Расчёт карданной передачи
Максимальную частоту вращения карданного вала, соответствующую максимальной скорости автомобиля, рассчитывают по формуле:
где nмах — максимальная частота вращения карданного вала, об/мин;
nN частота вращения коленчатого вала двигателя при максимальной мощности, об/мин;
iв — передаточное число высшей ступени коробки передач;
k — коэффициент. k=1,0.
Расчетный крутящий момент на карданном валу определяют по формуле:
где Мк — расчетный момент на карданном валу, Нм;
i1 передаточное число первой ступени коробки передач.
Критическую частоту вращения карданного вала определяют по формуле:
где nкр — критическая частота вращения карданного вала, об/мин;
Dв — внешний диаметр карданного вала, м;
dв — внутренний диаметр карданного вала, м;
Lв — длина карданного вала, м.
Из таблицы 4.1 находим:
Dв=88 мм;dв=82 мм;Lв=141см;
Момент сопротивления сечения кручению — 32,93 см3;
Полярный момент инерции сечения — 144,90 см4;
Таблица 4.1 — Размеры сечений труб карданных валов и их нагрузочная способность
Момент сопротивления сечения кручению,
Полярный момент инерции сечения, см4
Расчетный крутящий момент на карданном валу, при напряжении кручения, Н·м
карданный вал
OFFLINE omegaman
- Пол: Мужчина
- Характеристики автомобиля: Omega A, 1990, AКПП, С20NE, CD Diamond
- Имя: Олег
#2
OFFLINE andrey.s.83
- Пол: Мужчина
- Характеристики автомобиля: Opel Omega A, 1990, MКПП, C20NE, седан Opel Rekord E2, 1983, МКПП, 18N, седан
- Имя: Андрей
- Город: Воронеж
вопрос- сколько оборотов совершает карданный вал при скорости 20-30 км в час??
#3
Guest_generic_*
- Гости
Смотря на какой передаче, а так кол-во оборотов двигла умножить на передаточные числа редуктора (к примеру 3,7 или 3,9) и включенной передачи. А почему это тебе любопытно?
Андрей, если вы не подкованы в вопросах механики Авто, то не отвечали уж бы..такой бред понаписали!!!!Как интересно изменяется кол-во оборотов кардана от передачи.
P.S. Точно не знаю, сколько оборотов совершает. там какая-то хитрая формула.
#4
OFFLINE Арчи
- Пол: Мужчина
- Характеристики автомобиля: Опель Омега А, 1987 года, АКПП, C 20 NE продана в связи с отъездом в Германию, сейчас пешеход.
- Имя: Артур
Андрей, если вы не подкованы в вопросах механики Авто, то не отвечали уж бы..такой бред понаписали!!!!Как интересно изменяется кол-во оборотов кардана от передачи.
P.S. Точно не знаю, сколько оборотов совершает. там какая-то хитрая формула.
Блин, чтож вы все такие умные и строем не ходите . Вообще-то и сам вопрос задан не в том разделе. Честное слово, ребята, давайте жить дружно а!!! Если вы такой умный, то не опускайтесь до оскорбительных высказываний. А вот с какой целью задавался вопрос и мне интересно.
#5
OFFLINE andrey.s.83
- Пол: Мужчина
- Характеристики автомобиля: Opel Omega A, 1990, MКПП, C20NE, седан Opel Rekord E2, 1983, МКПП, 18N, седан
- Имя: Андрей
- Город: Воронеж
Андрей, если вы не подкованы в вопросах механики Авто, то не отвечали уж бы..такой бред понаписали!!!!Как интересно изменяется кол-во оборотов кардана от передачи.
P.S. Точно не знаю, сколько оборотов совершает. там какая-то хитрая формула.
#6
OFFLINE Ytm
- Пол: Мужчина
- Характеристики автомобиля: OOB '95, АКПП, X20XEV-> BMW E39 525i
- Имя: Игрик, Игорь
- Город: Москва
#7
OFFLINE Pokemon
- Пол: Мужчина
- Характеристики автомобиля: OOA-3000, 1991, C30SE, МКПП, седан
- Имя: Igor
- Город: Arkhangelsk
#8
Guest_generic_*
- Гости
Блин, чтож вы все такие умные и строем не ходите . Вообще-то и сам вопрос задан не в том разделе. Честное слово, ребята, давайте жить дружно а!!! Если вы такой умный, то не опускайтесь до оскорбительных высказываний. А вот с какой целью задавался вопрос и мне интересно.
#9
OFFLINE Vladimir Lyagera
- Пол: Мужчина
- Характеристики автомобиля: Omega A Caravan, 1992, C20NE, МКПП
- Имя: Владимир
#10
Guest_generic_*
- Гости
Обороты_карданного_вала = обороты_двигателя / передаточное_число_включенной_передачи
#11
Guest_generic_*
- Гости
#12
Guest_generic_*
- Гости
Хм. а хотя ..нахрена нам передаточное число коробки? обороты двигателя? Может попробовать высчитать с помощь радиуса колеса( общего, диск+ резина), и передаточным числом редуктора.Хм. это только предположения
#13
OFFLINE Арчи
- Пол: Мужчина
- Характеристики автомобиля: Опель Омега А, 1987 года, АКПП, C 20 NE продана в связи с отъездом в Германию, сейчас пешеход.
- Имя: Артур
Мда..сам бред какой то понаписал)))Мы ж не знаем, сколько делает оборотов колесо на скорости напрмиеи 30км\ъч..или знаем?
#14
OFFLINE vovich
- Пол: Мужчина
- Характеристики автомобиля: "Opel Omega B, 2003, AКПП, 2.6л, была Омега А 1988г
- Имя: Влад
- Город: Kenigsberg
Мда..сам бред какой то понаписал)))Мы ж не знаем, сколько делает оборотов колесо на скорости напрмиеи 30км\ъч..или знаем?
обороты колеса=скорость/длина окружности колеса. Длина окружности = 2 пиR =пиD
Все связано, обороты колеса зависят от оборотов двигателя (иначе как мы газуем) через передаточное отношение коробки (зависит от включенной передачи) и редуктора.
Можно посчитать обороты кардана через обороты тахометра, зная передаточное число включенной передачи или через скорость, зная передаточное число редуктора.
#15
OFFLINE Арчи
Частота оборотов кардана и углы работы
Частота вращения
Допустимая частота оборотов карданного вала зависит от следующих параметров:
- Размер карданного вала
- Деформация вилок вследствие центробежной силы
- Класс точности балансировки
- Вращение без биения соединительных фланцев
- Рабочий угол между валами
- Длина карданного вала
Частота оборотов x угол между валами
Теоретические обоснования и многочисленные исследования случаев обращения показали, что для того чтобы ход карданной передачи был плавным, не должны превышаться моменты инерции средней части карданного вала.
Возможный с точки зрения механики угол между валами для каждого шарнира зависит от размера карданного вала. На практике значение угла между валами, описанного выше с помощью кинематических уравнений, должно быть ограничено в соответствии с необходимой частотой вращения.
В следующей таблице содержится информация о максимальных частотах вращения и максимально допустимых значениях комплексного параметра
для изделий различных размеров для момента инерции средней части, соответствующей длине карданного вала 1500 мм.
При приближении частоты вращения к критическому значению для соблюдения качества балансировки (см. балансировку карданных валов) может возникнуть необходимость уменьшить значение частоты вращения.
2015
2020
2025
2030
2035
2040
2045
2047
2050
2055
2060
2065
6 000
6 000
6 000
6 000
5 600
5 000
4 700
4 500
4 500
4 500
4 100
3 900
27 000
26 000
24 000
22 000
21 000
20 000
19 000
19 000
19 000
18 000
17 000
17 000
Поскольку на практике плавный ход карданной передачи в большой степени зависит от условий монтажа, то приведённые в таблице значения n x ß могут быть приняты только в качестве ориентировочных. При оптимальных системах упругих элементов значения могут быть превышены не более чем на 50%.
Критическая частота вращения
Карданные валы это изгибно-упругие конструкции, для которых должен быть произведен расчет критическую частоту вращения.
Исходя из соображений безопасности максимально допустимая рабочая частота вращения должна быть ниже критической.
На диаграмме ниже представлена зависимость критической частоты вращения (для различных размеров конструктивных элементов) от эксплуатационной длины и размеров труб, указанных в каталоге.
Приведённые на диаграмме значения действительны при нормальных условиях установки с расстоянием между центральной частью карданного шарнира и центром соседнего подшипника равным 3 x M.
Для обеспечения безопасного и плавного движения максимально допустимая рабочая частота вращения (80 % представленной на диаграмме критической частоты вращения) не должна быть превышена.
При превышении допустимой частоты вращения следует сократить длину карданного вала или же предусмотреть установку промежуточной опоры вала.
Следующие диаграммы применимы только для карданных валов стандартной модификации. При особых модификациях с подвижным шлицевым соединением, превышающем стандартные размеры, или других изменениях, сокращающих изгибную жёсткость, должен производиться специальный расчёт критической частоты вращения. В этом случае целесообразно получить нашу консультацию.
Критическая частота вращения карданных валов в зависимости от эксплуатационной длины
Расчет элементов карданной передачи
При расчете карданных передач с шарнирами неравных угловых скоростей рассчитываются карданный вал, крестовина, вилки и подшипники карданного шарнира.
Для определения основных размеров карданного вала необходимо определить максимальную частоту вращения карданного вала, соответствующую максимальной скорости автомобиля.
Максимальную частоту вращения карданного вала, соответствующую максимальной скорости автомобиля рассчитывают по формуле:
где – частота вращения коленчатого вала двигателя при максимальной мощности; – передаточное число высшей ступени коробки передач; – коэффициент, зависящий от типа двигателя автомобиля.
Для определения основных размеров карданного вала необходимо также определить расчетный крутящий момент на карданном валу на низшей ступени в коробке передач.
Расчетный крутящий момент на карданном валу определяют по формуле:
После определения максимальной частоты вращения карданного вала и расчетного крутящего момента на карданном валу выбирают соответствующие стандартные размеры сечений труб карданных валов.
Критическую частоту вращения карданного вала определяют по формуле:
где – внешний диаметр карданного вала; – внутренний диаметр карданного вала; – длина карданного вала.
Расчетная критическая частота вращения карданного вала обычно превосходит действительное значение вследствие податливости опор, неточной балансировки вала, наличия зазоров в шлицевых соединениях. Опыт эксплуатации показал, что для удовлетворительной работы карданной передачи необходимо вводить коэффициент запаса по критической частоте вращения:
Напряжение кручения трубчатого вала рассчитывают по формуле:
где – момент сопротивления сечения кручению.
Допустимые напряжения кручения карданных валов легковых автомобилей — [ ] = 25 ¸ 55 МПа; грузовых автомобилей — [ ] = 100 ¸ 120 МПа.
На жесткость карданный вал рассчитывают по углу закручивания:
где – полярный момент инерции сечения; G – модуль упругости при кручении.
Допустимый угол закручивания – [Q] = 7 ¸ 8° на один метр длины вала.
Размеры крестовины карданного шарнира определяют размеры всего карданного шарнира. Их находят из условий, что крестовина не будет иметь остаточных деформаций под действием меньшей из величин: максимального расчетного крутящего момента на карданном валу, определенного по двигателю или по сцеплению.
Высоту крестовины карданного шарнира по шипам, исходя из максимального крутящего момента по двигателю, определяют по формуле:
Высоту крестовины карданного шарнира по шипам, исходя из максимального крутящего момента по сцеплению, определяют по формуле:
где – вес, приходящийся на мост, к которому подводится крутящий момент через рассчитываемую карданную передачу; – продольный коэффициент сцепления.
По определенной высоте крестовины выбирают соответствующий стандартный типоразмер карданного шарнира.
Шипы крестовины карданного шарнира рассчитывают по напряжениям изгиба и среза.
Напряжение изгиба шипа в опасном сечении А—А определяют по формуле:
где – максимальная нагрузка на шип крестовины; – длина шипа; – момент сопротивления сечения шипа изгибу.
При расчете максимальной нагрузки на шип крестовины принимают, что условно сосредоточенная сила действует в середине шипа. Максимальную нагрузку на шип крестовины карданного шарнира рассчитывают по формуле:
где r – плечо приложения максимальной нагрузки; g – угол наклона валов карданной передачи.
Момент сопротивления сечения шипа изгибу определяют по формуле:
где – диаметр шипа крестовины.
Допустимые напряжения изгиба – [ ] = 250 ¸ 300 МПа.
Напряжение среза шипа крестовины определяют по формуле:
Допустимые напряжения среза – [ ] = 60 ¸ 80 МПа.
Вилка карданного шарнира под действием максимальной нагрузки на шип крестовины испытывает изгиб и кручение.
Напряжение изгиба вилки рассчитывают по формуле:
где с – плечо изгиба.
Момент сопротивления изгибу для прямоугольного сечения определяют по формуле:
где b, h – соответственно, высота и ширина сечения вилки карданного шарнира.
Допустимые напряжения изгиба вилки – [ ] = 60 ¸ 80 МПа.
Напряжение кручения вилки определяют по формуле:
где а – плечо кручения; – момент сопротивления сечения кручению.
Момент сопротивления сечения кручению рассчитывают по формуле:
где – коэффициент, зависящий от отношения ширины сечения вилки к его высоте.
Допустимые напряжения кручения – [ ] = 120 ¸ 150 МПа.
Игольчатые подшипники карданных шарниров рассчитывают по допустимой нагрузке.
Допустимую нагрузку на подшипник карданного шарнира определяют по формуле:
где – количество иголок в подшипнике; – длина иголки; – диаметр иголки; — передаточное число до рассчитываемой карданной передачи.
После расчета допустимой нагрузки необходимо проверить полученное значение на соответствие условию:
5.3.2 Расчет карданной передачи с шарнирами равных угловых скоростей
Максимальный момент по сцеплению , Н×м, передаваемый шарниром, определяют по формуле:
где – вес, приходящийся на колесо.
Для обеспечения необходимой плавности работы и равномерного распределения нагрузки число шариков в шариковом карданном шарнире с делительным механизмом должно быть четным, поэтому на практике устанавливают четыре (шесть) шариков, равномерно распределенных по окружности.
Допустимое окружное усилие рассчитывают по формуле:
где Р – окружная сила, действующая на шарик.
Окружную силу, действующую на шарик, определяют по формуле:
где R – радиус расположения шариков.
Размеры внутренней обоймы должны обеспечить надежную связь с ведущим валом, и это предопределяет радиус расположения шариков.
Соотношение между радиусом расположения шариков и их диаметрами для обеспечения заданного срока службы рекомендуют определять по эмпирической зависимости:
Карданный вал в приводе передних колес – цельнолитой. Поэтому рассчитывают его только по углу закручивания по формуле (5.10), при этом полярный момент инерции для сплошного сечения определяют по формуле: