномерную передачу, в устройстве привода используется одновременно два и больше шарнира. Также на легковых авто нередко можно встретить и полукарданный упругий элемент.

Чтобы имеющиеся карданы компенсировали цикличную неравномерную передачу, их еще необходимо правильно разместить относительно друг друга. Для этого шарниры располагают синхронно, а не со смещением между собой. То есть, внутренние вилки, установленные на трубчатом валу, и внешние, соединяемые фланцами с осями узлов, установлены в одной плоскости.

Полукарданный упругий элемент конструктивно очень схож с шарниром неравных угловых скоростей. У него также имеются две вилки, но соединены в единую конструкцию они при помощи эластичной (резиновой) вставки. Бывают конструкции и с фланцевым соединением.

Несмотря на свой недостаток, карданы достаточно широко используются. И способствует этому высокая надежность шарнира и неприхотливость к условиям работы. Это позволяет карданную передачу оставлять открытой, без каких-либо защитных элементов.

В целом, карданная передача может отработать очень длительный срок без какого-либо обслуживания. Выход из строя шарнира может вызвать только попадание внутрь подшипников загрязняющих веществ из-за поврежденных сальников. И то, к поломке это сразу не приведет. Кардан станет негодным для использования только при значительном износе игольчатых тел качения подшипников. Сам шарнир является неремонтируемым и при износе он просто заменяется.


Смотрите также


Интересующую Вас информацию Вы можете уточнить у наших специалистов, заполнив форму, приведенную ниже. Мы с радостью Вас проконсультируем!
Почта:
Ваше Имя:
Сообщение:
30+5