Приводной вал

редактировать
Приводной вал с универсальными шарнирами на каждом конце и шлицем в центре Škoda 422 задний мост, подвеска и ведущий вал на выставке в музее Škoda

A карданный вал, карданный вал, ведущий вал, задний вал (австралийский английский ), гребной вал (карданный вал ) или карданный вал (после Girolamo Cardano ) представляет собой механический компонент для передачи крутящего момента и вращения, обычно используемый для соединения других компонентов трансмиссии, которые не могут быть подключены напрямую из-за расстояния или необходимости учитывать относительные движение между ними.

В качестве носителей крутящего момента приводные валы подвергаются воздействию скручивания и напряжения сдвига, что эквивалентно разнице между входным крутящим моментом и нагрузкой. Поэтому они должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать нагрузку, избегая при этом слишком большого дополнительного веса, так как это, в свою очередь, увеличило бы их инерцию.

. включают один или несколько универсальных шарниров, кулачковых муфт или ветоши, а иногда и шлицевых соединений или призматических соединений.

Содержание
  • 1 История
  • 2 Автомобильный приводной вал
    • 2.1 Транспортные средства
      • 2.1.1 Передний двигатель, задний привод
      • 2.1.2 Передний привод
      • 2.1.3 Полный и полный привод
    • 2.2 Исследования и разработки
  • 3 Приводные валы мотоциклов
  • 4 Морские приводные валы
  • 5 Приводные валы локомотивов
  • 6 Приводные валы велосипедов
    • 6.1 Преимущества
    • 6.2 Недостатки
  • 7 Карданные валы
  • 8 Производство приводных валов
  • 9 См. Также
  • 10 Ссылки
История

Термин «приводной вал» впервые появился в середине XIX века.. В переиздании патента Стовера 1861 года на строгальный станок этот термин используется для обозначения ременного привода вала, которым приводится в действие станок. Этот термин не используется в его первоначальном патенте. Другое раннее использование этого термина встречается в переиздании патента 1861 г. на гужевую косилку Уоткинса и Брайсона. 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 манере, более близкой к современному пониманию. В 1891 году, например, Бэттлс называл вал между трансмиссией и приводом тележек своего локомотива Climax как ведущий вал, а Стиллман называл вал, соединяющий коленчатый вал с задней частью. ось его велосипеда с приводом от вала в качестве ведущего вала. В 1899 году Буки использовал этот термин для описания вала, передающего мощность от колеса к ведомому механизму с помощью универсального шарнира в его лошадиной силы. 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. Кромптон использовал этот термин для обозначения вала между трансмиссией его парового автомобиля 1903 года выпуска и ведомой осью.

Компания-пионер автомобильной промышленности, Autocar, первым применил приводной вал в автомобиле с бензиновым двигателем. Построенный в 1901 году, сегодня этот автомобиль находится в коллекции Смитсоновского Учреждения.

Автомобильный приводной вал

Транспортные средства

Автомобиль может использовать 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.

Двухсекционный карданный вал грузовика

Передний двигатель, задний привод

В автомобилях с передним расположением двигателя и задним приводом требуется также более длинный приводной вал для отправить мощность на длину транспортного средства. Преобладают две формы: торсионная трубка с одним универсальным шарниром и более распространенная привод Гочкиса с двумя или более шарнирами. Эта система стала известна как Système Panhard после того, как автомобильная компания Panhard et Levassor запатентовала ее.

Большинство этих автомобилей имеют сцепление и коробку передач (или трансмиссию), установленную непосредственно на двигателе, причем ведущий вал ведет к главной передаче в 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 задняя коробка передач . В некоторых моделях, отличных от Porsche, сцепление и трансмиссия размещаются в задней части автомобиля, а ведущий 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 заднюю трансмиссию ( 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, поскольку при выключенном сцеплении инерция двигателя и маховика относительно мала и составляет не обременен дополнительной инерцией вращения карданного 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 скручивания коробки передач в любой плоскости.

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

Ранние автомобили часто использовали механизмы цепной передачи или ременной передачи, а не приводного вала.. Некоторые использовали электрические генераторы и двигатели для передачи энергии на колеса.

Передний привод

В британском английском термин «ведущий вал» ограничен поперечным валом, 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. Если двигатель и оси отделены друг от друга, как в автомобилях с полным приводом и с задним приводом, именно карданный вал служит для передачи движущей силы, создаваемой двигатель к осям.

В автомобильной промышленности используется несколько различных типов приводных валов:

  • Цельный приводной вал
  • Двухкомпонентный приводной вал
  • Трубчатый привод вал

Приводной вал с проскальзыванием в трубе - новый тип, повышающий 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

Они произошли от переднеприводной схемы с 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 редукторы, кулачковую муфту или дифференциал. Использовалось как минимум два приводных вала, по одному от раздаточной коробки на каждую ось. В некоторых более крупных транспортных средствах раздаточная коробка была установлена ​​по центру и сама приводилась коротким приводным валом. В транспортных средствах 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. может включать более сложную форму универсального шарнира.

Современные легкие автомобили с полным приводом (в частности, Audi или Fiat Panda ) могут использовать систему, которая больше напоминает переднюю -колесный привод компоновки. 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 желает производить как полноприводные, так и переднеприводные автомобили с множеством общих компонентов.

Исследования и разработки

Автомобильная промышленность также использует приводные валы на испытательных предприятиях. На стенде для испытания двигателей 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 стенде для испытаний трансмиссии ведущий вал соединяет первичный двигатель с трансмиссией.

Приводные валы мотоциклов
Открытый приводной вал на первом мотоцикле BMW, R32

Приводные валы использовались на мотоциклах еще до Первой мировой войны, например на бельгийских мотоцикл FN 1903 года и мотоцикл Stuart Turner Stellar 1912 года. В качестве альтернативы цепному и ременному приводам приводные валы предлагают длинные -Живые, чистые и относительно не требующие обслуживания. Недостаток привода вала на мотоцикле состоит в том, что косозубая передача, коническая спирально-зубчатая передача или подобное требуется для поворота усилия на 90 ° от вала к заднему колесу, теряя некоторую мощность в процесс.

BMW производит мотоциклы с приводом от вала с 1923 года; и Moto Guzzi производят карданные передачи V-twin с 1960-х годов. Британская компания Triumph и основные японские бренды Honda, Suzuki, Kawasaki и Yamaha имеют выпускались мотоциклы с карданным приводом.

Мотороллеры Lambretta от типов A до LD имеют привод от вала, скутер NSU Prima также имеет привод от вала

Двигатели мотоциклов расположены так, что коленчатый вал расположен продольно и параллельно раме часто используются 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 моделях Triumph Rocket III и серии Honda ST.

Мотоциклы с приводом от вала подвержены эффекту вала, когда шасси поднимается при подаче питания. Этому эффекту, противоположному тому, который демонстрируют мотоциклы с цепным приводом, противодействуют такие системы, как BMW Paralever, CARC Moto Guzzi и Tetra Lever.

от Kawasaki. Судовые приводные валы

На судне с механическим двигателем ведущий вал или гребной вал обычно соединяет гребной винт снаружи судна с движущей силой внутри, проходя по крайней мере через одно уплотнение вала. или сальник в месте пересечения с корпусом. Тяги, осевое усилие, создаваемое винтом, передаются в сосуд с помощью упорного блока или упорного подшипника, который, во всех, кроме самых маленьких лодок, включен в главном двигателе или коробке передач.

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

Приводные валы локомотива
Задний ведущий вал, коленчатый вал и передний ведущий вал Локомотив Shay

В локомотивах Shay, Climax и Heisler, представленных в конце XIX века, использовались гусеничные приводы для передачи мощности от централизованно установленного многоцилиндрового двигателя к каждому из грузовиков, поддерживающих двигатель. На каждом из этих паровозов с редуктором один конец каждого приводного вала был соединен с приводной тележкой через универсальный шарнир, а другой конец приводился в движение от коленчатого вала <53.>, трансмиссия или другой грузовик через второй кардан. Пиновый привод также может скользить вдоль, эффективно изменяя свою длину. Это необходимо для того, чтобы тележки могли вращаться при прохождении поворота.

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

приводных валах велосипедов
A велосипедах с приводом от вала

Приводной вал служит альтернативой цепной передаче в велосипедах за прошедшее столетие так и не стал очень популярным. Велосипед с приводом от вала (или «Acatène», от одного из первых производителей) имеет несколько преимуществ и недостатков:

Преимущества

  • Меньше вероятность заклинивания системы привода.
  • Всадник не может испачкаться смазкой для цепи или получить травму из-за «укуса цепи», когда одежда или какая-либо часть тела застревает между неохраняемой цепью и звездочкой.
  • Меньше обслуживания, чем цепь система, когда приводной вал заключен в трубку.
  • Более стабильная работа. 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

  • Система с приводным валом весит больше, чем система с цепью., обычно на 0,5–1 кг (1–2 фунта) тяжелее.
  • Многие преимущества, о которых заявляют сторонники приводного вала, могут быть достигнуты на велосипеде с цепным приводом, например, прикрытие цепи и звездочек.
  • Использование легких передач переключателя с большим числом передаточных чисел невозможно, хотя можно использовать ступичные шестерни.
  • Снятие колеса в некоторых конструкциях может быть затруднено ( как для некоторых велосипедов с цепным приводом и ступицами).
карданные валы

карданные валы - это один из способов передачи мощности от двигателя, а ВОМ на дополнительное оборудование, установленное на транспортном средстве оборудование, 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 дополнительное оборудование в другом месте транспортного средства.

Производство приводных валов

В настоящее время существуют новые возможности для процесса производства приводных валов. Процесс производства намотки набирает популярность для создания композитных приводных валов. Несколько компаний в автомобильной промышленности стремятся применить эти знания для своего массового производственного процесса.

См. Также
Ссылки
Последняя правка сделана 2021-05-18 04:27:06
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте