Wały napędowe to elementy układu przeniesienia napędu (choć w pewnym sensie wałem napędowym jest też kolumna kierownicy). Stosuje się je w samochodach z napędem na tylną oś, a także z napędem 4×4. Wały napędowe zużywają się i ulegają awariom. Jednak nie zawsze trzeba kupować nowy element. Rozwiązaniem może być kompleksowa regeneracja wału napędowego, przeprowadzona w specjalistycznej firmie. Jak przebiega taka regeneracja? Porozmawiamy z ekspertem.

Podstawowe zadanie wału napędowego to przenoszenie momentu obrotowego z jednego mechanizmu na drugi. Wały napędowe narażone są na szereg bardzo silnych obciążeń, w trakcie codziennej pracy.

Najbardziej popularne konstrukcje w wałach napędowych jedno i dwuczęściowych:

• Krzyżak – krzyżak
• Krzyżak – przegub homokinetyczny
• Łącznik elastyczny – krzyżak
• Łącznik elastyczny – przegub homokinetyczny

Każde z powyższych zastosowań musi posiadać w swojej konstrukcji element umożliwiający wysunięcie oraz zsunięcie się wału napędowego. Stosowanie wałów napędowych “na sztywno” nawet, gdy wał jest wykonany z dokładnością do milimetra, spowoduje szybsze zużycie podzespołów ze względu na mikroruchy. 

Producenci aut stosują często elementy podparcia wału, które chronią go przed wyginaniem. Wały dwuczęściowe są stosowane, gdy niezbędny jest długi element albo konieczna jest utrata braku osiowości na łączeniu pomiędzy skrzynią a dyferencjałem. W tym celu stosuje się podpory wału napędowego. To łożyska, zamontowane w środku gumowego elementu. Całość jest przytwierdzona do podwozia auta albo do jego ramy za pomocą metalowej obejmy.

Wały napędowe zużywają się i ulegają awariom. Czas zatem porozmawiać o ich naprawie. W naszym kraju działa bardzo wiele firm, specjalizujących się w regeneracji wałów napędowych.

Zdecydowaliśmy się przeprowadzić rozmowę z Panem Maciejem Krawczykiem, właścicielem firmy Krawczyk Steel & Carbon Driveshafts, zajmującej się produkcją wałów napędowych oraz ich regeneracją.

Co powoduje uszkodzenia wałów napędowych?

Maciej Krawczyk: Na bezawaryjną pracę wału napędowego mają wpływ następujące czynniki: części wysokiej jakości wykorzystane do produkcji wału, osiowość położenia skrzyni/reduktora względem dyferencjału oraz wyważenie dynamiczne. Uszkodzenie wału napędowego może nastąpić poprzez zużycie części składowych oraz czynniki mechaniczne takie jak uderzenie oraz wgniecenie rury wału napędowego.

W przypadku oryginalnych podzespołów zużycie wału napędowego występuje po dużej liczbie cykli pracy. Przekłada się to na dłuższy czas pracy wału napędowego. Częstym powodem pojawienia się problemów po regeneracji wału napędowego jest użycie niskiej jakości części, nieprawidłowy ich montaż, brak zachowania osiowości oraz nieprawidłowe wyważenie dynamiczne lub brak wyważenia.

Na uszkodzenie wału napędowego mają wpływ następujące czynniki:

• nadmierna eksploatacja z przekroczeniem dopuszczalnych obciążeń/naprężeń, które mogą prowadzić do odkształcenia i pęknięcia wału;
• zużyte elementy skrzyni/reduktora oraz dyferencjału, do których bezpośrednio montuje się wał;
• brak poprawnego wyważenia dynamicznego przez co pojawiają się wibracje oraz drgania;
• brak smarowania podzespołów (krzyżaków, przegubów oraz złączy przesuwnych);
• wykorzystanie niskiej jakości części zamiennych;
• uszkodzenie mechaniczne: uderzenia, wypadek, skrzywienie lub kontakt z obcymi przedmiotami podczas jazdy lub pracy maszyny;
• niskiej jakości spaw/zgrzew;
• zużyte poduszki skrzyni oraz silnika, powidujące zmianę kąta pracy na wale napędowym;
• wady produkcyjne: wady materiałowe oraz błędy w produkcji;
• nieprawidłowa długość wału napędowego – wał jest za krótki albo za długi
  i pracuje na ścisku.
• wady montażowe: nieprawidłowa długość wału lub niedokręcone śruby montażowe mogą prowadzić do uszkodzeń w późniejszym użytkowaniu. Nadmierne naprężenie lub ściśnięcie wału napędowego – wymienia Maciej Krawczyk z Krawczyk Steel & Carbon Driveshafts.

Czy regeneracja wałów napędowych jest opłacalna, w porównaniu do zakupu wału nowego?

Regeneracja wału napędowego jest opłacalna i umożliwia klientowi zaoszczędzenie  pieniędzy. Niektórym klientom ciężko rozróżnić nowy oryginalny wał od zamiennika niskiej jakości. Regeneracja oryginalnego wału napędowego na wysokiej jakości częściach jest najlepszym rozwiązaniem, bo klient otrzymuje solidny produkt stosunkowo niskim kosztem w porównaniu do zakupu nowego oryginalnego wału, który potrafi kosztować od kilku do kilkunastu tysięcy złotych.

Czym, pańskim zdaniem, różni się wał napędowy w zamienniku od oryginalnego?

Różnica polega na tym, że nowy wał w zamienniku ma często na starcie tak duże luzy jak oryginalny wał dopiero po kilku latach użytkowania. Podczas regeneracji wału napędowego w naszej firmie stawiamy na bardzo dobrej jakości części oraz prawidłowe wyważenie dynamiczne. Naszym celem jest by klient po naprawie wału mógł z niego korzystać jak najdłużej bez awarii.

Kiedy wał napędowy nadaje się do regeneracji, a kiedy nie można go naprawić?

Wał napędowy nadaje się do regeneracji, gdy są wyczuwalne luzy w jego podzespołach oraz pojawią się wibracje na samochodzie. W naszej firmie jesteśmy w stanie wykonać 99% regeneracji wałów napędowych dostępnych na rynku. Jeżeli wał napędowy jest uszkodzony albo nie posiada części zamiennych to modyfikujemy jego konstrukcję. W przypadku braku przegubów homokinetycznych wykonujemy specjalne adaptery, które umożliwiają montaż wałów z innym rozmiarowo przegubem homokinetycznym. Przerabiamy także wały dwuczęściowe na jednoczęściowe – stalowe i karbonowe. Jesteśmy również jedyną firmą w Polsce produkującą kompozytowe wały napędowe, wykonane z włókna węglowego. 

Jakie metody regeneracji wałów napędowych stosujecie Państwo w swojej firmie?

Podczas regeneracji wału napędowego wycinamy oraz wspawujemy rury. Wygniatamy oraz zagniatamy krzyżaki jak w oryginalnych wałach. Przerabiamy także wały nierozbieralne na rozbieralne. Wyważamy dynamicznie wały napędowe. Nasze realizacje zamieszczamy na profilu firmy na Facebooku.

Czy regeneracja wałów napędowych to jedyna działalność Państwa firmy?

Poza regeneracją wałów napędowych zajmujemy się też kompleksową przeróbką wałów. Nasza firma jest pionierem w produkcji karbonowych wałów napędowych w Polsce oraz Europie. Opracowaliśmy własną unikatową metodę łączenia włókna węglowego z aluminium oraz stalą. Specjalizujemy się w produkcji wałów karbonowych zarówno dla samochodów seryjnych, jak i pojazdów sportowych i driftowych. Proces tworzenia naszych wałów karbonowych, mający na celu poprawę osiągów, trwał kilka lat, a główną zaletą tego produktu jest jego wysoka wytrzymałość statyczna i dynamiczna przy minimalnej wadze.

W celu zapewnienia najwyższej jakości i bezpieczeństwa naszych produktów, firma Krawczyk Steel & Carbon Driveshafts przeprowadziła testy wytrzymałościowe na Politechnice Gdańskiej w laboratorium Linte2. Badania te obejmowały trzy wały karbonowe wyprodukowane przez nas, które zostały poddane różnym obciążeniom, a uzyskane wyniki testów wynosiły odpowiednio: 3801, 3900 i 3907 Nm. W trzech przypadkach zostały ścięte krzyżaki (elementy stalowe), natomiast pozostałe składowe wałów nie uległy uszkodzeniu. Gwarantujemy wytrzymałość produktu na poziomie do 1250 Nm przy standardowym użytkowaniu pojazdu mechanicznego, co jest wynikiem naszych testów laboratoryjnych i uwzględnia współczynnik bezpieczeństwa wynoszący 3 od uzyskanych wyników.

Czy warto wymienić standardowy wał stalowy na karbonowy? Co można zyskać?

Korzyści z montażu wału karbonowego w samochodzie są następujące:

• Niższa waga, co przekłada się na redukcję masy wirującej i minimalizację momentu bezwładności, co z kolei wpływa na osiągi i dynamikę pojazdu oraz zmniejszenie zużycia łożysk skrzyni/dyferencjału.
• Lepsze osiągi poprzez zwiększenie przyspieszenia pojazdu, skrócenie drogi hamowania oraz większą reakcję na gaz.
• Większa wytrzymałość, gdyż włókno węglowe jest nawet czterokrotnie mocniejsze niż stal i siedmiokrotnie mocniejsze niż aluminium, przy mniejszej gęstości materiału.
• Solidna konstrukcja oparta na sztywności włókna węglowego, umożliwiającą budowę wałów jednoczęściowych bez dodatkowych łączników elastycznych.
• Większa żywotność i odporność na korozję oraz promieniowanie UV.

Dodatkowo, wały z włókna węglowego mają również zalety takie jak bezpieczeństwo, komfort, unikatowy wygląd oraz minimalizację podatności na wibracje. Na naszej stronie internetowej publikujemy wyniki z testów statycznych oraz dynamicznych, przeprowadzanych między innymi z profesjonalnym drifterem Bartoszem Ostałowskim.

Typowe rozwiązania napędów, wykorzystujących wały napędowe

Jak wspomnieliśmy na początku, wały napędowe w samochodach osobowych i dostawczych stosuje się w różnych konstrukcjach. Przykładowo w:

• klasycznym układzie napędowym (z napędem na tylną oś). Silnik i skrzynia biegów umieszczone są wzdłużnie. Napęd ze skrzyni biegów przekazywany jest za pomocą wału napędowego na tylną oś samochodu.
• samochodach, w których dołączany jest napęd na tylną oś. Od pewnego czasu takie rozwiązanie stosuje się w SUV. Silnik i skrzynia biegów umieszczone są najczęściej poprzecznie. Napęd ze skrzyni biegów jest stale przekazywany na koła przedniej osi. Za pośrednictwem dodatkowej skrzyni biegów (najczęściej przekładni kątowej) wał napędowy przekazuje napęd do sprzęgła lepkościowego (sprzęgła Haldex). Stąd jest on załączany na tylny most. Załączenie napędu na tylną oś jest sterowane elektronicznie i realizowane w ułamku sekund.
• samochodach ze stałym napędem 4×4. Napęd ze skrzyni biegów przekazywany jest stale na przednie koła, a za pośrednictwem wału napędowego stale na tylny most.
• samochodach ze stałym napędem na tył i dołączanym napędem na przód (rozwiązanie często stosowane w pickupach). W tym przypadku wał napędowy przenosi stale napęd na tylny most, a za pośrednictwem skrzyni rozdzielczej kolejny wał napędowy przenosi moment obrotowy na przednią oś.
• samochodach z możliwością przenoszenia napędu na przód albo na tył. W tym rozwiązaniu umieszczony wzdłużnie zespół napędowy (silnik plus skrzynia) przekazuje napęd bezpośrednio do skrzyni rozdzielczej. Ze skrzyni rozdzielczej prowadzą dwa wały napędowe – jeden do przedniego, a drugi do tylnego mostu.

O wiele bardziej skomplikowane są rozwiązania stosowane w pojazdach ciężarowych. Przykładowo, pojazd trzyosiowy może wykorzystywać rozwiązanie, w którym z umieszczonego wzdłużnie silnika i skrzyni biegów, napęd będzie przekazywany na skrzynię rozdzielczą. A ze skrzyni rozdzielczej do mostów napędowych na przedniej oraz na dwóch tylnych osiach. Potrzebne będą aż trzy wały napędowe.

Warto też wspomnieć, że wały napędowe mogą znajdować się również w autobusach. Przykładowe rozwiązanie to silnik, umieszczony w tylnej części autobusu, za tylną osią. Wał napędowy przekazuje napęd do mostu napędowego na tylnej osi pojazdu.