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 φ_мах., 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 Р_рmax = Z_k·φ_мах):

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 М_р.мах = Р_р.махr_k (рис.15- в):

.

В приведенных выше формулах приняты следующие обозначения (рис.15):

Z_k – реакция на колесо со стороны дороги;

R – реакция со стороны корпуса дифференциала на шейку полуоси;

r_k - радиус качения колеса;

d – диаметр полуоси в опасном сечении.

Другие обозначения очевидны с учетом рис.15. Значения коэффициента сцепления φ_мах 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 Р_р = 0. При расчете учитывается действие сил реакции на колесо со стороны дороги Z_k и осевой силы Y = Z_k·φ_1мах. Здесь φ_1мах - коэффициент сцепления колеса с дорогой в поперечном направлении; принимают, что ·φ_1мах = ·φ_мах. 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 М_е.тах – максимальный крутящий момент двигателя; u_k1 и u₀ – передаточные числа коробки на первой передаче и главной передачи автомобиля. Коэффициент динамичности k_d в зависимости от условий эксплуатации принимают равным 1,1…1,5. При полностью заблокированном дифференциале коэффициент блокировки k₀ = 1 и весь момент может быть передан на одну полуось.

При этом касательные напряжения в полуоси от крутящего момента М определятся как:

.

Для этого режима полуось рассчитывают также на угол закручивания θ от момента М по формуле:

,

где l – длина полуоси;

G – модуль упругости 2-го рода материала полуоси;

I_р – 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 соответствуют σ = 600…750 МПа; напряжения кручения τ = 500…650 МПа.

При передаче крутящего момента ведущему колесу полуоси работают в основном на кручение. Допустимый угол закручивания 8° на 1 м длины полуоси.