Vyvažování hnacího hřídele

Zveřejnil Nikolai Shelkovenko na

Obsah

1. Typy hnacích hřídelí

Pohon univerzálního kloubu (hnací hřídel) je mechanismus, který přenáší točivý moment mezi hřídelemi, které se protínají ve středu univerzálního kloubu a mohou se vůči sobě pohybovat pod úhlem. Ve vozidle přenáší hnací hřídel točivý moment z převodovky (nebo převodové skříně) na hnané nápravy v případě klasické konfigurace nebo konfigurace s pohonem všech kol. U vozidel s pohonem všech kol univerzální kloub obvykle spojuje hnací hřídel převodovky s hnacím hřídelem převodové skříně a hnací hřídele převodové skříně s hnacími hřídeli hlavních pohonů poháněných náprav.

Jednotky namontované na rámu (např. převodovka a převodová skříň) se mohou vzájemně pohybovat v důsledku deformace svých podpěr a samotného rámu. Mezitím jsou hnací nápravy připojeny k rámu prostřednictvím zavěšení a mohou se pohybovat vzhledem k rámu a jednotkám na něm namontovaným v důsledku deformace pružných prvků zavěšení. Tento pohyb může měnit nejen úhly hnacích hřídelí spojujících jednotky, ale také vzdálenost mezi jednotkami.

Kloubový pohon má jednu podstatnou nevýhodu: nerovnoměrné natočení hřídelů. Pokud se jeden hřídel otáčí rovnoměrně, druhý se neotáčí a tato nerovnoměrnost se zvětšuje s úhlem mezi hřídeli. Toto omezení brání použití kloubového pohonu v mnoha aplikacích, například v převodovkách vozidel s pohonem předních kol, kde je hlavním problémem přenos točivého momentu na otáčející se kola. Tuto nevýhodu lze částečně kompenzovat použitím dvojitých univerzálních kloubů na jednom hřídeli, které jsou vůči sobě natočeny o čtvrtinu otáčky. V aplikacích vyžadujících rovnoměrné otáčení se však místo nich obvykle používají klouby s konstantní rychlostí (homokinetické klouby). Homokinetické klouby jsou pokročilejší, ale také složitější konstrukcí sloužící stejnému účelu.

Univerzální kloubové pohony se mohou skládat z jednoho nebo více univerzálních kloubů spojených hnacími hřídeli a mezikusy.

Obrázek 1. Schéma pohonu univerzálního kloubu: 1, 4, 6 - hnací hřídele; 2, 5 - univerzální klouby; 3 - kompenzační spojení; u1, u2 - úhly mezi hřídeli.

Obecně se kloubový pohon skládá z kloubů 2 a 5, hnacích hřídelí 1, 4 a 6 a kompenzačního spojení 3. Někdy je hnací hřídel namontována na mezilehlé podpěře připevněné k příčníku rámu vozidla. Univerzální klouby zajišťují přenos točivého momentu mezi hřídeli, jejichž osy svírají úhel. Univerzální klouby se dělí na typy s nestejnou a konstantní rychlostí. Nerovnoměrné rychlostní klouby se dále dělí na pružné a tuhé typy. Klouby s konstantní rychlostí mohou být kulové s dělicími drážkami, kulové s dělicí pákou a vačkové. Obvykle se instalují do pohonu předních řízených kol, kde úhel mezi hřídeli může dosahovat 45° a střed univerzálního kloubu se musí shodovat s průsečíkem os otáčení kola a jeho osy otáčení.

Pružné univerzální klouby přenášejí točivý moment mezi hřídeli s protínajícími se osami pod úhlem 2...3° v důsledku pružné deformace spojovacích prvků. Tuhý kloub s nestejnou rychlostí přenáší točivý moment z jednoho hřídele na druhý prostřednictvím pohyblivého spojení tuhých částí. Skládá se ze dvou třmenů - 3 a 5, do jejichž válcových otvorů jsou na ložiskách uloženy konce A, B, V a G spojovacího prvku - kříže 4. V kloubu jsou uloženy dvě kloubové spojky - 3 a 5, které jsou v kloubu uloženy na ložiskách. Jha jsou pevně spojena s hřídeli 1 a 2. Jho 5 se může otáčet kolem osy BG kříže a současně se spolu s křížem otáčet kolem osy AV, čímž umožňuje přenos otáčení z jednoho hřídele na druhý s měnícím se úhlem mezi nimi.

Obrázek 2. Schéma tuhého univerzálního kloubu s nerovnoměrnou rychlostí

Pokud se hřídel 7 otočí kolem své osy o úhel α, pak se hřídel 2 za stejnou dobu otočí o úhel β. Vztah mezi úhly natočení hřídelí 7 a 2 je určen výrazem tanα = tanβ * cosγ, kde γ je úhel, pod kterým jsou umístěny osy hřídelů. Tento výraz naznačuje, že úhel β je někdy menší, stejný nebo větší než úhel α. Rovnost těchto úhlů nastává každých 90° natočení hřídele 7. Při rovnoměrném natočení hřídele 1 je tedy úhlová rychlost hřídele 2 nerovnoměrná a mění se podle sinusového zákona. Nerovnoměrnost otáčení hřídele 2 je tím výraznější, čím větší je úhel γ mezi osami hřídelí.

Pokud se nerovnoměrné otáčení hřídele 2 přenáší na hřídele jednotek, dochází v převodu k dodatečnému pulzujícímu zatížení, které se zvětšuje s úhlem γ. Aby se zabránilo přenosu nerovnoměrného otáčení hřídele 2 na hřídele jednotek, jsou v pohonu s univerzálním kloubem použity dva univerzální klouby. Instalují se tak, aby úhly γ1 a γ2 byly stejné; vidlice univerzálních kloubů, upevněné na nestejnoměrně se otáčejícím hřídeli 4, by měly být umístěny ve stejné rovině.

Konstrukce hlavních částí pohonů univerzálního kloubu je znázorněna na obrázku 3. Univerzální kloub s nestejnou rychlostí se skládá ze dvou třmenů (1) spojených křížem (3). Jeden z třmenů má někdy přírubu, zatímco druhý je přivařen k trubce hnacího hřídele nebo má drážkovaný konec (6) (nebo pouzdro) pro připojení k hnacímu hřídeli. Čepy kříže jsou uloženy v očkách obou třmenů na jehlových ložiskách (7). Každé ložisko je uloženo v pouzdře (2) a v oku třmenu je drženo víčkem, které je k třmenu připevněno dvěma šrouby zajištěnými výstupky na podložce. V některých případech jsou ložiska v třmenech zajištěna pojistnými kroužky. K udržení maziva v ložisku a jeho ochraně před vodou a nečistotami slouží pryžové samosvorné těsnění. Vnitřní dutina kříže je naplněna mazivem přes maznici, která se dostává k ložiskům. Kříž je obvykle vybaven pojistným ventilem, který chrání těsnění před poškozením v důsledku tlaku maziva, které je do kříže vháněno. Drážkový spoj (6) je mazán pomocí mazacího šroubení (5).

Obrázek 3. Detaily tuhého univerzálního kloubu s nerovnoměrnou rychlostí

Maximální úhel mezi osami hřídelů spojených tuhými univerzálními klouby s nestejnou rychlostí obvykle nepřesahuje 20°, protože při větších úhlech se účinnost výrazně snižuje. Pokud se úhel mezi osami hřídelů pohybuje v rozmezí 0...2%, dochází k deformaci kříže jehlovými ložisky, což způsobuje rychlé selhání univerzálního kloubu.

V převodovkách vysokorychlostních pásových vozidel se často používají univerzální klouby s převodovými spojkami, které umožňují přenos točivého momentu mezi hřídeli s osami svírajícími úhel až 1,5...2°.

Hnací hřídele se obvykle vyrábějí z trubek ze speciálních ocelových bezešvých nebo svařovaných trubek. K trubkám jsou přivařeny třmeny univerzálních kloubů, drážkovaná pouzdra nebo hroty. Pro snížení příčných zatížení působících na hnací hřídel se provádí dynamické vyvažování se smontovanými univerzálními klouby. Nevyváženost se koriguje přivařením vyvažovacích desek k hnacímu hřídeli nebo někdy instalací vyvažovacích desek pod ložiskové čepičky univerzálních kloubů. Vzájemná poloha dílů drážkového spojení po montáži a vyvážení pohonu univerzálního kloubu ve výrobním závodě je obvykle označena speciálními štítky.

Kompenzační spojení pohonu univerzálního kloubu je obvykle provedeno ve formě drážkového spojení, které umožňuje axiální pohyb částí pohonu univerzálního kloubu. Skládá se z drážkovaného hrotu, který zapadá do drážkovaného pouzdra pohonu univerzálního kloubu. Mazivo se do drážkového spoje zavádí přes mazací šroubení nebo se aplikuje při montáži a po delším používání vozidla se vymění. Obvykle se instaluje těsnění a kryt, aby se zabránilo úniku maziva a jeho znečištění.

U dlouhých hnacích hřídelí se u kloubových pohonů obvykle používají mezikusy. Mezipodpěra se obvykle skládá z držáku přišroubovaného k příčníku rámu vozidla, v němž je v pryžovém pružném kroužku uloženo kuličkové ložisko. Ložisko je na obou stranách utěsněno krytkami a má mazací zařízení. Pružný pryžový kroužek pomáhá vyrovnávat nepřesnosti montáže a nesouosost ložisek, k nimž může dojít v důsledku deformací rámu.

Univerzální kloub s jehlovými ložisky (obrázek 4a) se skládá z třmenů, kříže, jehlových ložisek a těsnění. Na čepy kříže se nasadí misky s jehlovými ložisky a utěsní se těsněním. Kelímky jsou v třmenech zajištěny pojistnými kroužky nebo krytkami upevněnými šrouby. Univerzální klouby jsou mazány přes mazací šroubení prostřednictvím vnitřních vrtů v kříži. K eliminaci nadměrného tlaku oleje v kloubu se používá pojistný ventil. Při rovnoměrném otáčení hnacího třmenu se hnaný třmen otáčí nerovnoměrně: dvakrát za otáčku postupuje a dvakrát zaostává za hnacím třmenem. K odstranění nerovnoměrného otáčení a snížení setrvačných zatížení se používají dva univerzální klouby.

V pohonu předních hnacích kol jsou instalovány klouby s konstantní rychlostí. Pohon kloubů s konstantní rychlostí u vozidel GAZ-66 a ZIL-131 se skládá z třmenů 2, 5 (obrázek 4b), čtyř koulí 7 a centrální koule 8. Hnací třmen 2 je integrálně spojen s vnitřním hřídelem nápravy, zatímco hnací třmen je kován společně s vnějším hřídelem nápravy, na jehož konci je upevněn náboj kola. Hnací moment se z třmenu 2 na třmen 5 přenáší prostřednictvím kuliček 7, které se pohybují po kruhových drážkách v třmenech. Středová kulička 8 slouží k vystředění třmenů a je držena na místě čepy 3, 4. Frekvence otáčení třmenů 2, 5 je díky symetrii mechanismu vůči třmenům stejná. Změna délky hřídele je zajištěna volnými drážkovými spoji třmenů s hřídelí.

Obrázek 4. Univerzální klouby: a - univerzální kloub: 1 - víčko; 2 - kalíšek; 3 - jehlové ložisko; 4 - těsnění; 5, 9 - třmeny; 6 - pojistný ventil; 7 - kříž; 8 - maznice; 10 - šroub; b - univerzální kloub s konstantní rychlostí: 1 - vnitřní hřídel nápravy; 2 - hnací třmen; 3, 4 - čepy; 5 - hnací třmen; 6 - vnější hřídel nápravy; 7 - kuličky; 8 - centrální kulička.

2. Poruchy univerzálního kloubu

Poruchy univerzálních kloubů se obvykle projevují jako prudké rázy v univerzálních kloubech, které se objevují za jízdy, zejména při řazení mezi rychlostními stupni a při náhlém zvýšení otáček klikového hřídele motoru (například při přechodu z brzdění motorem na zrychlování). Příznakem poruchy univerzálního kloubu může být jeho zahřátí na vysokou teplotu (nad 100 °C). K tomu dochází v důsledku značného opotřebení pouzder a čepů univerzálního kloubu, jehlových ložisek, křížů a drážkových spojů, což má za následek nesouosost univerzálního kloubu a značné rázové axiální zatížení jehlových ložisek. Poškození korkových těsnění kříže univerzálního kloubu vede k rychlému opotřebení čepu a jeho ložiska.

Při údržbě se pohon kloubu kontroluje prudkým ručním otáčením hnacího hřídele v obou směrech. Stupeň volného otáčení hřídele určuje opotřebení univerzálních kloubů a drážkových spojů. Každých 8-10 tisíc kilometrů se kontroluje stav šroubových spojů přírub hnacího hřídele převodovky a hnacího hřídele hlavního převodového ústrojí s přírubami koncových kloubů a upevnění mezikusu hnacího hřídele. Kontroluje se také stav pryžových botek na drážkových spojích a korkových těsnění křížového kloubu. Všechny upevňovací šrouby musí být plně dotaženy (utahovací moment 8-10 kgf-m).

Jehlová ložiska univerzálních kloubů se mažou tekutým olejem používaným pro převodovky; drážkové spoje ve většině vozidel se mažou plastickými mazivy (US-1, US-2, 1-13 atd.); použití plastického maziva k mazání jehlových ložisek je přísně zakázáno. V některých vozidlech jsou drážkové spoje mazány převodovým olejem. Mezilehlé opěrné ložisko, uložené v pryžovém pouzdře, prakticky nevyžaduje mazání, protože je mazáno při montáži ve výrobě. U vozidla ZIL-130 se nosné ložisko maže tukem přes tlakovou armaturu při pravidelné údržbě (každých 1100-1700 km).

Obrázek 5. Pohon univerzálního kloubu: 1 - příruba pro upevnění hnacího hřídele; 2 - kříž univerzálního kloubu; 3 - třmen univerzálního kloubu; 4 - posuvný třmen; 5 - trubka hnacího hřídele; 6 - jehlové ložisko s uzavřeným koncem.

Kloubový pohon se skládá ze dvou kloubů s jehlovými ložisky, spojených dutým hřídelem, a posuvného třmenu s evolventním drážkováním. Aby byla zajištěna spolehlivá ochrana před znečištěním a dobré mazání drážkového spoje, je kluzný třmen (6), připojený k sekundárnímu hřídeli (2) převodovky, umístěn v nástavci (1) připevněném ke skříni převodovky. Toto umístění drážkového spoje (mimo zónu mezi klouby) navíc výrazně zvyšuje tuhost pohonu univerzálního kloubu a snižuje pravděpodobnost vibrací hřídele při opotřebení kluzného drážkového spoje.

Hnací hřídel je vyrobena z tenkostěnné elektricky svařované trubky (8), do které jsou na obou koncích zalisovány a následně obloukovým svařováním přivařeny dva stejné třmeny (9). Pouzdra jehlových ložisek (18) kříže (25) jsou zalisována do ok třmenů (9) a zajištěna pružnými pojistnými kroužky (20). Každé ložisko univerzálního kloubu obsahuje 22 jehel (21). Na vyčnívající dříky křížů jsou nalisovány vyražené krytky (24), do nichž jsou instalovány korkové kroužky (23). Ložiska jsou mazána pomocí úhlového mazacího šroubení (17) našroubovaného do závitového otvoru ve středu kříže, spojeného s průchozími kanály v chobotech kříže. Na opačné straně kříže univerzálního kloubu je v jeho středu umístěn pojistný ventil (16), který je určen k uvolnění přebytečného maziva při plnění kříže a ložisek a k zabránění vzniku tlaku uvnitř kříže během provozu (ventil se aktivuje při tlaku přibližně 3,5 kg/cm²). Nutnost zařazení pojistného ventilu vyplývá ze skutečnosti, že nadměrné zvýšení tlaku uvnitř kříže může vést k poškození (vytlačení) korkových těsnění.

Obrázek 6. Montáž hnacího hřídele: 1 - nástavec převodovky; 2 - sekundární hřídel převodovky; 3 a 5 - deflektory nečistot; 4 - pryžová těsnění; 6 - posuvný třmen; 7 - vyvažovací deska; 8 - trubka hnacího hřídele; 9 - třmen; 10 - přírubový třmen; 11 - šroub; 12 - příruba hnacího kola zadní nápravy; 13 - pružná podložka; 14 - matice; 15 - zadní náprava; 16 - pojistný ventil; 17 - úhlové mazací šroubení; 18 - jehlové ložisko; 19 - oko třmenu; 20 - pojistný kroužek pružiny; 21 - jehla; 22 - podložka s toroidním koncem; 23 - korkový kroužek; 24 - vyražená čepička; 25 - křížový

Hnací hřídel sestavený s oběma klouby je na obou koncích pečlivě dynamicky vyvážen přivařením vyvažovacích desek (7) k trubce. Proto je třeba při demontáži hřídele všechny její části pečlivě označit, aby je bylo možné znovu smontovat v původní poloze. Nedodržením tohoto pokynu se naruší vyvážení hřídele a vzniknou vibrace, které mohou poškodit převodovku a karoserii vozidla. Pokud se jednotlivé díly opotřebují, zejména pokud se trubka ohne v důsledku nárazu a po montáži není možné hřídel dynamicky vyvážit, je nutné vyměnit celý hřídel.

Možné poruchy hnacího hřídele, jejich příčiny a řešení

Příčina poruchy Řešení
Vibrace hnacího hřídele
1. Ohyb hřídele v důsledku překážky 1. Vyrovnejte a dynamicky vyvážit sestavený hřídel nebo vyměňte sestavený hřídel.
2. Opotřebení ložisek a křížů 2. Vyměňte ložiska a kříže a dynamicky vyvažte smontovanou hřídel.
3. Opotřebení výsuvných pouzder a kluzného třmenu 3. Vyměňte nástavec a posuvný třmen a dynamicky vyvažte smontovanou hřídel.
Klepání při rozjezdu a jízdě na volnoběh
1. Opotřebení drážek kluzného třmenu nebo hřídele sekundární převodovky 1. Vyměňte opotřebované díly. Při výměně posuvného třmenu dynamicky vyvážit smontovaný hřídel.
2. Uvolněné šrouby upevňující přírubový třmen k přírubě hnacího ústrojí zadní nápravy. 2. Utáhněte šrouby
Vyhazování oleje z těsnění univerzálního kloubu
Opotřebení korkových kroužků v těsnění univerzálního kloubu Vyměňte korkové kroužky a při zpětné montáži zachovejte vzájemnou polohu všech částí hnacího hřídele. Pokud dojde k opotřebení křížů a ložisek, vyměňte ložiska a kříže a sestavený hřídel dynamicky vyvážit.

3. Vyvažování hnacího hřídele

Po opravě a montáži hnacího hřídele se hřídel dynamicky vyváží na stroji. Jedna konstrukce vyvažovacího stroje je znázorněna na obrázku 7. Stroj se skládá z desky (18), kyvadlového rámu (8) upevněného na čtyřech svislých pružných tyčích (3), které zajišťují jeho kmitání ve vodorovné rovině. Na podélných trubkách kyvadlového rámu (8) je namontována konzola a přední hlavice (9), upevněná na konzole (4). Zadní vřeteník (6) je na pohyblivé traverze (5), která umožňuje dynamické vyvažování hnacích hřídelí různých délek. Vřetena vřeteníku jsou uložena na přesných kuličkových ložiskách. Vřeteno předního vřeteníku (9) je poháněno elektromotorem instalovaným v základně stroje prostřednictvím pohonu klínovým řemenem a mezilehlého hřídele, na němž je namontován končetina (10) (odstupňovaný disk). Kromě toho jsou na desce stroje (18) instalovány dva stojany (15) s výsuvnými zajišťovacími čepy (17), které zajišťují fixaci předního a zadního konce rámu kyvadla v závislosti na vyvážení předního nebo zadního konce hnacího hřídele.

Obrázek 7. Dynamické vyvažování hnacích hřídelí

1-svorka; 2-tlumiče; 3-pružná tyč; 4-konzola; 5-pohyblivá traverza; 6-zadní vřeteník; 7-příčník; 8-rám kyvadla; 9-přední hnací vřeteník; 10-rameno-disk; 11-miliampérmetr; 12-rameno komutátorové hřídele-pravítka; 13-magnetoelektrický snímač; 14-fixační stojan; 15-fixační stojan; 16-držák; 17-fixátor; 18-držák.

V zadní části desky stroje jsou namontovány pevné stojany (14) a na nich jsou instalovány magnetoelektrické snímače (13) s táhly připojenými ke koncům rámu kyvadla. Aby se zabránilo rezonančním vibracím rámu, jsou pod držáky (4) instalovány tlumiče (2) naplněné olejem.

Při dynamickém vyvažování se sestava hnacího hřídele s posuvným třmenem nainstaluje a upevní na stroj. Jeden konec hnacího hřídele je připojen přírubovým jarem k přírubě předního hnacího vřeteníku a druhý konec opěrným krkem posuvného jařma k drážkovanému pouzdru zadního vřeteníku. Poté se zkontroluje volnost otáčení hnacího hřídele a jeden konec kyvadlového rámu stroje se upevní pomocí fixátoru. Po spuštění stroje se otáčí končetina usměrňovače proti směru hodinových ručiček, čímž se ručička milivoltmetru dostane na maximální hodnotu. Údaj milivoltmetru odpovídá velikosti nerovnováhy. Stupnice milivoltmetru je odstupňována v gramcentimetrech nebo gramech protizávaží. Pokračujte v otáčení končetiny usměrňovače proti směru hodinových ručiček, údaj milivoltmetru se vynuluje a stroj se zastaví. Na základě údaje z koncovky usměrňovače se určí úhlové posunutí (úhel posunutí nevyváženosti) a ručním otáčením hnacího hřídele se tato hodnota nastaví na koncovku mezinápravového hřídele. Místo přivaření vyvažovací desky bude na horní části hnacího hřídele a vážená část dole v rovině korekce. Poté se vyvažovací deska připevní a přiváže tenkým drátem ve vzdálenosti 10 mm od svaru, stroj se spustí a zkontroluje se vyvážení konce hnacího hřídele s deskou. Nevyváženost by neměla být větší než 70 g cm. Poté se uvolněním jednoho konce a zajištěním druhého konce rámu kyvadla fixačním stojanem provede dynamické vyvážení druhého konce hnacího hřídele podle výše popsaného technologického postupu.

Hnací hřídele mají některé vyvažovací funkce. U většiny dílů jsou základem pro dynamické vyvažování nosná hrdla (např. rotory elektromotorů, turbíny, vřetena, klikové hřídele atd.), ale u hnacích hřídelí jsou to příruby. Při montáži vznikají v různých spojích nevyhnutelné mezery, které vedou k nevyváženosti. Pokud při vyvažování nelze dosáhnout minimální nevyváženosti, hřídel se vyřadí. Přesnost vyvažování je ovlivněna následujícími faktory:

  • Mezera ve spojení mezi dosedacím pásem příruby hnacího hřídele a vnitřním otvorem upínací příruby levého a pravého podpěrného čela;
  • Radiální a čelní házení základních ploch příruby;
  • Mezery v závěsech a drážkových spojích. Přítomnost maziva v dutině drážkového spoje může vést k "plovoucí" nevyváženosti. Pokud brání dosažení požadované přesnosti vyvážení, vyvažuje se hnací hřídel bez maziva.

Některé nerovnováhy mohou být zcela neopravitelné. Pokud je v univerzálních kloubech hnacího hřídele pozorováno zvýšené tření, zvyšuje se vzájemný vliv korekčních rovin. To vede ke snížení výkonu a přesnosti vyvažování.

Podle OST 37.001.053-74 jsou stanoveny tyto normy nevyváženosti: hnací hřídele se dvěma klouby (dvoupodpěrné) se vyvažují dynamicky a se třemi (třípodpěrné) - sestavené s mezipodpěrou; příruby (třmeny) hnacích hřídelů a spojek o hmotnosti větší než 5 kg se staticky vyvažují před sestavením hřídele nebo spojky; normy zbytkové nevyváženosti hnacích hřídelů na každém konci nebo na mezipodpěře tříkloubových hnacích hřídelů se vyhodnocují podle specifické nevyváženosti;

Maximální přípustná norma měrné zbytkové nevyváženosti na každém konci hřídele nebo na mezilehlé podpěře, jakož i pro tříkloubové hnací hřídele v jakékoli poloze na vyvažovacím stojanu, by neměla překročit: pro převodovky osobních automobilů a nákladních automobilů s malým zatížením (do 1 t) a velmi malých autobusů - 6 g-cm/kg, pro ostatní - 10 g-cm/kg. Maximální přípustná norma zbytkové nevyváženosti hnacího hřídele nebo tříkloubového hnacího hřídele by měla být na vyvažovacím stanovišti zajištěna při frekvenci otáčení odpovídající jejich frekvencím v převodovce při maximální rychlosti vozidla.

U hnacích hřídelí a tříkloubových hnacích hřídelí nákladních vozidel s nosností 4 t a vyšší, malých a velkých autobusů je povoleno snížení frekvence otáčení na vyvažovacím stanovišti na 70% frekvence otáčení převodových hřídelí při maximální rychlosti vozidla. Podle OST 37.001.053-74 by měla být frekvence otáčení vyvažovacích hnacích hřídelů rovna:

nb = (0.7 ... 1.0) nr,

kde nb - frekvence otáčení vyvažování (měla by odpovídat hlavním technickým údajům stojanu, n=3000 min.-1; nr - maximální pracovní frekvence otáčení, min-1.

V praxi nelze hnací hřídel kvůli mezeře v kloubech a drážkovaným spojům vyvážit při doporučené frekvenci otáčení. V takovém případě se zvolí jiná frekvence otáčení, při které se vyvažuje.

4. Moderní vyvažovací stroje pro hnací hřídele

Obrázek 8. Vyvažovací stroj pro hnací hřídele o délce až 2 metry a hmotnosti až 500 kg

Model má 2 stojany a umožňuje vyvažování ve 2 korekčních rovinách.

Vyvažovací stroj pro hnací hřídele o délce až 4200 mm a hmotnosti až 400 kg

Obrázek 9. Vyvažovací stroj pro hnací hřídele o délce až 4200 mm a hmotnosti až 400 kg

Model má 4 stojany a umožňuje vyvažování ve 4 korekčních rovinách současně.

Obrázek 10. Horizontální vyvažovací stroj s tvrdými ložisky pro dynamické vyvažování hnacích hřídelí

1 - vyvažovací prvek (hnací hřídel); 2 - základna stroje; 3 - podpěry stroje; 4 - pohon stroje; Konstrukční prvky podpěr stroje jsou znázorněny na obrázku 9.

Obrázek 11. Podpěrné prvky stroje pro dynamické vyvažování hnacích hřídelí

1 - Levá nenastavitelná podpěra; 2 - Mezipolohová nastavitelná podpěra (2 ks); 3 - Pravá nenastavitelná pevná podpěra; 4 - Rukojeť zámku rámu podpěry; 5 - Pohyblivá podpěrná plošina; 6 - Matice vertikálního nastavení podpěry; 7 - Rukojeti zámku vertikální polohy; 8 - Upínací konzola podpěry; 9 - Pohyblivá upínací konzola mezipolohy; 10 - Rukojeť zámku upínací konzoly; 11 - Zámek upínací konzoly; 12 - Hnací (vodicí) vřeteno pro instalaci položky; 13 - Hnací vřeteno.

5. Příprava na vyvažování hnacího hřídele

Níže se budeme zabývat nastavením podpěr stroje a instalací vyvažovacího prvku (čtyřpodpěrný hnací hřídel) na podpěry stroje.

Obrázek 12. Instalace přechodových přírub na vřetena vyvažovacího stroje

Obrázek 13. Instalace hnacího hřídele na podpěry vyvažovacího stroje

Obrázek 14. Vodorovné vyrovnání hnacího hřídele na podpěrách vyvažovacího stroje pomocí bublinkové vodováhy

Obrázek 15. Upevnění mezilehlých podpěr vyvažovacího stroje, aby se zabránilo svislému posunu hnacího hřídele

Otáčejte položkou ručně o celou otáčku. Ujistěte se, že se otáčí volně a nezasekává se o podpěry. Poté je mechanická část stroje nastavena a instalace položky je dokončena.

6. Postup vyvažování hnacího hřídele

Proces vyvažování hnacího hřídele na vyvažovacím stroji bude posouzen na příkladu měřicího systému Balanset-4. Balanset-4 je přenosná vyvažovací souprava určená k vyvažování v jedné, dvou, třech a čtyřech korekčních rovinách rotorů, které se otáčejí ve vlastních ložiskách nebo jsou namontovány na vyvažovacím stroji. Zařízení obsahuje až čtyři snímače vibrací, snímač fázového úhlu, čtyřkanálovou měřicí jednotku a přenosný počítač.

Celý proces vyvažování, včetně měření, zpracování a zobrazení informací o velikosti a umístění korekčních závaží, probíhá automaticky a nevyžaduje od uživatele další dovednosti a znalosti nad rámec poskytnutých pokynů. Výsledky všech vyvažovacích operací se ukládají do archivu vyvažování a v případě potřeby je lze vytisknout jako sestavy. Kromě vyvažování lze Balanset-4 používat také jako běžný vibrotachometr, který umožňuje měřit na čtyřech kanálech střední kvadratickou hodnotu celkových vibrací, střední kvadratickou hodnotu rotační složky vibrací a kontrolovat frekvenci otáčení rotoru.

Zařízení dále umožňuje zobrazovat grafy časové funkce a spektra vibrací podle rychlosti vibrací, což může být užitečné při posuzování technického stavu vyváženého stroje.

Obrázek 16. Vnější pohled na zařízení Balanset-4 pro použití jako měřicí a výpočetní systém vyvažovacího stroje hnacího hřídele

Obrázek 17. Příklad použití zařízení Balanset-4 jako měřicího a výpočetního systému vyvažovacího stroje hnacího hřídele

Obrázek 18. Uživatelské rozhraní zařízení Balanset-4

Zařízení Balanset-4 lze vybavit dvěma typy snímačů - vibračními akcelerometry pro měření vibrací (zrychlení vibrací) a snímači síly. Snímače vibrací se používají pro provoz na vyvažovacích strojích postrezonančního typu, zatímco snímače síly se používají pro stroje předrezonančního typu.

Obrázek 19. Instalace snímačů vibrací Balanset-4 na podpěrách vyvažovacího stroje

Směr osy citlivosti snímačů by měl odpovídat směru vibračního posunu podpěry, v tomto případě vodorovnému. Další informace o instalaci snímačů naleznete v části VYVÁŽENÍ ROTORŮ V PROVOZNÍCH PODMÍNKÁCH. Instalace snímačů síly závisí na konstrukčních vlastnostech stroje.

  1. Na podpěry vyvažovacího stroje nainstalujte snímače vibrací 1, 2, 3, 4.
  2. Připojte snímače vibrací ke konektorům X1, X2, X3, X4.
  3. Snímač fázového úhlu (laserový otáčkoměr) 5 nainstalujte tak, aby jmenovitá mezera mezi radiálním (nebo koncovým) povrchem vyváženého rotoru a krytem snímače byla v rozmezí 10 až 300 mm.
  4. Na povrch rotoru připevněte reflexní pásku o šířce nejméně 10-15 mm.
  5. Připojte snímač fázového úhlu ke konektoru X5.
  6. Připojte měřicí jednotku k portu USB počítače.
  7. Při použití síťového napájení připojte počítač k napájecí jednotce.
  8. Napájecí jednotku připojte k síti 220 V, 50 Hz.
  9. Zapněte počítač a vyberte program "BalCom-4".
  10. Stisknutím tlačítka "F12-four-plane" (nebo funkční klávesy F12 na klávesnici počítače) zvolte režim pro měření vibrací současně ve čtyřech rovinách pomocí snímačů vibrací 1, 2, 3 a 4, připojených ke vstupům X1, X2, X3 a X4 měřicí jednotky.
  11. Na displeji počítače se zobrazí mnemotechnické schéma znázorňující proces měření vibrací současně ve čtyřech měřicích kanálech (nebo proces vyvažování ve čtyřech rovinách), jak je znázorněno na obrázku 16.

Před vyvážením se doporučuje provést měření v režimu vibrometru (tlačítko F5).

Obrázek 20. Měření v režimu vibrometru

Pokud se celková velikost vibrací V1s (V2s) přibližně shoduje s velikostí rotační složky V1o (V2o), lze předpokládat, že hlavní podíl na vibracích mechanismu má nevyváženost rotoru. Pokud celková velikost vibrací V1s (V2s) výrazně převyšuje rotační složku V1o (V2o), doporučuje se provést kontrolu mechanismu - zkontrolovat stav ložisek, zajistit bezpečné upevnění na základ, ověřit, zda se rotor při otáčení nedotýká stacionárních částí, a zvážit vliv vibrací z jiných mechanismů atd.

Zde může být užitečné studium grafů časových funkcí a vibračních spekter získaných v režimu "Grafy - spektrální analýza".

Software pro přenosnou vyvažovačku a analyzátor vibrací Balanset-1A. Grafy vibračního spektra.

Obrázek 21. Grafy časové funkce a spektra vibrací

Graf ukazuje, při kterých frekvencích jsou úrovně vibrací nejvyšší. Pokud se tyto frekvence liší od frekvence otáčení rotoru vyváženého mechanismu, je nutné před vyvážením identifikovat zdroje těchto složek vibrací a přijmout opatření k jejich odstranění.

Důležité je také věnovat pozornost stabilitě údajů v režimu vibrometru - amplituda a fáze vibrací by se během měření neměla změnit o více než 10-15%. V opačném případě by mechanismus mohl pracovat v blízkosti rezonanční oblasti. V takovém případě je třeba upravit otáčky rotoru.

Při vyvažování čtyř rovin v režimu "Primary" je třeba provést pět kalibračních jízd a alespoň jednu ověřovací jízdu vyváženého stroje. Měření vibrací během prvního chodu stroje bez zkušebního závaží se provádí v pracovním prostoru "Čtyřrovinného vyvažování". Následující běhy se provádějí se zkušebním závažím, které se postupně instaluje na hnací hřídel v každé korekční rovině (v oblasti každé podpěry vyvažovacího stroje).

Před každým dalším spuštěním je třeba provést následující kroky:

  • Zastavte otáčení rotoru vyváženého stroje.
  • Odstraňte dříve nainstalované zkušební závaží.
  • Zkušební závaží nainstalujte do další roviny.

Obrázek 23. Pracovní prostor pro vyvažování čtyř rovin

Po dokončení každého měření se výsledky frekvence otáčení rotoru (Nob), stejně jako efektivní hodnoty (Vo1, Vo2, Vo3, Vo4) a fáze (F1, F2, F3, F4) vibrací při frekvenci otáčení vyváženého rotoru se uloží do příslušných polí v okně programu. Po pátém spuštění (Hmotnost v rovině 4) se zobrazí pracovní plocha "Vyvažovací závaží" (viz obrázek 24), kde se zobrazí vypočtené hodnoty hmotností (M1, M2, M3, M4) a montážní úhly (f1, f2, f3, f4) korekčních závaží, která je třeba instalovat na rotor ve čtyřech rovinách, aby se vyrovnala jeho nevyváženost.

Obrázek 24. Pracovní plocha s vypočtenými parametry korekčních vah ve čtyřech rovinách

Pozor!: Po dokončení měření během pátého běhu vyváženého stroje je nutné zastavit otáčení rotoru a odstranit dříve instalované zkušební závaží. Teprve poté můžete pokračovat v instalaci (nebo odstranění) korekčních závaží na rotor.

Úhlová poloha pro přidání (nebo odebrání) korekčního závaží na rotoru v polárním souřadném systému se měří od místa instalace zkušebního závaží. Směr měření úhlu se shoduje se směrem otáčení rotoru. V případě vyvažování pomocí lopatek se lopatka vyváženého rotoru, která je podmíněně považována za 1. lopatku, shoduje s místem instalace zkušebního závaží. Směr číslování lopatek uvedený na displeji počítače odpovídá směru otáčení rotoru.

V této verzi programu se ve výchozím nastavení předpokládá, že korekční závaží bude přidáno k rotoru. To je indikováno značkou nastavenou v poli "Přidat". Pokud je nutné opravit nevyváženost odebráním závaží (např. vrtáním), nastavte myší značku v poli "Remove" (odebrat), načež se úhlová poloha korekčního závaží automaticky změní o 180 stupňů.

Po instalaci korekčních závaží na vyvážený rotor se stisknutím tlačítka "Exit - F10" (nebo funkční klávesy F10 na klávesnici počítače) vraťte do předchozí pracovní oblasti "Vyvažování čtyř rovin" a zkontrolujte účinnost vyvažování. Po dokončení ověřovacího běhu se zobrazí výsledky frekvence otáčení rotoru (Nob) a efektivní hodnoty (Vo1, Vo2, Vo3, Vo4) a fáze (F1, F2, F3, F4) vibrací při frekvenci otáčení vyváženého rotoru. Současně se nad pracovní plochou "Vyvážení čtyř rovin" zobrazí pracovní plocha "Vyvažovací závaží" (viz obrázek 21), kde se zobrazí vypočtené parametry dodatečných korekčních závaží, která je třeba na rotor nainstalovat (nebo odstranit), aby se vyrovnala jeho zbytková nevyváženost. Kromě toho tato pracovní plocha zobrazuje hodnoty zbytkové nevyváženosti dosažené po vyvážení. Pokud hodnoty zbytkových vibrací a/nebo zbytkové nevyváženosti vyváženého rotoru splňují požadavky na tolerance uvedené v technické dokumentaci, lze proces vyvažování dokončit. V opačném případě lze v procesu vyvažování pokračovat. Tato metoda umožňuje opravit možné chyby postupným přibližováním, které se mohou vyskytnout při instalaci (odstranění) korekčního závaží na vyvážený rotor.

Pokud proces vyvažování pokračuje, je třeba na vyvážený rotor nainstalovat (nebo odstranit) další korekční závaží podle parametrů uvedených v pracovním prostoru "Vyvažovací závaží".

Tlačítko "Koeficienty - F8" (nebo funkční klávesa F8 na klávesnici počítače) slouží k zobrazení a uložení koeficientů vyvážení rotoru (koeficientů dynamického vlivu) vypočítaných z výsledků pěti kalibračních zkoušek do paměti počítače.

7. Doporučené třídy přesnosti vyvažování pro tuhé rotory

Tabulka 2. Doporučené třídy přesnosti vyvažování pro tuhé rotory.

Obr. 7.34. Okno výpočtu tolerance vyvážení

Doporučené třídy přesnosti vyvažování pro tuhé rotory

Typy strojů (rotory) Třída přesnosti vyvažování Hodnota eper Ω mm/s
Hnací klikové hřídele (konstrukčně nevyvážené) pro velké nízkootáčkové lodní vznětové motory (rychlost pístu menší než 9 m/s) G 4000 4000
Hnací klikové hřídele (konstrukčně vyvážené) pro velké nízkootáčkové lodní vznětové motory (rychlost pístu menší než 9 m/s) G 1600 1600
Hnací klikové hřídele (konstrukčně nevyvážené) na izolátorech vibrací G 630 630
Hnací klikové hřídele (konstrukčně nevyvážené) na tuhých podpěrách G 250 250
Pístové motory montované do osobních a nákladních automobilů a lokomotiv G 100 100
Automobilové díly: kola, disky kol, dvojkolí, převodovky
Hnací klikové hřídele (konstrukčně vyvážené) na izolátorech vibrací G 40 40
Zemědělské stroje G 16 16
Hnací klikové hřídele (vyvážené) na pevných podpěrách
Drtiče
Hnací hřídele (hnací hřídele, šroubové hřídele)
Plynové turbíny pro letadla G 6.3 6.3
Odstředivky (separátory, usazovače)
Elektromotory a generátory (s výškou hřídele nejméně 80 mm) s maximální jmenovitou rychlostí otáčení až 950 min.-1
Elektromotory s výškou hřídele menší než 80 mm
Fanoušci
Převodové pohony
Stroje pro všeobecné použití
Stroje na řezání kovů
Stroje na výrobu papíru
Čerpadla
Turbodmychadla
Vodní turbíny
Kompresory
Počítačem řízené pohony G 2.5 2.5
Elektromotory a generátory (s výškou hřídele nejméně 80 mm) s maximálními jmenovitými otáčkami nad 950 min.-1
Plynové a parní turbíny
Pohony řezacích strojů na kovy
Textilní stroje
Pohony audio a video zařízení G 1 1
Pohony brusek
Vřetena a pohony vysoce přesných zařízení G 0.4 0.4

 

Kategorie: PříkladrotoryŘešeníObsah
Štítky:

0 Komentáře

Napsat komentář

Zástupce avatara
cs_CZČeština
cs_CZČeština en_USEnglish bg_BGБългарски zh_CN简体中文 hrHrvatski da_DKDansk nl_NLNederlands etEesti fiSuomi fr_FRFrançais de_DEDeutsch elΕλληνικά hu_HUMagyar id_IDBahasa Indonesia it_ITItaliano ja日本語 ko_KR한국어 lvLatviešu valoda lt_LTLietuvių kalba nb_NONorsk bokmål pl_PLPolski pt_BRPortuguês do Brasil pt_PTPortuguês ro_RORomână ru_RUРусский sk_SKSlovenčina sl_SISlovenščina es_ESEspañol sv_SESvenska thไทย tr_TRTürkçe ukУкраїнська hi_INहिन्दी viTiếng Việt