Размер шарнира карданного вала

Согласно отраслевого стандарта «Шарниры карданные неравных угловых скоростей», «Основные размеры и технические требования» определяют типаж (типоразмеры) карданных шарниров, обеспечивающий в основном потребность в них всех автомобильных заводов.

Практика проектирования карданных передач показала, что подбор карданных шарниров, исходя из максимального крутящего момента силового агрегата, без учета конструкции и специфических условий работы трансмиссии (углов между валами, стабильности режима, нагруженности трансмиссии и т.п.) не дает удовлетворительных результатов.

Рис. 5.7. Основные размеры карданного шарнира

В качестве определяющего размера карданного шарнира можно принять размер Н между торцами крестовины.

Основные размеры карданных шарниров в зависимости от их типоразмеров в соответствии с рисунком выше (табл. 5.3.)

Таблица 5.3

Типо- размер шарнира	Размер Н между торцами крестови-ны, мм	Диаметр шипа, D, мм	Размер Н2 между опорными поверхностями вилок, мм	Расстояние В от оси крестовины до плоскости фланца, мм	Диаметр D1 отверстия под подшипник, мм	Диаметр D2 центрирую-щего выступа фланца, мм
VI		33,65
VII		33,65				198 или 132
VIII

При передаче крутящего момента карданным шарниром опасное сечение крестовины у галтели шипа подвергается совместному действию изгиба и сдвига.

Наибольшее нормальное напряжение в опасном сечении 1:

σ^' = (5.1)

где: σ – напряжение изгиба;

τ – напряжение сдвига.

Если обозначить рабочую длину иглы ℓ, диаметр шипа d, а размер оси шарнира до середины иглы R и принять, что на шип действует усилие Р, приложенное в середине длины иглы, а также что для типового шарнира средних и тяжелых карданных валов существуют зависимости:

d = 0,229 Н

ℓ = 0,169 Н

R = 0,411 Н

то после подстановки значений напряжений изгиба и сдвига, соответствующих принятым условным обозначениям, в выражение (5.1) и преобразования его, получаем:

М = 7,35 · 10^-6 · H³ σ^'

Принимая предел упругости σ^' = 7000 кгс/см² и коэффициент запаса карданного шарнира равным 2,0, окончательно получаем, что высота Н должна быть равна или больше меньшей из величин:

Н ≥ 1,57 , или Н ≥ 1,57 ,

где: и₁ – передаточное число первой передачи в коробке передач;

G_г – вес, приходящийся на задний мост при полной нагрузке

автомобиля, кгс;

R_к – радиус качения колеса, м;

и_о – передаточное число главной передачи.

Определенный таким образом размер Н соответствует автомобилям с карбюраторными двигателями. Если же крутящий момент передается от дизеля, то величину М_д · u₁ умножить на коэффициент, равный 1,2.

Зная размер Н, по таблице выше можно выбрать соответствующий типоразмер карданного шарнира. Диаметр игл в подшипниках для грузовых автомобилей принимать равным 3 мм.

Статическая грузоподъемность подшипника С_о. кгс:

C_о = 2,2 Zℓd,

где: Z – число игл в подшипнике;

ℓ - рабочая длина игл, мм;

d – диаметр иглы, мм.

Значение статической грузоподъемности, вычисленное по данной формуле, соответствует вполне определенному значению твердости дорожки качения – номинальной твердости НRС 60-62. При твердости дорожки качения меньше номинальной вводится коэффициент грузоподъемности К_г и тогда грузоподъемность:

С_оэф = С_о К_г

Рис. 5.8. Зависимость коэффициента грузоподъемности К_г от твердости

дорожки качения, рекомендуемая в различных странах:

1 – СССР; 2 – ФРГ; 3 – Италия; 4 – Швеция; 5 – ГДР; 6 - Англия

На рисунке показаны зависимости коэффициента К_г от твердости, рекомендуемые в различных странах.

Грузоподъемность С_оэф ≥ Р

Р = Таблица 5.4

Параметры	Расчетные параметры
По прочности крестовины	По статической грузоподъемности подшипника
Передаваемый крутящий момент, кгс∙м
Высота по шипам крестовины, мм	≥127,18	≥133,27	≥144,6	≥164,19	≥177,05	-	-
Диаметр шипа крестовины, мм	≥29,12	≥30,51	≥33,11	≥37,59	≥40,54	29,5	30,6
Число игл	-	-	-	-	-
Рабочая длина иглы, мм	≥21,49	≥22,52	≥24,43	≥27,74	≥29,92	-	-
Длина иглы, мм	-	-	-	-	-	-	-
Диаметр иглы, мм	-	-	-	-	-	2,5	3,0
Долговечность подшипника, ч	-	-	-	-	-	-	-

Таблица 5.5

Параметры	Расчетные параметры
По статической грузо- подъемности подшипника	По долговечности подшипника
Передаваемый крутящий момент, кгс∙м
Высота пошипам крестовины, мм	-	-	-
Диаметр шипа крестовины, мм	33,5	38,2	41,3	29,46	33,65	33,56		46,8
Число игл
Рабочая длина иглы, мм	-	-	-	19,8	21,8	23,8	21,8	27,8
Длина иглы, мм	-	-	-	21,8	23,8	25,8	23,8	29,8
Диаметр иглы, мм	3,0	3,0	3,5	2,5	3,0	3,0	3,0	3,5
Долговечность подшипника, ч	-	-	-