CC BY
32
УДК 621.89
О КОНСТРУКЦИЯХ ВИЛОК КАРДАННЫХ ПЕРЕДАЧ
И. Ю. Ермиенко1, Н. Р. Лобанов2
1Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
2Забайкальский государственный университет
Российская Федерация 672039, г. Чита, ул. Баргузинская, 49 Е-mail: 1Ivaniuscha@mail.ru , 2lobama00@mail.ru
Приведен обзор конструкций карданных вилок и карданных шарниров. Приведены недостатки и достоинства разработанных конструкций, представлены способы и современные методы исследований.
Ключевые слова: карданный вал, карданный шарнир, оптимизация конструкций, вилка карданного вала, карданный вал неравных угловых скоростей.
THE DEVELOPMENT OF LABORATORY INSTALLATION TO STUDY THE TIGHTENED BOLT
I. Yu.Ermienko1, N. R. Lobanov2
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation 2Transbaikal State University Faculty of Energy 49, Barguzinskaya Str., Chita, 672039, Russian Federation Е-mail: 1Ivaniuscha@mail.ru, 2lobama00@mail.ru
An overview of the structures of the gimbal plugs and u-joints. Disadvantages and advantages of the developed designs are given, methods and modern methods of research are presented.
Keywords: cardan shaft, universal joint, design optimization, fork, propeller shaft, propeller shaft unequal angular velocities.
Одним из недолговечных агрегатов механических трансмиссий являются карданные передачи с шарнирами неравных угловых скоростей [1]. Карданным шарниром, или карданом, называется подвижное соединение, обеспечивающее передачу вращения между валами, оси которых пересекаются под углом. В автомобилях применяются карданные шарниры неравных и равных угловых скоростей [2].
Основные улучшение и оптимизаций идут в сфере изменение конструкций вилки карданного шарнира неравных угловых скоростей. Применение новых видов закалки, смазки и материалов. Экономическая выгода при повышений была рассмотрена в статье А. Г. Пастухов [3]. Известен карданный шарнир [4] в этой моделикрестовина и вилки выполнены методом ковки. Втулки выполнены из композитного материала. Карданный шарнир, содержит крестовину, на шипах которой выполнены осевые отверстия, вилки с проушинами, в которых имеются отверстия под крестовину, втулки, выполненные в виде стакана и установленные основанием вверх на шипах крестовины, отличающийся тем, что осевые отверстия шипов выполнены глухими, втулки установлены с натягом в отверстия вилок и имеют на наружной поверхности кольцевую проточку для установки упорного кольца, при этом вилки имеют торцевое шлицевое отверстие для соединения с валом и выполненные в этой части вилок прорезь и глухое отверстие для их фиксации на валу.Данное техническое решение позволяет исключить применение дорогих игольчатых подшипников, упростить конструкцию карданного шарнира, не снижая эксплуатационные качества.
Секция «Проектирование машин и робототехника»
Заявляемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости, его реализация возможна на стандартном технологическом оборудовании.
Также повышение технологичности идет в работе [5]. Технический результат достигается за счет того, что во фланец-вилке шарнира карданного, имеющей фланцевый элемент с отверстиями и с соединительной поверхностью, расположенной на торцевой стороне фланцевого элемента, выполненной с центрирующими средствами, два опорных элемента с опорными отверстиями, выполненными соосно с общей осью отверстий, фланцевый элемент состоит из двух частей, имеющих форму, приближенную к кольцевому сегменту, причем каждый фланцевый элемент выполнен за одно целое с соответствующим опорным элементом, при этом отверстия опорного элемента выполнены глухими.
Центрирующие средства фланцевого элемента выполнены в виде шлицев. Торцевая сторона фланцевого элемента выполнена с пазом, делящим ее на две части, между которыми по внешней окружности выполнена трапециевидная выемка. Шлицы, выполненные на каждой части торцевой стороны фланцевого элемента, расположены параллельно между собой, при этом шлицы частей образуют угол менее 90°. Фланцевый элемент выполнен с бобышками, расположенными с двух сторон от опорного элемента, со сквозными отверстиями. Фланцевый элемент выполнен из двух частей, имеющих форму, приближенную к кольцевому сегменту, выполнение каждого фланцевого элемента за одно целое с соответствующим опорным элементом, а также выполнение отверстий опорного элемента глухими, обеспечивает простоту изготовления и сборки карданного шарнира.
Известна работа с вилкой карданного шарнира VI типоразмера 500-2201049-А [6], в которой-был проведен прочностной анализ, его оценка и впоследствии оптимизация линейных размеров конструкций. Предложена методика оптимизации унифицированных деталей механических передач на примере транспортных и технологических машин. Приведены конструкция модернизи-рован-ого карданного шарнира и результаты исследования его напряжённо-деформированного состояния с помощью средств САПР.
В работе [7] проведены исследования напряженно-деформированного состояния проушины вилки карданной передачи, в результате которых определены оптимальные размеры проушины вилки.
Исследования в работах авторов [8; 9] направлены на повышение долговечности работы карданных шарниров и карданных передач, в которых конструкция вилок карданных передач не рассматривалась, а в работах [10-13] рассмотрены вопросы совершенствования методики расчета кпд карданной передачи и углов закручивания карданных валов, в которых так же нужно учитывать величины закручивания вилок и фланцевых муфт карданной передачи.
В работах в области совершенствования конструкций карданных передач [14; 15] акцентировано внимание на совершенствовании конструкций карданных шарниров, влияние вибрации на работоспособность рассмотрено в работе [15].
Исходя из анализа работ, задачей моих исследования является оптимизация конструкции вилки карданных передач неравных угловых скоростей, а для этого необходимо выполнить конечно-элементный анализ конструкций карданных вилок.
Библиографические ссылки
1. Пастухов А. Г. Повышение надежности карданных передач : автореф. дис. ... док. тех. наук. - Москва, 2008. С. 487.
2. Национальный стандарт Российской Федерации. Автомобильные транспортные средства. Шарниры карданные неравных угловых скоростей. Общие технические требования и методы испытаний: ГОСТ Р 52923-2008. Изд. официальное. М.: ИПК Издательство стандартов, 2008. 28 с.
3. А.Г. Пастухов, Расчет экономического эффекта при повышении надежности агрегатов механических трансмиссий сельскохозяйственной техники (на примере карданных передач) // Вестник МГАУ им. В. П. Горячкина. Москва, 2008. С. 152-153.
4. Патент РФ № 2015128634/11,14.07.2015. Карданный шарнир // Патент России № 158326. 2015. Бюл. № 36 /Яковлев Борис Олегович, Аглямов СалаватМаратович, Зиятдинов Айдар Анва-рович [и др.].
5. Патент РФ № 2017114731, 26.04.2017. Фланец вилка шарнира карданного //Патент России № 173592. 2017. Бюл. № 25/Ключников Сергей Михайлович, Павлов Константин Вальмирович, Каримов Ренат Наилевич [и др.]
6. Пастухов А.Г. Исследование напряжённо-деформированногосостояниядеталей модернизируемых узловтрансмиссий различных машин // Автоматизированные системы управления. Москва, 2015. № 8. С. 20-26.
7. Гумарова А. А., Ермиенко И. Ю., Кукушкин Е. В. Исследование напряженно-деформированного состояния проушины вилки карданной передачи // Решетневские чтения : материалы XXII Междунар. науч. конф. ; СибГУ им. М. Ф. Решетнева. Красноярск, 2018. С. 474-477.
8. Повышение долговечности карданной передачи за счет совершенствования конструкции карданного шарнира и способа его технического обслуживания / Ереско С.П., Ереско Т.Т., Кукушкин Е.В., Меновщиков В. А. // Строительные и дорожные машины. 2018. № 1. С. 45-51.
9. Повышение долговечности подшипников карданного шарнира неравных угловых скоростей / Ереско С.П., Ереско Т.Т., Кукушкин Е.В., Кукушкин С.В., Меновщиков В.А. // Системы. Методы. Технологии. Братск, 2018. № 2 (38). С. 19-24.
10. Совершенствование методики расчета угла закручивания карданной передачи с использованием теоретических и экспериментальных исследований / Ереско С.П., Ереско Т.Т., Кукушкин Е.В., Меновщиков В.А. // Сибирский журнал науки и технологий. Красноярск, 2018. Т. 19. № 4. С. 668-676.
11. Совершенствование методики расчета коэффициента полезного действия карданной передачи с целью оптимизации ее конструктивных и эксплуатационных параметров / Ереско А.С., Ереско С.П., Ереско Т.Т., Иваненко Е.В., Кукушкин Е.В. // Транспорт. Транспортные сооружения. Экология. 2017. № 3. С. 25-45.
12. Планирование эксперимента по исследованию карданных передач на игольчатых подшипниках / Кукушкин Е.В., Ереско С.П., Ереско Т.Т., Меновщиков В.А., Хоменко И.И. // Вестник СибГАУ. Красноярск, 2016. Т. 17. № 4. С. 1062-1071.
13. Methods of preparation of the experiment for investigation of universal joints on needle bearings / Eresko S.P., Eresko T.T., Kukushkin E.V., Menovshikov V.A., Orlov A.A. // Сибирский журнал науки и технологий. 2018. Т. 19. № 1. С. 120-136.
14. Кукушкин Е. В. Совершенствование конструкции и методов проектирования карданных передач с шарнирами неравных угловых скоростей : автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.02.13. Братск, 2018. 18 с.
15. Меновщиков В. А., Ереско С. П. Исследование и совершенствование игольчатых подшипников карданных передач транспортно-технологических машин : монография. Красноярск : Изд-во КрасГАУ, 2006. 283 с.
© Ермиенко. И. Ю., Лобанов Н. Р., 2019
