Шарнир неравных угловых скоростей: Шарниры неравных угловых скоростей

Карданные шарниры неравных угловых скоростей (асинхронные)

Имеют две фиксированные оси качания, используются в карданной передаче при наклоне ведомого вала обычно на угол не более 20′. Универсальные шарниры отличаются от простых тем, что в них осевая компенсация осуществляется в самом механизме шарнира, а не в шлицевом соединении. Типичная конструкция  карданного   шарнира  неравных угловых скоростей является крестовина с игольчатыми подшипниками, размещенными в колпачках. Применяемые в современных автомобилях  карданные   шарниры  неравных угловых скоростей на игольчатых подшипниках удовлетворяют поставленным требованиям при условии, если шарнир имеет рациональную конструкцию, технология производства строго соблюдается, а игольчатые подшипники надежно смазываются. Недостатки:

• КПД  карданного   шарнира  зависит от угла g между соединяемыми валами. С увеличением g КПД резко снижается;

• Надежность и долговечность сильно зависят от качества смазки игольчатого подшипника;

• Крестовина  карданного   шарнира  должна строго центрироваться

13. Какие основные элементы карданной передачи Вы можете назвать?

Ответ:

Основным   элементом   карданной   передачи  является  карданный  шарнир. В зависимости от конструкции шарнира различают следующие типы  карданных   передач :

•  карданная   передача  с шарниром неравных угловых скоростей;

•  карданная   передача  с шарниром равных угловых скоростей;

•  карданная   передача  с полукарданным упругим шарниром;

•  карданная   передача  с полукарданным жестким шарниром.

 Карданная   передача  с полукарданным жестким шарниром на автомобилях не применяется, т.к. не отвечает требованиям надежности и технологичности.

14. Под каким максимальным углом между валами передается крутящий

момент шарнирами неравной и равной угловой скорости?

Ответ:

 Шарнир   равных   угловых   скоростей  (сокращённо ШРУС, в просторечии — «граната») обеспечивает передачу  крутящего   момента  при  углах  поворота до 70 градусов относительно оси. ШРУСы изредка называют «гомокинетическими  шарнирами » (от др.-греч. ὁμός — « равный , одинаковый»  и  κίνησις — «движение», « скорость »).

Используется в системах привода управляемых колёс легковых автомобилей с независимой подвеской  и , реже, задних колёс.

Первые попытки реализовать передний привод осуществлялись при помощи обычных карданных  шарниров .

Однако если колесо перемещается в вертикальной плоскости  и  одновременно является поворотным, наружному  шарниру  полуоси приходится работать в исключительно тяжелых условиях — с  углами  30—35°. А при  углах  больше 10—12° в карданной передаче резко увеличиваются потери мощности, к тому же вращение  передаётся  неравномерно, растёт износ  шарнира , быстро изнашиваются шины, а шестерни  и   валы  трансмиссии начинают работать с большими перегрузками. Таким образом, требовался особый  шарнир  —  шарнир   равных   угловых   скоростей  — лишенный таких недостатков, передающий вращение равномерно вне зависимости от  угла   между  соединяемыми  валами .

Лабораторная работа № 4

ВЕДУЩИЙ МОСТ

задний мост автомобиля ВАЗ – 2107

Номер позиции по схеме	Название узла (детали)	Количество на каждом колесе	Материал детали
1	полуось	2
2	болт крепления колеса	4х1
3	направляющий штифт	2х1
4	маслоотражатель	1х1
5	тормозной барабан	1х1
6	подшипник полуоси	1х1
7	запорное кольцо	1х1
8	фланец балки заднего моста	1
9	сальник полуоси	1
10	балка заднего моста	1
11	пластина крепления подшипника	1
12	щит заднего тормоза	1
13	направляющая полуоси	1
14	регулировочная гайка	1
15	подшипник коробки дифференциала	1х1
16	крышка подшипника	1
17	сапун	1
18	сателлит	2х1
19	ведомая шестерня	1
20	шестерня полуоси	1х1
21	регулировочное кольцо ведущей шестерни	1
22	распорная втулка	1
23	подшипники ведущей шестерни	2
24	сальник ведущей шестерни	1
25	грязеотражатель	1
26	фланец	1
27	маслоотражатель	1
28	картер редуктора заднего моста	1
29	ведущая шестерня	1
30	ось сателлитов	1
31	регулировочная шайба	1
32	коробка дифференциала	1
33	болт крепления стопорной пластины	1
34	стопорная пластина гайки подшипника	1
35	опорные чашки пружин задней подвески	2
36	кронштейны крепления деталей подвески	2

2. Таблицу данных по форме:

Данные по ведущему мосту	Модель автомобиля
	ЗИЛ-4314	КамАЗ-5320	ВАЗ-2115	ГАЗ-3110
Тип главной передачи (одинарная, двойная, гипоидная, центральная, разнесенная)		двойная
Тип дифференциала		межколесным
Количество сателлитов
Тип полуосей (полуразгружен- ные, полностьюразгруженные)
Тип балки моста
Передаточное число главной передачи
Наличие и тип колесного редуктора

Устройство и работа главных передач и межколесных дифференциалов ведущих мостов автомобиля КамАЗ-5320

Двойная главная передача среднего ведущего моста автомобиля КамАЗ-5320 (рис. 4.21) выполнена с проходным валом для привода главной передачи заднего моста. Ведущая коническая шестерня 20 установлена в горловине картера главной передачи на двух роликовых конических подшипниках 24, 2в, между внутренними обоймами которых имеются распорная втулка и регулировочные шайбы 25. Шлифованный конец ступицы этой шестерни соединен с конической шестерней межосевого дифференциала, а внутри ступицы проходит вал 21 привода, одним концом соединенный с кони ческой шестерней межосевого дифференциала, а другим при помощи карданной передачи с ведущим валом главной передачи заднего моста.

Промежуточный вал опирается одним концом на два конических роликовых подшипника 7, между внутренними обоймами которых имеются регулировочные шайбы 4, а другим на роликовый подшипник, установленный в расточке перегородки картера главной передачи. Конические роликовые подшипники 7 фиксируют промежуточный вал от смещения в осевом направлении. Заодно с промежуточным валом выполнена ведущая цилиндрическая шестерня 3 с косыми зубьями. Ведомая коническая шестерня / напрессована на конец промежуточного

ведомую цилиндрическую шестерню 16. Крутящий момент от корпуса межколесного дифференциала, к которому прикреплена ведомая цилиндрическая шестерня 16 главной передачи, передает­ся на крестовину 15, а от нее через сателлиты на шестерни полуосей. Сателлиты, действуя с одинаковой силой на правую и левую шестер­ни полуосей, создают на них равные крутящие моменты.

При этом благодаря незначительному внутреннему трению равенство моментов практически сохраняется как при неподвижных сателлитах, так и при их вращении.

         Поворачиваясь на шипах крестовины, сателлиты обеспечивают возможность вращения правой и левой полуосей, а следовательно, и колес с разными частотами.

              Смазка трущихся поверхностей деталей главной передачи и дифференциала осуществляется разбрызгиванием масла, находящегося в картере. В дифференциал смазка поступает через окна в его корпусе, а для подвода масла к коническим подшипникам ведущей конической шестерни и промежуточного вала в стаканах, в которых установлены подшипники, предусмотрены продольные и радиальные каналы. Полость картера главной передачи сообщается с атмосферой через вентиляционный колпачок (сапун). Уплотнение валов осуществляется самоподжимными сальниками, защищенными грязеотражательными кольцами.

Общее устройство главной передачи и дифференциала заднего ведущего моста (рис. 4.22) аналогично рассмотренному выше. Отличия объясняются главным образом тем, что задний ведущий мост не проходной и получает крутящий момент от межосевого дифференциала, установленного на среднем ведущем мосту.

В главной передаче заднего моста ведущая коническая шестерня 21 отличается от аналогичной шестерни среднего моста тем, что ее ступица короче и имеет внутренние шлицы для соединения с ведущим валом 22 главной передачи заднего моста. Опорные конические роликовые подшипники 18 и 20 взаимозаменяемы с соответствующими подшипниками среднего ведущего моста. Ведущий вал лавной передачи заднего моста задним концом опирается на один роликовый подшипник, установленный в расточке картера. Для циркуляции смазки около подшипника в горловине картера имеется канал. С торца подшипник закрыт крышкой. Остальные детали главной передачи и межколесного дифференциала среднего и заднего ведущих мостов аналогичны по устройству.

Устройство и работа межосевого дифференциала автомобиля КамАЗ-5320

Межосевой дифференциал смонтирован в картере  (рис.4.23), который крепится к картеру главной передачи среднего моста. Он состоит из собственно конического дифференциала, механизма блокировки и привода управления блокировкой.

Корпус 5 дифференциала состоит из двух половин (чашек), соединяемых болтами. Передняя чашка имеет хвостовик, который опирается на шариковый подшипник 29. На шлицованной части хвостовика установлен фланец /, связывающий корпуо дифференциала карданной передачей с коробкой передач. Между половинами корпуса зажата крестовина 26, на шипах которой установлены четыре сателлита 6 с опорными шайбами 7. Сателлиты находятся в зацеплении с шестернями 24 и 27 привода среднего и заднего мостов. Поскольку сателлиты действуют на зубья этих шестерен с равными усилиями и размеры их одинаковы, крутящие моменты на шестернях привода среднего и заднего мостов также одинаковы, т. е. дифференциал является симметричным.

              Шестерня 27 привода заднего моста установлена в расточке корпуса дифференциала, под ее торец поставлена опорная шайба 28, в корпусе имеется сверление для подвода масла к опорной шайбе и ступице шестерни. Шлицами, выполненными по внутренней поверхности ступицы, шестерня 27 соединяется со шлицованным концом проходного вала привода заднего моста. Шестерня 24 привода среднего моста при помощи шлицев, выполненных на внутренней поверхности ступицы, соединяется с удлиненной ступицей ведущей конической шестерни главной передачи среднего моста. На конце ступицы шестерни 24 на шлицах установлена зубчатая муфта 21, по наружной части которой может перемещаться муфта 22 блокировки межосевого дифференциала. Эта муфта вилкой 20 соединяется с ползуном 11, связанным с диафрагменным механизмом управления блокировкой. Корпус 19 механизма блокировки укреплен на картере межосевого дифференциала. Между корпусом и крышкой 18 зажата резиновая диафрагма 15. Полость за диафрагмой (со стороны крышки) связана шлангом 16 с краном включения блокировки дифференциала. В полости под диафрагмой размещается ползун 11, соединенный со стаканом 14, внутри которого установлена нажимная пружина 13, а снаружи — возвратная пружина 12.

Рычаг крана включения блокировки межосевого дифференциала размещен на щитке приборов в кабине автомобиля. На щитке приборов имеется также контрольная лампа блокировки межосевого дифференциала.

В положении, показанном на рис. 4.23, межосевой дифференциал разблокирован. Для блокировки-дифференциала рычаг крана включения, расположенный на щитке приборов, водитель переводит в правое положение. При этом сжатый воздух от крана управления по системе трубопроводов и шлангу 16 поступает в полость между крышкой корпуса и диафрагмой, которая прогибается, перемещает стакан 14 и ползун 11 вперед, преодолевая сопротивление возвратной пружины 12. С началом движения ползуна замыкаются контакты включателя 8, и на щитке приборов загорается контрольная лампа. Вместе с ползуном перемещается и укрепленная на нем вилка 20, которая вводит муфту 22 в зацепление с зубчатым венцом на корпусе дифференциала. При крайнем левом положении муфты шестерня 24 привода среднего моста и корпус 5 дифференциала оказываются жестко соединенными, т. е. дифференциал становится заблокированным и шестерни 24 и 27 привода мостов принудительно вращаются с одинаковой частотой.

Для разблокировки межосевого дифференциала рычаг крана управления на щитке приборов надо перевести влевое положение. При этом полость за диафрагмой механизма блокировки дифференциала через кран управления и трубопроводы будет связана с атмосферой. Под действием возвратной пружины диафрагма и ползун с вилкой перемещаются вправо (назад), смещая одновременно муфту блокировки так, что она разъединяется с зубчатым венцом корпуса дифференциала.

Устройство и работа главных передач и межколесных дифференциалов ведущих мостов.

      Картер главной передачи 3 (рис. 4.24) крепится к балке моста болтами. Плоскость разъема уплотняется паронитовой прокладкой толщиной 0,8 мм. В полости картера устанавливаются пара цилиндрических с косыми зубьями шестерен. Ведущая коническая шестерня 13 установлена на шлицах ведущего проходного вала 15 (для среднего моста). Этот вал опирается на два конических роликовых подшипника 12 и 18, которые закрыты крышками, имеющими регулировочные прокладки // и 16. Выходные концы вала уплотняются самоподжимными сальниками, защищенными грязеотражательными кольцами. На концах проходного вала (для среднего моста) устанавливаются фланцы карданных шарниров 10, 17. Фланец 17 привода к заднему мосту меньше по размерам, чем фланец 10, на который подводится крутящий момент от межосевого дифференциала раздаточной коробки.

Промежуточный вал 9 главной передачи установлен на цилиндрическом роликовом 2 и двух конических роликовых подшипниках 6, смонтированных в стакане 5. Под фланец стакана и крышку подшипников поставлены регулировочные прокладки 7 и 8. Ведущая цилиндрическая шестерня 4 выполнена заодно с промежуточным валом, а

ведомая коническая шестерня / напрессована на конец этого вала и дополнительно закреплена на нем шпонкой. Ведомая цилиндрическая шестерня 22 соединена с половинами (чашками) корпуса дифференциала, каждая из которых опирается на конический подшипник.

В корпусе дифференциала размещены крестовина 21, четыре сателлита 20 на втулках 25, две полуосевые шестерни 19, под которыми установлены опорные шайбы 23. Полуосевые шестерни соединяются шлицами с полуосями привода колес. Дифференциал симметричный и распределяет крутящий момент практически поровну ежду правым и левым колесами.

      Главные передача и дифференциал переднего и заднего мостов имеют аналогичное устройство. На ведущем валу каждого из этих мостов имеется по одному фланцу карданного шарнира со стороны карданной передачи, а с внешней стороны концы валов закрыты крышками.

Тесты на знание карданной передачи

Выберите номера всех правильных ответов

1.  КАРДАННАЯ ПЕРЕДАЧА:

1) уменьшает момент;

2) увеличивает момент;

3) передает крутящий момент.

МЕЖДУ АГРЕГАТАМИ, ОСИ ВАЛОВ КОТОРЫХ:

4) не соосны;

5) имеют дисбаланс;

6) могут менять свое расположение.

2. СОСТАВ КАРДАННОЙ ПЕРЕДАЧИ

1) вал;                    4) регулирующее устройство;

2) шарнир;                    5) компенсирующее соединение.

3) дифференциал;

3. МАКСИМАЛЬНЫЙ УГОЛ НАКЛОНА ВАЛОВ,

a) 25;                    с) 45;

b) 35;                    d) 55.

ДОСТИГАЕТСЯ ЗА СЧЕТ:

1) длины валов;

2) конструкции шарнира;

3) колесной формулы автомобиля.

4. КАРДАННЫЕ ШАРНИРЫ ПО КИНЕМАТИКЕ:

1) аксиальные;

2) быстроходные;

3) дезаксиальные;

4) равных угловых скоростей (синхронные);

5) неравных угловых скоростей (асинхронные).

5. ШАРНИРЫ НЕРАВНЫХ УГЛОВЫХ СКОРОСТЕЙ:

1) Гука;                    5) жесткие;

2) Вейса;                    6)упругие;

3) мягкие;                    7) твердые;

4) Рцеппа;                    8) Бирфильда.

6. ШАРНИР НЕРАВНЫХ УГЛОВЫХ СКОРОСТЕЙ (РИС. 11.1):

1) вал 8;                    5) крестовина 5;

2) вилка 14;                    6) стопорная пластина 3;

3) фланец 1;                    7) корпус подшипника 4;

4) пластины 12;                    8) крышка подшипника.

Рис. 11.1. Карданная передача

7. ЗА ОДИН ОБОРОТ ВЕДУЩЕГО ФЛАНЦА С ВИЛКОЙ 1 ВЕДОМАЯ ВИЛКА 13 (РИС. 11.1):

1) совершит два оборота;

2) совершит один оборот;

3) дважды догонит ведущую вилку;

4) дважды отстанет от ведущей вилки;

5) будет вращаться синхронно с ведущей вилкой;

8. УСТРАНЕНИЕ НЕРАВНОМЕРНОСТИ ВРАЩЕНИЯ АСИНХРОННОГО ШАРНИРА (РИС. 11.1):

1) прикреплением пластин 3;

2) смазыванием роликов 10,

3) прикреплением пластин 12;

4) применением второго шарнира.

9. ПЛАСТИНЫ 12 (РИС. 11.1):

1) приварены;

2)привинчены;

3) балансируют вал;

4) повышают прочность вала;

5) являются элементами тюнинга.

10. КОМПЕНСИРУЮЩЕЕ СОЕДИНЕНИЕ 13 (РИС. 11.1):

1) работает в смазке;

2) герметизируется чехлом 6 и уплотнителем 7;

3) компенсирует ударные нагрузки в трансмиссии;

4) компенсирует изменение расстояния между агрегатами.

11. ВИЛКИ 14 И 9 (РИС. 11.1) ДОЛЖНЫ РАСПОЛАГАТЬСЯ:

1) под углом 5°;

2) пол углом 10°;

3) в одной плоскости.

ИНАЧЕ ВОЗНИКНЕТ:

4) вибрация при работе;

5) невозможность сборки шарнира.

12. СИНХРОННЫМИ КАРДАННЫМИ ШАРНИРАМИ ПРИВОДЯТСЯ:

1)лебедки;

2) ведущие мосты;

3) раздаточные коробки;

4) поддерживающие мосты;

5) управляемые ведущие колеса;

6) управляемые ведомые колеса;

7) неуправляемые ведущие колеса.

Установите соответствие

13. СИНХРОННЫЕ ШАРНИРЫ (РИС. 11.2): ПОЗИЦИЯ ТИП

1) a;                    А. Вейса.

2) б                    В. Дисковый.

3) в.                    С. Бирфильда.

Выберите номера всех правильных ответов

14.  ШАРНИР ВЕЙСА:

1) долговечен; 5) дешев в производстве;

2) низкий КПД; 6) угол между валами до 32°;

3) высокий КПД; 7) угол между валами до 45°.

4) недолговечен;

Рис. 11.2. Синхронные карданные шарниры

15. ДИСКОВЫЙ ШАРНИР:

1) долговечен;                    5) дешев в производстве;

2) низкий КПД;                    6) угол между валами до 32°;

3) высокий КПД;                    7) угол между валами до 45°.

4) недолговечен;

16. ШАРНИР БИРФИЛЬДА:

1) долговечен;                    5) дешев в производстве;

2) низкий КПД;                    6) угол между валами до 32°;

3) высокий КПД;                    7) угол между валами до 45°.

4) недолговечен;

17. НАРУЖНЫЙ ШАРНИР 4 (РИС. 11.3):

1) типа Вейса;

2) типа Бирфильда;

3) шестишариковый;

4) четырехшариковый;

5) обеспечивает поворот ведущего колеса;

6) компенсирует изменение длины вала.

18. ВНУТРЕННИЙ ШАРНИР 7 (РИС. 11.3):

1) типа Вейса;

2) типа Бирфильда;

3) шестишариковый;

4) четырехшариковый;

5) обеспечивает поворот ведущего колеса;

6) компенсирует изменение длины вала.

ИСПОЛЬЗУЕТСЯ С ПОДВЕСКОЙ:

7) зависимой;

8) независимой.

19. РЕСУРС ШАРНИРОВ (РИС. 11.3) ЗАВИСИТ ОТ:

1) длины вала 3;

2) состояния чехла 6\

3) частот вращения вала 3;

4) дорожного просвета автомобиля;

5) состояния дорожного покрытия.

Установите соответствие 20. ШАРНИРЫ:

ТИПА 1) Вейса; 2)дисковый; 3) Бирфильда. НА МАШИНАХ A. Легковых. B. Средней грузоподъемности. C. Большой грузоподъемности.

           

ОТВЕТЫ

Шарнир равных угловых скоростей (шрус)

Детали

Автор Джейсон Хэнс

Переднеприводные автомобили в конце 60-х годов привлекли внимание разработчиков всех крупных автомобильных компаний, так как компоновка кузова позволяет дать максимальное пространство внутри автомобиля для водителя и пассажиров. Чтобы обеспечить привод на передние ведущие колеса, а не лишить их возможности поворачиваться, пришлось придумать сложный механизм, называемый шарниром.

История создания ШРУСа

Поскольку конструкций ШРУСа несколько, установить, какая из них возникла первой, сложно. Известно, что кардан шарового типа, наиболее распространенный в наши дни, впервые появился в двадцатых годах прошлого века. Челюстной сустав был разработан французским изобретателем по имени Грегуар. В начале двадцатых годов он запатентовал изобретение под названием «Трактат». Другой тип двойного карданного шарнира использовался в основном в автомобилях производства США двадцатых годов, таких как Cord L29., а также в трансмиссии французского автомобиля «Панар-Левассор» 50-60-х гг. В наше время используются в схемах транспортных средств, не развивающих большой скорости, например, на тракторах.

Назначение ШРУСа

ШРУС используется в независимой подвеске передних управляемых колес, если они ведущие. Шарнир — составная деталь и помимо вращения обеспечивает угол поворота до 70 градусов, что позволяет использовать его в конструкции ведущего моста.

Сходство ШРУСа с ручной гранатой обеспечило ему соответствующее прозвище, причем не только в русском языке

Реже встречается в заднеприводных и полноприводных автомобилях и только в том случае, если задняя независимая подвеска также применяется. При этом каждое из задних колес имеет ограниченное, но не синхронизированное с другим колесом перемещение в горизонтальной и вертикальной плоскостях, что делает невозможным использование традиционных карданных валов заднего моста.

Если угол между шарнирами невелик, передача крутящего момента легко справляется с карданными шарнирами с неравными угловыми скоростями. При увеличении значений этих углов валы начинают вращаться очень неравномерно, что делает операцию передачи проблематичной и приводит к потере мощности. Для решения таких задач и существует косяк.

ШРУСы внутренние и наружные

Обычно в трансмиссии переднеприводных автомобилей используются ШРУСы двух типов — внутренние и наружные. Эта конструкция была придумана, чтобы обеспечить большую свободу движения вала, чем может обеспечить одиночный шарнир. Внутренний ШРУС установлен внутри картера трансмиссии, а внешний установлен рядом с колесом.

Устройство и принцип работы ШРУСа

В зависимости от типа (шаровой, штативный, кулачковый или спаренный) конструкция ШРУСа может быть различной. Однако их роль в конструкции силового агрегата одинакова: карданный шарнир входит в состав карданного вала. Одна сторона вала вставляется в ступичный подшипник, а другая — в дифференциал. Шарниры равных угловых скоростей передают энергию вращения от двигателя к ведущим колесам через подшипники к ступицам колес.

Двумя основными компонентами ШРУСа являются корпус и зажим внутри него. Обе эти детали имеют канавки, в которых расположены шарики. Они жестко соединяют две части сферической формы и передают вращение.

Для наружного и внутреннего ШРУСа с применением различных типов шарниров: наружный конец приводного вала оборудовать шаром, а внутренний – штативом

Диапазон рабочего угла наружного ШРУСа шире внутреннего, ведь при повороте руля угол поворота наружного ШРУСа может доходить до 50 градусов. Рабочий угол внутреннего ШРУСа не превышает 20 градусов. Поэтому для наружного и внутреннего ШРУСа используют разные типы шарниров: наружный конец карданного вала снабжен шаровой, а внутренний — деррик-краном.

Конструкция внешней части ШРУСа включает обойму, установленную на валу с шестью канавками, расположенными по радиусу. Корпусный узел имеет такое же количество радиальных канавок. Это шарики, передающие крутящий момент. Эта передача происходит от вала к корпусу ШРУСа и к ступице колеса.

Конструкция ШРУСа допускает изгиб, но не осевое перемещение. Внутренние ШРУСы, предназначенные для изгиба и осевого перемещения, имеют несколько иное устройство.

Внутренние шарниры равных угловых скоростей различаются между собой. Это зависит от модели автомобиля, на котором они установлены. Например, ШРУСы ВАЗ внутренние канавки корпуса прямые, а не радиальные.

А во внутренних Круз Таврия катки установлены на трех поперечных шипах, которые вращаются на игольчатых подшипниках. Они размещены во внутренних продольных канавках корпуса ШРУСа. Таким образом, в суставе обеспечивается как изгибное, так и осевое движение.

Пыльник ШРУСа удерживается двумя зажимами. Они идут с любым новым Джойнтом

Так как ШРУС является проблемной зоной, где много грязи и пыли, он снабжен герметичной защитой. Эту роль выполняет пыльник – гофрированная резиновая накладка, закрепленная на корпусе хомутов ШРУСа.

Несмотря на разнообразие конструктивных решений землероек, принцип их действия остается прежним — точки контакта, передающие окружные усилия, должны находиться в биссектрисе полости, проходящей через биссектрису угла, образованного валами.

Преимущества и недостатки ШРУСа

К очевидным достоинствам ШРУСа можно отнести то, что при передаче с помощью этого шарнира потерь мощности, по сравнению с другими аналогичными механизмами, почти не наблюдается. Другие плюсы — его малый вес, относительная надежность и простота замены в случае поломки.

К недостаткам Землеройки можно отнести конструкцию пыльника, который является емкостью для смазки. Находится ШРУС в месте, где его контакт с посторонними предметами предотвратить практически невозможно. Багажник может порваться, например, при проезде через слишком глубокую колею, при переезде через препятствие и т. д. Как правило, узнает о владельце автомобиля только тогда, когда грязь попала внутрь багажника через трещину в багажнике. ботинок, вызывая интенсивный износ. Если вы уверены, что это произошло недавно, то можно снять шарнир, промыть его, заменить пыльник и залить новой смазкой. Если беда случилась достаточно давно, то ШРУС выйдет из строя раньше времени.

• Пред.
• Следующий

КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ

Из http://www.pschweigerphysics.com/rotmot.html — Пегги Э. Швайгер

Torque

Почему дверная ручка расположена как можно дальше от дверная петля? Когда вы хотите толкнуть дверь, вы прикладываете силу. Где вы прикладываете силу и в каком направлении вы нажимаете, также важны. Если приложить одну и ту же силу к двум точкам, одна из которых в два раза дальше от точки вращение, чем другое, сила, которая находится в два раза дальше, имеет вдвое больший крутящий момент и производит вдвое большее угловое ускорение.

Крутящий момент

дюймов круговое движение, сила, приложенная на радиальном расстоянии, которая изменяет направление движения вращения; крутящий момент может остановить, запустить или изменить направление кругового движения; это «неуравновешенная сила» круговое движение

t = F d

, где t крутящий момент в ньютонах метров (или Н·м), F — перпендикулярная составляющая приложенной силы, а d это радиальное расстояние (примечание: вы также можете думать о d как о r для радиуса)

Тангенциальные и радиальные компоненты силы А действует сила F под углом в точке P на твердом теле, которое может свободно вращаться вокруг ось через O расстояние r от оси вращения. Только тангенциальная составляющая F или F _T может иметь любую воздействие на твердое тело. F _R (радиальный компонент) проходит через ось вращения и не может заставить объект вращаться.

Уголок F делает с углом поворота называется f

Крутящий момент ( t) Крутящий момент – это «вращающий агент», или что вызывает вращение вокруг оси

t = r F sinf

Момент Плечо (r _{перпендикуляр} ) Перпендикулярное расстояние линии действия силы от оси вращения.

t = F r _{перпендикулярно}

Или вы можете найти составляющая силы, вызывающая крутящий момент.

Разделите силу на его компоненты x и y. Только компонент, перпендикулярный рычагу плечо или плечо момента вызывает крутящий момент. На изображении ниже вертикальная составляющая F sin q перпендикулярен плечу момента и, таким образом, вызывает крутящий момент. Горизонтальная составляющая F cos q параллельна плечу момента и не вызывает крутящего момента.

При приложении крутящего момента вращение происходит вокруг точки поворота , или точки опоры . Когда более на тело действует один крутящий момент, производимое ускорение пропорционально чистому крутящий момент

Центр тяжести

точка при котором кажется, что действует весь вес объекта

Крутящий момент качелей

Движение твердого тела относительно его центра масс

Униформа

если объект считается однородным, его центр тяжести находится в его геометрическом центре

Вращательное равновесие

объект называется вращательным равновесием, когда все действующие на него моменты равны уравновешенный (или, S t = 0). Крутящий момент может вызвать движение против часовой стрелки (cc) или вращение по часовой стрелке (cw).

St _cw = St _cc

где S означает «сумма»

Центр масс (ЦМ) Точка, в которой действует вся масса объекта. Например, если вы посмотрите на движение прыгуна в высоту, вы увидите одно особенное пятно, которое движется по параболе. Это была бы та самая точка, где вы могли бы уравновесить этого человека. Объект находится в равновесии, пока его ЦМ находится над его базовый уровень. Объект считается однородным, когда ЦМ является его геометрическим центр. Позиция СМ определяется как:

где M — полная масса, m _i — масса частицы и x _i расстояние от начала координат

Статическое равновесие

Анализ статического Равновесие очень важно в технике. Инженер-проектировщик должен определить и изолировать все внешние силы и крутящие моменты, действующие на конструкцию. С хороший дизайн и правильный выбор материалов, конструкции могут выдерживать нагрузки. Шасси самолета выдерживают удары при грубых посадках, а мосты — нет. разрушаться под транспортными нагрузками и ветром.

Поступательное равновесие Объект находится в поступательном равновесии (его импульс равен постоянным), если сумма действующих на него сил равна нулю.

S F _x = 0

S F _y = 0

S F _z = 0

Вращательное угловое равновесие импульс постоянен), если сумма действующих на него моментов равна нулю.

Объект будет в равновесия, если он подвешен к своему центру тяжести или центру сила тяжести находится ниже точки подвеса.

Эластичность Раздел физики, изучающий деформацию объектов. при приложении к ним силы.

Предел упругости Точка, в которой деформируемый материал страдает остаточная деформация и не вернется к своей первоначальной форме.

Есть три способа объект может изменять свои размеры при воздействии на него сил:

1. Объект может быть деформируется сдвига сил. Он будет вести себя как страницы книги когда под сдвигом. Пример: движение слоев породы при землетрясении.

2. Объект может быть деформируется растяжением или сжатием сил. Пример: растяжение силы, растягивающие струну до тех пор, пока она не порвется. Пример: укладка грузы на цилиндр, пока он не сломается.

3. Жидкость может быть деформируется на объемных сил. Пример: жидкость под высоким давлением может быть сжимается со всех сторон, что приводит к изменению объема.

A напряжение из-за сил производит штамм или деформация. Напряжение пропорционально деформации, и эта константа пропорциональности называется его модулем . стресс является произведением модуля на деформацию. Напряжение – это отношение приложенной силы объекта к площади поперечного сечения, на которую действует сила. Деформация — это результирующая деформация, будь то отношение изменения длины до исходной длины, изменение высоты до исходной высоты или изменение объем до исходного объема.

где F — сила, A — площадь поперечного сечения в м ² , Э модуль Юнга, L — первоначальная длина, а DL — изменение длина.

где F — сила, A — площадь поперечного сечения в м ² , G — модуль сдвига, h — первоначальная высота, а Dh — изменение высота.

где F — сила, A — площадь поперечного сечения в м ² , B — объем модуль, V — первоначальный объем, а DV — изменение объема.
Помните, что отношение F к A равно давлению (P) жидкости.

Единица модуля Н/м ² или Паскали (Па).

Вращательное движение

Вращательное движение движение объекта вокруг оси. До сих пор мы изучали только прямолинейное движение (поступательное движение). Теперь будем изучать движение о ось или вращательное движение. Объекты могут двигаться поступательно или вращательно или оба. Они могут находиться в поступательном равновесии (сумма всех сил действующее на объект равно нулю), но не во вращательном равновесии (сумма все моменты, действующие на объект, равны нулю), и наоборот. Или они могут быть как в вращательном, так и в поступательном равновесии.

Вращательное движение Поступательное движение твердого тела анализируется с помощью описывающее движение его центра масс, а также вращательное движение вокруг его центр масс. Каждая частица вращающегося твердого тела в любой момент имеет линейная скорость v и линейное ускорение a . Угловой скорость одинакова для через каждые точки вращающегося тела в любой мгновенно, но линейная скорость больше для точек, удаленных от оси вращение.

Дети на карусели все имеют разную линейную скорость (измеряется в м/с) в зависимости от того, насколько они удалены от оси вращения. У всех одинаковые скорости вращения (в об/сек или рад/сек) независимо от того, где они расположены.

На изображении ниже тело вращается вокруг неподвижной оси, проходящей через его центр. Объект, размещенный на вращающийся объект в точке А, который вращается в точку В, вращается через то же самое угол как объект, помещенный в точку a, который поворачивается в точку b. Оба путешествовали по одинаковое угловое расстояние q. Они не прошли одинаковое тангенциальное расстояние. Один прошел по дуге AB за время t, в то время как другой прошел по дуге по длине ab вовремя т.

Угловое смещение, q

угол вокруг оси, вокруг которой вращается объект. Измеряется в градусах, обороты или единица СИ радианы.

1 оборот = 360 = 2 p радиан

q = d/r

, где d — тангенциальное расстояние, r — радиус.

Примечание: при вращении движения, легко использовать радиус для преобразования туда и обратно между вращательные и поступательные величины. Также легко запомнить, что нужно делать. Подумайте о единицах! Если бы у вас было расстояние в метрах, что бы вы сделали? с радиусом (также в метрах), чтобы преобразовать его в радианы? ты бы разделить расстояние в метрах на радиус в метрах. Метры отменяют оставшиеся радианы. А радиан — это единица измерения, которая служит заполнителем.

Угловое положение Объект повернулся на некоторый угол q, когда он прошел расстояние l , измеренное вдоль окружность его кругового пути.

Радиан Один радиан (рад) определяется как угол, образуемый дуга, длина которой равна радиусу. Другими словами, если л = р , тогда q точно равно одному радиану.

Угловая скорость (или скорость), w

скорость при котором объект вращается. Единицей СИ является рад/сек. На изображении выше объект поворачивается на угол q за время t. Угловая скорость или скорость определяется выражением (помните, при поступательном движении v = d/t)

w = q/t

Угловая скорость (скорость) можно преобразовать в аналогичную поступательную скорость (скорость) с помощью радиус.

w = v/r

где v тангенциальная скорость

Угловая скорость (скорость) и его отношение к частоте Когда объект вращается из некоторого начального положения q _i в некоторое конечное положение q _f , то его угловая скорость (или скорость) w равна равно изменению углового положения Dq = q _f — q _i , деленному на изменение во времени, или w = Dq / t Угловая скорость может быть связана с частотой вращения, f , где частота — количество полных оборотов в секунду. Так как один оборот в секунду соответствует углу 2p радиан в секунду, f = w / 2p

Угловое ускорение, a

скорость при котором вращающийся объект меняет угловую скорость. Единицей СИ является рад/с ² . Угловое ускорение — это изменение угловой скорости, деленное на время (помните, что при поступательном движении a = (v _f — v _i )/t)

a = (w _f — w _i )/t

Угловое ускорение может преобразовать в аналогичное поступательное ускорение с помощью радиуса.

а = а/р

где а — тангенциальное ускорение, а r — радиус

Угловое ускорение Угловое ускорение — изменение угловой скорости разделить на время, необходимое для внесения этого изменения. Среднее угловое ускорение, а = D вт/т

Радиальная составляющая линейное ускорение Общая линейная ускорение a есть векторная сумма радиальной составляющей ускорение и тангенциальная составляющая ускорения. Радиальная составляющая линейного ускорения (или центростремительного ускорения) можно записать как a _R = w ² r . Таким образом, центростремительное ускорение увеличивается по мере удаления от оси вращение. Дети, которые находятся дальше всех на карусели, испытывают самые большие ускорение.

На изображении ниже радиальная составляющая ускорения, a _R , представляет собой центростремительную ускорение. Тангенциальная составляющая ускорения, a _tan , представляет собой ускорение, измеряемое по касательной к окружности. Общая линейное ускорение вращающегося объекта есть векторная сумма двух компоненты

Уравнения для линейных (тангенциальное или поступательное) движение может быть преобразовано в аналогичное ротационные формы:

д = v т	q = вес т
д = д о + в я т + в 2	q = q o + w i t + a t 2
v f = v i + в	w f = w i + a t
v f 2 = v i 2 + 2 объявления	w f 2 = w i 2 + 2 aq

Так же, как неуравновешенный сила необходима для изменения движения объекта в линейном (поступательном) движение, крутящий момент требуется, чтобы изменить движение объекта при вращении подвижный.

t = F r

где r радиус

ньютонов 2 ^-й -й закон может быть преобразован в аналогичный ротационная форма:

F = ма

т = I a

Движение качения колесо или сфера Катящийся без проскальзывание включает в себя как вращение, так и перемещение. Помните об отношениях между угловой скоростью вращающегося объекта и линейной скоростью ось, или w = v/r. В любой момент, когда вращающееся колесо находится в контакте с землей, в этой точке контакта колесо на мгновение находится в покое. скорость оси равна против ; скорость в верхней части колеса 2 v .

момент инерции, I

вращательная инерция вращающегося тела. Это аналог массы в поступательном движение. Инерция вращения зависит не только от массы вращающегося тела, но и распределение этой массы.

Расширенный взгляд на момент инерции :   Вы можете думайте о вращающемся твердом теле, состоящем из множества частиц, расположенных в различные радиальные расстояния от оси вращения. Момент инерции вращающееся тело — это просто сумма масс каждой частицы, умноженных на на квадрат расстояния этой частицы от оси вращения.

Я = Смр ² = m ₁ r ² ₁ + m ₂ r ² ₂ + m ₃ r ² ₃ + m _n r ² _n

До этого момента наши изучение физики было связано с поступательным движением или движением в xy плоскость. Стандартный английский алфавит предоставляет переменные для этого движение. Мы используем греческий алфавит для переменных, чтобы различать вращательные движение от поступательного движения. В следующей таблице перечислены переменные для поступательное движение и аналогичная вращательная переменная с их СИ переменные.

расстояние/перемещение	д в м	кв в рад
скорость/скорость	v в м/с	Вт в рад/с
ускорение	а в м/с 2	а в рад/с 2
сила	F в ньютонах	т в Н·м
масса	м в кг	I в кг м 2

Динамика вращения

Для заставить объект начать вращаться вокруг оси. Направление силы и где применяется важно. Крутящий момент создает угловое ускорение. Крутящий момент требуется для начала вращения тела. Вращающееся твердое тело может быть рассматривается как состоящий из множества частиц, находящихся на различных расстояниях от ось вращения. Сумма крутящих моментов каждой из этих частиц равна только общий крутящий момент. Момент инерции, I , говорит, как масса тело распределено вокруг оси вращения. При вращательном движении t = I a

Некоторые вращательные моменты инерции для твердых тел:

Тонкий обруч (велосипедное колесо или кольцо) радиуса r	я = мистер 2
Сплошной диск (сплошной цилиндр, пластинка или шкив) радиуса r	I = 1/2 мм 2
Однородная сфера (звезда) радиуса р	I = 2/5 м 2
Длинный однородный стержень длиной L с осью вращения, проходящей через его центр	I = 1/12 мм 2
Длинный однородный стержень длиной L с осью вращения, проходящей через один конец	I = 1/3 м 2

Кинетическая энергия вращения

Тело, вращающееся вокруг говорят, что ось имеет вращательную кинетическую энергию. Это аналог поступательная кинетическая энергия. Его единицей СИ являются джоули. Объект, который вращается вокруг своего центра масс совершает поступательное движение, имеющее как поступательные и вращательные КЭ, если ось закреплена. Для объекта, который катится без скольжения по склону первоначальная потенциальная энергия равна сумма поступательной кинетической энергии и вращательной кинетической энергии.

1/2 м v 2

1/2 дюйма ш 2

Объект, который вращается в то время как его центр масс (ЦМ) перемещается, будет иметь как вращательное, так и поступательные кинетические энергии. Полная кинетическая энергия такого объекта равна определяется по:

KE = 1/2 mv ² _CM + 1/2 I _CM w ²

Объект, скользящий по наклон (без качения) преобразует всю свою потенциальную энергию в поступательная кинетическая энергия. Объект, который скатывается по наклонной плоскости, трансформируется часть его потенциальной энергии в поступательную кинетическую энергию, а часть в кинетическая энергия вращения. Рассмотрим несколько объектов на вершине склона: коробка, скользящая по склону, и обруч, сплошной цилиндр и сфера которые катятся по склону. Кто первым достигнет дна? Раздвижная коробка который преобразует все свою потенциальную энергию в поступательную кинетическую энергия. Обруч будет последним, потому что он преобразует наибольшее количество своего потенциальную энергию в кинетическую энергию вращения. Более поступательная кинетика энергия объекта, тем быстрее он достигает нижней части склона.

Угловой момент и его сохранение

У линейного импульса есть свои особенности. аналогичная величина, угловой момент, L .

р = м v

Д = I ш

Угловой момент важная концепция, потому что она остается постоянной, если внешние крутящие моменты не действуют.