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;
Gг – вес, приходящийся на задний мост при полной нагрузке
автомобиля, кгс;
Rк – радиус качения колеса, м;
ио – передаточное число главной передачи.
Определенный таким образом размер Н соответствует автомобилям с карбюраторными двигателями. Если же крутящий момент передается от дизеля, то величину Мд · 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 Со. кгс:
Cо = 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 Кг и тогда грузоподъемность:
Соэф = Со Кг
Рис. 5.8. Зависимость коэффициента грузоподъемности Кг 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 Кг от твердости, рекомендуемые в различных странах.
Грузоподъемность Соэф ≥ 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 | - | - | - |