Вал привода ведущих колес 50

Рис.1 Схемы к расчету полуосей.

 

Крутящий момент от межколесного дифференциала к каждому из ведущих колес может передаваться с помощью: вала и шарнира в приводе ведущих управляемых колес; редуктора привода ведущих ко­лес; вала, соеди­няющего непосредственно ведущее ко­лесо с дифференциалом.

В зависимости от схемы подшипни­кового узла вал ведущего колеса (полуось) может быть или нагружен изгибающим моментом от сил взаимо­действия колес с дорогой или разгру­жен от таких моментов.

На рис. 1 приведены схемы трех вариантов подшипникового узла веду­щего колеса. В первом варианте (рис. 1, а) колесо имеет ступицу, которая установлена на двух подшипниках, расположенных на картере ведущего моста. Благодаря тому, что подшипни­ки несколько разнесены, изгибающие моменты от сил взаимодействия колес с дорогой воспринимаются картером. При такой схеме узла полуось называ­ется разгруженной. Второй вариант (рис. 1, б) отличается от первого тем, что вместо двух подшипников имеется лишь один. Изгибающие мо­менты от сил взаимодействия колеса с дорогой воспринимаются совместно полуосью и картером ведущего моста. Полуось при этой схеме называется разгруженной на три четверти.

В третьем варианте (рис. 1, в) полуось у внешнего конца имеет шей­ку, на которую установлен подшипник, расположенный во внутренней расточ­ке картера ведущего моста. На внеш­нем конце полуоси крепится ступица колеса, а если она отсутствует, полу­ось выполняется с фланцем, к которо­му крепится тормозной барабан и диск колеса. В данном варианте изги­бающие моменты от сил взаимодей­ствия колеса с дорогой воспринимают­ся полуосью. Моменты от вертикаль­ной R_Z и продольной R_X сил малы, так как плечо а выполняется возможно меньшим, момент от поперечной силы R_Y может быть значительным. Полуось при такой схеме узла называется полу­разгруженной.

По первой схеме (рис. 1, а) вы­полняется подшипниковый узел коле­са в грузовых автомобилях, вторая (рис. 1, б) — применяется редко, по третьей схеме (рис. 1, в), наибо­лее простой, выполняется подшипни­ковый узел колеса в легковых автомо­билях.

Расчет полуосей производят на ста­тическую прочность и выносливость. При расчете на прочность разгружен­ной полуоси определяются напряжения кручения τ и деформация кручения θ:

τ_max=R_x∙r₀/W_τ=M_{j max}/W_τ;

θ_max=[M_{j max}∙l/(G∙I_τ](180°/π)

где W_τ- момент сопротивления сече­ния полуоси;

M_{j max} — максимальный динамический момент на полуоси;

I_τ — полярный момент инерции сечения;

G— модуль упругости при кручении;

l — длина полуоси.

Ориентировочно можно принимать

M_{j max}=M_φ, τ_max=500…700 МПа; θ_max=6..15° на 1 м длины полуоси.

При расчете на прочность полураз­груженной полуоси (см. рис. 1, в) рассматриваются три характерных ре­жима нагрузок.

 

1. Интенсивное торможение или разгон:

а) вертикальная сила R_z имеет значение R_{z max}. При отсутствии данных для расчета можно принимать R_{z max} =1,2 R_{z СТ},

где R_{z СТ}— нагрузка на ко­лесо при статистическом состоянии автомобиля;

б) продольная сила R_x имеет предельное значение

R_{x max}= R_{z max}∙φ_max, где φ_max=0,8;

в) поперечная сила R_у отсутствует.

 

2.Занос на повороте:

а) вертикальная сила R_Z имеет зна­чение, соответствующее повороту авто­мобиля или заносу ведущего моста, при которых к центру тяжести массы, относящейся к ведущему мосту, приложена сила F_y=G₂∙φ_max (см.рис.1,г), где G₂ - вес, приходящийся на ведущий мост автомобиля.

Расчет силы R_Z производится в отдельности для наружного и внутреннего колес:

R_ZB=G₂-R_ZH,где φ_max=1;

б) поперечная сила R_y имеет предельное значение:

R_YH=R_ZH ∙ φ_max и R_YB=R_ZB ∙ φ_max;

в) продольная сила R_X отсутствует.

 

3. Переезд через препятствие:

а) вертикальная сила R_Z имеет значение R_ZД, соответствующее случаю удара колеса о дорожное препятствие:

R_ZД=R_{Z СТ}∙k_Д,где

k_Д - коэффициент динамичности (1,75 для легковых автомобилей; 2,0 – для грузовых автомобилей и 2,5 – для автомобилей высокой проходимости).

б) продольная сила R_X отсутствует.

в) поперечная сила R_Y отсутствует.

 

Для первого режима определяется суммарное напряжение изгиба и кручения

где и

На втором режиме определяется напряжение изгиба для полуоси наружного колеса σ_Н и полуоси внутреннего колеса σ_В:

σ_Н = (R_YH ∙r_к0 - R_ZH ∙a)/W_σ; σ_B = (R_YB∙r_к0 + R_ZB∙a)/W_σ

Напряжение изгиба для тетьего режима

σ_max = R_ZД∙а / W_σ

Выполненные конструкции полуразгруженных полуосей имеют напряжения в пределах σ^’=600-750МПа.

Валы ведущих колес изготавливают из сталей 35ХГСА (МАЗ), 45РП (КамАЗ, ЗИЛ), 40Г, 35ХГС (ГАЗ), 40(АЗЛК). Твердость шлицев 46…54 HRC_Э