16. Вибрация карданных передач. Критическая частота вращения карданного вала.

Во время работы кард. вал испытывает изгибающие, скручивающие и осевые нагрузки.

– Изгибающие нагрузки возникают в результате неуравновешенности кард. вала. Неуравновешенность появляется в результате механических повреждений, при износе шлиц. соединения или подшипников кард. шарниров, что приводит к вибрации и шуму. Кард. вал балансируют на станках. Дисбаланс зависит от max значения эксплуатац. угловой скорости. Проверяют биение кард. вала в сборе с шарнирами или без них. Уравновешенный вал в результате естественного прогиба, вызванного собственным весом, при некоторой угловой скорости, называемой критической, теряет устойчивость, прогиб вырастает на столько, что возможно разрушение вала.

В статическом положении ось вала смещена на расстояние е от оси вращения, а при угловой скорости ω получает прогиб f.

Тогда при вращении вала возникает центробежная сила.

Р_ц = m_в ( е+ f ) ω², где

m_в – масса вала.

Центробежная сила уравновешивается силой упругости вала.

Р_у = С_и f, где

С_и – изгибающая жесткость.

Поэтому:

m_в ω² (е+ f) = С_и f или f = .

Если С_и → m_в ω², то f→ ∞.

Критическая угловая скорость, вызывающая бесконечно большой прогиб,

ω_кр = ,

критическая частота вращения вала

n_кр = 30 ω_кр /π,

где С_и = q_в l_в / f (q_в – вес вала, l_в – длина вала).

m_в = π ( ) l_в γ / 4, где γ – плотность материала.

Критическая частота вращения кард. вала больше в 1,5-2 раза max эксплутационной.

Для повышения критической частоты вращения, уменьшить длину вала и увеличить наруж. и внутрен. диаметр вала до предела.

17. Анализ конструкций, требования, классификация карданных передач. Порядок расчета деталей.

Служат для силовой связи механизмов, валы которых не соосны или расположены под углом, взаимное расположение их может меняться в процессе движени

Применяются для лебедки и связи рулевого колеса с рулевым механизмом.

Требования:

1. Передача Mr без дополнительных нагрузок (изгибающие, скручивающие, вибрационные, осевые).

2. Передача крут. момента с обеспечением равенства угловых скоростей ведущ. и ведом. валов не зависимо от угла между соединяемыми валами.

3. Высокий КПД.

4. Бесшумность.

Классификация

Карданная передача ( закрытая, открытая)

Карданный шарнир ( полный, полукарданный)

Полукарданный шарнир ( жесткий, упругий)

Полный шарнир (неравных угловых скоростей, равных угловых скоростей)

Неравных угловых скоростей (простой, универсальный)

Равных угловых скоростей ( шариковой, шиповой, кулачковый)

Шариковый (с делительными канавками, с делительным рычажком)

С делительными канавками (четырехшариковый, шести-восьмишариковый)

Шести-восьмишариковый (простой, универсальный)

Кулачковый (сдвоенный, простой, универсальный)

Порядок расчета.

Определяют нагрузки в крестовине и вилке.

Шипы крестовины испытывают напряжение изгиба и смятие, а крестовина – напряжение разрыва.

Момент передаваемый шарниром не постоянен в течении 1 оборота, так же и силы действующие на детали шарнира, так же не постоянны.

П ри определении нагрузок, шарниром передается max динамический момент, который ограничивается коэф. запаса сцепления, а динамическое нагружение учитывается запасом прочности.

1. Напряжение изгиба шипа крестовины (300 МПа).

2. Напряжение среза шипа крестовины (60…80 МПа).

3. Напряжение крестовины на разрыв в сечении А – А площадью F. W_И = bh² / 6 – для прямоугольного сечения;

W_И = bh² / 10 – для эллиптического сечения.

4. Напряжение изгиба вилки (60…80 МПа).

W_КР = αbh – для прямоугольного сечения;

W_КР = bh² / 5 – для эллиптического сечения.

5. Напряжение кручения вилки (120 - 150 МПа).

6. Допустимые нагрузки на игольчатый подш-к. .

7. Напряжение кручения трубчатого вала. 100…120 Мпа

8. Напряжение кручения сплошного вала: 300…400 Мп

9. Напряжение закручивания кард. вала на некоторый уго

Допускаемый угол закручивания 7…8º на 1 м длины вала.

10 Напряжение смятия шлицев вала: 15…20 МПа, .

11. Напряжение среза шлицев вала: 25…30 МПа,

12 Осевое напряжение: