Карданный вал.
Ремонт, балансировка, изготовление и замена узлов  карданного вала.

Статьи о карданном вале и карданной передаче.

          Карданный вал — атрибут практически любого за дне- и полноприводного автомобиля. Он входит в число незаменимых узлов трансмиссии, без которых автомобиль просто не поедет. Главная задача карданного вала — передать крутящий момент от одного агрегата к другому, оси валов которых между собой могут не только не совпадать, но и работать при постоянно изменяющихся межосевых расстояниях и к тому же в разных вертикальных и горизонтальных плоскостях.

         Кардан состоит из вала, скользящей вилки, двух крестовин (шарниров), двух фланец-вилок, уплотнений и, конечно же, деталей крепления (специальных болтов).
Вал изготавливается из сварной или бесшовной трубы. С одной стороны к нему приваривается неподвижная вилка шарнира, а с другой — шлицевая втулка, на которую посажена подвижная скользящая вилка с шарниром. Шлицевое соединение кардана обеспечивает изменение его рабочей длины при работе подвески.
На некоторых автомобилях для более компактного расположения карданную передачу делают из нескольких частей и с промежуточными подвесными опорами. Шарниры, в свою очередь, состоят из вилок, фланцев и крестовин с игольчатыми подшипниками, а также крепежных деталей. Для получения меньшего дисбаланса при сборке карданных валов вилки по обоим концам располагают в одной плоскости.
        Чтобы при ремонте части кардана ошибочно не развернули на 180 градусов, нарушив при этом их балансировку, на шлицевых втулках и скользящих вилках часто ставят специальные метки. Карданные передачи имеют, кроме того, ограничения в углах передачи крутящего момента. Оптимальные рабочие углы данных передач, при которых обеспечивается наиболее высокий коэффициент полезного действия (КПД), находятся в пределах 0 — 20 градусов.
Если угол больше 20 градусов, значительно возрастает нагрузка на шарниры. Более того, простой карданный шарнир с крестовиной с большими углами не способен обеспечить равномерное вращение ведомого вала. Карданные валы, как и колеса, могут иметь дисбаланс — одно из самых опасных явлений, которое действует на все вращающиеся детали, в том числе и карданные передачи.
         Внешние признаки дисбаланса — повышенные вибрации, которые при разной частоте вращения могут усиливаться и уменьшаться. Дисбаланс неприятен не только с точки зрения негативных ощущений. Он вызывает дополнительные нагрузки на шарниры и сопряженные с карданной передачей детали трансмиссии, что ведет к их ускоренному износу. Прежде всего это относится к подшипникам фланца хвостовика редуктора и вторичного вала коробки передач.
        Существует множество причин возникновения дисбаланса: неточность изготовления отдельных деталей карданной передачи, неоднородность материала детали и неравномерная его плотность, неточное взаимное центрирование сопряженных деталей, наличие зазоров в сочленениях деталей и узлов и несоосность их монтажа, деформации валов при механической и термической обработке, механические повреждения в процессе эксплуатации, наконец просто износ.
         На автосборочных и авторемонтных предприятиях степень дисбаланса карданных валов определяют с помощью динамической балансировки на специальных стендах. Избавляются от этого вредного явления установкой на трубе балансировочных пластин, подкладыванием балансировочных прокладок под стопорные крышки подшипников крестовины, а в некоторых случаях снятием металла со специальных бобышек на вилках фланцев.
        Балансировка карданных валов обычно производится в сборе с шарнирами. На величину дисбаланса большое влияние оказывают зазоры в сочленениях крестовины и шлицевого соединения. Если в процессе изготовления карданных валов величину зазоров еще удается выдерживать, то в дальнейшем, при ремонте карданов из-за износа посадочных мест и шлицевой части обеспечить это очень тяжело. Поэтому после ремонта и даже просто снятия с автомобиля все карданные валы необходимо балансировать.
 

Перед разборкой взаимное положение деталей лучше пометить.

       Здесь мы подошли к важной проблеме. Именно от того, насколько хорошо отбалансирован карданный вал, по свидетельству инженеров-конструкторов, зависит ресурс всех элементов передачи. Неправильная балансировка заявит о себе вибрацией, возникающей при движении автомобиля в некотором скоростном диапазоне. Она, как правило, постепенно возрастает с увеличением скорости, а потом быстро исчезает. Нарушение балансировки бывает разное, поэтому и скоростные диапазоны в каждом конкретном случае свои. Единственное, что их объединяет — жесткая привязка именно к скорости движения. Обратим внимание, что при дисбалансе карданного вала вибрация появляется независимо от включенной передачи.

      Справедливости ради отметим, что сходные симптомы могут быть вызваны еще двумя устройствами: хвостовиком вторичного вала коробки передач и (или) хвостовиком главной передачи. Правда, для того, чтобы они проявились, требуется особо выдающийся талант «ремонтничков».


Пресс-маслёнка «на виду» , но к ней подлезет не всякий шприц.

       Балансировка кардана Газели — вещь занятная сама по себе. Ведь балансировку вала делают заводы-изготовители и немногочисленные ремонтные предприятия, располагающие специальным оборудованием. Редкие умельцы берутся балансировать вал в гаражных условиях с помощью куска мела и самоклеящихся грузиков. Но, по мнению тех, кто этим занимался, столь тонкая операция имеет смысл только для иномарок, у которых карданный вал стоит дорого и снимается сложно (например, мешает выпускная система). На «Газели» и вал снять легко, и новый относительно недорог.

      Правда, здесь не обходится без своих «подводных камней». Люди, исследовавшие рынок запчастей в Нижнем Новгороде несколько лет назад, отмечали, что до смены собственника завода, на местном рынке присутствовали карданные валы трех групп. Самый худший, «третий» сорт — это валы из «фонда запчастей», которые даже не пытались поставить на балансировочный стенд. Иными словами — откровенный брак. Валы «второго» сорта могли работать на автомобиле без видимых проблем. Они предназначались для установки на конвейере, но как-то попали на рынок. Наконец, валы «первого» сорта — «ГОНовские». Эти полностью соответствовали конструкторской документации. Нужно ли говорить, валы какой группы и насколько были дороже?


Чтобы отвернуть задний фланец карданного вала, не нужны ни канава, ни подъёмник.

       По оценке наших экспертов, в последние годы бракованные и ворованные валы в продаже встречаются все реже. И все же где гарантия, что вы даже сегодня не купите на рынке вал «из старых запасов»? Поэтому покупка нового карданного вала не всегда является гарантией того, что его не придется дополнительно балансировать.

      Чтобы снизить вероятность покупки «завалявшейся» некондиции, наши эксперты советовали пользоваться услугами продавца, следящего за своей репутацией, а еще лучше — покупать карданный вал, оснащенный промежуточной опорой нового образца: основную массу бракованных валов изготовили до модернизации.

При установке бывшего в употреблении вала определить, пригоден ли он для дальнейшей эксплуатации, очень просто. Ремонтники советуют обратить внимание на состояние шлицевого соединения основного и промежуточного валов. Если шлицы плотно входят в пазы, вал можно ставить на машину; а когда они изношены и разболтаны, вал пойдет на списание.

      В статье, посвященной старой и новой промежуточным опорам, мы заметили, как важно при разборке карданного вала пометить положение основного и промежуточного вала относительно друг друга, и потом, при сборке, совместить так, чтобы шлицы вошли в те же пазы, куда они входили раньше. Инструкция по эксплуатации и ремонту рекомендует также пометить положение вала относительно удлинителя коробки передач и фланца ведущей шестерни заднего моста. Впрочем, присоединить задний фланец карданного вала к фланцу заднего моста возможно только в двух положениях: либо в том же, что и раньше, либо перевернув на 180°.


В карданную передачу иногда попадают посторонние предметы.

     Снятие промежуточной опоры и заднего фланца, по отзывам механиков, обычно не представляет сложности: крепеж под днищем машины, хотя и грязный, но отворачивается без проблем. Машина достаточно высока, чтобы под нее забраться, даже не располагая ни подъемником, ни канавой. Не требуется и домкрат.

     У крестовин карданного вала «Газели» большой ресурс, они нередко верой и правдой служат не одну сотню тысяч километров. Но при этом они требуют периодической смазки, для чего оснащены пресс-масленками. По инструкции, смазывать их надо при каждом ТО-1 трансмиссионным маслом. Однако делать это неудобно: подлезть к пресс-масленкам мешают детали самой крестовины. Нужен специальный шприц с сильно изогнутым и подточенным концом. По мнению знатоков, для этой цели идеально подходит шприц со слегка подогнутым кончиком, из комплекта некоторых старых мотоциклов. К сожалению, в продаже такой шприц в наше время практически не встречается, и искать его придется наудачу в старых запасах бывалых мотоциклистов. Впрочем, одну подсказку сделаем: в крестовины автомобилей ЗИЛ-130 на весь срок службы закладывалась смазка «№ 158». С трансмиссионным маслом она конфликтовать не должна, но все же, прежде чем «плюнуть и забыть», надо прошприцевать ею крестовину хотя бы раза три…


...Чтобы отвернуть промежуточную опору, тоже ничего не нужно.

     Симптом сильного износа крестовин — звонкие щелчки. Но из кабины «Газели» услышать их довольно трудно. А вот человек, стоящий рядом, услышит их легко. Поэтому специалисты рекомендуют отслеживать наличие щелчков вдвоем: водитель трогает машину с места взад-вперед и тормозит, а его опытный помощник стоит рядом и слушает, не щелкает ли. Впрочем, негодность крестовин легко «ловится» и на подъемнике. В процессе износа подшипников в соединениях постепенно нарастает люфт. Осмотр машины (лучше на канаве или подъемнике) не обязательно выявляет его: менее 0,08 мм на ощупь определить невозможно. Однако по-настоящему опасным станет люфт в полсантиметра, а потому любой ощутимый люфт — признак неисправности.

     В заключение, несколько слов о карданной передаче длиннобазных «Газелей». По отзывам тех, кто работал с такими машинами, карданный вал у них находится даже в лучших условиях, чем у базовой модели. Углы передачи крутящего момента у карданных шарниров этих машин получились более выгодные, чем у «Газели» со стандартной базой. В остальном — все то же самое.


«Грузовик Пресс» № 9/2004

www.gruzovikpress.ru
 

Карданные валы, применяемые на автомобиле ВАЗ-2123 «Шевроле-Нива».

     Карданные валы в нашей стране выпускают десятки различных производителей. Это связано с повсеместным использованием карданной передачи в машинах и механизмах различного назначения – от легковых автомобилей и мотоциклов до авиационной техники.


     Многие предприятия, изначально выпускавшие карданные валы какого-то одного, специального назначения, в ходе конверсии и перепрофилирования производства освоили новые для себя рынки, в том числе рынок запчастей для легковых автомобилей.
Тем не менее наиболее известными торговыми марками на рынке карданных валов для легковых автомобилей остаются два брэнда - «Белкард» и «АвтоВАЗ».
Под маркой «Белкард» продукцию производит одноименный завод, расположенный в республике Беларусь.
Под маркой «АвтоВАЗ» выпускается продукция нескольких производителей – как собственно завода в Тольятти, так и сызранского завода «Кардан», созданного на базе производственных мощностей завода «Тяжмаш» в 1999 г.
    Кроме того, карданные валы выпускает одно из предприятий г. Ижевска, входящее в объединение «Ижевский механический завод». Основная часть продукции этого предприятия предназначена для автомобилей ВАЗ-2121 и их модификаций, но поскольку задний карданный вал автомобиля ВАЗ-2121 может использоваться для установки на автомобиль ВАЗ-2123 (имеющий одинаковые по длине – 800 мм - передний и задние карданные валы), то эту продукцию также можно считать предназначенной для «Шевроле-Нивы».
Несмотря на одинаковое назначение, конструктивно валы различаются.

    Карданный вал «Белкард» имеет шлицевое соединение большего диаметра, чем «АвтоВАЗовский», и теоретически более стоек к износу шлицов – одной из основных «болезней» карданных валов. Именно поэтому его, как правило, используют в качестве заднего карданного вала.


   Карданный вал «АвтоВАЗ» имеет шлицевое соединение значительно меньшего диаметра, но, в отличие от вала «Белкард», позволяет смазывать шлицы без разъединения карданного вала на 2 части.

   Не стоит думать, что отсутствие точки смазки шлицевого соединения в конструкции «Белкардовского» вала избавляет от необходимости регулярно смазывать его шлицы.

   На фото шлицевого соединения вала «Белкард» после 10 тыс. км пробега отчетливо видно изменение цвета смазки на шлицах с бесцветного на ржавый вследствие регулярного контакта с водой, неизбежного даже при эксплуатации автомобиля исключительно в городе.


    Крестовины и вилки валов обоих конструкций имеют сходное строение, хотя у «Белкарда» одна из вилок более массивная, чем у «АвтоВАЗа». Соответственно и балансировочных пластин у него может быть больше.

   Мы не случайно не упоминали в этом обзоре карданные валы «Сонда», выпускаемые в г. Ростов-на-Дону. Во-первых, они имеют принципиально другую конструкцию, действительно позволяющую не заботиться о смазке шлицевого соединения до тех пор, пока резиновые и пластиковые пыльники ШРУСов карданного вала не имеют механических повреждений, а во-вторых, неразъемная конструкция трубы карданного вала позволяет свести количество и размер балансировочных пластин к минимуму.

   Отдельно стоит остановиться на вопросе ремонта карданных валов. Если не рассматривать брутальные методы выведения вала из строя, очевидно слабых мест в любом карданном вале три – это шлицевое соединение и две крестовины (или ШРУСы). Шлицевое соединение нуждается в регулярном обслуживании в течение всего периода эксплуатации, поскольку отремонтировать изношенные шлицы – задача нереальная, проще купить новый вал целиком. Именно это имеют в виду, когда советуют шприцевать карданные валы хотя бы раз в сезон, а наиболее радикально настроенные автовладельцы призывают делать это после каждого серьезного «купания» автомобиля или внедорожной «вылазки». Конечно, народная поговорка «кашу маслом не испортишь» справедлива в данном случае, как никогда, однако процедура нанесения смазки осложняется еще и необходимостью шприцевания крестовин, пресс-масленка которых традиционно располагается в самом труднодоступном месте. Однако сделано это не по «злому умыслу» конструкторов, а по необходимости – ведь наиболее труднодоступное место в центре крестовины лучше всего защищено от дорожной грязи. Беда, если пресс-масленка засорится – ведь тогда скорая замена крестовины неизбежна.
Процедуру же замены же крестовины простой не назовешь при всем желании. Сложности начинаются уже при выборе новой детали в магазине. Ведь от её качества во многом будет зависеть, насколько сильно проявится вибрация отремонтированного и отбалансированного карданного вала.
Условий, которые приходится соблюдать, здесь великое множество – ведь на вибрацию карданного вала влияют такие «малозаметные» невооруженным глазом факторы, как твёрдость шипов крестовины, асимметрия шипов и нарушение их диаметров.
Когда-то, на заре выпуска первых экземпляров автомобиля ВАЗ-2121 «Нива» качество крестовины можно было зачастую определить, просто уронив деталь с верстака на кафельный пол – если металл «выдерживал», то крестовину можно было ставить на автомобиль – особого выбора не было все равно. Сейчас выбор велик как никогда, но проблемы качества крестовин никуда не делись. Любой из вышеперечисленных дефектов приводит к повышенным люфтам в карданом вале. Так, люфт в крестовине в 0,1 мм ведёт к дисбалансу карданного вала в 257 г х 1 мм, что уже недопустимо для нормальной работы карданной передачи. А если учесть что при замене крестовин зачастую пренебрегают необходимостью подбирать толщину стопорных колец, вставляя ближайшее подходящее по толщине (т.е. уже с зазором по 0,03-0,04 мм с каждой стороны), легко представить, как будет вести себя «отремонтированный» таким образом карданный вал через некоторое время.
Зачастую при кустарном ремонте карданного вала не соблюдается технология ремонта. При разборке-сборке вала молотком деформируют посадочные места под подшипники крестовин, не проверяется и не устраняется наличие люфтов в сочленениях, не помечается взаимное положения валов, снимается эластичная муфта. Все это также приводит к появлению вибраций на автомобиле.
Вибрация не так уж безопасна, как кажется на первый взгляд. Кроме дискомфорта, испытываемого владельцем автомобиля при вибрации, она разрушает дорогостоящие узлы и агрегаты (задний и передний мосты, коробки передач, раздаточные коробки).
Не случайно текущее через все уплотнения в трансмиссии масло считается чуть ли не «фирменной» чертой автомобилей семейства ВАЗ-2121.
Совсем другая ситуация возникает при ремонте карданных валов со ШРУС. Единственное условие качественного ремонта – подобрать работоспособный узел из имеющихся в продаже. Замена старого узла на новый не вызывает никаких затруднений, да и необходимость в этой процедуре возникает редко – ведь расчетный ресурс самого «маленького» шарнира составляет 90 тыс. км. Дополнительной балансировки после замены ШРУСов также не требуется.
Именно поэтому на модификации автомобиля ВАЗ-2123 «Евро-Шеви» АвтоВАЗ заменил в новом карданном вале крестовины на ШРУС. Правда, при этом завод не посчитал нужным избавиться от подвижного шлицевого соединения, так и не решив проблему создания полностью необслуживаемого карданного вала. Впрочем, для автовладельца, не решившегося стать счастливым обладателем чудо-карданов в комплекте с автомобилем за 20 тыс. условных единиц, теперь имеется простое, доступное и недорогое решение – необслуживаемые карданные валы со ШРУС от компании «Сонда». Они полностью решают все известные проблемы карданных валов – как в эксплуатации, так и в ремонте.


Источник - http://www.lego4x4.ru

 

Карданные передачи.

     Карданный вал с вилкой и шлицевым концом в сборе. Карданные валы в сборе изготовляются из различных материалов: шлицевые концы из легированных сталей, трубы кар­данных валов из низкоуглеродистых сталей.
     Шлицевые концы карданных валов и вилки некоторых автомоби­лей подвергаются закалке и отпуску на твердость.
Неисправностями карданных валов являются забоины и заусенцы на шлицевом конце и вилке, значительные повреждения в виде тре­щин, требующие замены или ремонта, вмятины и пробоины на трубе карданного вала, погнутость вала, нарушение целостности сварочных швов, повреждение резьбы в отверстиях вилки под болты крепления крышек или опорных пластин подшипников.
     Мелкие забоины и заусенцы на шлицевом конце и вилке зачищаются напильником. При наличии трещин, а также при износе шлицев по ширине до размера менее 4,975—4,700 мм и 3,20—3,475, требующих ремонта или замены, поступают следующим обра­зом. При отсутствии трещин, а также вмятин на трубе и большой погну­тости изношенные шлицы восстанавливают наплавкой электродом специальной марки. В случае же наличия трещин на шлице­вом конце и вилке, последние необходимо заменить. Для этой цели де­таль закрепляют в четырехкулачковом патроне токарно-винторезного станка, удовлетворяющего габаритам детали, поджимают центром зад­ней бабки и, поддерживая люнетом, производят стачивание сварочных швов с образованием фасок 45° на буртиках шлицевого конца и вилки и 60° —на буртиках трубы. При помощи гидравлического пресса выпрессовывают шлицевой конец и вилку из трубы.
    Торцы трубы зачищают под заварку, после чего запрессовывают шлицевой конец и новую вилку в трубу до упора.
     Шлицевой конец прихватывают к трубе в шести диаметрально противоположных местах электродами (специальной марки – в зависимости от состава стали) при помощи дуги постоянного тока при обратной полярности, после чего приваривают шлицевой конец к трубе по окружности, с поворотом детали во время сварки. После удаления шлака и брызг и проверки сварочного шва производят правку детали на плите, добиваясь, чтобы биение вала было не более 1,0 мм.
В той же последовательности производится приварка вилки к трубе и последующая правка и контроль вала.
     При наличии вмятин на трубе в количестве более четырех, а также пробоин, производится замена трубы. При этом операции технологического процесса, связанные с заменой трубы, аналогичны вышеописанным.
    Стачивают сварочные швы со стороны шлицевого конца и со сто­роны вилки с образованием фаски 45°, выпрессовывают шлицевой конец и вилку из трубы, зачищают торцы вилки и шлицевого конца под заварку, запрессовывают вилку и шлицевой конец в новую трубу до упора и приваривают их к трубе, как было указано.
Устранение меньших вмятин и пробоин на трубе может быть про­изведено способом приварки к дефектному участку трубы кольцевой заплаты. С этой целью места под наложение сварных швов зачищают стальной щеткой до чистого металла, устанавливают на дефектное место кольцевую заплату и обжимают ее хомутом.
   Электродами (специальными) при помощи дуги постоянного тока прихватывают заплату к трубе по окружности двенадцатью прихват­ками. Хомут снимают, приваривают заплату к трубе с двух сторон по окружности и заваривают стык кольца. После сварки деталь очи­щается от брызг металла и шлака при помощи стальной щетки и зу­била, а сварочный шов зачищается шлифовальным кругом зернисто­стью 16—24, приводимым во вращение шлифовальной машиной.
После приварки кольцевой заплаты и зачистки шва необходимо вал подвергнуть проверке на биение и при необходимости выправить.
   Вилки скользящие. Вилки скользящие карданных валов изготов­ляются из сталей и подвергаются закалке и отпуску.
   В вилках карданных валов имеют место забоины и заусенцы на плоскости прилегания пластин подшипников к вилке, повреж­дение резьбы в отверстиях под болты крепления опорных пла­стин подшипника, резьбы под мас­ленку и резьбы под корпус саль­ника, износ отверстий под под­шипники. При указанных неис­правностях вилки карданных ва­лов подвергаются восстановлению.
   Крестовины кардана. Крестовины кардана изготовляются из мало­углеродистых сталей и подвергаются цементации, закалке и отпуску на твердость. В крестовинах кардана подвергаются износу пальцы крестовины и повреждается резьба под масленку.
Восстановление изношенных пальцев крестовины кардана произ­водится напрессовкой втулок, а для некоторых автомобилей, напри­мер, техническими условиями допускается хромирование пальцев. Восстановление поврежденной резьбы под масленку произ­водится заваркой с последующей обработкой.