Проектирование карданной передачи

3.5 Определение размеров карданного шарнира

В качестве определяющего размера крестовины принят размер между торцами шипов Н, через который выражены все другие размеры крестовины типового карданного шарнира: диаметр шипа dш, длина шипа lш, расстояние от оси крестовины до середины шипа R:

Н=7,3* (К*Мmax)⅓ (3.5.2)

где Мmax – наибольший вращающий момент, передаваемый карданным валом, (2410 Нм).

К – коэффициент нагрузки (для автомобилей с бензиновыми двигателями К=1).

По размерам шипа крестовины определяют размеры деталей игольчатых подшипников карданного шарнира. В этих подшипниках в качестве тел качения используются иглы, длина которых принимается равной длине шипа крестовины, а диаметр определяется по соотношению

δ= (0,05-0,1)*dш (3.5.3)

принимаю δ=0,1*dш

δ=0,1*23= 2,3

Подсчитанный диаметр иглы не соответствует ГОСТ 6870-81 «Подшипники качения. Ролики игольчатые. Технические условия» [5], поэтому выбираю δ= 2,5 мм.

Необходимое число игл в подшипнике предварительно определяется по формуле

Z'=π(dш/δ+1) (3.5.4)

Z'=3,14*((23/2,5)+1)= 32,2

Окончательно в подшипнике принимается целое число игл Z (Z=33). При этом обязательно должно соблюдаться условие

Z' –Z=0,4÷0,8 (3.5.5)

Z' –Z=33-32,2=0,8 - условие выполняется.

3.6 Проверка игольчатого подшипника на статическую грузоподъёмность и долговечность

Проверка игольчатого подшипника на статическую грузоподъёмность заключается в проверке соблюдения условия

Рmax≤ [Со] (3.6.1)

где Рmax – максимальная сила, приложенная к игольчатому подшипнику в средней точке шипа крестовины, Н:

Рmax=Мmax/(Н- lш) (3.6.2)

где Мmax – наибольший вращающий момент, передаваемый карданным валом, Нмм (Мmax=2410408 Нмм);

Рmax=2410408 / (97,8-16,53)=29341,1 Н

[Со] – статическая грузоподъёмность игольчатого подшипника, Н. При твёрдости поверхности беговых дорожек игл НRС 60-62

[Со] = 79,0*((Z*δ*lш)((nм/u1)*tgγmax)⅓) (3.6.3)

29341,1 ≤ 29389,0 – условие выполняется

где nм – частота вращения коленчатого вала двигателя при максимальном вращающем моменте, об/мин (3000 об/мин);

γmax – максимальный угол наклона карданного вала в передаче при номинальной нагрузке, град. Для трёхшарнирной карданной передачи γmax принимается равным максимальному из трёх углов γ1 γ2 или γ3 (γmax=6о).

[Со] =79,0*((33*2,5*16,53)(3000/6,4)*0,1051)= 29389,0 Н.

Долговечность игольчатых подшипников карданного шарнира определяется по формуле

Lh=100/(а1/Lh1 +а2/Lh2 +а3/Lh3 +…) (3.6.4)

где αi – продолжительность работы подшипника на I, II, III, IV передачах в% от общей продолжительности работы карданной передачи; принимается в зависимости от типа автомобиля и числа передач в КПП по данным табл. 3.6.1;

Lhi–долговечность подшипника в режиме работы на I, II, III, IV передачах, ч:

Lhi= (1,5*106/(nмi*tgγmax))*[(С*(Н-lш))/ Мi max]10/3 (3.6.5)

где nмi – частота вращения карданного вала на i-ой передаче при числе оборотов коленчатого вала, соответствующем максимальному крутящему моменту двигателя:

nмi=nм/иi (3.6.6)

где иi – передаточное число i-ой передачи КПП;

nм1=1500/6,4=234,4

nм2=1500/3,4=441,2

nм3=1500/1,9=789,5

nм4=1500/1=1500

С – динамическая грузоподъёмность подшипника, Н:

С= 39,2*(Z⅔)*δ*lш (3.6.7)

С= 39,2*(33⅔)*2,5*16,53 = 16666,4 Н.

Мi max – наибольший вращающий момент, передаваемый карданным валом на i-ой передаче, Нмм;

Мi max = Мкmax* иi (3.6.8)

М1max=478000*6,4=3059200

М2max=478000*3,4=1625200

М3max=478000*1,9=908200

М4max=478000*1=478000

Определяем Lhi–долговечность подшипника в режиме работы на I, II, III, IV передачах, ч:

Lh1=(1500000/234,4*0,1051)*[17514,64*(97,8 -16,53)/3059200]10/3=4752,73

Lh2=(1500000/441,2*0,1051)*[17514,64*(97,8 -16,53)/1625200]10/3=20793,9

Lh3=(1500000/789,5*0,1051)*[17514,64*(97,8 -16,53)/908200]10/3=80841,9

Lh4=(1500000/1500*0,1051)*[17514,64*(97,8 -16,53)/478000]10/3=361473,1

Расчёт долговечности подшипника при работе на каждом режиме целесообразно привести в виде табл. 3.6.2

Таблица 3.6.2 – Расчёт долговечности игольчатого подшипника карданного шарнира при работе на различных передачах КПП

Определяем долговечность игольчатых подшипников карданного шарнира по формуле

Lh=100 / (1/4752,73+3/20793,9+21/80841,9+75/361473,1)=121409 ч

Определённая по формуле (3.6.4) долговечность игольчатого подшипника не должна быть требуемой долговечности [Lh], определяемой по формуле:

[Lh]= Lкр/vэксп (3.6.9)

где Lкр – пробег автомобиля или отдельного агрегата до капитального ремонта, км. Для современных отечественных автомобилей Lкр=200000-300000 км. Принимаю Lкр=300 000 км

 Скачать реферат