Полуоси троллейбусов и их расчет

Полуоси служат для передачи вращающих моментов от дифференциала к ведущим колесам троллейбуса при тяговом режиме и от ведущих колес к дифференциалу — при тормозном режиме.

В зависимости, от способа крепления ступиц и полуосей, а также характера передаваемых нагрузок различают полуоси:

а) полуразгруженные; б) разгруженные на три четверти; в) разгруженные.

На рис. 58 приведены схемы различных типов полуосей.
 

Рис. 58. Схемы полуосей: .
а — полуразгруженная; б — на три четверти разгруженная; в — разгруженная

Полуоси, непосредственно опирающиеся на подшипники, установленные внутри их кожуха (рис. 58,а), называются полуразгруженными. Они, помимо вращающего момента, воспринимают изгибающие моменты, обусловленные весом троллейбуса, приходящимся на колеса, а также тангенциальной и боковой реакциями, действующими на колеса.

В тех случаях, когда опорой колеса служит не полуось, а подшипник, установленный на кожухе полуоси (рис. 58, б), большая часть изгибающих моментов воспринимается кожухом и лишь некоторая часть — полуосью. Такие полуоси называются разгруженными на три четверти.

Полуоси, теоретически не воспринимающие изгибающих моментов и работающие только на скручивание, называются разгруженными. Разгрузка полуосей от изгибающих моментов достигается тем, что ступица колеса устанавливается на кожухе полуоси на двух относительно широко расставленных подшипниках (рис.. 58, в). В этом случае тангенциальные и боковые усилия, возникающие между колесом и дорогой, воспринимаются в основном кожухом полуоси.

В современных троллейбусах ввиду их большой грузоподъемности применяются только разгруженные полуоси. Обе полуоси расположены в кожухах, запрессованных в картер заднего моста.
На отечественных троллейбусах оба конца полуоси имеют шлицы, при помощи которых полуось соединяется с полуосевой шестерней и непосредственно с фланцем ступицы ведущего колеса. Фланец ступицы практически жестко соединен с одной стороны с концом полуоси (при помощи шлиц), а с другой — с корпусом ступицы (болтами). Благодаря такому соединению полуось работает как защемленная с двух концов балка, у которой одно из торцовых сечений (у ступицы) может располагаться под углом к другому (у дифференциала). Вследствие этого в полуоси возникают, хотя и незначительные, напряжения изгиба, дважды меняющие свой знак в течение каждого ее оборота. Поэтому в задних мостах троллейбусов полностью устранить изгиб полуоси практически невозможно.

Некоторый изгиб полуосей, имеющих шлицевое соединение, происходит по следующим причинам.

Размеры деталей заднего моста имеют отклонения в пределах установленных допусков на изготовление, а сборка деталей производится с соблюдением определенных зазоров или натягов.

Большое количество деталей, связывающих редуктор со ступицей, делает практически невозможным точное совпадение оси дифференциала с осями обеих ступиц.

Кроме того, на изгиб полуосей оказывает влияние некоторый прогиб картера заднего моста, происходящий под действием воспринимаемой им нагрузки.

Все перечисленные факторы приводят к несовпадению осей дифференциала и ступиц, а следовательно, к некоторому изгибу полуосей. Характер разрушения полуосей на троллейбусах подтверждает наличие в них изгибающих моментов. Поэтому полуоси со шлицевыми соединениями, применяемые в троллейбусах, могут считаться разгруженными лишь с известим допущением.

Из всех способов соединения полуосей со ступицами только соединения зубчатого типа с внутренним зацеплением близки к шарнирным, создающим некоторую возможность перекоса ступицы относительно полуоси и тем самым снижающим их нагрузки изгибающими моментами. Соединение полуосей применялось на троллейбусах ЗИУ-5 выпуска 1960—1965 гг.

С 1965 г. троллейбусы типа ЗИУ-5 выпускаются без зубчатых муфт, так как в последних появлялся угловой люфт, приводивший к дополнительным значительным ударным нагрузкам. В результате этого довольно часто выходили из строя полуоси.

Полуоси троллейбусов рассчитывают только на скручивание, так как определить аналитически изгибающие моменты для полуосей со шлицевыми соединениями практически очень трудно.

Запас прочности на кручение принимается не меньше 2,0.

- Напряжение на смятие и срез шлицевых соединений полуоси определяют потем же формулам, что и для карданного вала. Допускаемое напряжение

 на срез не должно превышать 70 Мн/м2 (700 кГ/см2), а на смятие — не более 200 Мн/м* (2000 кПсм2).

 Полуоси троллейбусов обычно изготовляют из легированных сталей  типа 40Х или 40ХНМ. После термической обработки твердости полуосей,
 изготовленных из высоколегированных хромомолибденовых сталях, должны достигать НВ 440.

К недостаткам полуосей, применяемых на троллейбусах, относятся остаточные деформации кручения, полное скручивание полуосей и повышенный износ шлицевых соединений.

Пониженная работоспособность полуосей является следствием их периодической перегрузки. Чрезмерно высокие напряжения кручения и удельные давления на рабочие поверхности шлицевых соединений, а также дополнительные нагрузки в виде изгибающих моментов, возникающие в полу-осях, сравнительно быстро вызывают усталость материала полуосей и их  разрушение.

Во избежание преждевременного разрушения полуосей следует по возможности избегать применения центрального тормоза, а также резкого электрического торможения. Необходимо проверять соосность рукавов. правой и левой полуосей в картерах задних мостов при прохождении ими  ремонтов.