5. Основы расчета деталей ведущих мостов Расчет полуосей на прочность
Расчет полуосей на прочность проводится по максимальному динамическому моменту, имеющему место при резком включении сцепления или сцеплению ведущих колес с грунтом при максимальном значении коэффициента сцепления φмах., а также по наибольшему значению осевой силы при повороте или заносе автомобиля.
1. Первый расчетный режим – прямолинейное движение при максимальном сцеплении колес с дорогой (расчет проводят по величине максимальной силы тяги Ррmax = Zk·φмах):
а) для полуразгруженной оси расчет проводят с учетом сложного напряженного состояния от изгиба и кручения (рис.15-а):
;
б) для полуоси на ¾ разгруженной (рис.15-б):
;
в) для полностью разгруженной оси расчет ведут только на кручение от момента Мр.мах = Рр.махrk (рис.15-в):
.
В приведенных выше формулах приняты следующие обозначения (рис.15):
Zk – реакция на колесо со стороны дороги;
R– реакция со стороны корпуса дифференциала на шейку полуоси;
rk - радиус качения колеса;
d– диаметр полуоси в опасном сечении.
Другие обозначения очевидны с учетом рис.15. Значения коэффициента сцепления φмах принимают в расчетах равным 0,8…0,9.
2. Второй расчетный режим – поворот или занос автомобиля. Наибольшие значения осевой силы при повороте или заносе будут иметь место при тяговой силе Рр = 0. При расчете учитывается действие сил реакции на колесо со стороны дороги Zk и осевой силы Y = Zk·φ1мах. Здесь φ1мах - коэффициент сцепления колеса с дорогой в поперечном направлении; принимают, что ·φ1мах = ·φмах. Соответствующие напряжения изгиба определяют как:
а) для полуразгруженной оси (рис.15-а):
б) для полуоси на ¾ разгруженной (рис.15-б):
.
Величина реакции R на внутренний конец полуоси со стороны дифференциала подсчитывают по формуле:
в) для полностью разгруженной оси действие боковой силы на повороте автомобиля не проявляется (рис.15-в):
3. Третий расчетный режим – максимальная динамическая нагрузка при резком включении сцепления (автомобиль с колесной формулой 4×2). Наибольший крутящий момент, действующий в полуоси любого конструктивного исполнения, соответствует величине:
.
В этой формуле Ме.тах– максимальный крутящий момент двигателя;uk1иu0 – передаточные числа коробки на первой передаче и главной передачи автомобиля. Коэффициент динамичностиkdв зависимости от условий эксплуатации принимают равным 1,1…1,5. При полностью заблокированном дифференциале коэффициент блокировкиk0= 1 и весь момент может быть передан на одну полуось.
При этом касательные напряжения в полуоси от крутящего момента Мопределятся как:
.
Для этого режима полуось рассчитывают также на угол закручивания θот моментаМпо формуле:
,
где l– длина полуоси;
G– модуль упругости 2-го рода материала полуоси;
Iр– полярный момент инерции расчетного сечения полуоси:
.
Полуоси изготовляют из легированных сталей марок ЗОХГС, 40ХМА, 40Х и подвергают закалке ТВЧ. Допускаемые напряжения изгиба для этих сталей соответствуютσ= 600…750МПа; напряжения крученияτ= 500…650МПа.
При передаче крутящего момента ведущему колесу полуоси работают в основном на кручение. Допустимый угол закручивания 8° на 1 м длины полуоси.