Hnací hřídele. Téma 7. KVM Teorie vozidel 1

Transkript

1 Hnací hřídele Téma 7 KVM Teorie vozidel 1

2 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 KVM Teorie vozidel 2

3 Hnací hřídele 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 KVM Teorie vozidel 3

4 Rozdělení hnacích hřídelů 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 KVM Teorie vozidel 4

5 Rozdělení hnacích hřídelů Rozdělení kloubových hnacích hřídelů podle převodu S konstantním převodem (stejnoběžné - homokinetické) S periodicky proměnlivým převodem (Kardanovy) KVM Teorie vozidel 5

6 Podélné hnací hřídele MOTOR o P Rozvodovka Kloubový hřídel Křížový kloub Kolo Křížový kloub KVM Teorie vozidel 6

7 Podélné hnací hřídele 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 KVM Teorie vozidel 7

8 Podélné hnací hřídele Délka spojovacího hřídele omezena ohybovými kmity Kritická úhlová frekvence (plný hřídel) : krit 1, D 2 l (dutý hřídel) : krit 1, D 2 l 2 d 2 KVM Teorie vozidel 8

9 Podélné hnací hřídele Spojovací hřídel je třeba konstruovat s frekvencí otáčení max. (0,60,8) krit Frekvence otáčení dána parametry HÚ. Spojovací hřídele nutno kvalitně vyvažovat. Buzení vibrací : proměnlivé 2 spojovacího hřídele Délka hřídele dána : krit (vibrační omezení) vzdáleností spojovaných částí HÚ (podmínka funkce HÚ) Podmínka 2 je konstrukční (povinná) a pokud zároveň nevyhoví podmínka 1, 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. KVM Teorie vozidel 9

10 Podélné hnací hřídele Namáhání spojovacího hřídele krut únavové namáhání při proměnlivém 2 otlačení v drážkování únavové namáhání při proměnlivém 2 ohyb ve vidlicích unášečů únavové namáhání při proměnlivém 2 ohyb + krut ve vlastním hřídeli. KVM Teorie vozidel 10

11 Coulombův - Kardanův kloub B 2 BA BA B / a A 1 A / b Charles-Augustin de Coulomb KVM Teorie vozidel 11

12 Kardanův kloub Trajektorie výstupních vidlic 1 A Trajektorie vstupních vidlic A / C T C 1 B O 2 B T B / C T a B B T Platí : AA BC Pohyb BB / = BCB / BC T = BO. tg 1 (1) BB T = BO. tg 2 (2) BC T = BB T. cos (3) Dosazením (1) a (2) do (3) BO tg 1 = BO tg 2 cos tg 1 = tg 2 cos 2 tg1 arctg cos α KVM Teorie vozidel 12

13 Kardanův kloub arctg tg1 cos KVM Teorie vozidel 13

14 Kardanův kloub 6 převodový poměr i i 1 d2 d tg 1 1 cos cos 2 cos 2 cos 2 1 sin cos KVM Teorie vozidel 14

15 Kardanův kloub úhlové zrychlení e e d d d d dt d1 dt d1 e 2 2 cos sin sin 21 1 cos t KVM Teorie vozidel 15

16 Kardanův kloub KVM Teorie vozidel 16

17 Kardanův kloub KVM Teorie vozidel 17

18 Kardanův kloub KVM Teorie vozidel 18

19 Kardanův kloub KVM Teorie vozidel 19

20 Kardanův kloub KVM Teorie vozidel 20

21 Kardanův kloub KVM Teorie vozidel 21

22 Příčné hnací hřídele Úkol : 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 KVM Teorie vozidel 22

23 Příčné hnací hřídele Stejnoběžné (Homokinetické) klouby přenáší v jediném kloubu moment s konstantním převodem (i = 1) 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 stejnoběžné klouby osobní automobily KVM Teorie vozidel 23

24 Příčné hnací hřídele KVM Teorie vozidel 24

25 Příčné hnací hřídele Rzeppa (Birfieldův) kloub (nejrozšířenější 6 kuliček) (do 50 o ) Alfred Hans Rzeppa KVM Teorie vozidel 25

26 Příčné hnací hřídele Rzeppa (Birfieldův) kloub KVM Teorie vozidel 26

27 Rzeppa (Birfieldův) kloub KVM Teorie vozidel 27

28 Rzeppa (Birfieldův) kloub KVM Teorie vozidel 28

29 Příčné hnací hřídele Bendix (Weissův) kulový kloub (4 kuličky) (do 20 o ) William Bendix KVM Teorie vozidel 29

30 Příčné hnací hřídele Bendix (Weissův) kulový kloub (4 kuličky) (do 20 o ) KVM Teorie vozidel 30

31 Příčné hnací hřídele Bendix (Weissův) kulový kloub (4 kuličky) (do 20 o ) KVM Teorie vozidel 31

32 Příčné hnací hřídele Bendix (Weissův) kulový kloub (4 kuličky) (do 20 o ) KVM Teorie vozidel 32

33 Příčné hnací hřídele Bendix (Weissův) kulový kloub (4 kuličky) (do 20 o ) KVM Teorie vozidel 33

34 Příčné hnací hřídele Tripodový kloub (do 25 o ) KVM Teorie vozidel 34

35 Příčné hnací hřídele Tripodový kloub (do 25 o ) KVM Teorie vozidel 35

36 Příčné hnací hřídele Tripodový kloub (do 25 o ) KVM Teorie vozidel 36

37 Příčné hnací hřídele Tripodový kloub (do 25 o ) KVM Teorie vozidel 37

38 Příčné hnací hřídele Tripodový kloub (do 25 o ) KVM Teorie vozidel 38

39 Příčné hnací hřídele Tripodový kloub (do 25 o ) KVM Teorie vozidel 39

40 Příčné hnací hřídele - POLOOSY Přenáší kroutící moment z diferenciálu na hnací kola u tuhých a kyvadlových náprav. Síla na kole se vyjádří : F K M M max i P i R K 1 r d S uzávěrkou diferenciálu : F K M M max i P r d i R K KVM Teorie vozidel 40

41 Příčné hnací hřídele - POLOOSY Další síly závisí na konstrukci nápravy. Výpočet se provádí pro : přímou jízdu F K ; F Z ; M K brždění F B ; F Z průjezd zatáčkou F K ; F B ; F Y ; F Z přejezd nerovnosti nutno počítat se setrvačnými silami reprezentují se dynamickým součinitelem 1,5 2 KVM Teorie vozidel 41

42 Typy poloos 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 KVM Teorie vozidel 42

43 Neodlehčená poloosa Typy poloos KVM Teorie vozidel 43

44 Typy poloos Poloodlehčené poloosy (polo-plovoucí SEMI FLOATING)) Vnitřní ložisko je posazeno na skříň diferenciálu Poloosou jsou zachyceny všechny vnější síly KVM Teorie vozidel 44

45 Typy poloos Poloodlehčená poloosa (polo-plovoucí SEMI FLOATING) KVM Teorie vozidel 45

46 Typy poloos Odlehčené poloosy (THREE QUARTER FLOATING) tříčtvrtinově plovoucí Vnitřní ložisko je posazeno na skříň diferenciálu Poloosou jsou zachyceny všechny vnější síly Rozšířené u osobních i nákladních automobilů Vnější ložisko uloženo v tělese nápravy Vnitřní ložisko v tělese diferenciálu Pro B = 0 se bude FK a FZ přenášet na těleso nápravy (nikoliv na poloosu) Ohybový moment FY nepřenese jedno ložisko (působí momentem FY. rd) Pro B 0 zachycuje poloosa navíc ohybové momenty od FK a FZ, a u diferenciálu vzniká reakce : Q B C 2 2 F Z F K KVM Teorie vozidel 46

47 Typy poloos Odlehčená poloosa- (THREE QUARTER FLOATING) Q C B A KVM Teorie vozidel 47

48 Typy poloos Odlehčené poloosy (THREE QUARTER FLOATING) tříčtvrtinově plovoucí Vnitřní ložisko je posazeno na skříň diferenciálu Poloosou jsou zachyceny všechny vnější síly Rozšířené u osobních i nákladních automobilů Vnější ložisko uloženo v tělese nápravy Vnitřní ložisko v tělese diferenciálu Pro B = 0 se bude FK a FZ přenášet na těleso nápravy (nikoliv na poloosu) Ohybový moment FY nepřenese jedno ložisko (působí momentem FY. rd) Pro B 0 zachycuje poloosa navíc ohybové momenty od FK a FZ, a u diferenciálu vzniká reakce : Q B C 2 2 F Z F K KVM Teorie vozidel 48

49 Typy poloos Odlehčené poloosy (FULL FLOATING) Síly F Z ; F K ; F Y se přenášejí na těleso nápravy a nezatěžují poloosu F Y bude zachyceno momentem na ložiskách : FY rd L C KVM Teorie vozidel 49

50 Typy poloos Odlehčená poloosa- (FULL FLOATING) C L KVM Teorie vozidel 50