Разное

Вал автомобиля: Карданный вал

Добавлено Автор: alexxlab

Содержание

Карданный вал

Карданные валы (КВ) наряду с карданными шарнирами, промежуточными опорами и соединительными устройствами являются элементами трансмиссии автомобиля.

Карданный вал – это агрегат, который непосредственно передает крутящий момент (энергию вращения) колёсам. 

Новички иногда путают понятие «карданный вал» и «карданная передача». Чтобы этого не происходило, важно усвоить следующие вещи:

  1. Карданный вал имеет две точки опоры, никаких промежуточных опор у него не существует.
  2. Карданная передача может иметь несколько опор и включает в себя несколько карданных валов.

Карданные валы легко встретить на легковом транспорте (полноприводные и заднеприводные авто), малотоннажных грузовиках, автобусах, самосвалах, фурах, автокранах, погрузчиках, тракторах, квадроциклах. А вот у переднеприводных авто карданные валы непопулярны. Сложно добиться синхронного вращения валов. Исключение – транспорт с КВ со ШРУСом.


Устройство карданного вала


Основные элементы наиболее популярной модификации устройства:
  • Центральный вал (карданная труба, ось). Полая труба из металла. Цельнотянутая деталь. Конструктивный элемент, на который крепятся другие детали.
  • Крестовина. Важна для реализации функции контроля углов переменного наклона и, соответственно, вращающихся элементов. Корректный диапазон углов переменного наклона — от 0 до 20 градусов. Это важно для того, чтобы вал не прерывал вращения. Качественные крестовины изготавливаются из легированной стали путём горячей штамповки.
  • Приварная вилка. Соединительный элемент между промежуточным и основным валом. Играет роль компенсатора расстояния по высоте между валами. Значение приварной вилки особенно легко оценить на бездорожье. При подборе вилки для КВ (например, в случае замены) важно учитывать величину крестовины, посадочный диаметр трубы, максимальный угол шарнира и тип крепления.
  • Фланец-вилка шарнира (фланец кардана). Фланец-вилка монтирована в области крепления вала к мосту. Состоит из фланца (плоского диска) и двух рогов, в которых сделаны отверстия под крестовину, для болтов. Вилка крепится к ответному фланцу на ведущих мостах или коробке передач. Наиболее перспективные — вилки–фланцы с 4-мя шлицевыми «пятками» в зонах установки болтов и шлицами на ответных фланцах. Такие решения — гарант качественного соединения узлов. При выборе фланца при замене детали важно учитывать диаметр отверстий и их количество, диаметр самого фланца.
  • Шлицевое соединение. Ответственно за трансформацию рабочей длины при движении. Одна точка шлицевого соединения фиксируется на коробке передач, другая — на редукторе. Когда транспортное средство вынуждено преодолевать ухабы, ямы, то интервал между точками опоры возрастает, и благодаря шлицевому соединению кардан «растягивается».

Обе вилки, крестовина и шлицевое соединение образуют так называемый шарнирный узел. Его основная задача — передача крутящего момента с изменяющимся углом.

Исключение! На некоторых внедорожниках вместо крестовины можно встретить карданы с ШРУС. В этом случае шлицевое соединение отсутствует.

Устройство ряда КВ включает эластичную муфту. Она помогает сгладить колебания крутящего момента и компенсировать осевые, угловые отклонения.


Подшипники

Если же речь идёт не только о карданном вале, но и карданной передаче в целом, рассматривая устройство, нужно не забывать про подшипники. Для поддержания карданного вала в технически корректном положении на нем установлен подвесной металлический подшипник с металлической обоймой и резиновой подушкой.

Именно подвесной подшипник принимает на себя нагрузку (осевую, радиальную), обеспечивает вращение, качение. Это один из наиболее нагруженных элементов трансмиссии, поэтому требует регулярного технического обслуживания.

Промежуточный подшипник выполняет функцию поддержки основного вала, обеспечивает ему возможность вращаться в необходимом направлении. Наиболее лучшими демпфирующими свойствами обладают подшипники в виде кольца, сделанного из эластомера.

Какую функцию выполняет карданный вал?


КВ способен выполнить две важные функции.
  1. Базовая. Передача крутящего момента от КП или же раздаточной коробки автомобиля к задним колесам. Кардан позволяет мягко передать момент с трансмиссии на колеса, погасить вибрацию на бездорожье, обеспечить ходу плавность.
  2. Дополнительная. Играет роль звена между рулевой колонкой и рейкой. То есть это уже часть рулевого механизма. КВ помогает улучшить чувствительность руля.
Благодаря КВ транспортному средству даже на неровной дороге обеспечен хороший разгон. КВ – это фактически оптимизатор эффективной разгрузки передних колёс и инструмент для снижения рисков пробуксовки.

Виды карданных валов

Карданные валы и карданные передачи можно классифицировать по ряду признаков:
  • По типу карданной передачи: открытый и закрытый КВ. Открытый кардан – отдельный элемент транспортного средства, закрытый – интегрированный в другой узел. Распространённый вариант закрытых КВ – их включённость в картер ведущей оси.
  • По конструкции: жесткий кардан, шариковый кардан и кардан кулачкового типа равных угловых скоростей. Передача моментов вращения с вилки у жёстких карданов – неравномерная. Поэтому также решение непопулярно. Его можно встретить только у некоторых легковых авто. У коммерческого транспорта чаще можно встретить шариковые карданы (наиболее популярный вариант) и карданы кулачкового типа. Огромный плюс шариковых карданов – делительные канавки, обеспечивающие оптимальное положение шариков в плоскости. Функционально, практично.
  • По материалу. Базовый материал всех КВ – металл. Наиболее популярный вариант в наше время – сталь. Несколько реже встречаются чугунные и алюминиевые КВ.
  • По способности выполнить компенсацию. Решения, позволяющие обеспечить компенсации между центрами карданов весомых осевых перемещений, относят к универсальным. Если же такой возможности нет, то пред нами – простые КВ.
  • По кинематическим свойствам. Асинхронные и синхронные. Асинхронные конструкции – это популярные решения с крестовиной и вилкой (стоит на транспорте с задним приводом). Синхронные – решения со ШРУСОМ (стоят на переднеприводном транспорте, некоторых моделях полноприводного транспорта). Асинхронная передача по сравнению с синхронной более шумная, но при этом более дешёвая в производстве и простая в обслуживании.
  • По количеству опор. На большинстве транспортных средств стоят трехопорные карданы с одним подшипником, выполняющим функцию соединителя между основным и промежуточным валом. Несколько реже встречаются двухопорные конструкции (в основном, они монтируются на грузовики, ряд полноприводных авто). И ещё реже можно встретить трёхопорные конструкции. Это решение, как правило, присуще Chrysler, Lexus.
  • По количеству секций. Односекционные (на деле – это труба, в конце которой – крестовины и наконечники) и многосекционные.

Проверка состояния карданного вала

Даже, если авто эксплуатируется в неэкстремальных условиях (езда по городским дорогам), проверка состояния карданного вала нужна каждые 5 тысяч километров. При езде по грунтовым дорогам проверка рекомендуема еще чаще: каждые 3 тысячи км. К спецтехнике предъявляются свои требования. Всё зависит от того, на каких объектах она используется. Наибольшее внимание при проверке уделяется крестовине, которая может начать перекатываться, заедать, а также подвесному подшипнику. Появление люфтов после определенного пробега – вполне закономерное явление.

Очень уязвимо и шлицевое соединение. Прежде всего, потому что это движущийся механизм, который постоянно встречается с динамическими нагрузками.

Проверку деталей рекомендуется проводить в следующем порядке:

  • Соединительные элементы (гайки, шайбы) подшипников, муфт, фланцевых вилок. Важно, чтобы не только все соединения были на месте, но и моменты затяжки соответствовали требованиям условий эксплуатации.
  • Муфты в момент кручения вала. Недопустимо присутствие на муфтах трещин, а тем более разрывов. Если такая проблема есть, менять деталь нужно в срочном порядке.
  • Шлицевое соединение в момент вращения вала. Здесь важно понять, нет ли люфтов. Чтобы оценка состояния шлицевого состояния была максимально достоверной, вращение производить целесообразно в обе стороны.
  • Шарниры. Здесь недостаточно просто визуального осмотра. Нужно разместить между вилками отвертку и основательно прокачать. Неприятный момент – это опять-таки нахождение люфта. В этом случае придётся ставить новую крестовину.
  • Подшипники. Принципиальное значение имеет, как происходит проверка. Важны навыки. Для того, чтобы не упустить люфт, одной рукой нужно держать КВ, другой дёргают его в разные стороны.
А вот в случае, если есть подозрение на дисбаланс КВ, не обойтись без диагностики узла на балансировочном стенде. Особенно без такой проверки не обойтись, если во время езды чувствуются постоянные вибрации, а при переключении передач регулярно возникает неприятный скрежет.

Обслуживание карданного вала

Традиционная схема обслуживания базируется на трёх операциях:
  • Проверка состояния вала (см. выше).
  • Замена неисправных деталей (именно замена, восстановление при наличии люфтов и трещин – неграмотное решение проблемы).
  • Смазка шлицевого соединения. При подборе смазки обращайте внимание на нагрузку сваривания (ответственная за противозадирные свойства). Дорогостоящие продукты ориентированы на нагрузку сваривания до 3920 Ньютонов. Для шлицев на КВ на тяжёлом грузовом транспорте их применение только приветствуется. Для легковых же автомобилей достаточно смазки для низконагруженных шлицев. Переплата за продукт здесь нецелесообразна.
У некоторых автомобилей смазывать также нужно подшипники крестовин КВ. Но транспорта, нуждающегося в такой процедуре, не очень много. Это транспортные средства с КВ с тавотницей (пресс-масленкой). Пример КВ с пресс-масленкой представлен на рисунке ниже.

Неисправности карданных валов

Проблема может возникать как у всего устройства, так и только у отдельных его узлов, деталей:
  • Поломка приварной вилки. Возникает из-за изначального неправильного монтажа крестовины, повреждения посадочных отверстий под эту деталь, разрушения вилки.
  • Поломка фланец-вилки. Возникает из-за износа, появления сколов, трещин или повреждения болтов крепления.
  • Выход из строя подшипника. Чаще – из-за естественного износа, ошибках монтажа, постоянного соприкосновения подшипника с пылью, стиля вождения, основанного на постоянном жестком переключении передач.
  • Деформация, погнутость КВ. На основании осмотра мастер принимает решение, можно решить проблему сугубо механическим восстановлением или требуется замена ряда элементов.
  • Вибрация карданного вала. Чаще всего это «ответная реакция» на некорректную центровку деталей, увеличение зазоров между деталями при эксплуатации транспортного средства в тяжелых условиях эксплуатации, некорректного ремонта (непрофессионально выполненных сварочных работ).
  • Кардан начинает «звенеть». Причины могут быть разные. Если повреждена опора, лучший вариант – заменить кардан, если расслабился защитный пыльник  – достаточно провести ремонт методом сварки. Самый простой вариант: проблема с крышкой шлицов – достаточно просто заменить на новую.

Снятие и установка карданного вала

Операции по восстановлению, ремонту авто сопряжены с их демонтажем и, напротив, установкой на трансмиссию.
Главное, при снятии КВ требуется соблюдать строгий порядок действий:
  • Открутите болты и гайки отвести фланец кардана от редуктора.
  • Опустите фланец вниз.
  • Открутите болты крепления.
  • Отведите кардан от КПП.
  • Открутите болты крепления подшипника.

  При установке КВ процедуры выполняйте в обратном порядке. Соблюдение этой схемы позволит избежать ошибок.

Дополнительную информацию вы можете посмотреть в модулях LCMS ELECTUDE — платформе для обучения автомехаников, автомехатроников, автодиагностов. 

Карданный вал автомобиля — Blumaq Russia 2021

Проблемы, связанные с эксплуатацией карданного вала. Карданный вал остается наиболее простым передаточным механизмом между двигателем автомобиля и его ведущим мостом.

Активная эксплуатация автомобиля приводит к появлению проблем карданного вала. Карданная передача является механизмом, с помощью которого крутящий момент передается между валами. Карданная передача используется для взаимного углового перемещения валов. Передача применяется для сохранения взаимного расположения осей вращающихся элементов. В конструкциях автомобилей крестовина карданного вала обеспечивает передачу крутящего момента от раздаточной коробки (коробки передач) к ведущему мосту. В зависимости от количества ведущих мостов автомобиля, изменяется количество установленных карданных валов. Дополнительные валы носят название промежуточных карданных валов.

В состав конструкции карданного вала входит:

  • карданный вал, который представляет собой стальную трубу, выполненную из высоколегированной стали;
  • подвесной подшипник карданного вала;
  • опора карданного кала;
  • муфта карданного вала;
  • крестовина карданного вала.

Труба карданного вала в сборе состоит из скользящей или стационарной вилки, фланца-вилки и крестовины, которая устанавливается в ушках вилок с помощью игольчатых подшипников.

С появлением автомобилей с передним приводом, карданный вал начали применять только на грузовой тяжелой технике, для которой важно движение заднего ведущего моста.

Проблемы карданного вала

Проблемы карданного вала автомобиля начинают проявляться постепенно – появляются посторонние стуки, скрипы и биения. Затем образуются люфты в соединениях пальцев крестовин, которые влекут за собой появление дополнительных посторонних звуков. Если смазка карданного подшипника и пальцев карданной крестовины не дала результата – это сигнал водителю, что пора начать ремонт карданного вала.

Ремонт карданных валов состоит из следующих элементов:

  • замены крестовины карданного вала;
  • замены подвесного подшипника;
  • замена опоры карданного вала;
  • замена игольчатых подшипников.

Замена всего карданного вала производится крайне редко, так как она выполняется из высокопрочной стали, которая рассчитывается на весь срок эксплуатации автомобиля. Кардан может быть поврежден только во время аварии автомобиля.

Произвести ремонт кардана автомобиля можно с помощью оригинальных и неоригинальных запасных частей, продажу которых предлагает компания Blumaq. Компания специализируется на продажах недорогих запчастей для автомобилей отечественного и импортного производства.

Полуоси и приводной вал в трансмиссии автомобиля

Приводной вал и полуоси, являются весьма ответственными узлами в трансмиссии автомобиля. Приводные валы сегодня устанавливаются на переднеприводные, заднеприводные и полноприводные автомобили. Полуоси изготавливаются из прочного сплава, так как при эксплуатации они испытывают огромные нагрузки в виде скручивания и сдвига.

 

 

Устройство и предназначение приводных валов

Основным предназначением приводного вала автомобиля является передача крутящего момента от КПП и дифференциала на ведущие колеса.  Простейший приводной вал состоит из следующих компонентов:

 

  • ось;
  • внутренний ШРУС;
  • наружный ШРУС.

В автомобиле с передним приводом внутренний ШРУС закреплен в КПП и соединен с внешним шарниром на колесе посредством жесткой полуоси.

ШРУСы соединяются и фиксируются на полуоси посредством стопорных колец, а передача вращения обеспечивается за счет шлицевого соединения шарниров и полуоси. ШРУСы позволяют ведущим колесам перемещаться в вертикальной плоскости, а также менять траекторию движения автомобиля. При исправных приводных валах автомобиль движется плавно и без рывков в любых положениях шарниров равных угловых скоростей.

В заднеприводных автомобилях с классическим задним мостом, для передачи крутящего момента на колеса также применяются полуоси, но несколько иной конструкции. В заднем мосту устанавливаются полуразгруженные и разгруженные полуоси. Разгруженные полуоси более распространены, так как в силу более совершенной конструкции испытывают значительно меньше нагрузок и служат гораздо дольше, нежели полуразгруженные.

Полуразгруженная полуось внутренней стороной закреплена в полуосевой шестерне дифференциала, а внешняя сторона оканчивается ступицей колеса, закрепленной в шариковом подшипнике. Разгруженная полуось имеет аналогичную конструкцию, однако ступица колеса закреплена уже в двух роликовых подшипниках. Данное отличие в конструкции позволяет освободить полуось от воздействия на нее всяческих нагрузок, кроме нагрузки от передачи крутящего момента.

Также следует отметить, что в автомобилях с передним расположением силового агрегата и задним приводом передача крутящего момента от КПП на задний мост может также осуществляться посредством приводного вала. Такой приводной вал имеет аналогичную конструкцию с полуосью, передающей крутящий момент непосредственно на ведущее колесо. Современные задне- и полноприводные автомобили оборудованы именно приводными валами на основе ШРУСов, взамен устаревшим карданным передачам.

 

 

РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:

 

Коленчатый вал двигателя

 

Коленчатый вал двигателя воспринимает действия расширяющихся газов при рабочем ходе поршней, передаваемые шатунами, и преобразуем их в крутяший момент. Кроме того, коленчатый вал обеспечивает движение поршней во время вспомогательных тактов и пуска двигателя.

Коленчатые валы двигателя изготовляются штамповкой из средне углеродистых легированных сталей и литьем из модифицированного магнием чугуна в зависимости от конструктивных и технологических  особенностей коленчатых валов.

Устройство коленчатого вала 


Коленчатый вал состоит из коренных и шатунных шеек, соединенных щеками, к которым крепятся противовесы (могут быть отлитыми как одно целое с налом) переднего конца коленчатого вала, на котором имеются посадочный поясок крепления газораспределительного зубчатого колеса и шкива. На заднем конце коленчатого вала имеется маслоотражательный гребень, маслосгонная резьба и фланец (может отсутствовать) для крепления маховика. В торце имеется гладкое отверстие иод подшипник дли опоры ведущего вала коробки передач. В коренных шейках для масляных каналов выполнены отверстия пол углом к пустотелым шатунным шейкам, гле масло дополнительно очищается под действием центробежных сил.

Форма коленчатого вала


Форма коленчатого вала определяется числом и расположением цилиндров, порядком работы и тактностъю двигателя. В большинстве случаев применяют полноопорные коленчатые валы, т.к. каждая шатунная шейка расположена между коренными. Для повышения износостойкости поверхностный слой коренных и шатунных шеек подвергают закалке на глубину 3—4 мм с нагревом ТВЧ. После термической обработки шейки валов, проводят шлифование шеек и полируют. Для повышения жесткости и надежности коленчатых валов применяют перекрытие шеек. Перед капитальным ремонтом двигателя проводят исследование дефектов коленчатого вала. После чего составляют технологическую последовательность ремонта по устранению дефектов коленчатого вала. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коленчатые валы двигателя:

а — двигателя автомобиля ЗИЛ-130; б — двигателя ЯМЗ — 236; в — КамАЗ-740; 1 — передний конец вала; 2 — грязеуловитель; 3 — шатунная шейка; 4 — противовесы; 5— масло отражатель; 6 — фланец для крепления маховика; 7 — коренная шейка; 8  — щека; 9 — гайка; 10 и 15 — съемные противовесы; 11 —  распрелелтельное зубчатое колесо;  12— установочный штифт; 13 — зубчатое колесо привода масляного насоса; 14 — винт: 16 — шпонка; А — величина перекрытия шеек.

Приводной вал — что это такое?

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.

Если разобраться, то приводной вал играет основную роль во многих элементах системы: в области трансмиссии, влияет на комфортабельность транспортного средства, его динамику, уровни вибрации и шума, эффективность, срок службы, оптимизацию веса. В современном мире было выработано новое поколение приводных валов, которое напрямую является успешным результатом различных новых разработок в методах оптимизации устройства, а также непрерывного процесса научно-исследовательской деятельности. Опираясь на многолетний опыт, который начинается с появления первых приводных валов, множество компаний модернизируют и усовершенствуют уже существующие приводные валы.

Приводной вал, он же передний правый вал, а также, передний левый вал. Все эти элементы являются неотъемлемой частью автоматической коробки переменных передач. В современном мире огромной популярностью в последнее время пользуется именно автоматическая коробка передач. Зачастую, она служит начальным и базисным уровнем езды у начинающих автомобильных покровителей. Если разобраться, то и автомобилисты с большим стажем также не противятся, чтобы пересесть на автоматическую коробку переменных передач, так как это максимально упрощает передвижение транспортного средства на дороге.

1. Узлы АКПП – что лежит в основе ее работы?

Назначение узла автоматической коробки переменных передач заключается в том же, что и у механической коробки переключения передач. Так, основная функция заключается в преобразовании и изменении направления крутящего момента. Так, автоматические коробки имеют отличия от механических в численности передач. Помимо этого, существуют самые разнообразные способы переключения передач, а также имеются различные типы и виды сцепления.

Теперь следует поближе рассмотреть устройство автомобильной коробки переменных передач. Первой и одной из важнейших деталей всего узла «автоматики» является гидротрансформатор. По своей автомобильной природе данное устройство предназначено для обеспечения непосредственного преобразования передачи в момент определенного крутящего момента. В своей непосредственной эксплуатации данное устройство использует рабочую жидкость. Если рассматривать автоматическую коробку переменных передач, то зачастую в нем используют готовое трансмиссионное масло. Исходя из первого элемента можно вычислить второй, которым является планетарный редуктор. Данное устройство являет собою узел, основными составными компонентами которого являются сателлиты, шестерни солнечные и шестерни коронные. Редуктор является основным узлом, который незаменим в автоматической коробке переключения передач.

Для управления вышеуказанным и описанным редуктором используется комплекс, название которого – система гидравлического управления. В данную систему входит гибкий приводной вал, а сам чертеж автомобиля конкретно для собственного транспортного средства лучше всего подскажет автолюбителю в его возникших вопросах по функционированию. Это связано напрямую с тем, что каждый автомобильный производитель использует свои собственные различные конструкции, следовательно, все элементы данных систем могут отличаться как по устройству, так и принципу работы и местоположению.

2. Приводной вал – конструкция и функции.

В системе автоматической коробки переменных передач присутствует ряд необходимых подшипников. Эти элементы являются очень важными для успешной работы всей системы переключения передач, так как из-за них может полностью прекратить свою производительность и работу вся коробка передач. Например, данный элемент по сущности своей важности может быть сравним с жизненно необходимыми элементами для автомобиля, такими как подвесной промежуточный подшипник приводного вала. Казалось бы, что ничего фатального не произойдет, если один подшипник придет в неисправность, которая будет характеризоваться очень сильным гулом из-под капота транспортного средства.

Помимо этого, очень важной деталью является шарнирный комплект. Именно без этого устройства конструкции никак не сможет обойтись в своей успешной работе приводной вал автомобиля. Данный конструктивный элемент обеспечивает равномерность в передаче различных тяговых усилиях, которые приходятся напрямую на ведущие колеса.

Существует одна очень распространенная причина, по которой шарниры приводного вала дают сбой. Такой проблемой является не герметичность пыльника. Любую неисправность в данной детали можно заметить сразу, так как автомобилист во время езды может заметить неравномерность в распределении веса транспортного средства между всех его колес. Естественно, первым составным элементом проверки является давление шин, после чего уже следует приступать к разбору автоматической коробки переключаемых передач. Пыльник и сальник у приводного вала, по своей сущности, являются очень схожими функционирующими элементами, которые также могут очень просто выйти из строя, несмотря на элементарность всего устройства. Основной проблемой является протекание сальника, вследствие чего устройство приходит в неисправность.

Если под капотом транспортного средства автомобилист замечает, что что-то капает, то необходимо незамедлительно первым делом приступить к тотальной проверке сальника. Других и побочных проблем в первое время не будет ощущаться, но этот «рак» с течением времени приведет в негодность всю систему автоматической коробки переменных передач.

3. Что делать, когда нужен ремонт приводных валов?

Есть определенный набор действий, которые следует применять в случае неисправности устройства приводных валов. Основным конструкционным элементом ремонта приводных валов является замена поврежденной части, узла или иного механизма. Тем не менее, может произойти самое страшное и фатальное – вся система автоматической коробки переменных передач была сломана. Очень часто встречаются проблемы, которые возникают на почве поломки одной конкретной детали, основная задача при этом автолюбителя будет состоять в том, чтобы произвести полную замену поврежденного элемента. Конечно, предварительно возникает иная проблема: нужно найти этот поврежденный элемент.

Зачастую, для того, чтобы найти неисправность может потребоваться очень много времени. В таком случае, приходится заменять по порядку все существующие детали до того момента, как найдется кредо проблемы. Естественно, что при поломке каждой отдельной детали данного устройства есть своя определенная характеристика и особенность. Именно поэтому все основные моменты поломок различного рода деталей были описаны немного выше. Важно знать, что перед тем как приступить к сборке новой модели транспортного средства, на всех автомобильных заводах предварительно и отдельно собирается коробка передач. Очень логичным выводом из вышеуказанного тезиса будет являться то, что у каждого транспортного средства существует своя особенность в автоматической коробке переменных передач.

Таким образом большинство автомобильных ценителей при новом и новом выборе потенциально приобретенного транспортного средства смотрят непосредственно на расчет приводного вала, так как это является частью такой характеристики, которая указывает на принцип работы автоматической коробки переключения передач у данной модели автомобиля. Помимо этого такого рода расчет лучше всего помогает автолюбителю в дальнейших действиях, которые напрямую заключаются в ремонте или запланированной замене определенных деталей всего узла данной системы.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Карданный вал: устройство, эксплуатация и ремонт

«Слушай, у тебя кардан стучит. Сдавай в ремонт, а то дело плохо кончится», — говорил главной героине фильма «Москва слезам не верит» ее любовник. О том, что такое карданный вал, зачем он нужен, какие неисправности для него характерны, и как их ремонтировать, – в нашей сегодняшней статье.

Карданный вал

Из истории кардана

Если помните, то машина, на которой ездили персонажи фильма, была ВАЗ 2103 – с задним приводом. Карданный вал, о котором говорит герой-любовник, это узел трансмиссии «тройки», который также устанавливался на автомобили с полным приводом. Для переднеприводных машин такой узел трансмиссии не нужен – крутящий момент от двигателя на переднюю ось передается через главную передачу и дифференциал, которые находятся в картере коробки передач.

Карданный вал в системе полного привода

Задне- и полноприводные автомобиль без карданного вала обойтись не могут: с его помощью крутящий момент от коробки передач или раздатки (для полноприводников) к редукторам переднего и заднего моста. Впервые принцип работы этого механизма описал итальянец Джироламо Кардано, по имени которого и был назван вал. В автомобилестроении кардан начали применять в конце 19-го века. К примеру, одним из пионеров в установке карданного вала на автомобиль стал основатель одноименной французской компании Луи Рено. На его машинах кардан зарекомендовал себя с самой лучшей стороны: благодаря внедрению в трансмиссию этого узла инженерам удалось решить важную проблему – без провалов передавать крутящий момент от КПП к заднему мосту во время движения по неровной дороге, обеспечивая, тем самым, плавность хода. С тех пор карданный вал эволюционировал незначительно – механизм передачи крутящего момента остался прежним, а вот конструкция узла усовершенствовалась в зависимости от того, на какой конкретной модели автомобиля он устанавливался.

Из чего состоит и как работает карданный вал

В устройстве карданного вала принято различать пять основных компонентов:

Центральный вал. Представляет собой полую (для снижения массы узла) стальную трубу.

Крестовины с наконечниками. Это выполненные в форме креста шарниры, функция которых – следить за тем, чтобы все вращающиеся элементы трансмиссии работали под определенным переменным углом (от 0 до 20 градусов) для плавной передачи крутящего момента – в этом случае коэффициент полезного действия крестовин наивысший. Если угол вращения в процессе движения автомобиля превышает 20 градусов, крестовина начинает работать под большой нагрузкой, что влияет на сбалансированность карданного вала.

Устройство карданного вала

Вилка скользящая. Представляет собой узел, ответственный за соединение шлицевых концов промежуточного и карданного валов. Вместе со шлицами компенсирует изменение расстояния по высоте между промежуточным и карданным валом во время движения автомобиля по пересеченной местности.

Промежуточный подшипник. Выполняет функцию поддержки основного вала, обеспечивая ему свободное вращение по своей оси. В зависимости от количества секций карданного вала, бывает два, три, и более промежуточных подшипников.

Помимо этих, основных деталей, в состав карданного вала входят различные крепления, уплотнители и эластичная муфта, которая принимает на себя удары, возникающие при включении сцепления.

Различают односекционные и многосекционные карданные валы. Односекционные карданные валы применяются в конструкции трансмиссий задне- и полноприводных спортивных автомобилей, которым необходима максимально быстрая передача крутящего момента на ведущие колеса. Многосекционными карданными валами оснащают стандартные легковые и грузовые автомобили.

Плюсы и минусы кардана

Конструкция карданного вала обладает одним существенным преимуществом – он выдерживает огромные нагрузки, припадающие на трансмиссию автомобиля при движении по дорогам с качественным покрытием и пересеченной местности.

Недостаток у карданного вала тоже один – его большая масса, которая добавляет лишние килограммы в снаряженную массу автомобиля, что влияет на его динамические характеристики и расход топлива. Кроме того, установка карданного вала на автомобиль требует оборудования под его днищем специального туннеля, выпуклая сторона которого выдается в салон и приносит неудобства пассажирам заднего ряда. Вращающийся механизм карданного вала служит источником шумов и вибраций, которые в современных автомобилях практически свели на нет посредством установки высококачественных шумо- и виброизоляционных материалов.

Кардан поломался: как диагностировать и ремонтировать

Самый крепкий элемент карданного вала – собственно сам вал (валы), изготовленный из выдерживающей высокие нагрузки стали. Ориентировочный ресурс этой детали – 500 тысяч километров. Но и эта деталь может повредиться в процессе эксплуатации – например, погнуться при наезде автомобиля на какое-нибудь препятствие или выходе из строя (обрыве) его элементов (шарниров).

Правка карданного вала

Когда эта неприятность происходит, диагностировать поломку можно по увеличившейся вибрации, которая приходит из-под днища кузова в процессе езды. Некоторые умельцы говорят, что в таком случае карданный вал можно «вылечить», простучав его кувалдой и выровняв изгибы. Мы же рекомендуем заменить погнутый вал на новый. Так как некорректная правка геометрии карданного вала может привести к быстрому выходу из строя крестовин. При замене карданного вала важно правильно его отбалансировать, в противном случае неотбалансированый вал, производя вибрации, разрушит не только крестовины, но и другие детали трансмиссии. Балансировку карданного вала невозможно произвести самостоятельно – для этой операции потребуется специальное балансировочное оборудование, которые имеется в мастерских, занимающихся ремонтом карданных валов.

Более всего подвержены поломкам такие элементы карданного вала, как шарниры, крестовины, подшипники. Эти детали в процессе длительной эксплуатации изнашиваются и не могут выполнять своих функций. Ресурс работы шарниров в зависимости от типа привода и конструкции трансмиссии автомобиля составляет 60 – 70 тысяч километров, столько же выхаживают крестовины и подшипники. Впрочем, они могут износиться и раньше – это зависит от качества самих деталей, манеры езды водителя и условий, в которых эксплуатируется автомобиль.

Шарнир карданного вала

Диагностировать выход из строя шарниров, подшипников и крестовин можно по появившимся стукам, щелчкам при переключении передачи или начале движения, нехарактерным для нормальной работы карданной передачи шумам или вибрациям. Мы настоятельно рекомендуем не заниматься «лечением» этих изношенных деталей. Лучше всего будет заменить их на новые: стоят они сравнительно недорого, устанавливаются довольно легко. Замену шарниров, крестовин и подшипников можно сделать самостоятельно, обладая определенными навыками. Если же вы таким навыками не обладаете, то правильно будет обратиться на СТО.

Еще одна характерная для карданной передачи поломка – потеря герметичности защитных чехлов шаровых шарниров. Когда чехол изнашивается, в нем появляется щель, через которую сочится трансмиссионная жидкость. Если эта жидкость вытечет полностью, шарниры перестанут смазываться и могут быстро износиться от повышенного трения.

Диагностировать эту неисправность можно, заглянув под днище стоящего автомобиля. Если вы заметите капли масла под карданом в местах, где находятся шаровые шарниры, значит, разорвался чехол. В этом случае советуем установить новые чехлы.

Чтобы продлить срок службы всех элементов карданного вала, рекомендуем придерживаться следующих нехитрых правил:

  • плавно трогаться при начале движения;
  • не допускать длительной пробуксовки колес в глубоких колеях;
  • не разгоняться резко;
  • воздержаться от езды по пересеченной местности.

Водитель, береги кардан смолоду!

Усиленный приводной вал L=400 мм для автомобилей Лада передний привод.

 

Усиленный приводной вал длина L=400 мм для переднеприводных автомобилей семейства Лада на базе ВАЗ2108, Лада 110, Приора, Калина, Калина2 МКПП и РКП, Гранта МКПП и РКП, Гранта КРОСС МКПП и РКП. Левый. Колличество шлицев Z=22.

Цена указана за 1 штуку.

 

Является дной из главных и незаменимых деталей повышающих надежность автомобилей для автоспорта. 

Поломанный вал — это как правило сход с трассы и отсутствие результата. Поддельный вал — это не экономия, а проигрыш!

Примите для себя решение, что важнее! 

Цена указана за 1 штуку.

Шлиц вала нарезной. Это связано с технологией производства валов из стали используемой при изготовлении валов ВАЛ-РЕЙСИНГ.

Применена оригинальная технология закалки и последующей правки вала по технологии «тупым бойком», позволяющим, производить правку без повреждения и микротрещин.

Валы изготовлены из сертифицированной, конструкционной, лигированной стали специальной марки с характеристикой 

σв — временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа = 1980 (при температуре отпуска 200 градусов)

Данная сталь применяется, для изготовления торсионных валов и других нагруженных деталей трансмиссий, работающих при скручивающих, повторно-переменных и высоких динамические нагрузках. Относящихся к торсионным сталям. 

(На рынке автозапчастей представлены валы привода из стали 30ХГСА. 

σв — временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении),       МПа = 1700 (при температуре отпуска 200 градусов)

В производстве данных валов ВАЛ-РЕЙСИНГ для Лады 4х4. данная сталь не применяется.)

 

 

Результат испытаний: Вал привода левого колеса автомобиля LADA, производства ВАЛ-РЕЙСИНГ.

Регулярные испытания проводятся на специальном контрольно-измерительном стенде произодителя популярных автомобилей в России, позволяющем плавное нагружение объекта испытания крутящим моментом до его поломки.

Предел статической прочности составляет 412 кгс м, предел упругости 260  кгс м, угол закрутки до 100 град.

(Результат  испытания: Поломка вала произошла по канавке под упорное кольцо, характер разрушения – вязкая поломка под прямым углом к оси, ровный срез.) 

Примечание: Согласно конструкторской документации предел прочности на приводы передних колес автомобилей ВАЗ составляет Мпр=250 кгс м, не ниже. Информация в КД по пределу упругости (пропорциональности) отсутствует.

Вразы повышает надежность автомобиля в кинематической схеме, при установке блокировки ВАЛ-РЕЙСИНГ в спортивные автомобили!

 

  

 

 

 

Признаки неисправности или выхода из строя приводного вала

Приводной вал — это стержневой компонент, который передает крутящий момент от двигателя вашего автомобиля на колеса. По сути, это вал, который приводит в движение ваш автомобиль. Карданный вал передает крутящий момент под разными углами между компонентами трансмиссии. Важно, чтобы вал в сборе был гибким, потому что оси трансмиссии колеблются вверх и вниз и перемещаются в поперечном направлении при торможении и ускорении.Узел карданного вала состоит из: карданный вал, карданные шарниры, шлицы скольжения и коромысла.

Как работает приводной вал?

Важно отметить, что у переднеприводных автомобилей нет приводных валов. Трансмиссия и мост объединены в единый блок, называемый трансмиссией. Однако в полноприводных и заднеприводных автомобилях трансмиссия и ось являются отдельными блоками.Отсюда и карданный вал, который передает вращательное движение трансмиссии на ось.

Этот компонент имеет трубчатую конструкцию и обычно изготавливается из алюминия, стали или углеродного волокна, что делает его прочным и легким.

Некоторые общие признаки неисправности приводного вала

Важно отметить, что приводной вал сам по себе выходит из строя редко. Однако из-за чрезмерного напряжения и коррозии на нем в конечном итоге появятся признаки отказа.

1. Сильные колебания и дрожь

Вибрация и вздрагивание — наиболее частые признаки неисправности карданного вала.Если втулки или карданный шарнир изнашиваются, может возникнуть чрезмерная вибрация карданного вала. Это также может быть результатом неправильного крепления приводного вала или разбалансировки агрегата. Сильно вибрирующий карданный вал также может вызывать износ других компонентов трансмиссии.

2. Необычные шумы

Необычный шум — еще один показатель износа приводного вала. Если подшипники и втулки, поддерживающие карданный вал и карданные шарниры, выходят из строя или изнашиваются, они влияют на способность приводного вала нормально вращаться.Когда это произойдет, вы услышите царапающие, скрипящие, лязгающие и дребезжащие звуки. Если вы слышите какой-либо из этих шумов, крайне важно записаться на прием к нашим техническим специалистам в AAMCO Bay Area.

3. Дрожь при разгоне

Вы испытываете сильную дрожь при ускорении с низкой скорости или из положения остановки? Это еще один ключевой признак неисправности компонентов карданного вала.Причиной этого может быть изношенный центральный подшипник или ослабленный карданный шарнир. Вы также можете услышать странные звуки, когда ваш автомобиль вздрагивает. Важно, чтобы вы как можно скорее проверили это у наших специалистов в районе залива AAMCO.

4. Проблемы с поворотом

Если вы испытываете проблемы при поворотах, высока вероятность того, что ваш карданный вал изношен. Поврежденный приводной вал не позволяет колесам вращаться должным образом, что ограничивает ваш контроль над автомобилем.Это проблема безопасности, и ее необходимо срочно проверить в AAMCO Bay Area.

Чтобы ваш карданный вал всегда был в хорошем рабочем состоянии, вы должны хорошо смазывать его. Отсутствие смазки может вызвать повреждение карданного вала и его компонентов. Часто используемые карданные валы следует проверять регулярно, так как они могут преждевременно изнашиваться из-за чрезмерного движения.

Получите лучший ремонт автомобилей и услуги карданного вала в районе залива AAMCO

Приводные валы являются основным компонентом трансмиссии вашего автомобиля.Любые проблемы с ними значительно ухудшают управляемость и характеристики вашего автомобиля.

Своевременное решение проблем с карданным валом имеет решающее значение. Если вы заметили какой-либо из упомянутых признаков или если вам нужны услуги по ремонту карданного вала и другие услуги по ремонту автомобилей, обязательно назначьте встречу в AAMCO Bay Area, чтобы ваш автомобиль осмотрел профессиональные специалисты.

Назначьте встречу с AAMCO Bay Area

Найдите местный район залива AAMCO

4 признака неисправности оси CV / полуоси

Ось постоянной скорости (CV), также известная как полуось, получает мощность от трансмиссии и дифференциала транспортного средства и передает ее на колеса, позволяя транспортному средству двигаться вперед.Как вы можете догадаться, это важная инженерная часть, поэтому важно следить за признаками того, что все может пойти плохо. Ниже приведены четыре наиболее распространенных симптома неисправной оси CV; если вы заметили что-либо из этого, немедленно обратитесь в местный сервисный центр Chevrolet.

4. Вибрация во время вождения

Это непростой вопрос, поскольку есть много вещей, которые могут вызвать вибрацию во время вождения. Однако, если вибрации чрезмерны, увеличиваются со скоростью или придают непривычно «упругое» ощущение вашего привода, это может быть связано с осью CV.Какой бы ни была причина вибрации, важно провести осмотр вашего автомобиля; если он слишком сильно вибрирует, его становится труднее контролировать.

3. Смазка на внутренней стороне или краю шин

Шарнир оси CV имеет башмаки, которые содержат смазку, пока ось вращается, чтобы предотвратить утечку. Если в пыльнике возникнет течь, отсутствие смазки может вскоре привести к выходу из строя ШРУСа. Если вы заметили смазку на краю шины или внутренней части колеса, не ждите, чтобы доставить машину в сервис.

2. Стук

Не обращайте внимания на стук или лязг, особенно ритмичный. Хотя это не всегда происходит от оси CV, ни одна из потенциальных причин не является хорошей, поэтому требуется немедленная проверка. В некоторых случаях вы можете заметить, что стук более выражен в обратном направлении. В конце концов, лучше всего, чтобы эксперты сразу же изучили проблему. Если вы не уверены, насколько безопасно управлять автомобилем, позвоните нам. Мы обсудим с вами проблему и поможем при необходимости.

1. Шумы «щелчка» при повороте

Хотя иногда это называют громким щелчком, а иногда описывают как хлопок, этот шум безошибочно определить, как только вы его услышите. Он проявляется, когда вы поворачиваете автомобиль, и это происходит из-за ослабленных шарниров изношенной оси CV. Как и в случае с другими симптомами, важно немедленно доставить автомобиль в сервисный центр, если вы слышите этот шум.

Как работает трансмиссия автомобиля

Добро пожаловать в Gearhead 101 — серию статей об основах работы автомобилей для новичков в автомобилестроении.

В нашей первой статье из этой серии мы обсудили все тонкости работы автомобильного двигателя. Мы узнали, что в результате кучи крошечных взрывов двигатель вашего автомобиля вызывает вращательное движение в коленчатом валу. Это вращательное движение, называемое крутящим моментом , и является движущей силой автомобиля.

Все хорошо. Но как передать крутящий момент от двигателя, чтобы двигать колеса автомобиля?

Ответ на этот вопрос — тема сегодняшней публикации: трансмиссия.

Что такое трансмиссия

Трансмиссия — это не отдельная часть вашего автомобиля, а скорее набор частей, которые работают вместе, чтобы передавать крутящую силу, вырабатываемую вашим двигателем, на колеса, чтобы ваш автомобиль мог двигаться.

Возможно, вы уже встречали слово «трансмиссия». Хотя это часто используется как синоним трансмиссии, это не одно и то же. Трансмиссия включает в себя все, что заставляет автомобиль двигаться, включая двигатель. Трансмиссия включает в себя то, что движет автомобилем, а не , включая двигатель. Именно на этих эксклюзивных деталях двигателя мы сосредоточимся ниже.

Есть несколько вариантов трансмиссии. В этой статье я сосредоточусь на двух компонентах, используемых в большинстве автомобилей: на заднем и переднем.В следующей статье мы познакомимся с удивительно сложным миром полного привода и полного привода!

Задний привод

В устройствах с задним приводом мощность передается на задние колеса для перемещения автомобиля. Это трансмиссия, которая существует дольше всего и до сих пор используется во многих легковых и грузовых автомобилях.

Такая компоновка обеспечивает множество преимуществ по сравнению с переднеприводными. Во-первых, он более равномерно распределяет вес между шинами, что, в свою очередь, обеспечивает лучшее рулевое управление и управляемость.Во-вторых, задний привод обеспечивает более эффективное торможение по сравнению с переднеприводными автомобилями. Наконец, что, вероятно, наиболее важно, задняя трансмиссия разделяет функции рулевого управления и управления автомобилем, что может улучшить управляемость и ускорение. В автомобилях с задним приводом только задние колеса должны перемещать автомобиль. В переднеприводных автомобилях колеса должны перемещать автомобиль вперед или назад. и поворачивают его влево или вправо. Мы поговорим об этом подробнее, когда будем обсуждать переднеприводную трансмиссию ниже.

Задний привод состоит из следующих основных частей:

Коробка передач. Я планирую посвятить целую статью тому, как работают трансмиссии, но пока поймите, что трансмиссия контролирует количество мощности, которое передается от вашего двигателя к вашим колесам. В заднеприводных автомобилях трансмиссия прикреплена к задней части двигателя посредством маховика. Трансмиссия принимает вращающееся движение — крутящий момент — от коленчатого вала двигателя и передает его …

Приводной вал. Приводной вал представляет собой вращающуюся трубку, которая соединяется с задней частью трансмиссии и передает крутящую силу, начатую в двигателе, на заднюю часть автомобиля в дифференциале (подробнее об этом чуть позже). Конструкции приводных валов бывают двух типов: торсионная трубка и Hotchkiss.

Приводные валы с торсионной трубкой использовались на старых автомобилях и до сих пор используются на некоторых грузовиках и внедорожниках. Сам карданный вал заключен в трубку . Тормозные трубки соединяют трансмиссию и дифференциал посредством одного карданного шарнира, или коротко карданного шарнира.

Приводные валы Hotchkiss являются наиболее распространенной конструкцией приводных валов. В отличие от приводных валов с торсионной трубкой, приводные валы Hotchkiss имеют открытую конструкцию, что означает, что вы действительно можете видеть вращение приводного вала под автомобилем, когда он движется. Кроме того, вместо использования одного карданного шарнира для соединения трансмиссии и дифференциала, приводные валы Hotchkiss используют два карданных шарнира.

Дифференциал. Дифференциал — это деталь размером с дыню, которая находится между двумя задними колесами. Это последняя остановка трансмиссии перед передачей крутящего момента на задние колеса.Дифференциал передает крутящий момент, заставляя их вращаться, что, в свою очередь, приводит в движение автомобиль.

Он называется «дифференциалом», потому что он позволяет двум задним колесам на одной оси двигаться с разными скоростями . Вы, вероятно, думаете: «Когда мои задние колеса будут двигаться с разной скоростью?» Что ж, обычный случай — это когда вы заходите за угол. Когда вы делаете поворот вправо, ваше внутреннее колесо (правое колесо) проходит меньшее расстояние, чем ваше внешнее колесо (левое колесо).Чтобы не отставать от внутреннего колеса, внешнее колесо должно вращаться немного быстрее. Это возможно благодаря дифференциалу. Если бы между обоими колесами было прочное соединение, одно из колес должно было бы скользить, чтобы ось продолжала двигаться.

Если вы хотите лучше понять, как работает дифференциал, посмотрите это потрясающее видео 1937 года:

Трансмиссия передняя

Сегодня многие автомобили используют передний привод. Вместо задних колес движением движутся передние колеса.Следовательно, вам не нужен длинный приводной вал, который проходит по всей длине автомобиля, чтобы передавать крутящий момент для перемещения колес. Все компоненты трансмиссии — трансмиссия, дифференциал и карданные валы — находятся в передней части автомобиля. Чтобы все эти компоненты располагались спереди, в автомобилях с передним приводом двигатель размещается в автомобиле боком. Это называется «поперечным размещением двигателя». Откройте капот автомобиля — если двигатель работает горизонтально, а не вертикально, вероятно, у вас переднеприводный автомобиль.

Поскольку все части переднеприводной трансмиссии расположены в передней части автомобиля, вы можете сделать их меньше и легче. Или вы можете сделать машины больше, но просто чтобы было больше места для пассажиров. Следовательно, большинство минивэнов используют передний привод.

Еще одно преимущество переднеприводных автомобилей заключается в том, что, поскольку передняя часть автомобиля имеет больший вес из-за того, что все компоненты трансмиссии находятся спереди, она обеспечивает большее сцепление с скользкими поверхностями, такими как снег.Однако вы получаете это преимущество только на более низких скоростях. Когда вы едете на более высоких скоростях, задний привод действительно обеспечивает лучшее сцепление с дорогой.

Передняя трансмиссия имеет такую ​​же базовую настройку, что и трансмиссия на задние колеса, но детали немного другие:

Коробка передач. Вместо трансмиссии у большинства передних трансмиссий есть трансмиссия. Коробка передач объединяет трансмиссию и дифференциал в одно целое. Если у вас переднеприводный автомобиль и вы хотите заработать бонусные баллы Car Guy, называйте свою трансмиссию не трансмиссией, а трансмиссией.

В то время как большинство автомобилей, в которых используются коробки передач, устанавливают их непосредственно рядом с двигателем, некоторые спортивные автомобили используют коробки передач на заднеприводных поездах для равномерного распределения веса.

Полуось. Поскольку все компоненты трансмиссии находятся в передней части автомобиля, автомобили с передним приводом не нуждаются в длинных приводных валах для передачи крутящего момента на колеса. Вместо этого полуось соединяется от коробки передач с колесом в сборе.

Вместо карданных шарниров полуоси соединяют трансмиссию и колесо в сборе с шарнирами равных угловых скоростей или ШРУСами.ШРУСы используют механизм на шарикоподшипниках для уменьшения трения и обеспечения более сложных движений колес, используемых в автомобилях с передним приводом — помните, автомобили с передним приводом должны не только двигать автомобиль вперед, но и поворачивать его влево и вправо. .

Ну, вот и все — основы трансмиссии. Теперь вы можете объяснить своему пятилетнему сыну, как движется ваша машина. Если вам нужна дополнительная информация об автомобильных системах, посмотрите книгу Как работают автомобили . Это очень помогло мне в моих исследованиях.Автор отлично справляется с переводом вещей на язык, понятный даже новичку.

В следующем сеансе Gearhead 101 мы рассмотрим еще два типа трансмиссии: полный привод и 4X4.

Иллюстрации Теда Слампяка

Теги: Автомобили

5 Признаков неисправности приводного вала (и стоимость замены в 2021 г.)

(Обновлено 16 июня 2021 г.)

Сила вращения, создаваемая двигателем, называется крутящим моментом.Работа приводного вала заключается в передаче этого крутящего момента на колеса транспортного средства.

Большинство автомобилей имеют передний привод, поэтому крутящий момент будет передаваться на два передних колеса с помощью так называемого полуоси. Но у других автомобилей есть так называемый приводной вал.

Сможете ли вы определить, что с вашим приводным валом что-то не так? Вот как работает приводной вал и некоторые общие признаки, указывающие на проблему с этим компонентом.

Что такое приводной вал?

Приводной вал (также называемый карданным валом) по существу представляет собой длинную штангу, которая предназначена для передачи крутящего момента от выходного вала трансмиссии на задний дифференциал в заднеприводном, полноприводном или полноприводном автомобиле.

Приводной вал часто имеет внутренние шлицы на конце, который соединяется с трансмиссией, и универсальный шарнир (карданный шарнир) на конце, который соединяется с дифференциалом.

В случае полноприводного или полноприводного автомобиля вы можете обнаружить, что на самом деле он имеет два отдельных приводных вала: один для передачи мощности вперед, а другой — для передачи мощности назад.

Это будет зависеть от реализации производителем системы полного или полного привода.

Распространенные признаки неисправности приводного вала

Поскольку приводные валы вращаются быстро, они могут приводить в движение задние колеса вашего автомобиля. Единственный способ, которым они могут продолжать быстро вращаться, — это если они будут оставаться взвешенными и точно сбалансированными.

Когда на приводном валу появляются неисправности, ваши способности вождения ухудшаются. Более конкретно, есть 5 общих симптомов, которые вы можете распознать, которые позволят вам узнать о проблеме с приводным валом или вилкой скольжения.

1) Вибрации

Если вы ведете автомобиль и чувствуете сильную вибрацию, исходящую из-под него, возможно, неисправен приводной вал. Обычно это первый симптом, который люди распознают при неисправности приводного вала.

Вибрации, вероятно, вызваны изношенными втулками приводного вала. Эти втулки, как правило, в первую очередь предотвращают вибрацию приводного вала.

Если проблема не будет устранена в ближайшее время, вибрация станет более сильной.Будет так плохо, что ваши пассажиры тоже это почувствуют. Хуже всего то, что другие компоненты трансмиссии также могут быть повреждены.

Обратите внимание, что вибрации, усиливающиеся со скоростью, могут означать, что ваши шины необходимо сбалансировать. Делать это нужно регулярно. Обратитесь к руководству пользователя, чтобы узнать рекомендации производителя.

2) Грохочущий шум

Слышите ли вы при ускорении автомобиля грохот? Как насчет того, чтобы включить задний ход или даже движение?

Если вы слышите лязгающие звуки в любом из этих случаев, это может означать, что ваш приводной вал неисправен и должен быть незамедлительно осмотрен.Часто это частый симптом плохого скольжения кокетки.

3) Скрипящий шум

Если вы едете за рулем и слышите скрип, который постоянно доносится из-под вашего автомобиля, то это признак того, что ваш приводной вал может быть неисправен. Возможно, он разбалансирован или изношена какая-то другая его часть.

4) Универсальный шарнир

Если карданный шарнир вашего приводного вала вращается слишком быстро или не вращается, то проблема с приводным валом.На уплотнениях крышек подшипников может появиться ржавчина. Либо это, либо сам U-образный шарнир нестабилен.

Вам необходимо заменить приводной вал, потому что вы не можете управлять автомобилем в таком состоянии.

5) Проблемы с поворотом

Если вы пытаетесь повернуть автомобиль, а колеса не поворачиваются сразу или колеблются, значит, у вас проблема с приводным валом. Шины будут иметь большое сопротивление, которое вы почувствуете при попытке повернуть.

Очевидно, что это серьезная проблема, и на нее нужно сразу же обратить внимание.

Если рулевое колесо поворачивается с трудом, возможно, стоит взглянуть на насос рулевого управления с гидроусилителем.

Можно ли водить машину с неисправным приводным валом?

Хотя обычно можно ездить с неисправным приводным валом, обычно не стоит делать это надолго. Если часть приводного вала сломается, в лучшем случае вы потеряете мощность на этой оси. Приводной вал может упасть и застрять между землей и автомобилем, ограничив движение вперед.

На некоторых полноприводных или полноприводных автомобилях отсоединение одной оси подобным образом может вызвать нагрузку на центральный дифференциал или раздаточную коробку. Это может вызвать преждевременный износ или даже выход из строя межосевого дифференциала.

До того, как Subaru начала в основном использовать трансмиссии CVT, они использовали межосевой дифференциал с вязкостной муфтой. Этот тип дифференциала очень чувствителен к продолжительной разнице скоростей между передней и задней осями.

Если приводной вал отсоединится с одной стороны, пока он все еще быстро вращается, есть большая вероятность, что он нанесет серьезный ущерб нижней части вашего автомобиля.Помните, что если один конец все еще подсоединен к транспортному средству, приводной вал продолжит вращаться на мгновение и унесет все на своем пути. Это могут быть тросы ручного тормоза, тормозные магистрали, топливопроводы и даже части жгута проводов.

Стоимость замены приводного вала

Если вы просто заменяете полуоси своего автомобиля с передним приводом, то это будет стоить от 470 до 940 долларов. Вы можете ожидать, что стоимость деталей составит от 320 до 750 долларов, а затраты на рабочую силу — всего от 150 до 190 долларов.

Если у вас есть заднеприводное или полноприводное транспортное средство с длинным приводным валом, приводящим в движение задние колеса, то ожидайте, что вы заплатите где-то в пределах от 600 до 2000 долларов. Имейте в виду, что тип транспортного средства играет важную роль как в стоимости запчастей, так и в стоимости труда.

Основы и рекомендации по работе с приводным валом

Когда вы нажимаете на дроссельную заслонку, двигатель вращает маховик. Маховик передает энергию трансмиссии, которая передается на дифференциал, вращая шины и передавая мощность на землю.Это все, что нужно, верно? Карданный вал является лишь связующим звеном между трансмиссией и задней частью. Проблема в том, что это распространенное мнение о карданном валу — это простая ссылка. Дело в том, что, хотя вы не можете получить мощность через карданный вал, вы, безусловно, можете ее потерять.

Balance Каждый раз, когда вы увеличиваете выходную мощность стандартного двигателя и впоследствии увеличиваете скорость работы двигателя, вам необходимо следить за балансировкой карданного вала. Большинство заводских приводных валов балансируются между 3000 и 3500 об / мин.Вращение карданного вала за пределами этого диапазона может иметь паразитный эффект. Стив Реймонд из DynoTech Engineering говорит нам: «Несколько команд NASCAR говорили нам, что наш карданный вал экономит им от 3 до 7 л.с. на колесах их гоночных автомобилей. Вот почему важны баланс и дизайн и почему мы производим валы примерно для 85-90. процентов команд NASCAR «.

DynoTech Engineering использует балансиры карданного вала Balance Engineering, которые считаются лучшими по точности балансировки. DynoTech предлагает балансировать рабочий приводной вал при минимальных оборотах от 5000 до 7500 об / мин.Это обеспечивает правильно настроенный приводной вал, который снижает вибрацию и эффективно передает мощность на колеса.

Длина и диаметр Кроме баланса, длина и диаметр приводного вала напрямую влияют на производительность агрегата. Критическая скорость — это число оборотов в минуту, при котором карданный вал становится нестабильным и начинает изгибаться в S-образную форму. Чем длиннее и меньше (диаметр) карданный вал, тем ниже его критическая частота вращения. Критическая скорость ощущается как чрезмерная вибрация, которая может привести к выходу устройства из строя.Для расчета критической скорости необходимо знать длину, диаметр, толщину стенки и модуль упругости материала. Затем, используя формулу расчета критической скорости (см. Врезку «Скорость»), числа подставляются, и вы будете знать критическую скорость карданного вала.

Материалы То, из чего сделан приводной вал, так же важно, как его длина и диаметр. Стальной вал OEM рассчитан на мощность не более 350 фунт-футов или от 350 до 400 л.с. Для высокопроизводительного использования используются два типа стали: DOM или бесшовные трубы с протяжкой на оправке и хромомолибденовая сталь.Сталь DOM лучше, чем сталь OEM, выдерживает нагрузку до 1300 фунт-футов и мощность от 1000 до 1300 л.с., а также имеет более высокую критическую скорость. Это хороший выбор для любого автомобиля, которому не нужен легкий агрегат.

Посмотреть все 11 фотографий Литая вилка с пробуксовкой Dana спасла бы всю трансмиссию. Эта высокопрочная вилка со скользящей вилкой имеет мощность около 800 л.с., в зависимости от области применения.

Шагом по сравнению со сталью DOM будет хром-молибден, который является самым прочным из возможных материалов и обычно используется в автомобилях Pro Stock. Трубы из хромомолибденовой стали также могут подвергаться термообработке, что повышает прочность на скручивание на 22 процента и увеличивает критическую скорость на 19 процентов.Проблема со сталью в том, что она тяжелая, что увеличивает нагрузку на трансмиссию.

Алюминий, вероятно, является наиболее распространенным материалом для приводных валов. Легкий алюминиевый вал уменьшает вращательную массу, высвобождая мощность двигателя и уменьшая паразитные потери.

Алюминиевый карданный вал выдерживает нагрузку от 900 до 1000 л.с., что делает его отличным легким выбором для большинства маслкаров. Однако он не такой прочный, как сталь, поэтому в некоторых мастерских, специализирующихся на изготовлении карданных валов, нет гарантии скручивания алюминиевых приводных валов.

Трубки из углеродного волокна — самые дорогие, но при этом самые эффективные. Когда вы смотрите на показатели мощности до 1200 фунт-футов или от 900 до 1500 л.с., углеродное волокно — отличный выбор. Карданные валы из углеродного волокна не только прочные, но и обладают удивительно высокой прочностью на скручивание, сопротивляются скручиванию и снижают ударный фактор на задней части. Углеродное волокно также имеет модуль упругости наивысшей критической скорости, что означает, что вал не будет изгибаться на более низких скоростях, в отличие от других компонентов материала.В сочетании с высочайшей критической скоростью и малым весом карданный вал из углеродного волокна может развить до 5 л.с. по сравнению со стандартным стальным приводным валом. Когда выигрыш — это все, это может иметь значение.

U-образные шарниры После того, как карданный вал обмерен и готов к сборке, необходимо решить еще несколько проблем. Фазирование U-образных соединений с приварными ярмами — важная часть уравнения. При каждом повороте карданного шарнира на любой градус, отличный от нуля, возникает вибрация.Это проявляется как крутильный импульс, который ощущается как значительная вибрация. Путем фазирования приварных ярм для минимизации комбинированных углов поворота значительно снижается вибрация.

Какие карданные шарниры вы используете, имеет значение, и не только марка. Карданный шарнир следует рассматривать не только с точки зрения допустимой нагрузки. Для большинства автомобилей распространены карданные шарниры серии 1310. Для высокопроизводительных приложений лучше всего подходят шарниры серии 1350. Чем больше серийный номер, тем больше диаметр цапфы (выступающие валы, по которым наезжают крышки), что соответствует большей прочности на скручивание.Торсионные силы — это силы, возникающие при вращательном движении. Переход на карданный шарнир более крупной серии — непростая задача; нельзя просто покупать суставы побольше. Все хомуты — скользящие, болтовые и приварные — должны соответствовать желаемому размеру стыка. Перекрестные U-образные шарниры позволяют соединять более крупный (или меньший) U-образный шарнир с другим. Например, вы покупаете новый карданный вал с 1350 приварными хомутами, но у вашего автомобиля есть 1310 хомутов для трансмиссии и заднего дифференциала. Соединение 1350–1310 будет иметь 1350 на одной плоскости и 1310 на другой, что позволит вам устанавливать приводной вал до тех пор, пока вы не замените вилки с проскальзыванием и болтами.Хотя это возможно, использование перекрестных U-образных шарниров не рекомендуется в качестве долгосрочного решения. Меньший размер по сути становится предохранителем, и в конечном итоге он выйдет из строя.

Посмотреть все 11 фотоЭта диаграмма показывает формулу балансировки. Красная точка в центре — это фактический центр вращения, а желтая точка показывает центр масс. Это неуравновешенный вал. Расстояние между центром вращения и центром масс определяет, сколько веса нужно добавить, чтобы сместить центр масс на массу вращения.

Тип соединения, твердотельный или смазываемый, также важен. Сплошные U-образные шарниры типа Spicer смазаны на весь срок службы и не имеют масленок. Это делает их немного прочнее, так как в них нет концентраторов напряжения, создаваемых отверстием для фитинга Зерка в смазываемом U-образном шарнире.

Хомуты Хомуты скольжения и шестерни-хомуты также подвергаются большим нагрузкам в высокопроизводительных приложениях. Это физические разъемы трансмиссии, карданного вала и дифференциала.Когда на нашем Buick GS вышла из строя вилка-хомут, она уничтожила практически все, что могла, включая повреждение седел вилки шестерни. В большинстве случаев литая вилка-шестерня обычно достаточно прочна, чтобы выдерживать до 800 л.с. Тем не менее, у этого числа есть немного места для выдумки, поскольку легкий автомобиль с уличными шинами и мощностью 800 л.с. будет меньше загружать коромысла, чем Chevelle весом 4 000 фунтов с гладким двигателем и мощностью 500 лошадиных сил. Другой вариант при использовании литой шестерни-ярма — использование колпачков карданного шарнира вместо более слабых фиксаторов U-образного болта стандартного типа.Это повысит удерживающую способность и исключит возможность перекоса колпачков. Новые хомуты для заготовок обычно поставляются с надлежащими удерживающими крышками.

Как измерить приводной вал Если вы поменяли трансмиссию и вам нужно измерить новую, важно проводить измерения от поверхности уплотнения на хвостовом валу до плоской поверхности на вилке-шестерне с шестерней. -установлен хомут и машина сидит на дорожном просвете. Переход на вилку шестерни-ярма может изменить длину на 3/4 дюйма.техническое обслуживание

Посмотреть все 11 фотографий Карданный вал, диаметр которого слишком мал для своей длины, может оказывать серьезное паразитное воздействие на трансмиссию. Изгиб первого порядка заставляет стержень изгибаться вверх и вниз и напоминать скакалку. Это будет ощущаться как значительная вибрация и, в конечном итоге, приведет к усталости вала и карданных шарниров.

С помощью этого измерения мастерская карданного вала может создать вал в сборе с требуемой вилкой скольжения и заданным зазором для вилки скольжения. Для большинства применений 1 дюйм более чем достаточно для хода подвески.Не позволяйте магазину уговаривать вас оставить больше игры. Некоторые автомастерские будут настаивать на пробеге 1,5 дюйма, что было бы катастрофой. С такой большой частью вилки, свисающей с трансмиссии, в трансмиссии может быть менее 3 дюймов шлицевой вилки, что создает колебание вилки, которое вызывает сильную вибрацию при различных оборотах. Придерживайтесь правила 1 дюйма, и все будет хорошо.

Просмотреть все 11 фотографий

Скорость Причина отказа карданного вала — достижение критической скорости.Эта сложная формула используется для расчета критической скорости для каждого карданного вала. Все карданные валы имеют критическую частоту вращения; это зависит от длины и диаметра. Модуль упругости материала вала — важная часть уравнения. Получить эти цифры может быть немного сложно, так как в большинстве магазинов конкретные цифры указаны близко к жилету. Для стали базовая MOE составляет 30, алюминий — 10, а углеродное волокно зависит от используемых производственных процессов, поэтому цифры отсутствуют.

6 признаков неисправности приводного вала (и стоимость замены в 2021 году)

Последнее обновление: 23 января 2020 г.

Колеса любого транспортного средства зависят от мощности двигателя, чтобы заставить их вращаться и перемещать транспортное средство.Карданный вал (также называемый карданным валом или карданным валом) — это компонент, который отвечает за передачу этой мощности от двигателя на задние колеса автомобиля с задним приводом.

Ищете хорошее онлайн-руководство по ремонту? Щелкните здесь, чтобы увидеть 5 лучших вариантов.

Если вы ведете автомобиль с передним приводом, он содержит полуоси для передачи мощности на передние колеса. Однако в полноприводном автомобиле карданный вал должен передавать мощность на передние и задние колеса.По этой причине у полноприводного автомобиля два карданных вала. Одно для двух передних колес и другое для двух задних колес.

Хотя большинству людей, скорее всего, никогда не придется иметь дело с неисправным карданным валом, такое случается. Продолжайте читать, чтобы увидеть, как работает карданный вал, понять симптомы неисправного карданного вала и узнать среднюю стоимость замены, если до этого дойдет.

Как работает карданный вал

Карданный вал — это то, что заставляет любое транспортное средство двигаться, соединяя задний дифференциал с двигателем и трансмиссией автомобиля.Это механический компонент в форме трубы или цилиндра, который позволяет трансмиссии приводить в действие дифференциал. Так в первую очередь могут двигаться задние колеса стандартного автомобиля.

Карданный вал длинный, так как он должен проходить от передней коробки передач к заднему дифференциалу. Чтобы повысить гибкость карданного вала, карданные шарниры расположены на обоих концах карданного вала. Это позволяет карданному валу слегка прогибаться при движении по неровностям, выбоинам и другим дорожным неровностям.

Без этого карданного вала мощность не передавалась бы на задние колеса. Но не волнуйтесь, карданные валы не выйдут из строя мгновенно, если вы не попадете в серьезную аварию. Они имеют тенденцию медленно ухудшаться с течением времени, что дает водителям возможность заметить симптомы неисправного вала на ранней стадии.

Но вы должны уметь распознавать эти симптомы, чтобы принять меры по замене карданного вала. В противном случае вы можете серьезно повредить свою машину или попасть в серьезную аварию.

См. Также: Разница между дифференциалом повышенного трения и блокирующим дифференциалом

Шесть первых симптомов неисправного ведущего вала

Для правильного движения вашего автомобиля должен быть исправен карданный вал. Если ваш карданный вал когда-нибудь выйдет из строя, то появятся некоторые четко видимые симптомы, которые проявятся. Вот шесть общих признаков, на которые следует обратить внимание.

# 1 — Проблемы с поворотом

Самый очевидный симптом неисправного карданного вала — это проблемы с поворотом автомобиля.Ваши колеса не получат должного крутящего момента из-за проблемы с карданным шарниром на конце приводного вала, поэтому делать повороты будет очень сложно из-за дополнительного сопротивления.

После того, как вы убедитесь, что неисправен приводной вал, вам необходимо быстро его заменить, иначе вы рискуете попасть в аварию из-за невозможности управлять автомобилем.

# 2 — Скрипящий шум

Если присутствует скрипящий звук, который просто не уходит, то у вас могут быть проблемы с карданным валом.

Это может быть связано с износом внутренних компонентов, таких как втулки или подшипники вала или карданного шарнира, или, возможно, с дисбалансом вала. Обычно шум увеличивается по мере того, как вы едете быстрее.

Связано: Общие причины шума приводного вала

# 3 — Проблемы вращения карданного шарнира

Ваш карданный вал имеет карданный шарнир, который вращается с постоянной скоростью. Если вращение не удается или ускоряется слишком быстро, это вызовет проблемы с приводным валом.

Возможно, у вас плохой карданный шарнир или у ваших подшипников есть ржавчина на уплотнениях крышки. Это может потребовать полной замены карданного вала, если повреждение слишком велико.

# 4 — лязгающий звук

Неисправный карданный вал может вызывать лязгающие звуки при нажатии на педаль газа или движении задним ходом. Они могут быть в дополнение к пискам, которые вы обычно слышите постоянно.

На этом этапе у вас должно быть более чем желание заменить вал до того, как произойдет реальное повреждение.

# 5 — Вибрация

Изношенный карданный вал может вызвать вибрацию снизу автомобиля, которую можно почувствовать через рулевое колесо или половую доску. Эти вибрации в сочетании с другим признаком должны быть явным признаком того, что вал необходимо заменить.

В большинстве случаев на валу могут быть изношены втулки. Помните, что вал удерживается втулками. Если втулки ослаблены, повреждены или изношены, ваш вал будет из-за этого вибрировать.Тогда он может опереться на вашу штангу и повредиться.

# 6 — Дрожание при ускорении

Если вы испытываете дрожь или тряску при попытке ускорения с остановки или низкой скорости, возможно, у вас изношен карданный шарнир или центральный подшипник внутри карданного вала. Обычно это также сопровождается странными шумами.

Вам нужно, чтобы сертифицированный механик залез под ваш автомобиль и проверил все компоненты, связанные с приводным валом, чтобы подтвердить проблему.

Стоимость замены приводного вала

Стоимость замены карданного вала для типичного автомобиля с передним двигателем и задним приводом может незначительно варьироваться и сильно зависит от марки и модели.В среднем вы можете рассчитывать заплатить от 400 до 1260 долларов в общей сложности, но для некоторых автомобилей это может легко приблизиться к 2000 долларам.

Только запчасти обойдутся вам в 300–1000 долларов, а затраты на рабочую силу за 1-2 часа работы обычно составляют от 100 до 260 долларов. Имейте в виду, что в сервисном центре дилерского центра вы обычно платите немного больше, чем если бы работу выполняла независимая ремонтная мастерская.

Если у вас полноприводный автомобиль, у вас может быть два карданных вала, но в большинстве случаев необходимо заменить только один.

Входной вал трансмиссии гоночных автомобилей

Усталостное разрушение входного вала трансмиссии гоночного автомобиля из сверхпрочной стали 300M

Сводка:

Трещина первичного вала, используемого в гонках NASCAR, была получена для анализа с целью выяснения причины неисправности. Результаты указывают на то, что вал сломался из-за прогрессирования усталости из-за межкристаллитной трещины под напряжением, возникшей на точечной идентификационной маркировке на валу. Точечная гравировка создает высокую концентрацию напряжений на твердой поверхности (54 Rockwell C — HRC) детали.Была отмечена неглубокая зона межкристаллитного разрушения, начавшаяся в нижней части точечной буквы на валу. Наблюдалось два события прогрессирования усталости, покрывающих примерно 33% поверхности разрушения, до окончательного разрушения компонента из-за перегрузки при кручении. Межкристаллитное растрескивание в месте зарождения указывает на хрупкое состояние поверхности и может быть индикатором чрезмерного остаточного напряжения на поверхности вала.

Металлографический анализ трещины выявил вторичные зарождающиеся межкристаллитные трещины на дне соседних точечных надписей.Никаких необычных условий в мартенситной микроструктуре вала не наблюдалось.

Спектрографический химический анализ входного вала показывает, что компонент был изготовлен из сверхвысокопрочной легированной стали 300M. Никаких необычных условий в элементном составе не наблюдалось.

Высокая твердость вала 300M делает деталь очень чувствительной к надрезам и очень низкой пластичностью. Буквы с точечной маркировкой обеспечивали эффект надреза и место возникновения трещины.

Химический анализ и испытания на твердость были выполнены на двух дополнительных входных валах. Входной вал автомобиля № XX с тем же кодом даты, что и сломанный компонент, был изготовлен из сверхвысокопрочной стали SAE 300M. Испытания на твердость показали, что материал 300M показал среднее значение твердости сердцевины 55 HRC.

Химический анализ и испытание на твердость входного вала от автомобиля № XX, с другим кодом даты, был изготовлен из высокопрочной науглероженной стали SAE 9310.Компонент, вероятно, науглерожен в шлицевых областях. Испытания на твердость в середине радиуса поперечного сечения вала показали, что средняя твердость сердечника составляет 38 HRC.

АНАЛИЗ:

На анализ был получен сломанный первичный вал трансмиссии из сверхпрочной стали XXXXXX 300M. Обзор сломанного первичного вала (вверху) и двух сравнительных валов (автомобили № XX и № XX из гонки XXXXXXX NASCAR) представлен на рисунке 1. Входной вал автомобиля № XX сломался после примерно 254 миль гонок.Увеличенные изображения сломанного первичного вала показаны на рисунках 2 и 3. Трещина пересекает «0» на отметке даты на детали (стрелки), которая была создана с использованием процесса «точечной обработки».

На рис. 4 представлен вид под низким углом сопрягаемых поверхностей излома первичного вала. Стрелка указывает на происхождение трещины относительно кода даты, отмеченного точками. Вид под немного другим углом показывает отметки на поверхности излома на Рисунке 5, которые указывают на прогрессирование усталости и ее начало в точке «0» на валу.

Увеличенное изображение перпендикулярно поверхности разрушения (рис. 6) показывает происхождение разрушения и два события усталости, которые покрывают примерно 33% поверхности разрушения, до окончательного крутильного скручивания вала. Сильно окисленная часть зоны усталости указывает на то, что эта часть была открытой и остановилась на некоторое время, прежде чем продолжилось распространение трещины.

Поверхность излома исследовали при большом увеличении с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM). Изображение поверхности трещины в области зарождения на сканирующем электронном микроскопе с малым увеличением показано на Рисунке 7.Отмечается межкристаллитный перелом, свидетельствующий о высокой твердости, хрупкости. Это также может быть индикатором очень высоких остаточных напряжений на поверхности вала. Маркировка поверхности излома указывает на два произошедших события до окончательного отказа от перегрузки.

Происхождение трещины наблюдается в обведенной рамкой области, которая представлена ​​при увеличении увеличения на рисунках 8, 9 и 10. Источник трещины находится в нижней части одной из букв, отмеченных точками. Вблизи очага разрушения наблюдается хрупкий межкристаллитный разрыв.

На рисунках 11, 12 и 13 представлены СЭМ-изображения с увеличенным увеличением наружной поверхности вала в месте возникновения трещины. Разрушение началось на вертикальной линии «0» на гравировке кода даты. Изображение места инициирования, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа и электронов обратного рассеяния (BSE), представлено на рисунке 14. Изображение BSE более чувствительно к топографическим вариациям. Отмечается вторичное растрескивание в нижней части точечной метки.

SEM / BSE-изображение с малым увеличением соседней буквы («I») подробно показано на Рисунке 15.Закрашенная в рамку область представлена ​​при увеличении на рисунках 16 и 17. В нижней части буквы с точечным напылением наблюдается вторичное межкристаллитное растрескивание.

Поперечный разрез был сделан через начало трещины и подготовлен для металлографического исследования в соответствии с ASTM E3-01. Травление 2% ниталем в соответствии с ASTM E407-99 выявило микроструктуру, которую исследовали с помощью оптического микроскопа в соответствии с ASTM E883-02.

На рисунке 18 представлено оптическое микроскопическое изображение поперечного сечения в месте возникновения трещины.Отпечаток на поверхности в месте возникновения трещины — результат точечной маркировки. Дополнительный отпечаток наблюдается ниже очага перелома. Оптический вид с большим увеличением на источник излома показан на Рисунке 19. Поверхность излома демонстрирует признаки хрупкого межкристаллитного разрушения. В мартенситной микроструктуре не наблюдается никаких необычных условий.

Вид с большим увеличением соседнего точечного углубления с буквой на поверхности вала в поперечном сечении показан на Рисунке 20.На дне точечного отпечатка наблюдается небольшая зарождающаяся межзеренная трещина. Изображение трещины без травления в увеличенном масштабе подробно показано на Рисунке 21.

Спектрографический анализ согласно ASTM E415-99a был проведен для определения химического состава сломанного входного вала. Анализ показал, что материал соответствует химическому составу сверхвысокой прочности легированной стали 300M. В композиции не наблюдалось никаких необычных условий. Результаты химического состава представлены в таблице 1.

Испытание на твердость

по Роквеллу было выполнено в средней части радиуса поперечного сечения вала в соответствии со стандартом ASTM E18-02. Четыре отдельных измерения были сняты в случайных местах поперечного сечения для среднего значения твердости 54,5 HRC. Испытания на микротвердость под нагрузкой 500 грамм по Кнупу (ASTM E384-99e1) в поперечном сечении через место инициирования показали, что твердость поверхности в месте разрушения составляет 56 HRC.

Для сравнительного анализа были получены два сравнительных входных вала (вагоны № XX и № XX из XXXXXXXXX соответственно).Компоненты были подвергнуты флуоресцентному пенетрантному тестированию в соответствии с внутренними рабочими процедурами MTI в информационных целях (обычно в соответствии с ASTM E165-95). Растрескивания не наблюдалось.

На рис. 22 показан увеличенный вид первичного вала кабины № XX в месте расположения кода даты. Точечная маркировка означает, что вал имеет ту же дату изготовления, что и первичный вал с поломкой. Химический анализ входного вала сравнения показывает, что компонент изготовлен из сверхпрочной легированной стали 300M.В таблице 1 представлен элементный состав детали.

Испытания на твердость по Роквеллу входного вала сравнения № xx на среднем радиусе показывают, что средняя твердость сердечника составляет 55 HRC.

На рис. 23 показан увеличенный вид второго входного вала сравнения (вагон № xx) в месте расположения кода даты. Точечная маркировка указывает на то, что вал имеет другую дату изготовления по сравнению с поломанным входным валом.

Химический анализ входного вала сравнения показывает, что этот компонент изготовлен из высокопрочной науглероживаемой легированной стали SAE 9310.Зубчатая часть детали может быть науглерожена. В таблице 2 представлен элементный состав детали.

Испытания на твердость по Роквеллу входного вала сравнения № xx на среднем радиусе показывают, что средняя твердость сердечника составляет 38 HRC. Вал 9310 демонстрирует гораздо более высокую степень прочности и пониженную чувствительность к надрезам в области вала, которая маскируется во время обработки науглероживанием.

ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Таблица 1

Химический анализ №Входные валы кабины XX (с трещинами) и № XX (сравнение)

Элемент

Входной вал с трещиной

(мас.%)

Сравнительный входной вал

(мас.%)

Сталь 300М

Спецификация

(мас.%)

Углерод

0.41

0,43

0,40 — 0,46

Марганец

0,71

0,71

0,65 — 0,90

фосфор

0,011

0,010

NA

сера

<0,001

<0,001

NA

Кремний

1.50

1,53

1,45 — 1,80

Никель

1,90

1,91

1,65 — 2,0

Хром

0,73

0,74

0,70 — 0,95

молибден

0,40

0,40

0.30 — 0,45

Ванадий

0,07

0,07

0,05 мин

Оба входных вала соответствуют требованиям для сверхвысокопрочной легированной стали 300M.

Таблица 2:

Химический анализ входного вала № XX

Элемент

Входной вал с трещиной

(мас.%)

SAE 9310

Спецификация

(мас.%)

Углерод

0,11

0,08 — 0,13

Марганец

0,48

0,45 — 0,65

фосфор

0,007

0,025 макс.

сера

<0.001

0,025 макс.

Кремний

0,29

0,15 — 0,35

Никель

3,41

3,00 — 3,50

Хром

1,25

1,00 — 1,40

молибден

0,12

0,08 — 0,15

Номер No.Входной вал автомобиля XX соответствует спецификации для высокопрочной легированной стали SAE 9310.

ВЫВОДЫ:

Компонент сломался из-за точечной маркировки вала, создавая высокую концентрацию напряжений в твердой (54 HRC) детали из легированной стали 300M сверхвысокой прочности. Была отмечена зона межкристаллитного разрушения, начинающаяся в нижней части точечной маркировки на наружной поверхности вала. Два события усталости, покрывающие примерно 33% поверхности разрушения, были отмечены рядом с областью зарождения межкристаллитного разрушения до окончательного разрушения компонента из-за перегрузки при кручении.

Вторичное зарождающееся межкристаллитное растрескивание наблюдалось в нижней части соседних точечных букв.

Высокая твердость вала делает деталь очень чувствительной к надрезам. Буквы, нанесенные точечно-точечным методом, обеспечивали место инициации разрушения. Начальная область хрупкого межкристаллитного растрескивания указывает на хрупкое состояние поверхности и, возможно, высокие остаточные напряжения на поверхности вала.

Испытания на твердость и химический анализ двух дополнительных входных валов, показали компонент из No.xx вагон изготовлен из сверхвысокопрочной стали 300М со средним значением твердости 55 HRC. Второй входной вал от вагона № xx был изготовлен из высокопрочной легированной стали SAE 9310 со средней твердостью сердечника 38 HRC. Шлицы вала, вероятно, науглерожены в материале 9310.

ИЗОБРАЖЕНИЙ:

Рис. 1: Обзор сломанного первичного вала (вверху) и двух сравнительных валов, прошедших гонку на XXXXXXXXX. (Фото PB2551)

Рис. 2: Увеличенный вид сломанного первичного вала.Трещина пересекает «0» на штампе даты на детали (стрелки). (Фото PB2552)

Рис. 3: Увеличенный вид сломанного первичного вала. Трещина пересекает «0» на штампе даты на детали (стрелки). (Фото PB2553)

Рис. 4: Вид под небольшим углом сломанного первичного вала. Стрелки указывают на происхождение трещины в точке «0» в коде даты. (Фото PB2554)

Рис. 5: Более близкий немного другой вид под небольшим углом места зарождения трещины (стрелка).
(фото PB2555)

Рис. 6: Поверхность излома крупным планом. Синяя стрелка указывает на происхождение трещины в хрупкой межзеренной зоне. Наблюдаются две зоны усталости, распространяющиеся примерно на 33% поверхности излома до окончательной крутильной перегрузки. Следы остановки усталости и окисления отмечены в зоне усталости 2. (Фото PB2556)

Рис. 7: СЭМ-снимок с малым увеличением поверхности трещины в области зарождения трещины.Отмечается межзерновой излом, свидетельствующий о высокой твердости, хрупкое состояние в месте возникновения разрушения. Область в рамке подробно показана при увеличенном увеличении на Рисунке 8. (SEM Photo 2S7404, Mag: 5X)

Рис. 8: СЭМ-изображение области в рамке на рис. 7 с увеличенным увеличением. Стрелка указывает приблизительное место зарождения трещины, показанное при увеличенном увеличении на рис. 9. (СЭМ-фото 2S7406, Mag: 45X)

Рис. 9: СЭМ-изображение поверхности фактуры в увеличенном масштабе.Отмечается межзерновой излом, свидетельствующий о высокой твердости, хрупкое состояние в месте возникновения разрушения. Область в рамке подробно показана при увеличенном увеличении на Рисунке 10. (SEM Photo 2S7407, Mag: 5X)

Рис. 10: СЭМ-изображение источника трещины с большим увеличением показывает, что трещина возникла на дне точечной вмятины на наружной поверхности вала. (Фотография SEM 2S7408, Mag: 500X)

Рис. 11: СЭМ-снимок с малым увеличением наружной поверхности вала в месте возникновения трещины (стрелка).Место инициирования находится на гравировке кода даты на валу. (Фото SEM 2S7410, Mag: 20X)

Рис. 12: СЭМ-снимок с увеличенным увеличением на источник трещины (стрелка) по отношению к поверхности наружного диаметра и отметка кода даты на валу. Перелом начался по вертикальной линии «0». Наблюдается хрупкая межзеренная область, прилегающая к месту зарождения разрушения. (Фото SEM 2S7411, Mag: 50X)

Рис. 13: СЭМ-изображение с большим увеличением источника трещины на вертикальном «0».(Фото SEM 2S7412, Mag: 200X)

Рисунок 14: SEM / BSE-изображение тех же областей показано на рисунке 13. На изображении BSE более четко видны вторичные трещины в нижней части буквы, обработанной методом точечно-точечной обработки. (SEM / BSE, фото 2S7413, Mag: 200X)

Рис. 15: SEM / BSE-изображение с малым увеличением соседней буквы («I») на наружном диаметре вала. Закрашенная область появляется при увеличенном увеличении на Рисунке 16. (SEM / BSE 2S7414, Mag: 20X)

Рис. 16. СЭМ-вид с увеличенным увеличением области в рамке на рис. 15.Начальное растрескивание наблюдается в обведенной рамкой области, показанной при увеличенном увеличении на Рисунке 17. (SEM / BSE Photo 2S7415, Mag: 500X)

Рисунок 17: СЭМ / BSE-изображение с большим увеличением области в рамке на Рисунке 16 показывает зарождающееся межзерновое растрескивание (SEM / BSE Photo 2S7416, Mag: 2,500X)

Рис. 18: Изображение продольного сечения очага трещины в оптическом микроскопе. Отпечаток на поверхности в месте возникновения трещины — результат точечной маркировки.Дополнительный отпечаток наблюдается ниже очага перелома. (Фото D3913, Mag: 100X) (Фото PB2554)

Рис. 19: Изображение продольного сечения в месте возникновения трещины на оптическом микроскопе с большим увеличением. Поверхность излома демонстрирует признаки хрупкого межкристаллитного разрушения. В мартенситной микроструктуре не наблюдается никаких необычных условий. (Фото D3898M, Mag: 500X)

Рис. 20. Вид с большим увеличением соседнего углубления с буквами на наружной поверхности вала.На дне точечного оттиска наблюдается небольшая зарождающаяся межзерновая трещина (более четко показана на неотрисованном виде на Рисунке 19). (Фото D3815M, Mag: 500X)

Рисунок 21: Увеличенное увеличение, вид без травления зарождающейся трещины, показанной на рисунке 20. (Фотография B3906, Mag: 1,000X)

Рис. 22: Увеличенный вид первичного вала кабины № XX. Точечная маркировка указывает на то, что вал имеет ту же дату изготовления, что и сломанный первичный вал.(Фото PB2558)

Рис. 23: Увеличенный вид первичного вала автомобиля № XX.

No related posts.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.