☎:
Карданний вал будь-якого авто впевнено виконує свої функції та лишається непоміченим. До певного моменту. Водії задньопривідних чи повнопривідних автомобілів перших 100-150 тисяч пробігу взагалі можуть не згадувати про його існування. Проте настає момент, коли в салоні відчувається сильна вібрація, стукіт або гул під час руху.
Причому неприємні симптоми можуть проявлятись як на будь-якій швидкості, так і на цілком конкретній, або під навантаженням, або без нього. Саме тоді варто не ризикувати безпекою, а виконати професійну діагностику карданного вала на СТО Генстар. У крайньому разі провести самостійний огляд та визначити ступінь зношення тих чи інших компонентів кардана.
Що таке карданний вал, конструкція, види та принцип роботи
Робота карданного вала (як і будь-якого привідного вала) полягає у тому, аби стабільно передавати крутний момент від двигуна, коробки передач чи роздавальної коробки на ведучий міст. Чи на інший агрегат — редуктор, лебідку, коробку відбору потужності тощо.
Проте ключова відмінність карданного вала від інших привідних систем полягає у тому, що він здатний передавати значний крутний момент під сталим, або змінним кутом. Це дає змогу працювати двом агрегатам, вихідні вали яких знаходяться на різному рівні. Тобто, вісь одного вала не співпадає з віссю обертання іншого.
Найпростіший приклад — редуктор заднього мосту задньопривідних автомобілів. Коробка передач зафіксована до кузова чи рами умовно жорстко (адже фіксується через гумові подушки, демпфери для гасіння вібрацій). Фланець редуктора заднього мосту, на який передається крутний момент з вала КПП, під час руху постійно змінює кут в результаті роботи підвіски.
Карданний вал необхідний якраз для того, аби без втрат передавати крутний момент з вихідного вала КПП на фланець редуктора заднього мосту, незалежно від кута його розташування. Зазвичай цей кут не має перевищувати 30- 40 градусів.
Конструкція карданного вала
Оскільки вал жорсткий та нееластичний, сам по собі він згинатись не може, наприклад, як трос спідометра. Тому для зміни кута передачі зусилля використовують карданний шарнір — проста та геніальна конструкція, винайдена італійським математиком Джеронімо Кардано ще у XVI столітті.
Проте протягом років винахід вдосконалювався та набув сучасного вигляду приблизно сто років потому завдяки Роберту Хуку, а сьогодні ми маємо надійну конструкцію з сучасних витривалих матеріалів, які можуть передавати зусилля у сотні Н∙м під різними кутами.
Автомобільний карданний вал складається з наступних компонентів:
- Ковані вилки з отворами, в яких фіксуються підшипники хрестовини. Вилки з високою точністю фіксуються до трубчастого вала.
- Хрестовини. Виготовлені методом холодного кування або штампування залежно від розрахункового навантаження та моделі автомобіля.
- Голчасті або роликові підшипники. Утримуються у вилках вала та забезпечують обертання хрестовини під потрібним кутом.
- Фланці з отворами для кріплення до фланців веденого та ведучого валів.
- Збалансований, точно виготовлений трубчастий вал, до якого фіксуються вилки з хрестовинами.
- Балансувальні пластини. Встановлюються на трубчастому валі для точного балансування, аби запобігти вібраціям, зношенню та для подовження ресурсу шарнірів та підшипників.
- Мастильні фітинги на хрестовинах, застосовуються під час обслуговування хрестовин та змащення підшипників.
Залежно від призначення та місця розташування, передня частина карданного вала може мати шліцьову частину для зміни довжини (компенсатор довжини) кардана у відповідних межах. Це необхідно, аби забезпечити вільне коливання ведучого мосту під час роботи підвіски.
Щойно ми розглянули конструкцію карданного вала класичного типу з одним карданним шарніром. Вони використовуються, коли потрібно передати зусилля на невелику відстань та під невеликим кутом. Проте на практиці частіше використовують кардани з двома шарнірами. Такі кардани здатні набагато ефективніше компенсувати кутове зміщення, якщо обидва кути приблизно однакові.
На деяких автомобілях використовують спеціальні ширококутні карданні шарніри з розширеним діапазоном взаємного коливання агрегатів. Крім того, на більшості автомобілів застосовується підвісний підшипник, який призначений для підтримки та розвантаження трубчастого вала, зменшення навантаження на карданні шарніри.
Критичне значення стану карданного валу
Справність та якість карданного валу, а також дотримання регламенту його діагностики та обслуговування, мають критичне значення. Як у розрізі безпеки, так і у плані технічного стану автомобіля. Несправний кардан може призвести до виникнення низки ризикованих симптомів та аварійних ситуацій:
- шум, вібрації, стукіт у салоні;
- надмірне зношення підшипників та сальників вихідного вала коробки передач, редуктора заднього мосту, роздавальної коробки тощо;
- передчасне зношення підвісного підшипника;
- обрив карданного вала — аварійна ситуація, коли кардан втрачає контакт з редуктором або коробкою передач, вдаряється об дорожне полотно, що призводить до перекидання автомобіля, втрати керування, ДТП.
Тому до стану карданного вала потрібно відноситись вкрай уважно і звертати особливу увагу на первинні ознаки руйнування чи зношення тих, чи інших елементів.
Основні поломки кардана та їх симптоми
В ідеалі карданний вал працює тихо та не привертає до себе уваги досить довго. Проте фахівці СТО Генстар радять пильно придивлятись до наступних проявів зношення та стану певних вузлів.
Хрестовини — перші у черзі на заміну
Найзавантаженіші та найважливіші запчастини системи приводу. Хрестовини повинні витримувати як горизонтальні та вертикальні навантаження, зусилля на скручування, так і бути зносостійкими механічно. Адже голкові підшипники постійно обертаються навколо внутрішньої обойми, яка є складовою частиною хрестовини.
Перші ознаки зношених хрестовин:
- металічний дзвін при рушанні з місця та розгоні;
- стукіт під час руху;
- зростання рівня вібрацій під час руху;
- люфт між хрестовиною та фланцевою вилкою карданного шарніра.
Визначити неозброєним оком несправності хрестовин досить важко, а наслідки від їх зношення можуть бути катастрофічними. Тому за умов появи перших ознак зношення варто виконати професійну діагностику карданного вала.
Люфт у шліцьовому з’єднанні: підступна несправність
Якщо вчасно не обслуговувати та не змащувати шліци, вони досить швидко можуть зноситися, адже працюють в умовах дорожного бруду та вологи. Надмірне зношення призведе до появи люфту, який характеризується наступними ознаками:
- металевий дзвін під час рушання;
- сильні вібрації на швидкості;
- характерний шум під час набору швидкості, гальмуванні, маневруванні;
- при сильному зношенні — удари при старті.
Небезпека зношення шліців полягає у тому, шо візуально визначити їх стан досить важко. А от вібрації можуть досить швидко понівечити підшипники коробки передач, редуктора заднього мосту, підвісний підшипник. Ремонт з заміною такої кількості запчастин обійдеться недешево, до того ж існує небезпека обриву кардана.
Дисбаланс трубчастого вала кардана
Також призводить до появи вібрацій. Зазвичай вібрації виникають після механічного пошкодження трубчастого вала внаслідок ударів. Трапляється, що навіть невелика вм’ятина на кардані призводить до значного дисбалансу чи втрати геометрії кардана.
Ця історія небезпечна не тільки тим, що вібрації будуть відчуватись в салоні, але вони й швидко вплинуть на стан підшипників, сальників, фланців валів, хвостовика редуктора, хрестовин та голчастих підшипників. Якщо вібрація виникла без наявності пошкоджень, можливо, виною тому стало налипання бруду на вал. Але перевірити стан кардана при наявності вібрацій потрібно якомога швидше.
Підвісний підшипник, підвісна опора
Зношення підвісного підшипника відчувається як постійний шум чи гудіння під час руху машини. Підшипник також працює у складних умовах під постійним впливом вологи, бруду та дорожних реагентів. Тому термін його служби може сягати близько 100-120 тисяч км залежно від умов експлуатації.
Стан підшипника не має такого критичного значення, як, скажімо, хрестовин, але й він може завдати клопотів та призвести до зношення цілої низки дорогих запчастин. Тому при нагоді стан підвісного підшипника та підвісної опори у зборі необхідно перевірити.
Демпферна гумова муфта — дрібниця з великими наслідками
Гумова муфта встановлюється між карданним валом та коробкою передач для гасіння взаємних вібрацій. Отже, вона сприймає навантаження від двигуна повною мірою та з часом втрачає еластичність. Найнебезпечніше те, що гумоматеріал з часом старіє та розтріскується, муфта стає крихкою, схильною до руйнування.
Наслідками старіння муфти можуть стати підвищений рівень вібрації, шуми під час маневрування, стукіт та характерні удари під час зміни напрямку руху або при старті. Якщо муфта зруйнується, вся карданна передача втратить працездатність, тож і ця запчастина потребує регулярного огляду.
Деформація трубчастого вала
Як і будь-які інші порушення цілісності трубчастого вала, деформація чи втрата базової геометрії кардана призводить до виникнення вібрацій. Наслідки можуть бути непередбачувані — від дисбалансу, до обриву кардана на швидкості. А пошкодитись вал може за будь-яких обставин, наприклад, внаслідок навіть невеликого удару, або під час некваліфікованого встановлення чи обслуговування.
Як проявляються пошкодження чи зношення карданного вала, симптоми
Аби чітко розуміти, що у виникненні підозрілих шумів або вібрацій винен саме кардан, потрібно ясно усвідомлювати симптоми його несправностей. Це важливо, тому що ідентичні ознаки можуть викликати й інші зношені запчастини, агрегати або вузли — коробка передач, зчеплення, редуктор, роздавальна коробка, навіть ходова частина.
Втім, можна скласти приблизний чек-лист симптомів. Звісно, його потрібно у будь-якому випадку уточнювати під час професійної діагностики на СТО Генстар:
- Гудіння під час руху, без вібрацій — підвісний підшипник, хрестовини.
- Стукіт, глухі удари — ослаблене кріплення фланців карданної вилки, зношення підвісного підшипника, підвісної опори, зношення хрестовини.
- Металевий дзвін циклічного характеру під навантаженням — підшипники хрестовини, ослаблення кріплення хвостовика редуктора чи фланців кардана.
- Металевий дзвін під час рушання або при наборі швидкості періодичного характеру — зношення шліців, хрестовини, підвісний підшипник, вилки хрестовини.
- Вібрації під час руху — дисбаланс трубчастого вала, деформація, налипання сміття, ослаблення кріплень фланців, підшипники хрестовин, критичне зношення підвісного підшипника, руйнування гумової муфти.
Цей список — не аксіома, тому потребує фахової перевірки в умовах професійної СТО за наявності спеціального обладнання.
Що буде, якщо ігнорувати ознаки несправності кардана
Карданний вал — досить надійний та міцний елемент, тому раптових критичних поломок тут бути не може. Небезпека у тому, що кожна несправність починає проявлятись поступово, з нарощуванням інтенсивності шумів та вібрацій. До яких водій з часом може звикнути, якщо вчасно не усунути поломку. А призводить все це до вкрай негативних наслідків:
- обрив кардана, втрата керування, ДТП;
- швидке зношення або руйнування коробки передач, редуктора, запчастин карданного вала;
- високий рівень витрат на заміну запчастин, що не мають прямого відношення до системи приводу;
- шуми та вібрації в салоні ніяк не сприяють комфорту під час поїздки.
Попередити несправність завжди дешевше, аніж усувати її наслідки. Вчасна професійна діагностика у випадку з карданним валом — це запорука безпеки та спокою у дорозі.
Ремонт та обслуговування кардана на СТО
Будь-які непрофесійні маніпуляції з карданним валом можуть призвести до потенційного виникнення поломок. Навіть просто зняти та поставити кардан на місце без розмітки попереднього взаємного положення фланців — це вже велика помилка.
Не кажучи вже про заміну хрестовин, підвісного підшипника, підвісних опор чи інших запчастин. На СТО Генстар зазвичай найчастіше виконуються наступні операції, які неможливо, чи складно зробити самотужки:
Балансування карданного вала
Використовується спеціальний стенд, за необхідністю встановлюються додаткові балансири.
Повне відновлення карданного вала
Заміна всіх запчастин, балансування, антикорозійна обробка, фарбування.
Заміна підвісних підшипників або підвісних опор
Включає діагностику, демонтаж, підбір та заміну запчастин.
Заміна фланців та вилок
Отвори у фланцях з часом розбиваються, тому кардан вже неможливо встановити точно навіть після балансування.
Заміна хрестовин
Операція, що здійснюється найчастіше. Включає повну діагностику вала, підбір хрестовин та підшипників, встановлення згідно з заводською технологічною картою.
Заміна шліцьового вузла
Підбір шліцьового вузла, або виготовлення на токарному верстаті, балансування, встановлення на вал, балансування у зборі, змащення.
Всі ці операції неможливо або вкрай складно виконати без відповідного обладнання та досвіду, яким володіють фахівці СТО Генстар.
Головна вимога щодо кардана — не затягувати
Усунути проблеми з карданним валом на початковій стадії їх виникнення дешевше та простіше, аніж виконувати капітальний ремонт повністю зношеного приводу. Або й навіть заміну всього карданного валу чи виготовлення нового.
Тому при появі перших ознак зношення варто записатись на діагностику та вчасно з’ясувати причини, швидко їх усунути. Це сприятиме безпечній та спокійній експлуатації автомобіля протягом багатьох років.