Какие бывают валы в автомобиле

ArtemTerti4niy › Блог › Спортивный распредвал. Что такое валы верховые и низовые?

Установка спортивного распредвала — один из самых распространенных видов тюнинга двигателя. Валы “верховые”, “низовые” — что это такое и как это работает?

Распределительный вал — это механический “мозг” двигателя, определяющий скорость подъема и продолжительность открытия клапанов, что в большей степени формирует характер работы двигателя.

Причина замены стандартного вала на спортивный распредвал примерно та же, что и других деталей и узлов. Штатная деталь слишком усредненная, разработана в соответствии с запросами максимального количества потребителей.

Основной характеристикой двигателя автомобиля обычно считают его мощность. В действительности же влияние на характер автомобиля оказывают не только максимальная мощность, но и крутящий момент. Ведь наибольшую мощность в стандартном автомобиле можно реализовать только при определенных оборотах, близких к максимальным. “Горячему” водителю нужен приемистый двигатель, который при трогании с места и разгоне, не напрягаясь, “идет” за педалью газа. Это обеспечивает крутящий момент, если он достаточно большой и относительно постоянный на низких и средних оборотах.

Двигатели ВАЗ с точки зрения гонщиков имеют существенный недостаток — отсутствие тяги на низких частотах вращения коленвала.

Спортивный распредвал обеспечивает оптимальную подачу полноценного заряда смеси в цилиндр путем увеличения высоты подъема клапанов. Тюнинговые кулачки отличаются исключительной плавностью профиля, что обеспечивает надежную работу механизма газораспределения. Особенностью спортивных валов является то, что их применение отодвигает границу детонации (на жаргоне — стук пальцев), в особенности на малых частотах вращения коленвала.

Существуют различные спортивные распредвалы, предназначенные для разных целей:

— низовой моментный вал для городской езды;
— универсальный вал “город — трасса”;
— верховой вал “трасса”.

Выбирая для двигателя определенного объема распредвал с меньшим подъемом клапанов, мы в наибольшей степени реализуем положительный эффект на низких частотах вращения коленвала. Распредвал с большим подъемом кулачков позволяет повысить мощность на высоких частотах.

При подборе вала, как правило, стараются изменить кривую крутящего момента или мощности в диапазоне рабочих режимов двигателя в зависимости от стиля вождения и пожеланий владельца автомобиля. Максимальные значения либо смещают в область низких оборотов, и тогда вал условно называют “низовым”, либо в область высоких оборотов — тогда он будет “верховым”.

Если мы хотим увеличить эффективность в заданных оборотах, придется пожертвовать другими параметрами. Так, “низовые” валы проигрывают в зоне высоких оборотов, а верховые, соответственно, на холостом ходу и при низких частотах вращения. Отвечает за изменения профиль кулачка. Для увеличения тяги на “низах” его делают более широким и плавным, если требуется мощность на “верхах” — более узким и острым. Соответственно, если вы готовите машину к “дрэгу”, стоит установить вал “низы—середина”. А если вас не устраивает “тупизна” автомобиля на трассе — “верховой”.

После установки спортивного распредвала надо отрегулировать клапаны. Может оказаться, что при одинаковом подъеме обоих клапанов в момент перекрытия измененный распредвал не даст желаемого эффекта. Если выставить распредвал на “опережение”, то впускной клапан будет подниматься больше, чем выпускной, — это даст прирост мощности на высоких оборотах. Установка распредвала на “запаздывание” обеспечит больший подъем выпускного клапана, чем впускного, и увеличение тяги в области низких оборотов.

Чтобы ни говорили про спортивные валы — это полноценный тюнинг двигателя. Удивительно, но спортивный распределительный вал находит своих поклонников не только среди любителей езды “погорячей”, но и среди обычных автолюбителей.

Источник

Валы и оси, назначение, классификация, конструктивные элементы валов, галтели, канавки, цапфы, подпятники.

Вал (рис. 17) – деталь машины или механизма предназначенная для передачи вращающего или крутящего момента вдоль своей осевой линии. Большинство валов – это вращающиеся (подвижные) детали механизмов, на них обычно закрепляются детали, непосредственно участвующие в передаче вращающего момента (зубчатые колёса, шкивы, звёздочки цепных передач и т.п.).

Ось (рис. 18) – деталь машины или механизма, предназначенная для поддержания вращающихся частей и не участвующая в передаче вращающего или крутящего момента.Ось может быть подвижной (вращающейся, рис. 18, а) или неподвижной (рис. 18, б).

Рис. 17. Вал редуктора
Рис. 18.Ось барабана лебёдки: а) вращающаяся; б) неподвижная

Классификация валов и осей:

1. По форме продольной геометрической оси:

1.1.прямые(продольная геометрическая ось – прямая линия), например, валы редукторов, валы коробок передач гусеничных и колёсных машин;

1.2. коленчатые(продольная геометрическая ось разделена на несколько отрезков, параллельных между собой смещённых друг относительно друга в радиальном направлении), например, коленвал двигателя внутреннего сгорания;

1.3. гибкие(продольная геометрическая ось является линией переменной кривизны, которая может меняться в процессе работы механизма или при монтажно-демонтажных мероприятиях), часто используются в приводе спидометра автомобилей.

2. По функциональному назначению:

2.1. валы передач, они несут на себе элементы, передающие вращающий момент (зубчатые или червячные колёса, шкивы, звёздочки, муфты и т.п.) и в большинстве своём снабжены концевыми частями, выступающими за габариты корпуса механизма;

2.2. трансмиссионные валы предназначены, как правило, для распределения мощности одного источника к нескольким потребителям;

3. Прямые валы по форме исполнения и наружной поверхности:

3.1. гладкие валы имеют одинаковый диаметр по всей длине;

3.2. ступенчатые валы отличаются наличием участков отличающихся друг от друга диаметрами;

3.3. полыевалы снабжены сквозным или глухим отверстием, соосным наружной поверхности вала и простирающимся на большую часть длины вала;

Читайте также:  Особенности покупки нового автомобиля автосалоне

3.4. шлицевые валы по внешней цилиндрической поверхности имеют продольные выступы – шлицы, равномерно расположенные по окружности и предназначенные для передачи моментной нагрузки от или к деталям, непосредственно участвующим в передаче вращающего момента;

3.5. валы, совмещённые с элементами, непосредственно участвующими в передаче вращающего момента (вал-шестерня, вал-червяк).

Конструктивные элементы.

Опорные части валов и осей, через которые действующие на них нагрузки передаются корпусным деталям, называются цапфами. Цапфу, расположенную в средней части вала, обычно называют шейкой. Концевую цапфу вала, передающую корпусным деталям только радиальную нагрузку или радиальную и осевую одновременно, называют шипом, а концевую цапфу, передающую только осевую нагрузку, называют пятой.

Переходная поверхность от цилиндрической части вала к заплечику, выполненная без удаления материала с цилиндрической и торцевой поверхности (рис. 20. б, в), называется галтелью. Галтель предназначается для снижения концентрации напряжений в переходной зоне, что в свою очередь ведёт к увеличению усталостной прочности вала.

Углубление малой протяжённости на цилиндрической поверхности вала, выполненное по радиусу к оси вала, называют канавкой (рис. 20, а, г, е). Канавка, также как и галтель, очень часто используется для оформления перехода от цилиндрической поверхности вала к торцевой поверхности его заплечика.

Цапфы валов могут иметь форму различных тел вращения (рис. 21): цилиндрическую, коническую или сферическую.

Шейки и шипы чаще всего выполняют в форме цилиндра (рис. 21, а, б). Цапфы такой формы достаточно технологичны при изготовлении и ремонте и широко применяются как с подшипниками скольжения, так и с подшипниками качения. В форме конуса выполняют концевые цапфы (шипы, рис. 21, в) валов, работающие, как правило, с подшипниками скольжения, с целью обеспечения возможности регулировки зазора и фиксации осевого положения вала.

Элементы, предназначенные для восприятия только осевой нагрузки – подпятниками.

Подпятники служат опорами для валов, препятствуя их смещению от усилий, действующих вдоль оси. Поверхность подпятника скольжения должна соответствовать формеповерхности пяты.

Источник

Виды и назначение валов и осей

Тема: «Виды и назначение валов и осей».

1). Общее сведение.
2). Разновидности валов и осей.
3). Конструктивные элементы валов и осей.
4). Материалы валов и осей.

1). Зубчатые колёса, шкивы, звёздочки и другие вращающиеся детали машин устанавливают на валах или осях.
Вал предназначен для поддержания сидящих на нём деталей и передачи вращающегося момента. При работе вал испытывает изгиб и кручение, а в отдельных случаях дополнительно растяжение и сжатие.
Ось – это деталь, предназначена для поддержания сидящих на ней деталей. В отличие от вала ось не передаёт крутящего момента и, следовательно, не испытывает кручения. Оси могут быть неподвижными или вращаться вместе с насаженной на неё деталей.

2). По геометрической форме валы делятся на прямые, коленчатые и гибкие. Коленчатые и гибкие валы относятся к специальным деталям и в настоящем курсе не рассматривается. Оси, как правило, изготавливают прямыми. По назначению прямые валы и оси могут быть гладкими или ступенчатыми. Образование ступеней связанно с нагрузкой отдельных сечений, а так же условиями изготовления и удобства сборки. По типу сечения валы и оси бывают сплошные и полые. Полые сечения применяются для уменьшения массы или для размещения внутри себя другой детали.

3). Участки вала или оси, лежащие на опорах, называют опорными. Они подразделяются на три разновидности:
I. Шипом называется цапфа, которая расположена на конце вала или оси и передающая радиальную нагрузку.
II. Шейкой называется цапфа, которая расположена в средней части вала или оси. Опорами для опор и шеек служат подшипники. Шипы и шейки могут быть сферическими, коническими и цилиндрическими.
III. Пятой называют цапфу, которая передаёт осевую нагрузку. Опорами для пят служат подпятники. Пяты могут быть сплошными, кольцевидными и гребенчатыми. Они применяются редко.

4). Материалы валов и осей должны быть прочными, легко обрабатываться и иметь высокий модуль упругости. Прямые валы и оси изготовлены в основном из углеродистых и легированных сталей. Для валов и осей без термообработки применяют стали СТ – 5, СТ – 6, для валов с термообработкой применяют стали СТ – 45, СТ – 40Х. Быстроходные валы, работающие в подшипниках скольжения, изготавливают из стали СТ – 20, СТ – 20Х, СТ – 12Х, СТ – 3А. Цапфы этих валов цементируют для повышения износостойкости. Валы и оси обрабатывают на токарных станках с последующим шлифованием цапф и посадочных гнезд.

Источник

service-193 › Блог › Приводные валы. Изучаем конструкцию

Вообще, большинство машин на наших дорогах имеет крайне схожий конструктив. Все, что находится в рамках «новое до миллиона» и является легковым автомобилем (не внедорожником типа УАЗа) совпадает по компоновке процентов на 90%. Ну, VAG, может, еще выделяется в силу своей самобытности. А так — форды, опели, шевроле, корейцы, французы, японцы — все имеют одинаковую компоновку в указанной ценовой категории.
Вкратце эта компоновка описывается так:

— двигатель — рядная четверка объемом в диапазоне 1.0-2.0, расположенная поперек;
— коробка передач присоединена к двигателю слева (по ходу движения автомобиля);
— на левое колесо идет короткий приводной вал, на правое — длинный.

Вот именно о приводных валах в таком конструктиве мы и поговорим поподробнее, поскольку аналогичную лекцию частенько приходится проводить устно, разъясняя владельцу обслуживаемого автомобиля суть производимых операций.

Рассматривать мы будем правый приводной вал, потому что он немного «сложнее». Ну и еще потому, что левого в распоряжении нашей редакции не оказалось.
Зато есть приведенные на фотографии два старых правых приводных вала, один из которых уже разделен на части.

Пойдем детально слева направо. В самой крайней левой части фото — внешний ШРУС (шарнир равных угловых скоростей). Из него торчит «палка» со шлицами, которая вставляется в ступицу автомобиля. Вот эта часть более крупно:

Читайте также:  Образцы договоров доставки автомобиля

Шлицы сопрягаются с ответной частью ступицы, и передают вращение на колесо. На резьбовую часть снаружи накручивается ступичная гайка, фиксирующая ШРУС в ступице. Заодно она же фиксирует (прижимает) внешнюю и внутреннюю обоймы ступичного подшипника, но об этом как-нибудь в другой раз. Количество шлицов — важный параметр ШРУСа, так как бывает, что в зависимости от модели, поколения и т.д. — количество шлицов может отличаться. Стало быть, ШРУСы на казалось бы одну и ту же машину могут различаться. Этот параметр, как правило, указан в описании запчасти в интернет-магазинах, и на него надо обращать внимание при заказе.
Что касается специфики слесарных работ — настоятельно рекомендуется перед запихиванием ШРУСа в ступицы пройтись по шлицам стальной щеткой и щедро мазнуть их литолом. В противном случае через какое-то время шлицы закиснут в ступице, и придется выколачивать шрус с привлечением молотка.

Далее на корпусе ШРУСа видны зубцы. Вот они с другого ракурса:

Несмотря на весь свой брутальный вид — эта часть корпуса относится скорее к электронике, нежели к механике. В поворотном кулаке установлен датчик АБС, и когда эти зубцы проходят мимо датчика, на его выходе изменяется уровень сигнала. Опять же, это важный параметр ШРУСа — например, бывают комплектации автомобилей без АБС (правда, это уже скорее преданья старины глубокой), и там этих зубцов на корпусе нет. ШРУС без зубцов на корпусе запросто может подходить чисто механически, но АБС работать не будет. Кроме того, важно и количество этих зубцов. Как и количество шлицов, это указывается в описании детали. Если установить ШРУС с другим количеством зубцов — АБС будет работать некорректно. Раскроем эту тему чуть подробнее. Прохождение зубца мимо датчика — это прямоугольный импульс на сигнале с датчика. При создании системы АБС конструкторы, разумеется, знают количество зубцов на корпусе ШРУСа, и закладывают в программу, что именно 48 (например) импульсов соответствуют одному обороту колеса. Исходя из этого и рассчитывается скорость вращения колеса. Если поставить ШРУС с другим количеством зубцов — система АБС не будет об этом знать. Если окажется, например, 40 зубцов — получится, за один фактический оборот колеса система АБС примет 0,8 оборота. То есть, скорость вращения этого колеса будет отображаться в системе на 20% ниже фактической. В лучшем случае АБС выдаст ошибку и выключится. В худшем — начнет неадекватно отрабатывать. На этом, пожалуй, надо и закончить про зубцы. Разве что добавить, что в современных авто чаще всего уже отказываются от такой реализации, а вместо этого ставят магнитное кольцо с одной стороны ступичного подшипника, и датчик находится также возле подшипника. То есть, если машина с АБС — совсем необязательно, что внешние ШРУС должны быть с этим зубчатым кольцом.

Теперь возвращаемся обратно к механике. Сам внешний ШРУС имеет классическую конструкцию — 6 шариков, сепаратор и прочие детали, неизменные со времен каноничной «девятки» жигулей:

Он надевается на вал, и фиксируется внутри стопорным кольцом. Это чаще всего существенно затрудняет его демонтаж, и латунный/медный молоток при его снятии — наш лучший друг. Колотить железным молотком (без выколотки из мягкого металла или дерева) можно, только если сразу известно, что он подлежит замене. На конструкции самого ШРУС заострять внимание не будем, скажем только, что он фиксируется на приводном валу жестко и не имеет возможности перемещаться в продольном направлении.
Также скажем, что смазка в ШРУСах крайне чувствительна к влаге. При малейшей негерметичности пыльника она начинает вбирать в себя эту самую влагу, превращаясь из смазки в некоторое подобие абразива, который крайне негативно влияет на продолжительность жизни узла. Так что обнаруженный рваный пыльник ШРУС — повод к немедленной его замене. Иногда это помогает сохранить жизнь ШРУСу. Хотя чаще всего уже нет.
Неисправности этого ШРУСа обычно проявляются в виде хруста при движении с вывернутыми колесами. А при большом износе — и на прямолинейном движении.

На этом закончим про внешний ШРУС и пойдем дальше вправо (если по самому первому фото). Дальше идет сам по себе вал — он не представляет собой ничего интересного, просто железная палка. Ну, не просто, конечно — как минимум, это прямая палка, обеспечивающая отсутствие биений, и т.п. — но в целом там нет ничего интересного с точки зрения механика.
А вот после вала идет внутренний ШРУС, и на нем мы остановимся поподробнее. Вот как он выглядит, будучи уже разделенным на две части:

Итак, про его особенности. Во-первых, в его конструкции принципиально нет шариков. Внутренний ШРУС имеет конструкцию, которая называется «трипод» или «трипоид». Называют как придется, а официально утвержденной терминологии найти не удалось.
С одной стороны у такой конструкции — три (отсюда, собственно, и «трипод») шипа с надетыми на них игольчатыми подшипниками. Эта деталь надета на шлицы вала и зафиксирована стопорным кольцом:

С другой стороны идет так называемый «стакан», куда трипод и вставляется:

Такая конструкция заложена не просто так. Вообще, она обеспечивает меньшие углы поворота, чем шариковый ШРУС, примененный снаружи. Но возле коробки передач такой необходимости и нет — большие углы нужны на поворачивающемся колесе. Зато трипоидный ШРУС дает возможность изменения общей длины вала, а такая возможность необходима для независимой подвески — ведь длина вала изменяется в зависимости от того, выше или ниже находится колесо машины (грубо говоря, от степени сжатости пружины подвески).
Вот для демонстрации последовательно три фотографии — прямое положение, положение под углом, и положение под углом с «выдвинутым» триподом. Последнее примерно соответствует его позиции с вывешенным колесом:

Читайте также:  Немецкий автомобиль kfz 1

Забавной особенностью трипоидного ШРУС является то, что его две половинки никак не фиксируются относительно друг друга. То есть, снятый приводной вал, например, будет держаться только за счет пыльника. Впрочем, ничего страшного в этом нет — конструкция подвески такова, что в собранном и исправном виде она не дает валу перемещений больше допустимых пределов.

Еще один аспект — смазка для внутренних ШРУС. Она отличается от той, что применяется для внешних ШРУСов. Даже на вид — смазка внутренних ШРУС по консистенции (да и по цвету) напоминает мёд, а для внешних — скорее, похожа на графитку. Вообще, эти смазки — предмет множественных обсуждений в интернетах, но нигде нет достоверной информации. Чаще всего все сводится к ряду сообщений вида «заложил в трипод смазку от внешнего ШРУС, 5 тысяч километров — полет нормальный». Более долгих отчетов о тестировании не встречается. Не исключено, что потому что потом автор сильно раскаивается в своем решении не заморачиваться, и покупает новый внутренний ШРУС.В общем, настоятельно рекомендуется шерстить каталоги на предмет смазки под конкретную марку и модель, и закладывать именно ее. Наше личное предположение — разная вязкость смазок обусловлена разницей в размерах элементов. Во внешнем ШРУС самый мелкий элемент — шарик диаметром в районе одного сантиметра. А в триподе — иголка толщиной в миллиметр-два. И вязкая смазка внешнего ШРУС просто «не залезет» между иголками и обоймой подшипника.

А если заложить неправильную смазку — есть риск ушатать дорогостоящий узел. Проявляется его износ обычно или вибрациями на скорости, или лязганьем при резком сбросе/наборе газа. Далеко не на все машины есть внутренний ШРУС как отдельный узел. Например, на Peugeot 206 (вал от которого мы сейчас и рассматриваем), стакан ШРУСа конструктивно неотделим от вала, поэтому заказывать при его износе придется вал в сборе. В отдельных запчастях зато есть пыльник этого ШРУС, и на его конструктивную особенность тоже стоит обратить внимание. Она заключается в наличии специальных утолщений под выемки в «стакане»:

Что ж, приступим к дальнейшему движению по приводному валу. Дальше у нас — подвесной подшипник:

Он без особых затей напрессован на вал. С одной стороны его внутренняя обойма упирается в прилив на корпусе ШРУС, а с другой — зафиксирована стопорным кольцом, которое точно так же напрессовывается. Этот подшипник тоже изнашивается, и начинает издавать гул или хрустеть — иногда при движении на скоростях выше определенной, иногда — на режимах интенсивного разгона. Стоимость его невелика, но для замены надо точно так же целиком снимать вал.

Кстати, подвесной подшипник как раз присутствует далеко не везде. Он есть, например, в Peugeot/Citroen, Renault и Ford. Но его нет в Mitsubishi Lancer 9, и еще в ряде автомобилей. На последних — внутренний ШРУС стоит прямо возле выхода из коробки передач, и сам вал — одна очень длинная «палка» (в отличие от рассматриваемого, где «палки» две и коротких). Скорее всего, введение конструкции с подвесным подшипником — это решение для того, чтобы выровнять длину между ШРУСами на левом и правом валах. Возможно, это помогает победить увод автомобиля в сторону при интенсивном разгоне — проблема, обусловленная как раз разницей длин правого и левого вала. К сожалению, мы не располагаем информацией, однозначно подтверждающей или опровергающей данное предположение.

И вот, наконец, добрались до конца, до той части вала, которая вставляется в коробку. Вот она:

Тут тоже все просто. Шлицы, через которые передается вращение, и утолщение — именно оно прилегает к сальнику, предотвращая утечку масла из коробки передач. Уточним сразу, что рассматриваем мы вал от автомобиля с МКПП. На автомобиле с классическим автоматом или вариатором конструктив немного другой, так как там масло в коробке находится под давлением, и часто из коробки торчит уже «сухая» часть со шлицами. Так, например, сделано на коробке DP0 на Renault Megane.

Ну и в заключение — словесное описание процедуры снятия приводного вала:
— слить масло из МКПП;
— скинуть колесо;
— открутить ступичную гайку;
— отсоединить шаровую опору от поворотного кулака (это даст поворотному кулаку достаточную степень свободы, чтобы внешний ШРУС вышел из ступицы);
— если есть — освободить подвесной подшипник;
— снять вал.

Эта, хоть и не очень сложная процедура, занимает минимум полчаса — при условии отсутствия засад, как таковых — приржавевших или ломающихся болтов, и т.д.
По-хорошему, если хочется гарантированно обойтись без вынужденных задержек, крайне желательно иметь в хозяйстве новые:
— ступичную гайку (по сервис-мануалу она одноразовая);
— гайку (и болт, если он конструктивно есть) шаровой опоры.

Также перед снятием обязательно надо ознакомиться, помимо основной проблемы:
— с состоянием сальника вала в коробке передач;
— с состоянием пыльников ШРУС.

И если что-то из описанного вызывает подозрения — сменить за один заход, что позволить несколько сэкономить на работах.
А если пробег уже большой и масло в коробке давно не менялось — это как раз отличный повод его обновить.

На этом, пожалуй, и все. На сегодня наша команда чумазых просветителей прощается с вами и отправляется на поиск новых тем для рассказа.

Источник

Поделиться с друзьями
Практические советы по железу и огороду