Назначение. Классификация. Требования. Передача крутящего момента от дифференциала к ведущим колесам в зависимости от типа подвески колес осуществляется с помощью цельных валов – полуосей или



Передача крутящего момента от дифференциала к ведущим колесам в зависимости от типа подвески колес осуществляется с помощью цельных валов – полуосей или карданных передач. Полуоси применяют в приводе неуправляемых ведущих колес.

В зависимости от конструкции внешней опоры полуоси в балке моста и, следовательно, от испытываемых нагрузок, полуоси делят на полуразгруженные, разгруженные на ¾ и полностью разгруженные.

Конструкция полуосей должна обеспечивать:

1. отсутствие пульсации крутящего момента и частоты вращения при полном ходе колеса, допускаемого подвеской автомобиля;

2. предохранение механизмов ведущего моста от поломок при возникновении пиковых нагрузок, независимо от их происхождения;

3. выполнение общих требований.

Пульсация возникает при вращении полуосей с колебаниями. При этом изменяется соот­ношение между моментами и угловыми скоростями на левом и правом колесах, что отрицательно сказывается как на экс­плуатационных свойствах автомобиля, так и на долговечности агрегатов трансмиссии. Одним из способов предотвращения пульсации является изго­товление полуосей с необходимой жесткостью, определяемой уг­лом закручивания.

В эксплуатации при чрез­мерно больших динамических нагрузках могут возникнуть случаи, когда неизбежна поломка деталей механизмов ведущего моста. Полуось как легко и просто заменяемая деталь должна быть наи­более слабым звеном в системе механизмов привода к ведущим колесам автомобиля. Следовательно, при возникновении пиковых нагрузок полуось должна первой выходить из строя.

Выполнение этих требований до­стигается соответствующими конструктивными и технологичес­кими мероприятиями, в ходе которых определяются размеры по­луосей, материал, термообработка и др.

 

8.2. Нагрузки, воспринимаемые полуосями

Полуразгруженная полуось в качестве внешней опоры имеет один шариковый или конический роликоподшипник, установленный между полуосью и балкой моста.

Полуразгруженные полуоси воспринимают все силы, действующие на колесо: нормальную реакцию опорной поверхности , возникающую от нагрузки ; продольную реакцию   (  – в тяговом режиме,  – в тормозном); боковую реакцию , возникающую при заносе и повороте; изгибающие моменты от всех перечисленных сил и, кроме того, передают крутящий момент на ведущее колесо. Полуразгру­женные полуоси имеют наиболее простую конструкцию и поэтому применяются в задних мостах легковых автомобилей и грузовых малой грузоподъемности.

Разгруженная на ¾ полуось в качестве внешней опоры имеет один подшипник, установленный между ступицей колеса и балкой моста (кожухом полуоси).

При этом изгибающие моменты от действующих сил воспринимаются одновременно и полуосью и балкой моста. Доля нагрузок, приходящаяся на полуось, зависит от конструкции подшипника и его жесткости. Боковая реакция  нагружает подшипник моментом , который вызывает его перекос и резко снижает срок его службы. Вследствие указанного недостатка полуоси такого типа имеют ограниченное применение.

Полностью разгруженные полуоси применяют в ведущих мостах автобусов и грузовых автомобилей средней и большой грузоподъемности. В качестве внешней опоры такая полуось имеет два роликовых или радиально-упорных шарикоподшипника, установленных между балкой моста (кожухом полуоси) и ступицей колеса.

Полностью разгруженная полуось теоретически нагружается только передаваемым крутящим моментом, либо тормозным (при торможении центральным трансмиссионным тормозом).

Однако вследствие деформации балки моста, неточности установки полуоси возможно возникновение деформации изгиба (σ ≈ 5 ¸ 70 МПа).

 

Расчет полуосей

Расчет полуосей производят на статическую прочность и усталость.

Полуразгруженная полуось обычно разрушается в опасном сечениие под подшипником. При расчете на прочность полуразгруженной полуоси определяют приведенные напряжения изгиба и кручения σ и угол закручивания Θ.

При расчете напряжений учитывают следующие характерные режимы нагружения:

1. передача максимальной силы тяги;

2. экстренное торможение;

3. занос (отдельно для внешней и внутренней полуоси);

4. переезд через неровности с учетом динамических нагрузок.

На режиме передачи максимальной силы тяги учитывают следующие нагрузки.

Максимальный момент по двигателю определяют по формуле:

,                (8.1)

где  – передаточное число дополнительной коробки на низшей ступени (учитывается в том случае, если в трансмиссии установлена дополнительная коробка);  – коэффициент блокировки дифференциала; a – число симметричных дифференциалов в трансмиссии.

Максимальный момент по сцеплению определяют по формуле:

,                                           (8.2)

где – сцепная масса (масса, приходящаяся на ведущий мост); - коэффициент динамического изменения нормальных реакций на ведущих колесах.

Из двух определенных моментов для дальнейших расчетов принимается меньший.

Нормальную реакцию рассчитывают по формуле:

.                                             (8.3)

Продольную реакцию определяют по формулам:

;                                                     (8.4)

.                                                (8.5)

Из двух определенных продольных реакций для дальнейших расчетов принимается меньшая.

Приведенные напряжения изгиба и кручения определяют по формуле:

,                               (8.6)

где b – плечо изгиба, определяемое как расстояние между плоскостями, проходящими через центр опорной площадки колеса и через центр опорного подшипника;  – диаметр полуоси.

На режиме экстренного торможения учитывается нормальная и продольная реакции.

Нормальную реакцию рассчитывают по формуле:

,                                           (8.7)

где индекс «t» означает, что данный параметр используется при экстренном торможении;  – коэффициент динамического изменения нормальных реакций на задних ведущих колесах в режиме экстренного торможения.

Продольные реакции определяют по формуле:

.                                               (8.8)

Приведенные напряжения изгиба и кручения рассчитывают по формуле:

.                         (8.9)

На режиме заноса нормальную реакцию определяют по формуле:

,                                       (8.10)

где  – высота центра масс;  – поперечный коэффициент сцепления; В – колея ведущих колес; «+» – для внутренней по отношению к направлению заноса полуоси,         «–» – для внешней полуоси.

Боковую реакцию определяют по формуле:

.                                               (8.11)

Приведенные напряжения изгиба и кручения рассчитывают по формуле:

.                                    (8.12)

На режиме переезда через неровности с учетом динамических нагрузок динамическую реакцию рассчитывают по формуле:

,                                          (8.13)

где  – коэффициент динамичности.

Приведенные напряжения изгиба и кручения определяют по формуле:

.                                                 (8.14)

Допустимые приведенные напряжения изгиба и кручения – [ ] = 600 ¸ 800 МПа.

На жесткость полуось рассчитывают по углу закручивания:

.                                            (8.15)

Полярный момент инерции при этом определяют по формуле (5.26).

Допустимый угол закручивания – [Q] = 9 ¸ 15° на один метр длины полуоси. Меньшее значение угла закручивания характеризует повышенную жесткость, большее значение – склонность к колебаниям и резонансным явлениям.

При расчете на прочность полностью разгруженной полуоси определяют напряжения кручения и угол закручивания.

Напряжения кручения определяют по формуле

.                                                  (8.16)

Допустимые напряжения кручения – [ ] = 500 ¸ 600 МПа.

Расчет по углу закручивания полностью разгруженной полуоси ведется аналогично рассмотренному.

Размеры полуосей выбирают исходя из наиболее опасного случая нагружения. Обычно их выполняют с утолщениями по концам, чтобы внутренний диаметр шлицев был не меньше основного диаметра полуоси. Для снижения концентрации напряжений стремятся увеличить радиусы переходов от одного диаметра к другому, уменьшить глубину шлицев, что вызывает необходимость увеличения их числа (от 10 для грузовых автомобилей, до 18 – у легковых). Значительно уменьшается концентрация напряжений при переходе на эвольвентные шлицы.

Шлицы полуосей рассчитывают на срез и смятие.

Выбор размеров подшипников полуосей производят для случая прямолинейного движения с учетом преобладающих эксплуатационных нагрузок. В качестве расчетного принимают усилие, соответствующее массе, приходящейся на колесо. Нагрузками на подшипник от тягового усилия (тормозной силы) и боковой силы пренебрегают, так как в условиях эксплуатации эти силы либо весьма невелики ( ), либо действуют кратковременно ( , ). Расчетное число оборотов подшипников определяют исходя из средней скорости движения автомобиля.

 

НЕСУЩИЕ СИСТЕМЫ


Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 682; Мы поможем в написании вашей работы!






Мы поможем в написании ваших работ!