Propellaksel og Drivaksel (Bil)

Drivlinje, Differensial Og Veihjulsdrift

Propellaksel kobler girkassen til bilens endelige gir gjennom universalledd og fungerer som drivaksel. En universell ledd gjør at stasjonen kan overføres gjennom en variabel vinkel. Drivsystemet er et arrangement for overføring av drivkraften fra veghjulene til kjøretøyets kropp. Den endelige stasjonen er overføringssystemet mellom propellaksel og differensial. Differensialmekanismen er innebygd i midtdelen av den endelige stasjonen. Dette tillater hjulene å rotere med forskjellige hastigheter uten å forstyrre fremdriften av kjøretøyet mens du tar en sving. Ved bakhjulsdrift er bakakslen “levende”, som i tillegg til å støtte vekten av kjøretøyet inneholder en gir-og akselmekanisme for å drive veghjulene. Kapittelet omhandler alle disse delsystemene for et bakhjulsdrift. Også det presenterer kort forhjulsdrift og firehjulsdrift systemer.
26.1.

Propellaksel Og Drivaksel

Propellaksel, noen ganger kalt en carden-aksel, overfører kraft fra girkassen til bakakselen. Normalt har akselen en rørformet seksjon og er laget i en-eller todelt konstruksjon. Todelt arrangement støttes på midtpunktet av en gummi montert peiling. Korte drivaksler er innarbeidet for overføring av kraft fra den endelige drivenheten til veihjulene i både for-og bakhjulsdriftoppsett.
26.1.1.

Propellaksler

denne akselen må være sterk for å motstå vridningen av drivmomentet, og den skal være elastisk for å absorbere vridningsstøtene. Den må motstå den naturlige tendensen til å synke under egen vekt fordi vibrasjon oppstår når tyngdepunktet ikke sammenfaller med akselens akse.
en rørformet propellaksel brukes normalt fordi den har (i) lav vekt, (ii) gir stor motstand mot feiljustering, spesielt sag, (Hi) har god vridningsstyrke, og (iv) gir lav motstand (lav treghet) til endringer i vinkelhastighet, som oppstår når en hookes type kobling brukes til å drive akselen. Siden en propellaksel ofte roterer med høy hastighet, spesielt under bruk av overdrive gear, må den produseres og repareres, møte designspesifikasjoner og gode balansegrenser.
selv etter en perfekt statisk justering sags akselen (dvs. danner en bue) i midten på grunn av sin egen vekt. Når denne sagging blir overdreven, fører rotasjon av akselen til at bøyen øker på grunn av sentrifugaleffekten. Denne deformasjonen, eller pisken på akselen, setter opp en vibrasjon som blir alvorlig når den nærmer seg hvirvlende hastighet. Den kritiske hastigheten som denne tilstanden oppstår, avhenger av to vitale dimensjoner, dvs. rørets gjennomsnittlige diameter og lengden på akselen.
siden propellaksler av kjøretøyer er tilstrekkelig lange og opererer generelt med høy hastighet, kan det oppstå hvirvling ved visse kritiske hastigheter. Dette gir bøyespenninger i materialet som er høyere enn skjærspenningen forårsaket av overført dreiemoment. Mens den kritiske hastigheten øker med reduksjon i akselens masse, øker treghetsmomentet i seksjonen. Tendensen til propellakselen til å virke bør reduseres, og for å gjøre det, bør den gjøres rørformet og bør være perfekt balansert.
Kritisk hastighet på propellakselen varierer direkte som rørets diameter og omvendt som kvadratet av lengden. Derfor velges diametre så store som mulig og lengder så korte som mulig for å holde den kritiske hastighetsfrekvensen til akselen over kjørehastighetsområdet. Propellaksler over 1,5 m lengde mellom universalledd forårsaker ubalanseproblemer. Aksel lengder er minimert ved hjelp av lang overføring forlengelse bolig og sentrum universalledd med todelte propellaksler. Når det brukes, støttes det midtre universallaget av et senterstøttelager som er isolert fra kjøretøyets chassis. Propellakselrøret rulles vanligvis fra flatt ark, rettet innen 0.25 mm, utløp og balansert innen 0.00018 kg-m. dette holder sentermassen nesten på lengdeaksen sentrum for å minimere virvel. Den kritiske hastigheten er gitt av,

Propellaksler er utformet slik at den beregnede kritiske hastigheten er omtrent 60 prosent høyere enn motorhastigheten ved maksimal effekt. Propellaksler kan også utformes for et gitt dreiemoment, som er dreiemomentet som kreves for å stresse dem til elastisk grense.

Mange kjøretøy med bak-og firehjulsdrift krever en lang propellaksel som strekker seg mellom girkassen og den endelige stasjonen. I slike situasjoner er drivlinjen normalt delt og et lager er montert for å støtte akselen ved delingspunktet (Fig. 26.1). Dette lageret er montert i gummi for å absorbere vibrasjoner som ellers ville bli overført til kroppen.
selv om akselbevegelsen er begrenset til bakakselen og universalledd er montert for å imøtekomme denne bevegelsen, er det nødvendig med ekstra ledd på fremre aksel for å tillate en liten bøyning av kjøretøyets kropp. Det er praktisk talt umulig å opprettholde de riktige kjørevinklene til krokekoblinger montert på et todelt akseloppsett, så en eller flere CV-ledd brukes i mange arrangementer.
den sammensatte propellakselen vist I Fig. 26.2 er et alternativ til den delte ordningen. Den rørformede akselen er laget av epoksyharpiks, som styrkes ved bruk av glass-og karbonfibre, og er bundet til en stålstikk for tilkobling til universalleddene. Fordelene med komposittakselen over en konvensjonell todelt stålakselarrangement er:
(i) Vektreduksjon med omtrent 50 prosent.
(ii) høy intern støtdemping.
(Hei) God støy, vibrasjon, hardhet (NVH) ytelse. (iv) Eksepsjonell korrosjonsbestandighet.
Eksempel 26.1. En bilmotor utvikler et maksimalt dreiemoment på 162 Nm. Det lave utvekslingsforholdet for overføring er 2,75, mens bakakselforholdet er 4,25. Den effektive hjulradiusen er 0,325 m og friksjonskoeffisienten mellom dekket og veibanen er 0,6. Hvis den tillatte
skjærspenningen er 32373 x 104 Pa, bestem maksimal akseldiameter, forutsatt at lasten er nesten torsjonal. Hva er maksimal belastning tillatt på hvert hjul ?
Løsning.
Samlet girforhold = 2,75 x 4,25

Fig. 26.1. Propell aksel funksjoner. A. Propellaksler. B. Bakaksel bevegelse.

Eksempel 26.2. En motor utvikler 29,5 kWat 2000 rpm når dreiemomentet er maksimalt. Det nedre girforholdet er 3: 1 og bakakselreduksjonen er 4,5:1. Lasten på hver drivaksel er 7357,5 N når bilen er fullt lastet. Diameter av veien hjulet over dekkene, er 0.71 m og adhesjonskoeffisienten mellom dekk og stang er 0,6. Hvis tillatt spenning i materialet på
akselen ikke må overstige 22072,5 x 104 Pa, finn diameteren på akselakselen.

Løsning.


Begge sammen produserer maksimal stress i midten, noe som er for mindre i forhold til designspenning. Igjen er intensiteten av skjærspenning på grunn av vridning høyest på overflaten og null i midten av akselen. Dermed akselen er ganske trygt i direkte skjær.
Diameter på akselen-35,3 mm.Ans.
26.1.2.

Drivaksler

disse akslene er relativt korte i lengden,og hvor plass er en begrensning, blir de solid for å gi klaring for bevegelse av fjæringen, og ellers brukes den lette rørformede delen ofte. Den korte avstanden mellom veghjulet og det endelige drivhuset, kombinert med en stor veihjulbevegelse på grunn av suspensjonsbøyning, forårsaker maksimal kjørevinkel på universalleddene og stor variasjon av akselens lengde. ET CV-ledd i hver ende av drivakselen oppfyller vinkelkravet, og et dykk CV-ledd plasserer lengdeendringen. Bakhjulsdrevne kjøretøy som har uavhengig bakfjæring, trenger en drivaksel for å koble veihjulet til den faste, endelige drivenheten. På disse kjøretøyene er normalt en dykk-TYPE CV-ledd innarbeidet i hver ende av drivakselen.
26.1.3.

Propell Aksel Vibrasjon

Små biler og korte varebiler og lastebiler innlemme en enkelt propellaksel med en slip-joint i fronten uten å ha noen uønsket vibrasjon. Kjøretøy med lengre akselavstand krever lengre propellaksel, som har en tendens til å synke og virke under visse driftsforhold (Fig. 26.3). Som et resultat resonans vibrasjoner er satt opp i kroppen av kjøretøyet, slik at kroppen vibrerer som akselen virvler.
de viktigste faktorene som er ansvarlige for resonansfrekvensen til propellakselen som forårsaker vibrasjonen, kan grupperes som følger :
(i) Faktorer relatert til propellakselen er (a) diameteren og lengden på akselen,
(6) balansen mellom den samlede akselen og leddene, og (c) bøyemotstanden til akselen.

Fig. 26.3. Enkel propellaksel i ett stykke ved hjelp av en glideledd og to universalledd.
(ii) Faktorer knyttet til karosseriet er
(a)type og form på karosseristrukturer,forsterkning
bokseksjoner osv., (6) plasseringen av komponenter i kroppsstrukturen,
og
(c) egenskapene til drivlinjens vibrasjonsklemme levert av motor-og transmisjonsfester, fjærbusker panelisolasjon, etc.
en roterende aksel virvler hvis tyngdepunktet av massen av akselen er eksentrisk på grunn av hvilken sentrifugalkraften har en tendens til å bøye akselen slik at den kretser om akselens lengdeakse. Den eksentriske avbøyningen av akselen øker med stigning av hastigheten som følge av at sentrifugalkraften også øker. Effekten er derfor kumulativ og progressiv til hvirvlingen blir kritisk og forårsaker voldsom vibrasjon.
faktoren som er ansvarlig for skifting av tyngdepunktet til en horisontalt støttet sirkulær aksel mellom lagrene til den ene siden av sentralaksen er som følger.
(a) sagging av akselen mellom sentre.
(b) Ujevn veggtykkelse rundt omstendighetene til en rørformet sømløs trukket propellaksel.
(c) mengden sveisemetall kan ikke være ekvivalent med massen på motsatt side av en rørformet aksel, rullet opp fra flatt ark.
(d) eksentrisiteten til akselen til rotasjonsaksen forårsaket hvis den rørformede akselen blir tvunget til universalleddstubbakselutsparinger, som har blitt vendt mellom løse sentre.
(e) hvis felles åk og trunnion armene er montert svært svakt til den ene siden, når universalledd er montert på endene av akselen, som deretter støttes på lagrene.
( / ) hvis klaring mellom mannlige og kvinnelige splines gjør at akselen kan flyttes over i begrenset grad, når en glidekobling brukes i den ene enden av akselen.
den kritiske hvirvlende hastigheten til en aksel er omvendt proporsjonal med kvadratet av akselens lengde. For eksempel, hvis en aksel med en kritisk hvirvlende hastighet på6000 rpm dobles i lengde, reduseres den kritiske hvirvlende hastigheten til den nye akselen til 1500 rpm, kvartalet av denne verdien. På den annen side, ved å halvere lengden på akselen, øker den kritiske hastigheten til firefold, dvs.24000 rpm. Dermed setter halvering av lengden den kritiske hastigheten betydelig over maksimal propellakselhastighet for et kjøretøy.
generelt stivheten av propellakselen økes ved å utvide enten den bakre ende av girkassen hovedakselen og huset (Fig. 26.4 A) eller den siste drivakselen og huset (Fig. 26,4 B). Den tidligere tilnærmingen er vanlig for mellomstore biler, og den senere har blitt brukt med en viss suksess på større biler med bakre spiralfjærfjæring med bakarm og stangstabilisatorer. En glideskjøt er normalt installert på girkassen på propellakselen, noe som gjør at propellakselen automatisk kan justere lengden i samsvar med suspensjonsbøyningsendringer.
En annen metode for å løse vibrasjonsproblemet er ved å øke diameteren på akselen, men dette øker styrken utover moment-bærende krav. Også dette øker tregheten, som motsetter kjøretøyets akselerasjon og retardasjon. En løsning vedtatt ofte er bruken av delt propellaksler støttet av mellomliggende eller senterlagre. Denne tilnærmingen har også vært brukt tidligere på store biler for å senke girkassen (A) fra den frontmonterte girkassen til bakakselen. Som et resultat av gulvplaten tunnel høyde er redusert, og ulempene med en tykkere aksel unngås. “Når dette arrangementet brukes på nyttekjøretøy, kan store forskyvninger ® mellom girkassens midtlinjer og slutthjulet , midtlinjen leveres i to eller tre trinn.
rigg.
26.1.4.

Delte Propellaksler Og Deres Støtte

todelte drivlinjer, med to aksler og et mellomliggende støttelager (Fig, 26.5) er vanligvis ansatt på lastebiler med akselavstander fra 3,4 til 4,8 m. den todelte propellakselen bruker tre universalledd. Den primære propellakselen er av fast-ledd-og-rør-montering type, og den sekundære propellakselen inneholder en slip-joint på bærende ende for å ta vare på noen forlengelse på grunn av suspensjon bevegelse. Generelt er primærakselen i tråd med girkassen hovedakselaksen, men sekundærakselen er litt tilbøyelig til å krysse tannhjulakselen på bakakselen. Men i tilfelle av høyt chassismonterte kjøretøy, er begge akslene montert skråstilt for å redusere den effektive akselhellingsvinkelen. Når den primære akselen er i tråd med girkassens utgangsaksel, brukes universalkoblinger av gummi-type noen ganger til å dempe overført vridningsvibrasjon mer effektivt enn konvensjonelle stålskjøter.
for kjøretøy med akselavstander mer enn 4,8 m, kan en tredelt drivlinje med to mellomliggende støttelager være mer egnet (Fig. 26.6). Fire universalledd benyttes, og mellomakselen ligger parallelt med girkassens utgående aksel. Bare den bakre propellakselen bruker igjen en glideskjøt for å imøtekomme endring i aksellengde.
26.1.5.

Propellaksel Mellomliggende Støttelagre

Mellomliggende lager-og-monterte forsamlinger er innlemmet for å plassere og støtte de delte propellakselene. Disse enhetene er enten av (i)selvjusterende lager støtter type (“) fleksibel montert lager støtter type. Selvjusterende mellomlagerstøtter brukes mest på tunge lastebiler. En type av denne bærende støtte er en dobbel-rad kulelager med en dyp rillet indre rase og en innvendig halvsirkelformet ytre rase (Fig. 26,7 A). Dette arrangementet kompenserer enhver akselbøyning gjennom det indre løp og baller, som vipper om det faste ytre løp sfæriske setet.
En annen metode er bruken av en en-rad dyp-riflet kulelager med en sfærisk profil på periferien av de ytre løpene. Ballløpet er så innkapslet i en stålstøtteringmed en indre profil som matcher utsiden av lageret (Fig. 26,7 B). Den relative bevegelsen av lageret og ringen kan absorbere feiljustering. Siden begge ovennevnte ordninger krever periodisk smøring, brukes oljetetninger til å beholde fettet og også for å holde smuss ut av lagersporene.

Fig. 26.4 ett stykke drive-line. A. med utvidet girkassehus.
B. med utvidet differensialhus-

Fig. 26.5. Todelt drivlinje med enkelt mellomliggende støttelager.

Fig. 26.6. Tredelt drivlinje med to mellomliggende støttelager.

Fig. 26.7, Divided ‘ propeller-aksel støttebærende forsamlinger.
A. Dobbelt rad med selvjusterende lagerstøtte for nyttekjøretøy.
B. Commercial-kjøretøy en-rad selvjusterende ytre lagerløp.
C. Kraftig gummi-blokk lagerfeste.
D. Middels og kraftig fleksibel lagerfeste.
E. Bil Og van V-seksjonert gummi lager mount.
F. Bil og van dobbel fold gummi peiling mount.
Fleksible mellomlagerstøtter brukes til både lette og tunge kjøretøy. Disse typene benytter en en-rad dyprillet kulelager, som passer direkte over en av de delte akslene, og et element som omgir dette lageret, er innelukket i en stålramme. Denne enheten er så boltet til chassiset eller karosseriet for å støtte de mellomliggende akslene. Gummimonteringen fungerer som en fleksibel støtte for lageret, som plasserer en liten tilt på akselen. Den fleksible gummien fungerer også som en vibrasjonsdemper og isolerer eventuelle propellakselvibrasjoner fra kroppsdelene.
Figur 26.7C illustrerer bruken av en solid gummiringblokk, som passer over et lagernav for ekstra kraftige applikasjoner. Det indre lagerkappløpet er plassert ved universalleddflensen og at det ytre lagerkappløpet er plassert ved en shimmed hylse. Denne enheten krever regelmessig smøring. For tiden bruker de fleste lett – og heavy-duty mellomlagrene forhåndsgreased og forseglet-for-livet dypsporelager. Støvbaffler montert på akselen beskytter lageret mot grus og vått vær. Gummielementet er bundet både til det ytre stålhuset og til den ytre lagerstålpressingen. En bærearrangement, illustrert I Fig. 26.7 D, brukes til nyttekjøretøy. Et spor er laget på hver side av gummistøpingen for å forbedre fleksibiliteten.
et lageroppsett egnet for biler og varebiler er vist På Fig. 26.7 E. gummielementet bruker En V-formet seksjon, som gjør det mulig for elementet å brette og bevege seg om sin gjennomsnittlige posisjon lettere. Dette forbedrer også vibrasjonsdempingsegenskapene til gummienheten. Figur 26.6F representerer et alternativt oppsett for lette kjøretøy. I denne samlingen danner den støpte gummiseksjonen doble lenkearmer, noe som gir større stivhet for lageret og gode dempingsegenskaper, uten å miste sine lett vippeegenskaper.