שאלה טכנית הנוגעת להנעה אחורית ודרייב-שאפט

[sronis]

מדובר בשאלה תאורטית לחלוטין, כמובן:

 

כולכם יודעים מהו הדרייב-שאפט במכונית הנעה אחורית עם מנוע קדמי (לדוגמה), אותו חלק המעביר את הכוח מהמנוע בתנועה סיבובית לעבר הגלגלים האחוריים. יש כל מיני סוגים אבל בגדול מדובר במוט ארוך שמקבל מומנט סיבובי מהמנוע ומעביר אותו לדיפרנציאל ולגלגלים האחוריים.

 

בעקבות שיעור (מהנה למדי, יש לציין) באוניברסיטה היום, שבו אחת הדוגמאות הייתה של מוט פיתול כזה, הוסבר כיצד הפעלת כוח סיבובי בצד אחד של המוט גורמת לפיתול במוט בעת מעבר הסיבוב לצד השני. כך למשל אם המוט היה עשוי מגומי, הוא היה מתפתח כולו סביב ציר המומנט ומעט מאוד כוח היה עובר לצידו השני ובסופו של דבר לגלגלים. מכאן עולה הנושא של סוג החומר ממנו עשוי המוט במכוניות, והשאלה היא כיצד (או יותר נכון בכמה) משפיע סוג החומר על הפיתול ועקב זאת על אחוז איבוד הכוח במעבר לגלגלים האחוריים.

 

עכשיו, מן הסתם מדובר בפלדה ולא בגומי, אבל השאלה שלי היא האם לסוג המתכת שממנה עשוי המוט יש השפעה מהותית על איבוד הכוח במעבר לגלגלים האחוריים? כלומר, האם שימוש בסתם ברזל מאבד יותר כוח עקב הפיתול ביחס ל, נניח, טיטאניום? האם במכוניות ספורט יקרות עם מנוע קדמי יש שימוש במתכות אקזוטיות גם בחלק הזה?

 

ועוד שאלות קשורות - כיצד בדיוק משפיע אורך המוט ועוביו על איבוד הכוח?

 

תודה

 

רוני

[maier]

כהנדסאי מכונות ומכונאי יש קשר ישיר בין סוג החומר ואורכו .

ככל שהמוט ארוך ורך יותר כך יש לו מומנט פיטול גדול יותר .

לא ניתן לייצר מוט קשה כי הוא עלול להישבר ממומנט הגזירה.

 

אל תגלו לאף אחד:

קובי מילוא הינו מהנדס מכונות הוא יוכל לשפוך הרבה אור על הנושא.

 

ירון מאיר

[danniel]

גל הינע עשוי מפלדה, אלומינום או לאחרונה גם מסיביי פחם. לרוב הוא חלול ושמדובר בהעברת מומנטים גבוהים הוא גם די עבה.

 

הפסדים יש יותר בצלבים של גל ההינע מאשר בגל ההינע עצמו וכמובן בצירי ההנעה, ההניע הסופי והדיפרנציאל.

 

הבעיה העיקרית בגלי ההינע הוא האיזון, ולאו דוקא הפסדי מומנט.

[paul1]

אין פה שום איבוד. המומנט כולו עובר לגלגלים, ואם אתה מודאג מזה שאתה מפתל את הציר, אז תתנחם בזה שאתה מקבל את האנרגיה בחזרה כשהוא מתיישר.

[explotion]

אתה טועה.

אם אני יעשה מוט באורך קילומטר שבסוף הוא מתיישר?

[מועדון סאאב]

קיים איבוד מועט בגל עצמו, וכמו שדניאל כתב במחברים, יש הפסדים גדולים יותר (עדיין קטנים). הגל עצמו עשוי למעשה מצינור, על מנת שיוכל להעביר מומנט פיתול רב, על מנת לעמוד בעומסי כפיפה כתוצאה ממשקלו העצמי, ועל מנת להיות בעל איזון טבעי. בצוות הגל, מרתכים אוגנים, או בסיסים של צלבים, ואלו מרכיבים חלק ניכר ממשקלו, למרות אורכם הקצר. הכנת הגל מחומר מלא, היה מעלה את משקלו פי כמה וכמה, אולי אפילו בסדר גודל. לגבי סוג המתכת, הרי שלרוב מדובר בפלדת פחמן פשוטה, עקב המחיר, והעיבוד הפשוט בעת הייצור, ובהמשך בעת שירות (תיקון, איזון וכיו"ב).

[ULY]

קצת גמישות היא חשובה כדי למנוע סדקים ושבירה עקב שינויי מומנט קיצוניים.

 

ביטים מקצועיים של מברגות מיוצרים בכוונה עם אזור מתיחה כדי להקטין את הבלאי של הביט ולמנוע נזק לברגים.

 

לדוגמה:

 

 

1302000 - 1304000 (article numbers)

Diamond bits

Pozidriv

 

 

• professional quality

  
  

• diamond particles maximize the grip of the bit

  
  

• reduced wear of bit and screw head

  
  

• up to 10 times the life of standard bits

  
  

• low risk of breakage

  
  

• torsion zone for the absorption of peak forces, extreme torques will be absorbed

  
  

[erez]

בוא נניח שהמוט "תאורטית" עשוי מחומר ממש רך, הגיר מסובב את המוט, המוט מתפתל סיבוב וחצי, במהלך הסיבוב וחצי כמעט ולא הועבר כח לגלגלים, אחרי שהוא הגיע לשיא הפיתול שלו, הכח מועבר במלואו לגלגלים, לא? אני לא רואה שום איבוד בקטע הספציפי הזה, כלומר, בגלל הפיתול. איבוד כח לדעתי יהיה רק בזמן הפיתול עצמו בלבד.

טועה? צודק?

[שמר]

סביר להניח שאחרי שיא הפיתול תהיה גזירה (בהנחה שהחומר מספיק רך כדי להתפתל) , ולא העברת כח.

[yosi05]

בוודאי שאתה צודק ארז. ההפסד היחידי בגל ארוך וגמיש עלול לנבוע מכך שהפיתול איננו הפיך לחלוטין מבחינה אנרגטית ולכן יגרם חימום זעיר של מתכת הגל, אבל להערכתי האפקט זניח לחלוטין.

 

גמישות במערכת ההנעה מושגת ע"י תושבות המנוע והגיר, קפיצי הפיתול במצמד או ע"י צימוד הנוזל בממיר המומנט, תותבי גומי בחיבורי המתלים, וכן, גם ע"י גמישות לפיתול של גל ההנע, אם קיים.

 

אם הגל גמיש מדי עלולה להווצר תנודת פיתול - ראשית זה לא כיף גדול להטלטל קדימה ואחורה (זהו המצב בסיטרואן C5 המהוללת כשהממיר ננעל בהילוך שני, התחושה היא של טלטלה בגלל אלימות הנעילה ויחס ההפחתה הגבוה) ושנית. אם התכנון לא נכון עלולות להתפתח תנודות פיתול שתסדוקנה את הגל לאורך זמן.

 

יוסי

[yosi05]

הכנת הגל מחומר מלא, היה מעלה את משקלו פי כמה וכמה, אולי אפילו בסדר גודל.

הגל חלול כי ככל שהחומר נמצא רחוק מציר הסיבוב כך תרומתו להעברת מומנט פיתול גדולה יותר. מומנט אינרציה פולרי גבוה מתקבל בגל חלול ויחסית דק דופן. כמובן ששיקולי חוזק נוספים מגבילים את עובי הדופן המינימלי האפשרי.

 

יוסי

[אביב]

מצד אחד אתה צודק בהחלט שיש הפסדי כח במוט הפיתול.

מאידך התשובה שדניאל ענה לך היא התשובה הפרקטית הנכונה. ההפסדים בחיבורים (U-joints) הינם יותר משמעותיים. אם מעניין אותך נושא המפרקים אתה יכול לקרוא ב-Wikipedia על U-Joints וההבדלים בינם לבין CV-joints.

 

בגלל סיבות של הפסדי כח והצורך באיזון (כנראה גם מסיבות נוספות שקשורות בבטיחות) עברו להנעה קדמית.

[חנן-ג'יפולוג]

רוני, אם אני מבין נכון מהשאלה שלך, אתה לומד הנדסת מכונות, לא?

 

למה שלא תתחיל לדבר כמו מהנדס? במספרים ומונחים חד-משמעיים, ולא תאפשר לכל הדיון הזה להיראות כמו נפנופי ידיים בהצבעת בחירות של הליכוד?

 

לווה את השאלה שלך בהגדרה מדויקת של המצב, מומנט מסוים שנמסר בתחילת הגל, המומנט שמתקבל בקצה. האם זה בSTEADY STATE או במצב מעבר, כמו האצה/האטה?

 

כמה דברים בסיסיים:

 

בSTEADY STATE , (גל נע במהירות סיבובית קבועה) אותו מומנט שנמסר לתחילת הגל, גם יגיע לסופו, בלי שום קשר לחומר שהגל עשוי ממנו (למעט מצב ברור שבו הגל נגזר) . זה נכון גם לגל ממרשמלו.

 

בהאצה, חלק מהמומנט "אובד" בדרך לטובת העלאת האנרגיה הפוטנציאלית הסיבובית של הגל, כפונקציה של המשקל שלו ושל המבנה שלו (מומנט אינרציה) . חלק מהמומנט הולך לטובת האנרגיה הפוטנציאלית הקפיצית של הגל (מישהו דיבר על גל מגומי? ) . האנרגיה המופחתת מהמשפט האחרון תימסר לקצה הגל, כשהעסק יגיע לSTEADY STATE . האנרגיה המופחתת מהמשפט הראשון תימסר לקצה הגל בהאטה.

 

יש עוד מומנט שיכול להיות מופחת מהכניסה, וזה במקרה שהגל מתעוות פלסטית (בניגוד לעיוות אלסטי) , אבל חבל לבזבז על זה מילים. גל כזה יקרוס תוך זמן קצר, ואף אחד לא בונה גל כזה.

 

או שכן הנה דוגמא לגל הינע אחורי שהתעוות פלסטית בסיקס שלי:

[Moti - Miata R]

רוני לומד הנדסת מכונות?!

הבנאדם גורר את האוטו למוסך אם נשרף לו פיוז של המצת!

 

יוסי, אם להוסיף על תופעות רעות שקשורות בגמישות יתר לפיתול שמקורה בתושבות מנוע וכדומה, הבעיה קיימת גם במיאטות משופרות מאוד בהחלפות הילוך משני לשלישי בתאוצה חזקה - אתה לוחץ קלאצ' וכל ה-Drivetrain קופץ הצידה והופ - אתה בהילוך חמישי.

מוט שקושר את ראש המנוע למרכב פותר את הבעיה לגמרי בלי להעביר יותר מדי ויברציות לשלדה.

 

מוטי