CC BY
74
УДК 629.1.05
ПОДБОР СРЕДСТВА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ВИБРАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КАРДАННЫХ ПЕРЕДАЧ
Сторчилова Т.А.
ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный технический университет» (ВолгГТУ), 400005, г. Волгоград, пр-т. Ленина, 28, кафедра «Техническая эксплуатация и ремонт автомобилей», stor4ilova@rambler.ru
Голубев А.Г., Чернова Г.А.
Волжский политехнический институт (филиал) ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный технический университет» (ВПИ (филиал) ВолгГТУ), 404121, г. Волжский, ул. Энгельса, 42а
Аннотация:
При эксплуатации автобуса «Волжанин-32901» участились сходы с неисправностями карданной передачи. Проведено кинематическое исследование карданной передачи и определены возможные причины неисправностей.
Ключевые слова: карданная передача, угловая скорость, автобус «Волжанин», неисправности, контроль технического состояния, диагностирование, вибрация, сигнал, анализ.
SELECTION OF DIAGNOSTIC TOOLS VIBRATION CHARACTERISTICS OF DRIVELINE
Storchilova T.
Volgograd State Technical University Golubev A., Chernova G.
Volzhsky Polytechnical Institute
Abstract
When using the Native of the Volga region-32901 bus on a motorcade descents with failures of the drive line became frequent. Kinematic research of the drive line is conducted and the possible reasons of failures are defined.
Key words: driveshaft, angular speed, the «Volzhanin» bus, failures, control of a technical condition, diagnosing, vibration, signal, analysis.
Возникающие при работе автобусов вибрации оказывают вредное воздействие на пассажиров, а также способствуют появлению преждевременных отказов агрегатов.
Наиболее активными источниками возникновения вибрации в
трансмиссии являются карданные валы. Конструкции карданных передач имеют большой недостаток - это значительный дисбаланс, проявляющийся как на низких, так и на высоких частотах вращения карданных валов. Из-за вибраций карданной передачи могут возникать неисправности ведущего моста, коробки передач, элементов карданной передачи и других агрегатов [1].
На МУП «ВАК-1732» города Волжского при эксплуатации автобусов «Волжанин» участились сходы с неисправностями карданных передач фирмы Dana Spicer серии 1550 [2]. Особенностью данной карданной передачи является расположение двух карданных валов под углом по отношению друг к другу и к валу КПП как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях. Рекомендуемые значения углов наклона валов карданной передачи, согласно требованиям международного стандарта, не более 6...8°. Следовательно, углы установки карданных валов не превышают требований стандартов.
КПП ' f Yl=0°
Гппбная передача
Рис. 1. Углы наклона карданных валов в горизонтальной плоскости
передача
Рис. 2. Углы наклона карданных валов в вертикальной плоскости
В карданной передаче используются шарниры неравных угловых скоростей, общие технические требования к которым регламентированы ГОСТ. Отклонение от указанных требований приводит к существенному увеличению вибрации в трансмиссии от карданных валов и разрушению элементов агрегатов, соединяемых карданными валами [3].
Расчеты на прочность карданной передачи показали соответствие полученных напряжений рекомендуемым значениям. Поэтому актуаль-
ным вопросом является определение причин выхода из строя карданных передач. Так как при установке карданной передачи под углом угловая скорость изменяется по синусоидальному закону по отношению к угловой скорости ведомого вала КПП, что и вызывает вибрацию, то необходимо провести сравнение теоретических и экспериментальных скоростей.
Таблица 1
Сводная таблица углов наклона валов карданной передачи автобуса
«Волжатн-32901»
Искомый параметр Формула Результат Рекомендуемые значения
Углы в горизонтальной плоскости Углы в вертикальной плоскости
Абсолютные углы уВ и уг У п=У п-У п-1 У 1г -3,5° У 1В 2,8° 6...8°
У 2Г 1° У 2В 1,3°
У зг 2,5° У зв -4,1°
Результирующий угол у 71 6,0° Не более
Т2 Гр = + гв 3,75° Не более
Тз 5,39° Не более
Угловая скорость на вторичном валу КПП, юа п ■ П M т -A 30 ■ 1 I 23,11 об/мин
На МУП «ВАК-1732» города Волжского были зафиксированы следующие неисправности карданных передач: неисправность подвесной опоры кардана (срыв болтов крепления и ослабление крепления); люфт задней крестовины; вибрация кардана; износ шлицев карданного вала; ослабление болтов крепления кардана и обрыв крепления фланца ведущей шестерни главной передачи.
50 40 30 20 10 о
■ 2010 ■ 2011 >2012 «2013 Рис. 3. Количество сходов с неисправностями карданной передачи автобуса модели «Волжанин-32901»
Составлены графики изменения угловых скоростей ведомого вала КПП, который является ведущим для карданной передачи, угловых скоростей двух валов карданной передачи и вала ведущей шестерни главной передачи [4].
При свободном вращении карданного вала от вторичного вала коробки передач (без передачи крутящего момента) карданный вал получает инерционную нагрузку за счет своего неравномерного вращения. Имеется угловое ускорение и замедление [5]. На рис. 4 представлен результирующий график зависимости угловых скоростей от углов поворота валов. Изменение угловой скорости ю валов карданных шарниров носит синусоидальный характер [6].
Для исследования вибрации карданной передачи автобуса оптимальным является импульсный метод. Вибрационные измерения осуществляются с помощью датчиков, производящих аналоговый электрический сигнал, пропорциональный мгновенному значению ускорения, скорости или перемещения [7]. Для измерения вибрационных характеристик был выбран виброметр «Алгоритм 03». Методика измерения вибрации прибором полностью соответствует требованиям ГОСТ 12.1.012-90 ССБТ «Вибрационная безопасность». Алгоритм-03 измеряет дозу вибрации -виброускорение (А, мм/сек2) [8].
23,30
23,25
I 23,20
а 23>15
§ 23,10 3 23,05 8 23,00
I
22,95 22,90
Угол поворота ведущего вала, °
Рис. 4. Результирующий график зависимости угловых скоростей карданных валов от угла поворота вторичного вала коробки передач
Таблица 2
Основные характеристики виброметра «Алгоритм-03»_
Характеристика Параметры
Измеряемые параметры виброускорение (мгновенное и усредненное за время измерения); виброскорость; виброперемещение; корректированная и эквивалентно-корректированная общая и локальная вибрация; измерение дозы вибрации; виброускорение, виброскорость, виброперемещение в 1/1 и 1/3 октавных полосах частот; минимальные и максимальные уровни виброускорения, виброскорости и виброперемещения в 1/1 и 1/3 ок-тавных полосах частот; узкополосный БПФ анализ
Частотный диапазон от 1 Гц до 20 кГц
Диапазон измерений от 56 дБ до 260 дБ виброускорение, относительно 10-6 мм/с2
Корректирующие фильтры Wk, Wd, We, Wj, Wh - в соответствии с требованиями международных норм ISO 8041 VelMF - полосовой фильтр от 10Гц до 1000Гц в соответствии с ISO-10816 для измерения вибрации на машинах
Оценка технического состояния и диагностика дефектов карданной передачи может производиться методом сравнения значений вибрации и параметров высокочастотных импульсов (пик - фактор, эксцесс). Измерение вибраций будет производиться в трех неподвижных вертикальных точках: коробка передач, крепление подвесного подшипника и задний мост.
Рис. 5. Виброанализатор «Алгоритм 03»
Данный виброанализатор позволит провести углубленное исследование вибрационных характеристик карданной передачи и определить зависимость возникающих неисправностей от вибрации.
Предполагается разработка вибрационного метода оценки технического состояния элементов карданных передач автобуса «Волжанин-32901» для определения и прогнозирования неисправностей, возникающих во время эксплуатации автобусов. Библиографический список
1. Кулько П.А. Основы научных исследований: учебное пособие. -ВолгГТУ - Волгоград, 2005. - 129 с.
2. Автобусный завод «Волжанин» [Электронный ресурс]. URL: http://www.volzhanin.ru.
3. Оценка работоспособности карданной передачи автобусов «Волжанин» в эксплуатационных условиях / Г.А. Чернова, Ю.И. Моисеев, А.В. Попов [и др.] // Естественные и технические науки. - 2010. - № 5. - С. 573-574.
4. Осепчугов В.В., Фрумкин А.К. Автомобиль: Анализ конструкций, элементы расчета: учебник для студентов вузов по специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство». - М.: Машиностроение, 1989. - 304 с.
5. Анализ влияния кинематических характеристик на неисправности карданной передачи автобуса «Волжанин-РИТМИКС» / Т.А. Сторчи-лова, А.Г. Голубев, Г.А. Чернова [и др.] // Студенческий научный форум 2013: V междунар. студ. электрон. науч. конф., 15 февр. - 31 марта 2013г. направл. «Технические науки», секция «Автомобильный транспорт» / Рос. акад. естествознания. - М., 2013. - С. 1-3. [Электронный ресурс]. URL: http://www.scienceforum.ru/2013/pdf/7848.pdf.
6. Проведение кинематического анализа карданной передачи автобуса «Ritmix» / Т.А. Сторчилова, Г.А. Чернова [и др.] // XVII региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области, Волгоград, 6-9 нояб. 2012 г.: тез. докл. - Волгоград: Изд-во ВолгГТУ, 2013. - C. 72-73.
7. ГОСТ Р ИСО 13373-2-2009. Контроль состояния и диагностика машин. Вибрационный контроль состояния машин. Часть 2. Обработка, анализ и представление результатов измерений вибрации. - М. : Стандар-тинформ, 2010. - 28 с.
8. Техоборудование. Лабораторное оборудование [Электронный ресурс]. URL: http://www.techob.ru.
