Полуось (приводной вал)
Полуось это вал передающий крутящий момент с дифференциала на ведущие колеса. По одной на каждое ведущее колесо. Полуось автомобиля также называют приводной вал.
Основные виды полуосей
Зависимо от конструкции полуось может быть полностью или частично разгруженной от действующих на нее изгибающих моментов.
Разгруженная полуось более характерна для транспортных средств с большой грузоподъемностью, в том числе автобусов. Такая полуось на чертеже будет выглядеть свободно установленной внутри моста деталью, а опираться на балку моста будет ступица колеса с помощью двух подшипников. В данной конструкции полуось передает исключительно крутящий момент, поскольку всю силу изгибающего воздействия на себя принимают подшипники.
Полузагруженная полуось в подавляющем большинстве случаев установлена на легковых и легкогрузовых автомобилях. Устройство полуоси данного вида отличается тем, что в ней подшипник стоит между самой полуосью и ее кожухом, причем полуось крепится непосредственно к ступице колеса. По этой причине на плече периодически возникают изгибающие моменты, которые воздействуют на полуоси в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
На переднеприводных автомобилях для передачи крутного момента от КПП к колесам устанавливаются полуоси несколько иной конструкции. Состоит такой приводной вал из оси, внутреннего и наружного ШРУСов.
Устройство приводного вала переднеприводного автомобиля.
Причины поломки полуосей
В процессе эксплуатации транспортного средства полуось постоянно работает под довольно серьезными нагрузками, среди которых:
Полуоси испытывают практически экстремальные нагрузки при перемещении автомобиля по грунтовым дорогам, а также по разбитым шоссе.
В процессе эксплуатации ведущего моста нужно периодически проверять состояние размещенных на полуосях подшипников. Их долговечной работы можно добиться, обеспечив полноценную защиту от проникновения грязи и жидкостей.
Поломки полуосей
Следует отметить, что полуось в большинстве моделей автомобилей считается очень надежной деталью, которая крайне редко выходит из строя. Особенно это касается машин, работающих в городском цикле. Но все же и с ними бывают проблемы.
Довольно часто причиной досрочного выхода из строя подшипников полуосей становится утечка трансмиссионного масла, происходящая из-за износа сальника полуоси. Масло при движении машины разогревается, вымывая смазку подшипников, из-за чего возрастает сила внутреннего трения и они разрушаются.
Вообще подшипники чаще всего становятся причиной поломки полуосей. Помимо заливания трансмиссионным маслом, они ломаются из-за дефектов запорных колец, а также иногда заклиниваются вследствие попадания посторонних предметов.
Порванный пыльник ШРУСа приводит к выходу из строя как весь шарнир угловой скорости так и приводной вал в целом.
От продолжительной эксплуатации полуось может разболтаться в местах крепления, вплоть до разбивания шлицов. Крайне редко, но случаются и поломки самих полуосей с разъединением на две части. Чаще всего они ломаются посередине, у шлицевой или возле подшипника.
На автомобилях с передним приводом часто рвутся пыльники ШРУСов, что в дальнейшем пагубно влияет на шарниры.
Проблемы могут быть вызваны случайностью, продолжительной или чрезмерно небрежной эксплуатацией автомобиля, непрофессиональными ремонтными работами или низким качеством самих деталей. Ремонт чаще всего осуществляется через замену полуоси, подшипников или прочих элементов механизма.
Полуось
Полуось автомобиля (приводной вал, привод) — специальный вал, посредством которого реализована передача крутящего момента от ДВС на ведущие колеса. Полуось (вал ведущего моста) позволяет создать подвижный контакт и эффективно передает усилие, при этом сохраняется возможность поворачивать колеса. Также полуось снижает вибрации, принимает на себя различные нагрузки (сила тяжести, тяговое, тормозное усилие, изгибающие моменты и т.д.).
Конструктивно к полуоси крепятся два шарнира (ШРУС), которые позволяют равномерно передавать крутящий момент независимо от того, в каком положении находятся колеса и детали подвески. В результате снижены вибрации на руле, автомобиль движется плавно, а также минимизированы потери мощности от двигателя на колесах.
Устройство полуоси автомобиля
Общая конструкция включает в себя 3 основных элемента:
Фактически, полуось является валом той или иной длины (в зависимости от особенностей ТС). К валу прикреплены (наварены) переходники для установки ШРУСов.
В целях предотвращения прокручивания соединения выполняются шлицевыми. На конце переходника вал зафиксирован при помощи стопорного кольца, что предотвращает случайный выход вала из ШРУСа.
Внутренний ШРУС отвечает за перемещение колеса при вертикальном движении подвески, тогда как наружный за повороты колеса.
Если говорить о видах полуосей автомобиля, полуоси по типам и видам делятся на:
Разгруженная полуось ставится на грузовики, автобусы и т.д. В этом случае полуось стоит внутри моста, при этом на мостовую балку двумя подшипниками опирается ступица колеса.
Такая конструкция означает, что изгибающий момент приходится на подшипники, а задачей полуоси остается только передача крутящего момента. Получается, дополнительных нагрузок такая полуось не испытывает по сравнению с полузагруженной.
Распространенные неисправности полуосей и причины поломок
Важно понимать, что на полуоси (особенно в случае с легковыми авто) приходятся достаточно большие нагрузки. При этом такие нагрузки в значительной степени возрастают в том случае, если машина эксплуатируется в условиях бездорожья, водитель при езде часто проходит крутые повороты на большой скорости, практикует резкие старты с вывернутыми колесами и т.д.
С учетом вышесказанного рекомендуется постоянно следить за состоянием пыльников ШРУСов, поверять места соединений на люфты и т.д., так как шлицевые соединения за время длительной эксплуатации могут прийти в негодность.
Если же осуществляется ремонт и замена изношенных элементов, необходимо приобретать детали и запасные части надлежащего качества. Дело в том, что использование неоригинальных дешевых заменителей может привести не только к быстрому выходу из строя подобной запчасти, но и стать причиной ДТП.
Правильное переключение передач на автомобиле с механической коробкой: когда включать ту или иную передачу на МКПП, работа с педалью сцепления, ошибки.
Дифференциал коробки передач: что это такое, устройство дифференциала, виды дифференциалов. Как работает дифференциал КПП в трансмиссии автомобиля.
Передачи включаются туго или не включаются скорости на механической коробке передач: основные причины неисправности и возможные неполадки.
Устройство и принцип работы механической коробки передач. Виды механических коробок (двухвальная, трехвальная), особенности, отличия
Стыковка коробки передач и двигателя автомобиля. Соединение механической и автоматической трансмиссии с ДВС: на что обратить внимание, особенности и нюансы.
Что такое КПП в автомобиле: назначение коробки передач, виды коробок передач, принцип работы, отличительные особенности трансмиссий.
Приводной вал (полуось): конструкция, функции, особенности
О том, что такое полуось в автомобиле, знает практически каждый автолюбитель. В большинстве случаев водителю достаточно информации о том, что это «та штука, которая идет от дифференциала к колесу», чтобы спокойно ездить на работу и домой. Но бывают случаи, когда приводной вал требует вмешательства, и тогда лучше узнать о нем как можно больше еще до визита на СТО.
Назначение
Собственно, почему «полуось»? Осью автомобиля, передней или задней, называют условную линию, соединяющую пару колес. Ведомые колеса могут соединяться жесткой сцепкой (зависимая подвеска), отличающейся высокой надежностью. А вот на ведущие колеса такую конструкцию не поставишь. Поэтому используются два отрезка, каждый из которых проходит от дифференциала к колесу и движется независимо от другого. Полуось – самое распространенное и самое точное название. По сути, полуось является одним из элементов трансмиссии.
Функция приводного вала (полуоси) – передача крутящего момента от главной передачи и дифференциала на ведущее колесо с сохранением скорости и плавности его вращения при поворотах и наездах на неровности. Для этой цели на полуоси устанавливаются шарниры, передающие момент вращения под разными углами. Сам вал и два ШРУСа (шарниры равных угловых скоростей) на нём – это полный комплект полуоси.
Конструкция, виды
Приводной вал состоит из оси, внутреннего и наружного ШРУСов. Внутренний, выдерживающий большие нагрузки, но передающий малый угол поворота, устанавливается со стороны дифференциала, а наружный – со стороны колесной ступицы, где требуется большая свобода движений. Таким образом полуось участвует в передаче вращения независимо от угла поворота или колебания колеса.
Конструкция полуоси позволяет снять (заменить) ШРУС, то есть использовать сам центральный вал несколько раз. Поскольку осевой вал – деталь прочная и редко выходящая из строя, чаще требуется замена именно шарниров. Для их крепления на концах вала делаются шлицевые выемки и канавка под стопорное кольцо.
На полуось во время движения автомобиля действуют разнонаправленные нагрузки:
Чем больше вес автомобиля, тем сильней эти нагрузки. В результате сконструировано три основных типа полуосей: полуразгруженные, разгруженные на ¾ и полностью разгруженные. Разница между ними – в способе крепления полуоси к ступице колеса.
Виды полуосей: А. Полуразгруженная.
Б. Разгруженная на 3/4. В. Полностью разгруженная.
Полуразгруженные – самые простые по своей конструкции, но при этом подверженные всем изгибающим усилиям. Устанавливаются в основном на легковые автомобили, где не требуется какая-то особая грузоподъемность или проходимость. При этом на валу полуоси закреплена ступица колеса (через шлицевое или фланцевое соединение), а сам вал опирается на подшипник.
Полностью разгруженные – полуоси, которые благодаря особому способу крепления освобождены от поперечных и продольных нагрузок и передают только момент вращения. В этом случае полуось закреплена на ступице, а уже ступица опирается на два подшипника, широко разнесенных друг от друга. Устанавливаются на тяжелые грузовики и другую коммерческую технику.
Как правило, левая и правая полуоси не идентичны: они различаются по длине, и чаще всего правая длинней, чем левая наоборот. Причина – несимметричное расположение дифференциала на оси (межколесного на передне- или заднеприводных автомобилях и межосевого на полноприводных).
Способ крепления к ступице и дифференциалу зависит от конструкции: это либо шлицевое соединение, либо фланцевое.
Поскольку полуось – элемент сборной, говорить о материале изготовления довольно сложно: для ШРУСов используется один металл, для вала – другой. Как правило, валы делаются из среднеуглеродистой стали с добавлением хрома, никеля и молибдена.
Ось приводного вала может иметь сплошную, моноблочную или сборную конструкцию с шариковой втулкой.
Сплошной – вал из цельного металла, чаще всего применяемый на передней оси. Самая простая и надежная конструкция.
Моноблочный – это также цельный вал, но полый внутри. Применяется там, где нужно максимально облегчить подвеску.
Вал с шариковой втулкой используется преимущественно для внедорожников: такая конструкция позволяет создать дополнительную степень свободы для поворотов и маневров на сложных участках. Шариковая втулка обеспечивает дополнительное осевое сжатие и растяжение вала, а также максимальный комфорт и бесшумную работу.
Полуось с шариковой втулкой
Причины поломки
Чаще всего в полуосях ломаются шарниры: ШРУСы выходят из строя из-за повреждения пыльников и попадания внутрь воды и грязи. Однако ШРУС можно заменить, не меняя полуось целиком.
Гораздо неприятней, когда ломается сам вал. Причин может быть несколько: коррозия (на некоторых моделях устанавливаются резиновые балансиры, под которыми металл портится еще быстрей, чем на открытых участках), перегрузки при езде по бездорожью, резкие нагрузки (попадание в яму, наезд на препятствие). Полуось – конструкция надежная, но есть определенный предел нагрузки, на который она рассчитана, и этот предел лучше не превышать.
И, наконец, полуоси выходят из строя просто от времени: даже самый лучший металл постепенно теряет свои свойства, ржавеет, стираются шлицы.
Чтобы в один «прекрасный» момент не застрять где-нибудь на дороге, на каждом ТО делается визуальная диагностика состояния ШРУСов и остальных деталей подвески. В первую очередь на предмет очагов коррозии, люфтов, работы подшипников и потеков из-под пыльников.
Полуоси не ремонтируются: неисправную деталь (чаще это шарниры, реже – сам вал) просто меняют на новую.
О том, как выбрать полуось, читайте наш «Гид покупателя».
Принцип работы полуосей на машине
Хотя приводной вал, часто именуемый полуосью, не является частью карданной передачи, он входит в конструкцию трансмиссии автомобиля и является её важной составной частью.
Сегодня мы рассмотрим, какие задачи выполняет ПВ, какие бывают полуоси, как функционируют.
Рассмотрим также, почему эти узлы трансмиссии выходят из строя и как увеличить их ресурс.
Назначение полуоси
Что такое полуось автомобиля, известно всем водителям. Основная функция этой детали – передача крутящего момента на ведущие колёса, поддержка возможности поворота колёс на скорости, а также обеспечение плавности движения транспортного средства при наличии незначительных вибраций.
Как правило, приводной вал устанавливается на неуправляемые колёса на автомобилях с зависимой подвеской. В случае независимой подвески эту функцию берёт на себя карданная передача, причём на неуправляемые (для легковых авто это задние) колёса устанавливается шарнирный механизм неравных угловых скоростей, а на управляемых передних с этой задачей справляется шарнир равных УС.
Общими словами можно описать, для чего предназначены полуоси, как возможность воспринимать на себя действие различных сил, формируемых в результате движении автомобиля. Отметим, что в абсолютных величинах это очень серьёзные нагрузки, поэтому к конструкции полуосей и материалу их изготовления предъявляются повышенные требования.
Наличие в составе приводного вала двух шарниров, расположенных по обоим концам детали, позволяет существенно уменьшить вибрации, передаваемые на рулевую колонку, препятствуя движению машины рывками.
Устройство, принцип функционирования ПВ
Конструкция полуоси устроена таким образом, что максимальный коэффициент передачи крутящего момента обеспечивается вне зависимости от текущего положения колёс. Рассмотрим, из чего состоит полуось:
Физически вал оси представляет собой отрезок цельной трубы, к концам которой методом сварки присоединены переходники для монтажа шарниров угловых скоростей. Чтобы предотвратить прокручивание этих деталей, они имеют шлицевое соединение.
Вал дополнительно фиксируется на стыке с переходником стопорным кольцом, предотвращающим вероятность отсоединения оси от ШРУСа.
Именно такая двухшарнирная конструкция используется на большинстве переднеприводных автомобилей, при этом оба шарнира выполняют несколько различающиеся задачи. Внутренние гасят вибрации при вертикальных перемещениях колёс (наездах на неровности дорожного полотна), внешние шарниры ответственны за перемещения колёсных дисков при изменении направления движения ТС, то есть при поворотах.
Колёсная ступица крепится к ПВ посредством фланца – такой способ считается наиболее надёжным и потому получил повсеместное распространение. Изнутри крепление с полуосевой шестерней осуществляется с помощью шлицов. Существуют также бесфланцевые ПВ, у которых и на внешней стороне вала расположены шлицы, на которые крепится фланец ступицы или колёсного диска (такая конструкция применяется, в частности, в грузовиках КрАЗ/МАЗ).
Колёсный диск крепится к фланцу вала гайками, на концевую часть полуоси напрессовывают шарикоподшипник. Резиновые сальники препятствуют вытеканию смазки из внутренней полости подшипника. Сам приводной вал монтируется на подшипнике с помощью стального наконечника, имеющего специальную выточку. Сам наконечник намертво приварен к кожуху ПВ. Фиксация подшипника осуществляется стопорным кольцом, которое напрессовывается на вал. Между зажимным кольцом и шарикоподшипником имеется пружинное кольцо, задача которого – повысить надёжность фиксации подшипника.
Крепление подшипника в выточке осуществляется посредством пластины, смонтированной на фланце с помощью болтового соединения. Здесь же крепится тормозной щит, а также маслоотражатель. Чтобы подшипник не стучал, под внешнее кольцо устанавливают пружинную прокладку.
Мы разобрались, что такое полуось автомобиля, только в общих чертах, поскольку конкретная реализация зависит от типа приводного вала.
Классификация полуосей
Поскольку приводной вал состоит из множества элементов, все они изготавливаются из разных материалов. Собственно полуось производится из особых сортов стали с добавками, обеспечивающими высочайшую прочность изделия на все возможные нагрузки.
В зависимости от способа изготовления различают следующие разновидности полуосей:
Рассмотрим, какие силы действуют на приводной вал при движении автомобиля. Это, конечно же, сила тяжести, которая активируется при вертикальной составляющей, а также боковые и касательные нагрузки, возникающие при поворотах авто, во время заносов, при движении по участку дороги с поперечно расположенным уклоном, в результате воздействия бокового потока воздуха (порывы ветра).
В зависимости от конструкции внешнего крепления, которая и определяет уровень нагруженности вала изгибающими моментами различной направленности, различают следующие разновидности полуосей:
В последнем случае конструкция вала предусматривает наличие только опорного подшипника, к которому крепится колёсный диск/ступица. Поскольку такая конструкция не способна гасить изгибающие нагрузки, она используется относительно редко.
Полуразгруженный приводной вал обычно устанавливают на легковые авто, а также грузовики небольшой грузоподъёмности, не испытывающие значительных вертикально направленных нагрузок.
В данном случае место установки подшипника – между кожухом ПВ и самой полуосью, которая, в свою очередь, крепится к колёсной ступице. Такая конструкция приводит к появлению разнонаправленных изгибающих моментов, воздействующих на ПВ в горизонтальной/вертикальной плоскостях, а также в плоскости поворота колеса на плече, длина которого равна диаметру шины.
Полностью разгруженный приводной вал – прерогатива автобусов и тяжелых грузовиков. Внутри моста такая конструкция устанавливается свободно, фиксация на мостовой балке осуществляется посредством двух подшипников, на которые и возлагается ответственность за гашение всех видов изгибающих моментов. Полуось оказывается свободной и ответственна только за передачу от силового агрегата на колёса крутящего момента.
Недостатки – прямая противоположность плюсов полуразгруженных полуосей:
Причины возникновения неисправности полуосей
При движении автотранспортного средства возникает множество нагрузок, приходящихся на элементы подвески. Часть из них воспринимается и приводным валом:
При движении по дорогам откровенно плохого качества приводной вал испытывает воздействие нагрузок экстремальной силы. Хотя сам вал изготавливается из очень крепкой стали и его поломка – явление исключительно редкое, про остальные узлы полуоси этого не скажешь. При этом следует учитывать, что в большинстве случаев поломка ПВ приводит к полной или в лучшем случае к частичной потере управляемости автотранспортом, поэтому уходу за этой деталью трансмиссии следует уделять первостепенное значение.
Прежде всего, речь идёт о регулярной проверке состояния подшипников – именно они считаются «слабым звеном» в конструкции всех разновидностей полуосей.
Кроме преждевременного износа деталей приводного вала, могут встречаться и механические повреждения, возникающие в результате воздействия сторонних предметов.
Перечислим основные симптомы неисправностей приводного вала:
Разумеется, практически все эти признаки являются косвенными, поскольку могут свидетельствовать и о других неисправностях, не относящихся к приводному валу.
Чаще всего, как уже упоминалось, нормальное функционирование полуосей нарушается из-за износа подшипников. Эта неисправность, в свою очередь, становится причиной утечки ТМ и потери герметичности сальниками полуосей.
Хотя трансмиссионное масло работает не в столь экстремальных условиях, как моторное, оно также подвергается сильному нагреву. Разжижаясь при нагреве, оно частично утрачивает свои смазывающие характеристики, сила трения в узлах вала возрастает, что и приводит к нарушению целостности сальников.
Согласно данным статистики, примерно в 90% случаев поломки полуоси виновниками и становятся именно подшипники. Отметим, что преждевременный износ деталей ПВ может быть вызван и попаданием внутрь мельчайших абразивных частиц. Иногда выход из строя подшипников обусловлен наличием дефектов в запорных кольцах.
Ещё одной достаточно распространённой причиной частичной потери работоспособности полуоси является повреждение шлицов, а также ослабление болтовых креплений. Если не следить за состоянием концевых устройств ПВ, в один не очень прекрасный момент они могут просто переломиться, что наверняка станет причиной возникновения ДТП. Обычно валы лопаются посередине, реже – около подшипника или у самого шлица.
Для переднеприводных авто характерна такая неприятность, как потеря целостности защитного кожуха ШРУСа, именуемого пыльником. Этот разрыв может быть связан с разными факторами: механическим воздействием, перепадами температуры, попаданием на поверхность химически активных веществ, включая используемые на автомобиле технические жидкости, а также просто почтенный возраст пыльника. При появлении разрывов на резинке пыльника внутрь вала проникает влага, пыль и грязь, что становится причиной его быстрого выхода из строя.
В результате длительной эксплуатации места крепления приводного вала разбалтываются, что становится причиной возникновения биений, разрушающих шлицы. Такая неприятность страшнее выходя из строя подшипника, поскольку в таких случаях полуось придётся менять.
Нередко преждевременный выход из строя деталей ПВ вызван действиями владельца – установкой некачественный деталей полуоси при проведении ремонтных операций. Именно поэтому рекомендуется приобретать только оригинальные или рекомендованные автопроизводителем детали – в этом случае претензии к качеству у вас не возникнут. Но зато любая ваша ошибка или неточность при проведении монтажных работ может стать причиной быстрой поломки элементов приводного вала.
Поэтому рекомендуется проводить диагностику полуосей каждые 10-15 тысяч километров, желательно – с применением специализированного оборудования, включая измерительные стенды.
Ремонт вала заключается в установке взамен полностью изношенной или повреждённой детали новой. Сам вал меняется в исключительных случаях, например, при потере геометрии в результате попадания в ДТП, или при разрушении вследствие развития коррозионных процессов.