Обороты карданного вала при скорости 100 км

Дайте формулы как расчитать, а в идеале дайте формулу и расчитайте пожалуйста, чтобы я раз и на всю оставшуюся жизнь запомнил на примере.
Интересует следующее:
1) Сколько оборотов при всех вышеприведенных данных мы получаем на ступице автомобиля, соответственно оборотов колеса?
2) Какова будет скорость автомобиля исходя из поученных и приведенных данных?

Прошу прощения за свою математическую безграмотность, но очень хочу рассчитать все как надо без косяков. 😳 😆

P.s. решение задачки напишите пожалуйста с объяснением кратенько, чтобы я понял и запомнил.

Ничего сложного.
Формулы приводить не буду, чтоб лишний раз не запутывать, просто объясню, как считать.
1. Не путать размерные единицы. Минуты, секунды и часы. Метры и дюймы.

Значить, так.
движок выдает те самые условные 2000 оборотов в минуту
ровно столько же делает и входной вал КПП.
Какая передача включена в КПП?
ДЕЛИМ! на передаточное число. Если включена прямая — понятно, передаточное число 1. Если включена пятая (где она есть) повышающая — ее передаточное число меньше 1 и обороты на выходе КПП будут больше.
Во всех остальных случаях меньше.
Дальше делим на передаточное число раздатки. Получаем, с какой частотой (те же об/мин) вращаются карданные валы.
Дальше делим на передаточное число мостов. Если колхозы — передаточное число главной передачи, если вояки — произведение передаточных чисел главной передачи и колесных редукеторов.
В итоге — частота вращения колес в тех же единицах, что и брались обороты двигатеоля (об/мин)
Отдельно вычисляем длинну беговой дорожки покрышки. (3,14159*диаметр). Длину сразу перевести в метры.
Если внимательно посмотреть на колесо, то оно в точке касания земли несколько сплющено, для учета этой деформации пролученную длину беговой дорожки надо умножить на 0,995. Коэффичиент примертный и зависит от конструкции покрышки и насколько она накачена .

Осталось только перемножить обороты колеса и длину беговой дорожки.
Обороты в мин. множим на метры — получаем скорость в метрах в мин.
если полученную величину разделить на 60 — будет скорость в метрах в сек., а если помножить на 60 и разделить на 1000 — будет в км/ч.

Бррр. Запутался я чет. 😕
Передача в КПП — 4-тай (прямая), передаточное число 1:1.
Можешь для наглядости сосчитать? 😳

Есть же калькулятор просто и понятно.

Выбираешь колеса или свои заносишь трансмиссию тоже выбираешь из предложенных или свою
В низу вписываешь обороты мотора и видишь на какой передаче с какой скоростью поедешь.

обороты движка — 2000.об/мин.
Передаточное число в КПП — 1, нав выходе из КПП — 2000 об/мин.
в раздатке включена передача с передаточным числом 1,15 2000/1,15 = = 1740 — частота вращения карданных валов.
колеса крутятся с частото й 1740/5,38 = 323 об/мин.

Колесо за один оболрот пробегает 78,8 см * 3,14 = (грубо) = 2,47 м.

В минуту колесо делает 323 оборота и пробегает 323 * 2,47 = 800 метров.

800 метров минуту эта 800/60 = 13,3 метра в секунду или 800*60/1000 = 48 км/ч
(все результаты округлены)

Источник

Вибрация карданного вала

Вибрация карданного вала может возникнуть по многим причинам:

1. Вал раздаточной коробки и вал редуктора моста взаимно непараллельны

Валы раздаточной коробки и редуктора моста должны быть взаимно параллельны (при соединении по типу 1). В противном случае их скорости будут различными, т.е возникнут мгновенные колебания угловой скорости и, следовательно, повышенные пики крутящего момента.

Допустим, что разница между углами и составляет = 1 градус, а частота вращения выходного вала раздаточной коробки постоянна и составляет 2000 об/мин. При этом частота вращения главной передачи за один оборот будет по два раза принимать минимальное и максимальное значение. То есть возникнет неравномерность вращения, то есть перерузка всех элементов карданного вала.

Эта неравномерность, то есть колебание частоты вращения выражается формулой:

где:
n₁ — частота вращения вала раздаточной коробки, об/мин;
n₂ — частота вращения вала редуктора моста, об/мин.

Таблицу значений можно посмотреть здесь.

Коэффициент неравномерности будет равен:

Первый способ решения проблемы. Повернуть редуктор заднего моста, установив угловые прокладки. Для того, чтобы повернуть редуктор переднего моста, надо применить регулируемые рычаги передней подвески. Далее смотри здесь.

Второй способ решения проблемы. Если вал типа 1б, то есть со шлицевым соединением посередине, то можно повернуть вилки крестовин относительно друг друга. Угол находится достаточно просто:

Исходные данные:

Разность углов между валом раздаточной коробки и валом редуктора моста в вертикальной плоскости:

Результаты:

Коэффициент неравномерности :

Угол поворота вилок карданных шарниров относительно друг друга, градусов:

Третий способ решения проблемы. Радикальный. Сменить тип вала на 2а, модернизировав и укоротив одновременно вал раздаточной коробки (это уменьшит угол наклона карданного вала. Далее смотри здесь.

2. Углы в карданных шарнирах больше допустимых

Угол работы шарнирного соединения зависит от частоты вращения карданного вала:

где n — частота вращения карданного вала

Для вычисления скорости вращения карданного вала и допустимых углов можно воспользоваться калькулятором.

Пример 1: На автомобиле Jeep Cherokee с шинами 235x75R15 (29 дюймов) при оборотах двигателя — 2000 об/мин, скорость вращения карданного вала будет 2666 об/мин (повышающая передача автоматической коробки -0,75), скорость вращения колеса составит 746 об/мин при передаточном отношении главной передачи 3,55. Длина окружности колеса такого размера — 230,5 см., скорость автомобиля составит 230,5 см х 746 об/мин = 173 087 см/мин, т.е 2 884 см/сек или 28,8 м/сек или 103,6 км/час.
Таким образом, при скорости 104 км/час допустимый угол в карданном шарнире — около 12 градусов.

Пример 2: Попытаемся вычислить теоретически, при какой скорости возникнут вибрации заднего карданного вала, если угол, под которым работает передний шарнир (около раздатки) равен 7 градусам. Для 7 градусов критическая частота вращения карданного вала 4629 об/мин. Это на резине 235x75R15 и при главной паре 3,55 дает скорость 180 км/час.

Вывод: Всегда найдется скорость, при которой карданный вал с заданными углами начнет вибрировать.

Пример 3: При замене главной пары на 4,1 обороты карданного вала при той же скорости 104 км/час возрастут в 1, 15 раза, то есть до 3065 об/мин. А это значит, допустимый рабочий угол шарниров карданного вала уменьшится до 10,3 градусов в соответствии с таблицей.
Типичный угол работы карданного шарнира около раздаточной коробки на автомобиле Jeep Cherokee около 5 градусов (наклон карданного вала 9,5 градусов минус наклон раздаточной коробки 4 градуса) с увеличением до 7 градусов при ходе подвески вниз.

Вывод: Можно не менять геометрию подвески, но получить вибрации карданного вала, просто поменяв передаточное отношение главной передачи. А точнее, сдвинется порог возникновения вибраций в сторону меньшей скорости, для данного случая со 180 км/час до 155 км/час.

Первый способ решения проблемы. Опустить раздаточную коробку. Это уменьшит угол наклона карданного вала. Недостаток: большая нагрузка на опоры двигателя, приводящая к уменьшению их срока службы. Далее смотри здесь.

Второй способ решения проблемы. Радикальный. Сменить тип вала на 2а, модернизировав и укоротив одновременно вал раздаточной коробки (это уменьшит угол наклона карданного вала и углы в карданных шарнирах. Недостаток: дорого. Далее смотри здесь.

3. Дисбаланс карданного вала

С этим понятно как бороться.

4. Крестовины карданного вала стоят неправильно относительно друг друга

Если в пукте 1 поворот крестовин относительно друг друга помогает решить проблему непараллельности валов, то когда вибрации отсутствуют, а Вы в процессе ремонта случайно, собирая шлицевое соединение карданного вала, сдвините взаимное положение крестовин на один шлиц, результат очевиден. Возникнет неравномерность вращения.

5. Износ карданных шарниров и шлицевого соединения

С этим понятно как бороться.

Ссылки по теории вибраций

Теория на сервере Tom Wood’s Custom Drive Shafts

Типы
Передний
Задний
Теория
Карданный шарнир
Измерение углов
Понижение раздатки
Поворот редуктора
Калькулятор
Вибрация

Источник

Частота оборотов кардана и углы работы

Влияние частоты оборотов и угла между валами

Частота вращения
Допустимая частота оборотов карданного вала зависит от следующих параметров:

Размер карданного вала
Деформация вилок вследствие центробежной силы
Класс точности балансировки
Вращение без биения соединительных фланцев
Рабочий угол между валами
Длина карданного вала

Частота оборотов x угол между валами

Теоретические обоснования и многочисленные исследования случаев обращения показали, что для того чтобы ход карданной передачи был плавным, не должны превышаться моменты инерции средней части карданного вала.
Возможный с точки зрения механики угол между валами для каждого шарнира зависит от размера карданного вала. На практике значение угла между валами, описанного выше с помощью кинематических уравнений, должно быть ограничено в соответствии с необходимой частотой вращения.

В следующей таблице содержится информация о максимальных частотах вращения и максимально допустимых значениях комплексного параметра

для изделий различных размеров для момента инерции средней части, соответствующей длине карданного вала 1500 мм.
При приближении частоты вращения к критическому значению для соблюдения качества балансировки (см. балансировку карданных валов) может возникнуть необходимость уменьшить значение частоты вращения.

2015
2020
2025
2030
2035
2040
2045
2047
2050
2055
2060
2065

6 000
6 000
6 000
6 000
5 600
5 000
4 700
4 500
4 500
4 500
4 100
3 900

27 000
26 000
24 000
22 000
21 000
20 000
19 000
19 000
19 000
18 000
17 000
17 000

Поскольку на практике плавный ход карданной передачи в большой степени зависит от условий монтажа, то приведённые в таблице значения n x ß могут быть приняты только в качестве ориентировочных. При оптимальных системах упругих элементов значения могут быть превышены не более чем на 50%.

Критическая частота вращения

Карданные валы это изгибно-упругие конструкции, для которых должен быть произведен расчет критическую частоту вращения.
Исходя из соображений безопасности максимально допустимая рабочая частота вращения должна быть ниже критической.

На диаграмме ниже представлена зависимость критической частоты вращения (для различных размеров конструктивных элементов) от эксплуатационной длины и размеров труб, указанных в каталоге.

Приведённые на диаграмме значения действительны при нормальных условиях установки с расстоянием между центральной частью карданного шарнира и центром соседнего подшипника равным 3 x M.

Для обеспечения безопасного и плавного движения максимально допустимая рабочая частота вращения (80 % представленной на диаграмме критической частоты вращения) не должна быть превышена.

При превышении допустимой частоты вращения следует сократить длину карданного вала или же предусмотреть установку промежуточной опоры вала.

Следующие диаграммы применимы только для карданных валов стандартной модификации. При особых модификациях с подвижным шлицевым соединением, превышающем стандартные размеры, или других изменениях, сокращающих изгибную жёсткость, должен производиться специальный расчёт критической частоты вращения. В этом случае целесообразно получить нашу консультацию.

Критическая частота вращения карданных валов в зависимости от эксплуатационной длины

Источник