Què és un eix de cardan: funcions clau

Tots els propietaris d’un cotxe amb tracció integral o rodes posteriors tard o d’hora s’enfrontaran a un mal funcionament de l’eix cardà. Aquest element de la transmissió es troba sotmès a fortes tensions, motiu pel qual necessita un manteniment freqüent.

Tingueu en compte quina és la peculiaritat del treball d’aquesta part, en quins nodes s’utilitza el cardà, com es disposa, quins són els mal funcionaments i com es manté?

Què és un eix de transmissió

Cardan és un mecanisme que transfereix la rotació de la caixa de canvis a la caixa de canvis de l’eix posterior. La tasca es complica pel fet que aquests dos mecanismes estan situats en plans diferents en relació els uns amb els altres. Tots els models de cotxes estan equipats amb eixos cardanals, les rodes posteriors són les principals.

La transmissió cardan s’instal·la al llarg del sistema d’escapament del vehicle i sembla un feix llarg des de la transmissió fins a l’eix posterior. Està equipat amb almenys dues juntes creuades (una a cada costat) i en nodes amb un lleuger desplaçament dels eixos: un.

Una transmissió similar també s’utilitza al sistema de direcció del cotxe. Una frontissa connecta la columna de direcció a un equip de direcció offset.

En maquinària agrícola, aquest dispositiu s’utilitza per connectar equips addicionals a l’eix de presa de força del tractor.

De la història de la creació i ús del cardan

Com saben la majoria dels automobilistes, només els models de cotxes amb tracció posterior i posterior estan equipats amb un eix d’hèlix. Per als vehicles amb rodes motrius davanteres, aquesta part de la transmissió simplement no és necessària. En aquest cas, el parell es transmet directament des de la caixa de canvis a les rodes davanteres. Per a això, la caixa de canvis té una marxa principal, així com un diferencial (sobre per què es necessita al cotxe i com funciona, hi ha revisió detallada per separat).

Per primera vegada, el món va conèixer el principi de la transmissió cardanica del matemàtic, enginyer i doctor italià Girolamo Cardano al segle XVI. El dispositiu, que porta el seu nom, va entrar en ús a finals del segle XIX. Un dels primers desenvolupadors d'automòbils a aprofitar aquesta tecnologia va ser Louis Renault.

Els cotxes Renault equipats amb accionament cardan van rebre una transmissió més eficient. Va eliminar els descensos del parell en el procés de transferir-lo a les rodes posteriors, quan el vehicle es posava en una carretera inestable. Gràcies a aquesta modificació, les transmissions dels cotxes es van tornar més suaus durant la conducció (sense sacsejades).

Al llarg de les dècades de modernització dels vehicles, el principi de transmissió de cardan s’ha mantingut intacte. Pel que fa al disseny d’una transmissió d’aquest tipus, en funció del model de cotxe, pot ser molt diferent de les seves contraparts relacionades.

Dispositiu d’eix motriu

El mecanisme cardan inclou els elements següents.

1. Eix central. Està fet d’un tub d’acer buit. El buit és necessari per facilitar la construcció. Hi ha barres internes o externes a un costat de la canonada. Cal instal·lar la forquilla corredissa. A l'altre costat de la canonada, es solda una forquilla frontissa.

2. Eix intermedi. En les modificacions de cardan de diverses seccions, s’utilitzen un o més d’aquests elements. S’instal·len als cotxes amb tracció posterior per eliminar les vibracions que es produeixen quan un tub llarg gira a velocitats elevades. A banda i banda, hi ha fixades forquilles de frontissa fixes. Als cotxes esportius s’instal·len cardans d’una sola secció.

3. Travessia. Es tracta d’un element de frontissa amb orelles, a l’interior del qual es troba un coixinet d’agulles. La peça està instal·lada als ulls de les forquilles. Transfereix la rotació de la forquilla motriu a la forquilla motriu. A més, proporcionen una rotació sense obstacles de dos eixos, l’angle d’inclinació dels quals no supera els 20 graus. En cas de diferència més gran, instal·leu una altra secció intermèdia.

4. Rodament suspès. Es munta en un muntatge de secció addicional. Aquesta part fixa i estabilitza la rotació de l’eix intermedi. El nombre d’aquests coixinets és idèntic al de seccions intermèdies.

5. Forquilla corredissa. S'insereix a l'eix central. Quan el cotxe es mou, la distància entre l’eix i la caixa de canvis canvia constantment a causa del funcionament dels amortidors. Si fixeu bé la canonada, al primer cop haurà de canviar algun node (el que serà el més feble). Això pot ser un trencament del muntatge de l’eix o una fallada de les parts del pont. La forquilla corredissa està ranurada. Depenent de la modificació, s’insereix a l’eix central (es fan les ranures corresponents a l’interior) o es posa a la part superior de la canonada. Es necessiten ranures i ranures perquè la canonada giri la frontissa.

6. Forquilles frontisses. Connecten l’eix central a l’eix intermedi. Una forquilla de brida té una forma similar, només s’instal·la al punt de fixació de tot el mecanisme a la part frontal de la caixa de canvis i des de la part posterior a la caixa de canvis de l’eix.

7. Acoblament elàstic. Aquest detall suavitza els xocs del cardà quan es desplaça mentre es condueix. S'instal·la entre la brida de l'eix de sortida de la caixa i la brida de la forquilla de l'eix central de la junta universal.

Quina funció compleix?

La principal tasca d’aquest mecanisme és la transmissió de moviments de rotació a eixos situats en diferents plans. La caixa de canvis es troba més amunt que l’eix posterior del vehicle. Si instal·leu una biga recta, a causa del desplaçament dels eixos, es trencarà per si mateixa o trencarà els nodes de la caixa i el pont.

Un altre motiu pel qual es necessita aquest dispositiu és la mobilitat de l'eix posterior de la màquina. S’uneix als amortidors, que es mouen cap amunt i cap avall en conduir. Al mateix temps, la distància entre la caixa i la caixa de canvis posterior canvia constantment. La forquilla corredissa compensa aquestes fluctuacions sense perdre el parell.

Tipus de transmissió cardanica

Bàsicament, la majoria dels automobilistes associen el concepte de transmissió cardan amb el funcionament de la transmissió dels cotxes amb tracció posterior. De fet, no només s’utilitza en aquest node de cotxe. El sistema de direcció i alguns altres mecanismes que es connecten als veïns en diferents angles funcionen amb un principi similar.

Hi ha 4 tipus d’engranatges:

1. asíncron;
2. síncrona;
3. semi-cardà flexible;
4. semi-cardània rígida.

El tipus de transmissió cardan més famós és asíncron. L'aplicació principal es troba en la transmissió. També s’anomena transmissió amb una frontissa de velocitat angular desigual. Aquest mecanisme consta de dues forquilles, que estan connectades per una creu en angle recte. Les puntes del coixinet d’agulles permeten que la creu es mogui sense problemes segons la posició de les forquilles.

Aquesta frontissa té una característica. Transmet una lectura de parell desigual. És a dir, la velocitat de rotació dels eixos connectats difereix periòdicament (per a una revolució completa, l'eix secundari supera i es retarda dues vegades per darrere de l'eix principal). Per compensar aquesta diferència, s’utilitza una altra junta (al costat oposat de la canonada).

Al vídeo es mostra com funciona la transmissió asíncrona:

El treball del cardan. Treballar l’eix de l’hèlix.

La transmissió síncrona està equipada amb una junta de velocitat constant. Els propietaris de vehicles amb tracció davantera estan familiaritzats amb aquest dispositiu. La junta de velocitat constant connecta el diferencial amb cub de la roda davantera... De vegades, estan equipats amb transmissions de cotxes de tracció a les quatre rodes més cars. En comparació amb el tipus anterior, la transmissió síncrona és menys sorollosa, però és més costosa de mantenir. L’articulació CV proporciona la mateixa velocitat de rotació de dos eixos amb un angle d’inclinació de fins a 20 graus.

L’engranatge semi-cardà flexible està dissenyat per girar dos eixos, l’angle d’inclinació dels quals no supera els 12 graus.

A la indústria automotriu moderna, poques vegades s’utilitzen accionaments rígids de semi-cardan. En ella, la frontissa transmet parell quan l’angle d’inclinació dels eixos es desplaça fins al dos per cent.

També hi ha un tipus de transmissió de cardan tancat i obert. Es diferencien pel fet que els cardans del primer tipus es col·loquen en una canonada i sovint consisteixen en una frontissa (usada en camions)

Comprovació de l’estat de l’eix de l’hèlix

El cardan s’ha de comprovar en els casos següents:

• apareix un soroll addicional durant el overclocking;
• hi va haver una fuita de petroli a prop del control;
• trucar en engegar l’engranatge;
• a velocitat, es produeix una vibració augmentada transmesa al cos.

Els diagnòstics s’han de dur a terme aixecant el cotxe sobre un ascensor o utilitzant gats (com triar la modificació adequada, vegeu article a part). És important que les rodes motrius puguin girar lliurement.

Aquests són els nodes que cal comprovar.

• Fixació. El suport intermedi i les connexions de brida s’han d’estrenyir amb un pern de safata de bloqueig. Si no, la femella s’afluixarà, provocant reaccions i vibracions excessives.
• Acoblament elàstic. Sovint falla, ja que la peça de goma compensa els desplaçaments axials, radials i angulars de les parts que s’uneixen. Podeu comprovar si hi ha un mal funcionament girant lentament l’eix central (en el sentit de gir i viceversa). La part de goma de l'acoblament no s'hauria de trencar ni lliure de joc al punt de fixació del cargol.
• Forquilla corredissa. El desplaçament lateral lliure en aquesta unitat apareix a causa del desgast natural de la connexió spline. Si intenteu girar l’eix i l’acoblament en la direcció oposada i hi ha un lleuger joc entre la forquilla i l’eix, cal substituir aquesta unitat.
• Es fa un procediment similar amb frontisses. S'insereix un tornavís gran entre els ulls de les forquilles. Fa el paper d’una palanca amb la qual intenten girar l’eix en una o altra direcció. Si es produeix una reacció durant el balanceig, s’ha de substituir la creu.
• Rodament de suspensió. Es pot comprovar la seva capacitat de manteniment agafant l’eix per davant amb una mà i darrere amb l’altra i sacsejant-lo en diferents direccions. En aquest cas, el suport intermedi s’ha de fixar fermament. Si hi ha un joc notable al coixinet, el problema es resol substituint-lo.
• Equilibri. Es realitza si el diagnòstic no va revelar cap mal funcionament. Aquest procediment es realitza en un estand especial.

Aquí teniu un altre vídeo que mostra com comprovar el cardà:

Sons sospitosos a la zona del cardà, vibracions, etc.

Servei de cardan

Segons les recomanacions dels fabricants, el servei de cardan es realitza després de 5 mil quilòmetres. En aquest cas, cal comprovar l’acoblament elàstic i les creus. Si cal, substituïu les peces gastades per unes de noves. Les barres estretes del jou lliscant estan lubricades.

Si a la màquina s’instal·la un cardan amb creus reparables, també s’han de lubricar. Aquesta modificació es determina per la presència d'un greix en els travessers de cardan (un forat per connectar una xeringa d'oli).

Mal funcionament de l’eix de l’hèlix

Atès que aquest mecanisme està en constant moviment i experimenta càrregues pesades, els mal funcionaments amb ell són força habituals. Aquests són els més habituals.

• Va aparèixer oli al cardan. Cal parar atenció a les juntes d’oli de la caixa de canvis. S’han de substituir periòdicament a causa d’un desgast normal. Les juntes elàstiques perden les seves propietats amb el pas del temps i apareixen petits espais entre l’eix i la caixa de farciment. Si apareix una fuita a la zona de la forquilla corredissa, comproveu l’estat de les barres. Si tenen rugositats, s’ha de substituir l’endoll.

• Els xocs durant les càrregues del cardà són causats per una reacció a les articulacions. Si apareix joc lliure a les creus o al coixinet del suport de suspensió, aquestes parts se substitueixen per de noves. Es poden produir vibracions a causa de l’afluixament de la connexió cargolada. En cas que es produeixi sovint un problema d’aquest tipus, haureu de comprovar si hi ha instal·lat un conreador entre la femella i el muntatge. Aquesta rentadora impedeix que la femella es desprengui amb vibracions constants.

• Grinyola quan prems el pedal de l’accelerador. Comproveu les frontisses. A causa del contacte constant amb la humitat i la brutícia, la travessa pot fallar. Si s’ignoren els grinyols, la creu s’encallarà i la frontissa es trencarà.

• El mal funcionament de l’eix motriu és la vibració. Però abans de començar a reparar el mecanisme, primer heu de comprovar el xassís. Un equilibri desequilibrat de les rodes també condueix a vibracions a velocitats elevades. Si aquest efecte desapareix en canviar a una altra marxa, el cardà no hi té res a veure. Aquests són els motius de la vibració al cardan:
  • anells equilibrats defectuosos (corrosió o trencament);
  • destrucció de creus;
  • danys a l’eix central o intermedi (la deformació de la canonada comporta un desequilibri del mecanisme);
  • components del mecanisme muntats incorrectament.
• Sonat de trompeta. Hi ha una tapa darrere de la junta estriada dins del tub, que impedeix l’entrada de greixos a l’eix. Per solucionar el trencament, es talla la canonada, es solda la coberta al seu lloc i es solda l’eix. Si després del procediment apareix un repic de diferent naturalesa (com si hi hagués una pedra a la cavitat de l’eix), vol dir que després de soldar hi queda una gran escala. Un trencament del suport de plom pot provocar el so. En aquest cas, el problema s’elimina instal·lant un cardan nou.
• So de mòlta quan s’enganxa l’engranatge. Es produeix en contacte amb la carrosseria del cotxe o el sistema d’escapament.
• L'anellament del cardan en si pot aparèixer a causa d'una avaria de la fixació del reflector de fang (si n'hi ha). Es munta sobre un suport intermedi per protegir el coixinet de l'aigua i la brutícia. Si penja, n’hi ha prou amb soldar-lo.

Fuga d'oli

Per greixar les juntes s’utilitza un greix especial. Normalment, per a juntes CV, rodaments tipus agulla, juntes spline, s’utilitza un greix individual que té les característiques requerides.

Per tal que la brutícia no entri a la cavitat dels elements de fregament o de rotació, es protegeixen amb anteres i segells d'oli. Però, en el cas de peces situades a la part inferior del cotxe, aquesta protecció només és temporal. El motiu és que les cobertes protectores es troben constantment a la zona d’acció activa i agressiva de la humitat, la pols i, a l’hivern, també els reactius químics que s’escampen a la carretera.

Si el cotxe es mou sovint per terrenys difícils, hi ha un risc addicional de danyar aquesta protecció amb una pedra o una branca. Com a resultat dels danys, un entorn agressiu comença a actuar sobre les parts en rotació i en moviment longitudinal. Atès que durant el moviment del vehicle, l’eix de l’hèlix gira constantment, el lubricant que s’escalfa s’escalfa i, a mesura que es desgasten les juntes d’oli, es pot filtrar, cosa que acabarà provocant un trencament d’aquesta part de la transmissió.

Vibració durant l'acceleració i el cop al punt de control

Aquest és el primer símptoma pel qual es determina un mal funcionament de l’eix de l’hèlix. Amb un lleuger desgast dels elements giratoris per tot el cos, s’estenen per tot el cos, cosa que provoca un brunzit desagradable al cotxe mentre es condueix. És cert, per a alguns models de cotxes, aquest efecte acústic és un factor completament natural pel qual es determina la presència d’un eix d’hèlix a la transmissió. Això és especialment cert per a alguns cotxes domèstics antics.

Esglai durant l'acceleració

El cruixit que apareix en el moment d’acceleració del vehicle determina el desgast de les travesses. A més, aquest so no desapareix, sinó que s’amplifica en el procés d’acceleració del cotxe.

El xiscle d’aquesta part l’emeten els rodets de rodaments d’agulles. Com que estan menys protegits dels efectes agressius de la humitat, amb el pas del temps, el coixinet perd la seva lubricació i les agulles comencen a oxidar-se. Quan el cotxe s’accelera, s’escalfa molt, s’expandeix, comença a vibrar i fa un fort cruixit.

A causa del parell elevat, la travessa està sotmesa a càrregues pesades. I les revolucions del cigonyal no són sincròniques amb la velocitat de rotació de les rodes del cotxe. Per tant, pot aparèixer un grinyol independentment de la velocitat del vehicle.

Problemes de rodament forabord

Tal com hem après del subtema sobre el disseny de l’eix de l’hèlix, el coixinet exterior és un coixinet convencional amb rodets rodons tancats en una roseta. Per evitar que el dispositiu es trenqui a causa de l'exposició constant a pols, humitat i brutícia, els rodets estan protegits per tapes de plàstic i hi ha greix espès a l'interior. El coixinet es fixa sota la part inferior del cotxe i un tub de cardan passa per la part central.

Per evitar que les vibracions del tub giratori es transmetin al cos, s’instal·la una màniga de goma entre la rampa exterior i el suport de muntatge del coixinet. Actua com a amortidor per minimitzar l’efecte acústic durant el funcionament de la línia de transmissió.

Tot i que el coixinet està segellat i ple de greixos que no es poden afegir ni substituir de cap manera (s’omple a la fàbrica durant la fabricació de la peça), la cavitat entre les rosetes no està segellada. Per aquest motiu, amb el pas del temps, en qualsevol de les condicions en què s’utilitzi el cotxe, la pols i la humitat entra dins del coixinet. Per això, es produeix un esgotament entre els rodets i la part carregada del sòcol.

A causa de la manca de lubricació (envelleix progressivament i es renta), pot aparèixer òxid als rodets de rodaments. Amb el pas del temps, la bola, que ha estat molt danyada per la corrosió, es desintegra, a causa de la qual apareix una gran quantitat de partícules sòlides estranyes dins del coixinet, destruint altres elements de la peça.

Normalment, amb una fallada del coixinet apareix un udol i un zumbit. Aquest element requereix una substitució. Sota la influència de la humitat i de productes químics agressius, l'acoblament de goma envelleix, perd la seva elasticitat i, posteriorment, es desfà a causa de les vibracions constants. En aquest cas, el conductor sentirà diferents cops forts transmesos al cos. No val la pena conduir amb aquesta avaria. Fins i tot si el conductor està disposat a suportar molt de soroll a la cabina, a causa del gran desplaçament, l’eix de l’hèlix es pot danyar greument. A més, és impossible predir quina de les seves parts es trencarà primer.

Conseqüències d'un funcionament incorrecte del cardà

Com ja hem observat, els problemes amb el cardà es reconeixen principalment pel soroll creixent i les vibracions decents que arriben al cos mentre el vehicle es mou.

Si el conductor es distingeix pels nervis de ferro i una tranquil·litat increïble, ignorar les vibracions i el fort soroll degut a un eix de l'hèlix desgastat comportarà certament conseqüències desagradables. El pitjor que pot passar és el trencament de l’eix mentre es condueix. Això és especialment perillós i sempre provoca accidents quan l’eix es trenca a la part frontal de la màquina.

Si apareixen signes de problemes cardanals durant la conducció, el conductor ha de reduir la velocitat i aturar el vehicle el més aviat possible. Un cop designat el lloc on s’ha aturat el cotxe, és necessari realitzar un diagnòstic visual del cotxe. A això heu de prestar atenció:

• Per a totes les connexions cargolades;
• En funció de l'estat del coixinet forabord, especialment en el seu amortidor de goma;
• En l’estat de les brides;
• A les creus;
• Als taps de rodament.

No es recomana desmuntar l'eix pel vostre compte ni a la carretera (per substituir una peça trencada) ni a un garatge si el propietari del vehicle no té les habilitats adequades. La reparació de cardan sempre ha d’anar acompanyada del seu equilibri, cosa que no es pot fer en les condicions de reparació de carreteres.

Per aquests motius, s’ha de controlar l’estat d’aquesta part de la transmissió. La inspecció tècnica programada i, si cal, les reparacions són la clau per al funcionament correcte i segur de qualsevol sistema de vehicles i de les seves unitats, inclòs l’eix de l’hèlix.

Extracció i instal·lació de l’eix de l’hèlix

Si es fa necessari substituir el mecanisme de cardan o reparar-ne la unitat, caldrà eliminar-lo. El procediment es realitza en la següent seqüència:

• els cargols de subjecció de les brides de l'eix posterior i de l'eix de l'hèlix estan descargolats;
• l’eix baixa;
• els cargols de l'acoblament de goma estan descargolats;
• el cardà s’allunya del control;
• el muntatge de la suspensió està descargolat.

El mecanisme reparat o nou s’instal·la en l’ordre invers: suspensió, acoblament, brides de pont.

El vídeo addicional esmenta algunes subtileses més d’eliminar i instal·lar el cardà:

Cardan shaft patriot | eliminació i instal·lació | substitució de brides

El cardan del cotxe és un mecanisme força resistent, però també necessita un manteniment periòdic. El conductor ha d’estar atent a l’aparició de sons i vibracions estranys. Ignorar aquests problemes provocarà danys a components importants de la transmissió.

Trobant un nou eix d’hèlix

Si es necessita una substitució completa de l’eix de l’hèlix, trobar un element nou és un procediment senzill. El més important és que hi ha prou diners, ja que es tracta d’una part bastant cara en la transmissió d’alguns models de cotxes.

Per fer-ho, podeu utilitzar els serveis de desmuntatge automàtic. Però en aquest cas, heu d’estar segur que l’empresa que ven peces usades és fiable i no ven productes de baixa qualitat. En algunes zones, hi ha empreses que restauren peces que poden ser substituïdes completament i les venen a un preu assequible, però al cap de poc temps aquests elements fallen.

És molt més segur cercar al catàleg d'una botiga en línia o en un punt de venda físic (una botiga de recanvis d'automòbils). En aquest cas, cal buscar una peça de recanvi segons les dades exactes del cotxe (marca, model, data de fabricació, etc.). Si no hi ha informació sobre l’automòbil, al codi VIN sempre es poden trobar totes les dades necessàries. On es troba al cotxe, així com quina informació sobre el vehicle que conté, s’explica en un article separat.

Si es coneix el número de peça (el marcatge que hi figura, si no ha desaparegut durant el funcionament), la cerca d'un nou anàleg al catàleg es pot fer mitjançant aquesta informació. En el cas de comprar components per desmuntar, abans de comprar cal parar atenció a:

1. Estat de fixació. Les deformacions, fins i tot menors, són el motiu pel qual no val la pena comprar la peça. Això és especialment cert per a aquests eixos cardanals, el disseny dels quals no preveu la instal·lació d'una brida;
2. Estat dels eixos. Tot i que és difícil comprovar visualment aquest paràmetre, fins i tot deformacions menors (inclosa la manca d’equilibri) conduiran a una forta vibració de l’eix i a la posterior ruptura del dispositiu;
3. L'estat de la connexió spline. La corrosió, les rebaves, les osques i altres danys poden afectar greument el rendiment de la línia de transmissió;
4. L'estat del coixinet exterior, inclosa l'elasticitat de la part amortidora.

Independentment de si el cardan sembla útil durant el desmuntatge o no, s’ha de mostrar a un especialista. El professional reconeix immediatament si el cardà va ser resolt o no. En cas de treballs de reparació amb aquesta unitat, l’especialista podrà dir si l’estructura s’ha muntat correctament.

I un punt més important. Fins i tot si compreu un producte usat, els productes coberts per la garantia (ja siguin del fabricant o del venedor) són dignes d’atenció.

Vídeo sobre el tema

Finalment, mireu un breu vídeo sobre què es pot fer perquè l'eix de transmissió no vibri:

EIX DE TRANSMISSIÓ. PER QUE NO HI HA VIBRACIÓ!!!

Preguntes i respostes:

On és l’eix de l’hèlix. L’eix de l’hèlix és un feix llarg que va des de la caixa de canvis al llarg del sistema d’escapament del vehicle fins a l’eix posterior. El dispositiu d’eix cardà inclou un eix central, creus (el seu nombre depèn del nombre de nodes entre els eixos), una forquilla corredissa amb una connexió estriada i un coixinet d’empenta.

Què és un cardà. Sota el cardà s’entén un mecanisme que transfereix el parell entre els eixos, situats en un angle relatiu entre si. Per a això, s’utilitza una creu que uneix els dos eixos.