Конструкция, расчёт и потребительские свойства автомобиля: Методические указания к практическим занятиям и для самостоятельной работы студентов, страница 16

₁                                                                                

 

                                                                  Условное обозначение

Рис.2.8. Схема шарнира неравных угловых скоростей:

где α и β – угол поворота соответственно ведущего и ведомого вала шарнира; γ – угол между осями валов

Карданным шарниром неравных угловых скоростей называют шарнир, у которого при равномерной скорости вращения ведущего вала (1) рис.2.8 угловая скорость ведомого вала (2) неравномерна. Карданные шарниры неравных угловых скоростей (асинхронные) используются при углах перекоса соединяемых валов до γ=20^о. Степень неравномерности вращения ведомого вала (2) рис.2.8 оценивается коэффициентом неравномерности:

                                         U_н.в.=sin²γ/cosγ                                         (2.19)

C увеличением угла γ между валами неравномерность вращения ведомого вала интенсивно возрастает.

У карданного шарнира равных угловых скоростей ведущий и ведомый валы вращаются синхронно. Их применяют в приводе ведущих управляемых колёс автомобиля. При этом некоторые конструкции шарниров хорошо работают при углах перекоса валов до γ=50^о.

Карданный вал выполняют сплошным или трубчатым. Трубы карданных валов изготовляют из малоуглеродистой стали 15 или 20, не подвергая закалке. Шлицевые наконечники подвижных соединений карданных валов изготовляют из стали 40Х с последующей закалкой ТВЧ до твёрдости рабочей поверхности шлиц 45…47 НRC.

Во время работы карданный вал испытывает изгибающие, скручивающие и осевые нагрузки.

Изгибающие нагрузки возникают в результате неуравновешенности карданного вала. Допустимый дисбаланс зависит от максимальной частоты вращения карданного вала в эксплуатации и находится в пределах 20…100 г·см, биение вала не должно превышать 0,3…1,5 мм.

Даже хорошо уравновешенный карданный вал при некоторой частоте его вращения, называемой критической, теряет устойчивость, и его прогиб возрастает на столько, что возможно разрушение вала. Критическая частота вращения n_кр карданного вала должна быть в 1,5…2 раза больше максимальной, которая может быть получена при эксплуатации автомобиля. Критическая частота вращения рассчитывается:

Для полого вала по формуле:

                                    n_кр=12·10⁴                                         (2.20)

где D_н, d_вн – соответственно наружный и внутренний диаметр вала, м; L – длина вала, м.

Для сплошного вала по формуле:

                                    n_кр=12·10⁴·D_н/L²_в.                                         (2.21)