Назначение крестовины кардана и история создания

Необходимость применения подвижных соединений возникла по той причине, что оси валов автомобиля не всегда располагаются на одной прямой. Во время движении машины они меняют положение в пространстве. При этом изменяется и их межосевое расстояние в разных горизонтальных и вертикальных плоскостях.
Передачу крутящего момента от коробки передач к ведущим мостам выполняет карданное соединение. Впервые принцип такой конструкции описал итальянский инженер Дж. Кардано. Его работы и послужили основой для построения карданной передачи, применяемой в трансмиссиях автомобилей.

Крестовина карданного вала является гибким соединением двигателя автомобиля с ведущим мостом

В ее состав входят карданные валы и шарниры, промежуточные опоры и соединительные устройства. У крестовины в этой системе особая роль. Именно она обеспечивает передачу крутящего момента от коробки передач на мост при постоянно меняющихся углах во время движения машины.

Эластичная муфта карданного вала

Карданный вал состоит из двух частей (передней и задней), соединённых между собой шарнирной муфтой (крестовиной). Такая конструкция позволяет в процессе движения избежать нагрузок на вал, когда кузов и ходовая часть автомобиля начинают «играть».

Конец заднего вала соединён с редуктором моста, а конец переднего — с валом коробки переключения передач. Соединение с КПП осуществляется через эластичную муфту, которая представляет собой своего рода буфер для нивелирования ударных и динамических нагрузок, приходящихся на карданный вал и вал КПП.

Эластичная муфта выполняет функцию буфера, сглаживая динамические нагрузки

Расположение эластичной муфты

Эластичная муфта расположена в передней нижней части автомобиля с тыльной стороны КПП. Её можно увидеть, если снять защиту двигателя и забраться под машину. Муфта легко узнаваема благодаря своей шестигранной форме.

Прочитайте, может пригодится: Как заменить тормозную жидкость на «классике» Ваз

Муфта расположена с тыльной стороны КПП в нижней передней части автомобиля

Конструкция муфты

Основу муфты составляет подушка, выполненная из особо прочной резины. По её окружности расположены шесть вплавленных в резину стальных втулок, через которые проходят болты соединения фланцев кардана и вторичного вала КПП. В комплект муфты входит также специальный стягивающий хомут, который надевается на неё при установке или демонтаже.

Эластичная муфта состоит из резиновой основы и шести стальных втулок, расположенных по окружности

Диагностика неисправностей эластичной муфты

Муфта может выйти из строя в результате:

• износа металлических втулок;
• износа корпуса;
• разрыва корпуса.

В каждом из этих случаев неисправность проявится в виде вибрации кузова и посторонних звуков, доносящихся со стороны КПП.

Проверить состояние муфты можно только путём её осмотра и оценки размера люфта между фланцами валов КПП и кардана. Делается это следующим образом.

1. Автомобиль загоняется на эстакаду или смотровую яму;
2. Снимается защита двигателя;
3. Осматривается корпус муфты и оценивается состояние болтового соединения.
4. Путём расшатывания кардана определяется наличие или отсутствие люфта.

Если на корпусе муфты обнаружены следы износа или механические повреждения (корпус частично или полностью разорван), деталь нужно заменить. Небольшой люфт (при условии целостности корпуса) устраняется затягиванием гаек соединительных болтов. Если же люфт большой, эластичную муфту придётся менять на новую.

Замена крестовины и подвесного подшипника ВАЗ КЛАССИКА № 40.

Устройство и принцип работы крестовины кардана

Крестовина карданного вала – это, как понятно из названия, крестообразный шарнир, который обеспечивает соосность всех вращающихся элементов. Он соединяет две вилки, которые входят в состав карданного шарнира. Концы вилок присоединяются к четырем концам, или шипам, крестовины. Труба карданного вала и одна вилка имеют между собой жесткое крепление.

Карданный вал.

Движение шарнира осуществляется при помощи игольчатых подшипников, надетых на шипы крестовины. Эти подшипники устанавливаются в отверстия, расположенные на вилках и фиксируются стопорными кольцами, чтобы предотвратить возможность их смещения. Толщина стопорных колец зависит от размера допустимого осевого зазора.

Таким образом, крестовина карданного вала является гибким соединением двигателя автомобиля с ведущим мостом. Конструктивно она представляет собой взаимно перпендикулярные оси, которые опираются на игольчатые подшипники, установленные в вилках карданного вала.

Функциональное назначение крестовины заключается в обеспечении подвижного соединения, гашении динамической деформации карданного соединения и передаче крутящего усилия на колеса.

Корпус крестовины изготавливается из легированной стали и проходит термообработку, которая обеспечивает высокую поверхностную твердость шипов

Крестовины отличаются по размеру. Размер может зависить от разных факторов: марки автомобиля, его габаритов, мощности двигателя и, как следствие, величины крутящего момента.

Корпус этой важной детали изготавливается из легированной стали и проходит термообработку, которая обеспечивает высокую поверхностную твердость шипов. Для производства наружных обойм подшипников и самих иголок применяется специальная подшипниковая сталь и соответствующая термическая обработка.

Высокий КПД передачи и долговечность шарниров обеспечивает применение на шипах корпуса герметизированных игольчатых подшипников. Для надежности подобной герметизации узлов крестовины кардана в изготовлении уплотнений подшипников используется бензомаслостойкая резина.

Замена крестовины

Далее будет рассмотрены ремонтные работы на ВАЗ-2107 как наиболее распространенной модели авто, оснащенного карданным валом и, соответственно, имеющей шарнирную передачу крутящего момента. Для работы потребуется:

• ключи на 12 и 13 рожкового типа;
• ключи на 13 и 27 накидного типа;
• молоток;
• надставка;
• съемник стопорного кольца или пассатижи;
• съемник навесного подшипника.

На заметку: за сутки до замены крестовину кардана обильно заливают жидкостью типа WD-40 для облегчения выкручивания болтов. Последние в процессе эксплуатации закисают настолько, что открутить их без предварительной подготовки удается не всегда.

Демонтаж

Замена крестовины карданного вала ВАЗ-2107 начинается с нанесения меток, с помощью которых отмечается взаимное расположение частей вала относительно друг друга. В некоторых случаях это позволяет избежать дальнейшей балансировки детали. Работу выполняют на подъемнике или эстакаде.

Работу начинают с демонтажа карданного вала. Перед тем, как снять кардан, рекомендуется легкими ударами молотка обстучать все имеющиеся резьбовые соединения. После этого ключом на 13 выкручивают болты крепления подвесного подшипника и гайки, крепящие вал к хвостовику. После этого деталь снимают с автомобиля. Сняв с крестовины стопорные кольца, вал устанавливают таким образом, чтобы подлежащая замене деталь была на весу. После этого молотком и оправкой с крестовины сбивают чашки и извлекают элемент. В качестве оправки можно использовать отрезок трубы или ключ-головку подходящего диаметра. Чтобы облегчить извлечение крестовины, следует зачистить края посадочного места наждачной бумагой или напильником.

Монтаж

Перед тем, как собрать карданную передачу, следует тщательно очистить от загрязнений посадочные места крестовину и стопорных колец. Края отверстий можно обработать наждачной бумагой. Перед началом монтажа с новой крестовины необходимо снять чашечки, после чего не полностью вставить их в посадочные отверстия.

Сама крестовина вставляется в уже установленные чашечки, после чего они набиваются на нее до конца. Для удобства можно использовать мощную струбцину, позволяющую запрессовать элементы без ударных нагрузок. Аналогичным образом осуществляют монтаж крестовины с другой стороны. После этого устанавливаются стопорные кольца.

Совместно рекомендуется заменить и подвесной подшипник. Замена подвесного подшипника карданного вала осуществляется следующим образом:

1. ключом на 27 и воротком срывают и откручивают гайку крепления вилки хвостовика;
2. съемников срывают подшипник, после чего сбивают его ударами молотка;
3. очищают посадочное место;
4. монтируют новый подшипник стопорным кольцом назад;
5. надевают пылезащитную шайбу;
6. надевают вилку;
7. затягивают фиксирующую гайку.

Аналогичным образом осуществляется замена крестовины на автомобилях «Газель» и других заднеприводных моделях. Перед тем, как проверить правильность работ на ходу, следует завести авто и понаблюдать за ним. На холостых оборотах машина не должна вибрировать и издавать посторонних стуков.

Наличие вибрации может свидетельствовать о неправильной установке деталей относительно друг друга и необходимости балансировки карданного вала.

Достоинства и недостатки крестовины кардана

Сама по себе крестовина карданного вала является простым, надежным и долговечным элементом автомобиля.

Главные условия, необходимые для нормальной работы этого узла, – это качество материалов, используемых при его изготовлении, и наличие смазки в местах соприкосновения с другими элементами. Теоретический ресурс работы крестовины кардана составляет 500,000 км.

При несоосном расположении валов, карданное соединение является практически единственным эффективным способом передачи вращения. Основной его минус заключается в том, что при возникновении большого угла между соединенными валами их вращение становится неравномерным. В результате, во время передачи происходит большая потеря мощности и возрастает износ узлов соединения. Особо заметной неравномерность вращения валов становится, когда угол между ними превышает 10 градусов.

Запрессовка чашек

Запрессовка чашек крестовины происходит таким способом: крестовина сдвигается в направлении уже установленной чашки, а затем одевается следующая, аналогично способу, описанному выше.

Для установки подвесного подшипника потребуется открутить гайку крепления вилки карданного шарнира к переднему валу транспортного средства.

При проведении всех этапов работы следует быть предельно внимательным и осторожным. Все необходимые детали механизма должны быть обработаны смазкой, старый крепеж, по возможности, следует заменить на новый, а установка крестовины не должна происходить с перекосами и отклонениями, так как это будет стоить владельцу автомобиля напрасной потерей времени и возможно новым финансовым растратам, связанных с приобретение еще одного комплекта запчастей. Для тех людей, которые не знают чем смазывать элементы карданного вала сообщаем, что для этого потребуется смазка № 158 или аналог зарубежного производства.

Как заменить крестовины карданного вала.

Окончательная установка карданного вала происходит в обратном порядке, с учетом установленных заранее меток. Впрочем, все этапы этого процесса можно прекрасно увидеть на фото и видео материалах, присутствующих в статье.

Другие виды подвижных соединений и их сочетания

Одним из альтернативных видов подвижного соединения для передачи крутящего момента является шарнир раных угловых скоростей, или ШРУС. Это соединение помогает избежать неравномерного вращения соединенных валов, когда угол между сопряженными деталями составляет более 20 градусов — от 30 до 70.

Передачу крутящего момента в ситуации большой несоосности осуществляет промежуточный вал. В его состав входят эластичная муфта, фланец и шарнир равных угловых скоростей. Подвижность соединения несоосных элементов в такой конструкции обеспечивает эластичная муфта. Она представляет собой конструкцию из стальных вкладышей и резиновых перемычек, соединенных воедино. Рывки трансмиссии автомобиля гасятся за счет упругости муфты. В конструкции вала применены и карданные соединения, так как между валами, которые объединяет промвал, существует большая несоосность.

Промежуточный вал применяется, к примеру, в конструкции трансмиссии полноприводных автомобилей ВАЗ (21213, 21214, 2131) семейств Нива — Lada 4×4. При этом в автомобилях текущей модели ВАЗ 21214 карданные соединения промвала заменены шрусовыми — менее шумными и не требующими регулировки соосности.

Диагностика неисправностей

Прежде чем проводить ремонт, нужно найти причину неисправности. Для этого понадобится загнать автомобиль на яму либо подъёмник. Ставим коробку на нейтральную передачу и залазим под машину. Осматриваем кардан, особое внимание нужно обратить на состояние сальников крестовин. Далее, удерживая крестовину, вращаем сам кардан. Если крестовина требует замены, люфт можно заметить сразу. Если люфта не будет, а будут слышаться различные шумы и скрипы при вращении, то возможно крестовину менять не понадобится. Нужно только заменить смазку. Крестовин в кардане две и диагностировать нужно обе. Быстрее всего выходит из строя крестовина заднего кардана, так как на неё приходятся большие нагрузки. Грязь и влага при движении так же попадают больше на заднюю крестовину.

Как поменять крестовину на кардане

Чтобы провести ремонт крестовины, необходимо снять кардан. Перед тем как разобрать, нужно знать некоторые нюансы:

1. Залить гайки вэдэшкой, чтобы крепления легче откручивались.
2. Поставить зубилом метки на флянцах кардана и флянцах заднего моста. Если этого не сделать, возможно появление вибрации на кардане.
3. Чтобы не испортить резьбу гаек, желательно использовать изогнутый накидной ключ.
4. Если карданные болты прокручиваются, нужно зафиксировать их с помощью отвёртки.