06 ноября 2021
Статьи

Балансировка карданного вала своими руками, видео – как отбалансировать кардан в домашних условиях?

Содержание

Для чего нужна балансировка карданного вала?

22.10.2018 Карданный вал (КВ) является одним из элементов трансмиссии, передающий крутящий момент с коробки передач (раздаточной коробки) на главную передачу в редукторе моста (переднего или заднего).

Карданный вал (КВ) является одним из элементов трансмиссии, передающий крутящий момент с коробки передач (раздаточной коробки) на главную передачу в редукторе моста (переднего или заднего). Во время работы эта деталь вращается вокруг своей продольной оси с довольно большой скоростью. Отклонение центра тяжести вала от оси приводит к такому явлению, как вибрации.

Вибрация не только дает неприятные ощущения и дискомфорт при езде, но и может стать причиной разрушительных процессов, затрагивающих металл кузова, а так же сложные узлы и агрегаты.

Ни один сварной шов в конструкции автомобиля, ни одно болтовое соединение не рассчитаны на длительную вибрационную нагрузку. Поэтому, при появлении подобных симптомов, необходимо срочно устранять причину.

Кстати, вибрация кузова может быть вызвана не только разбалансировкой карданного вала (кардана). Похожие признаки неисправности могут возникнуть при плохо отбалансированных колесах (лечится в любой шиномонтажной мастерской) или несбалансированном маховике в сборе с корзиной сцепления (устраняется на специальном оборудовании).

Устройство карданного вала и причины его разбалансировки

Карданный вал в автомобилестроении существует практически без изменений уже больше ста лет. Впервые такой тип передачи установил на авто собственной разработки Луис Рено в 1898 году. В том виде, в каком кардан существует сейчас, он появился в 1903 году благодаря Кларенсу Спайсеру, дополнившему конструкцию шлицевой втулкой.

Конструктивно карданная передача довольно проста и состоит из:

  1. Вала, в виде полой трубы и вилкой на конце. На другом конце может быть такая же вилка (для жестко закрепленного элемента) или шлицы соединения, позволяющего «удлинять» сам вал.
  2. Крестовин, благодаря которым два сопряженных вала могут вращаться с изменяющимися углами относительно друг друга.
  3. Подвесной подшипник, который является опорой для вала, не мешая ему при этом вращаться.

При надлежащем уходе и правильном обслуживании, этот элемент трансмиссии имеет практически неиссякаемый ресурс. Зачастую, за все время службы автомобиля в замене нуждаются лишь крестовины и подвесной подшипник. Сама труба износу не подвергается и в ремонте не нуждается. Однако и здесь могут быть исключения.

Самое главное требование к кардану – его сбалансированность относительно оси вращения. Если центр тяжести смещен в сторону, то при вращении вала центробежные силы начинают действовать, усиливается нагрузка на крепежные элементы, через которые на кузов автомобиля передается вибрация. Это может начинаться на определенной скорости и с ее увеличением усиливаться. Смещение центра тяжести может произойти в таких случаях:

  • При вмешательстве в конструкцию привода – его удлинение или укорачивание
  • При деформации кардана вследствие механического воздействия, например, удара
  • При неправильной сборке КВ, когда были проигнорированы монтажные метки
  • При значительном люфте в игольчатых подшипниках крестовин или их выходе из строя
  • При серьезных порывах в эластичной муфте
  • При повреждении подвесного подшипника
  • При значительном износе шлицевого соединения
  • При ослаблении фланцевого соединения между КВ и редуктором моста

Неправильно собранный карданный привод можно пересобрать заново. Подвесное устройство, эластичная муфта и крестовины с подшипниками стоят небольших денег и их можно самостоятельно заменить. Износ шлицов повлечет за собой покупку нового КВ. А вот вибрации при изгибе вала и смещении центра тяжести требует проведения определенных работ.

Однако, услышав вибрацию в полу салона автомобиля, не нужно сразу кидаться менять кардан. Причин этому может быть множество. Всегда ремонт или диагностику нужно проводить от простого к сложному. Вполне возможно, что гул или вибрации связаны с выходом из строя резиновой подушки двигателя.

Как устранить вибрацию

Новая деталь проходит на заводе-изготовителе процесс балансировки на специальном высокоточном оборудовании – балансирных станках. Для этого карданный вал в сборе закрепляют на стенде динамической балансировки. При вращении датчики снимают показания с вала и точно определяют место дисбаланса. Закрепив груз необходимой массы на диаметрально противоположной стороне поверхности трубы, можно добиться того, что центр тяжести вновь вернется на продольную ось КВ.

Избавиться от вибрации можно, только устранив дисбаланс карданного соединения. Проблема заключается в том, что вывешивать элемент трансмиссии необходимо в сборе, со всеми крестовинами и шлицами, муфтами и фланцевыми соединениями.

В условиях гаражного ремонта такое сделать практически невозможно. Разве что, перевернуть машину на бок, отсоединить коробку передач и редуктор, после чего каким-то образом закрепить все части кардана в одной плоскости.

Лучше всего обратиться за помощью на станцию технического обслуживания, имеющую балансирную установку. Там специалисты полностью демонтируют карданную передачу, протестируют ее на станке и определят место дисбаланса. Кстати, проблема не обязательно должна быть в одном месте – таких разбалансированных точек на кардане может быть несколько. В этом случае, балансируются все точки и противовесы закрепляются в каждом из этих проблемных мест.

Подобная услуга стоит недешево. Помимо этого в сервисном центре придется заплатить за снятие и установку кардана. Зато, карданный вал, балансировка которого была произведена на балансирном станке, будет служить и дальше верой и правдой.

Экономически это оправдано для тех автомобилей импортного производства, запчасти на которые стоят очень больших денег.

Балансировка кардана своими руками

Некоторые умельцы балансируют карданы своими руками. Конечно, времени на это уходит достаточно много, точность определения места дисбаланса определяется не всегда точно, однако в каких-то случаях это бывает единственный выход из положения. Например, для того, чтобы доехать до сервисного центра, где устранят неполадку.

Первый метод, самый простой. Здесь не понадобится никакая измерительная техника, никакие приборы. Достаточно лишь хомут и грузик. Описать работу можно в виде пошаговой инструкции:

  1. Визуально или с помощью мела разбить кардан на несколько секторов. Чем больше секторов, тем точнее можно будет определить точку дисбаланса.
  2. Прикрепить к кардану в районе первого сектора груз с помощью хомута. В качестве груза можно взять обыкновенный кусочек металла. Его нужно обернуть наждачной бумагой, рабочей частью наружу для того, чтобы противовес не скользил по поверхности кардана.
  3. Проехаться на автомобиле по ровному участку дороги. Если улучшений нет, и вибрация не уменьшилась (зачастую, даже усилилась), значит, первый сектор ни при чем. Если же вибрации значительно ослабли или стали проявляться на большей скорости, чем раньше, значит ориентировочно место, где нужно ставить противовес, найдено. Таким экспериментальным способом проверяется каждый сектор кардана до тех пор, пока поврежденный участок не будет найден.
  4. После того, как сектор определен, нужно таким же экспериментальным методом подбирать вес грузика и место его расположения. Приложив некоторое количества усердия, можно добиться того, что вибрация кузова полностью исчезнет.

Естественно, точность такого определения и балансировки далека от идеальной. Поэтому этим методом сегодня практически никто уже не пользуется, хотя многие о нем знают и даже некоторые рекомендуют его новичкам.

Существует еще один, более совершенный способ балансировки. Правда, он уже и значительно технологичнее. Для его осуществления необходима компьютерная программа, превращающая ПК в электронный осциллограф. Такая программа есть в свободном доступе в интернете.

В качестве датчика, считывающего показания, можно взять чувствительный микрофон с поролоновой защитой. К ПК он подсоединяется с помощью штекера в гнездо для микрофона.

Принцип действия такого осциллографа заключается в том, что поднесенный к вращающемуся кардану с прикрепленным грузиком микрофон, будет реагировать всплесками волн на мониторе при изменении расстояния от поролона до металлического противовеса. Сама работа по снятию показаний производится по следующему алгоритму:

  1. Исследуемый сектор отмечается четырьмя рисками по окружности. Для получения полной и точной картины грузик на хомуте придется закреплять четырежды, возле каждой отметки
  2. Когда груз закреплен, вывешенный автомобиль заводят и включают передачу. Колеса в воздухе начинают вращаться, а спидометр должен показывать ту скорость, при которой начинаются вибрации кузова.
  3. Когда скорость достигнута, помощник подносит микрофон к месту, где закреплен грузик и фиксирует показания компьютера.
  4. Работа повторяется при перезакреплении металла на новой риске.

После того, как все показания будут сняты, на бумаге схематически рисуется окружность с нанесенными из ее центра четырьмя отрезками 0-1, 0-2, 0-3, 0-4. согласно полученным данным с осциллографа. Затем отрезки 1-3 и 2-4 делятся пополам и из этих точек проводятся перпендикуляры. Через точку их пересечения и центр окружности проводится прямая. В той четверти круга, где находится точка пересечения двух перпендикуляров, прямая указывает место дисбаланса кардана. В противоположной стороне – место, куда нужно установить противовес.

К сожалению, такие манипуляции, напоминающие больше работу научного сотрудника в лаборатории закрытого НИИ, не гарантируют полного решения проблемы.

Да можно избавиться от вибрации кузова, но это не дает оснований быть уверенным, что не продолжается негативное воздействие на элементы подвески автомобиля. Ведь, вычисляя место разбалансировки вала, владелец ориентировался на внешние признаки его неисправности – вибрацию в салоне. Однако, как уже писалось выше, таких мест на приводе может быть несколько и какое-то вполне может оказывать воздействие на ходовые элементы транспортного средства.

Подводя итоги, стоит еще раз отметить, что дисбаланс кардана приведет не только к некомфортной эксплуатации машины, но и серьезным разрушительным процессам кузовных элементов и рабочих агрегатов транспортного средства. Поэтому, устранять неисправность следует как можно скорее, не откладывая ремонт на «потом».

На вопрос «как качественно отбалансировать кардан» ответ один – в автосервисе, имеющем необходимое для этой работы оборудование – балансирный станок. Да, это стоит денег. Но попытки самостоятельно устранить неполадку, а еще хуже – не предпринимать вообще никаких действий, в конечном итоге приведут к повреждениям автомобиля, устранение которых обойдется в гораздо большую сумму.

Если же все-таки желание самостоятельно справиться с проблемой не покидает, то для более полного понимания процесса балансировки карданного вала своими руками, можно посмотреть видео.

Что такое карданный вал

Карданный вал (кардан) состоит из трубы и двух шарниров, которые позволяют изменять угол вращения от 0 до 30 градусов. Основа шарнира – крестовина, изготовленный из круглого прута стальной крест, на котором надеты колпачки игольчатых подшипников. Крестовину с подшипниками вставляют в две вилки, расположенные относительно друг друга под углом 90 градусов. Все конструкция образует шарнир неравных угловых скоростей. С помощью одного кардана получается эффективно компенсировать несоосность при угле отклонения шарниров не более 20 градусов. Отклонение на больший угол приводит к увеличению потери мощности.

На большинстве легковых автомобилей карданный вал изготовлен из двух карданов, один из которых зафиксирован опорным подшипником. Это необходимо для снижения потерь мощности и снижения вибраций. Чем длинней труба кардана и выше скорость ее вращения, тем более сильные вибрации она производит. На грузовых автомобилях скорость вращения кардана заметно меньше, да и влияние вибраций из-за массы самого автомобиля ощущается слабей, чем на легковых машинах. Поэтому наибольшее распространение получили следующие схемы карданного вала:

Легковые автомобили:

  • привод переднего моста – один вал без опорных подшипников;
  • привод заднего моста – два вала, один из которых с опорным подшипником.

Грузовые автомобили:

  • передний и задний мост – один вал без опорного подшипника.

Компенсация изменения расстояния от КПП до моста

Еще одна проблема, которую автопроизводители решают различными способами – изменение расстояния от КПП до моста. Когда автомобиль движется по пересеченной местности, высота моста постоянно меняется, что приводит к изменению расстояния. Если не компенсировать изменение расстояния, то нагрузка на игольчатые подшипники крестовины возрастет, что приведет к сокращению ресурса и росту потерь мощности. На грузовых трехосных автомобилях с этой проблемой справились с помощью особой конструкции заднего моста, снижающей вертикальную подвижность редуктора.

Вместо одновременного движения вверх или вниз обеих сторон моста, он поворачивается таким образом, что одна из сторон поднимается, а другая опускается. С какой стороны движению препятствует кочка или бугор, та и поднимается. С какой стороны яма, та и опускается. На легковых автомобилях для компенсации расстояния используют особую конструкцию вала, состоящего из трубы со шлицевым наконечником и скользящей вилки, которая передвигается по шлицам. Когда расстояние между КПП и мостом увеличивается, вилка сдвигается в сторону моста, компенсируя изменение длины. Когда расстояние уменьшается, вилка сдвигается в сторону КПП.

Проверка состояния карданного вала

Проверку состояния кардана проводят, если появилась вибрация при движении на высокой скорости, гул, шум, стуки, которых раньше не было. Для проверки карданного вала необходим подъемник, эстакада или смотровая яма. Если проверка проводится на яме или эстакаде, необходимо поднять заднюю (если проверяете передний карданный вал, то переднюю) сторону автомобиля так, чтобы колеса свободно вращались. О том, как безопасно поднимать автомобиль, читайте в статье (Замена и восстановление амортизаторов).

Проверка проводится в несколько этапов:

  1. Проверка затяжки соединительных элементов (крепление эластичной муфты, фланцевого соединения и подвесного подшипника). Все соединения должны состоять из болта, гроверной шайбы и гайки. Если где-то нет гроверной шайбы, то велика вероятность, что под действием вибрации гайка открутится и болт выпадет. Момент затяжки должен соответствовать указанному в инструкции по эксплуатации.
  2. Проверка состояния эластичной муфты. Для этого необходимо медленно крутить карданный вал и внимательно осматривать состояние муфты. При обнаружении разрывов, трещин и других повреждений муфту необходимо заменить.
  3. Проверка состояния шлицевого соединения. Чтобы проверить соединение, одной рукой держите вал, другой пытайтесь вращать эластичную муфту в разные стороны. При обнаружении даже незначительного люфта, кардан и соединение необходимо заменить.
  4. Проверка шарниров. Вставьте между вилками шарнира мощную отвертку и покачайте. Если обнаружили люфт, замените крестовины.
  5. Проверка состояния подвесного подшипника. Чтобы проверить подшипник, одной рукой обхватите вал до него, другой после и подергайте в разные стороны. Если обнаружили хотя бы небольшой люфт, замените крестовины.
  6. Если все это не помогло, необходимо проверить балансировку с помощью специального стенда. Для проведения этой операции обратитесь в крупный автосервис, в котором есть соответствующее оборудование.

Лента новостей