Опеделение прочности карданного вала при действии изгибающих и скручивающих нагрузок
Изгибающие нагрузки возникают в результате неуравновешенности карданного вала, и в некоторой степени пары осевых сил, нагружающих крестовины карданного шарнира. В эксплуатации неуравновешенность может появиться не только в результате повреждения карданного вала, но также при износе шлицевого соединения или подшипников карданного шарнира. Неуравновешенность приводит к вибрациям в карданной передаче и возникновению шума.
Следует иметь в виду, что даже хорошо уравновешенный вал в результате естественного прогиба, вызванного собственным весом, при некоторой угловой скорости, называемой критической, теряет устойчивость; его прогиб возрастает настолько, что возможно разрушение вала.
Будем считать карданный вал нагруженной равномерно балкой на двух опорах. Критическая частота вращения (об./мин.):
(1.21)
Где Lв – длина карданного вала, Lв = 181,5см;
D – наружный диаметр трубы карданного вала, D = 7,3см;
d – внутренний диаметр трубы карданного вала, D = 7,1см.
Критическая частота вращения будет равна:
Критическая частота вращения должна быть 1,3 раза больше максимально эксплуатационной. Поэтому:
(1.22)
Минимальная допускаемая частота [nкр] = 5850 об/мин. Значит расчетная критическая частота вращения обладает запасом, который может компенсировать износ шлицевого соединения или подшипников, а также незначительные повреждения карданного вала.
Скручивающие нагрузки, которые воспринимает карданный вал, зависят от крутящего момента, передаваемого валом. Кроме того, являясь элементом многомассовой упругой системы трансмиссии, карданный вал участвует в крутильных колебаниях и воспринимает дополнительные скручивающие нагрузки, которые в случае резонанса могут быть значительными, а иногда и разрушающими.
Напряжение кручения карданного вала:
(1.23)
где Wτ – момент сопративления кручению трубы карданного вала, мм3;
(1.24)
Момент сопративления кручению трубы карданного вала равен:
В этом случае напряжение кручения будет равно:
Оценку напряженного состояния карданного вала при кручении произведем сопоставлением с допустимым значением [τ к] = 100МПа.
[τ к] > τ к
При передаче крутящего момента карданный вал закручивается на некоторый угол:
(1.25)
где Lтр – длина трубы карданного вала, Lтр = 1695мм;
G – модуль упругости при кручении, G = 850ГПа;
Jτ – полярный момент инерции сечения вала, мм4:
(1.26)
Полярный момент инерции сечения вала равен:
Угол закручивания трубы карданного вала:
Полученный расчетный угол закручивания трубы карданного вала сопоставим с допустимым значением
Из полученных расчетных данных следует, что карданный вал, устанавливаемый на автомобиль ГАЗ – 32217, обладает запасом прочности по критической частоте и скручивающим нагрузкам, обеспечивающим установленный срок службы, при условии соблюдения требований по эксплуатации транспортного средства.
Актуальное на сайте:
Описание области проектирования
Проектирование участка новой железнодорожной линии производится в Амурской области. Ее площадь составляет 363,7 тыс. км2. Население 796 тыс. человек. Средняя плотность – 2,2 человека на км2, в южной части около 6 человек на 1 км2. Городск ...
Школа профессора Андрея Сергеевича Литвинова
Профессор, д-р техн. наук А.С. Литвинов родился 7 апреля 1910 года, а умер 4 декабря 1990 года. На кафедру «Автомобили» МАДИ профессор Литвинов пришел из Академии бронетанковых войск в 1968 году. А.С. Литвинов начинал свою научную деятель ...
Расчет рычажной передачи автоматического тормоза
Усилия в элементах рычажной передачи для расчета на прочность определяются для случая постановки композиционных колодок.
Усилия на штоке поршня тормозного цилиндра
Усилие на затяжке горизонтальных рычагов композиционных колодок
,
Уси ...
Автомобильные дизельные топлива