Sürücü şaftının balanslaşdırılması: hərtərəfli bələdçi

Təsəvvür edin ki, siz yük maşını sürürsünüz və sürətləndirərkən və ya ötürücüləri dəyişdirərkən qəflətən sərt vibrasiya hiss edirsiniz və ya yüksək səs eşidirsiniz. Bu, sadəcə bir narahatlıqdan daha çox şeydir - bu, balanssız ötürmə şaftının əlaməti ola bilər. Mühəndislər və texniki işçilər üçün bu cür titrəmələr və səs-küylər səmərəliliyin itirilməsini, komponentlərin sürətlənmiş aşınmasını və diqqət yetirilmədikdə, potensial olaraq baha başa gələn fasilələri göstərir.

Bu hərtərəfli bələdçidə biz ötürücü val balansı ilə bağlı problemlərə praktik həllər təqdim edirik. Siz ötürmə şaftının nə olduğunu və niyə balanslaşdırmaya ehtiyacı olduğunu öyrənəcək, vibrasiya və ya səs-küyə səbəb olan ümumi nasazlıqları tanıyacaq və dinamik ötürücü val balanslaşdırılması üçün aydın addım-addım prosesi izləyəcəksiniz. Bu ən yaxşı təcrübələri tətbiq etməklə siz təmirə pula qənaət edə, nasazlıqların aradan qaldırılması vaxtını azalda və maşın və ya avtomobilinizin minimum vibrasiya ilə etibarlı işləməsini təmin edə bilərsiniz.

Mündəricat

• 1. Types of Driveshafts
• 2. Universal Joint Drive Malfunctions
• 3. Driveshaft Balancing
• 4. Modern Balancing Machines for Driveshafts
• 5. Preparation for Driveshaft Balancing
• 6. Driveshaft Balancing Procedure
• 7. Recommended Balancing Accuracy Classes for Rigid Rotors

1. Types of Driveshafts

A universal joint drive (driveshaft) is a mechanism that transmits torque between shafts that intersect at the center of the universal joint and can move relative to each other at an angle. In a vehicle, the driveshaft transmits torque from the gearbox (or transfer case) to the driven axles in the case of a classical or all-wheel-drive configuration. For all-wheel-drive vehicles, the universal joint usually connects the driven shaft of the gearbox to the drive shaft of the transfer case, and the driven shafts of the transfer case to the drive shafts of the main drives of the driven axles.

Çərçivəyə quraşdırılmış qurğular (məsələn, sürət qutusu və ötürmə qutusu) dayaqlarının və çərçivənin özünün deformasiyasına görə bir-birinə nisbətən hərəkət edə bilər. Bu arada, ötürücü oxlar asma vasitəsilə çərçivəyə bərkidilir və asqının elastik elementlərinin deformasiyası səbəbindən çərçivəyə və onun üzərində quraşdırılmış aqreqatlara nisbətən hərəkət edə bilir. Bu hərəkət yalnız bölmələri birləşdirən ötürücü valların açılarını deyil, həm də bölmələr arasındakı məsafəni dəyişə bilər.

The universal joint drive has a significant disadvantage: the non-uniform rotation of the shafts. If one shaft rotates uniformly, the other does not, and this non-uniformity increases with the angle between the shafts. This limitation prevents the use of a universal joint drive in many applications, such as in the transmission of front-wheel-drive vehicles, where the main issue is transmitting torque to the turning wheels. This disadvantage can be partially compensated by using double universal joints on one shaft, which are turned a quarter of a turn relative to each other. However, in applications requiring uniform rotation, constant velocity joints (CV joints) are typically used instead. CV joints are a more advanced but also more complex design serving the same purpose.

Universal joint drives can consist of one or more universal joints connected by driveshafts and intermediate supports.

Figure 1. Diagram of a universal joint drive: 1, 4, 6 — driveshafts; 2, 5 — universal joints; 3 — compensating connection; u1, u2 — angles between shafts

Ümumiyyətlə, universal birləşmə sürücüsü universal birləşmələrdən 2 və 5, ötürücü vallardan 1, 4 və 6-dan və kompensasiya əlaqəsindən 3 ibarətdir. Bəzən ötürücü val avtomobilin çərçivəsinin çarpaz elementinə əlavə edilmiş ara dayağa quraşdırılır. Universal birləşmələr oxları bucaq altında kəsişən vallar arasında fırlanma momentinin ötürülməsini təmin edir. Universal birləşmələr qeyri-bərabər və sabit sürət növlərinə bölünür. Qeyri-bərabər sürət birləşmələri əlavə olaraq elastik və sərt növlərə bölünür. Daimi sürət birləşmələri ayırıcı yivləri olan top tipli, ayırıcı qolu olan top tipli və cam tipli ola bilər. Onlar adətən aparıcı idarə olunan təkərlərin sürücüsündə quraşdırılır, burada vallar arasındakı bucaq 45 ° -ə çata bilər və universal birləşmənin mərkəzi təkərin fırlanma oxlarının və onun dönmə oxunun kəsişmə nöqtəsi ilə üst-üstə düşməlidir.

Elastik universal birləşmələr birləşdirici elementlərin elastik deformasiyasına görə kəsişən oxları olan vallar arasında fırlanma momentini 2...3° açı ilə ötürür. Sərt qeyri-bərabər sürət birləşməsi, sərt hissələrin daşınan əlaqəsi vasitəsilə fırlanma anı bir mildən digərinə ötürür. O, iki boyunduruqdan ibarətdir - 3 və 5, silindrik deliklərə birləşdirici elementin ucları A, B, V və G - çarpaz 4, podşipniklərdə quraşdırılmışdır. Boyunduruqlar 1 və 2-ci vallara sərt şəkildə bağlıdır. 5-ci boyunduruq xaçın BG oxu ətrafında dönə bilər və eyni zamanda xaçla birlikdə AV oxu ətrafında da dönə bilər və bununla da onların arasında dəyişən bucaqla fırlanmanın bir mildən digərinə ötürülməsini təmin edir.

Figure 2. Diagram of a rigid non-uniform velocity universal joint

If shaft 7 rotates around its axis by an angle α, then shaft 2 will rotate by an angle β over the same period. The relationship between the rotation angles of shafts 7 and 2 is determined by the expression tanα = tanβ * cosγ, burada γ valların oxlarının yerləşdiyi bucaqdır. Bu ifadə β bucağının bəzən α bucağından kiçik, ona bərabər və ya ondan böyük olduğunu göstərir. Bu bucaqların bərabərliyi val 7-nin hər 90° fırlanmasında baş verir. Buna görə də mil 1-in vahid fırlanması ilə 2-ci milin bucaq sürəti qeyri-bərabərdir və sinusoidal qanuna uyğun olaraq dəyişir. Mil oxları arasında γ bucağı artdıqca 2-ci milin fırlanmasının qeyri-bərabərliyi əhəmiyyətli olur.

If the non-uniform rotation of shaft 2 is transmitted to the shafts of the units, additional pulsating loads will occur in the transmission, increasing with the angle γ. To prevent the non-uniform rotation of shaft 2 from being transmitted to the unit shafts, two universal joints are used in the universal joint drive. They are installed so that the angles γ1 and γ2 are equal; the forks of the universal joints, fixed on the non-uniformly rotating shaft 4, should be positioned in the same plane.

Universal qovşaq aparatlarının əsas hissələrinin konstruksiyası Şəkil 3-də göstərilmişdir. Qeyri-bərabər sürətli universal birləşmə xaç (3) ilə birləşdirilmiş iki boyunduruqdan (1) ibarətdir. Boyunduruğun birində bəzən flanş olur, digəri isə ötürücü val borusuna qaynaqlanır və ya ötürücü vala qoşulmaq üçün yivli uca (6) (və ya qol) malikdir. Çarmıxın trunnionları iynəli podşipniklərdə (7) hər iki boyunduruğun gözündə quraşdırılır. Hər bir podşipnik qutuda (2) yerləşdirilir və qapaq ilə boyunduruq gözündə saxlanılır, o, yuyucuda tıxaclarla bağlanmış iki bolt ilə boyunduruğa bərkidilir. Bəzi hallarda, rulmanlar bağlama halqaları ilə boyunduruqlarda bərkidilir. Rulmanda sürtkü saxlamaq və onu sudan və kirdən qorumaq üçün rezin özünü sıxan möhür var. Xaçın daxili boşluğu, rulmanlara çatan bir yağ fitinqi vasitəsilə yağla doldurulur. Çarpaz, adətən, xaça vurulan yağın təzyiqi səbəbindən möhürü zədələnmədən qorumaq üçün təhlükəsizlik klapanına malikdir. Şaquli birləşmə (6) yağ fitinqindən (5) istifadə edərək yağlanır.

Figure 3. Details of a rigid non-uniform velocity universal joint

Sərt qeyri-bərabər sürət universal birləşmələri ilə birləşdirilmiş valların oxları arasındakı maksimum bucaq adətən 20 ° -dən çox olmur, çünki daha böyük açılarda səmərəlilik əhəmiyyətli dərəcədə azalır. Mil oxları arasındakı bucaq 0...2% daxilində dəyişirsə, çarpazın trunnionları iynə rulmanları tərəfindən deformasiyaya uğrayaraq universal birləşmənin tez sıradan çıxmasına səbəb olur.

Sürətli tırtıllı avtomobillərin ötürücülərində tez-tez 1,5...2°-ə qədər bucaq altında kəsişən oxlarla vallar arasında fırlanma momentinin ötürülməsinə imkan verən dişli mufta tipli universal birləşmələrdən istifadə olunur.

Driveshafts are typically made tubular, using special steel seamless or welded tubes. The yokes of the universal joints, splined sleeves, or tips are welded to the tubes. To reduce the transverse loads acting on the driveshaft, dynamic balancing is performed with the universal joints assembled. Imbalance is corrected by welding balancing plates to the driveshaft or sometimes by installing balancing plates under the bearing caps of the universal joints. The relative position of the splined connection parts after assembly and balancing of the universal joint drive at the factory is usually marked with special labels.

The compensating connection of the universal joint drive is usually made in the form of a splined connection, allowing axial movement of the universal joint drive parts. It consists of a splined tip that fits into the splined sleeve of the universal joint drive. Lubrication is introduced into the splined connection through a grease fitting or applied during assembly and replaced after prolonged use of the vehicle. A seal and a cover are typically installed to prevent grease leakage and contamination.

For long driveshafts, intermediate supports are usually used in universal joint drives. An intermediate support typically consists of a bracket bolted to the vehicle frame cross member, in which a ball bearing is mounted in a rubber elastic ring. The bearing is sealed on both sides with caps and has a lubrication device. The elastic rubber ring helps to compensate for assembly inaccuracies and bearing misalignment that may occur due to frame deformations.

A universal joint with needle bearings (Figure 4a) consists of yokes, a cross, needle bearings, and seals. The cups with needle bearings are fitted onto the trunnions of the cross and sealed with seals. The cups are secured in the yokes with snap rings or caps fastened with screws. Universal joints are lubricated through a grease fitting via internal drillings in the cross. A safety valve is used to eliminate excess oil pressure in the joint. During uniform rotation of the driving yoke, the driven yoke rotates non-uniformly: it advances and lags behind the driving yoke twice per revolution. To eliminate non-uniform rotation and reduce inertial loads, two universal joints are used.

In the drive to the front driving wheels, constant velocity universal joints are installed. The constant velocity joint drive of GAZ-66 and ZIL-131 vehicles consists of yokes 2, 5 (Figure 4b), four balls 7, and a central ball 8. The driving yoke 2 is integral with the inner axle shaft, while the driven yoke is forged together with the outer axle shaft, at the end of which the wheel hub is fixed. The driving moment from yoke 2 to yoke 5 is transmitted through balls 7, which move along circular grooves in the yokes. The central ball 8 serves to center the yokes and is held in place by studs 3, 4. The rotation frequency of yokes 2, 5 is the same due to the symmetry of the mechanism relative to the yokes. The change in shaft length is ensured by the free splined connections of the yokes with the shaft.

Figure 4. Universal Joints: a — universal joint: 1 — cap; 2 — cup; 3 — needle bearing; 4 — seal; 5, 9 — yokes; 6 — safety valve; 7 — cross; 8 — grease fitting; 10 — screw; b — constant velocity universal joint: 1 — inner axle shaft; 2 — driving yoke; 3, 4 — studs; 5 — driven yoke; 6 — outer axle shaft; 7 — balls; 8 — central ball

2. Universal Joint Drive Malfunctions

Universal joint drive malfunctions typically manifest as sharp knocks in the universal joints that occur when the vehicle is moving, especially during shifts between gears and sudden increases in the engine crankshaft speed (for example, when transitioning from engine braking to acceleration). A sign of universal joint malfunction can be its heating to a high temperature (over 100°C). This happens due to significant wear of the bushings and trunnions of the universal joint, needle bearings, crosses, and splined connections, resulting in misalignment of the universal joint and significant impact axial loads on the needle bearings. Damage to the cork seals of the universal joint cross leads to rapid wear of the trunnion and its bearing.

During maintenance, the universal joint drive is checked by sharply rotating the driveshaft by hand in both directions. The degree of free rotation of the shaft determines the wear of the universal joints and splined connections. Every 8-10 thousand kilometers, the condition of the bolted connections of the driven shaft flanges of the gearbox and the drive shaft of the main transmission gear with the flanges of the end universal joints and the fastening of the intermediate support of the driveshaft are checked. The condition of the rubber boots on the splined connections and the cork seals of the universal joint cross is also checked. All fastening bolts must be tightened fully (tightening torque 8-10 kgf·m).

Needle bearings of the universal joints are lubricated with liquid oil used for transmission units; splined connections in most vehicles are lubricated with greases (US-1, US-2, 1-13, etc.); the use of grease for lubricating needle bearings is strictly prohibited. In some vehicles, splined connections are lubricated with transmission oil. The intermediate support bearing, mounted in a rubber sleeve, practically does not require lubrication, as it is lubricated during assembly at the factory. The support bearing of the ZIL-130 vehicle is lubricated with grease through a pressure fitting during regular maintenance (every 1100-1700 km).

Figure 5. Universal joint drive: 1 — flange for securing the driveshaft; 2 — universal joint cross; 3 — universal joint yoke; 4 — sliding yoke; 5 — driveshaft tube; 6 — needle roller bearing with closed end

The universal joint drive consists of two universal joints with needle bearings, connected by a hollow shaft, and a sliding yoke with involute splines. To ensure reliable protection from dirt and provide good lubrication of the splined connection, the sliding yoke (6), connected to the secondary shaft (2) of the gearbox, is placed in an extension (1) attached to the gearbox housing. Additionally, this location of the splined connection (outside the zone between the joints) significantly increases the stiffness of the universal joint drive and reduces the likelihood of shaft vibrations when the sliding splined connection wears out.

Ötürücü val nazik divarlı elektrik qaynaqlı borudan (8) hazırlanmışdır ki, onun içinə hər iki ucunda iki eyni boyunduruq (9) bərkidilir və sonra qövs qaynağı ilə qaynaqlanır. Çarmıxın (25) iynə daşıyıcı gövdələri (18) boyunduruqların (9) gözlərinə bərkidilir və yay tutma halqaları (20) ilə bərkidilir. Hər universal birgə rulmanda 22 iynə var (21). Möhürlənmiş qapaqlar (24) xaçların çıxıntılı trunnionlarına basaraq bərkidilir, onların içərisində mantar halqaları (23) quraşdırılır. Yastıqlar xaçın ortasındakı yivli çuxura vidalanmış, xaç dirsəklərindəki kanallarla birləşdirilmiş bucaqlı yağ fitinqindən (17) istifadə edərək yağlanır. Universal birləşdirici çarpazın əks tərəfində onun mərkəzində xaç və podşipnikləri doldurarkən artıq yağları buraxmaq və istismar zamanı xaç daxilində təzyiqin yaranmasının qarşısını almaq üçün nəzərdə tutulmuş təhlükəsizlik klapan (16) yerləşir (klapan təxminən 3,5 kq/sm² təzyiqdə işə düşür). Təhlükəsizlik klapanının daxil edilməsi zərurəti onunla bağlıdır ki, xaç içərisində həddindən artıq təzyiq artımı mantar möhürlərinin zədələnməsinə (ekstruziyasına) səbəb ola bilər.

Figure 6. Driveshaft Assembly: 1 — gearbox extension; 2 — secondary shaft of the gearbox; 3 and 5 — dirt deflectors; 4 — rubber seals; 6 — sliding yoke; 7 — balancing plate; 8 — driveshaft tube; 9 — yoke; 10 — flange yoke; 11 — bolt; 12 — flange of the rear axle drive gear; 13 — spring washer; 14 — nut; 15 — rear axle; 16 — safety valve; 17 — angular grease fitting; 18 — needle bearing; 19 — yoke eye; 20 — spring retaining ring; 21 — needle; 22 — washer with toroidal end; 23 — cork ring; 24 — stamped cap; 25 — cross

Hər iki universal birləşmə ilə yığılmış ötürmə şaftı, balanslaşdırıcı lövhələri (7) boruya qaynaq etməklə hər iki ucunda diqqətlə dinamik balanslaşdırılmışdır. Buna görə də, şaftın sökülməsi zamanı onun bütün hissələrini diqqətlə qeyd etmək lazımdır ki, onlar ilkin vəziyyətlərində yenidən yığılsınlar. Bu təlimata əməl edilmədikdə şaftın tarazlığı pozulur, vibrasiyalar ötürücü qutuya və avtomobilin gövdəsinə zərər verə bilər. Ayrı-ayrı hissələr köhnəlirsə, xüsusən də boru zərbə nəticəsində əyilirsə və montajdan sonra şaftın dinamik balansını təmin etmək mümkün deyilsə, bütün mil dəyişdirilməlidir.

Possible Driveshaft Malfunctions, Their Causes, and Solutions

Cause of Malfunction	Solution
Driveshaft Vibration
1. Shaft bending due to an obstacle	1. Straighten and dynamically balance the assembled shaft or replace the assembled shaft
2. Bearing and cross wear	2. Replace bearings and crosses and dynamically balance the assembled shaft
3. Wear of extension bushings and sliding yoke	3. Replace the extension and sliding yoke and dynamically balance the assembled shaft
Knocks When Starting and Coasting
1. Wear of sliding yoke splines or secondary gearbox shaft	1. Replace worn parts. When replacing the sliding yoke, dynamically balance the assembled shaft
2. Loose bolts securing the flange yoke to the rear axle drive gear flange	2. Tighten bolts
Oil Throwing from Universal Joint Seals
Wear of cork rings in universal joint seals	Replace cork rings, maintaining the relative position of all driveshaft parts during reassembly. If there is wear on crosses and bearings, replace the bearings and crosses and dynamically balance the assembled shaft

3. Driveshaft Balancing

After repairing and assembling the driveshaft, it is dynamically balanced on a machine. One design of a balancing machine is shown in Figure 7. The machine consists of a plate (18), a pendulum frame (8) mounted on four vertical elastic rods (3), ensuring its oscillation in the horizontal plane. A bracket and front headstock (9), secured on a bracket (4), are mounted on the longitudinal tubes of the pendulum frame (8). The rear headstock (6) is on a movable traverse (5), allowing dynamic balancing of driveshafts of different lengths. The headstock spindles are mounted on precision ball bearings. The spindle of the front headstock (9) is driven by an electric motor installed in the machine base, through a V-belt drive and an intermediate shaft, on which a limb (10) (graduated disk) is mounted. Additionally, two stands (15) with retractable locking pins (17) are installed on the machine plate (18), ensuring the fixation of the front and rear ends of the pendulum frame depending on the balancing of the front or rear end of the driveshaft.

Figure 7. Dynamic Balancing Machine for Driveshafts

1—clamp; 2—dampers; 3—elastic rod; 4—bracket; 5—movable traverse; 6—rear headstock; 7—crossbar; 8—pendulum frame; 9—front driving headstock; 10—limb-disk; 11—millivoltmeter; 12—limb of the commutator-rectifier shaft; 13—magnetoelectric sensor; 14—fixed stand; 15—fixator stand; 16—support; 17—fixator; 18—support plate

The fixed stands (14) are mounted at the rear of the machine plate, and magnetoelectric sensors (13) are installed on them, with rods connected to the ends of the pendulum frame. To prevent resonance vibrations of the frame, dampers (2) filled with oil are installed under the brackets (4).

Dinamik balanslaşdırma zamanı sürüşmə boyunduruğu ilə ötürücü şaft qurğusu quraşdırılır və maşına bərkidilir. Ötürücü şaftın bir ucu flanş-boyunduruğu ilə ön sürmə başlığının flanşına, digər ucu isə sürüşmə boyunduruğunun dayaq boynu ilə arxa başlığın əyilmiş qoluna bağlanır. Sonra sürücü şaftının fırlanma rahatlığı yoxlanılır və maşının sarkaç çərçivəsinin bir ucu fiksatordan istifadə edərək sabitlənir. Maşını işə saldıqdan sonra rektifikatorun üzvü saat əqrəbinin əksinə fırlanır və millivoltmetr iynəsini maksimum oxuna çatdırır. Millivoltmetrin oxunuşu balanssızlığın böyüklüyünə uyğundur. Millivoltmetr şkalası qram-santimetr və ya əks çəki qramı ilə ölçülür. Rektifikatorun qolunu saat yönünün əksinə çevirməyə davam edərək, millivoltmetr oxunuşu sıfıra gətirilir və maşın dayandırılır. Düzəldici bəndin oxunmasına əsasən, bucaq yerdəyişməsi (balanssızlığın yerdəyişmə bucağı) müəyyən edilir və ötürücü valın əllə fırlanması ilə bu qiymət aralıq şaftın ayağında təyin edilir. Balans plitəsinin qaynaq yeri sürücü şaftının yuxarı hissəsində, ağırlıqlı hissəsi isə düzəliş müstəvisində aşağıda olacaqdır. Sonra balanslaşdırıcı plitələr qaynaq yerindən 10 mm məsafədə nazik məftillə bağlanır və bağlanır, maşın işə salınır və sürücü şaftının ucunun lövhə ilə tarazlığı yoxlanılır. Disbalans 70 g sm-dən çox olmamalıdır. Sonra, bir ucunu buraxaraq və sarkaç çərçivəsinin digər ucunu fiksator dayağı ilə təmin edərək, yuxarıda göstərilən texnoloji ardıcıllığa uyğun olaraq ötürücü şaftın digər ucunun dinamik balanslaşdırılması aparılır.

Driveshafts have some balancing features. For most parts, the base for dynamic balancing is the support necks (e.g., rotors of electric motors, turbines, spindles, crankshafts, etc.), but for driveshafts, it is the flanges. During assembly, there are unavoidable gaps in different connections leading to imbalance. If the minimum imbalance cannot be achieved during balancing, the shaft is rejected. The accuracy of balancing is influenced by the following factors:

• Gap in the connection between the landing belt of the driveshaft flange and the inner hole of the clamping flange of the left and right support headstocks;
• Radial and end runout of the base surfaces of the flange;
• Menteşə və splined birləşmələrdə boşluqlar. Splined birləşmənin boşluğunda yağın olması "üzən" balanssızlığa səbəb ola bilər. Tələb olunan balanslaşdırma dəqiqliyinə nail olmağa mane olarsa, ötürmə mili yağsız balanslaşdırılmışdır.

Some imbalances may be completely uncorrectable. If increased friction is observed in the universal joints of the driveshaft, the mutual influence of the correction planes increases. This leads to a decrease in the performance and accuracy of balancing.

OST 37.001.053-74-ə uyğun olaraq, aşağıdakı balanssızlıq standartları müəyyən edilir: iki birləşməli (iki dayaqlı) sürücü valları dinamik olaraq balanslaşdırılır və üç (üç dayaq) ilə - ara dayaq ilə yığılır; çəkisi 5 kq-dan çox olan ötürücü valların və muftaların flanşları (boyunduruğu) mil və ya mufta yığılmazdan əvvəl statik balanslaşdırılmışdır; hər bir ucunda və ya üç qovşaqlı ötürücü valların ara dayağında ötürücü vallar üçün qalıq balanssızlıq normaları xüsusi disbalansla qiymətləndirilir;

Şaftın hər bir ucunda və ya ara dayaqda, eləcə də balanslaşdırıcı stenddə istənilən vəziyyətdə olan üç qovşaqlı ötürmə valları üçün icazə verilən maksimum xüsusi qalıq balanssızlıq norması: minik avtomobillərinin və kiçik yükdaşıyan yük maşınlarının ötürücüləri üçün (1 tona qədər) və çox kiçik avtobuslar üçün – 6 q-sm/kq, qalanları üçün – 1 q/sm-dən artıq olmamalıdır. Ötürmə şaftının və ya üç qovşaqlı şaftın icazə verilən maksimum qalıq disbalansı norması balanslaşdırıcı stenddə avtomobilin maksimal sürətində ötürücüdə onların tezliklərinə uyğun fırlanma tezliyində təmin edilməlidir.

Yükgötürmə qabiliyyəti 4 t və daha çox olan yük avtomobillərinin, kiçik və böyük avtobusların ötürmə valları və üç birləşməli ötürücü valları üçün balanslaşdırıcı stenddə fırlanma tezliyinin avtomobilin maksimal sürətində ötürücü valların fırlanma tezliyinin 70%-ə qədər azaldılmasına icazə verilir. OST 37.001.053-74-ə uyğun olaraq, sürücü vallarının balanslaşdırma fırlanma tezliyi bərabər olmalıdır:

n_b = (0,7 ... 1,0) n_r,

where n_b – balanslaşdırma fırlanma tezliyi (stendin əsas texniki məlumatlarına uyğun olmalıdır, n=3000 dəq.^-1; n_r – maksimum iş fırlanma tezliyi, min^-1.

In practice, due to the gap in the joints and splined connections, the driveshaft cannot be balanced at the recommended rotation frequency. In this case, another rotation frequency is chosen, at which it balances.

4. Modern Balancing Machines for Driveshafts

Figure 8. Balancing Machine for Driveshafts up to 2 Meters Long, Weighing up to 500 kg

The model has 2 stands and allows balancing in 2 correction planes.

Balancing Machine for Driveshafts up to 4200 mm Long, Weighing up to 400 kg

Figure 9. Balancing Machine for Driveshafts up to 4200 mm Long, Weighing up to 400 kg

The model has 4 stands and allows balancing in 4 correction planes simultaneously.

Figure 10. Horizontal Hard Bearing Balancing Machine for Dynamic Balancing of Driveshafts

1 – Balancing item (driveshaft); 2 – Machine base; 3 – Machine supports; 4 – Machine drive; The structural elements of the machine supports are shown in Figure 9.

Figure 11. Machine Support Elements for Dynamic Balancing of Driveshafts

1 – Left non-adjustable support; 2 – Intermediate adjustable support (2 pcs.); 3 – Right non-adjustable fixed support; 4 – Support frame lock handle; 5 – Movable support platform; 6 – Support vertical adjustment nut; 7 – Vertical position lock handles; 8 – Support clamping bracket; 9 – Intermediate bearing movable clamp; 10 – Clamp lock handle; 11 – Clamping bracket lock; 12 – Drive (leading) spindle for item installation; 13 – Driven spindle

5. Preparation for Driveshaft Balancing

Below, we will consider the setup of the machine supports and the installation of the balancing item (four-support driveshaft) on the machine supports.

Figure 12. Installation of Transitional Flanges on the Spindles of the Balancing Machine

Figure 13. Installation of the Driveshaft on the Supports of the Balancing Machine

Figure 14. Leveling the Driveshaft Horizontally on the Supports of the Balancing Machine Using a Bubble Level

Figure 15. Fixing the Intermediate Supports of the Balancing Machine to Prevent Vertical Displacement of the Driveshaft

Rotate the item manually for a full turn. Ensure that it rotates freely and without jamming on the supports. After this, the mechanical part of the machine is set up, and the item installation is complete.

6. Driveshaft Balancing Procedure

The process of driveshaft balancing on the balancing machine will be considered using the Balanset-4 measuring system as an example. The Balanset-4 is a portable balancing kit designed for balancing in one, two, three, and four correction planes of rotors, either rotating in their own bearings or mounted on a balancing machine. The device includes up to four vibration sensors, a phase angle sensor, a four-channel measuring unit, and a portable computer.

The entire balancing process, including measurement, processing, and display of information on the magnitude and location of corrective weights, is performed automatically and does not require the user to have additional skills and knowledge beyond the provided instructions. The results of all balancing operations are saved in the Balancing Archive and can be printed as reports if necessary. In addition to balancing, the Balanset-4 can also be used as a regular vibro-tachometer, allowing measurement on four channels of the root mean square (RMS) value of total vibration, RMS of the rotational component of vibration, and control of rotor rotation frequency.

Furthermore, the device allows displaying graphs of the time function and vibration spectrum by vibration velocity, which can be useful in assessing the technical condition of the balanced machine.

Figure 16. External View of the Balanset-4 Device for Use as a Measuring and Computing System of the Driveshaft Balancing Machine

Figure 17. Example of Using the Balanset-4 Device as a Measuring and Computing System of the Driveshaft Balancing Machine

Figure 18. User Interface of the Balanset-4 Device

Balanset-4 cihazı iki növ sensorla təchiz oluna bilər - vibrasiyanı (vibrasiya sürətlənməsini) ölçmək üçün vibrasiya akselerometrləri və güc sensorları. Vibrasiya sensorları post-rezonans tipli balanslaşdırıcı maşınlarda işləmək üçün, güc sensorları isə rezonansdan əvvəlki tip maşınlar üçün istifadə olunur.

Figure 19. Installation of Balanset-4 Vibration Sensors on the Supports of the Balancing Machine

Sensorların həssaslıq oxunun istiqaməti dəstəyin vibrasiya yerdəyişmə istiqamətinə uyğun olmalıdır, bu halda - üfüqi. Sensorun quraşdırılması ilə bağlı əlavə məlumat üçün İŞ ŞƏRTLƏRİNDƏ ROTORLARIN BALANSLANMASI bölməsinə baxın. Güc sensorlarının quraşdırılması maşının dizayn xüsusiyyətlərindən asılıdır.

1. Install vibration sensors 1, 2, 3, 4 on the supports of the balancing machine.
2. Connect the vibration sensors to connectors X1, X2, X3, X4.
3. Install the phase angle sensor (laser tachometer) 5 so that the nominal gap between the radial (or end) surface of the balanced rotor and the sensor housing is in the range of 10 to 300 mm.
4. Attach a reflective tape mark with a width of at least 10-15 mm to the rotor surface.
5. Connect the phase angle sensor to connector X5.
6. Connect the measuring unit to the computer’s USB port.
7. When using mains power, connect the computer to the power supply unit.
8. Connect the power supply unit to a 220 V, 50 Hz network.
9. Turn on the computer and select the “BalCom-4” program.
10. Press the “F12-four-plane” button (or the F12 function key on the computer keyboard) to select the mode for measuring vibration simultaneously in four planes using vibration sensors 1, 2, 3, 4, connected respectively to inputs X1, X2, X3, and X4 of the measuring unit.
11. A mnemonic diagram illustrating the process of measuring vibration simultaneously on four measurement channels (or the process of balancing in four planes) appears on the computer display, as shown in Figure 16.

Before performing balancing, it is recommended to take measurements in the vibrometer mode (F5 button).

Figure 20. Vibrometer Mode Measurements

Əgər ümumi vibrasiya böyüklüyü V1s (V2s) təxminən fırlanma komponentinin böyüklüyünə V1o (V2o) uyğun gəlirsə, güman etmək olar ki, mexanizmin vibrasiyasına əsas töhfə rotor balansının pozulması ilə bağlıdır. Ümumi vibrasiya böyüklüyü V1s (V2s) fırlanma komponenti V1o (V2o) əhəmiyyətli dərəcədə artıq olarsa, mexanizmi yoxlamaq tövsiyə olunur - podşipniklərin vəziyyətini yoxlamaq, təməl üzərində etibarlı montajı təmin etmək, fırlanma zamanı rotorun stasionar hissələrlə təmasda olmadığını yoxlamaq və digər mexanizmlərdən gələn vibrasiyanın təsirini nəzərə almaq və s.

Burada "Qrafiklər-Spektral Analiz" rejimində alınan zaman funksiyası qrafiklərinin və vibrasiya spektrlərinin öyrənilməsi faydalı ola bilər.

Figure 21. Vibration Time Function and Spectrum Graphs

Qrafik vibrasiya səviyyələrinin hansı tezliklərdə ən yüksək olduğunu göstərir. Bu tezliklər balanslaşdırılmış mexanizmin rotorunun fırlanma tezliyindən fərqlənirsə, balanslaşdırmadan əvvəl bu vibrasiya komponentlərinin mənbələrini müəyyən etmək və onları aradan qaldırmaq üçün tədbirlər görmək lazımdır.

It is also important to pay attention to the stability of the readings in vibrometer mode – the amplitude and phase of the vibration should not change by more than 10-15% during measurement. Otherwise, the mechanism might be operating near a resonance region. In this case, the rotor speed should be adjusted.

"İlkin" rejimdə dörd müstəvi balanslaşdırma apararkən, balanslaşdırılmış maşının beş kalibrləmə qaçışı və ən azı bir yoxlama qaçışı tələb olunur. Sınaq çəkisi olmadan ilk maşın işləməsi zamanı vibrasiyanın ölçülməsi "Dörd Plane Balanslaşdırma" iş yerində həyata keçirilir. Sonrakı qaçışlar hər bir düzəliş müstəvisində (hər bir balanslaşdırıcı maşın dəstəyinin sahəsində) ardıcıl olaraq sürücü şaftına quraşdırılmış sınaq çəkisi ilə həyata keçirilir.

Before each subsequent run, the following steps should be taken:

• Balanslaşdırılmış maşının rotorunun fırlanmasını dayandırın.
• Remove the previously installed trial weight.
• Install the trial weight in the next plane.

Figure 23. Four-Plane Balancing Workspace

Hər ölçməni tamamladıqdan sonra rotorun fırlanma tezliyinin nəticələri (N_ob), as well as the RMS values (V_o1, V_o2, V_o3, V_o4) and the phases (F₁, F₂, F₃, F₄) balanslaşdırılmış rotorun fırlanma tezliyindəki vibrasiya proqram pəncərəsinin müvafiq sahələrində saxlanılır. Beşinci qaçışdan sonra (4-cü təyyarədə çəki) kütlələrin hesablanmış dəyərlərini (M) əks etdirən "Balancing Weights" iş sahəsi (Şəkil 24-ə baxın) görünür.₁, M₂, M₃, M₄) and the installation angles (f₁, f₂, f₃, f₄) of the corrective weights that need to be installed on the rotor in four planes to compensate for its imbalance.

Figure 24. Workspace with Calculated Parameters of Corrective Weights in Four Planes

Attention! Balanslaşdırılmış maşının beşinci işləməsi zamanı ölçmə prosesini tamamladıqdan sonra rotorun fırlanmasını dayandırmaq və əvvəllər quraşdırılmış sınaq çəkisini çıxarmaq lazımdır. Yalnız bundan sonra rotorda düzəldici çəkilərin quraşdırılmasına (və ya çıxarılmasına) davam edə bilərsiniz.

Qütb koordinat sistemində rotora düzəldici çəki əlavə etmək (və ya çıxarmaq) üçün bucaq mövqeyi sınaq çəkisi qurğusunun yerindən ölçülür. Bucaq ölçmə istiqaməti rotorun fırlanma istiqaməti ilə üst-üstə düşür. Bıçaqlarla balanslaşdırma vəziyyətində, şərti olaraq 1-ci qanad kimi qəbul edilən balanslaşdırılmış rotorun bıçağı sınaq çəkisinin quraşdırılması yeri ilə üst-üstə düşür. Kompüter ekranında göstərilən bıçaqların nömrələnmə istiqaməti rotorun fırlanma istiqamətinə uyğundur.

Proqramın bu versiyasında, standart olaraq, düzəldici çəkinin rotora əlavə ediləcəyi güman edilir. Bu, "Əlavə et" sahəsində qoyulmuş işarə ilə göstərilir. Ağırlığı aradan qaldırmaqla (məsələn, qazma ilə) balanssızlığı düzəltmək lazımdırsa, siçan istifadə edərək "Sil" sahəsində işarəni qoyun, bundan sonra düzəldici çəkinin bucaq vəziyyəti avtomatik olaraq 180 dərəcə dəyişəcəkdir.

Balanslaşdırılmış rotorda düzəldici çəkiləri quraşdırdıqdan sonra əvvəlki "Dörd müstəvi balanslaşdırma" iş sahəsinə qayıtmaq və balanslaşdırma əməliyyatının effektivliyini yoxlamaq üçün "Çıxış – F10" düyməsini (və ya kompüter klaviaturasındakı F10 funksiya düyməsini) basın. Doğrulama işini tamamladıqdan sonra rotorun fırlanma tezliyinin nəticələri (N_ob) and the RMS values (V_o1, V_o2, V_o3, V_o4) and phases (F₁, F₂, F₃, F₄) balanslaşdırılmış rotorun fırlanma tezliyindəki vibrasiyaya qənaət edilir. Eyni zamanda, rotorun qalıq balanssızlığını kompensasiya etmək üçün ona quraşdırılmalı (və ya çıxarılmalı) əlavə düzəldici çəkilərin hesablanmış parametrlərini əks etdirən "Dörd müstəvili balanslaşdırma" iş sahəsinin üzərində "Balancing Weights" iş sahəsi (bax Şəkil 21) görünür. Bundan əlavə, bu iş sahəsi balanslaşdırmadan sonra əldə edilən qalıq balanssızlığın dəyərlərini göstərir. Balanslaşdırılmış rotorun qalıq vibrasiyasının və/və ya qalıq balanssızlığının qiymətləri texniki sənədlərdə göstərilən dözümlülük tələblərinə cavab verərsə, balanslaşdırma prosesi başa çatdırıla bilər. Əks halda, balanslaşdırma prosesi davam etdirilə bilər. Bu üsul, balanslaşdırılmış rotorda düzəldici çəki quraşdırarkən (çıxararkən) baş verə biləcək ardıcıl təxminlər vasitəsilə mümkün səhvləri düzəltməyə imkan verir.

Balanslaşdırma prosesi davam edərsə, balanslaşdırılmış rotorda "Balansın çəkiləri" iş yerində göstərilən parametrlərə uyğun olaraq əlavə düzəldici çəkilər quraşdırılmalı (və ya çıxarılmalıdır).

Beş kalibrləmə dövriyyəsinin nəticələrinə əsasən hesablanmış rotor balanslaşdırma əmsallarına (dinamik təsir əmsallarına) baxmaq və kompüterin yaddaşında saxlamaq üçün "Əmsallar – F8" düyməsi (və ya kompüter klaviaturasındakı F8 funksiya düyməsi) istifadə olunur.

7. Recommended Balancing Accuracy Classes for Rigid Rotors

Table 2. Recommended Balancing Accuracy Classes for Rigid Rotors.

Recommended Balancing Accuracy Classes for Rigid Rotors

Types of Machines (Rotors)	Balancing Accuracy Class	Value eper Ω mm/s
Drive crankshafts (structurally unbalanced) for large low-speed marine diesel engines (piston speed less than 9 m/s)	G 4000	4000
Drive crankshafts (structurally balanced) for large low-speed marine diesel engines (piston speed less than 9 m/s)	G 1600	1600
Drive crankshafts (structurally unbalanced) on vibration isolators	G 630	630
Drive crankshafts (structurally unbalanced) on rigid supports	G 250	250
Reciprocating engines assembled for passenger cars, trucks, and locomotives	G 100	100
Automobile parts: wheels, wheel rims, wheelsets, transmissions
Drive crankshafts (structurally balanced) on vibration isolators	G 40	40
Agricultural machines	G 16	16
Drive crankshafts (balanced) on rigid supports
Crushers
Drive shafts (driveshafts, screw shafts)
Aircraft gas turbines	G 6.3	6.3
Centrifuges (separators, settlers)
Electric motors and generators (with a shaft height of at least 80 mm) with a maximum nominal rotation speed of up to 950 min-1
Electric motors with a shaft height of less than 80 mm
Fans
Gear drives
General-purpose machines
Metal cutting machines
Papermaking machines
Pumps
Turbochargers
Water turbines
Compressors
Computer-controlled drives	G 2.5	2.5
Electric motors and generators (with a shaft height of at least 80 mm) with a maximum nominal rotation speed over 950 min-1
Gas and steam turbines
Metal cutting machine drives
Textile machines
Audio and video equipment drives	G 1	1
Grinding machine drives
Spindles and drives of high-precision equipment	G 0.4	0.4

Sürücü şaftının balanslaşdırılması ilə bağlı tez-tez verilən suallar

Sürücü şaftının balanslaşdırılması nədir?

Sürücü şaftının balanslaşdırılması, vibrasiyaya səbəb olmadan hamar bir şəkildə dönməsi üçün sürücü şaftında hər hansı bir kütlə balanssızlığının düzəldilməsi prosesidir. Bu, şaftın bir tərəfdən daha ağır olduğu yeri ölçmək və sonra bu balanssızlığa qarşı çıxmaq üçün kiçik miqdarda çəki əlavə etmək və ya çıxarmaq (məsələn, balanslaşdırma çəkilərində qaynaq) daxildir. Balanslaşdırılmış ötürmə mili bərabər şəkildə işləyir, bu da avtomobilin komponentlərində həddindən artıq vibrasiya və aşınmanın qarşısını alır.

Sürücü şaftının balanslaşdırılması niyə vacibdir?

Balanssız ötürmə şaftı xüsusilə müəyyən sürətlərdə güclü vibrasiyaya səbəb ola bilər və sürətlənmə və ya dişlilərin dəyişdirilməsi zamanı tıqqıltı səslərinə səbəb ola bilər. Vaxt keçdikcə bu titrəyişlər podşipniklərə, universal birləşmələrə və digər ötürücü komponentlərə zərər verə bilər. Sürücü şaftının balanslaşdırılması bu vibrasiyaları aradan qaldırır, daha hamar bir sürüşü təmin edir, hissələrin gərginliyini azaldır və bahalı zədələrin və ya dayanma vaxtlarının qarşısını alır.

Balanssız sürücü şaftının ümumi simptomları hansılardır?

Balanssız və ya nasaz sürücü şaftının tipik əlamətlərinə, xüsusən sürət artdıqca avtomobilin döşəməsində və ya oturacağında hiss olunan nəzərəçarpacaq vibrasiya və ya titrəmə daxildir. Ötürücüləri dəyişdirərkən və ya sürətlənmə və yavaşlama zamanı tıqqıltı və ya tıqqıltı səslərini də eşidə bilərsiniz. Bəzi hallarda, universal birləşmə balanssızlıq səbəbindən həddindən artıq istiləşə bilər. Bu işarələri müşahidə etsəniz, çox güman ki, sürücü şaftının balanslaşdırılması və ya təmiri lazımdır.

Sürücü şaftını necə balanslaşdırırsınız?

Sürücü şaftının balanslaşdırılması adətən xüsusi bir balanslaşdırma maşını ilə aparılır. Sensorlar hər hansı bir balanssızlığı aşkar edərkən sürücü mili yüksək sürətlə quraşdırılır və fırlanır. Daha sonra texnik, maşının oxunuşlarına əsaslanaraq müəyyən mövqelərdə sürücü şaftına kiçik çəkilər əlavə edir (və ya materialı çıxarır). Bu proses sürücü mili əhəmiyyətli vibrasiya olmadan dönənə qədər təkrarlanır. Balanset-4 kimi müasir sistemlər bu prosesi istiqamətləndirə və dəqiq balanslaşdırma üçün hara və nə qədər çəki əlavə etmək lazım olduğunu dəqiq hesablaya bilər.

Nəticə

Nəticə olaraq, sürücü şaftının düzgün balanslaşdırılması təhlükəsizlik, performans və xərclərə qənaət üçün vacibdir. Balanssızlığı aşkar etməklə və düzəltməklə siz hissələrin lazımsız aşınmasının qarşısını alırsınız, zədələnmələrin qarşısını alır və maşının optimal işini qoruyursunuz. Balanset-1 və Balanset-4 cihazlarımız kimi müasir balanslaşdırma sistemləri prosesi səmərəli edir, hətta kiçik emalatxanalara da peşəkar nəticələr əldə etməyə kömək edir.

Davamlı ötürücü val vibrasiyaları ilə üzləşirsinizsə və ya etibarlı balans həllinə ehtiyacınız varsa, hərəkətə keçməkdən çəkinməyin. Bu təlimatda göstərilən addımları tətbiq edin və ya kömək üçün mütəxəssislərimizlə məsləhətləşin. Düzgün yanaşma və avadanlıqla siz sürücü şaftınızın gələcək illər üçün rəvan və etibarlı işləməsini təmin edə bilərsiniz. Bizimlə əlaqə saxlayın daha çox öyrənmək və ya ehtiyaclarınız üçün ən yaxşı ötürücü val balanslaşdırma avadanlığını araşdırmaq üçün.