Трансмиссионные карданные валы. Ремонт или замена?

Карданы с «кернеными» чашками крестовин быстро появились на коммерческом транспорте – ​среди LCV классической компоновки. Когда такие карданы начали устанавливать на турецкие Ford Transit, то их у нас пренебрежительно назвали «одноразовыми». Основной тезис – ​чудят турки… Потом, к удивлению россиян, аналогичные карданы появились на «европейских» LCV: Mercedes-Benz Sprinter, Volkswagen Crafter, IVECO Daily. И в конце концов валы турецкой фирмы Tirsan Kardan пришли на конвейер Горьковского автозавода, на «ГАЗели» и «Соболи». Конечно, не только турецкая компания Tirsan Kardan выпускает такие трансмиссионные валы, и не она первая освоила этот метод фиксации чашек. Это мировой тренд, позволяющий автоматизировать производство.
   У более тяжелых современных грузовиков и автобусов чашки в вилках фиксируются, чаще всего, стопорными кольцами, и при определенных навыках крестовину легко заменить. Та же самая история с подшипниками подвесной опоры и ее резинометаллической обоймой. При нормально организованной в АТП технической службе такой ремонт вполне возможен. Однако здесь возникает другая серьезная проблема с карданом – ​износ шлицевой части, связанный с элементарным повреждением пыльников или с преодолением водных преград, с эксплуатацией в сверхзапыленных регионах, на жестком бездорожье.
   Еще один современный тренд – ​необслуживаемые карданы. То есть нет пресс-масленок ни в крестовинах, ни в шлицевом соединении. Понятно, что чашки относительно шипов крестовины можно очень серьезно загерметизировать, есть отличные тугоплавкие и водостойкие смазки с противозадирным дисульфидом молибдена. А еще есть специальное полимерное покрытие для шлицевой части ​«Рильсан» (RILSAN). Это очень твердый материал, стойкий к истиранию и при этом «маслянистый», как фторопласт или тефлон. Полиамид «Рильсан» сегодня используют практически все производители карданных валов. Наличие тонкого слоя такого покрытия на шлицах ​является одним из показателей качества кардана. Для понимания: у седельного тягача с дизельным двигателем при включенной прямой передаче на 80 км/час кардан вращается с частотой 1200-1400 оборотов, а у микроавтобуса с приводом на заднюю ось – ​почти в два раза больше. При износе кардана вибрация на больших оборотах всегда будет больше. Кстати, обороты ШРУСов на переднем приводе уменьшаются в соответствии с числом главной передачи в коробке. Хотя и сам износ зависит не только от оборотов, но и от передаваемого крутящего момента.
   Есть еще пара факторов, которые ускорили процесс появления в России специализированных сервисов по ремонту трансмиссионных валов. Первый – ​рухнувший в 2014 году курс рубля по отношению к доллару и евро. Выложить за новый кардан тысячу, а то и две тысячи у. е. сегодня может не каждый. Второй – ​российский рынок забит подержанными автомобилями, как привезенными ранее из Европы или Америки, так и бывшими когда-то новыми, но уже «состарившимися» в России. Отдавать солидную сумму за новый кардан, при условии, что вся машина стоит 5-10 тыс. евро – ​желающих мало. И еще один момент. ​у нас распространены грузовики с нестандартной колесной базой. Найти новый кардан нужной длины бывает сложно. Между тем, хорошо отремонтированный агрегат сопоставим по ресурсу с новым. При этом ремонт обходится в 4-5 раз дешевле, чем покупка оригинального вала.

Дисбаланс – ​не надо трястись

Главное оборудование в специализированном центре по ремонту карданных валов – ​стенд для балансировки. Известно, что дисбаланс возникает при несовпадении центра масс с центром вращения. Это как взять колесо велосипеда, и на вентиль камеры прикрутить гайку М10. Чтобы компенсировать массу этой гайки, добиться безразличного положения колеса на оси, придется аналогичную массу «приклеить» с противоположной стороны. Так как колесо велосипеда узкое, поставив груз по центру обода, вполне удастся его статически отбалансировать. Если колесо широкое, допустим, 150-300 мм, то грузики распределяют по разным сторонам диска, в соответствии с показаниями индикаторов на стенде. Это уже динамическая балансировка, ​каждый ее видел в шиномонтаже. Но карданный вал надо сравнивать с «супершироким колесом», ширина которого может доходить до четырех метров. И уж если прыгает и виляет несбалансированное колесо на автомобиле, то какие «восьмерки» выписывает кардан с дисбалансом, ​можно только догадываться. Вибрации разбивают подшипники вторичного вала коробки передач, ослабляется весь крепеж на автомобиле. В первую очередь, у самого карданного вала – ​болты фланцев. Отвернувшийся кардан может «воткнуться» в землю и даже перевернуть грузовик. Оторвавшийся вал повреждает проводку и воздушные трубки, пробивает ресиверы.
   Балансировочный стенд позволяет определить точное место установки и массу балансировочного грузика. Грузик приваривают к трубе кардана, хотя больший дисбаланс создает не труба, а вилка кардана. На заводе применяют точечную электросварку, а при ремонте грузики приваривают полуавтоматом в среде углекислого газа. Каких-то специальных грузиков для карданов нет, это не то, что при балансировке колес. Их нарезают из подходящей по диаметру трубы и взвешивают каждый из них. Порой приходится приваривать несколько таких «заплаток», ​бояться этого не надо. Допустимый дисбаланс около 20-30 грамм на сантиметр. Если собранный кардан проверяют на стенде в динамике, то обычно обороты выставляют на уровне 600-1000 в минуту. Этого достаточно. Обычно для замены крестовин используют механические винтовые прессы с небольшим усилием на рабочей части. Однако крестовины можно менять и в тисках, но плавно запрессовывая чашки в вилки специальной цилиндрической оправкой. Обязательно проверяют количество иголок в чашках – ​визуально определяют, не выпала ли какая иголка. Зазор между ними получается неестественно большой – ​в таком случае подшипник нормально работать не будет. Необходимо проверить и наличие смазки в подшипниках. Есть смысл немного набить ее в шипы крестовины, и ​при вращении вала она будет поступать в чашки.
   Из отечественных смазок одна из лучших – ​№ 158, «синенькая», ​с дисульфидом молибдена и фталоцианином меди. Ее ресурс в крестовинах ​до 300 тыс. км. Чашки проверяют на правильность установки относительно поверхностей и проточек под стопорные кольца независимо от того, где они стоят, сверху чашки или снизу, ближе к крестовине. На разных машинах ​по-разному. После монтажа крестовины обязательно проверяют легкость вращения чашек на шипах. Несколько тугое вращение ​допустимо, заклинивание – ​нет. Важный момент: если крестовины с пресс-масленками, то их надо ориентировать в одной плоскости ​для удобства смазки кардана при эксплуатации автомобиля. Если чашки фиксируются пластической деформацией или, как говорят, «кернением», то для демонтажа крестовины «керновку» чуть срубают тонким зубилом или стачивают электродрелью с абразивным камнем.
   Бывают случаи, когда карданный вал уже ремонтировали, но чашки фиксировали не «кернением», а электросваркой. Сам по себе такой способ ремонта ​варварский. Крестовина и чашка – ​это подшипник, в котором применены высокоуглеродистые легированные стали, типа советских ШХ15 или ШХ20, которые, как известно, плохо свариваются. Эти несколько точек сварки могут спровоцировать разрушение чашки, выкрашивание. Или перегрев изменит геометрию рабочей поверхности, подгорит сальник, вытечет смазка. Ведь никому же не приходит в голову фиксировать не только подшипник ступицы колеса сваркой, но и его гайку. Конечно, владельцу автомобиля не нужно соглашаться на фиксацию чашек крестовины сваркой. Но ремонтнику, которому попался такой неадекватный кардан, придется помучиться, разбирая его, чтобы еще больше не повредить вилки. И здесь без «болгарки» или абразивных шарошек не обойтись. Если сделать все аккуратно, то отверстия в вилке, где стоят чашки, останутся целы. Если нет, ​придется менять одну вилку или обе. Соответственно, и стоимость ремонта увеличится. Все же оптимальное решение для замены «керненных» крестовин – ​это воспроизведение заводской технологии фиксации. Для этого нужен пресс и специальные насадки-пуансоны. Пресс может быть механическим, винтовым или гидравлическим – ​усилие небольшое. Насадка-пуансон строго индивидуальна для каждого диаметра чашек. Нужно сразу в шести точках одновременно «зацепить» на вилке около 2 мм металла. Насадка движется плавно, без перекосов, чтобы не допустить лишних деформаций. На это уходит меньше минуты. ​дольше вилку правильно выставлять, чем «кернить».

Сверка и сварка

По поводу замены шлицевой части кардана чаще всего обращаются владельцы среднетоннажников или более тяжелых грузовиков. Крестовины здесь меняются достаточно просто и, если собирать кардан по заранее установленным меткам, то дисбаланса не будет. Чем и пользуются перевозчики, располагающие своей нормальной технической службой. Но все же, проверить балансировку и в этом случае тоже не помешает. Однако замена шлицевой части – ​процедура сложная. Здесь надо аккуратно срезать заводской сварочный шов. ​лучше это сделать на токарном станке. Затем трубу спрессовывают с изношенной шлицевой части, устанавливают новую, центруют для устранения биений.
   Дальше ​надо проваривать стык двух деталей. Обычно сами шлицы, наружние и внутренние, нарезались по заготовкам из хромистых сталей, типа 30Х или 40Х, а сама труба изготовлена из низкоуглеродистых марок. То есть в этом сопряжении все ориентировано на сварку. В сервисном центре чаще всего сваривают полуавтоматом, в среде углекислого газа, в специальном станке, в котором свариваемый кардан равномерно вращается с заданной скоростью. Так добиваются нужной геометрии сварочного шва и высокого качества провара. После сварки кардан проверяют на отсутствие биений, для этого используют индикатор часового типа, с ценой деления 0,01 мм. С ним эксцентриситет в полмиллиметра легко заметен, а более точно замерять и не надо. Если все же есть биение, кардан правят на призмах с помощью гидравлического пресса. Следующая операция – ​проверка вала на балансировочном стенде, все, как описано выше. После этого карданный вал желательно покрасить.