Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен с гребного вала (корабль) )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Приводной вал с универсальными шарнирами на каждом конце и шлицем в центре
Задний мост, подвеска и приводной вал Škoda 422 на выставке в музее Škoda

Приводной вал , приводной вал , ведущий вал , консольная часть вал ( австралийский английский ), карданный вал ( проп вал ), или Карданный вал (после того, как Кардано ) представляет собой транспортное средство компонент для передачи механической мощности и крутящего момента и вращения, как правило , используются для подключения других компонентов трансмиссию , которая не может быть подключен непосредственно из - за отдаленности или необходимости учета относительного движения между ними.

В качестве носителей крутящего момента приводные валы подвержены скручиванию и напряжению сдвига , эквивалентному разнице между входным крутящим моментом и нагрузкой. Поэтому они должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать нагрузку, избегая при этом слишком большого дополнительного веса, поскольку это, в свою очередь, увеличило бы их инерцию .

Чтобы учесть изменения в выравнивании и расстоянии между ведущими и ведомыми компонентами, приводные валы часто включают в себя один или несколько универсальных шарниров , кулачковых муфт или ветоши , а иногда и шлицевое соединение или призматическое соединение .

История [ править ]

Термин « карданный вал» впервые появился в середине 19 века. В переиздании патента Стовера 1861 года на строгальный и согласующий станок этот термин используется для обозначения вала с ременным приводом , которым приводится в действие станок. [1] Этот термин не используется в его первоначальном патенте. [2] Другое раннее использование термина происходит в 1861 году патент переиздания на Watkins и Брайсон гужевой косилки . [3] Здесь термин относится к валу, передающему мощность от колес машины к зубчатой ​​передаче, которая приводит в действие режущий механизм.

В 1890-х годах этот термин начали использовать в более современном смысле. В 1891 году, например, Сражения называют вал между передачей и вождением грузовиками его Climax локомотива в качестве приводного вала, [4] и Стиллман называют валом связывающим коленчатый вал на заднюю ось его вала с приводом велосипеда в качестве приводной вал. [5] В 1899 году Буки использовал этот термин для описания вала, передающего мощность от колеса к ведомому механизму посредством универсального шарнира в своей лошадиной силы . [6] В том же году Кларк описал свой Marine Velocipede, используя этот термин для обозначения вала с зубчатым приводом, передающего мощность через карданный шарнир на карданный вал. [7] Кромптон использовал этот термин для обозначения вала между трансмиссией его парового автомобиля 1903 года и ведомой осью. [8]

Компания-первопроходец в автомобильной промышленности Autocar первой применила приводной вал в автомобиле с бензиновым двигателем. Построенный в 1901 году, сегодня этот автомобиль находится в коллекции Смитсоновского института. [9]

Вал автомобильного привода [ править ]

Транспорт [ править ]

В автомобиле может использоваться продольный вал для передачи мощности от двигателя / трансмиссии на другой конец транспортного средства, прежде чем она попадет на колеса. Пара коротких приводных валов обычно используется для передачи мощности от центрального дифференциала , трансмиссии или трансмиссии на колеса.

Вал карданный двухсекционный грузовик

Передний двигатель, задний привод [ править ]

Основная статья: переднеприводная, заднеприводная компоновка

В автомобилях с передним расположением двигателя и задним приводом также требуется более длинный приводной вал, чтобы передавать мощность на всю длину автомобиля. Преобладают две формы: торсионная трубка с одним универсальным шарниром и более распространенный привод Hotchkiss с двумя или более шарнирами. Эта система стала известна как Système Panhard в честь автомобильной компании Panhard et Levassor, которая запатентовала ее.

Большинство этих транспортных средств имеют сцепление и коробку передач (или трансмиссию), установленные непосредственно на двигателе, причем ведущий вал ведет к главной передаче на задней оси. Когда автомобиль неподвижен, приводной вал не вращается. Некоторые автомобили (как правило, спортивные автомобили, такие как Chevrolet Corvette C5 / C6 / C7 , Alfa Romeo Alfetta и Porsche 924/944/928 ), стремясь улучшить баланс веса между передней и задней частью, используют коробку передач, установленную сзади . В некоторых моделях, отличных от Porsche, сцепление и трансмиссия размещаются сзади.автомобиля и карданный вал между ними и двигателем. В этом случае приводной вал непрерывно вращается вместе с двигателем, даже когда автомобиль стоит на месте и не работает. Однако в моделях Porsche 924/944/928 сцепление установлено на задней части двигателя в раструбном корпусе, а приводной вал от выхода сцепления, расположенный внутри полой защитной трубы крутящего момента, передает мощность на задний мост ( Таким образом, приводной вал Porsche вращается только тогда, когда вращаются задние колеса, поскольку установленная на двигателе муфта может разъединять вращение коленчатого вала двигателя и приводного вала. Таким образом, для Porsche, когда водитель использует сцепление при резком переключении передач вверх или вниз (механическая коробка передач), двигатель может свободно вращаться с помощью педали акселератора, так как при выключенном сцеплении,инерция двигателя и маховика относительно мала и не обременена дополнительной инерцией вращения приводного вала. Торсионная трубка Porsche прочно прикреплена как к раструбному картеру двигателя, так и к картеру трансмиссии, фиксируя длину и выравнивание между колокольным картером и трансмиссией и значительно сводя к минимуму реактивный момент заднего привода от перекручивания трансмиссии в любой плоскости.

Приводной вал, соединяющий задний дифференциал с задним колесом, можно назвать полуось. Название происходит от того факта, что для образования одной задней оси требуется два таких вала .

В ранних автомобилях чаще использовались цепные или ременные механизмы, а не приводной вал. Некоторые использовали электрические генераторы и двигатели для передачи энергии на колеса.

Передний привод [ править ]

В британском английском термин « приводной вал» обозначает поперечный вал, который передает мощность на колеса, особенно на передние колеса. Вал, соединяющий коробку передач с задним дифференциалом, называется «карданным валом» или «карданным валом». Узел карданного вала состоит из карданного вала, скользящего шарнира и одного или нескольких универсальных шарниров. Там, где двигатель и оси отделены друг от друга, как в полноприводных и заднеприводных автомобилях, именно карданный вал служит для передачи движущей силы, создаваемой двигателем, на оси.

В автомобильной промышленности используются несколько различных типов приводных валов:

  • Цельный приводной вал
  • Двухсекционный приводной вал
  • Приводной вал с проскальзыванием в трубе

Приводной вал со скользящей трубкой - это новый тип, который повышает безопасность при столкновении. Его можно сжать для поглощения энергии в случае аварии, поэтому он также известен как «складной приводной вал».

Четыре колеса и полный привод [ править ]

Они произошли от компоновки с передним расположением двигателя и задним приводом. Новая форма трансмиссии, называемая раздаточной коробкой, была размещена между трансмиссией и бортовыми передачами на обеих осях. Это разделяло привод на две оси и могло также включать понижающие передачи, кулачковую муфту или дифференциал. Использовалось как минимум два приводных вала, по одному от раздаточной коробки на каждую ось. В некоторых более крупных автомобилях раздаточная коробка была установлена ​​по центру и сама приводилась в движение коротким приводным валом. В автомобилях размером с Land Rover ведущий вал переднего моста заметно короче и имеет более крутое шарнирное соединение, чем задний вал, что делает создание надежного приводного вала более сложной инженерной проблемой, которая может иметь более сложную форму. кардана.

Современные легкие автомобили с полным приводом (особенно Audi или Fiat Panda ) могут использовать систему, которая больше напоминает переднеприводную компоновку. Трансмиссия и главная передача для передней оси объединены в один корпус рядом с двигателем, а единственный приводной вал проходит по всей длине автомобиля к задней оси. Это излюбленная конструкция, в которой крутящий момент смещен на передние колеса для придания управляемости автомобилю, или где производитель хочет производить как полноприводные, так и переднеприводные автомобили с множеством общих компонентов.

Исследования и разработки [ править ]

Автомобильная промышленность также использует приводные валы на испытательных заводах. На испытательном стенде двигателя приводной вал используется для передачи определенной скорости или крутящего момента от двигателя внутреннего сгорания на динамометр . «Защитный кожух вала» используется на соединении вала для защиты от контакта с приводным валом и для обнаружения отказа вала. На испытательном стенде трансмиссии ведущий вал соединяет первичный двигатель с трансмиссией.

Приводные валы мотоциклов [ править ]

Открытый приводной вал первого мотоцикла BMW R32.

Приводные валы использовались на мотоциклах еще до Первой мировой войны, таких как бельгийский мотоцикл FN 1903 года и мотоцикл Stuart Turner Stellar 1912 года. В качестве альтернативы цепным и ременным приводам приводные валы обеспечивают долговечность, чистоту и относительно не требуют обслуживания. бесплатная эксплуатация. Недостаток привода вала на мотоцикле заключается в том, что для поворота тяги на 90 ° от вала к заднему колесу требуется косозубая передача , спирально-коническая передача или подобное, что приводит к потере некоторой мощности.

BMW производит мотоциклы с карданным валом с 1923 года; и Moto Guzzi производят V-образные близнецы с приводом от вала с 1960-х годов. Британская компания Triumph и основные японские бренды Honda , Suzuki , Kawasaki и Yamaha производили мотоциклы с карданным валом.

Мотороллеры Lambretta от типов A до LD имеют привод от вала [10], самокат NSU Prima также имеет привод от вала [11]

Двигатели мотоциклов, расположенные так, чтобы коленчатый вал был продольным и параллельным раме , часто используется для мотоциклов с приводом от вала. Для этого требуется только один поворот на 90 ° для передачи мощности, а не два. Такая компоновка двигателя используется в мотоциклах Moto Guzzi и BMW, а также в сериях Triumph Rocket III и Honda ST .

Мотоциклы с приводом от вала подвержены эффекту вала , когда шасси поднимается при подаче мощности. Этот эффект, который является противоположным , что выставлены цепями привода мотоциклов, противодействуют с системами , такими как БМВ Paralever , Moto Guzzi в CARC и Кавасаки Tetra рычаг .

Карданные валы судовых [ править ]

На судне с механическим двигателем ведущий вал или гребной вал обычно соединяет гребной винт за пределами судна с приводным механизмом внутри, проходя по крайней мере через одно уплотнение вала или сальниковую коробку, где он пересекает корпус . Тяга, осевая сила, создаваемая гребным винтом, передается на судно упорным блоком или упорным подшипником, который на всех лодках, кроме самых маленьких, встроен в главный двигатель или редуктор.

Часть трансмиссии, которая соединяется непосредственно с гребным винтом, известна как хвостовой вал. [12]

Приводные валы локомотивов [ править ]

Задний ведущий вал, коленчатый вал и передний ведущий вал тепловоза Шая

В локомотивах Shay , Climax и Heisler , представленных в конце 19 века, использовались гусеничные приводы для передачи мощности от центрального многоцилиндрового двигателя к каждому из грузовиков, поддерживающих двигатель. На каждом из этих паровозов с редуктором один конец каждого приводного вала был соединен с ведомой тележкой через универсальный шарнир, а другой конец приводился в движение коленчатым валом , трансмиссией или другой тележкой через второй универсальный шарнир. Пиновый привод также может скользить вдоль, эффективно изменяя его длину. Это необходимо для того, чтобы тележки могли вращаться при прохождении кривой.

Карданные валы используются в некоторых тепловозах (в основном, дизель-гидравлика, таких как British Rail Class 52 ) и некоторых электровозах (например, British Rail Class 91 ). Они также широко используются в дизельных двигателях .

Приводные валы велосипедов [ править ]

Основная статья: велосипед с приводом от вала
Велосипед с приводом от вала

Приводной вал служил альтернативой цепной передаче в велосипедах в течение прошлого века, но никогда не становился очень популярным. Велосипед с приводом от вала (или «Acatène», с раннего мейкера) имеет ряд преимуществ и недостатков:

Преимущества [ править ]

  • Система привода меньше подвержена заклиниванию.
  • Всадник не может испачкаться смазкой для цепи или получить травму в результате «укуса цепи», когда одежда или какая-либо часть тела застревает между неохраняемой цепью и звездочкой.
  • Меньшие затраты на обслуживание, чем цепная система, когда приводной вал заключен в трубу.
  • Более стабильная производительность. Dynamic Bicycles утверждает, что велосипед с приводным валом может обеспечить КПД 94%, тогда как велосипед с цепным приводом может обеспечить КПД от 75 до 97% в зависимости от условий.

Недостатки [ править ]

  • Система с приводным валом весит больше, чем цепная, обычно на 0,5–1 кг (1-2 фунта) тяжелее.
  • Многие из преимуществ, о которых заявляют сторонники приводных валов, могут быть достигнуты на велосипеде с цепным приводом, например, прикрытие цепи и звездочек .
  • Использование легких переключателей с большим числом передаточных чисел невозможно, хотя ступичные шестерни можно использовать.
  • Снятие колеса может быть затруднено в некоторых конструкциях (как в некоторых велосипедах с цепным приводом и ступицами).

Карданные валы [ править ]

Приводные валы - это один из способов передачи мощности от двигателя и ВОМ на дополнительное оборудование, установленное на транспортном средстве, такое как воздушный компрессор . Приводные валы используются, когда рядом с двигателем недостаточно места для установки дополнительного оборудования; вал перекрывает зазор между валом отбора мощности двигателя и дополнительным оборудованием, позволяя установить аксессуар в любом месте автомобиля. [13]

Производство приводных валов [ править ]

В настоящее время существуют новые возможности для процесса производства приводных валов. Процесс производства намотки накала набирает популярность для создания композитных приводных валов. Несколько компаний автомобильной промышленности стремятся применить эти знания в своих крупносерийных производственных процессах. [ необходима цитата ]

См. Также [ править ]

  • Джубо
  • Пиновый привод
  • Центровка валов
  • Воротник вала

Ссылки [ править ]

  1. ↑ Генри Д. Стовер, Улучшение деревообрабатывающих станков, переиздание патента США 1190 , 21 мая 1861 г.
  2. ↑ Генри Д. Стовер, Строгальный станок, патент США 30 993 , 18 декабря 1860 г., 1861 г.
  3. ^ Джон Delancy Watkins и Роберт Брайсон, Стрижка машина, патент США Переиздание +1904 , 23 июля 1861.
  4. ^ Rush S. Сражения, Локомотивная, патент США 455154 , 30 июня 1891.
  5. ^ Вальтер Стиллман, велосипеды, патент США 456387 , 21 июля 1891.
  6. ^ Dudley Д. Букеевский, лошадиная сила, патент США 631198 , 15 августа 1899.
  7. ^ Чарльз Кларк, морской велосипед, [патент США 637547], 21 ноября 1899.
  8. ^ Чарльз Кромптон, автотехника патент США 718097 , январь 1903
  9. ^ "Автокар легковой" . Национальный музей американской истории . Проверено 19 ноября 2017 года .
  10. ^ "Модели скутеров Lambretta" . Кембриджская мастерская по ламбретте . Великобритания . Проверено 26 августа 2016 года .
  11. ^ "Рекламные проспекты NSU Prima" . НГУ Прима . Проверено 26 августа 2016 года .
  12. ^ "Энциклопедия морской техники Wärtsilä" .
  13. ^ "Что такое воздушный компрессор с приводом от вала отбора мощности?" . VMAC . 15 марта 2019 . Проверено 25 марта 2019 года .