TU v Liberci Fakulta strojní Katedra vozidel a motorů Kolové dopravní a manipulační stroje I 3 Hnací hřídele. Hnací hřídele

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "TU v Liberci Fakulta strojní Katedra vozidel a motorů Kolové dopravní a manipulační stroje I 3 Hnací hřídele. Hnací hřídele"

Marek Macháček
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 Hnací hřídele Kloubový hnací hřídel = Transmise = Přenáší točivý moment mezi dvěma převodovými ústrojími = Převodové ústrojí na výstupu je obvykle pohyblivé po definované dráze (pohyb v čase nestacionární) Důvody využití kloubových hnacích hřídelů v konstrukci KDMS - Přenos momentu mezi polohově variabilními převodovými ústrojími - Přenos momentu mezi konstrukčně vzdálenými ústrojími Požadavky kladené na kloubové hnací hřídele - Přenos momentu s vysokou účinností - Přenos momentu s konstantním převodem - Dlouhá životnost - Provoz bez údržby (s minimální údržbou) - Nízký moment setrvačnosti Rozdělení kloubových hnacích hřídelů podle polohy v HÚ - Podélné (spojovací) rovnoběžné s podélnou osou vozidla propojují převodovou a rozvodovou skříň - Příčné (pokud není náprava tuhá) Propojují diferenciál s hnacími koly Rozdělení kloubových hnacích hřídelů podle převodu - S konstantním převodem (stejnoběžné - homokinetické) - S periodicky proměnlivým převodem (Kardanovy) MOTOR o P Rozvodovka Kloubový hřídel Křížový kloub Kolo Křížový kloub Pavel Němeček 009 /8

Požadavky kladené na kloubové hnací hřídele - Přenos momentu s vysokou účinností - Přenos momentu s konstantním převodem - Dlouhá životnost - Provoz bez údržby (s minimální údržbou) - Nízký moment

2 Podélné hnací hřídele (spojovací hřídele) Složení Kardanova hřídele - Vstupní hřídel s unášečem - Spojovací hřídel (tenkostěnná trubka) s drážkováním pro připojení unášeče na jedné straně a s pevným připojením unášeče na straně druhé - Výstupní hřídel s unášečem - Kříže pro propojení unášečů Délka spojovacího hřídele omezena ohybovými kmity,8.0 Kritická úhlová frekvence (plný hřídel) : (dutý hřídel) : ω krit = 4 4,8.0 D l ( D + d ) Spojovací hřídel je třeba konstruovat s frekvencí otáčení max. (0,6 0,8)ω krit Frekvence otáčení ω dána parametry HÚ. Spojovací hřídele nutno kvalitně vyvažovat. Buzení vibrací : proměnlivé ω spojovacího hřídele Délka hřídele dána : ) ω krit (vibrační omezení) ) vzdáleností spojovaných částí HÚ (podmínka funkce HÚ) ω krit Podmínka je konstrukční (povinná) a pokud zároveň nevyhoví podmínka, je nutno hřídel rozdělit nebo podepřít ložiskem. Podpěrné ložisko výrazně snižuje vibrace. Nutná podmínka správné funkce : Přední a zadní unášeč (vidlice) musí ležet v téže rovině. Namáhání spojovacího hřídele - krut únavové namáhání při proměnlivém ω - otlačení v drážkování únavové namáhání při proměnlivém ω - ohyb ve vidlicích unášečů únavové namáhání při proměnlivém ω - ohyb + krut ve vlastním hřídeli = l Pavel Němeček 009 /8

0 Kritická úhlová frekvence (plný hřídel) : (dutý hřídel) : ω krit = 4 4,8.0 D l ( D + d ) Spojovací hřídel je třeba konstruovat s frekvencí otáčení max.

3 Kardanův kloub B ϕ BA = B A B / a α A ϕ A / b Trajektorie výstupních vidlic C T C ϕ α B ϕ B T B / a Platí : = A) Pohyb B B / = B C B / BC T = BO. tgϕ () BB T = BO. tgϕ () BC T = BB T. cosα (3) AA BC ϕ A Trajektorie vstupních vidlic A / O C T B α B T Dosazením () a () do (3) BO tgϕ = BO tgϕ cosα tgϕ = tgϕ cosα ϕ tgϕ = arctg cosα Pavel Němeček 009 3/8

4 ϕ α = 0 α = 0 α = 0 α = 30 α = 40 α = 50 α = 60 α = 70 α = 80 α = 85 α = 90 Převodový poměr ω i = ω dϕ = = dϕ + tg ϕ cosα cos ϕ cos α = cosα sin α.cos ϕ Pavel Němeček 009 4/8

5 6 převodový poměr i ϕ α = 0 α = 0 α = 0 α = 30 α = 40 α = 50 α = 60 α = 70 α = 80 α = 85 α = 90 Zrychlení ε ε dω dt dω dϕ dω. ω dϕ dt dϕ = = =. cosα.sin α.sin ϕ = ω cosα () t Pavel Němeček 009 5/8

6 úhlové zrychlení ω = konst ϕ α = 0 α = 0 α = 0 α = 30 α = 40 α = 50 α = 60 α = 70 α = 80 α = 85 α = 90 Energetická rovnováha P = P M k = Mk Iε Pavel Němeček 009 6/8

7 Pavel Němeček 009 7/8

8 Úkol : Příčné hnací hřídele - přenášet hnací moment z diferenciálu na hnací kola - vyrovnávat rozdíly délek náprav při propružení Řídicí náprava - umožnit řiditelnost a přenos momentu s konstantním převodem Příčné hnací hřídele z hlediska kinematiky (především řídicí nápravy): - dvojité křížové klouby nákladní automobily - stejnoběžné klouby osobní automobily Stejnoběžné (Homokinetické) klouby přenáší v jediném kloubu moment s konstantním převodem (i = ) mezi různoběžnými hřídeli Podmínka stejnoběžnosti : moment je přenášen v rovině jejíž sklon je poloviční úhlu sklonu hřídelů. Stejnoběžný kloub : - pevný - na straně kola - posuvný na straně převodů Druhy stejnoběžných kloubů: Pavel Němeček 009 8/8

automobily Stejnoběžné (Homokinetické) klouby přenáší v jediném kloubu moment s konstantním převodem (i = ) mezi různoběžnými hřídeli Podmínka stejnoběžnosti : moment je

9 Rzeppa (Birfieldův) kloub (nejrozšířenější 6 kuliček) (do 50 o ) Pavel Němeček 009 9/8

10 Pavel Němeček 009 0/8

11 Bendix (Weissův) kulový kloub (4 kuličky) (do 0 o ) Pavel Němeček 009 /8

12 Pavel Němeček 009 /8

13 Tripodový kloub (do 5 o ) Pavel Němeček 009 3/8

14 Pavel Němeček 009 4/8

15 Pavel Němeček 009 5/8

16 Poloosy Přenáší kroutící moment z diferenciálu na hnací kola. Síla na kole se vyjádří : M M maxipirη K FK = ( + η) r d s uzávěrkou diferenciálu : M MmaxiPiRη K FK = rd Další síly závisí na konstrukci nápravy. Výpočet se provádí pro : ) přímou jízdu F K ; F Z ; M K ) brždění F B ; F Z 3) průjezd zatáčkou F K ; F B ; F Y ; F Z 4) přejezd nerovnosti nutno počítat se setrvačnými silami reprezentují se dynamickým součinitelem,5 Typy poloos a) neodlehčená poloosa Ložiska posazena přímo na poloose Obvodová síla ozubeného kola přenesená na kolo vytváří ohybový moment Na poloosu působí všechny vnější a vnitřní síly V současné době se prakticky nepoužívá Pavel Němeček 009 6/8

Výpočet se provádí pro : ) přímou jízdu F K ; F Z ; M K ) brždění F B ; F Z 3) průjezd zatáčkou F K ; F B ; F Y ; F Z 4) přejezd nerovnosti nutno počítat se setrvačnými

17 b) poloodlehčené poloosy (polo-plovoucí SEMI FLOATING)) Vnitřní ložisko je posazeno na skříň diferenciálu Poloosou jsou zachyceny všechny vnější síly c) odlehčené poloosy (THREE QUARTER FLOATING) tříčtvrtinově plovoucí Q C B A Rozšířené u osobních i nákladních automobilů Vnější ložisko uloženo v tělese nápravy Vnitřní ložisko v tělese diferenciálu Pro B = 0 se bude F K a F Z přenášet na těleso nápravy (nikoliv na poloosu) Ohybový moment F Y nepřenese jedno ložisko (působí momentem F Y. r d ) Pro B 0 zachycuje poloosa navíc ohybové momenty od F K a F Z, a u diferenciálu vzniká B reakce : Q = F Z + F K C Pavel Němeček 009 7/8

nápravy Vnitřní ložisko v tělese diferenciálu Pro B = 0 se bude F K a F Z přenášet na těleso nápravy (nikoliv na poloosu) Ohybový moment F Y nepřenese jedno

18 d) odlehčené poloosy (FULL FLOATING) C L Síly F Z ; F K ; F Y se přenášejí na těleso nápravy a nezatěžují poloosu F Y bude zachyceno momentem na ložiskách : L = FY r C d Pavel Němeček 009 8/8

Podobné dokumenty

Hnací hřídele. Téma 7. KVM Teorie vozidel 1

Hnací hřídele. Téma 7. KVM Teorie vozidel 1 Hnací hřídele Téma 7 KVM Teorie vozidel 1 Hnací hřídele Kloubový hnací hřídel Transmise Přenáší točivý moment mezi dvěma převodovými ústrojími Převodové ústrojí na výstupu je obvykle pohyblivé po definované