Карданный вал, его сервисное обслуживание и ремонт

Карданным валом в произвольном понимании называется вал, состоящих их двух частей, которые могут изменять угол наклона друг относительно друга, и соединенный при помощи специального элемента – крестовины карданного вала, или, как говорят, «кардана». Карданные валы находят широкое применение в гражданском и коммерческом автотранспорте, но преимущественно распространены в грузовых автомобилях и внедорожниках. В большинстве случаев, под карданным Валом понимается вал, соединяющий коробку передач (или раздаточную коробку) автомобиля с дифференциалом задней оси, хотя валов, называемых карданными, в автомобиле может быть несколько. Например, карданные валы так же часто применяются в конструкции безопасной рулевой колонки с гидро или электроусилителем. Классический карданный вал, соединяющий коробку передач (или раздаточную коробку) с задним дифференциалом, применяется только в заднеприводных или полноприводных автомобилях. Если автомобиль имеет передний привод, карданный вал становится не нужен, поскольку отсутствует фактическая передача мощности на заднюю ось. Учитывая, что большинство автомобилей эконом-класса коммерческого применения имеют именно заднюю ось, карданный вал можно увидеть в любом из КАМАЗов, МАЗов и другой тяжелой технике отечественного производства.

Смысл карданного вала и его ключевое отличие от других типов валов заключается в применении карданной передачи, названной в честь инженера-изобретателя. Такая передача позволяет соединить между собой два вала, обеспечив им возможность вращения с одновременной сменой угла друг между другом. С практической точки зрения, условно говоря, карданная передача представляет из себя подшипник в виде «плюса», противостоящие оси которого попарно соединяют валы друг с другом. В результате, валы, соединенные друг с другом таким подшипником, получают дополнительные степени свободы.

карданный вал, крестовина карданного вала, купить карданный вал, ремонт карданных валов, подшипник карданного вала, карданный вал цена, опора карданного вала, кардан, крестовина кардана, купить кардан, кардан цена, ремонт карданов

Популярность карданного соединения обуславливается тем простым фактом, что стоимость его изготовления и последующего обслуживания крайне низки. Если, например, ШРУС является более технологичной и дорогой запчастью, нуждающейся в бережном отношении, качественной смазке и постоянным контролем со стороны водителя, то карданный вал весьма неприхотлив и его ремонт, зачастую, сводится только к замене соединительной крестовины, расположенной между валами.
Необходимость же использования карданного соединения обусловлена конструктивными особенностями подвески автомобилей. Во-первых, во многих моделях коробка передач, «отдающая» крутящий момент, располагается не на одном уровне с осями автомобиля. Это делается из целей безопасности – стоимость ремонта кардана или оси при ударе о землю на большой скорости выливается в значительно менее затратный ремонт, чем вероятные повреждения коробки передач, при ударе о препятствие на такой же скорости. Именно в связи этим, коробка передач располагается выше осей и дифференциалов. Во-вторых, подвеска автомобиля является подвижной и предназначается для амортизации ям и неровностей дороги. В результате, часто возникает набор обстоятельств, при которых меняется либо угол наклона оси относительно коробки передач, либо расстояние от оси до кузова автомобиля, и соответственно, вертикальное расстояние от оси до коробки передач. Более того, при неточности монтажа агрегатов автомобиля и погрешностях в изготовлении рамы, появляется дополнительный угол с погрешностью порядка 1-3 градусов. Учитывая вышеуказанные факторы, если бы карданный вал не применялся, а был использован вал более простой конструкции, то на первой, даже совсем небольшой яме, соединительный вал либо вовсе лопнул, либо выскочил из отдающей шестерни коробки. Карданный же вал в такой ситуации просто изменит свой угол наклона между осями, компенсировав изменение угла и расстояния.

Хотя карданный вал и имеет широкое применение, надежную конструкцию и высокое качество изготовления с заделом на значительные нагрузки и износ, у него есть один весьма значительный недостаток, который является ограничением, не позволяющим применять карданную передачу во многих узлах автомобилей. Таким недостатком является асинхронность. Валы, крутящиеся друг относительно друга, и соединенные карданом, теряют синхронность вращения. И чем большие значения принимает угол наклона между ведомым и ведущим валом, тем больший характер несинхронности движения принимает ведомый вал. В результате, принципиальная конструкция кардана не позволяет ведомому валу двигаться синхронно с ведущим и быть примененным в таких узлах, как например вал вал, соединяющий колесо и приводную ось. По-этому, в местах, требующих синхронности вращения, применяются другие соединения типа ШРУСа.

Вторым недостатком карданного соединения является ощутимо небольшой угол, максимально допустимый для соединения осей между собой. Так например, тот же ШРУС может иметь рабочий угол до 60 градусов, без потерь мощности, увеличения нагрузки и синхронизации, в то время как кардан имеет максимальный угол в 45 градусов. При этом, с повышением угла между осями, значительно возрастает нагрузка на сам карданный подшипник. На практике, карданы не используются в соединениях осей, угол наклона между которыми заведомо превышает 20 градусов, поскольку эффективность такого применения является низкой, как и надежность вместе со сроком службы. Чем большим является значение угла наклона одной оси относительно другой, тем большая нагрузка приходится на карданный подшипник. В результате, эффективным, безопасным и долгосрочным является соединение валов с углами вращения порядка 10-15 градусов.

Карданный вал с комплексной точки зрения представляет из себя два вала, соединенные карданным подшипником. Общая конструкция подвешивается на специальные подшипники, крепящиеся к кузову автомобиля. Как правило, карданное соединение двух полувалов приходится примерно на середину конструкции. Основной неисправностью карданного вала, как Вы уже догадались, является выход из строя карданного подшипника, соединяющего полувалы – в результате, исходя из высокой нагрузки, постоянного воздействия сил трения и иногда недостаточной смазке, втулки подшипника стираются, появляются царапины и износ. В конечном же итоге, износ вызывает ощутимый люфт, и оси получают дополнительную степень свободы в виде поворота относительно условной оси вращения, по которой они должны вращаться более-менее синхронно (без учета фактической асинхронности полувалов карданного соединения).
Несвоевременно отремонтированный карданный вал может вызывать сильные вибрации при передвижении автомобиля. Если случай является запущенным, то изношенный карданный подшипник в конечном итоге лопается, и полуоси со звоном падают на землю, после чего автомобиль перестает ехать.

Полуоси карданного вала делаются из прочной стали, стойкой к нагрузкам кручения. Исходя из практики, полуоси редко изготавливают из цельнометаллической стали, в основном склоняясь к трубчатым закалённым конструкциям. Отдельного внимания заслуживает особо прочная сварка, которой соединяется кронштейн крепления карданного вала с телом вала в месте подключения к коробке передач, и соответственно, кронштейн крепления карданного вала к валу в месте соединения дифференциала.

К счастью, с учетом того, что новый карданный вал в сборе стоит от 10 до 45 тысяч рублей, его ремонт в большинстве случаев сводится к замене карданного подшипника, имеющего стоимость от 800 рублей до 2 тысяч рублей. Однако, это правило имеет силу только в том случае, если поврежден исключительно карданный подшипник. Если же в результате аварии или нештатной ситуации карданный вал изогнуло, на нем появились трещины или вмятины – его в обязательном порядке следует заменить, поскольку важность этого узла весьма высока и от его надежность зависит безопасность и водителя автомобиля, и перевозимых грузов. Так же, стоит заметить, что не все карданные валы можно отремонтировать таким образом, поскольку некоторые модели используют в своей конструкции весьма нестандартные карданные подшипники, либо вовсе неразборны – попытка разпрессовки карданного соединения приводит к поломке этого подузла.

Помимо того, что карданный вал предназначается для компенсации изменений углов между осями, во многих моделях автомобилей он так же выполняет роль устройства для гашения изменений горизонтального расстояния между коробкой передач и дифференциалом. Подобный эффект так же весьма возможен, особенно при изменении угла наклона оси относительно угла наклона коробки передач – весьма распространенная проблема при езде по бездорожью. Для таких случаев, карданный вал имеет так называемое «шлицевое соединение» - одна ось входит в другую, соединяясь горизонтально, что делает длину карданного вала регулируемой автоматически, в зависимости от необходимости на каждый момент времени. Существует большое количество разновидностей шлицевых соединений, каждое из которых применяется исходя из многих факторов, будь то предельные нагрузки, расположение центра масс вала, общая длина вала и так далее. Наиболее же технологичные карданные валы могут иметь не только несколько шлицевых соединений, но и количество карданных соединений, превышающее 1.