Требования к полуосям

Дополнительно к общим требованиям к конструкции автомо­биля к полуосям предъявляются специальные тре­бования, в соответствии с которыми полуоси должны:

• обеспечивать передачу крутящего момента к ведущим коле­сам автомобиля без пульсации при их вращении с разными угло­выми скоростями;

• выполнять функции предохранителя при чрезмерно больших динамических нагрузках в системе механизмов привода к веду­щим колесам.

Рассмотрим указанные требования и их выполнение.

Передача крутящего момента. При движении автомобиля по неровностям дороги и на поворотах передача крутящего момента полуосями от дифференциала к ведущим колесам должна проис­ходить без пульсации при вращении колес с разными угловыми скоростями.

При передаче крутящего момента без пульсации соотношение между моментами на отстающем и забегающем колесах сохраня­ется постоянным (Мот/Мзаб = const).

Пульсация возникает при вращении полуосей с колебаниями. При пульсации полуосей при передаче крутящего момента соот­ношение между моментами на отстающем и забегающем колесах не остается постоянным, а изменяется (Мот/Мзаб ф const). При пуль­сации будет также изменяться и соотношение между угловыми скоростями на отстающем и забегающем колесах (соот/созаб ф const)

В результате пульсация полуосей отрицательно скажется на экс­плуатационных свойствах автомобиля и в первую очередь на его проходимости.

Одним из способов предотвращения пульсации является изго­товление полуосей с необходимой жесткостью, определяемой уг­лом закручивания. Так, максимальный угол закручивания полу­оси не должен превышать 8° на 1 м длины полуоси. При больших значениях максимального угла закручивания полуось будет склонна к колебаниям и резонансным явлениям и, следовательно, к пуль­сации.

Полуось — предохранитель от поломок. В эксплуатации при чрез­мерно больших динамических нагрузках могут возникнуть случаи, когда неизбежна поломка деталей механизмов ведущего моста. Полуось как легко и просто заменяемая деталь должна быть наи­более слабым звеном в системе механизмов привода к ведущим колесам автомобиля. Следовательно, полуось при возникновении неизбежной поломки деталей механизмов ведущего моста должна выполнять функции предохранителя и первой выходить из строя.

Выполнение полуосью функций предохранителя от поломки деталей ведущего моста и в первую очередь главной передачи до­стигается соответствующими конструктивными и технологичес­кими мероприятиями, в ходе которых определяются размеры по­луосей, материал, термообработка и др.

Расчет полуосей

Полуоси рассчитывают на прочность. Обычно расчет выполня­ется по сцеплению ведущих колес автомобиля с дорогой при мак­симальном значении коэффициента сцепления.

Расчет полуосей выполняется для трех нагрузочных режимов: прямолинейное движение автомобиля, занос автомобиля и пере­езд ведущих колес через препятствие (динамическое нагружение).

Полуразгруженная полуось. При движении автомобиля полу­разгруженная полуось (рис. 8.3, а) воспринимает следующие мо­менты:

Подставив значения тяговой силы Рт и нормальной реакции дороги Rz = mpGJ2 (mp = 1,2 — коэффициент перераспределения нагрузки; GK — нагрузка на колеса), определяют сложные напря­жения от изгиба и скручивания.

При заносе автомобиля тяговая сила Рт = 0, а полуось нагружа­ется изгибающим моментом от нормальной Rz и поперечной Ry реакций дороги. При этом на одной из полуосей (например, ле­вой) указанные изгибающие моменты складываются, а на другой полуоси — вычитаются.

Разгруженная полуось. Расчет разгруженной полуоси на проч­ность выполняется только для случая прямолинейного движения автомобиля. При этом полуось рассчитывается на кручение и жест­кость. Полуоси воспринимают значительные переменные нагрузки. Полуразгруженная полуось разрушается в опасном сечении — под подшипником. Поэтому здесь полуось должна иметь несколько больший диаметр.

Разгруженная полуось разрушается в месте начала шлицов. По­этому необходима осадка конца полуоси под шлицы для увеличе­ния диаметра опасного сечения.

Диаметр шлицевого конца полуосей можно подсчитать по вы­ражению

Диаметр впадин шлицов должен быть несколько больше диа­метра полуоси. Для снижения концентрации напряжений умень­шают глубину шлицов. Однако уменьшение глубины шлицов при­водит к увеличению их числа. У полуразгруженных полуосей должно быть 10 шлицов и у разгруженных полуосей — 16... 18.

Конец полуоси под шлицы обычно высаживается с расчетом, чтобы его длины было достаточно для выхода шлицов.

Шлицы полуосей рассчитывают на срез и смятие.

Допускаемые напряжения среза [хср] = 70...80 МПа.

Допускаемые напряжения смятия [осм] = 200 МПа.

Указанный угол закручивания полуразгруженной полуоси сви­детельствует о ее повышенной жесткости. При углах закручива­ния, больших допускаемого, полуось будет склонна к колебани­ям и резонансным явлениям. В этом случае полуось к ведущему колесу будет передавать крутящий момент с пульсацией.

Полуоси изготавливают из стали марок 30ХГС, 40Х, 40ХМА, 40ХНМА.

Подшипники. Выбор подшипников полуосей выполняется для случая прямолинейного движения автомобиля с учетом преобла­дающих эксплуатационных нагрузок и частоты вращения.

№47

Углы установки управляемых колес и определение их оптимальных значений, обуславливает следующее параметры работы автомобиля – это и расходование горючего, и, что немало важно, безопасность управления, период службы покрышек и т.д. Поэтому, прежде чем давать советы по регулировке колёс, следует понять «что к чему» в углах их постановки. Известно, что при езде колёса сдвигаются относительно кузова авто, меняя этого путь смещения. Это зависит от строения направляющего аппарата подвески.

Он состоит из продольных, поперечных и диагональных рычагов, а также шаровых и резинометаллических шарниров. Элементом направляющего аппарата, в большинстве комплектаций, выступает амортизаторная стойка, например «Макферсон», и стабилизаторы поперечной устойчивости автомобиля. Увеличение или уменьшение нагрузки на автомобиль, движение по неровной дороге, характер наклона кузова под действием вертикальных сил в повороте являются причиной деформирования упругого элемента. При этом происходит изменение положения колеса относительно кузова и, как следствие, всех установочных углов. Лишь подвески с параллелограммными продольными рычагами в передней подвеске автомобиля (например, ЗАЗ-965), можно назвать исключением из этого правила. Но речь о другом… Важно помнить следующее. В автомобилестроении уже на протяжении века проводятся многочисленные испытания и доработки по улучшению качеств.

И ещё до того, как поступить в серийное и массовое производство, каждая конструкция проходит это «путь». А ответственное и добросовестное отношение со стороны водителей к рекомендациям от производителей автомобилей (и установке колёс в особенности) позволит избежать печальных последствий. Естественно, что данные рекомендации не шаблонны, а применимы к различным модификациям авто по отдельности. К примеру, на разных моделях авто устанавливаются нулевые и даже отрицательные углы развала колес. Вообще правильная установка углов колёс призвана обеспечить более высокие показатели устойчивости и управляемости, повысить износостойкость шин у определённой модели автомобиля.