Propeller tengely és hajtótengely (autó)

meghajtó vonal, differenciálmű és közúti Kerékmeghajtások

a légcsavar tengelye a hajtóművet a jármű végső hajtóműveihez köti össze az univerzális csuklón keresztül, és hajtótengelyként szolgál. Az univerzális csukló lehetővé teszi a hajtás változó szögben történő továbbítását. A hajtórendszer olyan elrendezés, amely a hajtóerőt a közúti kerekekről a jármű karosszériájára továbbítja. A végső hajtás a hajtótengely és a differenciálmű közötti átviteli rendszer. A differenciálmű a végső hajtás középső részébe van beépítve. Ez lehetővé teszi, hogy a kerekek különböző sebességgel forogjanak anélkül, hogy fordulás közben zavarnák a jármű meghajtását. Abban az esetben, hátsókerék-hajtás, a hátsó tengely “ÉLŐ”, amely amellett, hogy támogatja a tömeg a jármű tartalmaz egy fogaskerék-tengely mechanizmus vezetni a közúti kerekek. A fejezet a hátsókerék-meghajtó rendszer összes alrendszerével foglalkozik. Röviden bemutatja az elsőkerék-és négykerék-meghajtású rendszereket is.
26.1.

Propeller tengely és hajtótengely

a Propeller tengely, amelyet néha carden tengelynek is neveznek, továbbítja az energiát a sebességváltóból a hátsó tengelyre. Általában a tengely cső alakú, egy – vagy kétrészes szerkezetű. A kétrészes elrendezést a középpontban egy gumira szerelt csapágy támasztja alá. Rövid hajtótengelyek vannak beépítve az erőátvitelhez a végső hajtóegységtől a közúti kerekekig mind az első, mind a hátsókerék-meghajtás elrendezésében.
26.1.1.

Propeller tengelyek

ennek a tengelynek erősnek kell lennie ahhoz, hogy ellenálljon a hajtónyomaték csavaró hatásának, és rugalmasnak kell lennie a torziós sokkok elnyelésére. Ellen kell állnia annak a természetes hajlamnak, hogy saját súlya alatt megereszkedjen, mert rezgés akkor következik be, amikor a súlypont nem esik egybe a tengely tengelyével.
egy csőszakaszú légcsavar tengelyt általában azért használnak, mert (i) kis súlya van, (ii) nagy ellenállást biztosít az eltérésekkel szemben, különösen a megereszkedés ellen, (Hi) jó torziós szilárdsággal rendelkezik, és (iv) alacsony ellenállást (alacsony tehetetlenséget) biztosít a szögsebesség változásaival szemben, amelyek akkor merülnek fel, amikor egy hookes típusú tengelykapcsolót használnak a tengely meghajtására. Mivel a légcsavar tengelye gyakran nagy sebességgel forog, különösen az overdrive fogaskerék használata során, azt gyártani és javítani kell, a tervezési előírásoknak és a jó egyensúlyi határértékeknek megfelelően.
a tengely még a tökéletes statikus beállítás után is megereszkedik (pl. íjat képez) közepén a saját súlya miatt. Amikor ez a megereszkedés túlzottá válik, a tengely forgása az íj növekedését okozza a centrifugális hatás miatt. Ez a deformáció, vagy a tengely ostora olyan rezgést hoz létre, amely súlyossá válik, amikor megközelíti az örvénylő sebességet. A kritikus sebesség, amellyel ez a feltétel bekövetkezik, két létfontosságú mérettől függ, azaz a cső átlagos átmérőjétől és a tengely hosszától.
mivel a közúti járművek propellertengelyei kellően hosszúak és általában nagy sebességgel működnek, bizonyos kritikus sebességnél Örvénylés fordulhat elő. Ez olyan hajlítási feszültségeket eredményez az anyagban, amelyek magasabbak, mint az átvitt nyomaték által okozott nyírási feszültségek. Míg a kritikus sebesség a tengely tömegének csökkenésével növekszik, a szakasz tehetetlenségi nyomatéka növekszik. A hajócsavar tengelyének örvénylési hajlamát csökkenteni kell, és ehhez csőszerűvé kell tenni, és tökéletesen kiegyensúlyozottnak kell lennie.
a légcsavar tengelyének kritikus sebessége közvetlenül a cső átmérőjeként, fordítottan pedig a hossz négyzeteként változik. Ezért az átmérőket a lehető legnagyobbra, a hosszúságokat pedig a lehető legrövidebbre választják, hogy a tengely kritikus fordulatszám-frekvenciája a menetsebesség-tartomány felett maradjon. A kardáncsuklók közötti 1,5 m-nél hosszabb légcsavar tengelyek kiegyensúlyozatlansági problémákat okoznak. A tengelyhossz minimalizálható a hosszú sebességváltó-hosszabbító ház és a középső univerzális csukló használatával, kétrészes légcsavar tengelyekkel. Használat esetén a középső kardáncsuklót a jármű alvázától szigetelt középső tartócsapágy támasztja alá. A légcsavar tengelycsövét általában lapos lapból hengerelik, belül kiegyenesedett 0.25 mm, kifutó és kiegyensúlyozott 0,00018 kg-m-en belül.ez a középtömeget nagyon közel tartja a hossztengely középpontjához, hogy minimalizálja az örvényt. A kritikus sebességet az adja meg,

a légcsavar tengelyei úgy vannak kialakítva, hogy a számított kritikus fordulatszám körülbelül 60 százalékkal magasabb, mint a motor fordulatszáma maximális teljesítmény mellett. A légcsavar tengelyei egy adott nyomatékértékre is tervezhetők, amely az a nyomaték, amely ahhoz szükséges, hogy a rugalmassági határig feszítsék őket.

sok hátsó és négykerék – meghajtású járműnek hosszú hajtótengelyre van szüksége a sebességváltó és a végső hajtás között. Ezekben a helyzetekben a hajtóvezeték általában fel van osztva, és egy csapágy van felszerelve a tengely megtámasztására az osztási ponton (ábra. 26.1). Ez a csapágy gumiba van szerelve, hogy elnyelje az esetleges rezgéseket, amelyek egyébként a testre továbbadódnának.
bár a tengelymozgás a hátsó tengelyre korlátozódik, és ennek a mozgásnak a befogadásához kardáncsuklók vannak felszerelve, az első tengelyen további illesztésekre van szükség, hogy lehetővé tegyék a jármű karosszériájának enyhe hajlítását. Gyakorlatilag lehetetlen fenntartani a két darabból álló tengelyelrendezésre szerelt hooke típusú csatlakozók megfelelő hajtási szögeit, ezért egy vagy több CV csatlakozást használnak sok elrendezésben.
a kompozit propeller tengely ábrán látható. 26.2 A megosztott elrendezés alternatívája. A cső alakú tengely epoxigyantából készül, amelyet üveg-és szénszálak segítségével erősítenek meg, és acél csaphoz vannak kötve az univerzális kötésekhez való csatlakozáshoz. A kompozit tengely előnyei a hagyományos kétrészes acél tengelyelrendezésekkel szemben:
(i) súlycsökkentés körülbelül 50% – kal.
(ii) magas belső ütéselnyelés.
(Hi) jó zaj, rezgés, keménység (NVH) teljesítmény. (iv) kivételes korrózióállóság.
26.1. példa. Egy autómotor maximális nyomatéka 162 Nm. A sebességváltó alacsony áttételi aránya 2,75, míg a hátsó tengely aránya 4,25. A kerék tényleges sugara 0,325 m, a gumiabroncs és az útfelület közötti súrlódási együttható pedig 0,6. Ha a megengedett
nyírófeszültség 32373 x 104 Pa, határozza meg a tengely legnagyobb átmérőjét, feltételezve, hogy a terhelés majdnem torziós. Mekkora a megengedett legnagyobb terhelés az egyes kerekeken ?
megoldás.
teljes áttétel = 2,75 x 4,25

ábra. 26.1. Propeller tengely jellemzői. A. Propeller tengelyek. B. hátsó tengely mozgása.

26.2.példa. Egy motor 29,5 kWat 2000 fordulat / perc sebességgel fejlődik, ha a nyomaték Maximális. Az alsó áttétel 3:1, A hátsó tengely csökkentése pedig 4,5: 1. Az egyes hajtótengelyek terhelése 7357,5 N, ha az autó teljesen meg van töltve. A közúti kerék átmérője A gumiabroncsok felett, jelentése 0.71 m és a gumiabroncs és a rúd tapadási együtthatója 0,6. Ha a
tengely anyagában megengedett feszültség nem haladhatja meg a 22072,5 x 104 Pa értéket, keresse meg a tengely tengelyének átmérőjét.

megoldás.


mindkettő együttesen maximális stresszt eredményez a központban, ami túl kevesebb a tervezési stresszhez képest. Ismét a torziós nyírófeszültség intenzitása a tengely felületén a legnagyobb, a tengely közepén pedig nulla. Így a tengely közvetlen nyírásban meglehetősen biztonságos.
a tengely átmérője – 35,3 mm. Ans.
26.1.2.

hajtótengelyek

ezek a tengelyek viszonylag rövidek, és ahol a hely korlátozott, szilárdak, hogy biztosítsák a felfüggesztés mozgásának hézagát, egyébként gyakran használják a könnyű cső alakú részt. Az útkerék és a végső hajtóház közötti rövid távolság, a felfüggesztés elhajlása miatt bekövetkező nagy közúti kerékmozgással kombinálva, a kardáncsuklók maximális hajtási szögét és a tengely hosszának nagy változását okozza. A hajtótengely mindkét végén található CV csukló megfelel a szögkövetelménynek, a hosszváltozást pedig egy merülő CV csukló fogadja. A független hátsó felfüggesztéssel rendelkező hátsókerék-meghajtású járműveknek hajtótengelyre van szükségük az útkerék csatlakoztatásához a rögzített végső meghajtó szerelvényhez. Ezeken a járműveken általában egy merülő típusú CV csukló van beépítve a hajtótengely mindkét végén.
26.1.3.

a légcsavar tengelyének rezgése

a kisautók és a rövid kisteherautók és teherautók egyetlen légcsavar tengelyt tartalmaznak, amelynek elülső végén csúszócsukló található, anélkül, hogy nemkívánatos rezgés lenne. Járművek hosszabb tengelytáv igényel hosszabb légcsavar tengely, amely hajlamos megereszkedik, és örvénylő bizonyos üzemi körülmények között (ábra. 26.3). Ennek eredményeként rezonáns rezgések jönnek létre a jármű karosszériájában, így a test rezeg, amikor a tengely örvénylik.
a rezgést okozó légcsavar tengelyének rezonanciafrekvenciájáért felelős fő tényezők az alábbiak szerint csoportosíthatók :
i. a propellertengelyhez kapcsolódó tényezők a következők: a) A tengely átmérője és hossza,
(6) az összeszerelt tengely és az illesztések kiegyensúlyozása, valamint c) a tengely hajlítási ellenállása.

ábra. 26.3. Egyszerű egy darabból álló propeller tengely segítségével egy slip-közös és két univerzális ízületek.
ii. a jármű karosszériájához kapcsolódó tényezők:
a) A karosszériaszerkezetek típusa és alakja, megerősítés
dobozszelvények stb., (6) az alkatrészek elhelyezkedése a karosszériaszerkezeten belül,
és
c) a motor-és sebességváltó-tartók, rugós Perselyek panelszigetelése stb.
forgó tengely akkor forog, ha a tengely tömegének súlypontja excentrikus, ami miatt a centrifugális erő hajlamos meghajolni a tengelyt úgy, hogy az a tengely hossztengelye körül kering. A tengely excentrikus elhajlása a sebesség növekedésével növekszik, ennek eredményeként a centrifugális erő is növekszik. A hatás tehát kumulatív és progresszív, amíg az Örvénylés kritikussá válik, ami erőszakos rezgést okoz.
a vízszintesen támasztott kör alakú tengely tömegközéppontjának a csapágyak között a központi tengely egyik oldalára történő eltolódásáért felelős tényező a következő.
(a) a megereszkedett a tengely központok között.
b) nem egyenletes falvastagság a cső alakú varrat nélküli húzott légcsavar tengely körülményei között.
c) a hegesztett fém mennyisége nem lehet egyenértékű a cső alakú tengely ellentétes oldalán lévő, lapos lemezből feltekercselt tömeggel.
d) a tengelynek a forgástengelyhez viszonyított excentricitása, amelyet akkor okoz, ha a cső alakú tengelyt a laza középpontok között elfordított univerzális csuklós csonk-tengely mélyedésekre kényszerítik.
e) ha a csuklócsapok és a csonkkarok nagyon kis mértékben az egyik oldalra vannak összeszerelve, amikor a tengely végeire kardáncsuklók vannak felszerelve, amelyeket ezután csapágyakra támasztanak.
(/) ha a hím és a nőstény spline közötti hézag lehetővé teszi a tengely korlátozott mértékű mozgatását, amikor a tengely egyik végén csúszós csatlakozót használnak.
a tengely kritikus örvénylési sebessége fordítottan arányos a tengely hosszának négyzetével. Például, ha egy tengely kritikus forgási sebessége6000 rpm hossza megduplázódik, az új tengely kritikus forgási sebessége 1500 rpm-re csökken, ennek az értéknek a negyede. Másrészt a tengely hosszának felére csökkentésével a kritikus sebesség négyszeresére, azaz 24000 fordulat / percre nő. Így a hossz felére csökkentése a kritikus sebességet jelentősen meghaladja a jármű maximális légcsavar tengelysebességét.
a hajtótengely merevségét általában a hajtómű főtengelyének hátsó végének és a háznak a meghosszabbításával növelik (ábra. 26.4 A) vagy a véghajtású fogaskerék tengely és ház (ábra. 26.4 B) pont. Az előbbi megközelítés gyakori a közepes méretű autóknál, a későbbieket pedig némi sikerrel alkalmazták nagyobb autóknál, amelyek hátsó tekercsrugós felfüggesztéssel rendelkeznek hátsó karokkal és a rögzítő rúd stabilizátorokkal. A légcsavar tengelyének sebességváltó végén általában csúszócsukló van felszerelve, amely lehetővé teszi a légcsavar tengelyének automatikus beállítását a felfüggesztés elhajlási változásainak megfelelően.
a rezgési probléma megoldásának másik módja a tengely átmérőjének növelése, de ez növeli annak szilárdságát a nyomatékhordozó követelményein túl. Ez növeli a tehetetlenségét is, amely ellenzi a jármű gyorsulását és lassulását. A gyakran alkalmazott megoldás az osztott légcsavar tengelyek használata, amelyeket közbenső vagy középső csapágyak támasztanak alá. Ezt a megközelítést a múltban nagy autóknál is alkalmazták, hogy a sebességváltó (A) hajtását az elülső sebességváltóról a hátsó tengelyre csökkentsék. Ennek eredményeként csökken a padlólap alagút magassága, és elkerülhetők a vastagabb tengely hátrányai. “Ha ezt az elrendezést haszongépjárműveken használják , akkor a sebességváltó középvonalai és a végső hajtómű fogaskereke között a középvonal két vagy három szakaszban biztosítható.
rig.
26.1.4.

osztott légcsavar tengelyek és azok támogatása

kétrészes meghajtó-vonalak, két tengellyel és egy közbenső tartócsapágy (ábra, 26.5) általában alkalmazott teherautók tengelytáv 3,4 – 4,8 m. a kétrészes légcsavar tengely használ három csuklós. Az elsődleges légcsavar tengelye rögzített illesztések és csőszerelvény típusú, a másodlagos légcsavar tengelye pedig csúszócsuklót tartalmaz a tartócsapágy végén, hogy gondoskodjon a felfüggesztés mozgása miatti meghosszabbításról. Általában az elsődleges tengely összhangban van a sebességváltó főtengelyének tengelyével, de a másodlagos tengely kissé ferde, hogy metszi a hátsó tengely véghajtásának fogaskerék-tengelyét. Magas alvázra szerelt járművek esetén azonban mindkét tengely ferdén van felszerelve a tényleges tengely dőlésszögének csökkentése érdekében. Amikor az elsődleges tengely összhangban van a sebességváltó kimeneti tengelyével, a gumi típusú univerzális tengelykapcsolókat néha használják az átvitt torziós rezgés hatékonyabb csillapítására, mint a hagyományos acélkötések.
a 4,8 m-nél nagyobb tengelytávval rendelkező járművek esetében megfelelőbb lehet egy háromrészes, két közbenső tartócsapággyal ellátott hajtóvezeték (ábra. 26.6). Négy univerzális csatlakozást alkalmaznak, és a közbenső tengely párhuzamosan fekszik a sebességváltó kimeneti tengelyével. Csak a hátsó légcsavar tengelye használ ismét csúszócsuklót a tengelyhossz változásának befogadására.
26.1.5.

légcsavar tengely közbenső Tartócsapágyak

köztes csapágy-és szerelhető szerelvények vannak beépítve a megosztott légcsavar tengelyek elhelyezésére és támogatására. Ezek a szerelvények vagy (i) önbeálló csapágytartók típusú ( ” ) rugalmasan szerelt csapágytartók típusúak. Az önbeálló köztes csapágytartókat többnyire nagy teherbírású teherautókon használják. Ennek a csapágytartónak az egyik típusa egy kétsoros golyóscsapágy, mély barázdált belső futással és belső félkör alakú külső futással (ábra. 26.7 A). Ez az elrendezés kompenzálja a tengely elhajlását a belső fajon és a golyókon keresztül, amelyek a rögzített külső fajú gömb alakú ülés körül dőlnek.
egy másik módszer egy egysoros, mélyen barázdált golyóscsapágy használata gömb alakú profillal a külső versenyek perifériáján. A labdaversenyt ezután egy acél tartógyűrűbe helyezik, amelynek belső profilja megegyezik a csapágy külső részével (ábra. 26, 7 B) pont. A csapágy és a gyűrű relatív mozgása elnyeli az esetleges eltéréseket. Mivel mindkét fenti elrendezés időszakos kenést igényel, olajtömítéseket használnak a zsír megtartására, valamint a szennyeződések elkerülésére a csapágypályákon.

ábra. 26.4 egy darabból álló meghajtó vonal. A. kiterjesztett sebességváltó házzal.
B. kiterjesztett differenciálház –

ábra. 26.5. Kétrészes meghajtó-vonal egyetlen közbenső tartócsapágyakkal.

ábra. 26.6. Három darabból álló meghajtó vonal két közbenső tartócsapággyal.

ábra. 26.7, osztott ‘ propeller-tengely tartó-csapágy szerelvények.
A. Haszongépjármű kétsoros önbeálló csapágytámasz.
B. Haszongépjármű egysoros önbeálló külső csapágyfutás.
C. Nagy teherbírású gumi-blokk csapágy tartó.
D. közepes és nagy teherbírású rugalmas csapágy tartó.
E. autó és van V-szekcionált gumi csapágy tartó.
F. autó és van dupla szeres gumi csapágy mount.
a rugalmasan szerelt közbenső csapágytartókat mind könnyű, mind nehéz járművekhez használják. Ezek a típusok egysoros, mélyen barázdált golyóscsapágyat alkalmaznak, amely közvetlenül az egyik megosztott tengely fölé illeszkedik, és egy tag, amely körülveszi ezt a csapágyat, acélvázba van zárva. Ezt a szerelvényt ezután az alvázhoz vagy a karosszériához csavarozzák, hogy megtámasszák a közbenső tengelyeket. A gumi szerelés rugalmas támasztékként szolgál a csapágy számára, amely a tengely enyhe dőlését biztosítja. A rugalmas gumi rezgéscsillapítóként is működik, és leválasztja a légcsavar tengelyének rezgéseit a testrészektől.
26. ábra.A 7C egy tömör gumigyűrűs blokk használatát szemlélteti, amely egy csapágyagy fölé illeszkedik az extra nagy igénybevételű alkalmazásokhoz. A belső csapágyfutást az univerzális csuklós perem, a külső csapágyfutást pedig egy csillámozott hüvely helyezi el. Ez a szerelvény rendszeres kenést igényel. Jelenleg a legtöbb könnyű és nagy teherbírású köztes csapágyszerelvény előzsírozott és élettartamra lezárt mélyhornyú csapágyakat használ. A tengelyre szerelt porterelők védik a csapágyat a szemcsék és a nedves időjárás ellen. A gumi elem mind a külső acél burkolathoz, mind a külső csapágy-versenyacél préseléshez van kötve. A csapágy elrendezése, ábrán látható. 26.7 D, haszongépjárművekhez használják. A gumi öntvény mindkét oldalán rés készül a rugalmasság javítása érdekében.
a személygépkocsikhoz és kisteherautókhoz alkalmas csapágyelrendezés az ábrán látható. 26.7 E. a gumielem V-alakú szelvényt használ, amely lehetővé teszi, hogy az elem könnyebben hajtogasson és mozogjon az átlagos helyzetében. Ez javítja a gumi egység rezgéscsillapító tulajdonságait is. 26. ábra.A 6F alternatív elrendezést jelent a könnyű járművek számára. Ebben a szerelvényben az öntött gumi rész kettős összekötő karokat képez, amelyek nagyobb merevséget és kiváló csillapítási tulajdonságokat biztosítanak a csapágy számára, anélkül, hogy elveszítenék a könnyen billenő tulajdonságait.