Для чего карданный вал в машине

Карданный вал: что это такое?

Карданный вал (кардан) — это устройство для передачи крутящего момента между осями, которые расположены друг к другу под углом. В автомобиле он преимущественно передает крутящий момент от коробки передач или раздаточной коробки к задней и передней осям. Прообраз этого механизма был создан еще в XVI веке, в автомобилестроении он начал применяться в конце XIX века и с тех пор не претерпел кардинальных изменений конструкции. Сегодня карданную передачу устанавливают исключительно на полно- и заднеприводные автомобили.

Виды карданных валов

Основное отличие между карданными валами заключается в типе их соединения. В зависимости от назначения кардана шарниры могут передавать крутящий момент синхронно либо неравномерно. В автомобилях с передним приводом используется исключительно первый тип.

Другой характеристикой карданной передачи является количество приводов. Многоприводные механизмы применяются для передачи части крутящего момента двигателя на вспомогательное оборудование, это чаще всего применяется в сельскохозяйственной технике и автомобилях повышенной проходимости. Одноприводные механизмы распространены в легковом и грузовом транспорте.

Карданная передача может состоять из нескольких секций, соединенных между собой шарнирами. Большинство легковых и грузовых автомобилей оснащаются многосекционными валами, а вот спортивные модели имеют односекционный вал, что позволяет значительно ускорить передачу крутящего момента.

Применение

Использование карданного вала для передачи крутящего момента от КПП позволило инженерам:

1. Располагать коробку передач не только параллельно осям, благодаря чему пространство кузова используется более эффективно.
2. Передавать вращение на ведущие оси равномерно.
3. Обеспечить жесткую связку вторичного вала КПП и ведущих колес, не препятствуя незначительной деформации подвески и перемещению колес относительно кузова, что неизбежно происходит при движении по пересеченной местности.

Однако кардан применяется в автомобилях и для других целей:

• как элемент рулевого управления;
• для организации отбора части крутящего момента;
• для переключения между движением в режиме полного и заднего привода на некоторых моделях внедорожников.

Принцип работы карданного вала

Секция кардана состоит из центрального вала, который, как правило, представляет собой полую металлическую трубу, оснащенную креплениями на концах. Передача крутящего момента происходит с помощью вращения «вилок», соединенных с крестовиной. Максимальный угол между элементами вращения различается в зависимости от модели кардана, большую часть движения этот параметр не должен превышать установленных норм, в противном случае крестовина испытывает повышенную нагрузку.

Передняя часть карданного вала соединяется с КПП с помощью скользящего шлицевого соединения. Это необходимо, поскольку во время движения колеса автомобиля могут находиться на разном уровне, что приводит к изменению расстояния от КПП до моста. Скользящее соединение подразумевает перемещение «вилки» синхронно с изменением положения колес, что существенно снижает нагрузку на игольчатые подшипники крестовины по сравнению с жестким креплением.

Даже самые надежные механизмы подвержены износу. Поскольку крестовины карданного вала не предусматривают возможность ремонта, то возникает необходимость их замены. Заказать карданные передачи и отдельные крестовины от производителя с доставкой по всей территории РФ можно на сайте завода Камский автоагрегат.

Карданный вал

Любой полноприодный или заднеприводный автомобиль имеет данный элемент. Ведь без неё, невозможно было бы передать крутящий момент на заднюю ось.

Карданный вал – важнейшая деталь, которая включена в состав трансмиссии автомобиля. Данный механизм передает вращение от коробки передач к редуктору заднего моста. С полной уверенностью карданный вал можно назвать промежуточным звеном или же опорой автомобиля.

Принцип работы

Карданный вал имеет в своем составе несколько частей:

1. Подвесной подшипник (опора);
2. Крестовину кардана;
3. Двойной шарнир:
4. Скользящую вилку;
5. Шлицевое соединение;
6. Промежуточные уплотнители;
7. Различные крепления;

В некоторых случаях карданная передача имеет эластичную муфту и специальную защиту.

Схема карданного вала

Как мы поняли карданный вал это сборный механизм, состоящий из ряда частей. Он является опорой автомобиля и можно сказать движущей силой. Длина и конструкция карданного вала зависят от типа и модели автомобиля.

Зачастую автомобиль имеет несколько карданов, передний и задний. И лишь немного автомобилей имеют в своей конструкции лишь один.

Кардан изготавливается из полой металлической трубы, для экономии и снижения веса автомашины. На его концах устанавливаются шарнирные элементы, которые и позволяют вращаться относительно друг друга под определенны углом и успешно передавать крутящий момент. Шарнирные механизмы реализовываются на основе крестовин.

Подвесной подшипник служит как бы фиксатором карданного вала в пространстве под автомобилем, но в то же время он свободно позволяет кардану вращаться вокруг своей оси и выполнять свою функцию.

Крайне важно при проведении любых ремонтных процессов, правильно собирать кардан и устанавливать на автомобиль. Так как карданный агрегат является с технической точки зрения достаточно сложным элементом. Поэтому лучше доверить эту работу профессионалам.

Классификация

Далее мы рассмотрим классификацию карданных передач, которые можно классифицировать по нескольким признакам:

• Тип;
• Назначение;
• Наличие компенсирующего устройства (подвижной шлицевой муфту, удлиняющей кардан при определенных условиях);

По назначению этот элемент можно классифицировать на два разряда:

• Основной – применяется как опора приводов ведущих колёс (то есть передает крутящий момент на ведущую ось);
• Вспомогательный – применяется для вспомогательных механизмов, таких как лебедки, насосы или подъемники;

Тип кардана определяется по его конструкции и расположению:

• Закрытый тип – когда кардан установлен внутри одно из элементов автомобиля;
• Открытый тип – когда он установлен вне зависимости от других элементов;

Преимущества и недостатки карданных передач

Давайте рассмотрим плюсы и минусы использования карданных передач, и почему в переднеприводных автомобилях нет карданного вала.

Как это было сказано выше, карданный вал используется в заднеприводных и полноприводных автомобилях, и пока не придумано другого более простого и надёжного способа передать крутящий момент на задние колёса. К преимуществам можно отнести:

• Надёжность передачи крутящего момента;
• Хорошую ремонтопригодность;
• Взаимозаменяемость запчастей;

К минусам можно отнести:

• Карданный вал повышает вес автомобиля.
• Уменьшение габаритов салона, так как внутри автомобиля появляется так называемый туннель по центру.
• При неисправностях, снижается комфорт езды на автомобиле, из-за вибраций и появления различного стука;

Что касается использования карданной передачи на переднеприводных автомобилях, то он попросту там не нужен. Ведь передавать крутящий момент на задние колёса не нужно, а передняя ось находится в непосредственной близости к двигателю и КПП.

Какие карданные валы лучше и надёжнее?

С уверенностью однозначно ответить на этот вопрос крайне сложно, ведь всё зависит от многих фактором. В нашей практике мы можем выделить карданные валы, изготовленные из европейских и японских запчастей. Качество их исполнения, прочность стали и надёжность у них просто на высоте. К примеру наша компания изготавливает карданы только из сертифицированных европейских запчастей, что даёт возможность проехать с карданом вплоть до 1 млн. километров пробега без единой поломки.

Немецкие карданные валы

К плохим и ненадёжным карданам же зачастую относят карданы из китайских и турецких запчастей. Как правило, там используются более тонкие трубы, запчасти из менее качественной стали. Поэтому их надёжность и ресурсоемкость крайне ограничена.

Если вам нужен новый карданный вал с гарантией от производителя, то обращайтесь в нашу компанию.

Устройство карданного вала

Без карданного вала невозможно себе представить автомобиль с системой заднего и полного привода. За несколько десятилетий конструкция этого агрегата не претерпела особых изменений. Разные производители стараются совершенствовать отдельные составные части узла, однако, сам принцип его работы не меняется.

Основное назначение и дополнительные функции кардана

Кардан, являясь частью трансмиссии, предназначен для эффективной передачи крутящего момента от коробки передач к заднему валу под различными углами. Энергия от вращения двигателя передаётся колёсам достаточно плавно, без рывков, ведь кардан гасит все возникающие вибрации. Это особенно актуально в условиях бездорожья. Благодаря работе кардана автомобиль, сохраняя мягкий ход, может быстро разогнаться на неровной дороге, избегая даже минимальной пробуксовки.

Необходимость использования вала объясняется тем, что мотор находится в другой плоскости, нежели все остальные узлы трансмиссии. Именно кардан позволяет компенсировать разницу этих высот и обеспечить бесперебойное движение автомобиля.

Карданный вал может выступать и частью рулевого механизма. Речь в этом случае будет идти о рулевом карданном вале. Соединяя рулевую колонку с рейкой, он заметно увеличивает чувствительность руля и облегчает управление машиной.

Также именно кардан помогает отобрать мощность от двигателя транспортного средства для имеющегося в его структуре специального навесного оборудования. Энергия вращения двигателя плавно переводится карданом на механизм подъёма бороны у сельскохозяйственной техники, на щётку для подметания дороги в уборочной машине. Этот же принцип встречается в работе, например, бетононасоса и автокрана.

Устройство карданного вала

Чтобы понять, как реализуется основное назначение кардана, следует разобраться в устройстве данного узла трансмиссии. Если кратко, то в структуру карданного вала (КВ) входит труба, на один конец которой монтируется неподвижная вилка шарнира. Другой её конец соединён уже с подвижной вилкой и раздвижным шлицевым соединением.

Основные элементы

Центральный и промежуточные валы

Центральный вал или карданная ось – основная часть карданного вала. Она представляет собой полую (а потому лёгкую) металлическую трубу, на которую крепятся остальные детали узла. Если передача конструктивно предполагает использование очень длинной трубы, последнюю принято делить на секции, именуемые промежуточными валами. Цельно вытянутую длинную трубу использовать неэффективно, так как она сама становится причиной излишних колебаний, вибраций и толчков всего механизма.

Шарнирный узел

Он служит для передачи энергии вращения двигателя в условиях постоянно изменяющегося угла между составляющими трансмиссии. В его состав входят:

• Скользящая вилка. Она расположена на участке присоединения самого КВ к мосту. В её структуре выделяют плоский диск (фланец) и два рога. В последних имеются отверстия под болты и под крестовину. В качестве основы для крепления подвижной вилки к мостам или непосредственно к коробке передач выступает ответный фланец. Смещающаяся вперёд и назад, вилка помогает немного изменять длину кардана.
• Приварная, жёстко зафиксированная вилка. Она служит для соединения валов (основного и промежуточных) между собой. Одна сторона вилки выполняет функцию ведомой, вторая – функцию ведущей. Приварная вилка помогает компенсировать разницу высот между деталями механизма, что очень важно при езде по бездорожью.
• Крестовина. Она выполняется из особо стойкой легированной стали. Закрепляемая посредством игольчатых подшипников между жёстко зафиксированных вилок, крестовина контролирует угол постоянно меняющегося наклона элементов шарнира. Корректным считается изменение наклона в диапазоне от 0 до 20 градусов. Возможность наклона шарниров в таком разбеге делает возможной максимально равномерную передачу крутящего момента.
• Шлицевое соединение раздвижное (кроме карданов с ШРУС). Оно помогает изменить фактическую длину вала при движении, обеспечивает его «растягивание» при перемещении по неровной дороге. Одной точкой деталь закрепляется непосредственно на коробке передач, второй – на редукторе. В условиях бездорожья интервал между этими точками способен увеличиваться, и кардан в прямом смысле растягивается, немного удлиняясь.
• Эластичная муфта. Она обеспечивает качественную компенсацию угловых и осевых отклонений КВ. Именно благодаря ей удаётся сгладить колебания, предотвращая сильное раскачивание движущейся машины. Эластичная муфта расположена на участке крепления вала непосредственно к коробке передач. Её гибкость позволяет предотвратить удары узлов трансмиссии о тяжёлую карданную ось.

Кронштейн безопасности

Кронштейн, расположенный под КВ, защищает центральную трубу от падения на дорогу в случае аварийного обрыва любой из частей вала.

Подвесной опорный подшипник

Он считается одним из самых нагруженных элементов многовального кардана, так как принимает на себя его осевую и радиальную нагрузку. Опорный подшипник надёжно удерживает КВ на месте, но при этом обеспечивает беспрепятственное вращение всех узловых элементов, их плавное раскачивание.

Промежуточный подшипник

Деталь служит для поддержки основного вала, позволяя трубе вращаться в необходимом направлении.

Сопутствующие элементы

• Сальники. Необходимы для качественного уплотнения соединений между деталями, для ещё более эффективного подавления возникающих в процессе езды колебаний.
• Предохранительные муфты. Защищают весь механизм кардана от внешних ударов и чрезмерного его растягивания.
• Кожухи. Защищают весь агрегат от попадания внутрь его пыли, грязи и даже камней.

Принцип работы

Передача крутящего момента при постоянно меняющемся положении вала в пространстве становится возможной благодаря слаженной работе двух важных механизмов. Речь идёт о скользящей вилке и крестообразном шарнире.

Как мы уже упоминали, скользящая вилка позволяет немного увеличить длину вала. Вкупе со шлицевым раздвижным соединением она становится гарантом непрерывности передаваемой энергии даже в периоды резкого смещения вверх или вниз всей подвески и заднего моста.

Шарнир же обеспечивает плавное вращение колёс в условиях постоянно изменяемого угла изгиба КВ.

Заключение

Устройство карданного вала, его длина (число секций), вес, эффективность работы может меняться в зависимости от модели транспортного средства и типа используемой в нём коробки передач. Работу КВ невозможно переоценить, ведь именно благодаря ему автомобиль может не просто перемещаться. Посредством вала удаётся сделать его движение плавным, мягким и безопасным даже в условиях бездорожья.

Ремонт и изготовление карданов в «КарданБаланс» в Москве

Специалисты «КарданБаланс» готовы выполнить для вас обслуживание карданного вала и отремонтировать его. При необходимости можно изготовить новый кардан или какие-либо специальные детали для его ремонта по чертежу.

В работе соблюдаются стандарты производителей, а также учитываются требования ГОСТ. Звоните и записывайтесь в наш сервис в Москве !

Карданный вал: устройство, эксплуатация и ремонт

«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.

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.

Водитель, береги кардан смолоду!