Бортовийавтомобіль великої вантажності колісної формули 6х6

Величина биения карданного вала в сборе не должна превосходить 0,5-0,8 мм.

На величину критической  угловой скорости влияют :

1. характер защемления вала в опорах,
2. величины зазоров в соединениях и подшипниках,
3. несносность деталей,
4. некруглость и разностенность трубы и ряд других факторов.

Для вала постоянного сечения  с равномерно распределенной нагрузкой, равной собственному весу, и свободно лежащего на опорах, которые не воспринимают изгибающих моментов

     (3.30)

 

где   - 1,2,3 – ступени критической угловой скорости,

Е – модуль упругости,

- длина вала между опорами,

- момент инерции сечения вала  для случая изгиба,

Р и m – вес и масса единицы длины вала.

Угловая скорость w карданного вала не должна достигать . Для трубчатого вала с наружным и внутренним диаметром D и d

 (3.31)  

  _(3.32)

  ;

 

   (3.33)

D=75 мм =0,075 м;

d=70 мм =0,07 м,

=1425 мм =1,425 м

= 6000 об/мин.

Величина  должна быть больше , где максимальное число оборотов карданного вала, составляет

 

Тепловой расчет карданного шарнира

 

Работа трения на шипах  карданного шарнира вызывает его  нагрев. Уравнение теплового баланса 

 (_3.34)

где L – мощность, подводимая к карданному шарниру, вт (дж/сек),

      dt – время работы карданного шарнира

m – масса детали, кг,

с – удельная теплоемкость стали (с = 500 дж/кг×град),

     k - коэффициент теплоотдачи

      = поверхность охлаждения нагреваемых деталей, ;

- разность между температурой  нагреваемых деталей кардана и температурой окружающего воздуха ;

       dt –прирост температуры нагреваемых деталей карданного шарнира.

 

Определение площади поверхности охлаждения нагреваемых деталей карданного шарнира.

 

S внешней щеки = 0,0037 м²,

S внутренней щеки = 0,0019 м²,

R-радиус подшипника = 0,0195 м

S половины боковой щеки = 0,0017 м²,

S половины поверхности крестовины = 0,0033 м²,

S всей поверхности крестовины = 0,0066 м²,

S - общая площадь охлаждения деталей карданного шарнира = 4S щеки внешн. + 4(S щеки внутр. - )+ боков. щеки + S крестовины = 0,043 м².

Плотность стали – 7,8×10^-3кг/м³.

Масса крестовины m_к = 569 г.

V щеки вилки = ;      ( 3.35)

Масса одной щеки

Общая масса: крестовины + 4 щеки вилки = 3,285 кг.

L – мощность подводимая к карданному шарниру.

       ( 3.36)

где:  m - коэффициент трения между шипом и вилкой m = 0,03,

R - расстояние от оси вращения вилки до точки приложения силы R =0,0475м,

d₁ – диаметр шипа крестовины d₁ = 0,025м,

g - угол наклона между валами g = 4⁰,

М_m – 82 кгс×м при n = 1700 об/мин.

Нагрев карданного шарнира  определяется по формуле:

,   ( 3.37)

где:

   

     (3.38)

Зависимость температуры  нагреваемых деталей карданного шарнира от времени работы представлена в таблице

 

Время работы карданного шарнира, сек	t - нагрев карданного шарнира,С0
0	0
10	0,56
60	3,26
120	6,64
180	10,2
240	12,9
600	26,6
960	33,4
1440	43,8
2880	53,4
4320	55,4
14400	55,8

t⁰

t, сек

Рисунок 9 - Зависимость разности между температурой

нагреваемых деталей кардана Т₁ и температурой окружающего

 воздуха Т₂ от времени работы карданного шарнира.

 

2.9.Материал деталей карданной  передачи автомобиля 

 

Карданные валы – Сталь20;труба, волоченая из холоднокатаной ленты      (ТУ 1046-62); твердость HRC 80-100.

Вилка кардана (приварная) –  Сталь35(ГОСТ 1050-60);твердость НВ 207-241.

Фланец-вилка – Сталь35(ГОСТ 1050-60);твердость НВ 217-255.

Крестовина кардана –  Сталь 20ХГНТР (ЧМТУ 22-58 ЦНИИЧМ); глубина  нитроцементированного слоя шипов 1,1-1,5 мм; твердость поверхностного слоя    HRC 60-65.

Скользящая вилка –  Сталь 45 (ГОСТ 1050-60); глубина закаленного  слоя      2-4 мм; твердость  закаленного слоя HRC 42-56.

Шлицевая втулка промежуточного карданного вала. Сталь 40Х(ГОСТ 4543-61);твердость НВ 255-285.

Распорные втулки подшипника опоры промежуточного вала – Сталь 45       (ГОСТ 1050-60); глубина  закаленного слоя 1,5-3 мм; твердость  HRC 45-56.

Передняя и задняя крышки подшипника опоры промежуточного вала – Сталь 08, лист толщиной 1 мм (ГОСТ 3680-57 и ГОСТ 914 56).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. РУЛЬОВЕ УПРАВЛІННЯ.

Рульове управління призначене для підтримання або зміни  напрямку руху автомобіля

Технічні характеристики

Тип рульового механізму	гайка-рейка і зубчатий сектор
Вільний хід рульового  колеса, град	не більше 25
Сходження передніх коліс, мм	0.. .2
Передаточне число рульового  механізму	23,6
Заправна місткість механізму, л	1,25
Масло, яке застосовується:  основне	масло для гідросистем  марки "Р"
замінник	веретенне масло АУ, масло  АУП
Тип підсилювача	гідравлічний, поршневого типу
тиск в системі гідропідсилювача, мПа	6,5....7,0
Заправна місткість, л	5,0
Застосовується гідравлічна  рідина: основна	масло для гідросистем  марки "Р"
Замінник	веретенне масло АУ, масло  АУП

Рисунок 10 - Схема рульового управління: 1 – рульова колонка з рульовим колесом і валом; 2 – повздовжня рульова тяга; 3 – рульовий механізм; 4 – рульова сошка;5 – масляний бачок; 6 – масляний насос; 7 – розподільчий пристрій; 8 – силовий циліндр; 9 – поперечна рульова тяга.

Рульове управління (рис. 30)  включає:

- рульову колонку з  рульовим колесом і валом;

- рульовий механізм;

- рульову сошку;

- систему гідропідсилення;

  - рульові тяги.

Рульова колонка з рульовим колесом і  валом служить для забезпечення приводу збірних одиниць рульового механізму і системи гідропідсилення. Рульова колонка закріплена в кабіні. В її середині проходить вал, на якому посаджене рульове колесо. Інший кінець вала через карданний вал і вхідний вал розподілювача з'єднаний з гвинтом рульового механізму.

Рульовий  механізм призначений для виконання повороту рульового колеса в кутове переміщення рульової сошки. Він (рис. 31) складається з картера, гайки-рейки, вала з зубчатим сектором, підшипників, елементів кріплення і ущільнення.

Для зменшення тертя гайка-рейка  на гвинті посаджена на 102 шариках. Всі  ці деталі підбираються із однієї розмірної  групи, тому порушувати їх комплексність  не можна. Гайка-рейка знаходиться  в постійному зачепленні з сектором. На валу сектора на шліцах посаджена  сошка. Гвинт в корпусі механізму  встановлений на двох радіально-упорних  сферичних підшипниках, а вал  сектора на двох металокерамічних втулках.  При крученні гвинта, оскільки гайка-рейка  разом з ним крутитися не може, то вона на 102 шариках ковзає по гвинту і провертає вал з зубчатим сектором, який забезпечує кутове переміщення  рульової сошки.

До рульового механізму  кріпиться і знаходиться з  ним в кінематичному зв'язку розподільний пристрій 5 системи гідропідсилення.

Рисунок 11 - Рульовий механізм: 1- картер; 2- гвинт; 3- гайка-рейка; 4-шарики;5-розподільчий пристрій; 6-вал з зубчатим сектором.

 

Рульова сошка призначена для приводу тяг рульового управління. Вона посаджена на шліцах вала сектора. Для правильної установки сошки, на торці шліцьового кінця вала сектора і сошки нанесені помітки. При установці сошки на вал, ці мітки повинні бути поєднанні.

Система гідропідсилення служить для полегшення повороту і утримання в прийнятому положенні направляючих коліс автомобіля, зниження дії на рульове колесо динамічних навантажень, які виникають із-за нерівної дороги і підвищення руху.

Система включає (рис. 30):

- масляний бачок 5;

- масляний насос 6;

- розподільний пристрій 7;

- силовий циліндр 8;

- з'єднуючі трубопроводи  і шланги.

Масляний бачок служить резервуаром для гідравлічної рідини, необхідної для забезпечення нормального температурного режиму гідропідсилювача. Бачок, крім сітчастого фільтра заливної горловини, має сітчастий фільтр з тарільчатим  перепускним клапаном в лінії зливу. При забрудненні фільтра, гідравлічна рідина зливається в бачок, минаючи фільтр.

Для забезпечення більш якісного очищення масла від домішок в  період обкатки автомобіля, фільтр лінії зливу додатково забезпечений батистовою тканиною, яка закріплена двома пружинами. Після обкатки  автомобіля тканина з пружинами  знищується і більше не встановлюється.

Рисунок 12 - Масляний насос: 1- шків; 2 - валик насоса; 3 - корпус; 4 - статор;5 - колектор насоса; 6 - розподільчий диск;7- перепускний клапан;  8 - запобіжний клапан;9 - ротор; 10 - лопасті; 11 - гвинт натягу приводного гвинта.

 

Масляний насос призначений для нагнітання робочої рідини в силовий циліндр і забезпечення її циркуляції в гідравлічній системі рульового управління. Він кріпиться до кришки розподільних шестерень з лівої сторони двигуна, приводиться дію через клинопасову передачу від колінчатого валу двигуна. Насос - лопастного типу, подвійної дії ( за оберт вала насоса відбувається 2 повних цикли всмоктування і два нагнітання)

Насос (рис.32) складається  з корпусу 3, статора  4, розподільного  диску 6, ротора 9  з лопастями 10, приводного валу 2, перепускного 7, охоронного 8 клапанів, підшипників.

Рисунок 13 - Розподільний пристрій:1 - гвинт рульового механізму;  2 – корпус;  3 - пропускний клапан;  4 – золотник;  5 – втулка; 6 – вхідний вал;  7 - орсіонний валик; 8 - реактивні плунжери.

До бака

До насоса

До гідроциліндра

Статор, ротор і лопасті складають деталі одної розмірної групи, тому порушення її комплектності не допускається. При збиранні насоса необхідно звертати увагу ще й на те, щоб стрілка на статорі співпадала з направленням обертання вала насоса (як дивитися зі сторони шківа).

Принцип дії насоса заключається в наступному. При обертанні вала насоса, лопасті  під дією центробіжних сил пересуваючись в пазах ротора притискаються до внутрішньої поверхні статора.

Лопасті захоплюють масло і подають його нагнітаючу порожнину через отвори в розподільному диску. Постійність продуктивності насоса, при різних оборотах вала насоса,

 

досягається за рахунок спрацювання  перепускного клапана. Коли продуктивність  насоса починає перевищувати необхідний рівень, перепускний клапан віджимається і частина масла попадає назад  у всмоктуючу порожнину.

 

При різкому зростанні  тиску в системі гідропідсилювання  (наприклад, колесо вдарилось о бордюр) віджимається шарик запобіжного клапана, певна кількість масла перетікає у всмоктуючу порожнину насоса.  Подвійна дія насоса досягається за рахунок наявності в насосі двох  всмоктуючих   і нагнітаючих зон.

Розподільчий  пристрій служить для направлення потоків гідравлічної рідини в силовий циліндр при повороті автомобіля, забезпечування силового зв'язку між керованими  колесами та рульовим колесом, а також для забезпечення повороту коліс при непрацюючому двигуні. Розподільчий пристрій (рис. 33) влаштований в рульовий механізм і складається з корпуса 2, вхідного вала 6, втулки 5, золотника з двома упорними шариковими підшипниками, реактивних плунжерів 8, перепускного клапана 3, торсіона 7, елементів кріплення і ущільнення.

Вхідний вал у корпусі  розподілювача установлений на кулькових  підшипниках і на шліцах гвинта кермового  механізму. Шліцьове  з'єднання вхідного вала і гвинта виконано таким чином, що допускає поворот на невеликий  кут  деталей, що сполучаються, у  обидві сторони від нейтрального положення.