Расчет контактных напряжений сопряженных поверхностей в сфероглобоидном сухарном синхронном карданном шарнире

Abstract

Проведен расчет контактных напряжений между сопряженными поверхностями в сфероглобоидном сухарном синхронном карданном шарнире из условия баланса мощностей при постоянном моменте сопротивления на выходном валу. Вычислены необходимый крутящий момент на входном валу при постоянной угловой скорости с использованием теории контактных деформаций Герца и максимальное давление в контакте через вращающий момент, определяющий прочность карданного шарнира, долговечность его работы, износ в сопряженной паре трения. Исследована передаваемая зависимость максимального момента при изменении качества материала и для различных типоразмеров карданного шарнира. Графически изображены зависимости расчетной величины максимального момента от прочности материала в логарифмической системе координат. Выведена формула величины максимального давления в контакте, определяющая прочность шарнирного механизма, долговечность его работы, износ в сопряженной паре трения. С целью анализа оптимальных конструктивных параметров сфероглобоидного сухарного синхронного карданного шарнира определено влияние геометрического соотношения радиуса сферического кулачка и радиуса глобоидной поверхности контакта шарнира. Установлено, что с увеличением радиуса кулачка допустимый крутящий момент в шарнирном механизме растет в квадратичной зависимости, а с увеличением радиуса оси глобоидной поверхности сухаря, на которой установлены сферические кулачки, – пропорционально повышает крутящий момент. Также в кубической зависимости увеличивается максимально допустимое его значение при использовании качественного материала с термически обработанной поверхностью и применением смазочных материалов, допускающего значительные (до [σ] = 1000 МПа) контактные нагрузки. Увеличение в два раза типоразмера сфероглобоидного сухарного синхронного карданного шарнира повышает допустимый передаваемый момент в восемь раз.