Режимы нагружения карданной передачи

Известно, что в передаче с асинхронными карданами карданный вал из-за неравномерности вращения нагружается переменным крутящим моментом, максимальная величина которого зависит от угла наклона вала.

Частота колебаний моментов равна удвоенной частоте вращения ведущего вала. Зная максимальные моменты, а также конструктивные параметры карданной передачи, определяют напряжения в ее деталях, а валы, кроме того, проверяют на крутильные колебания.

Оценка нагрузочного режима карданной передачи по максимальным напряжениям в ее деталях признана вполне достаточной, так как эти детали, как правило, не имеют усталостных разрушений. При определении напряжений обычно ограничиваются только учетом сил, возникающих от передаваемого крутящего момента. Однако детали карданной передачи нагружаются также осевыми силами, возникающими в шлицевом соединении при перемещениях ведущих мостов. Как показывают исследования, эти силы могут достигать значительной величины. Установлено, что между осевой силой и передаваемым моментом существует нелинейная зависимость, что свидетельствует о непостоянстве коэффициента трения.

Нагруженность осевой силой карданных валов автомобилей КрАЗ исследовалась на стенде с качающейся промежуточной опорой. Измерения проводились методом тензометрирования. Ввиду того что стенд не позволял создать нагрузки, равные эксплуатационным, измерения осуществлялись при крутящем моменте до 80 кгс-м.

Если принять полученный из этой зависимости коэффициент трения 0,145, то максимальная осевая сила в карданных валах привода мостов автомобилей КрАЗ 2190 кгс (по моменту, ограниченному сцепным весом автомобиля). Если расчет вести по максимальному моменту двигателя, то осевая сила 5400 кгс. При такой осевой силе напряжения в деталях карданной передачи могут заметно возрасти, поэтому осевую силу при расчетах на прочность надо учитывать. Проиллюстрируем это на примере крестовины карданного вала привода заднего моста автомобиля КрАЗ-255Б.

Напряжения изгиба в шипе крестовины без учета осевой силы 2410 кгс/см2; с учетом осевой силы 2190 кгс, а с учетом осевой силы 5400 кгс. Таким образом, осевая сила увеличивает расчетные напряжения в шипе крестовины на 12,5%. Ниже приводятся некоторые сведения о параметрах карданной передачи автомобиля КрАЗ-255Б и даются полученные расчетным путем напряжения в основных деталях этой передачи.