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.
Спортивный распредвал: что это, как работает и для чего необходимо?
Данный элемент играет важную роль, так как именно от него зависит полноценная и бесперебойная работа мотора, а значит и возможность полноценной эксплуатации автомобиля.
Спортивный распредвал отличается от стандартного так как имеет различное предназначение, которое нужно учитывать при выборе именно спортивного элемента. Такой распредвал может использоваться для городского режима, для загородных трасс, а также бывают универсальными. Если говорить о разнице простого и спортивного распредвала, то она заключается в разной высоте подъема впускных клапанов, за счет чего топливная смесь попадает в камеры сгорания с различной периодичностью.
Особенность. Каждый водитель должен понимать, что спортивный распредвал имеет особенность, которая отличает его от стандартного элемента. Так, главной особенностью становится существенное смещение границы детонации на малых частотах. Низовые валы, как правило, используют для городского режима езды, верховые для магистралей, а универсальные для смешанного режима. Именно поэтому, выбирая тот или иной вид вала, необходимо, прежде всего, ответить на вопрос о том, в какой именно местности будет эксплуатироваться автомобиль основную часть времени.
Производство. Спортивные распредвалы могут изготавливаться серийно для определенных моделей машин, а могут быть выполнены на заказ, учитывая пожелания. Конечно, нужно понимать, что во втором случае стоимость вала будет несколько выше и к этому нужно быть готовым.
Установка. Выполнить установку спортивного вала на автомобиль могут только опытные водители, так как понадобится проводить ряд ремонтных работ, которые и позволят установить новый элемент взамен старого. Не исключено, что во время ремонта также нужно будет менять и другие расходные элементы.
Водители должны быть к этому готовы и понимать, что торопиться при выполнении работы точно не стоит. В противном случае можно испортить новый спортивный вал и он не будет работать так, как положено.
Заключение. Спортивный вал значительно упрощает процесс эксплуатации автомобиля, улучшая параметры управляемости и устойчивости на дороге. Владельцы автомобилей, которые устанавливают подобные валы, должны в будущем учитывать все нюансы изменения управления автомобиля, которые играют важную роль и являются значимыми.
На современных машинах для корректной работы мотора водителям просто не обойтись без прошивки, во время которой можно как раз осуществить процедуру по смене распредвала, установив спортивный элемент.
все валы в автомобиле
Приводной вал и полуоси, являются весьма ответственными узлами в трансмиссии автомобиля. Приводные валы сегодня устанавливаются на переднеприводные, заднеприводные и полноприводные автомобили. Полуоси изготавливаются из прочного сплава, так как при эксплуатации они испытывают огромные нагрузки в виде скручивания и сдвига.
Устройство и предназначение приводных валов
Основным предназначением приводного вала автомобиля является передача крутящего момента от КПП и дифференциала на ведущие колеса. Простейший приводной вал состоит из следующих компонентов:
• ось;
• внутренний ШРУС;
• наружный ШРУС.
В автомобиле с передним приводом внутренний ШРУС закреплен в КПП и соединен с внешним шарниром на колесе посредством жесткой полуоси.
ШРУСы соединяются и фиксируются на полуоси посредством стопорных колец, а передача вращения обеспечивается за счет шлицевого соединения шарниров и полуоси. ШРУСы позволяют ведущим колесам перемещаться в вертикальной плоскости, а также менять траекторию движения автомобиля. При исправных приводных валах автомобиль движется плавно и без рывков в любых положениях шарниров равных угловых скоростей.
В заднеприводных автомобилях с классическим задним мостом, для передачи крутящего момента на колеса также применяются полуоси, но несколько иной конструкции. В заднем мосту устанавливаются полуразгруженные и разгруженные полуоси. Разгруженные полуоси более распространены, так как в силу более совершенной конструкции испытывают значительно меньше нагрузок и служат гораздо дольше, нежели полуразгруженные.
Полуразгруженная полуось внутренней стороной закреплена в полуосевой шестерне дифференциала, а внешняя сторона оканчивается ступицей колеса, закрепленной в шариковом подшипнике. Разгруженная полуось имеет аналогичную конструкцию, однако ступица колеса закреплена уже в двух роликовых подшипниках. Данное отличие в конструкции позволяет освободить полуось от воздействия на нее всяческих нагрузок, кроме нагрузки от передачи крутящего момента.
Также следует отметить, что в автомобилях с передним расположением силового агрегата и задним приводом передача крутящего момента от КПП на задний мост может также осуществляться посредством приводного вала. Такой приводной вал имеет аналогичную конструкцию с полуосью, передающей крутящий момент непосредственно на ведущее колесо. Современные задне- и полноприводные автомобили оборудованы именно приводными валами на основе ШРУСов, взамен устаревшим карданным передачам.
Детали машин
Валы и оси
Зубчатые колеса, шкивы, звездочки и другие вращающиеся детали машин устанавливаются на валах и осях. Между этими двумя элементами механизмов имеется существенное различие, заключающееся в функциональном назначении и некоторым другим признакам.
Вал предназначен для передачи вращающего момента вдоль своей оси, а также для поддержания расположенных на нем деталей и восприятия всех действующих на эти детали внешних нагрузок.
В отличие от вала, ось только поддерживает установленные на ней детали и воспринимает действующие на них нагрузки, кроме вращающего момента, т. е. не испытывает деформацию кручения. Оси могут быть неподвижными (например, неподвижная ось в виде цапфы автомобильного колеса на управляемом мосту) или подвижными, т. е. вращаться вместе с размещенными на них деталями (ось колесной пары железнодорожного вагона).
Классификация валов более обширная – они могут различаться по нескольким признакам.
Классификация валов
По назначению валы делят на коренные, передаточные, трансмиссионные, гибкие и торсионные.
Коренные валы несут основные рабочие узлы машины (коленчатый вал двигателя, ротор турбины и т. п.).
Передаточные валы несут детали передач (зубчатые колеса, шкивы, звездочки и т. п.). В отличие от коренного вала передаточные служат для выполнения промежуточной функции в агрегатах машины при передаче крутящего момента. Так, передаточными валами являются первичный и вторичный валы КПП, валы главной передачи, раздаточной коробки и т. п.
Трансмиссионные валы служат для передачи вращающего момента между отдельными агрегатами и рабочими узлами машины. Примеры трансмиссионных валов: карданная передача, полуоси, ведущие валы с шарнирами равных угловых скоростей в легковых автомобилях с передними ведущими колесами и т. п.
Гибкие (гибкие проволочные) валы допускают передачу вращающего момента при значительных перегибах оси. Такие валы встречаются, например, в контрольно-измерительных приборах (трос спидометра), механизированном инструменте (вал бормашины стоматолога).
Торсионные валы (торсионы) – валы малых диаметров, служащие для передачи вращающих моментов. Такие валы допускают закручивание относительно оси на значительные углы.
По форме геометрической оси валы подразделяют на прямые и непрямые – коленчатые и эксцентриковые. Примером эксцентрикового вала может служить вал газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания.
Оси, как правило, изготавливают прямыми. По конструкции прямые валы и оси мало отличаются друг от друга.
Прямые валы и оси могут быть гладкими или ступенчатыми. Ступенчатая форма способствует равномерной напряженности вала по длине, а также упрощает монтаж деталей, расположенных на нем.
По форме поперечного сечения валы и оси бывают сплошные и полые (с осевыми отверстиями). Полые валы применяют для уменьшения массы или для размещения внутри них других деталей или элементов конструкции, а также для подвода масла смазочной системы.
По внешнему очертанию поперечного сечения валы разделяют на шлицевые и шпоночные, имеющие на некоторой длине шлицевой профиль или профиль со шпоночным пазом.
Конструктивные элементы осей и валов
Шипом называют цапфу, расположенную на конце вала или оси и передающую преимущественно радиальную силу.
Шейкой называют промежуточную цапфу вала или оси. Как и шип, шейка передает, преимущественно, радиальную силу. Опорами для шипов и шеек служат подшипники скольжения или качения. Шипы и шейки по форме могут быть цилиндрическими, коническими или сферическими. В большинстве случаев применяют цилиндрические цапфы.
Пятой называют цапфу, передающую осевую силу. Опорами для пят служат подпятники. Пяты по форме бывают кольцевыми, сплошными и гребенчатыми. Гребенчатые пяты применяются редко.
Посадочные поверхности валов и осей под ступицы насаживаемых деталей выполняют цилиндрическими или коническими. Конические концы валов чаще всего изготавливают с конусностью 1:10. Конусные поверхности валов применяют для облегчения монтажа устанавливаемых на вал тяжелых деталей, быстрой их смены, для повышения точности центрирования деталей и обеспечения требуемого натяга при сборке.
Переходные участки ступенчатых валов и осей между двумя ступенями разных диаметров выполняют с канавкой со скруглением шириной 3…5 мм и глубиной 0,25…0,5 мм, с галтелью постоянного максимально возможного радиуса или с галтелью переменного радиуса (галтель – поверхность плавного перехода от ступени меньшего сечения к большему). Назначение переходных участков валов и осей – уменьшение концентрации напряжений в местах изменения формы сечения этих деталей. Для повышения несущей способности валов и осей часто выполняют деформационное упрочнение галтелей наклепом.
Критерии работоспособности валов и осей
Основными критериями работоспособности валов и осей являются прочность и жесткость. Валы и вращающиеся оси при работе испытывают циклически изменяющиеся напряжения. Прочность оценивают коэффициентом запаса прочности при расчете валов и осей на сопротивление усталости, а жесткость – прогибом, углами поворота или закручивания сечений в местах установки деталей.
Практикой установлено, что разрушение валов и осей быстроходных машин в большинстве случаев носит усталостный характер, поэтому основным является расчет на сопротивление усталости.
Основными расчетными силовыми факторами являются вращающие Т и изгибающие М моменты. Влияние растягивающих и сжимающих сил на прочность незначительно, и их в большинстве случаев не учитывают.
Проектировочный и проверочный расчеты валов и осей
При проектировании валов и осей выполняют проектировочный расчет на статическую прочность с целью ориентировочного определения диаметров ступеней. При проектировочном расчете валов редуктора обычно определяют диаметры концевых сечений входного и выходного валов, а для промежуточных валов – диаметр в месте посадки колес.
Диаметр расчетного сечения вала определяют по формуле, известной из курса сопротивления материалов:
где Мк = Т – крутящий момент, действующий в расчетном сечении, Нм;
[τ]к – допускаемое напряжение при кручении для материала вала, МПа.
Полученный расчетный диаметр вала округляют до ближайшего диаметра стандартного ряда по ГОСТ.
Проектировочный расчет осей чаще всего выполняют аналогично расчету балок с шарнирными опорами обычными методами сопротивления материалов.
Проверочный расчет валов и осей проводят на сопротивление усталости и на жесткость. Проверочный расчет выполняют после окончательной разработки конструкции вала или оси на основе проектировочного расчета. Проверку на сопротивление усталости производят по коэффициенту запаса прочности по максимальной длительно действующей нагрузке без учета кратковременных пиковых нагрузок (например, в период пуска).
Расчет валов на жесткость выполняют в случае, когда деформации (линейные или угловые) неблагоприятно влияют на работу сопряженных с валом деталей (зубчатых колес, подшипников и т. п.). Различают изгибную и крутильную жесткость вала. Изгибная жесткость оценивается прогибом вала, крутильная – углом закручивания.
Проверочный расчет осей на сопротивление усталости и изгибную жесткость выполняют аналогично расчету валов, с учетом того, что для осей Мк = 0.
При разработке конструкции валов или осей рекомендуется детали, располагаемые на них, размещать по возможности ближе к опорам для уменьшения изгибающих моментов.
С целью уменьшения мест концентрации напряжений следует избегать излишних ступеней, отверстий и шпоночных пазов, а также других отклонений формы поперечного сечения вала или оси. Переходные участки следует выполнять в виде галтелей или канавок со скруглениями.
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.
Автомобильный справочник
для настоящих любителей техники
Приводные валы
Крутящий момент, развиваемый двигателем автомобиля, должен передаваться через коробку передач и дифференциал на ведущие колеса, для чего в автомобилях используются приводные валы. При движении автомобиля колеса постоянно перемещаются вверх-вниз, а управляемые передние колеса еще и поворачиваются вправо-влево, что не позволяет применять жесткое соединение приводных валов с другими агрегатами автомобиля. Если двигатель расположен спереди, а ведущие колеса — задние, то в качестве приводного используется вал с карданными шарнирами (карданный вал).
Задача приводного вала — эффективно передавать крутящий момент от одного агрегата к другому, независимо от того, расположены они соосно или со смещением относительно друг друга.
Приводной вал должен работать в широком диапазоне частоты вращения и при этом обеспечивать возможность достаточно больших взаимных перемещений соединяемых элементов во всех плоскостях. Разнообразие требований к шарнирам приводных валов привело к появлению самых разных вариантов привода.
История создания приводных валов
Всерьез о трансмиссии задумались создатели первых автомобилей. Сначала общепринятым был привод на задние колеса, так как решить проблемы переднего привода не удавалось. В случае передних ведущих колес крутящий момент должен равномерно передаваться не только при линейном смещении колеса вверх-вниз, но и при повороте колеса из стороны в сторону.
Для заднего привода передача крутящего момента от двигателя к заднему мосту была реализована с помощью продольного вала с карданными шарнирами. Такой подход к решению проблемы был более простым, ведь углы отклонения таких шарниров небольшие и не влияют на ходовые качества автомобиля.
Изобретение карданного шарнира восходит к XVI столетию; авторами считаются итальянец Джероламо Кардано и англичанин Роберт Гук.
В середине XVI века Кардано создал кольцевой шарнир, в котором корабельный компас оставался в горизонтальном положении, несмотря на морскую качку.
В 1664 году Роберт Гук подтвердил патентом, что его кольцевой шарнир способен соединить концы двух несоосных валов, расположенных под углом друг к другу (рис. 2 «Универсальный шарнир Роберта Гука«).
Термины «карданный шарнир» или «шарнир Гука» и сегодня напоминают об этих двух авторах давнего изобретения.
С появлением переднего привода карданные шарниры использовались и там, но в связи с повышением требований к управляемости и динамике автомобиля поиск более оптимальной передачи крутящего момента привел к появлению шарниров равных угловых скоростей (ШРУС).
На современных легковых автомобилях карданный шарнир применяется только на продольном карданном валу привода задних ведущих колес, хотя и здесь постепенно сдает свои позиции. Различия между карданным шарниром и ШРУСом объясняются в следующих главах.
На грузовых автомобилях карданный шарнир по-прежнему используется на продольном карданном валу привода задних колес, а также в виде сдвоенного карданного шарнира — на поперечных приводных валах.
В декабре 1926 года французские инженеры Пьер Фенай и Жан-Альбер Грегуар получили патент на изобретенный ими шарнир Tracta. Этот шарнир состоял из четырех деталей, соединенных скользящими направляющими. Чтобы не распадаться, он должен был постоянно находиться внутри полусферы.
Шарнир изготавливался на обычных универсальных станках и мог использоваться для передачи большого крутящего момента, поэтому во время Второй мировой войны им оснащались многие французские, английские и американские полноприводные автомобили.
Для шарнира Tracta (рис. 3 «Деталировочный чертеж шарнира Tracta») впервые было использовано определение «гомокинетический», которое и по сей день используется для обозначения шарниров равных угловых скоростей. Сам шарнир сегодня уже не применяется.
Как и в Европе, в Америке тоже пытались решить проблему синхронного вращения, и 4 мая 1923 года Карл Вайсс запатентовал разработанный им вариант такого шарнира (рис. 4 «Чертеж к патенту шарнира Вайсса«).
Этот шарнир изготавливался с 1934 года, но его массовый серийный выпуск начался только после Второй мировой войны. До середины 80-х годов прошлого века он применялся на автомобилях Mercedes-Benz.
В то время, как шарнир Вайсса допускал отклонение не более чем на 20° и применялся на автомобилях с задним приводом, шарнир Tracta мог работать уже под углом до 50°.
В современном автомобилестроении шарнир Вайсса, не в последнюю очередь из-за своей большой удельной массы, практически не применяется.
Самый распространенный в настоящее время ШРУС основан на патенте, который получил инженер Ford Альфред Ганс Рцеппа в июне 1933 года (рис. 5 «Чертеж к патенту шарнира Рцеппа«).
Для достижения современного технического уровня потребовалось много исследовательской работы. Главную роль в этом сыграли английская фирма Hardy Spicer и основанная в 1948 году немецкая компания по производству шарниров Lohr&Bulmkamp.
На базе шарнира Рцеппа, который не допускал осевого смещения, эти две фирмы разработали универсальный ШРУС с возможностью продольного перемещения деталей.
Системы привода
Большая часть выпускаемых сегодня легковых автомобилей оснащается приводными залами с шарнирами равных угловых скоростей. 
Отдельные схемы привода ведущих колес показаны с гомокинетическими (от греческого homos = одинаковый и kine = двигаться) шарнирами (рис. 6 «Схемы привода ведущих коле»).
При переднем приводе ведущими являются передние колеса. На приводных валах со стороны колеса применяются жесткие ШРУСы (без возможности продольного перемещения деталей), а со стороны коробки передач — универсальные (с возможностью продольного перемещения). Передние колеса — управляемые, поэтому угол поворота в шарнире со стороны колеса должен достигать примерно 50°.
Из-за поперечного расположения двигателя и связанной с этим асимметрии в моторном отсеке приводные валы могут быть разной длины.
При заднем приводе ведущими являются задние колеса. На приводных валах как со стороны колеса, так и со стороны коробки передач применяются универсальные ШРУСы, поскольку в этом случае шарнир — в отличие от переднего привода — должен компенсировать только изменение длины валов из-за хода подвески вверх-вниз.
При полном приводе ведущими являются все колеса. Шарниры приводных валов применяются точно так же, как на описанных выше переднем и заднем приводах. Крутящий момент от силового агрегата на задние или (при расположенном сзади двигателе) на передние колеса передается с помощью продольного вала.
Частота вращения валов в этом случае может достигать 6000 об/мин, поэтому продольные валы оснащаются высокооборотными шарнирами. Далее отдельные типы шарниров рассматриваются более подробно.
Общие показатели для приводных валов
Наряду с передачей усилия задачей приводных валов является и равномерная передача крутящего момента на ведущие колеса.
Угловая скорость
Приводные валы только с одним шарниром вращаются неравномерно.
Если два вала соединить простым карданным шарниром под определенным углом и вращать вал I с постоянной угловой скоростью ω1 то вал II будет вращаться с неравномерной угловой скоростью ω2 (рис. 7 «Приводные валы с одним шарниром«).
Эта неравномерность, часто называемая погрешностью карданного шарнира, выражается в синусоидальном колебании угловой скорости вала II, как показано на графике цикла вращения 360° (рис. 8 «Изменение угловой скорости в зависимости от положения карданного шарнира«).
При 0°, 180° и 360° вилка шарнира на валу I расположена горизонтально и обладает меньшей угловой скоростью, чем в вертикальных положениях 90° и 270°.
Такое ускорение и замедление крестовины шарнира соответственно изменяет и угловую скорость вала II.
Поскольку решению этой проблемы способствуют угловое и параллельное смещение валов (за счет конструктивно обусловленного расположения элементов трансмиссии и достаточно эластичных опор), карданные валы автомобиля всегда оснащаются двумя шарнирами. Это позволяет компенсировать неравномерности вращения вала.
Максимальный угол в шарнире
Максимальный угол отклонения от горизонтали (рис. 9 «Угол в шарнире«) показывает, под каким углом может работать шарнир, соответствуя требованиям по равномерности передачи крутящего момента и долговечности.
В автомобильной технике максимальный угол в шарнире может составлять более 50°.
Схемы расположения карданных валов
Неизбежно возникающую неравномерность вращения можно компенсировать последовательным размещением двух шарниров на одном валу.
При этом различают два варианта их расположения: Z-схема и W-схема.
Z-схема
Z-схема или Z-изгиб представляет собой наиболее распространенный вариант применения карданного вала. В этом случае изгиб происходит только в одной плоскости (рис. 10 «Z-схема«).
Для абсолютно синхронного вращения ведущего и ведомого валов, соединенных карданным валом, вилки шарниров этого общего вала должны находиться в одной плоскости, а углы в шарнирах должны быть одинаковы.
W-схема
Еще одним способом избежать нежелательных колебаний частоты вращения между валами I и II является W-схема их расположения (рис. 11 «W-схема«).
И в этом случае углы в карданных шарнирах должны быть одинаковыми, а их вилки — находиться в одной плоскости.
Общее правило для Z-схемы и W-схемы заключается в том, что карданный вал и соединяемые им концы ведущего и ведомого валов должны лежать в одной вертикальной плоскости.
В случае бокового смещения при использовании Z-схемы достаточно, чтобы пространственный угол оставался минимальным.
Чтобы избежать нежелательных колебаний частоты вращения вала при использовании W-схемы, угол смещения необходимо высчитать заранее (рис. 12 «Боковое смещение«).
Злые валы на 126 мотор — какие валы поставить на 16 клапанный двигатель?
Многие ребята задаются вопросом — какие распределительные валы поставить на 126 мотор? Всем хочется больше мощности и ровную полку крутящего момента, да ещё и так, чтобы головку блока цилиндров дорабатывать не пришлось. Но есть ли такие злые валы, которые подойдут на «повседнев» и не потребуют значительных доработок с затратами? Давайте разбираться!
- Что такое злые валы?
- Какие валы поставить на «повседнев» на 126 мотор?
- Злые валы = злой тюнинг!
- Минусы злых валов на 126 двигателе
Что такое злые валы?
В обычном понимании, злыми валами называют распредвалы с фазой 270 и более. Что такое фаза? Если просто, то это — момент открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов относительно положения коленчатого вала. Чем больше фаза — тем дольше клапана остаются открытыми, а это значит, что в цилиндры поступает больше воздуха. Больше воздуха — больше момента и мощности. Кажется, всё просто. Однако, это только на первый взгляд. Если мы поставим злые рапредвалы на неподготовленный 126 мотор то заметим, что автомобиль стал ехать значительно хуже с «низов» и холостой ход его стал неровным и нестабильным. Почему же так?
Дело в том, что длительное открытие клапанов приводит к росту КПД двигателя далеко не на всех оборотах. На «верхах» длительное открытие позволит улучшить продувку цилиндров и обеспечит прирост производительности. На низких же оборотах, напротив, способствует ухудшению оттока отработавших газов из цилиндра. Они будут мешать поступлению воздуха и ухудшат процесс сгорания топливной смеси, что в свою очередь ухудшит и производительность. Отсюда можно сделать вывод, что с валами всё не так однозначно. Недостаточно просто поставить злые валы с широкой фазой. Тем более, что у валов есть и другой показатель — подъём клапанов.
Сравнение широкофазного и узковазного кулачков распредвала
Подъём клапанов измеряется в расстоянии, на которое поднимается клапан при работе кулачка распредвала. Подъём клапана обеспечивается высотой кулачка вала. Чем выше подъём, тем больше будет поступать воздуха в цилиндры, но увеличится и время перекрытия клапанов (когда впускной и выпускной клапаны открыты одновременно). Что так же ухудшает продувку цилиндров на низких оборотах (впускной клапан уже открыт, а выпускной ещё не закрыт). А на высоких оборотах увеличенное время перекрытия может и вовсе привести к встрече клапана с поршнем. Это, кстати, ещё одна причина, по которой нельзя ставить слишком злые валы на неподготовленный двигатель.
Чем больше высота подъёма кулачка, тем выше подъём клапана
Для лучшего понимания происходящего рекомендую вам посмотреть небольшой видеоролик о важности профиля распределительного вала и о том, как его изменение влияет на работу мотора:
Какие валы поставить на «повседнев» на 126 мотор?
Выходит, что злые валы — это зло для стокового двигателя? Низов не будет, холостой ход станет нестабильным, а на до высоких оборотов крутить двигатель опасно, так как клапана могут погнуться о поршень? На самом деле, есть распределительные валы, которые можно поставить на 126 мотор без какой-либо серьёзной доработки оного. Они не сделают двигатель равносильный турбированному, но при хорошей прошивке ЭБУ и доработке впускного и выпускного коллекторов могут увеличить мощность 126 мотора процентов на 25 — 30, а крутящий момент увеличить процентов на 40, а то и больше.
К примеру, на «повседнев» можно поставить валы фирмы СТИ 1.1 (или 2112-СТИ-1), с фазой в 270 градусов и высотой поднятия клапана в 11,2 мм. Это далеко не самые злые валы, но при таком профиле кулачка они позволяют процентов на 8 — 16 (в зависимости от прошивки и доработки коллекторов) поднять мощность и крутящий момент двигателя. Эти валы хороши тем, что увеличивают крутящий момент на низких оборотах. Уже с полутора тысяч оборотов вы почувствуете хороший прирост мощности и момента, что сделает езду на автомобиле более комфортной в городских условиях и практически и даже позволит немного уменьшить расход топлива (при правильно настроенной прошивке).
Пределом «злых» валов на «повседнев» станут распредвалы СТИ 3.0, 3.1, либо же валы другой фирмы с аналогичными характеристиками. Они имеют фазу в 288 градусов и высоту открытия клапанов в 11,7 мм. Они ещё не требуют серьёзной доработки ГБЦ и новых поршней, при этом, при хорошей откатке (прошивке) и доработанных коллекторах позволяют увеличить прирост производительности на 20 — 22 процента. Однако, «низа» с этими валами уже страдают, холостой ход так же придётся сделать выше и комфорт от езды в городских условиях пострадает.
Совет: при выборе распредвалов не ориентируйтесь на бренд. Подбирайте валы по характеристикам, с учётом своих нужд и необходимости в тюнинге мотора
Злые валы = злой тюнинг!
Валы СТИ 4.1, 5.1, аналогичные им валы других производителей или более злые спортивные валы дадут значительно больший прирост мощности, сделают двигатель равным турбированному по производительности, но потребуют и более серьёзных вложений. Придётся значительно доработать ГБЦ (), поставить более прочные поршни, рассчитанные на работу с данными валами.
Такой тюнинг будет стоить уже довольно серьёзных средств (может выйти в несколько сотен тысяч рублей). А соблазн удешевить процесс приведёт к ухудшению характеристик и надёжности автомобиля. Многие, подсчитав бюджет построения такого атмо мотора предпочитают обойтись менее злыми валами или же установить турбину на 126 мотор, что иногда выходит дешевле (хотя и менее надёжно).
Минусы злых валов на 126 двигателе
Самый основной минус, как уже было сказано выше — это дороговизна. Из года в год запчасти становятся всё дороже, а это значит, что собрать качественный атмосферный мотор будет всё затратнее.
Второй большой минус — это сложность процесса. Необходимы хорошие мастера, которые не только смогут правильно установить железо, но ещё и настроить его так, чтобы получить максимальный КПД от доработок. Большое количество атмосферных проектов зависло именно на стадии настройки, когда настройщики так и не смогли добиться от двигателя ожидаемых характеристик.
Третий минус — увеличение расхода топлива и требований по обслуживанию автомобиля. Атмосферный тюнинг является одним из самых правильных и надёжных. Но увеличение мощности неминуемо ведёт к повышению расхода топлива и к более качественному обслуживанию. Масло и свечи приходится менять чаще, и приобретать необходимо расходники с подобающими характеристиками. Часто, когда проект строится в ограниченный бюджет, последующие расходы на обслуживание не учитываются, что является большой ошибкой.