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 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
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
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
Rozdělení hnacích hřídelů Rozdělení kloubových hnacích hřídelů podle převodu • S konstantním převodem (stejnoběžné homokinetické) • S periodicky proměnlivým převodem (Kardanovy)
KVM
Teorie vozidel
5
Podélné hnací hřídele
Kloubový hřídel MOTOR
oP
Rozvodovka
Křížový kloub
Kolo Křížový kloub
KVM
Teorie vozidel
6
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
Podélné hnací hřídele Délka spojovacího hřídele omezena ohybovými kmity • Kritická úhlová frekvence • (plný hřídel) : D
krit 1,28 10 4
• (dutý hřídel) :
krit 1,28 10 KVM
Teorie vozidel
4
l2
D
2
d2
l2 8
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
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
Coulombův - Kardanův kloub 2
BA BA
B B/
a
A 1
A/ b
Charles-Augustin de Coulomb
KVM
Teorie vozidel
11
Kardanův kloub
2
B CT
Trajektorie výstupních vidlic
C
a
BT B/
1
Platí : AA BC Pohyb • BB/ = BCB/ • BCT = BO . tg1 • BBT = BO . tg2 • BCT = BBT . cos
(1) (2) (3)
B
O CT
Dosazením (1) a (2) do (3) • BO tg1 = BO tg2 cos • tg1 = tg2 ·cos
A 1
A/
BT
tg1 2 arctg cos α
Trajektorie vstupních vidlic
KVM
Teorie vozidel
12
Kardanův kloub 60
2 - 1
30
0
-30
-60 0
30
60
90
120
150
180
1
2 arctg KVM
tg1 cos
Teorie vozidel
13
Kardanův kloub převodový poměr i
6 5 4 3 2 1 0 0
30
60
90
120
150
180
1
i
KVM
2 d 2 1 d1
1
tg 21 1 cos cos 2 1 2 cos Teorie vozidel
cos 1 sin 2 cos 2 1
14
úhlové zrychlení e
Kardanův kloub 10 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -10 0
30
60
90
120
150
180
1
d d d d e 2 2 2 . 1 2 1 dt d1 dt d1 KVM
cos sin 2 sin 21 e2 1 t cos
Teorie vozidel
15
Kardanův kloub
KVM
Teorie vozidel
16
Kardanův kloub
KVM
Teorie vozidel
17
Kardanův kloub
KVM
Teorie vozidel
18
Kardanův kloub
KVM
Teorie vozidel
19
Kardanův kloub
KVM
Teorie vozidel
20
Kardanův kloub
KVM
Teorie vozidel
21
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
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
Příčné hnací hřídele
KVM
Teorie vozidel
24
Příčné hnací hřídele Rzeppa (Birfieldův) kloub (nejrozšířenější – 6 kuliček) (do 50o)
Alfred Hans Rzeppa KVM
Teorie vozidel
25
Příčné hnací hřídele Rzeppa (Birfieldův) kloub
KVM
Teorie vozidel
26
Rzeppa (Birfieldův) kloub
KVM
Teorie vozidel
27
Rzeppa (Birfieldův) kloub
KVM
Teorie vozidel
28
Příčné hnací hřídele Bendix (Weissův) kulový kloub (4 kuličky) (do 20o)
William Bendix
KVM
Teorie vozidel
29
Příčné hnací hřídele Bendix (Weissův) kulový kloub (4 kuličky) (do 20o)
KVM
Teorie vozidel
30
Příčné hnací hřídele Bendix (Weissův) kulový kloub (4 kuličky) (do 20o)
KVM
Teorie vozidel
31
Příčné hnací hřídele Bendix (Weissův) kulový kloub (4 kuličky) (do 20o)
KVM
Teorie vozidel
32
Příčné hnací hřídele Bendix (Weissův) kulový kloub (4 kuličky) (do 20o)
KVM
Teorie vozidel
33
Příčné hnací hřídele Tripodový kloub (do 25o)
KVM
Teorie vozidel
34
Příčné hnací hřídele Tripodový kloub (do 25o)
KVM
Teorie vozidel
35
Příčné hnací hřídele Tripodový kloub (do 25o)
KVM
Teorie vozidel
36
Příčné hnací hřídele Tripodový kloub (do 25o)
KVM
Teorie vozidel
37
Příčné hnací hřídele Tripodový kloub (do 25o)
KVM
Teorie vozidel
38
Příčné hnací hřídele Tripodový kloub (do 25o)
KVM
Teorie vozidel
39
Příčné hnací hřídele - POLOOSY • Přenáší kroutící moment z diferenciálu na hnací kola u tuhých a kyvadlových náprav. • Síla na kole se vyjádří : M
M max iP iR K FK 1 rd
• S uzávěrkou diferenciálu :
FK KVM
Teorie vozidel
M
M max
i P i R K rd 40
Příčné hnací hřídele - POLOOSY • Další síly závisí na konstrukci nápravy. Výpočet se provádí pro : • přímou jízdu FK ; FZ ; MK • brždění FB ; FZ • průjezd zatáčkou FK ; FB ; FY ; FZ • přejezd nerovnosti – nutno počítat se setrvačnými silami – reprezentují se dynamickým součinitelem 1,5 2
KVM
Teorie vozidel
41
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
Typy poloos Neodlehčená poloosa
KVM
Teorie vozidel
43
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
Typy poloos Poloodlehčená poloosa (polo-plovoucí – SEMI FLOATING)
KVM
Teorie vozidel
45
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 :
B 2 2 Q FZ FK C
KVM
Teorie vozidel
46
Typy poloos Odlehčená poloosa- (THREE QUARTER FLOATING)
Q C
B A
KVM
Teorie vozidel
47
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 :
B 2 2 Q FZ FK C
KVM
Teorie vozidel
48
Typy poloos Odlehčené poloosy (FULL FLOATING) •
•
Síly FZ ; FK ; FY se přenášejí na těleso nápravy a nezatěžují poloosu FY bude zachyceno momentem na ložiskách :
FY rd L C
KVM
Teorie vozidel
49
Typy poloos Odlehčená poloosa- (FULL FLOATING)
C
L
KVM
Teorie vozidel
50
