5. Робочі процеси та основи розрахунку Перелік робочих процесів головної передачі

№ пп	Найменування процесів	Позитивні (+), негативні (-) наслідки	Заходи по усуненню
1	Передача крутного моменту
2	Знос підшипників, шестерен та збільшення зазорів.	(-) Посиленний шум головної передачі при передаванні крутного моменту.	Регулювання зазорів або заміна деталей.
3	Виштовхування шестерень з зачеплення.	(-)	Попередній натяг підшипників.

Елементи головної передачі та параметри (види) розрахунку

№пп	Елементи головної передачі	Параметри (види) розрахунку та визначення	Примітка
1	Зуб’я шестерен.	Міцності зуб’їв шестерен на згинання та довговічність зубчатої пари по контактній напрузі стиску і передавального числа головної передачі.
2	Вали головної передачі.	На міцність , жорсткість під дією максимально можливого крутного моменту та осьове переміщення ведучого валу.

3

Підшипники.

Підбирають виходячи з динамічного навантаження що діє на підшипники в залежності від передаваємого крутного моменту на кожній передачі аналогічно методиці підбирання в коробці передач.

Рис 14. Кінематичні схеми одинарних головних передач.

Рис 15. Кінематична схема подвійної головної передачі.

Рис 16. Кінематична схема двоступінчатої головної передачі.

1- ведучий вал; 2,3 - ведуча та ведена конічні шестірні; 4,9 - ведуча та ведена циліндричні шестірні вищого ступеня; 5 - зубчата муфта; 6,7 - ведуча та ведена циліндричні шестірні нижчого ступеня; 8- корпус диференціала.

Розглянемо сили, що діють на спіральний зуб ведучої шестірні головної передачі.

Рис 17. Схема сил , що діють на спіральний зуб ведучої шестірні

головної передачі. 0 – 0 – вісь первісного конуса,

m – n – твірна зуба (за первісним конусом).

Якщо результуюча сила до основи первісного конуса, виключається можливість заклинювання шестерень. Тому з метою запобігання заклинювання шестерень при русі автомобіля вперед слід застосовувати ведучу шестерню головної передачі з лівою спіраллю зуба.

Аналіз сил, що діють в гіпоїдній передачі, свідчить, що відношення колових сил та , що виникають на зуб’х веденої та ведучої шестерень, становить

де

та - кути нахилу зубїв веденої та ведучої шестерень.

Приймають = , = для легкових автомобілів та вантажних особливо малої вантажопід’ємності,

= - для решти вантажних автомобілів. При вказаних значеннях та / = 1,2 …..1,6 ( у конічної передачі =

/ = 1.0 ).

Передаточне число гіпоїдної головної передачі

(1)

де Z, Z - числа зубів веденої та ведучої шестірень,

r, r- радіуси первісних конусів в середньому перерізі веденої та ведучої шестірень.

З виразу (1) видно, що при однакових середніх діаметрах D первісних конусів ведучих шестерень гіпоїдної та конічної головних передач, потрібне передаточне число в гіпоїдній передачі можна забезпечити при середньому діаметрі первісного конуса веденої шестірні D в 1,2….1,6 меншому, ніж у конічної. Тобто при однакових умовах габаритні розміри гіпоїдної передачі у порівнянні з конічною значно менші.

Інші переваги гіпоїдної передачі:

- В зачепленні знаходиться в 1,5 рази більше зуб’їв, тому плавність роботи більша, а шумність менша.

- На 10….15 % підвищена міцність й несуча спроможність по контактним напругам зуб’їв внаслідок їх більшого кроку (за нормаллю).

- Більша міцність зуб’їв від втомленості.

Недоліки головної передачі:

- Ковзання зуб’їв при значному тиску на їх поверхні вимагає застосування вимагає застосування спеціальних олив.

-Через великий кут спіралі зуб’їв ведучої шестірні, осьові сили, що діють на неї, більші ніж у конічної.

Для забезпечення необхідної кінематики головної передачі потрібне незмінне в процесі експлуатації взаємне розташування осей ведучої та веденої шестірень . Допустимі межі взаємного зміщення цих шестірень показані на рисунку.

Рис 18. Схема взаємного розташування шестірень одинарної головної передачі.

1. ведуча шестірня . 2,3 –ведуча та ведена шестірні.

Осьову жорсткість ведучої шестірні вдається збільшити за рахунок створення попереднього натягу підшипників вала ведучої шестірні.

Розглянемо схему установки вала ведучої шестірні.

Рис 19. Схема установки вала ведучої шестірні головної передачі.

1-гайка. 2- вал ведучої шестірні. 3,8 – підшипники. 4 –прокладка для регулювання попереднього натягу підшипників. 5- розпірна втулка. 6 – стакан. 7 – прокладки для регулювання положення ведучої шестірні. 9 – ведуча шестірня.

При закручуванні гайки та створені попереднього натягу підшипники (до встановлення головної передачі в картер) внаслідок своєї пружності деформуються на величини f та f, а в валі виникають сили та , які його розтягують.

З моменту прикладання до ведучої шестірні крутного моменту з’являється осьова сила , яка при русі автомобіля вперед, прагне виштовхнути ведучу шестірню з зачеплення. Внаслідок дії сили вал ведучої шестірні зміщується ліворуч, додатково деформуючи підшипники на величину f. Сумарні деформації відповідних підшипників.

Сили стискання цих самих підшипників:

Де с , с - жорсткості відповідних підшипників.

З умови рівноваги вала маємо

або

( 2 )

Якщо жорсткості підшипників 3 та 8 одинакові , то с= с= 0 ; f= f= f.

Тоді формула ( 2 ) матиме вигляд

Звідки осьове переміщення вала ведучої шестірні головної передачі

( 3)

При відсутності попереднього натягу, тобто при = 0 f= 0.

Рівняння ( 3 ) набуває вигляду звідки

( 4 )

Таким чином, з рівнянь (3) та (4) видно, що при наявності попереднього натягу підшипників осьове переміщення ведучої шестірні зменшується вдвічі порівняно з її переміщенням без попереднього натягу ( в реальних конструкціях - більш ніж вдвічі ).

Кількість пар шестірень головної передачі та число зуб’їв кожної шестірні визначають, виходячи з передаточного числа головної передачі, знайденого при тяговому розрахунку.

Нормальний модуль зуб’їв у середньому перерізі

, де

- розрахунковий момент. β- кут нахилу спіралі ведучої шестірні. y – коефіцієнт форми зуба ( вибирають з таблиць за приведеним числом зуб’їв ). Z-число зуб’їв. . в-довжина зуба.

L – довжина твірної первісного конуса. В існуючих конструкціях

L = 120….150мм. в = /0,25 ….0,30 / L у легкових автомобілів.

в = /0,3….0,4 /L у вантажних. - напруги згину біля основи зуба.

На довговічність зубчату пару перевіряють за контактними напругами стиску

Де - колове зусилля на середньому радіусі rпервісного конуса.

Е – модуль пружності матеріалу. в- довжина лінії контакту зуб’їв. r , r- cередні радіуси первісних конусів ведучої та веденої шестірень /в площині дії колового зусилля .

, де , - ширина ведучої та веденої шестірень. - половина кута при вершині первісного конуса.

- кут зачеплення. , - радіуси еквівалентних циліндричних шестірень.

Вали головної передачі розраховують на міцність та жорсткість під дією максимально можливого крутного моменту.

Підшипники підбирають за методикою, аналогічною методиці підбирання підшипників коробки передач.