Крестовины карданных валов относятся к одним из самых простых, надежных и долговечных элементов автомобиля. Но в то же время при выборе этой детали необходимо знать, какие материалы применены при изготовлении, соответствуют ли они условиям длительной и безаварийной эксплуатации, а также соответствуют ли геометрические размеры изделия требуемым. Самой важной частью крестовины является подшипник. Заклинивание подшипника крестовины может привести к серьезным последствиям — поломке редуктора заднего моста, обрыву вилки шарнира и вала. В результате обрыва кардана автомобиль может даже перевернуться.
Основные требования успешной работы на благо автомобиляПри проектировании конструкции той или иной крестовины разработчик берет за основу максимальный передаваемый крутящий момент с учетом максимального момента двигателя, передаточного числа редуктора заднего моста и КПП. Конструкция шарниров учитывает также грузоподъемность, массу машины, размеры колес и т. д. В теории ресурс использования крестовины может достигать 500 тыс. км и более. Но это в теории…
Современная крестовина, предназначенная для гибкого соединения двигателя с ведущим мостом, представляет собой две взаимно перпендикулярные оси, опирающиеся на игольчатые подшипники, устанавливаемые в вилки карданного вала. Крестовины ведущих производителей изготавливаются из высоколегированной стали, специальная термообработка обеспечивает высокую твердость шипов. Если твердость рабочих поверхностей шипов крестовины недостаточна, то вскоре происходит их бринеллирование, т. е. появление вмятин от игл подшипника. Следствием этого является нарушение относительной параллельности опорных поверхностей карданного шарнира (шип — игла — чашка), и он быстро выходит из строя. Возможно и полное разрушение крестовины вследствие такого дефекта, а это грозит созданием аварийной ситуации на дороге.
Важным фактором нормальной работы шарнира является применение смазочных материалов, имеющих высокие антифрикционные и водоотталкивающие свойства, не изменяющиеся в течение всего срока службы узла. В крестовинах ведущих производителей пополнение запаса смазки в процессе эксплуатации не предусматривается. Для накопления и лучшего распределения смазки в чашках имеются особые полости. Внутри чашек и на торцах креста сделаны прорези и насечки.
В отечественных конструкциях и у некоторых иностранных производителей предусмотрена возможность пополнения и частичной замены смазки в подшипниковых узлах при помощи установленной на крестовине специальной пресс-масленки.
Уплотнение игольчатых подшипников на каждой чашке обеспечивается двумя сальниками. Один из них расположен в чашке подшипника, второй надет на шип крестовины. Необходимо, чтобы сальники, изготовленные из полимерных материалов, отличались высокой герметичностью и выдерживали высокотемпературные нагрузки.
Телами качения в подшипниках крестовины являются ролики (иглы) длиной до 25 мм. Иглы диаметром 1,5—2,5 мм используются в крестовинах легкового транспорта, а диаметром 3,5—4 мм — в крестовинах грузовиков. От размеров игл, твердости и прочности шипов креста и чашек подшипников зависит величина передаваемого крестовиной крутящего момента. Для передачи максимально крутящего момента при малых оборотах используются ролики небольшого диаметра, это увеличивает площадь опорной поверхности и позволяет выдерживать значительные ударные нагрузки. В высокооборотистых крестовинах диаметр игл больше, они обеспечивают лучшее качение, не склонны к перегреву, но не рассчитаны на передачу большого крутящего момента.
Проявление бринеллирования, выкрашивания шипа крестовины во многом зависит от длины игл и формы их концов. Лидеры производства игольчатых подшипников после определенных исследований отказались от игл с коническими концами и перешли на иглы, у которых концы сферические или плоские. Это повысило нагрузочную способность подшипника за счет увеличения рабочей длины иглы, а также уменьшило силу трения на торцах игл, что, в свою очередь, практически исключает возможность их перекоса. Значительное влияние на долговечность карданных шарниров оказывает точность изготовления самих игл. Недопустима разноразмерность игл в одном подшипнике. Строго должна соблюдаться и величина суммарного межигольчатого зазора.
При множестве положительных уникальных свойств карданные передачи имеют ограничения в углах передачи крутящего момента. Оптимальные рабочие углы, при которых обеспечивается наиболее высокий коэффициент полезного действия (КПД), находятся в пределах от 0 до 20°, а в некоторых конструкциях вообще только до 12°. Если угол больше предельного, то значительно возрастает нагрузка на шарниры, в валах кардана при движении возникают опасные пульсирующие нагрузки, частично компенсирующиеся за счет упругости самих валов. В тех случаях, когда требуется работа со значительными отклонениями валов от общей оси, например в приводе ведущих и одновременно управляемых колес, применяют шарниры равных угловых скоростей, или ШРУСы. Основными их преимуществами перед карданным соединением являются снижение потерь энергии и меньший износ при малых углах поворота осей. В автомобилях применяется только один тип ШРУСов, так называемые шариковые ШРУСы, хотя существуют и другие конструкции ШРУСов, например сухарикового или двойного карданного типа. Первооткрывателем данного вида шарнирного соединения считается немецкий изобретатель Альфред Рцеппа, запатентовавший конструкцию сначала в 1927 году, а затем, усовершенствованную, в 1936 году. Но огромными недостатками ШРУСов являются крайняя чувствительность к загрязнению и постоянная потребность в смазке, которая снижает трение между валами и шариками. При загрязнении ШРУС очень быстро изнашивается и разрушается. Поэтому в комплект большинства ШРУСов входят пыльники, наличие которых является обязательным условием эффективной эксплуатации шарнира.
Из истории вопросаДень, который у нас ассоциируется с веселым весенним праздником, с 1904 года считается днем основания компании Spicer Universal Joint Manufacturing Company (Компания Спайсера по производству крестовин). Сейчас это американская компания Dana corporation, известная всему миру торговыми марками WIX, Raybestos, Spaicer, Clevite, Beck/Arnley. А 1 апреля 1904 года компания Кларенса Спейсера первой в мире начала серийно производить крестовины карданных валов. С годами совершенствовались технология обработки металлов, механика крепления фланцев и крестовин, появились сверхпрочные полимеры, другие композитные материалы. Но конструкция шарнира остается неизменной уже более 100 лет.
Вал с крестовыми шарнирами впервые был установлен Луисом Рено на автомобиль собственной конструкции в 1898 году. До этого передачу крутящего момента от двигателя к колесам пытались передать, используя и ременную, и цепную передачу, пробовали применить даже шатунный привод, как в локомотивах. Но Спайсер запатентовал свою конструкцию, дополнив соединение, установленное на Renault, шлицевым узлом. Это позволило решить проблему изменения линейных размеров вала передачи в процессе движения. Карданный вал Спайсера имел непревзойденные для своего времени характеристики.
Вообще же, в основе крестового шарнира лежит конструкция узла трения, применяемая до сих пор. Роберт Гук, гениальный английский изобретатель, сделавший за свою жизнь более 500 разносторонних открытий, предложил в 1644 году универсальный шарнир, так и называемый до сих пор — «шарнир Гука».
Название же свое карданный вал получил в честь очень талантливого итальянского ученого-энциклопедиста Джеронимо Кардано, жившего в конце ХVI века, которому приписывают изобретение оригинального крепления корабельного компаса, позволявшего при любом крене судна оставлять компас в горизонтальном положении.
Кто в мире главный по крестовинам?Безусловным лидером отрасли является компания GKN (Guest, Keen and Nettlefolds). Эта одна из старейших фирм в Европе образовалась еще в 1902 году. Сегодня Группе GKN принадлежат 40 заводов, которые находятся в 30 странах мира и располагаются по признаку территориальной близости к производителям автомобилей. Ежегодно GKN производит 60 млн шарниров, а карданы, крестовины и ШРУСы GKN занимают 40% мирового рынка карданных валов. Крестовины и ШРУСы, выпускаемые концерном, известны на отечественном рынке под маркой Lobro. На европейском вторичном рынке запчастей концерн предлагает приводные валы, ШРУСы и другие автозапчасти под торговой маркой Spidan.
Научные программы GKN успешно решают злободневные проблемы карданных соединений. Так, с ноября 2009 года на все карданные валы GKN Walterscheid существенно увеличены интервалы технического обслуживания, в среднем на различные модели около 200 моточасов, а это существенное снижение затрат на техобслуживание. Достижение явилось следствием применения улучшенных крестовин, использования закаленных фасонных труб. Смазка, используемая в шарнирных соединениях Lobro, является пожизненной и в поддерживающем регламенте не нуждается.
Длительную работу без технического обслуживания, связанного с необходимостью повторной смазки шарнира, замены чашек или стопорных колец, гарантирует и еще один производитель — шведская компания SKF, крупнейший производитель подшипников в мире. У SKF 80 заводов в 22 странах мира. В компании работают 39000 человек. Совокупный годовой оборот всех подразделений компании составляет порядка 3,5 млрд американских долларов.
Компания GMB — также один из крупнейших производителей запчастей. Кроме головного офиса и заводов в Японии, фирма имеет представительства в Англии, Германии, заводы в США, Корее, Индии. Крестовины GMB отличает оптимальное соотношение цены и качества. Кроме автосборочных конвейеров и вторичного рынка, запчасти у GMB покупают японские Jtekt, Koyo Machine Industries, Kyowa Kogyo, K. S. Sanoyas Co., Yamada Manufacturing, Central Automotive, TMY Corporation, европейские GKN Group, Dana Group, Neapco, Weasler, Clark, Delphi и другие производители автокомплектующих. Компания Toyo Seiko Co., Ltd является крупнейшим в Японии производителем крестовин для рынка запчастей. Основанная в 1982 году, компания производит около 180 тысяч единиц продукции в месяц. Крестовины компании реализуются по всему миру. Наибольшие объемы продаж приходятся на Средний Восток, Австралию, Южную Америку, Южную Азию. Продукция Toyo продается на российском рынке уже не один год и за это время зарекомендовала себя как очень надежная и долговечная.
Завод по производству подшипников и карданных валов FKL Temerin, входящий в сербскую компанию FKL, хорошо знают в Европе, в Южной Америке, даже в Африке. Компания начала деятельность в 1961 году, и в течение 49 лет освоила широкий ассортимент продукции. Великолепного качества крестовины FKL успешно применяются на автотехнике Mercedes , Iveco, Volvo. Неплохо себя зарекомендовала на нашем рынке турецкая фирма Tirsan Kardan. Качество продукции высокое, цены приемлемые. В настоящее время крестовины массово используются «Группой ГАЗ» в новой ГАЗели-Бизнес.
А что же отечественный автопром?С 1959 года Гродненский завод «Автозапчасть», а сейчас ОАО «Белкард», занимается выпуском карданных валов. Номенклатура охватывает практически весь отечественный парк грузовиков, тягачей, автобусов, поставляются карданные шарниры к изделиям Амкодора. Завод серийно выпускает свыше 600 различных карданных передач и валов. С 2000 года «Белкард» наладил выпуск карданных валов с противоизносными полимерными шайбами в подшипниках крестовин и полимерным покрытием втулки. При производстве всех крестовин применяется технология закалки шипов токами высокой частоты. Предприятие «УниверсалКарданДеталь» с 2005 года освоило выпуск всего модельного ряда крестовин от ВАЗа до БелАЗа г/п 55 т.
С 2006 года компания «Вилюй Инвест» изготавливает, получив сертификат качества, крестовины для грузовых автомобилей ЗИЛ, «Урал», КамАЗ, МАЗ, ГАЗ, ГАЗель, УАЗ. Каждое изделие комплектуется паспортом качества и данными испытательного центра завода в Челябинске. Кроме того, компания успешно поставляет крестовины карданного вала для импортной техники: TATRA, TATA, JCB, Iveco EuroCargo, Iveco, DAF, MAN, BAW FENIX, HOWO и другие.
ОАО «Аксакайкардандеталь» освоило с началом нового века производство крестовин, сертифицированных Госстандартом России. Модификаций пока немного, модельный ряд охватывает в основном сельскохозяйственные машины, а из грузового транспорта — КАМАЗ. С 2002 года работает завод «Прогресс» в Херсоне, на Украине. Производятся крестовины на ГАЗели, ГАЗ-53А, КамАЗы, КрАЗы, ЗИЛы.
Как видим, список производителей, выпускающих крестовины для грузового и спецтранспорта, невелик. Основная часть этих предприятий начала свою активную деятельность уже в ХХI веке. Будем надеяться, что только разразившийся кризис снизил темпы развития отечественного предпринимателя. Поживем — увидим.
Использовать карданный вал в автомобиле начали с 1898 года. Деталь не отличается сложностью конструкции или наличием особенного комплектующего, но выполняет очень важную роль в правильной работе авто.
Карданный вал является неотъемлемой деталью любого автомобиля, соединяющей коробку передач с мостом.
Карданный вал состоит из следующих деталей:
Выделяют несколько видов карданного вала: двухопорный, трехопорный (установлен на большинстве транспортных средств) и четырехопорный (характерен для внедорожников).
Каждая составляющая карданного вала выполняет свою функцию и является важным элементом в работе всего механизма.
Крестовики и шарниры с вилками контролируют передачу крутящего момента.
Шлицевое соединение обеспечивает бесперебойную работу всего автомобиля во время перемещения по неровной местности. Задача данной детали состоит в удлинении карданной передачи при подъеме транспортного средства в гору, и укорачивание передачи при езде вниз.
Эластичная муфта выступает в роли защиты, которая принимает на себя ударную волну при переключении сцепления.
Благодаря подвесному подшипнику создается дополнительная опора, с помощью которой вал удерживается на своем месте. В зависимости от конструкции вала рассчитывается количество подшипников. Деталь прикрепляется ко дну кузова своим основанием.
Материалом для центральной части карданного вала служат стальные трубы.
В случае поломки можно обратиться в автосервис, где Вам быстро произведут замену крестовины и подвесных подшипников.
Главным недостатком и, пожалуй, единственным, является большой вес и габариты детали. Из-за своей громоздкости в нише кузова приходится делать специальный тоннель для карданного вала, что доставляет некоторое неудобство в салоне и значительно увеличивается общий вес транспарантного средства.
Механизм карданного вала может быть односекционный или сплошной. Какой именно используется в том или ином автомобиле зависит от его типа и габаритов. Например, в спортивных машинах чаще всего встречается односекционный механизм.
Как и все детали, карданный вал также имеет свою грань истощения. Характерный бесперебойный стук сигнализирует о неисправности в работе карданного вала. В этом случае стоит незамедлительно посетить автомастерскую, где проведут все необходимые тесты с автомобилем и осуществят замену крестовины, если это потребуется.
Осуществлять самостоятельный ремонт крестовины карданного вала крайне нежелательно. Можно не только нарушить балансировку, но и испортить кардан окончательно.
Балансировка вала производиться в автосервисах с использованием специальных балансировочных пластин. Практически всегда карданный вал подлежит ремонту. Исключением является неисправность подшипников карданного шарнира. В таком случае производиться замена крестовины кардана. В зависимости от характера повреждения комплектации карданного вала цена за ремонт может варьироваться.
Крестовина карданного вала является важным элементом в работе всего механизма, но она также обладает свойством со временем приходить в негодность. Этому могут послужить несколько причин:
Как Вы уже могли заметить, центральной и самой важной деталью всего карданного вала считается его крестовина. Именно благодаря ей осуществляется возможность передачи крутящего момента от коробки передач.
При появлении характерного стука, который дает первый сигнал о неисправности в механизме, служит поводом для обращения за помощью к специалистам. Также вибрация или наличие люфта при осмотре карданного вала может сигнализировать о его поломке.
Если соблюдать все условия эксплуатации данной детали, прислушиваться к советам профессионалов, то крестовина кардана способна прослужить около 500 тыс. км. Однако учитывая состояние дорог, такое бывает не так часто.
Как было сказано ранее, производить замену крестовины лучше предоставить профессионалам автосервиса, так как это требует определенных навыков, наличия опыта и специального оборудования. Наш автосервис довольно часто сталкивается с данной проблемой, что позволяет нашим специалистам качественно и быстро осуществить ремонт или замену детали.
Основными этапами замены крестовины являются:
Наш автосервис предоставит весь комплекс услуг для устранения неисправности и Вы сможете в кратчайшие сроки получите желаемый результат.
Услуга по замене крестовины карданного вала является одной из наиболее часто востребованной в нашем автосервисе. Зачастую поломка связана с естественным износом или не качественным комплектующим. Поэтому советуем Вам приобретать детали у проверенных поставщиков.
В нашем автосервисе Вы можете не только получить профессиональную консультацию, но и заказать все необходимые детали по приемлемым ценам.
Замена крестовины в случае её неисправности будет выполнена:
Если же Вам потребуется замена карданного вала целиком, то и эта работа будет выполнена с вышеописанными характеристиками.
Будут учтены все Ваши запросы и пожелания, для экономии Вашего времени и денежных средств. Помните, что откладывание проблемы на потом может еще больше навредить Вашему автотранспорту и в значительной мере усугубить ситуацию.
Крестовина переднего кардана является основным элементом в карданном соединении, которое постоянно подвержено движению. Она способствует передаче крутящего момента от одного несоосного вала к другому. Так как оси в автомобиле всегда находятся в разных плоскостях, потребовалось устройство, которое могло бы собрать их в одно целое. Это особенно важно в момент движения.
Впервые о кардане заявил Джордж Кардано, откуда и название данного элемента. Теперь в трансмиссии применяется карданный вал автомобиля. Смысл его существования в том, что карданный вал передает крутящий момент между коробкой передач и ведущим мостом.
Крестовина – это гибкое соединение в двигателе автомобиля. Состоит она из карданного вала, а также шарниров и промежуточных опор, которые крепятся посредствам соединительного устройства.
Играет она особую роль. Так как именно благодаря ей от коробки передач к ведущему мосту передается крутящий момент, когда автомобиль в движении.
Крестовина служит обычно долго и качественно. Но и она иногда выходит из строя. Именно по этой причине желательно каждые десять тысяч километров проверять ее на исправность. Не должно быть трещин, зазоров, ее нужно промывать от пыли и грязи, а также смазывать, чтобы она служила еще десять тысяч километров.
Это центральное звено в кардане. Как мы уже отметили, именно крестовина передает крутящий момент между коробкой передач и другими агрегатами. То есть вал крутится именно благодаря ей. Если в дороге случилась поломка, то автомобиль починить должен уметь каждый водитель. Значит, нужно знать, как вынуть кардан, как его отремонтировать. А это особенно сложно, если учесть, что часто выходит из строя все устройство.
Важно использовать при разборке съемник, демонтируя стопорное кольцо, оно должно быть не поврежденным. Если при езде автомобиля слышно постукивание, то, значит, у вас проблемы с карданным валом. Также может быть слышен скрежет деталей. Ни в коем случае не устанавливайте съемник без предварительного снятия стопорного кольца, это нельзя игнорировать. Пройдет пара сотен километров, и кардан полностью выйдет из строя, спровоцировав ДТП.
Главная причина, почему ломается кардан – это зазор в шарнире, также могут износиться подшипники.
Размер кардана небольшой, но это устройство может стать причиной, почему машина не едет.
Проблемы с карданным валом возникают тогда, когда машина управляется лихим водителем, особенно на плохой дороге. Шарнир легко выходит из строя, так как на него попадает вся грязь с дороги и вода после дождя. Используя съемник, можно легко демонтировать неисправную деталь прямо на месте. Также кардан плохо работает, если продолжительное время двигаться по пересеченной местности.
Для долгой службы карданного устройства и стопорного кольца важно тщательно их проверять. Для этого следует вынимать кардан на поверхность, используя съемник. Благо у данной детали небольшие размеры, которые позволяют легко осматривать элемент на наличие трещин и зазоров. Для этого просто вращайте детали крестовины в разные стороны. Если есть проблемы, вы это сразу заметите. Возьмите одной рукой фланец, другой карданный вал и вращайте в разные стороны. Есть люфт? Значит, проблема с устройством.
Возможно, придется полностью заменить рулевое управление, но если сломан только шарнир, то его размеры позволяют отремонтировать деталь самостоятельно, используя съемник. Так вы исправите работу кардана, который является рулевым в машине.
Меняется рулевое управление просто. Для этого нужно проделать следующие шаги:
Если крестовина выходит из строя, это еще не самая страшная поломка в автомобиле. Для этого нужно просто ее вынуть, как было описано выше, и проверить на исправность. Определив, в чем проблема, может быть в кольце, вы сможете решить, требуется ли замена полностью всего кардана, или можно обойтись только его ремонтом. Например, заменив несколько деталей. После этого вы отправитесь либо в магазин запчастей, либо в автосервис. Но в любом случае придется выложить кругленькую сумму.
Карданный вал служит для передачи усилия от коробки передач к заднему мосту под разными углами.
В разгруженном состоянии автомобиля мост находится ниже, чем положение коробки переключения передач, к тому же во время движения по неровностям дорожного покрытия мост двигается вверх-вниз, соответственно вместе с ним и карданный вал.
Чтобы передавать усилие под разными углами, в карданном валу находится два шарнира, именуемые крестовинами карданного вала.
К основным неисправностям крестовин можно отнести:
Определить, какая крестовина вышла из строя, легко:
Ориентировочная стоимость замены одной крестовины на сервисе около 500-600 рублей. Замена двух крестовин со снятием карданного вала стоит около 1500 рублей.
Стоимость одной крестовины около 250-300 рублей. В продаже есть как крестовины отечественного производства, так и импортные (Китай, Германия, Нидерланды).
При покупке крестовины следует ее осмотреть на наличие заводских дефектов. Все рабочие поверхности должны быть идеальными, без каких-либо сколов и зазубрин, на всех 4х пробках крестовины обязательно должны стоять сальники.
Сальники тоже должны быть идеальными. Если все эти требования соблюдены, крестовина прослужит весьма долго.
Замену крестовин карданного вала удобнее всего производить на снятом валу. Для снятия вала понадобится смотровая яма или подъемник.
Перед снятием вала необходимо пометить расположение всех его деталей относительно друг друга, также отметить положение задней вилки шарнира относительно фланца редуктора заднего моста.
После того, как все детали помечены, открутить 4 гайки крепления вала к фланцу моста, открутить 2 гайки крепления промежуточной опоры подвесного подшипника и вытащить вал из шлицов коробки передач.
Для замены крестовины с помощью специального съемника или подручных средств (двух плоских отверток и шила) изъять из проушин карданного вала и вилки шарнира стопорные кольца.
Далее при помощи молотка и какого-нибудь круглого тупого предмета, желательно такого же диаметра, как и проушина, насквозь выбить из нее противоположную удару пробку.
Так как старая крестовина вышла из строя и уже не представляет никакой ценности, ударами через проставку прямо по ней выбить противоположную пробку. После того, как обе пробки одной вилки выбиты, крестовина свободно извлекается из проушин.
Аналогично изъять остальные пробки и полностью снять крестовину.
После того, как крестовина снята, хорошо очистить от грязи и пыли посадочные места пробок и всю область вокруг крестовины, чтобы при установке в подшипники не попал песок. Напильником удалить все зазубрины в проушинах, пробка должна входить туго, но свободно.
После того, как вилка и карданный вал очищены от грязи, можно приступать к сборке. Для этого новую крестовину завести в проушины вала и слегка вбить одну пробку.
Пробка с подшипником должны быть хорошо смазаны. После того, как пробка слегка вбита, вставить крестовину в подшипник (рабочая поверхность крестовины при этом должна быть чистой) и, придерживая ее рукой, забить пробку вровень с проточкой стопорного кольца и установить его на место.
После этого перевернуть вал и через бронзовую или алюминиевую проставку слегка простучать по крестовине так, чтобы забитая пробка уперлась в стопорное кольцо. Это нужно для того, чтобы зазор между краями крестовины и пробками был максимальным для ее свободного вращения, она не должна подклинивать.
После этого повторно проверяем чистоту рабочей поверхности крестовины и забиваем вторую пробку. Вторая пробка забивается аналогично первой – ровно до проточки стопорного кольца. При установленных пробках крестовина должна свободно вращаться, подклинивание недопустимо.
Установить второе стопорное кольцо и проделать аналогичные операции с вилкой карданного шарнира. Вилку установить по меткам, чтобы исключить дисбаланс и биение карданного вала.
Установить карданный вал на автомобиль в порядке, обратном снятию.
После замены крестовин уходят все посторонние звуки и вибрации. При правильной сборке узел служит надежно и долго. Затягивать с заменой изношенной крестовины не стоит, т.к. это приводит к излишним вибрациям карданного вала и выходу всех сопряженных с ним деталей из строя.
"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453