Вопрос

Цельный приводной вал против составного

Один парень на форуме Nissan спросил, почему ему стоит оставить в своём грузовике двухкомпонентный приводной вал, а не переходить на однокомпонентный.


Вот какой ответ я ему дал:



Двухкомпонентный приводной вал (DS) предназначен для предотвращения выпадения приводного вала при экстремальном движении оси.


Передняя часть DS входит в трансмиссию.


Задняя часть DS крепится к задней оси.


Во время движения подвески обычный цельный диск сцепления входит и выходит из «скользящей втулки» (мой термин) в трансмиссии.


Если «скользящая втулка» короткая, то у оси будет мало пространства для перемещения ...или она выпадет.


Двухкомпонентная система DS фиксирует вал в центральной точке, предотвращая смещение «скользящей втулки» при движении задней оси.


Кроме того, двухкомпонентный демпфер будет поглощать часть вибраций, когда демпфер выходит из строя (из-за загрязнения или деформации).


По крайней мере, я вижу только это. Могут быть и другие причины.



Хорошо, теперь, когда я удовлетворил этого человека, я хочу узнать истинную причину, по которой производители автомобилей предпочитают использовать составной приводной вал, а не «менее дорогой в производстве» цельный приводной вал.


Кто-нибудь может мне это объяснить?


Цельный приводной вал против составного



Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/6800/1-piece-versus-2-piece-drive-shaft

12 Комментариев

  1. Особенно в полноприводных автомобилях лучше всего использовать двухсекционный задний мост.
    Большинство самодельных конструкций с цельным задним мостом выходят из строя, когда оба задних колеса отрываются от земли, потому что длинный задний мост обычно ударяется о поперечину. Это может легко произойти на «лежачих полицейских» или если автомобиль застрял.



    Цельные хвостовые валы также подвержены колебаниям/вибрации на высоких скоростях. Вы больше не встретите их в серьезных гоночных автомобилях.
    Но они устраняют вибрации, вызванные изменением угла в двухкомпонентных шарнирах хвостового вала после подъема подвески.
    Попробуйте отрегулировать правильные рабочие углы в двухкомпонентном шарнире с помощью регулировочных клиньев под задними пружинами и прокладок под центральным креплением подшипника.
    По моему мнению, цельный хвостовой вал стоит устанавливать только в том случае, если все остальные варианты не сработали.


  1. Для цельных конструкций требуется более лёгкий материал, например алюминий, а для достижения той же прочности, что и у стандартных стальных валов, нужен вал большего диаметра. У такого подхода есть несколько недостатков:




    1. Для размещения вала и его гармоник требуется больший зазор

    2. Вал более подвержен повреждениям (из-за угла наклона и материала),

    3. Производство этого вала НЕ обходится значительно дешевле, и

    4. Критическое ограничение скорости значительно снижено — скорее всего, оно ниже того, что может показаться приемлемым для массового рынка (например, 90 миль в час для вала диаметром 5 дюймов на F150).



    Изготовление такого же вала из стали для использования на улице привело бы к чрезмерному увеличению веса и чрезмерной нагрузке на подшипники, уплотнения и т. д.



    Примечание: цельный алюминиевый корпус имеет ряд преимуществ, если он используется в качестве модернизации: меньшее количество движущихся частей, требующих обслуживания, и меньший вес (~50–65 %). Однако эти преимущества не всегда ценятся производителями оригинального оборудования.


  1. Двухсекционный вал используется для предотвращения его изгиба при высоких оборотах. Это явление называется эффектом биения. Поскольку вал не изгибается, трансмиссионный тоннель или пол над валом можно сделать ниже, чтобы освободить больше места для пассажиров или грузов.


  1. Я думаю, это больше связано с углом наклона карданного вала от трансмиссии к дифференциалу. Таким образом, можно увеличить ход подвески, не накладывая слишком много ограничений на детали.



    На самом деле, отвечая на ваш вопрос, можно сказать, что это может быть связано с геометрией грузового автомобиля/карданного вала, из-за чего производитель выбирает один тип вместо другого. Если грузовой автомобиль длинный, то не стоит размещать карданный вал под ним, так как он может удариться и сломаться.



    Вот откуда я взял свою ссылку.



    Угол наклона приводного вала



    Источник изображения


  1. У меня нет опыта в этой сфере, но я сомневаюсь, что автопроизводители откажутся от услуг своего инженерного отдела и решат заказать несколько сотен тысяч карданных валов только потому, что так они «получат лучшее предложение от своих поставщиков на данный момент».
  1. Не могли бы вы пояснить? Почему именно такая длина? Цельные валы могут быть гораздо длиннее...
  1. У цельного диска сцепления шансов попасть под удар не больше, чем у обычного, потому что самое уязвимое место — это шарнир задней оси...
  1. Я не уверен, что на этот вопрос можно дать однозначный ответ. Некоторые производители утверждают, что они сконструировали приводной вал, состоящий из двух частей, чтобы устранить вибрации и гармоники, но на самом деле и цельный вал подошёл бы. Лично я считаю, что многие производители просто используют тот вал, на который в данный момент можно получить самую выгодную цену у поставщиков. Большинство европейских производителей используют сложные приводные валы, состоящие из двух частей, с резиновым диском для амортизации и без шлицевого соединения. Эти валы часто вообще не подлежат ремонту в полевых условиях. При износе центрального подшипника или карданного шарнира приводной вал необходимо полностью заменить. Хотя эти методы могут обеспечить бесшумную и плавную работу, я лично считаю, что они используются для увеличения стоимости и сложности замены детали, что обеспечивает приток клиентов в будущем.



    Я бы рискнул предположить, что практически любое транспортное средство, используемое не для бездорожья и имеющее карданный шарнир (переднюю опору трансмиссии), можно успешно переделать в цельную конструкцию, если соблюдать основные принципы компоновки валов и не срезать углы. На многих сайтах есть вся необходимая информация, и очень важно тщательно следовать каждому шагу.



    Что касается легковых автомобилей и пикапов, я действительно не верю, что существует какое-то магическое число, после которого цельный приводной вал становится слишком длинным. Если все муфты вала установлены правильно, вал отбалансирован, а его диаметр и толщина металла соответствуют формуле критической скорости для данного применения, то даже вал длиной более 70 дюймов будет хорошо работать на скорости шоссе или ниже.



    Однако для большинства серийных легковых автомобилей и лёгких грузовиков детали, необходимые для замены двухкомпонентных приводных валов с высоким износом/пробегом, и трудозатраты на их установку, скорее всего, будут намного ниже стоимости изготовленного на заказ или высокопроизводительного цельного вала, поэтому преимущества цельного вала могут не оправдывать его стоимость, особенно если не требуется высокая производительность. Конечно, это решать каждому индивидуально.



    Я согласен с тем, что если какой-то магазин пытается отговорить вас от покупки нужной вам детали, то это не те люди, которые должны выполнять работу по её установке. Бегите от них, не раздумывая. Изучите информацию о приводных валах, чтобы сделать осознанный выбор, а также понять, какие магазины имеют смысл, когда предлагают вам варианты... или не высказывают своего мнения... а какие не могут или не хотят выполнять работу, которую вы хотите.


  1. Если колёсная база составляет от 3,4 до 4,8 м, то приводной вал состоит из двух частей с точки зрения соотношения длины и диаметра


  1. Отличный ответ! Неправильные углы в любой части вашего автомобиля могут привести к поломке подшипников и уплотнительных поверхностей.
  1. Я тоже об этом думаю, Габриэль. Я нашёл несколько вопросов на эту тему на разных форумах. Все, кого я нашёл, отвлекаются на то, почему человек задаёт этот вопрос, а затем тратят свою энергию на попытки решить проблему, вместо того чтобы ответить на вопрос.
  1. Всё дело в рабочих углах. Они рассчитаны на небольшое напряжение, которое компенсирует незначительные вибрации трансмиссии. Если углы подобраны неправильно, могут возникнуть чрезмерные вибрации и потеря мощности на колёсах. Карданный вал, состоящий из двух частей, обеспечивает рабочие углы менее 4 градусов. Превышение этого значения приведёт к преждевременному выходу из строя карданного шарнира
Вы уже ответили на этот вопрос