Трансмисионни валове са механични компоненти на машини и превозни средства. Общо взето, той е проектиран да предава въртящ момент и въртеливо движение. Тези компоненти свързват различни части на машини, за да прехвърлят енергия от една точка в друга.
В превозни средства, той свързва мощността на двигателя със задвижването за правилно движение. Трансмисионните валове са направени от издръжливи материали като стомана или сплав да понесе силен стрес и напрежение.
В зависимост от необходимото приложение, тези валове могат да бъдат в различни форми, като например твърдо, тръбен, или куха. Те често използват универсални стави, и съединители за свързване с други компоненти. Тази статия ще обясни ролята и значението на трансмисионните валове в различни приложения.
Как работи трансмисионният вал?
Трансмисионният вал предава въртяща се мощност от една част на друга в превозното средство. По-долу са стъпките, които обясняват подробно неговата функция:
Входяща мощност от двигателя
Двигателят генерира въртяща се мощност, наричан въртящ момент по време на цикъла на горене. Мощността се получава чрез маховик или съединител към трансмисионната система на автомобилната конструкция. В повечето случаи се получава въвеждането на въртящ момент, от скоростната кутия или друг подобен предмет.
Преобразуване на въртящия момент
Трансмисионният вал предава мощност през системата с минимална промяна на формата си. Валът може допълнително да се състои от шлицови или шпонкови съединения. Те взаимодействат с други машинни елементи, за да намалят приплъзването.
Трансмисия на въртене
Както споменахме по-рано, въртящият момент се произвежда от двигателя и валът се върти с висока честота. Въртенето на вала играе жизненоважна роля при преобразуването на енергията, произведена в двигателя, в механично движение.
В превозни средства, силата на въртене преминава през задвижващия вал към колелата след получаване на импулс. В индустриални приложения, това може да се приложи върху транспортни ленти, предавки, или помпи.
Връзка с други компоненти
Трансмисионните валове могат да бъдат свързани коаксиално към различни механични части чрез универсални шарнири, CV стави, или съединители. Тези съединения позволяват на вала да осигури необходимото относително движение в ъгловата равнина между компонентите.
например, в превозни средства, универсалният шарнир е полезен, когато валът трябва да остане успореден на колелата, завъртайки и също въртейки вала, когато колата е на неравен терен.
Разпределение на мощността към задвижване или машини
В автомобилни конструкции, мощността се прехвърля към различните компоненти в задвижването, след като валът започне да се върти. Това включва разпределение на мощността към диференциала на осите и колелата.
В индустриални машини, валът предава мощността към различни други секции на оборудването според неговото разположение. Компонентите могат да бъдат предавки или конвейерни системи. Валът разпределя равномерно мощността и въртящия момент, избягване на всякакви механични повреди.
Поддържане на ефективна работа
Докато трансмисионният вал се върти, той поддържа висок въртящ момент и ротационни сили при използване, тъй като автомобилът се експлоатира. Неговият материал, предимно закалена стомана, осигурява устойчивостта и издръжливостта на механични носещи конструкции. Малки услуги като смазване и проверка за признаци на износване могат да допринесат много за поддържането на вала в добро работно състояние.
Изходна мощност до желаната дестинация
В превозни средства, трансмисионните валове стигат до колелата, и какво правят колелата? Те карат нещата да вървят напред. В машини, предаваната мощност се използва за управление на машината, включително въртящи се предавки, работещи помпи, или движение на монтажни линии. Валът се поддържа стабилен, непрекъснато захранване на системата.
Какви са компонентите на трансмисионния вал?
Вал: Той служи като централен проводник за въртящ момент, осигуряване на пренос на енергия без значителни загуби.
Универсални шарнири: Те позволяват на вала да се регулира под различни ъгли по време на работа, осигуряване на непрекъснат поток на енергия.
Съединители: Съединителите надеждно свързват трансмисионния вал с други компоненти, като скоростната кутия или задвижващия вал.
Сплайн: Сплайн заключва компонентите заедно, позволявайки на вала да предава въртящ момент без приплъзване или загуба на сила на въртене.
Лагери: Лагерите спомагат за поддържането на стабилността на вала по време на работа с висока скорост и предотвратяват износването, като позволяват гладкост, последователно въртене.
Втулки: Втулките действат като втулки, и помагат за намаляване на триенето между движещите се части и удължават живота на вала.
Фланци: Фланците са плоски, кръгли компоненти, които осигуряват сигурно закрепване и позволяват лесно разглобяване и поддръжка.
Уплътнения: Уплътненията се използват за защита на трансмисионния вал от замърсители като мръсотия, вода, и прах. Те също така предотвратяват изтичането на смазка, гарантирайки, че валът остава правилно смазан по време на работа.
Съединител: Съединителят се използва за зацепване или изключване на трансмисионния вал от двигателя или други източници на енергия. Позволява плавен преход между различни предавки или режими на работа.
Gear: Зъбните колела са неразделни компоненти, които работят заедно с трансмисионния вал. Те променят скоростта, посока, и въртящ момент на въртящата се мощност.
Видове трансмисионни валове
- Прав вал
- Заострен вал
- Кух вал
- Шлицов вал
- Стъпаловиден вал
- Гъвкав вал
- Кардан
- Задвижващ вал
- Карданен вал
- Полуоска
Производствени процеси за трансмисионни валове – коване, Машинна обработка, и термична обработка
Коване
Коването е основно процес на пресоване, при който металът се нагрява и трансформира в желаната форма чрез прилагане на натиск. Особено, коването се използва в началните етапи за формоване на трансмисионните валове на автомобилите, за да се подобри тяхната здравина.
Ползи от коването
Процесът на коване спомага за повишаване на неговите механични характеристики. Те са особено полезни за части, които обикновено трябва да поддържат високи нива на напрежение.
Техники на коване
В индустриални процеси, често се прилагат процеси на коване в отворена матрица и формоване в затворена матрица. Коването с отворени отпечатъци прилага натиск между плоските матрици, докато коването със затворени отпечатъци използва формирани отпечатъци за производство на по-сложни части.
CNC обработка
CNC струговане: Процесът на струговане се отнася до относителното движение на вала, докато се използва режещ инструмент, за да се установят точните/завършените размери. Обикновено се използва за осигуряване на външния диаметър на вала, бразди, или дори резби на вала.
CNC фрезоване: Фрезоването използва режещи инструменти, които се въртят около вала, за да издълбават материала до необходимата ширина, за апартаменти, шпонкови канали, или друга желана форма. Фрезоването е обичайно за прецизни валове, където трябва да бъдат включени деликатни елементи.
CNC шлайфане: Следва струговане и фрезоване, смилането се прилага на микро ниво, за повърхностна обработка. Като има предвид, че е най-подходящ за планиране на повърхността, за да се елиминира малък обем материал и да се постигне стабилност на размерите.
CNC пробиване: Операцията се упражнява за направа на контури и свредла на трансмисионния вал. Често срещано, използва се за постигане на висока точност на размерите в компоненти като лагери или съединители са необходими.
Термична обработка
Термичните обработки контролират трансмисионния вал, за да променят физическите характеристики като твърдостта, издръжливост, и здравина чрез процес на нагряване и охлаждане.
Техники
- Отгряване: Отгряването на вала намалява напрежението, което го прави по-лесно за обработка и повишава неговата здравина за трансмисии.
- Закаляване: Трансмисионният вал се нагрява до работни температури и в крайна сметка се охлажда до стайна температура, обикновено във вода или масло. Закаляването увеличава твърдостта и якостта на опън, което придава на вала допълнителна устойчивост на износване.
- Закаляване: След процеса на охлаждане, валът може да бъде темпериран до по-ниска температура, за да се увеличи темперирането му за желаната твърдост.
- Азотиране: Процесът включва поставяне на азот върху повърхността на вала, за да се получи здрав повърхностен слой, но здрава сърцевина.
Материали, използвани в трансмисионните валове
- Въглеродна стомана
- Стомана
- Неръждаема стомана
- Хромолидна стомана
- Инструментална стомана
- Алуминий
- Титан
- Никелови сплави
- Борна стомана
- Излято желязо
Приложения на трансмисионни валове
- Задвижващ вал (Автомобили)
- Карданен вал (Камиони и тежкотоварни автомобили)
- Полуоска (автомобили, Камиони)
- Вал на трансферната кутия (4WD и AWD превозни средства)
- Зъбен вал (Индустриални скоростни кутии)
- Колянов вал (Двигатели)
- Опашен вал (Морски плавателни съдове)
- Задвижващи валове (Строителна техника)
- Шпинделен вал (Машинни инструменти)
- Турбинен вал (Електрически централи)
Съвети за проектиране на трансмисионни валове
- Избор на правилния материал
- Правилно оразмеряване (Оценете диаметъра и дължината, необходими за поемане на очаквания въртящ момент)
- Помислете за разпределението на напрежението
- Включете шпонкови канали и шлици за стабилно свързване на вала към компоненти като зъбни колела или съединители.
- Оптимизиране на геометрията на вала (Кух, или стъпаловидно за минимизиране на масата и увеличаване на преноса на мощност)
- Осигурете оптимално подравняване и баланс
- Дизайн за смазване (За минимизиране на загубата на контактно налягане, съпротива, и живот от умора)
- Отчитане на твърдостта на усукване (За да избегнете усукване на вала от товара)
- Включете подходяща топлинна обработка за устойчивост.
- План за поддръжка
Заключение
Трансмисионни валове пренасят мощността ефективно между машини и превозни средства. Правилният дизайн и подбор на материали гарантират тяхната здравина и надеждност. Чрез фокусиране върху фактори като подравняване, стрес, и смазване, инженерите подобряват тяхната производителност и продължителност на живота. Трансмисионните валове играят жизненоважна роля в много индустрии, поддържане на гладкото функциониране на системите.
