The method for calculating the support reactions of a statically indeterminable final drive shaft of a tractor drive axle

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: Currently, in the design of vehicle drive axles, bevel final drives are used, forming both statically determinable structures and statically indeterminable ones. In the first case, the bearings, on which the bevel final drive shafts rest, form two rows of rolling elements, in the second case — three or more. Despite the prevalence of bevel final drive designs that form statically indeterminable structures, the statically determinable structures are considered in the process of teaching the design and calculation of machine elements. The study relevance lies in the formalization of the analytical calculation of the reactions on the supports of the bevel final drive, forming a statically indeterminable system, with the derivation of formulae for determining the reactions in the extra support.

AIM: Formalization of the method for calculating the support reactions of the drive axle bevel final drive as a statically indeterminable system, used for analysis of bearings.

METHODS: The study is based on mathematical dependencies of Analytical Mechanics to calculate reactions in the main supports, a corollary of Castigliano theorem and the force method to calculate reactions in extra supports. The Mathcad software was used for mathematical calculations.

RESULTS: A formalized method for the analytical analysis of support reactions in statically indeterminable systems, using Castigliano theorem to solve static indetermination, has been developed and presented. The application of the method for calculating the support reactions of the statically indeterminable driveshaft of the bevel final drive of the drive axle of the Kirovets K-7 series tractors is considered.

CONCLUSION: The dependencies obtained during the calculations make it possible to calculate the support reactions of the bevel final drive, the design of which forms a statically indeterminable system. The mathematical model of the bevel final drive, obtained during the calculations, can be used as a basis for developing software that automates this analysis.

About the authors

Kirill N. Serov

Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University

Author for correspondence.
Email: serovkn97@mail.ru
ORCID iD: 0009-0002-2869-641X

Postgraduate of the Higher School of Transport of the Institute of Mechanical Engineering, Materials and Transport

Russian Federation, Saint Petersburg

Sergey I. Hoodorozhkov

Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University

Email: xcu-55@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5646-2998
SPIN-code: 4405-9649

Dr. Sci. (Engineering), Professor of the Higher School of Transport

Russian Federation, Saint Petersburg

References

  1. Mamchenko VO, Demenchuk NP. Separate sections of the mechanics of solid deformable bodies: Educational and methodological manual. Saint Petersburg: ITMO University; 2016 (in Russ.)
  2. Sheinblit AE. Course design of machine elements: Textbook for technical schools. Moscow: Vysshaya shkola; 1991 (in Russ.)
  3. GOST 18855-2013 (ISO 281:2007). Rolling bearings. Dynamic load rating and rating life. Moscow; 2013. (in Russ). Accessed: 29.01.2023. Available from: https://docs.cntd.ru/document/1200105881.
  4. Broutman L, Krock R. Composite Materials, Volume 7: Structural Design and Analysis, Part 1. Chamis C., editor. Cleveland Ohio: NASA Lewis Research Center; 1975.
  5. Darkov AV, Shapiro GS. Strength of materials: a textbook for higher technical educational institutions. Moscow: Vysshaya shkola; 1975 (in Russ.)
  6. Kozlovskii AE. Calculation of structural elements for shear and torsion. Ivanovo: Ivanovo State University of Chemistry and Technology; 2016 (in Russ.)
  7. GOST 27365-87. Single row tapered roller bearings with increased load capacity. Main sizes. Moscow; 1987. (in Russ.) Accessed: 29.01.2023 Available from: https://docs.cntd.ru/document/1200013031
  8. GOST 8328-75. Radial roller bearings with short cylindrical rollers. Types and main sizes. Moscow; 1975 (in Russ.) Accessed: 29.01.2023 Available from https://docs.cntd.ru/document/1200012894
  9. GOST 6364-78. GOST 6364-78. Double-row tapered roller bearings. Main sizes. Moscow; 1978 (in Russ.) Accessed: 29.01.2023. Available from https://docs.cntd.ru/document/1200012746.
  10. GOST 8338-75. Single row radial ball bearings. Main sizes. Moscow; 1975 (in Russ.) Accessed: 29.01.2023 Available from https://docs.cntd.ru/document/1200012895

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig 1. The bevel final drive of the tractor drive axle: a — the final drive assembly; b — a sketch of the input shaft; с — a sketch of the output shaft.

Download (294KB)
3. Fig. 2. Calculation scheme of the input shaft.

Download (191KB)
4. Fig. 3. Calculation scheme of forces projected onto the YOZ plane.

Download (51KB)
5. Fig. 4. Calculation scheme of forces projected onto the ХOZ plane.

Download (49KB)
6. Fig. 5. Calculation scheme of the output shaft.

Download (250KB)

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».