Тепловой расчет карданного шарнира

Работа трения на шипах карданного шарнира вызывает его нагрев. Уравнение теплового баланса можно представить в следующей форме:

,

где L – мощность, подводимая к карданному шарниру, Дж/с;

dt – время работы карданного шарнира, с;

m – масса детали, кг;

c – удельная теплоемкость материала детали (для стали с = 500 Дж/(кг×°С));

k – коэффициент теплоотдачи, в данном расчете принимается k = 42 Дж/(м2×с×°С);

F’’ – поверхность охлаждения нагреваемых деталей, м2;

t - разность между температурой нагреваемых деталей кардана T1 и температурой окружающего воздуха T2, °С;

dt - прирост температуры нагреваемых деталей карданного шарнира, °С.

Из уравнения теплового баланса видно, что одна часть теплоты, подводимой к карданному шарниру за счет работы трения, расходуется на нагревание деталей карданного шарнира. Другая ее часть передается окружающей среде. Целью теплового расчета является определение нагрева деталей карданного шарнира в зависимости от времени работы. Этот нагрев определяется величиной t = T1 – T2. До начала работы шарнира температура его деталей принимается равной температуре окружающего воздуха. Зная величину нагрева и температуру окружающего воздуха, можно определить реальную температуру деталей шарнира.

Перед составлением уравнения теплового баланса необходимо найти площадь поверхности охлаждения деталей карданного шарнира. Схемы для определения этой площади представлены на рисунке 23.

Площади поверхностей охлаждения определяются как площади простых плоских геометрических фигур. Они составляют:

· площадь внешней щеки Sвнеш. щ. = 0,00198 м2;

· площадь внутренней щеки Sвнутр. щ. = 0,00156 м2;

· площадь боковой щеки Sбок. щ. = 0,0006 м2;

· площадь половины поверхности крестовины Sкрест. = 0,0009 м2.

При определении общей площади поверхности охлаждения деталей карданного шарнира необходимо учесть, что поверхность внутренней щеки вилки используется для теплопередачи не полностью, так как в нее входит шип крестовины на игольчатом подшипнике. Радиус подшипника составляет R = 15 мм. Тогда общая площадь будет определяться

.

Также для составления уравнения теплового баланса необходима масса деталей, которым передается часть тепла, возникающего при трении в шарнире. Масса крестовины, определенная по ее рабочему чертежу, составляет mкрест. = 0,278 кг. Массу щеки вилки можно определить по формуле (r = 7800 кг/м3 – плотность материала деталей)

.

Общая масса деталей m тогда составит mкрест. + 4mщеки = 1,018 кг.

Мощность L, подводимая к карданному шарниру, определяется по формуле

,

где Mmax – максимальный крутящий момент, развиваемый двигателем, Mmax = 259,5 Нм;

i1 – передаточное число первой передачи коробки передач, i1 = 3,5;

m - коэффициент трения между шипом и вилкой, m = 0,03;

dш – диаметр шипа крестовины, dш = 0,016 м;

n – частота вращения карданного шарнира при максимальной мощности, развиваемой двигателем, определяется по следующей формуле:

;

R – расстояние от оси вращения вилки до точки приложения силы, R = 0,036 м;

g - угол наклона между валами, g = 3°.

Таким образом, мощность, подводимая к карданному шарниру будет равна

.

Актуально о транспорте

Определение количества передвижных мастерских
Количество передвижных мастерских для выполнения работ на строительной площадке рассчитывают по формуле: где - трудоемкость работ на строительной площадке - коэффициент снижения трудоемкости за счет механизации работ (0,6…0,9) ДПМ - число рабочих дней передвижной мастерской за год, 204 дн NСП - кол ...

Грузовые лебедки
Грузовые лебёдки ─ основной элемент всех подъёмно-транспортных механизмов, они устанавливаются на :стрелах, кранах, подъёмниках, лифтах, швартовно-якорных устройствах, спасательных устройствах, буксирных устройств, промысловых устройств и других специальных устройств. Лебедки являются одним и ...

Выбор трансокеанского пути
Когда трасса предстоящего плавания включает в себя океанский переход, влияние погоды и состояния моря приобретают особо важное и нередко основное значение при выборе наивыгоднейшего пути судна. При осуществлении такого выбора нередко возникает потребность удовлетворить самые разные запросы – перехо ...