Крестовина вала карданного: устройство, назначение и выбор

Крестовина является одним из ключевых элементов карданной передачи автомобиля. От ее технического состояния во многом зависит ресурс и работоспособность всей системы.

Устройство крестовины карданного вала

По конструкции крестовина карданного вала представляет собой крестообразный шарнир, соединяющий две вилки.

Одна из вилок жестко крепится к трубе карданного вала, вторая – шарнирно соединяется при помощи крестовины, позволяя компенсировать угловые и осевые смещения валов

Основные элементы крестовины:

• Собственно крестовина – стальная крестообразная деталь с 4 шипами
• 4 игольчатых подшипника, устанавливаемых на шипы
• Уплотнительные сальники подшипников
• Стопорные кольца для фиксации подшипников

Для грузового транспорта и спецтехники применяются крестовины карданных валов усиленной конструкции.

Типы подшипников

Различают подшипники двух типов:

1. Однорядные радиально-упорные
2. Двухрядные радиальные

Первые используются в легковых автомобилях и выдерживают осевые нагрузки до 3 тонн. Вторые применяются на грузовом транспорте, выдерживают большие осевые и радиальные нагрузки.

Крепление крестовин

Крестовины карданных валов бывают трех типов по способу крепления:

• Свободного типа – крепятся стопорными кольцами
• Прессового типа – запрессовываются в отверстия вилок с натягом
• Фланцевого типа – крепятся болтами к фланцам вилок

Последние два варианта используются в основном на грузовом и коммерческом транспорте.

Классификация по размерам

По размерам подшипников различают крестовины карданных валов четырех групп:

1. Малые – диаметр отверстия подшипника до 17 мм
2. Средние – диаметр от 17 до 26 мм
3. Большие – диаметр от 26 до 52 мм
4. Особо большие – свыше 52 мм

Крестовина карданного вала ВАЗ относится к малым с диаметром подшипника 16 мм.

Назначение и принцип работы

Основные функции, которые выполняет крестовина:

1. Передача крутящего момента между двумя карданными валами, расположенными под углом друг к другу
2. Компенсация угловых, осевых и радиальных смещений валов при движении
3. Сглаживание динамических нагрузок и вибраций, возникающих при работе трансмиссии

Благодаря шарнирному соединению двух вилок крестовина карданного вала может передавать как поступательное, так и вращательное движение.

При повороте передних колес или продольных качаниях подвески происходит изменение углов между карданными валами, что компенсируется за счет шарнирного соединения в крестовине.

Передаваемые виды вращения

Крестовина карданного вала передает три основных вида вращения:

• Вращение с перекрещивающимися осями
• Вращение с параллельными осями
• Вращение с осями, направленными в одну сторону

Первые два типа характерны для соединения промежуточного и заднего карданных валов, третий используется в рулевых тягах.

Преимущества и недостатки крестовин

Главными достоинствами крестовин являются:

• Простота конструкции и надежность
• Способность работать в условиях высоких нагрузок
• Долговечность, срок службы сравним со сроком службы автомобиля

К недостаткам можно отнести:

• Потеря мощности при больших углах между валами
• Повышенный износ сопрягаемых деталей
• Необходимость регулярной смазки крестовин карданного вала

Диагностика неисправностей

Внешние признаки

Наиболее часто встречающиеся неисправности крестовины карданного вала можно определить визуально:

• Течь смазки через уплотнения
• Ослабление креплений
• Механические повреждения и трещины

Шум и вибрация

При движении автомобиля с изношенной крестовиной карданного вала может появляться:

• Повышенный шум
• Вибрация на ходу

Это свидетельствует об усталостных трещинах, питтинге или задирах в подшипниках.

Замена крестовины на карданном вале

Замена крестовины на карданном вале необходима в следующих случаях:

• Обнаружения трещин или сколов на корпусе
• Значительного люфта или осевого зазора в подшипниках
• Утечки смазки и попадания воды внутрь

Проверка люфта и зазора

Люфт и осевой зазор крестовины карданного вала проверяют в собранном состоянии покачиванием от руки или с помощью специнструмента.

При обнаружении люфта может потребоваться частичная замена подшипников или полная замена крестовины на карданном вале.

Внутренний осмотр

Для полной диагностики состояния крестовины карданного вала требуется ее демонтаж и разборка с осмотром внутренних деталей:

• Состояние подшипников и уплотнений
• Наличие задиров, рисок, коррозии на рабочих поверхностях

По результатам осмотра принимается решение о ремонте или замене крестовины.

Критерии выбора крестовины

Основные критерии при подборе крестовины карданного вала:

Тип автомобиля и условия эксплуатации

Для легкового автомобиля, эксплуатируемого в условиях города, достаточно установить крестовину со стандартными характеристиками.

Для внедорожников, регулярно эксплуатируемых на пересеченной местности, нужна более прочная и износостойкая крестовина.

Размеры и комплектность

Размеры новой крестовины должны полностью соответствовать заменяемой: диаметр отверстий, толщина вилок, наружный диаметр.

Комплектность также имеет значение – крестовина может поставляться отдельно, с подшипниками или в полной сборке.

Характеристики прочности

Для коммерческого транспорта важными параметрами являются:

• Максимальный передаваемый крутящий момент
• Допустимая осевая и радиальная нагрузка на подшипники

Эти данные позволяют подобрать оптимальную крестовину под назначение автомобиля.

Материал и качество изготовления

Выбирая крестовину, стоит обращать внимание на:

• Марку стали корпуса – она должна быть высокопрочной и износостойкой
• Закалку рабочих поверхностей
• Точность балансировки вала
• Наличие сертификатов соответствия