Как убрать люфт в шлицевом соединении кардана

Нарушение геометрии вала

Самыми прочными компонентами кардана считаются его цилиндры, изготовленные из стали, выдерживающей значительные нагрузки. Как правило, такие детали рассчитаны на пробег около полумиллиона километров. Но и эти элементы могут быть деформированы, например, в ходе преодоления машиной какой-нибудь неровности или вследствие поломки находящихся по их краям шарниров. Сильная вибрация при движении автомобиля, исходящая снизу, является верным признаком неполадок с карданом.

Некоторые «кудесники» советуют выравнивать вмятины на кардане с использованием кувалды. Однако недостаточно качественное выполнение таких работ может привести ещё и к скорой поломке крестовин. Потому вместо сильно деформированного кардана рекомендуется сразу установить новый, который следом желательно отбалансировать. Цена этого агрегата в сборе начинается примерно от 1300 руб.

Конструкция и принцип работы кардана

Кардан может быть односекционным, двух, трех и более. Габаритные размеры карданного вала, естественно, тоже разные, для одних марок и моделей авто они очень маленькие, для других огромные.

Карданный вал состоит из:

вал;
две крестовины;
скользящая вилка;
резиновые уплотнения;
фланец;
подвесной подшипник;
могут быть добавлены некоторые элементы, в зависимости от вида кардана.

Если кардан односекционный, то он состоит из одной центральной части и сопряженных с ней деталей.

Функционирует кардан за счет шарнирных механизмов, соединения крестовины с ведомой и ведущей вилкой.

Крестовина

Крестовина обеспечивает вращение сопряженных деталей с изменяющимся углом относительно друг друга. При угле вращения от 0 до 20 градусов достигается наивысший КПД. Если этот угол больше, то карданный вал начинает вибрировать, а крестовина изнашиваться.

Раздвижное шлицевое соединение

Это соединение обеспечивает работоспособность и устойчивость во время движения по неровным дорогам. Так как коробка передач (КПП) или раздаточная коробка жестко сидят в кузове автомобиля, а редуктор моста сидит на подвеске машины, то расстояния между ними изменяются. Поэтому карданный вал, который соединяет коробку и редуктор, должен изменяться в длине. Это обеспечивается за счет шлицев и пазов.

Подвесной подшипник

Подвесной подшипника карданного вала — это опора составного вала, который держит его, но дает вращаться. Крепления подшипника крепятся к кузову автомобиля. Сколько секций содержится в карданном вале, столько и подвесных подшипников должно быть.

Последовательность действий

Восстановление шлицевых соединений производится по результатам проведенной оценки состояния всего соединения. Порядок проведения ремонтных или восстановительных работ зависит от типа посадки изделия, степени износа каждой детали.

К наиболее распространённым способам устранения найденных неисправностей относятся:

осадка;
раздача;
обжатие;
вдавливание;
правка;
накатка.

Решение этих задач производится следующими методами:

механическая обработка (с помощью металлообрабатывающих станков, гидравлических прессов, ручной обработки);
сварка и направление;
металлизация;
гальванический метод.

При появлении незначительных дефектов шлица можно проводить ремонт с применением метода раздачи. Для его реализации используют гидравлический пресс. Под давлением в отверстие втулки продавливают материал, применяемый для ремонта. Затем его заново калибруют. Подобные действия можно осуществить с помощью, так называемой шлицевой протяжки. Весь лишний металл удаляют. Затем его фрезеруют и обрабатывают, пока отверстие не приобретёт заданную величину.

При большой степени износа осуществляют наплавку с помощью электродугового аппарата. Ещё одним вариантом ремонта при большой степени износа является наваркой граней. Эти методы после соответствующей обработки позволяют получить исходный размер паза.

Допускается ремонт шлицов, когда паз сначала расширяют и углубляют. Такая операция позволяет устранить всевозможные причины неисправности. Затем к нему изготовляют ступенчатую шпонку. Этот способ применяют в тех случаях, когда другие методы не приемлемы.

Раздачу производят двумя способами. Первый предполагает проведение операции вручную. Второй с применением прессового оборудования и специальными инструментами. Вдоль шлица керном наносят продольную риску. Далее зубилом делают канавки. Для их расширения и придания необходимой формы используют чекан. На токарном или строгальном станке проводят окончательную обработку.

Полученные канавки полностью заваривают. Шлицы обрабатывают, а для придания повышенной прочности подвергают термообработке.

Ремонт шлицевых соединений у которых наблюдается износ по толщине производят с помощью сварочных аппаратов. Для заполнения канавок подготовленные валики накладывают вдоль шлицев. В дальнейшем производят сварочные работы.

Изношенные детали, расположенные в ступицах из стали, восстанавливают методом обжатия. Их нагревают. Затем во втулку помещают подготовленный шлиц. Применяя специальный пуансон, деталь обжимают. Такую операцию производят с помощью механического молота.

Изделия, расположенные во втулках из чугуна, восстанавливают способом реставрации на валу. Старые детали протачивают на всю глубину. В полученное отверстие запрессовывают новую втулку. В неё вставляют подготовленный шлиц.

Восстановление разработанных посадочных мест производится методом сверхзвукового напыления металла. Данный способ исключает необходимость нагрева и плавления. После завершения металлизации производят механическую обработку. Восстановление шлицевого соединения валов производится обычно механическими методами.

Балансировка карданного вала

Вибрацию в машине нельзя оставлять без внимания, при первых признаках такой неполадки с ней нужно начинать бороться. Например, путём балансировки карданного вала. Это выражение широко известно в кругу автолюбителей.

«Настроить кардан» можно самостоятельно, даже не обладая дорогостоящим оборудованием, используемым автосервисом для подобных работ. Но тому, кто берётся за этот процесс, желательно хотя бы приблизительно понимать его суть. В целом, балансировка не представляет особой сложности, хотя может и затянуться надолго.

Для её осуществления потребуется смотровая яма, из которой можно добраться до кардана машины. Также пригодится ряд грузиков с разной массой, применяющихся при установлении баланса колёс. В качестве противовесов подойдут и электроды либо небольшие свинцовые элементы. Сама балансировка кардана выполняется следующим образом:

Карданный вал делится по длине пополам.
Кардан условно делится поперёк на четыре равных сектора. Их может быть 8 и даже более при наличии у автолюбителя достаточного энтузиазма и большого количества свободного времени.
К поверхности одного из участков кардана крепится тридцатиграммовый грузик. Зафиксировать его следует надёжно, но так, чтобы потом можно было снять.
Кардан тестируется путём проезда на машине по ровному участку дороги и определения степени вибрации.
Если вибрация остаётся, и не все варианты с размещением грузика на валу испробованы, автомобиль возвращается в гараж на яму, и балансир переносится на другой участок кардана.
Тестовая поездка повторяется.

Такой цикл следует повторять до тех пор, пока в автомобиле не будет устранена вибрация или достигнут её минимальный уровень. Затем экспериментальным методом подбирается оптимальная масса применяемого балансира, что также может поспособствовать прекращению дрожания кузова машины.

После определения веса грузика его следует уже жёстко закрепить на поверхности кардана. Например, используя электросварочный аппарат. Если автомастер таковым не располагает, тогда можно применить «холодную сварку» или же затянуть противовес металлическим хомутом.

Шлицевые профили

Шлицевой вал
D	D1 (mm)	L1 (mm)	L2 (mm)	L* (mm)	Артикул для заказа
одиночный	двойной
21×25(6)	27.5 h11	16	49	150	7000-2125-015p	7000-21252125-015p
300	7000-2125-030p	7000-21252125-030p
1 1/8″(6)	30 h11	16	49	150	7000-0018-015	7000-1818-015p
300	7000-0018-030	7000-1818-030p
500	7000-0018-050p	7000-1818-050p
1 3/8″(6)	35 h11	38	76	150	7000-0006-015	7000-0606-015
300	7000-0006-030	7000-0606-030
500	7000-0006-050	7000-0606-050
1000	7000-0006-100p	7000-0606-100
1 3/8″(21)	35 h11	25	64	150	7000-0021-015	7000-2121-015p
300	7000-0021-030p	7000-2121-030
500	7000-0021-050p	7000-2121-050p
1 3/4″(6)	50 h11	38	76	300	7000-0028-030	7000-2828-030
500	7000-0028-050	7000-2828050p
1 3/4″(20)	50 h11	38	89	300	7000-0020-030

* Другие длины по запросу (Lmax=3000 mm)

Неисправности карданных валов

Так как данный механизм находится в постоянном движении, и он испытывает большие нагрузки, то и неисправности с ним встречаются довольно часто. Вот самые распространенные из них.

На валу кардана появилось масло

Необходимо обратить внимание на сальники КПП. Их необходимо периодически менять из-за естественного износа

Эластичные уплотнители со временем теряют свои свойства и между валом и сальником появляются небольшие щели. Если течь появилась в районе скользящей вилки, нужно проверить состояние шлицев. Если на них есть шероховатости, то вилку необходимо заменить.

Удары во время нагрузок на кардан обусловлены люфтом на соединениях. Если свободный ход появился в крестовинах или в подшипнике подвесного крепления, то эти детали меняются на новые. Вибрация может появляться из-за ослабления болтового соединения. В случае частого возникновения такой проблемы, следует проверить, установлен ли между гайкой и креплением гровер. Эта шайба не дает гайке отвинчиваться при постоянной вибрации.

Скрипы при нажатии на педаль акселератора. Необходимо проверить шарниры. Из-за постоянного контакта с влагой и грязью, крестовина может выйти из строя. Если игнорировать скрипы, крестовина заклинит и шарнир сломается.

Самая распространенная неисправность карданного вала – вибрации. Но прежде чем приступать к ремонту механизма, сначала следует проверить ходовую часть. Нарушенная балансировка колес тоже приводит к появлению вибрации на высоких скоростях. Если этот эффект исчезает при переключении да другую передачу, то кардан здесь не при чем. Вот по каким причинам может возникнуть вибрация в кардане:
- неисправность балансировочных колец (коррозия или обрыв);
разрушение крестовин;
повреждения центрального или промежуточного вала (деформация трубы приводит к разбалансировке механизма);
неправильно собранные узлы механизма.

Звон в трубе. За шлицевым соединением внутри трубы есть крышка, которая не дает смазке попадать внутрь вала. Чтобы исправить поломку, трубу разрезают, крышку приваривают на место, затем вал заваривают. Если после процедуры появился звон другого характера (как будто в полости вала находится камень), значит, после сварочных работ в ней осталась большая окалина. К звону может приводить обрыв свинцовой опоры. В этом случае проблема устраняется установкой нового кардана.
Скрежет при включенной передаче. Возникает при контакте с кузовом авто или выхлопной системой.
Звон самого кардана может появляться из-за поломки крепления грязевого отражателя (если он имеется). Он устанавливается на промежуточную опору для защиты подшипника от воды и грязи. Если он болтается, достаточно приварить его сваркой.

Приспособления для ремонта кардана

На современном рынке присутствуют немало предложений по продаже оборудования для ремонта карданного вала. В основном оно рассчитано на автосервисы, но и частные автолюбители при желании могут установить у себя в гараже какое-нибудь приспособление из этой серии. Например, для более точной балансировки кардана либо облегчения процесса сборки-разборки этого агрегата.

К подобному оборудованию относится стенд Р-223, предназначенный для ремонта не только карданных валов, но и рулевых управлений. В ходе модернизации этот «верстак» получил меньшие габариты и усиленную столешницу, способную выдержать вес до двух тонн.

Устройство оборудовано собственной подсветкой, а также перфорированным экраном и выдвижным ящиком для инструментов. Подлежащий разборке кардан устанавливается на специальную подставку, фиксируется тисками и посредством гидравлического пресса, оснащённого манометром, подшипники демонтируются с вилок. Цена агрегата составляет около 136 тыс. руб.

Для всесторонней балансировки многосекционных карданов будет весьма полезен агрегат Балком-4. С его участием весь этот процесс, включая определение данных о весе и месте размещения корректирующих грузов, выполняется автоматически. Результаты проведённой регулировки сохраняются в архиве, оставаясь доступными для печати. Цена на комплекс в базовой версии составляет 72 тыс. руб.

Если же требуется выразить дрожание кардана в численном эквиваленте, то здесь поможет работающее вместе с компьютером устройство Виброком-1. В основу датчиков этого прибора легли модули MEMS акселерометров GY-61. В базовую комплектацию агрегата входят два вибропреобразователя, фотоэлектрический определитель фазового угла, блок USB, а также «флешка» с программами. Цена комплекса – 12 тыс. руб.

Заключение

Стучит кардан или вибрирует – всё равно его нужно ремонтировать. В автосервисе балансировка будет стоить около 3-5 тыс. руб., в собственном гараже – как говорится, «дёшево и сердито». Но для качественной регулировки этого устройства обычно требуется дорогостоящее оборудование, далеко не у каждого автолюбителя находящееся под рукой. Так что водитель «тройки» из фильма «Москва слезам не верит» в чём-то был прав.

Видео о работе карданного вала:

Неполадки, поломки кардана

Не часто, но встречается, что карданный вал стучит. Такие стуки могут возникать во время резкого старта, при переключении скоростей.

Причины появления шума:

Ослабли болты крепления фланцев и соединительной муфты коробки передач.
Увеличенный зазор в раздвижном шлицевом соединении.
Большой зазор в подшипниках крестовины.

Причины вибрации карданного вала при движении:

вал деформировался;
кардан установлен не по меткам;
валы разбалансированы;
изношена втулка фланца промежуточной муфты или кольца центрирующего вторичного вала коробки передач;
подвесной подшипник имеет увеличенный зазор;
ослабли болтовые соединения поперечной опоры;
большой зазор в игольчатых подшипниках крестовинах;
ослабли крепления соединения вилки;
отсутствие смазки в шлицах вала.

Почему вытекает смазка

Соединения, имеющие смазку, уплотнения, часто разгерметизируются и происходит вытекание смазывающего вещества (Литол-24 и т.д.).

Причин всего две:

Изношен сальник шлицевого соединения.
Изношен сальник подшипников крестовин.

Как устранить причины неполадок кардана:

Постучать по резьбовым соединениям, проверить, если ослабли, сделать протяжку.
Если большой люфт в шлицевом соединении, то вал надо разобрать, посмотреть, скорее всего его придется менять.
При большой зазоре крестовины, ее заменить.
Деформированные детали карданного вала заменить или заменить в сборе.
Если карданный вал был установлен не по меткам, разобрать, установить по меткам.
Если есть биение вала, надо проверить его на изогнутость. Снять, покрутить. Конечно, для этого нужен специальный стенд, который покажет, согнулся вал или нет, но и на глаз видно бывает, вал ровный или нет.
Заменить сальники, если течет смазка.

Ремонт шлицевой части кардана

В карданной передаче нет элементов, которые ремонтируются. Подвесной подшипник меняется в случае износа, с крестовиной поступают также. Когда дело касается шлицевого элемента, правильно выполнять замену. Но стоимость ее дорогостоящая, и не каждый владелец машины решается на этот шаг. Умельцы, работающие на дилерских станциях технического обслуживания, нашли ряд способов, как восстановить изношенные шлицы. Среди дорогостоящих вариантов отмечают способ с напылением хрома и нарезание новых шлицов.

Для машин среднего и бюджетного классов существует вариант с расширением металла и его дальнейшим вытягиванием после остывания. Понадобится также сварочный аппарат. Специалист выполняет работы следующим образом:

Демонтируется карданная передача. Устанавливаются метки, чтобы не нарушалась балансировка. При наличии на станции технического обслуживания балансировочного стенда необходимость в установке меток отсутствует.
Разбирается кардан и выполняется его зачистка. Это необходимо для дальнейшего использования сварочного. Провариваются три шва.
После обваривания мастер проверяет наличие люфта в соединении.
Швы зачищаются (данная процедура выполняется, когда на станции нет возможности использовать балансировочный стенд).
В необходимые отверстия под давлением закачивается смазывающая жидкость.
Карданный вал собирается и устанавливается на транспортное средство.

После выполненных работ водитель должен проехать несколько километров. Если все признаки поломки исчезли, работы выполнены качественно. Если же биение, вибрации или иные признаки присутствуют, следует выбирать другой способ ремонта.

Проверка подвижного шлицевого соединения кардана

Шлицевое соединение карданного вала выполнено с центрированием по наружному диаметру. Такая конструкция допускает максимальный боковой зазор 0,2 мм. Проверка бокового зазора не требуется. Карданный вал раздвинуть примерно на 45 мм и положить вилками на твёрдую опору (точки A и B на рис.).

Индикаторную стойку закрепить рядом со сварным швом на трубе в точке С. Измерительный прибор расположить рядом со швом защитного кожуха шлицевого соединения кардана. Карданный вал слегка приподнять в центре тяжести таким образом, чтобы опорные поверхности A и B оставались свободными. Замерить отклонение стрелки измерительного прибора – максимально допустимое значение составляет 0,17 мм.

Внешний осмотр деталей: Полностью разобрать карданный вал и проверить подвижное шлицевое соединение на наличие повреждений во внутренней и внешних областях шлицевой втулки и зубчатого профиля вала. Проверить защитный кожух шлицевого соединения на наличие повреждений

Если осмотр показал, что никаких повреждений подвижного шлицевого соединения не выявлено, то следует повторно смазать детали подвижного шлицевого соединения и область уплотнения, а затем сдвинуть шлицевое соединение в исходное состояние.

Внимание: Обратите внимание на расположение стрелок напротив друг друга!

Что лучше: замена или ремонт шлицов кардана?

Замена хороша тем, что ставятся полностью новые элементы, следовательно, их эксплуатационный ресурс существенно повышается. Как уже было указано, стоимость такой услуги достаточно высокая. Придется также приобретать оригинальные запчасти. Покупка некачественных копий может только ухудшить ситуацию.

Ремонт – это выгодно в финансовом плане. Но есть вероятность, что восстановленная деталь может работать не как новая, также срок ее эксплуатации в несколько раз ниже, чем у новой детали. Каждый водитель самостоятельно определяет, какой тип ремонта подходит для его автомобиля, в зависимости от финансового состояния, а также от модели транспортного средства.

Необходимые материалы и инструменты

Подобные работы производят в специализированных мастерских. В некоторых случаях ремонт и восстановление таких изделий осуществляют в домашней мастерской, оборудованной необходимыми станками.

В первом случае для проведения перечисленных операций применяют:

токарные или фрезерные станки;
специальные шлицестрогальные автоматы;
сварочные аппараты;
механический молот;
гидравлический пресс;
гальваническое оборудование;
станки точки;
ручной обрабатывающий инструмент.

Возможности домашней мастерской ограничены. Для самостоятельного проведения работ применяют следующие устройства для восстановления подобных соединений:

бытовой токарный или фрезерный станок;
малогабаритный пресс;
электрическое точило;
сварочный аппарат;
набор ручного обрабатывающего инструмента.

Обладая небольшим набором оборудования хорошим специалистам удаётся восстановить повреждённое соединение.

Примеры наших работ

Джип Чероки # Передний карданный вал

Изготовитель карданного вала – компания Спайсер (ставится на конвейере Джип).

Состояние вала, обнаруженное после разборки (что зачастую является не самым простым делом из-за множественных остатков разбитого пластика) выглядит удручающим, однако вал вполне подлежит восстановлению.

На шейке вала хорошо заметны забоины от шлица втулки при работе «на излом». Конструктивно это провоцируется малой длиной шлицевой части.

При реставрации длина шлицов была увеличена на 18 мм, что придало конструкции дополнительную надежность.

Киа Мохав # Рулевой карданчик

Машина в идеальном состоянии. Хозяин – очень аккуратный и требовательный человек. Стук в рулевом управлении вызывал дискомфорт и желание улучшить ситуацию.

Причина стука – износ полиамида, нанесенного на заводе-производителе на вал шлицевого соединения рулевого карданчика, и, как следствие, люфт в соединении.

Машина не самая распространенная, поэтому для исполнения заказа изготовили специальную оснастку, что удлинило срок исполнения на 3 дня. В остальном все было как обычно: удаление старого покрытия, нанесение полиуретана. Люфт исчез. Стук в рулевом, естественно, тоже.

Тойота Тундра # Задний карданный вал

Очередное изделие компании Спайсер. Материал вала сплав алюминия. Покрытие – полиамид.

На глаз износа покрытия практически не заметно. Однако, большая нагруженность узла тяжелого автомобиля предъявляет высокие требования к люфтам. И даже появление минимальной слабины проявляется сильной вибрацией при движении автомобиля.

При стоимости нового вала более 100 000 рублей, восстановление шлицевого соединения кажется весьма оправданным шагом.

После замены покрытия на полиуретан посадка вала стала плотной, что исключило минимальный люфт, и, как следствие, вибрацию.

Ниссан Навара # Передний карданный вал

Отметим, что шлицевое соединение абсолютно идентично валу Ниссана Пасфайндер. Со всеми плюсами и минусами.

Покрытие Рильсана (в этом случае – коричневого цвета) отслоено практически по всей поверхности. После этого начинается лавинообразный рост вибрации и сильный износ уже металлических поверхностей шлицов втулки

Поэтому для владельца автомобиля важно не упустить этот момент. Иначе восстановление шлицевой пары будет проблематичным, и придется потратить минимум 15 000 рублей на контрактный кардан (или около 30 000 на новый) вместо 5-6 тысяч за восстановление

В данном случае восстановить шлицевую пару вполне удалось, хотя пришлось изготовить дополнительную оснастку с учетом повышенного износа втулки.

Уаз Патриот (2012 г.в.) # Рулевой карданчик

Износ шлицевой в этом узле достаточно распространенная проблема, которую многие автоумельцы решают по-своему: обжимая втулку ударами кувалды, фиксируя вал вкрученным болтом и т.п. Временный результат это, безусловно дает. Однако полностью теряется элемент безопасности, которую обеспечивает оригинальное соединение. В случае лобового удара рулевая колонка должна сложиться, а не …

Необъяснимо высокая цена за новый карданчик (6-10 тысяч рублей) делает его реставрацию абсолютно обоснованной. При этом, удлиненная шлицевая часть будет более надежной, чем оригинал.

Шлицевое соединение позволяет валу во время вращения перемещаться по оси, и очевидно, что при неисправности шлицевой части от автомобиля не стоит ждать комфортной и безопасной работы. Рассмотрим, какие бывают неполадки, как их выявить и что представляет собой ремонт шлицевой части кардана.

Шлицевые соединения разделяют на подвижные и неподвижные. Подвижные испытывают значительные нагрузки, что ведёт к износу. Если при этом недостаточно хорошо следить за автомобилем, забывать о регулярной профилактике – смазке, проверке герметичности сальника, то можно столкнуться и со слишком быстрым изнашиванием шлицев.

Признаки и виды неисправностей

Чтобы устранить проблему, ее прежде всего необходимо выявить. Шлицевое соединение служит вполне солидный срок (в среднем 30-50 тысяч километров), долго не вызывая беспокойств, но ни одна деталь не вечна, и следует провести диагностику, если:

во время движения слышатся лишние шумы, стуки, неприятные звуки;
присутствуют рывки, вибрации в кардане;
при включенном полном приводе присутствует биение руля;
увеличился люфт рулевого колеса.

Изношенные шлицы раньше или позже полностью выведут из строя карданную передачу, что может привести к неблагоприятным последствиям и даже аварии. Чтобы избежать этого, необходимо вовремя получить качественный ремонт шлицевой кардана.

Проблемы со шлицевыми соединениями могут возникнуть следующие:

износ шлицев на валах;
смятие запчастей;
возникновение острых краев, наличие иных дефектов: забоин, заусеницев;
износ шлицев во втулке;
поломка отдельных зубьев.

ВНИМАНИЕ! Износ ускоряется действием сверхдопустимых крутящих моментов, динамических нагрузок, контакта ступицы с валом.

После того как были обнаружены неполадки, затягивать с их устранением не стоит и доверить эту процедуру лучше опытным мастерам.