Krzyżaki wału napędowego – budowa i eksploatacja

Krzyżaki wału napędowego, to zwykle w przeciwieństwie do poznanych przez Was wcześniej przegubów półosi napędowych, przeguby asynchroniczne. Klasyczne krzyżaki, będące elementem przegubu Kardana charakteryzują się tym, że łącząc wał przekazujący i odbierający moment obrotowy powodują okresową zmianę prędkości obrotowej wału odbierającego – dwa razy podczas jednego, pełnego obrotu. Aby uniknąć takiej sytuacji, pojedynczy krzyżak nie znajdzie miejsca w wałach napędowych – zawsze musi pracować z drugim, który został tak złożony, aby oba wzajemnie niwelowały swoje zmiany prędkości obrotowej. Jedyną możliwością na wyeliminowanie tego zjawiska bez dzielenia wału na trzy części jest zastosowanie przegubu dwukrzyżakowego, tj. z dwoma krzyżakami w jednym przegubie. Takie konstrukcje stosuje się na przykład w samochodach terenowych o krótkim rozstawie osi, gdzie niemożliwe jest dzielenie wału.

Przegub krzyżakowy to konstrukcja niezwykle prosta, choć są różne wersje tego rozwiązania, ale generalnie składa się jedynie z kilku elementów. Na poniższym rysunku mamy wręcz schematyczny przegub Kardana.

Tak zwany krzyżak (3), to łącznik, który łączy dwa wały i tkwi w ich widełkach (1 i 6). Aby mógł swobodnie pracować, czyli skręcać się przy ugięciu, jest osadzony na łożyskach (5), zwykle igiełkowych (4). Łożyska te są od zewnętrznej strony widełek zabezpieczone przed wypadnięciem pierścieniami (2), które tkwią w rowkach (7) widełek. Na rysunku nie pokazano jedynie kalamitek do wprowadzania smaru, który należy regularnie wymieniać. W niektórych krzyżakach stosuje się konstrukcje szczelnie zamknięte bez możliwości wymiany smaru. Są bezobsługowe, ale niekoniecznie da się w nich wymienić zużyty krzyżak. Są też inne wersje tych przegubów, na przykład takie, w których sam krzyżak zabezpieczają obejmy przykręcane na śruby. Dzięki takiej konstrukcji jeszcze łatwiej je wymienić.

Krzyżaki wału są bardzo trwałymi elementami, zdolnymi wytrzymać w samochodzie osobowym czy terenowym nawet kilkaset tysięcy kilometrów, pod warunkiem, że miały lekkie życie. W samochodach intensywnie eksploatowanych, zwłaszcza sportowych i terenowych wytrzymują krócej. Zwykle powstają luzy na łożyskach lub uszkodzenia mechaniczne, również wywołane korozją.

Podstawowym objawem ich zużycia jest stukanie (dudnienie) dochodzące spod podłogi, zwłaszcza podczas przyspieszania i po puszczeniu gazu na biegu. Przy większym zużyciu mogą pojawić się wibracje w ściśle określonym zakresie prędkości obrotowej silnika. Stwierdzenie luzu jest stosunkowo proste, ponieważ wystarczy poruszać jednym z wałów próbując ustalić luz. Jakikolwiek luz na krzyżaku kwalifikuje go do wymiany, ale trzeba pamiętać, że istnieją obszary w układzie napędowym z dopuszczalnym luzem pozwalającym na kompensację różnicy długości wału, która w zależności od wahać tylnego mostu musi się zmieniać. Wały napędowe dzieli się zwykle na dwie części połączone wielowypustem, który umożliwia ruch wzdłużny (po osi wału). Luzy wykazują ponadto inne elementy, niekoniecznie krzyżaki.

Aby krzyżak pękł, powodując rozłączenie napędu potrzebna jest bardzo duża siła działające w krótkim czasie. Najczęściej zdarza się to użytkownikom aut terenowych, przy dużych ukosowaniach wału i na oponach terenowych. Dlatego też każdy właściciel terenówki jeżdżący regularnie w imprezach offroadowych zwykle ma w samochodzie przynajmniej jeden krzyżak. Podczas eksploatacji na bezdrożach należy pamiętać o regularnym myciu i smarowaniu przegubów, zwłaszcza gdy auto regularnie tapla się w błocie i wodzie. Również po sezonie zimowym warto je dobrze umyć myjką ciśnieniową i nasmarować.

Jeżeli krzyżaki są nietypowych rozmiarów lub są drogie, można je regenerować. Na rynku jest wiele firm zajmujących się kompletną regeneracją wałów napędowych. Tak przygotowany produkt ma dokładnie ta samą jakość co nowy. Należy pamiętać, że po każdej ingerencji w wał napędowy należy go wyważyć, choć nie zawsze się to robi stąd pojawiają się wibracje „niewiadomego” pochodzenia. Jeżeli chcecie oddać krzyżak wału do regeneracji/naprawy, koniecznie trzeba oddać dwie części wału współpracujące z tym krzyżakiem. Tylko wtedy możliwa jest fachowa regeneracja lub wymiana.

*Krzyżaki wału napędowego umożliwiają przenoszenie momentu napędowego pomiędzy sekcjami wału, które połączone są pod różnymi kątami. Typowy krzyżak składa się z trzech, lub czterech „ramion”, na których osadzone są łożyska igiełkowe zabezpieczone pierścieniami osadczymi. Do uszkodzeń krzyżaka dochodzi najczęściej na skutek uszkodzenia łożysk, utraty smarowania, bądź korozji elementów. Objawami uszkodzonego krzyżaka są najczęściej stuki wydobywające się z okolic wału napędowego oraz silne wibracje pojawiające się w niektórych zakresach prędkości. Podczas próby obracania wałem wyczuwalny jest wyraźny luz. W skrajnym przypadku ignorowanie takich objawów może doprowadzić do rozłączenia elementów wału, a w konsekwencji utratę napędu.

Wymiana krzyżaków wału napędowego jest operacją dość prostą i nie wymaga skomplikowanej wiedzy oraz narzędzi. Podstawą jest zapewnienie odpowiedniego smarowania łożysk i dbałość o poprawny montaż uszczelnień. W większości modeli samochodów ,krzyżaki wału napędowego wyposażone są w kalamitki (smarowniczki) – zaleca się, aby co kilkadziesiąt tysięcy kilometrów lub przynajmniej raz w roku uzupełnić w nich poziom smaru, o czym zapomina wielu kierowców i mechaników.*