Тоновое колесо приводного вала (7 видео)

Приводной вал: устройство,неисправности,диагностика.

Проводные валы производят обеспечение динамического соединения ведущих колес и двигателя. Происходит это посредством того, что валы передают усилие и, таким образом, делают возможным движение подвески и поворот колес. Все побочные вибрации при этом канут в небытие. В своем арсенале каждый приводной вал должен иметь по два шарнира равных угловых скоростей. Таковыми являются: фиксированный шарнир, который находится на стороне колеса, плунжерный, или подвижный шарнир, который находится на стороне коробки передач. В системе данные элементы объединяются с помощью профильного вала.

Содержание

ПРИВОДНОЙ ВАЛ – КАК ОН УСТРОЕН
НЕИСПРАВНОСТИ ПРИВОДНОГО ВАЛА
Что делать, когда нужен ремонт приводных валов?
ДИАГНОСТИКА ПРИВОДНЫХ ВАЛОВ
УСТАНОВКА ВАЛА НА АВТОМОБИЛЬ
НАИБОЛЕЕ ЧАСТЫЕ ОШИБКИ, КОТОРЫЕ ДОПУСКАЮТ ПРИ РЕМОНТЕ ПРИВОДНЫХ ВАЛОВ
Автомобильный справочник
для настоящих любителей техники
Приводные валы
История создания приводных валов
Системы привода
Общие показатели для приводных валов
Угловая скорость
Максимальный угол в шарнире
Схемы расположения карданных валов
Z-схема
W-схема
🌟 Видео

ПРИВОДНОЙ ВАЛ – КАК ОН УСТРОЕН

Приводной вал любого автомобиля состоит из трех частей:

наружного шарнира равных угловых скоростей (ШРУС);
вала (трубы);
внутреннего ШРУС.

Конструкция наружных и внутренних ШРУС одинакова. Они состоят из корпуса, в котором вырезаны каналы для движения стальных шариков, удерживающего шарики сепаратора, внутренней обоймы и собственно шариков. Такая конструкция позволяет шарниру передавать энергию вращения при повороте до 40 градусов. При этом потери мощности не превышают нескольких процентов, тогда как этот же параметр на традиционных карданах, при таком угле поворота превышает 10 процентов. Вся конструкция ШРУС удерживается в сборе с помощью стопорного кольца, которое не позволяет внутренним элементам вывалиться из корпуса. Консистентная смазка, которой заполнен ШРУС, обеспечивает качественную работу шарнира и сохраняет детали от износа. Чтобы в смазку не попали пыль и грязь, ШРУС закрыт пыльником.

Вал представляет собой отрезок трубы необходимой длины, к которому приварены переходники для установки ШРУС, чтобы избежать прокручивания, переходники и внутренняя часть ШРУС снабжены согласованными шлицами наподобие шестеренок. Чтобы вал не выскочил из ШРУС, на конце переходника устанавливают стопорное кольцо, которое сжимается при входе во внутреннюю часть шарнира, а после прохода шлицов, расширяется.

НЕИСПРАВНОСТИ ПРИВОДНОГО ВАЛА

Слабое место приводного вала – ШРУС, потому что повредить трубу достаточно сложно даже в результате аварии. Поэтому основные неисправности связаны именно с шарниром.

Основные неисправности приводного вала:

Неисправности ШРУС:

порванный пыльник;
загрязненная смазка;
изношенны внутренние элементы ШРУС;
ослабели или соскочили стопорные кольца.

Неисправности вала:

вмятины;
деформация;
трещины.

Что делать, когда нужен ремонт приводных валов?

Ремонт приводных валов осуществляется путем замены той или иной детали. Не может быть так, чтобы сломалась вся АКПП. Часто ломается именно одна деталь, и ваша задача состоит в том, чтобы найти ее.

Чаще всего, это не так просто, бывает, что приходится заменять все детали по порядку, чтобы найти источник проблемы. Конечно, при поломке у каждой детали свой какой-то определенный «почерк». Все основные моменты поломок тех или иных деталей мы описали выше.

На всех автозаводах, перед тем как собрать новую модель автомобиля, отдельно собирают для него коробку передач. Отсюда очень логичным будет звучать вывод, что у каждого автомобиля своя особенность в АКПП. Многие автолюбители при выборе нового авто смотрят на расчет приводного вала, это часть характеристики, где указано, как именно работает АКПП у данной модели. Также данный расчет отлично поможет вам в дальнейшем, когда вы начнете ремонт или запланируете замену каких-либо деталей.

ДИАГНОСТИКА ПРИВОДНЫХ ВАЛОВ

Диагностику необходимо начинать с оценки поведения автомобиля на дороге. Если во время разворота или крутого поворота раздаются хруст или стук, скорее всего повреждены наружные или внутренние ШРУС. Чтобы определить их состояние, а также проверить пыльники, автомобиль помещают на яму или подъемник.

Если у вас нет ни ямы, ни подъемника, то можно обойтись двумя домкратами и опорными подставками. О том, как безопасно поднять автомобиль с помощью домкратов и подставок, читайте в статье (Замена и восстановление амортизаторов).

Поднимите машину и осмотрите пыльники ШРУС. Если на пыльниках есть трещины, пробоины или любые отверстия, необходимо полностью снять вал, чтобы проверить состояние шарниров. Вовремя заметив повреждение на пыльниках, удастся обойтись их заменой. Если с момента появления дефекта автомобиль проехал больше 500 километров, необходимо полностью разобрать ШРУС, удалить старую смазку, промыть и собрать заново, заполнив новой смазкой. Если не сделать этого, через 2 – 3 тысячи километров смазка с грязью, превратившаяся в абразивный материал, настолько повредит детали шарнира, что потребуется полная замена.

Читайте также: Карданные валы херсонского завода

Осмотрите и пощупайте валы. Обнаружив любые трещины, царапины, вмятины или подозрение на неровность, необходимо снять приводные валы, чтобы нормально проверить их. После того, как с вала сняты оба ШРУС, трубу кладут на ровный стол и катят по нему. Если расстояние между валом и столом изменяется хотя бы на миллиметр, вал необходимо заменить. Ровный вал отмывают и осматривают по мощной лампой, чтобы убедиться в отсутствии трещин и других повреждении. При обнаружении любых повреждений, вал заменяют.

УСТАНОВКА ВАЛА НА АВТОМОБИЛЬ

При установке собранного приводного вала на автомобиль, сначала, насколько получается, вставляют внутренний шарнир (главное, чтобы совпали шлицы), затем внешний. После чего к тормозному диску или ступице прикладывают деревянный, медный или алюминиевый брусок и ударяют по нему молотком. Если стопорные кольца шарниров подобраны правильно, то ШРУС полностью входит в коробку переключения передач с 1 – 2 ударов. Если он не зашел с 3 – 4 удара, необходимо убедиться, что шлицы шарнира и планетарной шестерни совпали и снова попытаться утопить ШРУС. Утопив ШРУС в коробке, установите на место шаровую опору, растяжки и рулевую тягу. Установите и закрепите колесо, затем снимите машину с подъемника или домкрата. Установите шайбу подшипника передней ступицы и закрутите гайку, момент затяжки 220 – 250 ньютон на метр. Данный параметр для различных автомобилей может отличаться, поэтому проверьте его с помощью руководства по ремонту вашего автомобиля. Затянув гайку, обязательно закерните ее.

НАИБОЛЕЕ ЧАСТЫЕ ОШИБКИ, КОТОРЫЕ ДОПУСКАЮТ ПРИ РЕМОНТЕ ПРИВОДНЫХ ВАЛОВ

Если снять с машины один приводной вал и повернуть второй на более чем 15 градусов или завести двигатель, то велика вероятность, что планетарные шестеренки трансмиссии выпадут и потребуется дорогостоящий ремонт коробки переключения передач.

Неопытные водители и автослесари нередко используют неподходящие по толщине стопорные кольца, в результате чего сначала не могут надеть шарниры на вал, затем вставить собранный вал в планетарную шестерню коробки. Пытаясь забить шарнир и вал, они лишь повреждают наружный корпус, после чего требуется замена ШРУС.

Затягивая гайку, которая фиксирует ШРУС в ступице колеса, прикладывают излишнее усилие, в результате чего подшипники ступицы быстро выходят из строя. При слабой затяжке появляется люфт колеса, который негативно сказывается на управляемости машины. Поэтому при затяжке гайки необходимо пользоваться динамометрическим ключом.

Видео:приводной валСкачать

Автомобильный справочник

Видео:Как устроен привод, ШРУС. Что в них ломается.Скачать

для настоящих любителей техники

Видео:Укорачивание приводного вала колеса автомобиля.Скачать

Приводные валы

Крутящий момент, развиваемый двигателем автомобиля, должен передаваться через коробку передач и дифференциал на ведущие колеса, для чего в автомобилях используются приводные валы. При движении автомобиля колеса постоянно перемещаются вверх-вниз, а управляемые передние колеса еще и поворачиваются вправо-влево, что не позволяет применять жесткое соединение приводных валов с другими агрегатами автомобиля. Если двигатель расположен спереди, а ведущие колеса — задние, то в качестве приводного используется вал с карданными шарнирами (карданный вал).

Задача приводного вала — эффективно передавать крутящий момент от одного агрегата к другому, независимо от того, расположены они соосно или со смещением относительно друг друга.

Приводной вал должен работать в широком диапазоне частоты вращения и при этом обеспечивать возможность достаточно больших взаимных перемещений соединяемых элементов во всех плоскостях. Разнообразие требований к шарнирам приводных валов привело к появлению самых разных вариантов привода.

Видео:Шлицевые соединения полного привода корейских автоСкачать

История создания приводных валов

Всерьез о трансмиссии задумались создатели первых автомобилей. Сначала общепринятым был привод на задние колеса, так как решить проблемы переднего привода не удавалось. В случае передних ведущих колес крутящий момент должен равномерно передаваться не только при линейном смещении колеса вверх-вниз, но и при повороте колеса из стороны в сторону.

Читайте также: Замена датчика скорости выходного вала kyron

Для заднего привода передача крутящего момента от двигателя к заднему мосту была реализована с помощью продольного вала с карданными шарнирами. Такой подход к решению проблемы был более простым, ведь углы отклонения таких шарниров небольшие и не влияют на ходовые качества автомобиля.

Изобретение карданного шарнира восходит к XVI столетию; авторами считаются итальянец Джероламо Кардано и англичанин Роберт Гук.

В середине XVI века Кардано создал кольцевой шарнир, в котором корабельный компас оставался в горизонтальном положении, несмотря на морскую качку.

В 1664 году Роберт Гук подтвердил патентом, что его кольцевой шарнир способен соединить концы двух несоосных валов, расположенных под углом друг к другу (рис. 2 «Универсальный шарнир Роберта Гука«).

Термины «карданный шарнир» или «шарнир Гука» и сегодня напоминают об этих двух авторах давнего изобретения.

С появлением переднего привода карданные шарниры использовались и там, но в связи с повышением требований к управляемости и динамике автомобиля поиск более оптимальной передачи крутящего момента привел к появлению шарниров равных угловых скоростей (ШРУС).

На современных легковых автомобилях карданный шарнир применяется только на продольном карданном валу привода задних ведущих колес, хотя и здесь постепенно сдает свои позиции. Различия между карданным шарниром и ШРУСом объясняются в следующих главах.

На грузовых автомобилях карданный шарнир по-прежнему используется на продольном карданном валу привода задних колес, а также в виде сдвоенного карданного шарнира — на поперечных приводных валах.

В декабре 1926 года французские инженеры Пьер Фенай и Жан-Альбер Грегуар получили патент на изобретенный ими шарнир Tracta. Этот шарнир состоял из четырех деталей, соединенных скользящими направляющими. Чтобы не распадаться, он должен был постоянно находиться внутри полусферы.

Шарнир изготавливался на обычных универсальных станках и мог использоваться для передачи большого крутящего момента, поэтому во время Второй мировой войны им оснащались многие французские, английские и американские полноприводные автомобили.

Для шарнира Tracta (рис. 3 «Деталировочный чертеж шарнира Tracta») впервые было использовано определение «гомокинетический», которое и по сей день используется для обозначения шарниров равных угловых скоростей. Сам шарнир сегодня уже не применяется.

Как и в Европе, в Америке тоже пытались решить проблему синхронного вращения, и 4 мая 1923 года Карл Вайсс запатентовал разработанный им вариант такого шарнира (рис. 4 «Чертеж к патенту шарнира Вайсса«).

Этот шарнир изготавливался с 1934 года, но его массовый серийный выпуск начался только после Второй мировой войны. До середины 80-х годов прошлого века он применялся на автомобилях Mercedes-Benz.

В то время, как шарнир Вайсса допускал отклонение не более чем на 20° и применялся на автомобилях с задним приводом, шарнир Tracta мог работать уже под углом до 50°.

В современном автомобилестроении шарнир Вайсса, не в последнюю очередь из-за своей большой удельной массы, практически не применяется.

Самый распространенный в настоящее время ШРУС основан на патенте, который получил инженер Ford Альфред Ганс Рцеппа в июне 1933 года (рис. 5 «Чертеж к патенту шарнира Рцеппа«).

Для достижения современного технического уровня потребовалось много исследовательской работы. Главную роль в этом сыграли английская фирма Hardy Spicer и основанная в 1948 году немецкая компания по производству шарниров Lohr&Bulmkamp.

На базе шарнира Рцеппа, который не допускал осевого смещения, эти две фирмы разработали универсальный ШРУС с возможностью продольного перемещения деталей.

Видео:Люфт в приводеСкачать

Системы привода

Большая часть выпускаемых сегодня легковых автомобилей оснащается приводными залами с шарнирами равных угловых скоростей. Отдельные схемы привода ведущих колес показаны с гомокинетическими (от греческого homos = одинаковый и kine = двигаться) шарнирами (рис. 6 «Схемы привода ведущих коле»).

При переднем приводе ведущими являются передние колеса. На приводных валах со стороны колеса применяются жесткие ШРУСы (без возможности продольного перемещения деталей), а со стороны коробки передач — универсальные (с возможностью продольного перемещения). Передние колеса — управляемые, поэтому угол поворота в шарнире со стороны колеса должен достигать примерно 50°.

Читайте также: Для чего нужен компрессор для бас гитар

Из-за поперечного расположения двигателя и связанной с этим асимметрии в моторном отсеке приводные валы могут быть разной длины.

При заднем приводе ведущими являются задние колеса. На приводных валах как со стороны колеса, так и со стороны коробки передач применяются универсальные ШРУСы, поскольку в этом случае шарнир — в отличие от переднего привода — должен компенсировать только изменение длины валов из-за хода подвески вверх-вниз.

При полном приводе ведущими являются все колеса. Шарниры приводных валов применяются точно так же, как на описанных выше переднем и заднем приводах. Крутящий момент от силового агрегата на задние или (при расположенном сзади двигателе) на передние колеса передается с помощью продольного вала.

Частота вращения валов в этом случае может достигать 6000 об/мин, поэтому продольные валы оснащаются высокооборотными шарнирами. Далее отдельные типы шарниров рассматриваются более подробно.

Видео:Из за чего бывает вибрация ,даже после замены привода , внутренних гранат.Скачать

Общие показатели для приводных валов

Наряду с передачей усилия задачей приводных валов является и равномерная передача крутящего момента на ведущие колеса.

Угловая скорость

Приводные валы только с одним шарниром вращаются неравномерно.

Если два вала соединить простым карданным шарниром под определенным углом и вращать вал I с постоянной угловой скоростью ω₁ то вал II будет вращаться с неравномерной угловой скоростью ω₂ (рис. 7 «Приводные валы с одним шарниром«).

Эта неравномерность, часто называемая погрешностью карданного шарнира, выражается в синусоидальном колебании угловой скорости вала II, как показано на графике цикла вращения 360° (рис. 8 «Изменение угловой скорости в зависимости от положения карданного шарнира«).

При 0°, 180° и 360° вилка шарнира на валу I расположена горизонтально и обладает меньшей угловой скоростью, чем в вертикальных положениях 90° и 270°.

Такое ускорение и замедление крестовины шарнира соответственно изменяет и угловую скорость вала II.

Поскольку решению этой проблемы способствуют угловое и параллельное смещение валов (за счет конструктивно обусловленного расположения элементов трансмиссии и достаточно эластичных опор), карданные валы автомобиля всегда оснащаются двумя шарнирами. Это позволяет компенсировать неравномерности вращения вала.

Максимальный угол в шарнире

Максимальный угол отклонения от горизонтали (рис. 9 «Угол в шарнире«) показывает, под каким углом может работать шарнир, соответствуя требованиям по равномерности передачи крутящего момента и долговечности.

В автомобильной технике максимальный угол в шарнире может составлять более 50°.

Схемы расположения карданных валов

Неизбежно возникающую неравномерность вращения можно компенсировать последовательным размещением двух шарниров на одном валу.

При этом различают два варианта их расположения: Z-схема и W-схема.

Z-схема

Z-схема или Z-изгиб представляет собой наиболее распространенный вариант применения карданного вала. В этом случае изгиб происходит только в одной плоскости (рис. 10 «Z-схема«).

Для абсолютно синхронного вращения ведущего и ведомого валов, соединенных карданным валом, вилки шарниров этого общего вала должны находиться в одной плоскости, а углы в шарнирах должны быть одинаковы.

W-схема

Еще одним способом избежать нежелательных колебаний частоты вращения между валами I и II является W-схема их расположения (рис. 11 «W-схема«).

И в этом случае углы в карданных шарнирах должны быть одинаковыми, а их вилки — находиться в одной плоскости.

Общее правило для Z-схемы и W-схемы заключается в том, что карданный вал и соединяемые им концы ведущего и ведомого валов должны лежать в одной вертикальной плоскости.

В случае бокового смещения при использовании Z-схемы достаточно, чтобы пространственный угол оставался минимальным.

Чтобы избежать нежелательных колебаний частоты вращения вала при использовании W-схемы, угол смещения необходимо высчитать заранее (рис. 12 «Боковое смещение«).