Механикалық қуатты жеткізетін біліктің сипаттамасы

Кіріспе

Механикалық қуатты, айналу моментін және айналысты беруге арналған компонент.

Двигательді вал, қозғалтқыш валы, жетекші вал, құйрық валы (австралиялық ағылшын тілінде), винт валы (пропеллер валы) немесе Кардан валы (Жироламо Карданоның құрметіне) – бұл механикалық қуатты, айналу моментін және айналысты беруге арналған компонент. Ол көбінесе арақашықтық болғандықтан немесе олардың арасындағы салыстырмалы қозғалысқа мүмкіндік беру қажеттілігінен тікелей қосыла алмайтын күш берілісінің басқа компоненттерін қосу үшін қолданылады. Айналу моментін тасымалдаушы ретінде, жетекші валдар керілуге және иілуге ұшырайды, бұл кіріс моменті мен жүктеме арасындағы айырмашылыққа тең. Сондықтан олар кернеуге төтеп беруге жеткілікті мықты болуы керек, бірақ артық салмақтан аулақ болу керек, өйткені бұл олардың инерциясын арттырады. Жетекші және жететін компоненттердің арасындағы орналасу мен арақашықтықтағы өзгерістерге бейімделу үшін жетекші валдар көбінесе бір немесе бірнеше жалпы буынды, иінтірек жалғауларын немесе икемді буындарды, кейде тік буынды немесе призмалық буынды қамтиды.

Тарих

Драйв-шахта термині алғаш рет 19 ғасырдың ортасында пайда болды. 1861 жылы Стовердің жоспарлау және үйлестіру машинасына арналған патентінің қайта шығарылуында, бұл термин машинаны қозғалтатын белдікпен жұмыс істейтін валды білдіреді. Бұл термин оның бастапқы патентінде қолданылмаған. Терминнің тағы бір ерте қолданылуы Уоткинс пен Брайсонның жылқымен тартылатын шабу машинасына 1861 жылы патент қайта шығарылғанда кездеседі. Мұнда бұл термин машинаның дөңгелектерінен кесу механизмін іске қосатын беріліс жүйесіне қуатты жеткізетін валды білдіреді. 1890 жылдары термин қазіргі мағынасына жақындап қолданыла бастады. Мысалы, 1891 жылы Батлс өзінің Climax локомотивінің берілісі мен жетек доңғалақтары арасындағы валды жетек валы деп атады, ал Стилман бұрандалы валды өзінің валмен қозғалатын велосипедінің артқы осіне жалғайтын валды жетек валы деп атады. 1899 жылы Буки бұл терминді дөңгелектен универсалды буын арқылы қуатты беріліс машинасына жеткізетін валды сипаттау үшін өзінің «Жылқы күші» еңбегінде қолданды. Сол жылы Кларк өзінің Marine Velocipede-ін сипаттады, бұл термин универсалды буын арқылы қуатты пропеллер валына жеткізетін беріліс валына сілтеме жасады. Кромптон бұл терминді 1903 жылғы бумен жұмыс істейтін моторлық көлігінің берілісі мен жетек осі арасындағы валды білдіру үшін қолданды. Автомобиль өнеркәсібінің пионері «Автокар» компаниясы бензинмен жұмыс істейтін автомобильде алғаш рет жетек валын қолданды. 1901 жылы салынған бұл көлік қазір Смитсонов институтының коллекциясында сақталады.

Көлік құралдары

Автомобиль қозғалтқыштан/беріліс қорабынан күшті көліктің екінші жағына жеткізу үшін бойлық білікті пайдалана алады, бұрын дөңгелектерге бармай тұрып. Орталық дифференциалдан, беріліс қорабынан немесе трансмиссиядан дөңгелектерге күш беру үшін әдетте қысқа жетек біліктерінің жұбы қолданылады.

Алдыңғы қозғалтқыш, арткы дөңгелекті қозғалтқыш

Алдыңғы қозғалтқышты, артқы дөңгелекті жүргізілетін көліктерде, күшті көліктің ұзындығы бойына жіберу үшін ұзын қозғалтқыш білігі қажет. Екі түрі басым: бір ғана жалпы буыны бар айналымды түтік және екі немесе одан көп буыны бар, көбірек таралған Хотчкисс жүйесі. Бұл жүйе Panhard et Levassor автомобиль компаниясы патенттегендіктен Système Panhard деп аталды. Көптеген мұндай көліктерде тұтқа мен беріліс қорабы (немесе трансмиссия) тікелей қозғалтқышқа орнатылады, ал қозғалтқыш білігі артқы осьтегі соңғы жетекке дейін жетеді. Көлік тұрғанда қозғалтқыш білігі айналмайды. Кейбір көліктер (әдетте спорттық автомобильдер, мысалы Chevrolet Corvette C5/C6/C7, Alfa Romeo Alfetta және Porsche 924/944/928) алдыңғы және артқы салмақтың тепе-теңдігін жақсарту үшін артқы орналасқан трансaxle-ді пайдаланады. Porsche емес, кейбір модельдерде тұтқа мен беріліс машинаның артқы жағына, ал қозғалтқыш білігі олардың арасына орналастырылады. Бұл жағдайда қозғалтқыш білігі қозғалтқышпен бірге үздіксіз айналады, тіпті көлік тұрғанда және беріліссіз болғанда да. Дегенмен, Porsche 924/944/928 модельдерінде тұтқа қозғалтқыштың артқы жағына қоңырау корпусында орнатылған, ал қозғалтқыш білігі тұтқа шығысынан, қуыс қорғаныш айналым моменті түтігінің ішінде орналасқан, артқы орналасқан трансaxle-ге (трансмиссия + дифференциал) күшті жеткізеді. Осылайша, Porsche қозғалтқыш білігі тек артқы дөңгелектер айналғанда ғана айналады, өйткені қозғалтқышқа орнатылған тұтқа қозғалтқыш білігінің айналуын қозғалтқыш білігінен ажыратуға мүмкіндік береді. Porsche үшін, жүргізуші жылдамдықтарды ауыстырғанда (механикалық беріліс қорабы), тұтқаны пайдаланғанда, қозғалтқыш жүргізушінің газ педалімен берген нұсқауы бойынша еркін айналуы мүмкін, өйткені тұтқа ажыратылғанда қозғалтқыш пен инерциялық дөңгелектің инерциясы салыстырмалы түрде төмен және қозғалтқыш білігінің қосымша айналу инерциясымен жүктелмейді. Porsche айналым моментінің түтігі қозғалтқыштың қоңырау корпусына және трансaxle корпусына берік бекітілген, қоңырау корпусы мен трансaxle арасындағы ұзындығы мен орналасуын сақтайды және артқы дөңгелектің реакциялық күшін кез келген жазықтықта трансaxle-ді бұрудан тиімді түрде азайтады. Артқы дифференциалды артқы дөңгелекке жалғайтын қозғалтқыш білігін жартылай білік деп атайды. Атауының себебі – бір артқы осьті құру үшін екі мұндай білік қажет. Ерте автомобильдерде көбінесе тізбектік немесе белдік жетектері қолданылды. Кейбіреулері дөңгелектерге қуат беру үшін электр генераторлары мен моторларын пайдаланды.

In front engined, rear wheel drive vehicles, a longer drive shaft is also required to send power the length of the vehicle. Two forms dominate: The torque tube with a single universal joint and the more common Hotchkiss drive with two or more joints. This system became known as Système Panhard after the automobile company Panhard et Levassor which patented it. Most of these vehicles have a clutch and gearbox (or transmission) mounted directly on the engine, with a drive shaft leading to a final drive in the rear axle. When the vehicle is stationary, the drive shaft does not rotate. Some vehicles (generally sports cars, such as the Chevrolet Corvette C5/C6/C7, Alfa Romeo Alfetta and Porsche 924/944/928), seeking improved weight balance between front and rear, use a rear mounted transaxle. In some non Porsche models, this places the clutch and transmission at the rear of the car and the drive shaft between them and the engine. In this case the drive shaft rotates continuously with the engine, even when the car is stationary and out of gear. However, the Porsche 924/944/928 models have the clutch mounted to the back of the engine in a bell housing and the drive shaft from the clutch output, located inside of a hollow protective torque tube, transfers power to the rear mounted transaxle (transmission + differential). Thus the Porsche driveshaft only rotates when the rear wheels are turning as the engine mounted clutch can decouple engine crankshaft rotation from the driveshaft. So for Porsche, when the driver is using the clutch while briskly shifting up or down (manual transmission), the engine can rev freely with the driver's accelerator pedal input, since with the clutch disengaged, the engine and flywheel inertia is relatively low and is not burdened with the added rotational inertia of the driveshaft. The Porsche torque tube is solidly fastened to both the engine's bell housing and to the transaxle case, fixing the length and alignment between the bell housing and the transaxle and greatly minimizing rear wheel drive reaction torque from twisting the transaxle in any plane. A drive shaft connecting a rear differential to a rear wheel may be called a half shaft. The name derives from the fact that two such shafts are required to form one rear axle. Early automobiles often used chain drive or belt drive mechanisms rather than a drive shaft. Some used electrical generators and motors to transmit power to the wheels.

Төрт дөңгелекті және төрт дөңгелекті қозғалтқыш

Бұл алдыңғы қозғалтқыштың артқы дөңгелек жетектеу схемасынан дамыды. Трансмиссия мен соңғы жетектердің арасына екі осьте де беріліс қорабы деп аталатын жаңа типтегі беріліс орналастырылды. Бұл жетек күшін екі оське бөліп берді және сонымен қатар редукторлық берілістерді, иттік кезді немесе дифференциалды қамтуы мүмкін. Кем дегенде екі жетек білігі қолданылды, біреуі беріліс қорабынан әрбір оське дейін. Кейбір үлкен көліктерде беріліс қорабы орталыққа орналастырылып, қысқа жетек білігімен қоздырылды. Land Rover сияқты көліктерде алдыңғы оське баратын жетек білігі артқы білікке қарағанда айтарлықтай қысқарақ және тік бұрышпен орналасқан, бұл сенімді жетек білігін жасауды инженерлік тұрғыдан қиын міндетке айналдырады және күрделірек кардандық білікті пайдалану қажет болуы мүмкін. Қазіргі заманғы жеңіл көліктердің барлық дөңгелек жетегі (әсіресе Audi немесе Fiat Panda) көбінесе алдыңғы дөңгелек жетегіне жақын жүйе қолданады. Алдыңғы осьтің берілісі мен соңғы жетегі қозғалтқыш жанындағы бір корпусқа біріктірілген, ал бір жетек білігі бүкіл көліктің ұзындығы бойынша артқы оське дейін созылады. Бұл дизайн, айналу моменті алдыңғы дөңгелектерге басымдық беріліп, автомобиль сияқты басқарылатындығы үшін немесе өндіруші көптеген ортақ компоненттермен төрт дөңгелек және алдыңғы дөңгелек жетегін шығаруды қалағанда таңдалады.

Ақаулық бар дискілік шахтаның белгілері

Автомобильдің жетек білігі әдетте 120 000 шақырымға дейін қызмет етеді. Дегенмен, егер көлікте төмендегі белгілердің бірі байқалса, жүргізуші оны мүмкіндігінше тезірек тексертуі керек. Шықылдау немесе сықырлау дыбысы: Жүргізуші көлік жүргенде, көліктің астынан шықылдау, сықырлау немесе ұсақтау дыбыстарын ести алады. Соққылау дыбыстары: Жүргізуші көлік бұрылғанда, жылдамдығын арттырғанда немесе кері бағытта қозғалғанда әсіресе осы дыбыстарды ести алады. Дірілдеу: Жеке білік бұзылуының ерте және жиі кездесетін белгісі – көліктің астынан келетін күшті дірілдеу. Тозған муфталар, кардандық біліктер немесе подшипниктер жетек білігінің күшті дірілдеуіне себеп болады. Басқару қиындықтары: Көлікті баяу және жоғары жылдамдықпен басқару кезінде туындайтын қиындықтар – жетек білігінің нашар екенін көрсететін маңызды белгі.

Кардандық валмен жұмыс істейтін тежегіштер

Кардандық валмен жұмыс істейтін тұрақ тежегіші дөңгелектерге емес, күш беріліс валына әсер етеді. Бұл тежегіштер көбінесе шағын жүк көліктерінде қолданылады. Бұл типтегі тежегіштер жиі бұзылады және жүк көлігінің беткейде бақылаусыз жүріп кетуіне, соның салдарынан қауіпсіздік туралы ескертулер шығарылуына әкелген оқиғаларға себеп болды. Мұндай тұрақ тежегіші бар ауыр көліктерде көбінесе автомобильдің қол тежегішіне немесе тұрақ тежегішіне ұқсас ратчетты тұтқасы болады, ал емес ауа тежегішінің батырмасы немесе рычагі. Жүргізушілер үшін тәуекел факторлары: ауыр жүкпен тік беткейде тұру, тежегішті жеткілікті күшпен баспау, тік беткейде тұрып жүк немесе жүк тепе-теңдігін өзгерту, көлік құралының бір жағы сығалануы мүмкін жерде тұру. Дөңгелектерге тіреуіштер қою – көліктің еңістен жылжуына жол бермеудің бір жолы.

Теңіз қозғалтқыштары

Қозғалтқыштық кемеде қозғалтқыш білігі немесе винт білігі, әдетте, кеме сыртындағы винтті кеме ішіндегі қозғалтқыш құрылғыларымен байланыстырады, кем дегенде бір білік тығыздағышы немесе корпусты кесіп өтетін тығыздау қорабы арқылы өтеді. Винт тудыратын итеру күші кемеге итеру блогы немесе итеру подшипнігі арқылы беріледі, ол ең кішкентай қайықтардан басқа барлық кемелерде негізгі қозғалтқышқа немесе беріліс қорабына енгізілген. Біліктер, қандай типтегі кемеге орнатылатынына байланысты, тот баспайтын болаттан немесе композиттік материалдардан жасалуы мүмкін. Қозғалтқыш тікелей винтке қосылатын бөлігі – құйрық білігі деп аталады.

Локомотивтердің қозғалтқыш біліктері

19-ғасырдың соңында пайда болған Shay, Climax және Heisler локомотивтері, орталықта орналасқан көп цилиндрлі қозғалтқыштан қуатты, қозғалтқышты қолдайтын әрбір доңғалақ жұбына беру үшін қаламсау жетегін пайдаланды. Осы тісті бу локомотивтерінің әрқайсысында жетектің бір ұшы универсалды қосылыс арқылы жетекші доңғалақ жұбына жалғанып, екінші ұшы коленвал, беріліс қорабы немесе екінші доңғалақ жұбы арқылы екінші универсалды қосылыспен қуаттандырылды. Қаламсау жетегі бойлық бағытта жылға қабілетті, бұл оның ұзындығын өзгертуге мүмкіндік береді. Бұл қисықтардан өтетін кезде доңғалақ жұптарының бұрылуын қамтамасыз ету үшін қажет. Кардандық біліктер кейбір дизель локомотивтерінде (әсіресе дизель-гидравликалық, мысалы, British Rail 52 класы) және кейбір электр локомотивтерінде (мысалы, British Rail 91 класы) қолданылады. Олар сондай-ақ дизельдік көп бірліктерде кеңінен қолданылады.

Велосипедтердің қозғалтқыш шанақтары

Соңғы бір ғасыр бойы велосипедтердегі тізбекті жетекке балама ретінде кардандық білік қолданылып келді, бірақ кең танылмады. Кардандық білікпен қозғалатын велосипедтің (немесе ертедегі өндірушісінен алынған "Акатень") бірнеше артықшылықтары мен кемшіліктері бар:

Артықшылықтар

Қозғалту жүйесінің тұрып қалу қаупі аз. Мінген адам шынжыр майынан кірленбеуі немесе киім немесе дене мүшесі қоршалмаған шынжыр мен тісті дөңгелек арасына ілігіп, "шынжыр шағуынан" жарақат алмауы мүмкін. Қозғалтқыш білігі құбырға жабынғанда, тізбекті жүйеге қарағанда күтім аз керек болады. Тұрақты жұмыс істеу. Dynamic Bicycles компаниясы қозғалтқыш білікті велосипед 94% тиімділікпен, ал тізбекті велосипед 75-97% тиімділікпен жұмыс істей алатынын мәлімдейді, бұл жағдайға байланысты.

Кемшіліктер

Драйвтік вал жүйесі тізбек жүйесінен ауыр, көбінесе салмағы зор болады. Драйвтік валдың жақтаушылары айтатын көптеген артықшылықтарға тізбекпен қоздырылатын велосипедте де қол жеткізуге болады, мысалы, тізбек пен жұлдызшаларды жабу. Жеңіл ауыспалы тетіктерді, көп қатынастармен пайдалану мүмкін емес, бірақ планетарлық беріліс қораптарын қолдануға болады. Дөңгелектерді шешу кейбір конструкцияларда қиын болуы мүмкін (бұл тізбекті велосипедтерде планетарлық дөңгелектері бар модельдерге де қатысты).

PTO қозғалтқыш біліктері

Двигательді валдар – қозғалтқыштан және қуат алысқарыштан (PTO) көлік құралына орнатылған қосымша жабдықтарға, мысалы ауа компрессорына қуат берудің бір жолы. Двигательді валдар қозғалтқыш жанында қосымша жабдықтарды орнатуға жеткілікті орын болмаған жағдайда қолданылады; вал қозғалтқыштан қуат алысқарыш (PTO) пен қосымша жабдық арасындағы қашықтықты толтырып, қосымша жабдықты көліктің басқа бөлігіне орнатуға мүмкіндік береді.

Двигательді вал өндірісі

Қазіргі уақытта жетекші біліктерді өндіру процесі үшін жаңа мүмкіндіктер пайда болды. Композиттік жетекші біліктерді жасау үшін филаменттік орау өндіріс процесі кеңінен танымал болып келеді. Автомобиль өнеркәсібіндегі бірнеше компания осы технологияны өздерінің көп көлемді өндіріс процесіне енгізуді жоспарлап отыр.