Конструкторский расчет и выбор шарниров равных угловых скоростей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Конструкторский расчет и выбор шарниров равных угловых скоростей

А.Ю. Андросов¹, В.М. Алакин²

¹студент; ²к.т.н., доцент КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана

Подавляющее большинство современных переднеприводных автомобилей оборудованы шарниром равных угловых скоростей (ШРУС), который дает возможность восприятия и передачи крутящего момента при значительных углах поворота.

Для оптимального выбора наиболее эффективной конфигурации данного узла выполняется нагрузочный расчет, включая в рассмотрение распределение крутящего момента ДВС, наибольшего передаточного числа КПП с учётом передаточного числа дифференциала. Данный расчет включает в себя определение крутящего момента на валу по сцепному весу, характеризующимся нагрузкой на ось, радиусом качения шин, коэффициентом трения, и, в некоторых случаях, влиянием колёсной передачи:

(1)

(2)

где: - максимальный крутящий момент ДВС, Н·м;

- максимальное передаточное число коробки передач; - коэффициент полезного действия ДВС; - передаточное число дифференциала; - передаточное число колёсной передачи; - коэффициент влияния колёсной передачи; - коэффициент влияния дифференциала.

- вес автомобиля, Н;

- радиус колеса, м.

Из двух расчетных значений крутящего момента, необходимо выбрать наименьший, полученное значение которого не должно превышать допустимого номинального значения крутящего момента карданного вала, регламентированного по ГОСТ 13758-89.

Рассчитанная таким образом и назначенная конфигурация ШРУСа будет отличаться продолжительностью срока службы и невосприимчивостью к повреждениям из-за кратковременности действия пиковых нагрузок.

Дополнительная проверка срока службы шарниров производится в том случае, если автомобиль приводится в движение исключительно за счет передней оси.

При дальнейшем сборочном процессе должны соблюдаться следующие требования: каждая из половин ШРУСов крепится на опоры непосредственно вблизи с шарниром, учитывая неподвижность ведомого вала или цапфы дисковой втулки в осевом направлении, а также напротив - осевое перемещение ведущего вала.

Во время передачи вращающего момента возникают дополнительные силы, которые необходимо принять во внимания при выборе ШРУСов, так как они создают следующие реакции в опорах (рисунок 1).

Рисунок 1 - Схема нагружения ШРУСа

Реакция в опоре В:

(3)

Реакция в опоре C:

(4)

автомобиль шарнир скорость ремонт

где: - угол перекоса оси в радиальном направлении;

- расстояние от опоры оси B до центра тела качения подшипника, м; - расстояние между центрами тел качения подшипника, м; - расстояние между опорами оси C и B, м.

Стоит отметить, что приводные валы при рабочем цикле испытывают помимо крутящего момента и изгибающие усилия, поэтому необходима их более жесткая фиксация в опорах: опора В должна или устанавливаться в шарикоподшипники с большим значением параметра динамической грузоподъемности, или исполняться с некоторой опорой так, чтобы перекос б передавался на опору без усилия.

Распределение нагрузок на ведомом валу (цапфе дисковой втулки) происходит таким же образом. Изгиб здесь не имеет большого значения из-за небольшой длины вала.

В настоящее время современные автомобили компании «Volvo» оснащаются современными ШРУСами трипоидного типа (рисунок 2).

Рисунок 2 - Вид ШРУСа трипоидного типа

Данный вид шарнира имеет принципиальные конструктивные отличия от ранее использованных аналогов, а именно: имеет более длительный срок эксплуатации, имеет повышенную статическую и динамическую грузоподъемность в осевом направлении даже при значительных углах поворота шарнира (75 градусов), имеет способность выдерживать максимальное значение крутящего момента до 2500 Н·м, имеет большее значение продольного хода, а также более технологичен в ремонте и установке.

Данный тип шарнира производится строго в соответствии с требованиями компании Volvo: соблюдаются геометрия поверхности шарнира, его кинематика, а также необходимые расчеты и операции, направленные на увеличение прочностных параметров узла вследствие применения высокоточной обработка корпуса и последующая его закалки. Итогом работы становится функциональный продукт, способный поддерживать стабильную работу при активном использовании при пробеге свыше 120 тысяч километров.

Таким образом, подводя итог, целесообразно отметить прогресс в развитии и модернизации конструкции шарниров равных угловых скоростей, различные модификации которых приводят к повышению их эффективности и, как следствие, максимальной реализации динамических параметров автомобиля в процессе его эксплуатации.

Список использованных источников

[1] Кузьмин Ю.А. Конструирование и расчет автомобиля: методические указания. Ульяновск: Изд-во УлГТУ, 2008, 29 с.

[2] Вахламов В.К. Автомобили: конструкция и элементы расчёта: учебник для студ. высш. учеб. заведений. Москва, Академия, 2006, 480 с.

[3] Николаев И.А. Устройство, обслуживание, ремонт и эксплуатация автомобилей Volvo: монография. Москва, Изд-во РОКО, 2006, 214 с.

Размещено на Allbest.ru