Способ технического обслуживания карданных передач Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.22

СПОСОБ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ КАРДАННЫХ ПЕРЕДАЧ

С. П. Ереско, Т. Т. Ереско, Е. В. Кукушкин*, В. А. Меновщиков

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: [email protected]

Был разработан способ технического обслуживания карданных шарниров, позволяющий обслуживать карданные шарниры без съема карданного вала и разборки полумуфт его крепления к трансмиссии, что приводит к снижению трудоемкости технического обслуживания, повышению ремонтопригодности и долговечности карданных шарниров.

Ключевые слова: карданная передача, способ обслуживания, техническое обслуживание.

COMPARATIVE ANALYSIS OF STRUCTURE TEST APPARATUS FOR UNIVERSAL JOINT S. P. Eresko, T. T. Eresko, E. V. Kukushkin*, V. A. Menovshchikov

Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]

The research develops A method for maintenance of universal joints, which allows to service universal joints without removing the universal joint shaft and dismantling the coupling halves of the cardan shaft to the transmission, which leads to a reduction in maintenance labor, increased maintainability and durability of the universal joints.

Keywords: universal joint gear, service method, maintenance.

Введение. Исследования по работе карданных передач разделяются на два направления: динамика и кинематика карданных передач. Основополагающими работами по кинематике и динамике карданных передач являются работы Чудакова Е. А., Лысова М. И., Малаховского Я. Э., Цитовича И. С., Лапшина С. А., Иванова С. Н. и др. авторов. Исследования кинематики карданных передач позволили установить, что в одношарнирной передаче при вращении ведущего вала с постоянной угловой скоростью, ведомый вал будет вращаться неравномерно с переменной угловой скоростью, при этом коэффициент неравномерности вращения является функцией угла наклона трубы кардана. Трудами Чудакова Е. А., Цитовича И. С. и другими было показано, что карданные передачи требуют как кинематические, так и динамические расчеты.

Динамические расчеты сводились к определению собственной частоты изгибных колебаний трубы карданной передачи как равномерно распределенной балки на упругих опорах. Анализ работ показывает, что карданная передача является сложным динамическим механизмом, даже при отсутствии внешних сил, в виду особенности кинематики вращения она имеет внутреннюю динамику, связанную с углом наклона трубы карданного вала.

Наличие больших вращающихся масс агрегатов, расположенных за карданной передачей приводит к созданию значительного сопротивления и принуждает карданный вал воспринимать значительные динамические нагрузки, вызывающие усиленный износ деталей карданных шарниров.

Согласно ГОСТ 27.002-89 [8]. Надежность это свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования. Безотказность это свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки. Долговечность это свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта. Ремонтопригодность это свойство объекта, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта.

Основная часть. Рассмотрим карданный шарнир и способ его технического обслуживания [1]. Карданный шарнир содержит вилки, игольчатые подшипники, крестовину с втулками, радиальные и осевые уплотнения. Втулка шипа крестовины выполнена в виде стакана, при этом в основании корпуса игольчатого подшипника и упомянутой втулки расположены центральные соосные отверстия, каждое из которых выполнено в виде правильного выпуклого многоугольника, а между основанием корпуса игольчатого подшипника и крышкой установлен уплотнительный элемент. При проведении технического обслуживания выполняют частичную разборку карданного шарнира, заменяют изношенные поверхности на неизношенные

Решетневскуе чтения. 2017

дифференцированно для каждого подшипникового узла путем проворота игольчатого подшипника и втулки посредством соосных отверстий в основаниях подшипника и втулки. Недостаток данного аналога заключается в том, что для разборки карданных шарниров необходимо снять карданный вал.

Также известен карданный шарнир и способ его технического обслуживания, описанные в патенте [2]. Карданный шарнир содержит вилки, подшипники и разборную крестовину, состоящую из разборного корпуса и шипов. Причем шипы установлены на центрирующем элементе, выполненном в виде крестовины, а их торцы, расположенные в полости корпуса, выполнены с возможностью передачи вращения для поворота шипов. В полости корпуса крестовины установлен приводной элемент с возможностью обеспечения указанного поворота. Способ технического обслуживания таких карданных шарниров включает разборку, восстановление технического ресурса путем разворота поверхности шипа крестовины и сборку. Причем разборку карданного шарнира выполняют частично, а поворот поверхностей шипов производят на любой угол с помощью приводного элемента. Недостаток данного аналога заключается в том, что для разборки карданных шарниров необходимо снять карданный вал, что увеличивает трудоемкость процесса технического обслуживания, кроме того, в конструкцию шарниров введены дополнительные приводные элементы, что снижает надежность трансмиссии в целом.

В качестве прототипа выбран способ технического обслуживания карданных шарниров автомобиля УАЗ-31512, описанный в техническом руководстве по обслуживанию [3]. Карданные шарниры состоят из вилок, крестовины и четырех игольчатых подшипников, установленных на шипах крестовины и закрепленных в вилках. Игольчатые подшипники смазывают через пресс-масленку по внутренним каналам крестовины. Техническое обслуживание по способу - прототипу проводят в следующей последовательности: делают разметку положения карданного вала в трансмиссии и взаимного положения вилок шарнира, снимают карданный вал, разбирают подшипники карданного вала, путем съема стопорных колец подшипников и их выпрессовки, съема обоймы уплотнений с шипов крестовины, оценивают состояние рабочей поверхности (зону износа) и негодные выбраковывают, заменяя новыми, годные - промывают, собирают карданные подшипники в обратной последовательности и устанавливают карданный вал в соответствии с разметкой. Недостатком данного способа является большая трудоемкость процесса технического обслуживания ввиду того, что необходимо снимать карданный вал и разбирать полумуфты его крепления к трансмиссии.

Известен способ технического обслуживания карданных шарниров [4], который заключается в их разборке, восстановлению технического ресурса и последующей сборкой, а с целью снижения трудоемкости, восстановление технического ресурса производят разворотом крестовины карданного шарнира вокруг ее центральной оси на угол, соответствующий

углу между соседними шипами, и поворотом карданных подшипников на 90 или на 180 градусов вокруг их центральной оси. Недостатком данного способа является трудоемкость процесса технического обслуживания ввиду того, что необходимо также снимать карданный вал и разбирать полумуфты его крепления к трансмиссии.

Известен способ технического обслуживания карданного шарнира [5], заключающийся в замене рабочих поверхностей подшипниковых узлов путем поворота крестовины карданного шарнира вокруг ее центральной оси на угол 90° и поворота каждого карданного подшипника на 180° относительно шипа крестовины, при этом замену осуществляют при наработке 0,8...0,9 предполагаемой, а поворот карданных подшипников на 180° осуществляют относительно оси пары противоположных шипов вместе с крестовиной, т. е. без разборки соединения «шин крестовины-подшипниковый узел».

Недостатком данного способа является трудоемкость процесса технического обслуживания ввиду того, что необходимо также снимать карданный вал и разбирать полумуфты его крепления к трансмиссии.

Постановка задачи исследования. Задачей исследований является создание способа технического обслуживания карданных передач, позволяющий снизить трудоемкость технического обслуживания карданных передач, повысить ремонтопригодность и долговечность карданных шарниров, а также удобство обслуживания карданных передач.

Способ технического обслуживания карданных передач. Исследования игольчатых подшипников карданных передач [6], показали, что износ рабочей поверхности крестовины подшипника приходится на зону качания, которая соответствует 30°.

Способ осуществляется следующим образом [7]:

- производят разметку положения вилок карданного шарнира, снимают стопорное кольцо с подшипника шарнира, к которому есть доступ без проворачивания карданного вала;

- создают при помощи нагнетателя смазочного материала, ввинчиваемого в резьбовое отверстие для подачи смазочного материала, избыточное давление смазочного материала, приводящее к выпрессовыва-нию подшипника с оси шарнира;

- промывают подшипник;

- устанавливают подшипник обратно с помощью, например, струбцины, производя угловое смещение подшипника, равное 120° по отношению к первоначальной разметке и фиксируют стопорным кольцом;

- обслуживание остальных подшипников подшипникового узла осуществляется аналогично после необходимого проворачивания карданного вала для доступа к очередному подшипнику.

Заключение. Заявляемый способ технического обслуживания карданных шарниров позволяет обслуживать карданные шарниры без съема карданного вала и разборки полумуфт его крепления к трансмиссии, что приводит к снижению трудоемкости техни-

ческого обслуживания, повышению ремонтопригодности и долговечности карданных шарниров.

Библиографические ссылки

1. Пат. 2232309 Российская Федерация, МПК7 F16C 11/06. Карданный шарнир и способ его технического обслуживания / Тимашов Е. П., Пастухов А. Г., Скурятин Н. Ф. № 2003100986; заяв. 13.01.2003 ; опубл. 10.07.2004. Бюл. № 19.

2. Пат. 2238446 Российская Федерация, МПК7 F16C 11/06. Карданный шарнир и способ его технического обслуживания / Скурятин Н. Ф., Пастухов А. Г., Тимашов Е. П. № 2003106909/11; заяв. 12.03.2003 ; опубл. 20.10.2004. Бюл. № 29.

3. УАЗ-31512, ...-31514, ...-31519 с двигателями 2,5; 2,9 Устройство, обслуживание, диагностика, ремонт. М. : За рулем, 2012. 224 с.

4. А. с. 829464 СССР, МКИ3 В 60 8 5/00. Способ технического обслуживания карданных шарниров / П. А. Удовидчик, Л. Я. Пешес, Н. Т. Минченя, В. М. Щебров (СССР). № 2800847/27-11; заявл. 16.07.79 ; опубл. 15.05.81, Бюл. № 18. 2 с.

5. Пат. 2453451 Российская Федерация, МПК7 F16C 11/06. Способ технического обслуживания карданного шарнира / Пастухов А. Г., Ефимцев А. В., Зданович Б. С., Тимашов Е. П. № 2011107086/11; заяв. 24.02.2011 ; опубл. 20.06.2012. Бюл. № 17.

6. Меновщиков В. А., Ереско С. П. Исследование и совершенствование игольчатых подшипников кар-дан-ных передач транспортно-технологических машин. Красноярск : Изд-во КрасГАУ, 2006. 283 с.

7. Заявка на изобретение. Российская Федерация, МПК7 F16 Б 3/26. Способ технического обслуживания карданных шарниров / Ереско С. П., Ереско Т. Т., Кукушкин Е. В., Меновщиков В. А.; № 2016117442; заявл. 04.05.2016.

References

1. Timashov E. P., Pastukhov A. G., Skuryatin N. F. Kardannyy sharnir i sposob ego tekhnicheskogo obsluz-hivaniya. [Universal joint and method of its maintenance]. Patent RF. No. 2232309, 2004.

2. Skuryatin N. F., Pastukhov A. G., Timashov E. P. Kardannyy sharnir i sposob ego tekhnicheskogo obsluz-hivaniya. [Universal joint and method of its maintenance]. Pat. RF. No. 2238446, 2004.

3. UAZ-31512, ...-31514, ...-31519 s dvigatelyami 2,5; 2,9 Ustroystvo, obsluzhivanie, diagnostika, remont. [UAZ-31512, ... -31514, ... -31519 with engines of 2.5; 2.9 The device, maintenance, diagnostics, repair.]. Moscow, Za rulem Publ., 2012. 224 p.

4. Udovidchik P. A., Peshes L. Ya., Minchenya N. T., Shchebrov V. M. Sposob tekhnicheskogo obsluzhivaniya kardannykh sharnirov. [Method for maintenance of universal joints]. Pat. RF. no. 829464, 1981.

5. Pastukhov A. G., Efimtsev A. V., Zdanovich B. S., Timashov E. P. Sposob tekhnicheskogo obsluzhivaniya kardannykh sharnirov. [Method for maintenance of universal joints]. Pat. RF. No. 2453451, 2012.

6. Menovshchikov V. A., Eresko S. P. Issledovanie i sovershenstvovanie igolchatikh podshipnikov kardanikh peredach transportno-tekhnologicheskikh mashin [Study and improvement of needle bearing universal joint transmission of transport and technological machines]. Krasnoyarsk : KrasGAU, 2006, 283 p.

7. Eresko S. P., Eresko T. T., Kukushkin E. V., Menovshchikov V. A. Sposob tekhnicheskogo obsluz-hivaniya kardannykh sharnirov. [Method for maintenance of universal joints]. Pat. RF. No. 2016117442, 2016.

© Ереско С. П., Ереско Т. Т., Кукушкин Е. В., Меновщиков В. А., 2017