Khớp chữ U xấu phát ra âm thanh như thế nào? Dấu hiệu & cách khắc phục

Một điều xấu khớp chữ U phổ biến nhất là tạo ra tiếng kêu lạch cạch, tiếng gõ hoặc tiếng rít xuất hiện khi tăng tốc, giảm tốc hoặc khi chuyển giữa số truyền động và số lùi. Âm thanh thường phát ra từ bên dưới xe gần trục truyền động và thay đổi cường độ theo tốc độ hoặc tải trọng của xe. Trong nhiều trường hợp, khớp chữ U bị hỏng cũng gây ra cảm giác rung động qua sàn hoặc ghế, tình trạng này trở nên trầm trọng hơn khi tốc độ tăng lên. Nếu không được xử lý, khớp chữ U bị mòn có thể tách ra hoàn toàn - gây ra hỏng trục truyền động nghiêm trọng và mất khả năng kiểm soát xe.

Hướng dẫn này bao gồm mọi âm thanh mà khớp chữ U kém tạo ra, giải thích lý do tại sao mỗi tiếng ồn xảy ra và hướng dẫn cách xác nhận khớp chữ U là nguồn - không phải trục CV, bộ vi sai hoặc ổ trục bánh xe - trước khi tốn thời gian hoặc tiền bạc cho việc sửa chữa sai.

Khớp chữ U là gì và nó có tác dụng gì

Khớp vạn năng (khớp chữ U) là khớp nối cơ học kết nối hai trục quay theo một góc, cho phép truyền mô-men xoắn ngay cả khi các trục không được căn chỉnh hoàn hảo. Trên xe dẫn động cầu sau và bốn bánh, khớp chữ U kết nối trục đầu ra của hộp số với trục dẫn động và trục dẫn động với bộ vi sai cầu sau - cho phép trục dẫn động uốn cong khi hệ thống treo di chuyển lên xuống trong khi vẫn truyền công suất động cơ tới các bánh xe.

Khớp chữ U điển hình bao gồm một phần trung tâm hình chữ thập được gọi là trục hoặc nhện, bốn nắp ổ trục được đóng gói bằng các vòng bi lăn kim và các vòng kẹp hoặc bu lông chữ U để cố định các nắp vào các ách. Hầu hết các khớp chữ U của xe chở khách được đánh giá cho quãng đường đi được từ 100.000 đến 150.000 dặm trong điều kiện bình thường , mặc dù việc sử dụng trên đường địa hình, sức kéo nặng và thiếu dầu bôi trơn sẽ rút ngắn đáng kể tuổi thọ sử dụng. Một số khớp chữ U bịt kín không thể bôi trơn và hỏng sớm hơn — thường trong phạm vi 60.000 đến 80.000 dặm — đặc biệt đối với các xe chạy trong điều kiện ẩm ướt hoặc lầy lội.

Âm thanh cụ thể mà khớp chữ U xấu tạo ra

Tiếng ồn mà khớp chữ U bị hỏng tạo ra phụ thuộc vào chế độ hỏng hóc - khớp bị khô và mòn, nứt hay bị mất ổ trục kim. Mỗi mẫu âm thanh chỉ ra một giai đoạn thất bại khác nhau và mức độ khẩn cấp khác nhau.

Tiếng kêu lạo xạo hoặc tiếng gõ khi tăng tốc hoặc giảm tốc

Đây là âm thanh xấu của khớp chữ U được báo cáo phổ biến nhất. Tiếng cạch hoặc tiếng gõ rõ rệt khi tăng tốc từ điểm dừng hoặc khi nhấc ga là dấu hiệu rõ ràng cho thấy khớp chữ U bị mòn hoặc lỏng. Tiếng kêu lạo xạo là do khớp hoạt động quá mức - vòng bi kim đã mòn hoặc trục quay bị trượt, do đó sẽ có phản ứng dữ dội nhất thời khi hướng mô-men xoắn đảo ngược. Âm thanh thường xảy ra chính xác một lần trong mỗi lần chuyển đổi (một tiếng khi tăng tốc, một tiếng khi giảm tốc) thay vì liên tục. Kiểu khối đơn đặc trưng này trong quá trình chuyển đổi tải là một trong những dấu hiệu chẩn đoán đáng tin cậy nhất để phân biệt hư hỏng khớp nối chữ U với tiếng ồn vi sai hoặc truyền động.

Tiếng kêu hoặc tiếng rít ở tốc độ thấp

Âm thanh cót két hoặc kêu cót két nhịp nhàng ở tốc độ xe thấp - thường được mô tả là xảy ra một lần trong mỗi vòng quay của trục truyền động - thường cho thấy khớp chữ U khô và đang chạy mà không được bôi trơn đầy đủ. Các ổ kim bên trong nắp ổ trục là kim loại trên kim loại và không có dầu mỡ nên chúng tạo ra tiếng ồn ma sát mỗi khi chúng đi qua vị trí chịu tải cao trong vòng quay của khớp. Tiếng rít này thường phụ thuộc vào tốc độ: nó tăng tốc khi tốc độ xe tăng và biến mất ở tốc độ đường cao tốc , được thay thế bằng rung động do khớp bị mòn không thể duy trì chuyển động quay trơn tru ở tốc độ RPM cao hơn. Nếu khớp chữ U của bạn có thể bôi trơn được (có khớp nối Zerk), thì giai đoạn này thường có thể đảo ngược - dầu mỡ được đưa vào vào thời điểm này có thể tạm thời khôi phục hoạt động yên tĩnh trong khi bạn sắp xếp thay thế.

Tiếng ồn mài hoặc cạo kim loại

Âm thanh mài hoặc cào từ gầm xe trong khi lái xe - đặc biệt là âm thanh thay đổi cao độ hoặc cường độ theo tốc độ của xe - gợi ý khớp nối chữ U nơi các cốc chịu lực bị mòn hoặc bề mặt trục bị ăn mòn nghiêm trọng. Ở giai đoạn này, khớp đang vận hành kim loại trên kim loại mà không có bất kỳ bề mặt chịu lực nào , và sự thất bại sắp xảy ra. Đây là tình huống lái xe ngay đến cửa hàng hoặc dừng lái xe. Trục truyền động có thể tách khỏi xe trong vòng vài dặm sau khi quá trình mài bắt đầu.

Rung có cảm giác và âm thanh như tiếng ầm ầm

Khớp chữ U kém, bị mòn đáng kể, không quay trơn tru - nó tạo ra sự mất cân bằng trong trục truyền động, tạo ra cảm giác rung động khắp sàn, ghế ngồi và đôi khi là vô lăng. Sự rung động này thường nghe giống như tiếng ầm ầm tần số thấp hoặc tiếng ồn ào bắt đầu xung quanh 45 đến 55 dặm/giờ và có thể giảm bớt hoặc thay đổi tông màu ở tốc độ cao hơn. Không giống như sự mất cân bằng của lốp (thường xuất hiện ở một phạm vi tốc độ cụ thể và biến mất ở tốc độ cao hơn), rung động ở khớp chữ U có xu hướng ngày càng trở nên tồi tệ hơn theo tốc độ và không bật và tắt theo cùng một cách có thể dự đoán được.

Tiếng kêu lạo xạo khi chuyển số giữa số lái và số lùi

Một trong những triệu chứng khớp chữ U đáng chú ý nhất là tiếng kêu cứng khi di chuyển bộ chọn từ Lái sang Lùi hoặc từ Đỗ sang Lái , đặc biệt khi xe đứng yên. Điều này xảy ra do việc chuyển số sẽ đảo ngược hướng tải trên trục truyền động - khớp chữ U bị mòn với lực tác động quá mức khi chuyển động đó khi hướng mô-men xoắn thay đổi. Nhiều người lái xe lần đầu tiên nhận thấy triệu chứng này khi di chuyển trong bãi đậu xe hoặc đường lái xe và nhầm nó với vấn đề về hộp số hoặc vi sai.

Âm thanh hỏng khớp chữ U so với các tiếng ồn thông thường khác của hệ thống truyền động

Âm thanh mà khớp chữ U kém tạo ra trùng lặp đáng kể với âm thanh từ vòng bi bánh xe, trục CV, bộ vi sai và vòng bi trục đầu ra hộp số. Việc chẩn đoán sai là phổ biến và việc thay thế sai thành phần sẽ gây lãng phí hàng trăm đô la. Bảng dưới đây so sánh các đặc điểm phân biệt chính.

Cách đáng tin cậy nhất để phân biệt tiếng kêu của khớp nối chữ U với vấn đề về ách trượt hoặc vi sai là kiểm tra vật lý gầm xe với hệ thống truyền động ở trạng thái nghỉ - được mô tả trong phần chẩn đoán bên dưới.

Tại sao khớp chữ U bị hỏng: Nguyên nhân cốt lõi đằng sau tiếng ồn

Hiểu lý do tại sao khớp chữ U bị hỏng giúp cả việc chẩn đoán sự cố và ngăn ngừa hỏng hóc sớm sau khi thay thế. Tiếng ồn là một triệu chứng - nguyên nhân cơ bản hầu như luôn là một trong năm tình trạng.

Thiếu bôi trơn

Các khớp chữ U có thể bôi trơn cần được bôi trơn định kỳ - hầu hết các nhà sản xuất đều chỉ định bôi trơn mỗi lần. 5.000 dặm hoặc mỗi lần thay dầu dành cho các phương tiện được sử dụng trong điều kiện khắc nghiệt (địa hình, kéo xe hoặc thường xuyên băng qua nước). Các khớp chữ U bịt kín (không bôi trơn) được bôi trơn tại nhà máy và không thể bảo dưỡng, điều đó có nghĩa là khi dầu mỡ xuống cấp - thường là sau 60.000 đến 80.000 dặm - sẽ xảy ra lỗi. Vòng bi kim khô quá nóng, bị lõm và cuối cùng bị phân hủy, tạo ra tiếng kêu cót két nhịp nhàng và sau đó là tiếng mài như mô tả ở trên.

Ăn mòn do nước và bùn xâm nhập

Nước, bùn và muối đường là một trong những lực có sức tàn phá mạnh nhất đối với khớp chữ U. Khi nước bị ô nhiễm xâm nhập vào các nắp ổ trục - điều này xảy ra khi gioăng cao su trên các cốc ổ trục bị nứt hoặc bị hỏng - nó sẽ rửa sạch dầu mỡ và gây ra rỉ sét nhanh chóng trên bề mặt trục quay và vòng bi kim. Xe chạy qua vùng nước sâu hoặc điều kiện địa hình có thể bị hỏng khớp chữ U ở quãng đường dưới 30.000 dặm nếu các mối nối không được bôi trơn thường xuyên và các vòng đệm không được kiểm tra thường xuyên.

Hoạt động ở góc cực cao

Khớp chữ U được thiết kế để hoạt động hiệu quả ở các góc xấp xỉ 15 đến 20 độ . Xe có hệ thống treo được nâng lên hoặc hình dạng trục truyền động được sửa đổi giúp đẩy các góc khớp vượt quá phạm vi này sẽ đặt các vòng bi chịu ứng suất cao hơn đáng kể ở mỗi vòng quay, làm tăng tốc độ mài mòn đáng kể. Đây là lý do tại sao xe nâng và xe địa hình có khớp nối chữ U nguyên bản thường gặp phải tình trạng hỏng hóc sớm — sự thay đổi hình học do xe nâng tạo ra không được bù đắp bằng trục truyền động hoặc khớp các đăng kép khác.

Ứng dụng quá tải và mô-men xoắn cao

Kéo tải nặng, phóng xe với ga cao và sử dụng hệ dẫn động bốn bánh mạnh mẽ đều đặt tải mô-men xoắn cực đại lên các khớp chữ U vượt quá thông số kỹ thuật thiết kế của chúng theo thời gian. Chữ thập trục có thể phát triển các vết nứt do ứng suất và nắp ổ trục có thể lỏng ra khỏi các rãnh vòng kẹp của chúng, dẫn đến sự tách rời và cuối cùng là thảm họa được mô tả trong các giai đoạn hỏng hóc sau này.

Tuổi tác và trang phục bình thường

Ngay cả trong điều kiện lý tưởng, khớp nối chữ U vẫn là vật bị mài mòn. Vòng bi kim quay vòng qua vùng chịu tải của chúng hàng triệu lần trong suốt vòng đời của xe - ở tốc độ 60 dặm/giờ, trục truyền động trên một chiếc xe dẫn động cầu sau thông thường sẽ quay với tốc độ xấp xỉ 1.500 đến 2.000 vòng/phút , nghĩa là mỗi bộ vòng bi khớp chữ U quay vòng qua vị trí tải của nó hơn 1.500 lần mỗi phút. Trên 100.000 dặm, điều đó tích lũy thành một số lượng lớn các chu kỳ mỏi và sự xuống cấp bề mặt vòng bi là không thể tránh khỏi.

Cách chẩn đoán khớp chữ U bị hỏng tại nhà

Kiểm tra vật lý đáng tin cậy hơn âm thanh khi chỉ xác nhận khớp chữ U là nguồn gây ra tiếng ồn. Quy trình này yêu cầu nâng xe lên một cách an toàn trên giá đỡ - không bao giờ làm việc dưới xe chỉ được hỗ trợ bởi kích sàn.

1. Nâng và đỡ xe trên mặt đất bằng phẳng sử dụng giá đỡ kích dưới khung hoặc các điểm nâng được chỉ định. Đặt hộp số ở vị trí trung tính.
2. Xác định vị trí trục lái — nó chạy từ phía sau hộp số (hoặc hộp chuyển số) tới bộ vi sai. Hầu hết các xe dẫn động cầu sau và 4WD đều có một hoặc hai trục truyền động, mỗi trục có hai khớp chữ U trở lên.
3. Nắm chặt trục lái bằng cả hai tay và cố gắng xoay nó qua lại (không quay mà xoay vài độ theo mỗi hướng). Bất kỳ hành trình tự do nào có thể nhận thấy được - chuyển động xảy ra trước khi trục truyền động tiếp xúc với hệ thống truyền động - cho thấy khớp nối chữ U hoặc chạc trượt bị mòn quá mức. Một trục truyền động khỏe mạnh sẽ có độ quay gần như bằng không.
4. Nắm lấy trục lái và cố gắng di chuyển nó lên, xuống, sang trái và phải tại mỗi vị trí khớp chữ U. Bất kỳ sự lỏng lẻo hoặc chuyển động nào trong khớp nối - mảnh chéo di chuyển trong chốt - đều xác nhận khớp nối chữ U bị mòn vượt quá giới hạn chấp nhận được.
5. Kiểm tra trực quan từng khớp đối với các vệt rỉ sét phát ra từ nắp ổ trục (dấu hiệu của sự xâm nhập của nước và hư hỏng vòng đệm), các vòng kẹp bị thiếu hoặc bong ra hoặc nắp ổ trục đã bắt đầu di chuyển ra khỏi bệ đỡ của chúng.
6. Quay trục truyền động bằng tay qua một vòng quay hoàn toàn và cảm nhận độ nhám, lực cản hoặc lực cản tại bất kỳ điểm nào trong vòng quay - một điểm cứng hoặc gồ ghề ở một vị trí cụ thể cho thấy ổ trục bị kẹt hoặc bị rỗ.

Bất kỳ vết nứt nào được phát hiện ở bước 3 hoặc 4, bất kỳ sự gồ ghề nào ở bước 6 hoặc sự ăn mòn và hư hỏng vòng đệm có thể nhìn thấy ở bước 5 đều cấu thành khớp chữ U bị hỏng cần phải thay thế ngay lập tức.

Các giai đoạn hư hỏng khớp chữ U: Từ tiếng kêu đầu tiên đến tách trục truyền động

Suy khớp chữ U tiến triển dần dần - nó không xảy ra đột ngột trong hầu hết các trường hợp. Hiểu được các giai đoạn giúp chủ phương tiện đánh giá mức độ khẩn cấp cần thực hiện việc sửa chữa.

Trục truyền động bị tách ra ở tốc độ đường cao tốc có thể rơi xuống mặt đường, cong xuống gầm xe và gây mất khả năng kiểm soát hoặc tiếp xúc với các phương tiện khác. Hồ sơ của NHTSA ghi lại nhiều trường hợp tử vong và tai nạn nghiêm trọng do trục truyền động bị đứt liên quan đến khớp chữ U bị hỏng. Chi phí thay thế khớp chữ U - thông thường $150 đến $400 tại một cửa hàng bao gồm cả công lao động - phải được cân nhắc trước nguy cơ này.

Cách xác nhận tiếng ồn là do khớp chữ U, không phải do bộ truyền động hay vi sai

Ba thử nghiệm đơn giản — được thực hiện trước khi chi tiền mua các bộ phận thay thế — giúp cách ly tiếng ồn của khớp chữ U khỏi ổ trục truyền động, vi sai hoặc bánh xe.

Kiểm tra tiếng ồn khi đỗ xe

Khi xe ở trên mặt đất bằng phẳng và đang phanh tay, hãy từ từ di chuyển nút chọn từ Đỗ xe sang Lùi, sau đó từ Lùi sang Lái xe trong khi cẩn thận lắng nghe. Một tiếng kêu rõ ràng, duy nhất mỗi khi hệ thống truyền động tải theo một hướng mới - nhưng không có tiếng kêu trong quá trình chuyển đổi lái xe bình thường ở cùng một số - gợi ý rõ ràng về hiện tượng hoạt động của khớp chữ U hơn là mòn bên trong hộp số. Tiếng ồn truyền thường liên tục hoặc liên quan đến RPM thay vì chỉ xảy ra khi đảo chiều tải.

Kiểm tra tải trọng lái cho ổ trục bánh xe so với khớp chữ U

Ở tốc độ khoảng 30 dặm/giờ trên con đường thẳng và vắng, hãy nhẹ nhàng cho xe di chuyển sang trái và phải trong khi lắng nghe tiếng ồn. Nếu tiếng ồn thay đổi đáng kể khi bẻ lái - to hơn khi rẽ một hướng, êm hơn khi rẽ hướng kia - thì nguồn gần như chắc chắn là ổ trục bánh xe chứ không phải khớp chữ U. Tiếng ồn của khớp chữ U không thay đổi đáng kể khi tải trọng lái chuyển từ bên này sang bên kia, vì trục truyền động là bộ phận trung tâm không bị ảnh hưởng bởi góc bánh xe trên hầu hết các xe RWD.

Thử nghiệm Coast-Down cho Trục CV so với Khớp chữ U

Tiếng lách cách của trục CV thường chỉ xảy ra khi có tải trong quá trình quay. Nếu tiếng kêu lạo xạo hoặc tiếng ồn xảy ra khi lái xe trên đường thẳng - đặc biệt là khi bạn nhả ga - và không xuất hiện khi rẽ chậm, gấp thì trục CV khó có thể là nguyên nhân. Tiếng kêu lạo xạo của khớp chữ U thể hiện rõ nhất khi tăng giảm tốc trên đường thẳng chứ không phải khi rẽ. Trên các xe dẫn động cầu trước không có khớp chữ U truyền thống, tiếng lách cách khi rẽ không có khi lái thẳng sẽ xác nhận khớp CV chứ không phải khớp chữ U.

Chi phí thay thế khớp chữ U và những gì mong đợi

Khi khớp chữ U được xác nhận là nguồn hỏng hóc, thay thế là giải pháp đúng đắn duy nhất. Bôi mỡ vào mối nối bị mòn nghiêm trọng hoặc sử dụng các sản phẩm chống rò rỉ không khôi phục được tính toàn vẹn của cấu trúc mà chỉ làm chậm trễ - một thời gian ngắn - sự hư hỏng không thể tránh khỏi.

Cơ khí chuyên nghiệp thường khuyên bạn nên thay thế tất cả các khớp chữ U trên trục truyền động cùng một lúc khi một khớp được phát hiện bị mòn - chi phí nhân công để tháo và lắp lại trục truyền động là như nhau cho dù bạn thay thế một khớp hay tất cả chúng, và khớp liền kề với khớp bị hỏng có cùng tuổi thọ sử dụng và điều kiện mài mòn tương tự. Chỉ thay khớp xấu nhất và bỏ đi những khớp khác là một nền kinh tế sai lầm.

Để thay thế DIY, việc thay thế khớp chữ U cần có máy ép hoặc kẹp chữ C lớn, kìm vòng kẹp và các dụng cụ cầm tay cơ bản - đây là một công việc đơn giản đối với những người cảm thấy thoải mái với công việc về hệ thống truyền động. Chi phí các bộ phận của $15 đến $60 mỗi khớp giúp việc thay thế DIY đặc biệt tiết kiệm chi phí trên các phương tiện có trục truyền động dễ tiếp cận.

Ngăn ngừa hư hỏng khớp chữ U: Bảo trì giúp kéo dài tuổi thọ sử dụng

Trên các phương tiện có khớp chữ U có thể bôi trơn, bôi trơn đúng cách là cách hiệu quả nhất để kéo dài tuổi thọ khớp. Những thói quen bảo trì sau đây giúp giảm đáng kể tình trạng hư hỏng sớm:

• Các khớp nối hình chữ U có thể bôi trơn sau mỗi 5.000 dặm (hoặc mỗi lần thay dầu) trong điều kiện sử dụng bình thường và sau mỗi 1.000 đến 2.000 dặm khi sử dụng trên đường địa hình, kéo xe hoặc băng qua đường thủy. Sử dụng mỡ NLGI #2 chất lượng cao được xếp hạng cho các ứng dụng chịu áp suất cực cao (EP).
• Khi bôi trơn, bơm mỡ cho đến khi mỡ mới sạch khỏi cả bốn nắp ổ trục - điều này xác nhận lớp mỡ cũ, bị nhiễm bẩn đã bị thay thế. Việc thanh lọc không phải là tùy chọn; dừng lại khi điện trở tăng để lại dầu mỡ cũ ở những khu vực quan trọng nhất.
• Kiểm tra vòng đệm khớp chữ U tại mỗi khoảng thời gian bôi trơn khi có hiện tượng nứt, tách hoặc thiếu môi bịt kín — phốt bị hỏng sẽ cho phép nước và bụi bẩn lọt vào ngay cả khi khớp mới được bôi trơn.
• Sau khi lái xe qua vùng nước sâu hoặc bùn, hãy bôi lại tất cả các khớp nối chữ U càng sớm càng tốt - nước sẽ loại bỏ dầu mỡ ngay cả trong khớp nối được làm kín chính xác dưới áp suất ngâm.
• Nếu nâng một chiếc xe tải hoặc SUV, hãy đo và hiệu chỉnh các góc trục truyền động sau khi lắp đặt cầu nâng — hoạt động ở các góc quá cao sẽ làm tăng tốc độ mài mòn theo cấp số nhân bất kể tần suất bôi trơn.
• Hãy cân nhắc nâng cấp lên các khớp chữ U chịu tải nặng hoặc có thể bôi trơn khi thay thế các khớp nối kín nguyên bản trên các phương tiện dùng để kéo, chạy địa hình hoặc các ứng dụng mô-men xoắn cao — chi phí bổ sung khiêm tốn sẽ mang lại tuổi thọ sử dụng được kéo dài đáng kể.