Ζυγοστάθμιση άξονα μετάδοσης κίνησης: Πλήρης οδηγός

Φανταστείτε ότι οδηγείτε ένα φορτηγό και ξαφνικά νιώθετε μια έντονη δόνηση ή ακούτε ένα δυνατό κρότο κατά την επιτάχυνση ή την αλλαγή ταχυτήτων. Αυτό είναι κάτι περισσότερο από μια απλή ενόχληση - θα μπορούσε να είναι σημάδι ενός μη ισορροπημένου άξονα μετάδοσης κίνησης. Για τους μηχανικούς και τους τεχνικούς, τέτοιοι κραδασμοί και θόρυβοι υποδηλώνουν χαμένη απόδοση, επιταχυνόμενη φθορά στα εξαρτήματα και ενδεχομένως δαπανηρό χρόνο εκτός λειτουργίας εάν δεν αντιμετωπιστεί.

Σε αυτόν τον ολοκληρωμένο οδηγό, παρέχουμε πρακτικές λύσεις για προβλήματα ζυγοστάθμισης του άξονα μετάδοσης κίνησης. Θα μάθετε τι είναι ένας άξονας μετάδοσης κίνησης και γιατί χρειάζεται ζυγοστάθμιση, θα αναγνωρίσετε τις συνήθεις δυσλειτουργίες που προκαλούν κραδασμούς ή θόρυβο και θα ακολουθήσετε μια σαφή διαδικασία βήμα προς βήμα για τη δυναμική ζυγοστάθμιση του άξονα μετάδοσης κίνησης. Εφαρμόζοντας αυτές τις βέλτιστες πρακτικές, μπορείτε να εξοικονομήσετε χρήματα από επισκευές, να μειώσετε τον χρόνο αντιμετώπισης προβλημάτων και να διασφαλίσετε ότι το μηχάνημα ή το όχημά σας λειτουργεί αξιόπιστα με ελάχιστους κραδασμούς.

Πίνακας περιεχομένων

• 1. Τύποι κινητήριων αξόνων
• 2. Δυσλειτουργίες της μονάδας κίνησης καθολικής άρθρωσης
• 3. Εξισορρόπηση άξονα μετάδοσης κίνησης
• 4. Σύγχρονες μηχανές εξισορρόπησης για άξονες μετάδοσης κίνησης
• 5. Προετοιμασία για την εξισορρόπηση του άξονα μετάδοσης κίνησης
• 6. Διαδικασία εξισορρόπησης άξονα μετάδοσης κίνησης
• 7. Συνιστώμενες κλάσεις ακρίβειας ζυγοστάθμισης για άκαμπτους ρότορες

1. Τύποι κινητήριων αξόνων

Ο κινητήρας καθολικής άρθρωσης (κινητήριος άξονας) είναι ένας μηχανισμός που μεταφέρει ροπή μεταξύ αξόνων που τέμνονται στο κέντρο της καθολικής άρθρωσης και μπορούν να κινηθούν μεταξύ τους υπό γωνία. Σε ένα όχημα, ο κινητήριος άξονας μεταφέρει τη ροπή από το κιβώτιο ταχυτήτων (ή το κιβώτιο μεταφοράς) στους κινητήριους άξονες στην περίπτωση κλασικής ή τετρακίνησης. Σε οχήματα με τετρακίνηση, ο καθολικός σύνδεσμος συνδέει συνήθως τον κινητήριο άξονα του κιβωτίου ταχυτήτων με τον κινητήριο άξονα του κιβωτίου ταχυτήτων και τους κινητήριους άξονες του κιβωτίου ταχυτήτων με τους κινητήριους άξονες των κύριων κινητήρων των κινητήριων αξόνων.

Οι μονάδες που είναι τοποθετημένες στο πλαίσιο (όπως το κιβώτιο ταχυτήτων και το κιβώτιο μεταφοράς) μπορούν να κινούνται η μία σε σχέση με την άλλη λόγω της παραμόρφωσης των στηριγμάτων τους και του ίδιου του πλαισίου. Εν τω μεταξύ, οι κινητήριοι άξονες είναι προσαρτημένοι στο πλαίσιο μέσω της ανάρτησης και μπορούν να κινούνται σε σχέση με το πλαίσιο και τις μονάδες που είναι τοποθετημένες σε αυτό λόγω της παραμόρφωσης των ελαστικών στοιχείων της ανάρτησης. Αυτή η κίνηση μπορεί να αλλάξει όχι μόνο τις γωνίες των κινητήριων αξόνων που συνδέουν τις μονάδες, αλλά και την απόσταση μεταξύ των μονάδων.

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 two universal joints on one shaft, set to equal joint angles (γ1 = γ2) with the yokes at both ends of the intermediate shaft in the same plane (in phase). Yokes phased 90° apart do not cancel the fluctuation — they add to it. 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.

Οι κινητήρες καθολικής άρθρωσης μπορεί να αποτελούνται από μία ή περισσότερες καθολικές αρθρώσεις που συνδέονται με άξονες μετάδοσης κίνησης και ενδιάμεσα στηρίγματα.

Σχήμα 1. Διάγραμμα μιας κίνησης με καθολική άρθρωση: 1, 4, 6 - κινητήριοι άξονες- 2, 5 - καθολικοί σύνδεσμοι- 3 - αντισταθμιστική σύνδεση- u1, u2 - γωνίες μεταξύ των αξόνων.

Γενικά, μια μετάδοση κίνησης με καθολική άρθρωση αποτελείται από τις καθολικής άρθρωσης 2 και 5, τους άξονες κίνησης 1, 4 και 6 και μια αντισταθμιστική σύνδεση 3. Μερικές φορές ο άξονας κίνησης εγκαθίσταται σε ένα ενδιάμεσο στήριγμα που είναι προσαρτημένο στο εγκάρσιο μέλος του πλαισίου του οχήματος. Οι καθολικής άρθρωσης εξασφαλίζουν τη μετάδοση ροπής μεταξύ αξόνων των οποίων οι άξονες τέμνονται υπό γωνία. Οι καθολικής άρθρωσης χωρίζονται σε μη ομοιόμορφους και σταθερής ταχύτητας. Οι μη ομοιόμορφες αρθρώσεις ταχύτητας ταξινομούνται περαιτέρω σε ελαστικούς και άκαμπτους τύπους. Οι αρθρώσεις σταθερής ταχύτητας μπορεί να είναι σφαιρικού τύπου με αυλακώσεις διαχωρισμού, σφαιρικού τύπου με μοχλό διαχωρισμού και τύπου έκκεντρου. Συνήθως εγκαθίστανται στην μετάδοση κίνησης των μπροστινών ελεγχόμενων τροχών, όπου η γωνία μεταξύ των αξόνων μπορεί να φτάσει τις 45° και το κέντρο της καθολικής άρθρωσης πρέπει να συμπίπτει με το σημείο τομής των αξόνων περιστροφής του τροχού και του άξονα περιστροφής του.

Elastic universal joints transmit torque between shafts with intersecting axes at an angle of 2...3° due to the elastic deformation of the connecting elements. A rigid non-uniform velocity joint transmits torque from one shaft to another through the movable connection of rigid parts. It consists of two yokes – 3 and 5, into the cylindrical holes of which the ends A, B, C, and D of the connecting element – the cross 4, are installed on bearings. The yokes are rigidly connected to shafts 1 and 2. Yoke 5 can rotate around axis B–D of the cross and at the same time, along with the cross, rotate around axis A–C, thereby enabling the transmission of rotation from one shaft to another with a changing angle between them.

Σχήμα 2. Διάγραμμα μιας άκαμπτης καθολικής άρθρωσης μη ομοιόμορφης ταχύτητας

If shaft 1 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 1 and 2 is determined by the expression tanα = tanβ * cosγ, where γ is the angle at which the axes of the shafts are positioned. This expression indicates that the angle β is sometimes less than, equal to, or greater than angle α. Equality of these angles occurs every 90° of rotation of shaft 1. Therefore, with uniform rotation of shaft 1, the angular velocity of shaft 2 is non-uniform and varies according to a sinusoidal law. The non-uniformity of shaft 2's rotation becomes more significant as the angle γ between the shaft axes increases.

Εάν η ανομοιόμορφη περιστροφή του άξονα 2 μεταδοθεί στους άξονες των μονάδων, θα εμφανιστούν πρόσθετα παλμικά φορτία στη μετάδοση, τα οποία αυξάνονται με τη γωνία γ. Για να αποτραπεί η μετάδοση της ανομοιόμορφης περιστροφής του άξονα 2 στους άξονες των μονάδων, χρησιμοποιούνται δύο καθολικοί αρθρώσεις στην καθολική κίνηση. Εγκαθίστανται έτσι ώστε οι γωνίες γ1 και γ2 να είναι ίσες- οι διχάλες των καθολικών αρθρώσεων, στερεωμένες στον ανομοιόμορφα περιστρεφόμενο άξονα 4, πρέπει να τοποθετούνται στο ίδιο επίπεδο.

Ο σχεδιασμός των κύριων μερών των αρθρώσεων με πολλαπλές κινήσεις φαίνεται στο Σχήμα 3. Μια αρθρωτή άρθρωση με μη ομοιόμορφη ταχύτητα αποτελείται από δύο ζυγούς (1) που συνδέονται με έναν σταυρό (3). Ένας από τους ζυγούς μερικές φορές έχει μια φλάντζα, ενώ ο άλλος είναι συγκολλημένος στον σωλήνα του άξονα μετάδοσης κίνησης ή έχει ένα άκρο με αυλακώσεις (6) (ή χιτώνιο) για σύνδεση με τον άξονα μετάδοσης κίνησης. Οι ακίδες του σταυρού είναι εγκατεστημένες στις οπές και των δύο ζυγών σε ρουλεμάν με βελόνες (7). Κάθε ρουλεμάν στεγάζεται σε μια θήκη (2) και συγκρατείται στην οπή του ζυγού με ένα καπάκι, το οποίο είναι προσαρτημένο στον ζυγό με δύο βίδες που ασφαλίζονται με γλωττίδες στη ροδέλα. Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα ρουλεμάν ασφαλίζονται στους ζυγούς με δακτυλίους ασφάλισης. Για να διατηρείται η λίπανση στο ρουλεμάν και να προστατεύεται από το νερό και τη βρωμιά, υπάρχει μια αυτοσφιγκτική ελαστική στεγανοποίηση. Η εσωτερική κοιλότητα του σταυρού γεμίζεται με γράσο μέσω ενός εξαρτήματος λίπους, το οποίο φτάνει στα ρουλεμάν. Ο σταυρός συνήθως έχει μια βαλβίδα ασφαλείας για να προστατεύει τη στεγανοποίηση από ζημιές λόγω της πίεσης του γράσου που αντλείται στον σταυρό. Η σύνδεση με σπείρωμα (6) λιπαίνεται χρησιμοποιώντας το σύνδεσμο λίπανσης (5).

Σχήμα 3. Λεπτομέρειες μιας άκαμπτης καθολικής άρθρωσης μη ομοιόμορφης ταχύτητας

The maximum angle between the axes of shafts connected by rigid non-uniform velocity universal joints usually does not exceed 20°, as efficiency significantly decreases at larger angles. If the angle between the shaft axes varies within 0...2°, the trunnions of the cross are deformed by the needle bearings, causing the universal joint to fail quickly.

Στα κιβώτια ταχυτήτων των ερπυστριοφόρων οχημάτων υψηλής ταχύτητας, χρησιμοποιούνται συχνά αρθρώσεις γενικής χρήσης με τύπους ζεύξης γραναζιών, οι οποίες επιτρέπουν τη μετάδοση ροπής μεταξύ αξόνων με άξονες που τέμνονται σε γωνίες έως 1,5...2°.

Οι άξονες μετάδοσης κίνησης κατασκευάζονται συνήθως σωληνωτά, χρησιμοποιώντας ειδικούς χαλύβδινους σωλήνες χωρίς ραφή ή συγκολλητούς σωλήνες. Οι ζυγοί των καθολικών αρθρώσεων, τα μανίκια με οδόντωση ή οι μύτες συγκολλούνται στους σωλήνες. Για να μειωθούν τα εγκάρσια φορτία που ασκούνται στον άξονα μετάδοσης κίνησης, πραγματοποιείται δυναμική εξισορρόπηση με συναρμολογημένους τους καθολικούς συνδέσμους. Η ανισορροπία διορθώνεται με τη συγκόλληση πλακών εξισορρόπησης στον άξονα μετάδοσης κίνησης ή μερικές φορές με την τοποθέτηση πλακών εξισορρόπησης κάτω από τα καλύμματα έδρασης των καθολικών αρθρώσεων. Η σχετική θέση των τμημάτων σύνδεσης με οδόντωση μετά τη συναρμολόγηση και την εξισορρόπηση του κινητήριου αρθρωτού άξονα στο εργοστάσιο επισημαίνεται συνήθως με ειδικές ετικέτες.

Η αντισταθμιστική σύνδεση του συστήματος κίνησης του καθολικού αρθρώματος γίνεται συνήθως με τη μορφή σύνδεσης με οδόντωση, επιτρέποντας την αξονική κίνηση των μερών του συστήματος κίνησης του καθολικού αρθρώματος. Αποτελείται από ένα οδοντωτό άκρο που προσαρμόζεται στο οδοντωτό χιτώνιο του κινητήρα καθολικής άρθρωσης. Η λίπανση εισάγεται στην οδοντωτή σύνδεση μέσω ενός λιπαντικού εξαρτήματος ή εφαρμόζεται κατά τη συναρμολόγηση και αντικαθίσταται μετά από παρατεταμένη χρήση του οχήματος. Συνήθως εγκαθίσταται μια στεγανοποίηση και ένα κάλυμμα για την αποφυγή διαρροής γράσου και μόλυνσης.

Για μεγάλου μήκους άξονες μετάδοσης κίνησης, χρησιμοποιούνται συνήθως ενδιάμεσα στηρίγματα σε κινητήρες με καθολική άρθρωση. Ένα ενδιάμεσο στήριγμα αποτελείται συνήθως από ένα βραχίονα βιδωμένο στο εγκάρσιο μέλος του πλαισίου του οχήματος, στο οποίο είναι τοποθετημένο ένα ρουλεμάν σε ελαστικό ελαστικό δακτύλιο. Το ρουλεμάν σφραγίζεται και στις δύο πλευρές με καπάκια και διαθέτει διάταξη λίπανσης. Ο ελαστικός ελαστικός δακτύλιος συμβάλλει στην αντιστάθμιση των ανακριβειών συναρμολόγησης και της κακής ευθυγράμμισης του ρουλεμάν που μπορεί να προκύψουν λόγω παραμορφώσεων του πλαισίου.

Μια καθολική άρθρωση με ρουλεμάν με βελόνες (Σχήμα 4α) αποτελείται από ζυγούς, έναν σταυρό, ρουλεμάν με βελόνες και παρεμβύσματα. Τα κύπελλα με τα ρουλεμάν με βελόνες τοποθετούνται στους άξονες του σταυρού και σφραγίζονται με σφραγίδες. Τα κύπελλα στερεώνονται στους ζυγούς με δακτυλίους ή καπάκια που στερεώνονται με βίδες. Οι καθολικές αρθρώσεις λιπαίνονται μέσω ενός εξαρτήματος λίπανσης μέσω εσωτερικών διατρήσεων στον σταυρό. Μια βαλβίδα ασφαλείας χρησιμοποιείται για την εξάλειψη της υπερβολικής πίεσης λαδιού στον σύνδεσμο. Κατά την ομοιόμορφη περιστροφή του κινητήριου ζυγού, ο κινητήριος ζυγός περιστρέφεται ανομοιόμορφα: προωθείται και υστερεί σε σχέση με τον κινητήριο ζυγό δύο φορές ανά περιστροφή. Για να εξαλειφθεί η ανομοιόμορφη περιστροφή και να μειωθούν τα αδρανειακά φορτία, χρησιμοποιούνται δύο καθολικοί σύνδεσμοι.

Στην κίνηση προς τους μπροστινούς κινητήριους τροχούς τοποθετούνται καθολικοί σύνδεσμοι σταθερής ταχύτητας. Ο κινητήρας σταθερής ταχύτητας των οχημάτων GAZ-66 και ZIL-131 αποτελείται από ζυγούς 2, 5 (σχήμα 4β), τέσσερις σφαίρες 7 και μια κεντρική σφαίρα 8. Ο κινητήριος ζυγός 2 είναι ενσωματωμένος στον εσωτερικό άξονα του άξονα, ενώ ο κινητήριος ζυγός είναι σφυρηλατημένος μαζί με τον εξωτερικό άξονα του άξονα, στο άκρο του οποίου είναι στερεωμένη η πλήμνη του τροχού. Η κινητήρια ροπή από τον ζυγό 2 στον ζυγό 5 μεταδίδεται μέσω των σφαιρών 7, οι οποίες κινούνται κατά μήκος κυκλικών αυλακώσεων στους ζυγούς. Η κεντρική σφαίρα 8 χρησιμεύει για το κεντράρισμα των ζυγών και συγκρατείται στη θέση της από τα μπουλόνια 3, 4. Η συχνότητα περιστροφής των ζυγών 2, 5 είναι η ίδια λόγω της συμμετρίας του μηχανισμού σε σχέση με τους ζυγούς. Η μεταβολή του μήκους του άξονα εξασφαλίζεται από τις ελεύθερες οδοντωτές συνδέσεις των ζυγών με τον άξονα.

Σχήμα 4. Καθολικοί σύνδεσμοι: α - καθολικός σύνδεσμος: 1 - καπάκι- 2 - κύπελλο- 3 - ρουλεμάν- 4 - στεγανοποίηση- 5, 9 - ζυγοί- 6 - βαλβίδα ασφαλείας- 7 - σταυρός- 8 - εξάρτημα λίπανσης- 10 - βίδα- β - καθολικός σύνδεσμος σταθερής ταχύτητας: 1 - εσωτερικός άξονας άξονα- 2 - κινητήριος ζυγός- 3, 4 - πείροι- 5 - κινητήριος ζυγός- 6 - εξωτερικός άξονας άξονα- 7 - σφαίρες- 8 - κεντρική σφαίρα.

2. Δυσλειτουργίες της μονάδας κίνησης καθολικής άρθρωσης

Οι δυσλειτουργίες των κινητήρων καθολικής άρθρωσης εκδηλώνονται συνήθως ως απότομα χτυπήματα στις καθολικές αρθρώσεις που εμφανίζονται όταν το όχημα κινείται, ιδίως κατά τις αλλαγές μεταξύ ταχυτήτων και τις απότομες αυξήσεις της ταχύτητας του στροφαλοφόρου άξονα του κινητήρα (για παράδειγμα, κατά τη μετάβαση από την πέδηση του κινητήρα στην επιτάχυνση). Ένα σημάδι δυσλειτουργίας του γενικού συνδέσμου μπορεί να είναι η θέρμανσή του σε υψηλή θερμοκρασία (πάνω από 100°C). Αυτό συμβαίνει λόγω της σημαντικής φθοράς των κουζινέτων και των κορδονιών του καθολικού συνδέσμου, των βελονοειδών ρουλεμάν, των σταυρών και των συνδέσεων με οδοντωτές τροχιές, με αποτέλεσμα την εσφαλμένη ευθυγράμμιση του καθολικού συνδέσμου και τα σημαντικά κρουστικά αξονικά φορτία στα βελονοειδή ρουλεμάν. Η βλάβη των φελλοειδών παρεμβυσμάτων του σταυρού της καθολικής άρθρωσης οδηγεί σε ταχεία φθορά του τριβέα και του εδράνου του.

Κατά τη διάρκεια της συντήρησης, ο έλεγχος της κίνησης του κεντρικού αρθρωτού συνδέσμου γίνεται με απότομη περιστροφή του άξονα μετάδοσης κίνησης με το χέρι και προς τις δύο κατευθύνσεις. Ο βαθμός ελεύθερης περιστροφής του άξονα καθορίζει τη φθορά των καθολικών αρθρώσεων και των οδοντωτών συνδέσεων. Κάθε 8-10 χιλιάδες χιλιόμετρα ελέγχεται η κατάσταση των βιδωτών συνδέσεων των φλαντζών του κινητήριου άξονα του κιβωτίου ταχυτήτων και του κινητήριου άξονα του κύριου γραναζιού μετάδοσης με τις φλάντζες των ακραίων καθολικών αρθρώσεων και η στερέωση του ενδιάμεσου στηρίγματος του άξονα μετάδοσης κίνησης. Ελέγχεται επίσης η κατάσταση των λαστιχένιων μπότες στις οδοντωτές συνδέσεις και των φελλοειδών στεγανοποιήσεων του σταυρού των καθολικών αρθρώσεων. Όλες οι βίδες στερέωσης πρέπει να σφίγγονται πλήρως (ροπή σύσφιξης 8-10 kgf-m).

Τα ρουλεμάν βελόνων των γενικών αρθρώσεων λιπαίνονται με υγρό λάδι που χρησιμοποιείται για τις μονάδες μετάδοσης κίνησης- οι οδοντωτές συνδέσεις στα περισσότερα οχήματα λιπαίνονται με γράσα (US-1, US-2, 1-13 κ.λπ.)- η χρήση γράσου για τη λίπανση των ρουλεμάν βελόνων απαγορεύεται αυστηρά. Σε ορισμένα οχήματα, οι οδοντωτές συνδέσεις λιπαίνονται με λάδι μετάδοσης κίνησης. Το ενδιάμεσο έδρανο στήριξης, τοποθετημένο σε ελαστικό χιτώνιο, πρακτικά δεν απαιτεί λίπανση, καθώς λιπαίνεται κατά τη συναρμολόγηση στο εργοστάσιο. Το ρουλεμάν στήριξης του οχήματος ZIL-130 λιπαίνεται με γράσο μέσω ενός πιεστικού εξαρτήματος κατά την τακτική συντήρηση (κάθε 1100-1700 km).

Σχήμα 5. Κινητήρας καθολικής άρθρωσης: 1 - φλάντζα για τη στερέωση του άξονα μετάδοσης κίνησης- 2 - σταυρός της καθολικής άρθρωσης- 3 - ζυγός της καθολικής άρθρωσης- 4 - ζυγός ολίσθησης- 5 - σωλήνας του άξονα μετάδοσης κίνησης- 6 - ρουλεμάν με βελόνα με κλειστό άκρο.

Ο κινητήρας καθολικής άρθρωσης αποτελείται από δύο καθολικές αρθρώσεις με ρουλεμάν με βελόνες, που συνδέονται με κοίλο άξονα, και έναν ολισθαίνοντα ζυγό με ελικοειδή οδόντωση. Για να εξασφαλιστεί αξιόπιστη προστασία από τη βρωμιά και να εξασφαλιστεί καλή λίπανση της σύνδεσης με οδόντωση, ο συρόμενος ζυγός (6), που συνδέεται με τον δευτερεύοντα άξονα (2) του κιβωτίου ταχυτήτων, τοποθετείται σε μια προέκταση (1) που είναι προσαρτημένη στο περίβλημα του κιβωτίου ταχυτήτων. Επιπλέον, αυτή η θέση της οδοντωτής σύνδεσης (εκτός της ζώνης μεταξύ των αρθρώσεων) αυξάνει σημαντικά τη δυσκαμψία του συστήματος μετάδοσης κίνησης με καθολικό σύνδεσμο και μειώνει την πιθανότητα δονήσεων του άξονα όταν φθαρεί η ολισθαίνουσα οδοντωτή σύνδεση.

Ο άξονας μετάδοσης κίνησης είναι κατασκευασμένος από έναν λεπτότοιχο ηλεκτροσυγκολλημένο σωλήνα (8), στον οποίο δύο πανομοιότυποι ζυγοί (9) είναι τοποθετημένοι με πίεση σε κάθε άκρο και στη συνέχεια συγκολλημένοι με τόξο συγκόλλησης. Τα περιβλήματα ρουλεμάν βελόνας (18) του σταυρού (25) είναι τοποθετημένα με πίεση στις οπές των ζυγών (9) και ασφαλίζονται με δακτυλίους συγκράτησης ελατηρίου (20). Κάθε ρουλεμάν γενικής άρθρωσης περιέχει 22 βελόνες (21). Σφραγισμένα καπάκια (24) είναι τοποθετημένα με πίεση στις προεξέχουσες ακίδες των σταυρών, στις οποίες είναι εγκατεστημένοι δακτύλιοι φελλού (23). Τα ρουλεμάν λιπαίνονται χρησιμοποιώντας ένα γωνιακό εξάρτημα λίπανσης (17) βιδωμένο σε μια οπή με σπείρωμα στο κέντρο του σταυρού, συνδεδεμένο με κανάλια διέλευσης στις ακίδες του σταυρού. Στην αντίθετη πλευρά του σταυρού γενικής άρθρωσης, βρίσκεται μια βαλβίδα ασφαλείας (16) στο κέντρο του, σχεδιασμένη να απελευθερώνει την περίσσεια λίπους κατά την πλήρωση του σταυρού και των ρουλεμάν, και για να αποτρέπει τη συσσώρευση πίεσης στο εσωτερικό του σταυρού κατά τη λειτουργία (η βαλβίδα ενεργοποιείται με πίεση περίπου 3,5 kg/cm²). Η αναγκαιότητα συμπερίληψης μιας βαλβίδας ασφαλείας οφείλεται στο γεγονός ότι η υπερβολική αύξηση της πίεσης στο εσωτερικό του σταυρού μπορεί να οδηγήσει σε ζημιά (εξώθηση) των στεγανοποιήσεων φελλού.

Σχήμα 6. Συναρμολόγηση άξονα μετάδοσης κίνησης: 1 - προέκταση κιβωτίου ταχυτήτων- 2 - δευτερεύων άξονας του κιβωτίου ταχυτήτων- 3 και 5 - εκτροπείς ρύπων- 4 - ελαστικές τσιμούχες- 6 - συρόμενος ζυγός- 7 - πλάκα εξισορρόπησης- 8 - σωλήνας άξονα μετάδοσης κίνησης- 9 - ζυγός- 10 - ζυγός φλάντζας- 11 - μπουλόνι- 12 - φλάντζα του γραναζιού μετάδοσης κίνησης του πίσω άξονα, 13 - ροδέλα ελατηρίου- 14 - παξιμάδι- 15 - οπίσθιος άξονας- 16 - βαλβίδα ασφαλείας- 17 - γωνιακό εξάρτημα λίπανσης- 18 - έδρανο βελόνας- 19 - μάτι ζυγού- 20 - δακτύλιος συγκράτησης ελατηρίου- 21 - βελόνα- 22 - ροδέλα με τοροειδές άκρο- 23 - δακτύλιος φελλού- 24 - σφραγισμένο καπάκι- 25 - σταυρός

Ο άξονας μετάδοσης κίνησης, συναρμολογημένος και με τους δύο αρθρωτούς συνδέσμους, ισορροπείται προσεκτικά δυναμικά και στα δύο άκρα με συγκόλληση πλακών ισορροπίας (7) στον σωλήνα. Επομένως, κατά την αποσυναρμολόγηση του άξονα, όλα τα εξαρτήματά του πρέπει να επισημαίνονται προσεκτικά, ώστε να μπορούν να επανασυναρμολογηθούν στις αρχικές τους θέσεις. Η μη τήρηση αυτής της οδηγίας διαταράσσει την ισορροπία του άξονα, προκαλώντας κραδασμούς που μπορούν να προκαλέσουν ζημιά στο κιβώτιο ταχυτήτων και στο αμάξωμα του οχήματος. Εάν μεμονωμένα εξαρτήματα φθαρούν, ειδικά εάν ο σωλήνας λυγίσει λόγω πρόσκρουσης και καταστεί αδύνατη η δυναμική ισορροπημένη ισορροπία του άξονα μετά τη συναρμολόγηση, ολόκληρος ο άξονας πρέπει να αντικατασταθεί.

Πιθανές δυσλειτουργίες του άξονα μετάδοσης κίνησης, οι αιτίες και οι λύσεις τους

Αιτία δυσλειτουργίας	Λύση
Δονήσεις άξονα μετάδοσης κίνησης
1. Κάμψη άξονα λόγω εμποδίου	1. Ισιώστε και ισορροπήστε δυναμικά τον συναρμολογημένο άξονα ή αντικαταστήστε τον συναρμολογημένο άξονα.
2. Φθορά ρουλεμάν και σταυρού	2. Αντικαταστήστε τα ρουλεμάν και τους σταυρούς και ισορροπήστε δυναμικά τον συναρμολογημένο άξονα.
3. Φθορά των κουζινέτων επέκτασης και του ζυγού ολίσθησης	3. Αντικαταστήστε την προέκταση και τον συρόμενο ζυγό και ισορροπήστε δυναμικά τον συναρμολογημένο άξονα.
Χτυπήματα κατά την εκκίνηση και την ακτοπλοΐα
1. Φθορά των οδοντώσεων του ζυγού ολίσθησης ή του δευτερεύοντος άξονα του κιβωτίου ταχυτήτων	1. Αντικαταστήστε τα φθαρμένα εξαρτήματα. Κατά την αντικατάσταση του ζυγού ολίσθησης, ισορροπήστε δυναμικά τον συναρμολογημένο άξονα
2. Χαλαρώνουν οι βίδες που στερεώνουν τον ζυγό της φλάντζας στη φλάντζα του γραναζιού μετάδοσης κίνησης του πίσω άξονα.	2. Σφίξτε τις βίδες
Ρίψη λαδιού από τις σφραγίδες του καθολικού συνδέσμου
Φθορά των δακτυλίων φελλού σε σφραγίδες γενικής άρθρωσης	Αντικαταστήστε τους δακτυλίους φελλού, διατηρώντας τη σχετική θέση όλων των μερών του άξονα μετάδοσης κίνησης κατά τη συναρμολόγηση. Εάν υπάρχει φθορά στους σταυρούς και τα έδρανα, αντικαταστήστε τα έδρανα και τους σταυρούς και ισορροπήστε δυναμικά τον συναρμολογημένο άξονα.

3. Εξισορρόπηση άξονα μετάδοσης κίνησης

Μετά την επισκευή και τη συναρμολόγηση του άξονα μετάδοσης κίνησης, αυτός ζυγοσταθμίζεται δυναμικά σε μηχάνημα. Ένα σχέδιο μηχανής εξισορρόπησης παρουσιάζεται στο σχήμα 7. Η μηχανή αποτελείται από μια πλάκα (18), ένα πλαίσιο εκκρεμούς (8) τοποθετημένο σε τέσσερις κατακόρυφες ελαστικές ράβδους (3), που εξασφαλίζουν την ταλάντωσή του στο οριζόντιο επίπεδο. Ένας βραχίονας και ένα εμπρόσθιο ακρόβαθρο (9), στερεωμένα σε βραχίονα (4), είναι τοποθετημένα στους διαμήκεις σωλήνες του πλαισίου εκκρεμούς (8). Το οπίσθιο ακροβάθρο (6) βρίσκεται πάνω σε κινητή τραβέρσα (5), επιτρέποντας τη δυναμική εξισορρόπηση κινητήριων αξόνων διαφορετικού μήκους. Οι άξονες του ακροβάθρου είναι τοποθετημένοι σε ρουλεμάν ακριβείας. Ο άξονας του μπροστινού ακροβάθρου (9) κινείται από έναν ηλεκτροκινητήρα που είναι εγκατεστημένος στη βάση της μηχανής, μέσω ενός ιμάντα σφηνοειδούς κίνησης και ενός ενδιάμεσου άξονα, στον οποίο είναι τοποθετημένο ένα άκρο (10) (διαβαθμισμένος δίσκος). Επιπλέον, στην πλάκα της μηχανής (18) είναι εγκατεστημένες δύο βάσεις (15) με αναδιπλούμενους πείρους ασφάλισης (17), που εξασφαλίζουν τη στερέωση του μπροστινού και του πίσω άκρου του πλαισίου του εκκρεμούς ανάλογα με την εξισορρόπηση του μπροστινού ή του πίσω άκρου του κινητήριου άξονα.

Σχήμα 7. Μηχανή δυναμικής εξισορρόπησης για άξονες μετάδοσης κίνησης

1-σφιγκτήρας- 2-αποσβεστήρες- 3-ελαστική ράβδος- 4-βραχίονας- 5-μετακινούμενη τραβέρσα- 6-οπίσθια κεφαλή- 7-διασταυρούμενη ράβδος- 8-πλαίσιο εκκρεμούς- 9-μπρόσθια κινητήρια κεφαλή- 10-δίσκος-μέλος- 11-μιλιβολόμετρο- 12-μέλος του άξονα μετατροπέα-ορθωτή- 13-μαγνητοηλεκτρικός αισθητήρας- 14-σταθερή βάση- 15-σταθερή βάση- 16-στήριγμα- 17-σταθερή βάση- 18-πλάκα στήριξης

Οι σταθερές βάσεις (14) είναι τοποθετημένες στο πίσω μέρος της πλάκας του μηχανήματος και πάνω τους είναι εγκατεστημένοι μαγνητοηλεκτρικοί αισθητήρες (13), με ράβδους συνδεδεμένες με τα άκρα του πλαισίου του εκκρεμούς. Για την αποφυγή των δονήσεων συντονισμού του πλαισίου, κάτω από τα στηρίγματα (4) εγκαθίστανται αποσβεστήρες (2) γεμάτοι με λάδι.

During dynamic balancing, the driveshaft assembly with the sliding yoke is installed and secured on the machine. One end of the driveshaft is connected by a flange-yoke to the flange of the front driving headstock, and the other end by the support neck of the sliding yoke to the splined sleeve of the rear headstock. Then the ease of rotation of the driveshaft is checked, and one end of the machine's pendulum frame is fixed using the fixator. After starting the machine, the limb of the rectifier is rotated counterclockwise, bringing the millivoltmeter needle to its maximum reading. The millivoltmeter reading corresponds to the magnitude of the imbalance. The millivoltmeter scale is graduated in gram-centimeters or grams of counterweight. Continuing to rotate the rectifier limb counterclockwise, the millivoltmeter reading is brought to zero, and the machine is stopped. Based on the rectifier limb reading, the angular displacement (angle of imbalance displacement) is determined, and by manually rotating the driveshaft, this value is set on the intermediate shaft limb. The welding place of the balancing plate will be on the top of the driveshaft, and the weighted part at the bottom in the correction plane. Then the balancing plate is attached and tied with thin wire at a distance of 10 mm from the weld, the machine is started, and the balance of the driveshaft end with the plate is checked. The imbalance should be no more than 70 g·cm (700 g·mm). Then, releasing one end and securing the other end of the pendulum frame with the fixator stand, dynamic balancing of the other end of the driveshaft is performed according to the technological sequence described above.

Οι άξονες μετάδοσης κίνησης έχουν ορισμένα χαρακτηριστικά εξισορρόπησης. Για τα περισσότερα εξαρτήματα, η βάση για τη δυναμική εξισορρόπηση είναι οι λαιμοί στήριξης (π.χ. ρότορες ηλεκτρικών κινητήρων, τουρμπίνες, άξονες, στροφαλοφόροι άξονες κ.λπ.), αλλά για τους κινητήριους άξονες, είναι οι φλάντζες. Κατά τη συναρμολόγηση, υπάρχουν αναπόφευκτα κενά στις διάφορες συνδέσεις που οδηγούν σε ανισορροπία. Εάν η ελάχιστη ανισορροπία δεν μπορεί να επιτευχθεί κατά την εξισορρόπηση, ο άξονας απορρίπτεται. Η ακρίβεια της ζυγοστάθμισης επηρεάζεται από τους ακόλουθους παράγοντες:

• Κενό στη σύνδεση μεταξύ του ιμάντα προσγείωσης της φλάντζας του άξονα μετάδοσης κίνησης και της εσωτερικής οπής της φλάντζας σύσφιξης του αριστερού και του δεξιού κεφαλόδεσμου στήριξης,
• Ακτινική και ακραία απόκλιση των επιφανειών βάσης της φλάντζας,
• Κενά στις συνδέσεις μεντεσέ και με αυλακώσεις. Η παρουσία γράσου στην κοιλότητα της σύνδεσης με αυλακώσεις μπορεί να οδηγήσει σε «αιωρούμενη» ανισορροπία. Εάν εμποδίζει την επίτευξη της απαιτούμενης ακρίβειας εξισορρόπησης, ο άξονας μετάδοσης κίνησης ζυγοσταθμίζεται χωρίς γράσο.

Ορισμένες ανισορροπίες μπορεί να είναι εντελώς μη διορθώσιμες. Εάν παρατηρηθεί αυξημένη τριβή στις καθολικές αρθρώσεις του άξονα μετάδοσης κίνησης, αυξάνεται η αμοιβαία επιρροή των επιπέδων διόρθωσης. Αυτό οδηγεί σε μείωση της απόδοσης και της ακρίβειας της εξισορρόπησης.

Σύμφωνα με το OST 37.001.053-74, καθορίζονται τα ακόλουθα πρότυπα ανισορροπίας: οι κινητήριοι άξονες με δύο αρθρώσεις (δύο στηρίγματα) ισορροπούνται δυναμικά και με τρεις (τρεις στηρίγματα) - συναρμολογούνται με την ενδιάμεση στήριξη· οι φλάντζες (ζυγοί) των κινητήριων αξόνων και των συνδέσμων που ζυγίζουν περισσότερο από 5 kg ισορροπούνται στατικά πριν από τη συναρμολόγηση του άξονα ή του συνδέσμου· οι κανόνες υπολειπόμενης ανισορροπίας για τους κινητήριους άξονες σε κάθε άκρο ή στην ενδιάμεση στήριξη των κινητήριων αξόνων τριών αρθρώσεων αξιολογούνται με ειδική ανισορροπία·

Η μέγιστη επιτρεπόμενη ειδική υπολειπόμενη τιμή ανισορροπίας σε κάθε άκρο του άξονα ή στο ενδιάμεσο στήριγμα, καθώς και για τριάρθρους άξονες κίνησης σε οποιαδήποτε θέση στη βάση ζυγοστάθμισης, δεν πρέπει να υπερβαίνει: για κιβώτια ταχυτήτων επιβατικών αυτοκινήτων και φορτηγών μικρού φορτίου (έως 1 τόνο) και πολύ μικρών λεωφορείων – 6 g-cm/kg, για τα υπόλοιπα – 10 g-cm/kg. Η μέγιστη επιτρεπόμενη υπολειπόμενη τιμή ανισορροπίας του τριάρθρου άξονα κίνησης ή του τριάρθρου άξονα κίνησης θα πρέπει να διασφαλίζεται στη βάση ζυγοστάθμισης με συχνότητα περιστροφής που αντιστοιχεί στις συχνότητές τους στο κιβώτιο ταχυτήτων στη μέγιστη ταχύτητα του οχήματος.

Note: OST 37.001.053-74 is a Soviet automotive-industry standard from 1974 and is quoted here as a historical reference. In modern terms, 6 g·cm/kg at 3,000 rpm corresponds to about G 19 and 10 g·cm/kg to about G 31 — the OST requirement sits between G 16 and G 40, consistent with the ISO 21940-11 (formerly ISO 1940-1) grades for drive shafts. Specify new work in ISO 21940-11 grades.

Για άξονες κίνησης και άξονες κίνησης τριών αρθρώσεων φορτηγών με ικανότητα φορτίου 4 t και άνω, μικρά και μεγάλα λεωφορεία, επιτρέπεται μείωση της συχνότητας περιστροφής στη βάση ζυγοστάθμισης σε 70% της συχνότητας περιστροφής των αξόνων μετάδοσης κίνησης στη μέγιστη ταχύτητα του οχήματος. Σύμφωνα με το OST 37.001.053-74, η συχνότητα περιστροφής ζυγοστάθμισης των αξόνων κίνησης πρέπει να είναι ίση με:

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

όπου n_b – συχνότητα περιστροφής εξισορρόπησης (θα πρέπει να αντιστοιχεί στα κύρια τεχνικά δεδομένα της βάσης, n=3000 λεπτά)^-1); n_r – μέγιστη συχνότητα περιστροφής εργασίας, ελάχ.^-1.

Στην πράξη, λόγω του κενού στις αρθρώσεις και στις συνδέσεις με οδοντωτές τροχιές, ο άξονας μετάδοσης κίνησης δεν μπορεί να ζυγοσταθμιστεί με τη συνιστώμενη συχνότητα περιστροφής. Σε αυτή την περίπτωση, επιλέγεται άλλη συχνότητα περιστροφής, στην οποία ισορροπεί.

4. Σύγχρονες μηχανές εξισορρόπησης για άξονες μετάδοσης κίνησης

Σχήμα 8. Μηχανή ζυγοστάθμισης για άξονες μετάδοσης κίνησης μήκους έως 2 μέτρων και βάρους έως 500 kg

Το μοντέλο διαθέτει 2 βάσεις και επιτρέπει την εξισορρόπηση σε 2 επίπεδα διόρθωσης.

Εικόνα 9. Μηχανή ζυγοστάθμισης για άξονες μετάδοσης κίνησης μήκους έως 4200 mm, βάρους έως 400 kg

Το μοντέλο διαθέτει 4 βάσεις και επιτρέπει την εξισορρόπηση σε 4 επίπεδα διόρθωσης ταυτόχρονα.

Εικόνα 10. Οριζόντια μηχανή εξισορρόπησης σκληρού ρουλεμάν για τη δυναμική εξισορρόπηση αξόνων μετάδοσης κίνησης

1 – Balancing item (driveshaft); 2 – Machine base; 3 – Machine supports; 4 – Machine drive; The structural elements of the machine supports are shown in Figure 11.

Εικόνα 11. Στοιχεία στήριξης της μηχανής για τη δυναμική εξισορρόπηση των αξόνων μετάδοσης κίνησης

1 - Αριστερό μη ρυθμιζόμενο στήριγμα, 2 - Ενδιάμεσο ρυθμιζόμενο στήριγμα (2 τεμ.), 3 - Δεξί μη ρυθμιζόμενο σταθερό στήριγμα, 4 - Χειρολαβή κλειδώματος πλαισίου στήριξης, 5 - Κινητή πλατφόρμα στήριξης, 6 - Παξιμάδι κατακόρυφης ρύθμισης στήριξης, 7 - Χειρολαβές κλειδώματος κατακόρυφης θέσης, 8 - Βραχίονας σύσφιξης στήριξης, 9 - Ενδιάμεσος κινητός σφιγκτήρας ρουλεμάν, 10 - Χειρολαβή κλειδώματος σφιγκτήρα, 11 - Κλείδωμα βραχίονα σύσφιξης, 12 - Άξονας κίνησης (οδηγός) για την τοποθέτηση του στοιχείου, 13 - Κινητήριος άξονας

5. Προετοιμασία για την εξισορρόπηση του άξονα μετάδοσης κίνησης

Παρακάτω, θα εξετάσουμε τη ρύθμιση των στηριγμάτων του μηχανήματος και την εγκατάσταση του στοιχείου εξισορρόπησης (άξονας μετάδοσης κίνησης τεσσάρων στηριγμάτων) στα στηρίγματα του μηχανήματος.

Εικόνα 12. Εγκατάσταση των μεταβατικών φλαντζών στους άξονες της μηχανής ζυγοστάθμισης

Εικόνα 13. Εγκατάσταση του άξονα μετάδοσης κίνησης στα στηρίγματα της μηχανής ζυγοστάθμισης

Εικόνα 14. Οριζοντίωση του άξονα μετάδοσης κίνησης οριζοντίως στα στηρίγματα του μηχανήματος ζυγοστάθμισης με χρήση στάθμης φυσαλίδας

Εικόνα 15. Στερέωση των ενδιάμεσων στηριγμάτων της μηχανής εξισορρόπησης για την αποτροπή της κατακόρυφης μετατόπισης του άξονα μετάδοσης κίνησης

Περιστρέψτε το αντικείμενο με το χέρι για μια πλήρη στροφή. Βεβαιωθείτε ότι περιστρέφεται ελεύθερα και χωρίς να μπλοκάρει στα στηρίγματα. Μετά από αυτό, το μηχανικό μέρος του μηχανήματος έχει ρυθμιστεί και η εγκατάσταση του αντικειμένου έχει ολοκληρωθεί.

6. Διαδικασία εξισορρόπησης άξονα μετάδοσης κίνησης

Which kit do I need? A two-support machine correcting in two planes (Figure 8) needs the two-channel Balanset-1A. A four-support machine correcting in four planes simultaneously (Figure 9, and the procedure below) needs the four-channel Balanset-4A. The measurement and calculation workflow is identical; only the channel count differs. The procedure below is described for a four-plane setup, while the software screenshots show the same workflow on the two-plane Balanset-1A — on the Balanset-4A the same screens simply add planes 3 and 4.

The process of driveshaft balancing on the balancing machine will be considered using the Balanset-4A measuring system as an example. The Balanset-4A 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-4A 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.

Επιπλέον, η συσκευή επιτρέπει την εμφάνιση γραφικών παραστάσεων της χρονικής συνάρτησης και του φάσματος κραδασμών ανά ταχύτητα κραδασμών, τα οποία μπορούν να είναι χρήσιμα για την αξιολόγηση της τεχνικής κατάστασης της ζυγοσταθμισμένης μηχανής.

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

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

Figure 18. Main window of the Balanset software: F1 - About, F5 - Vibration Meter, F7 - Balancing, F8 - Charts, F6 - Reports

The Balanset-4A device is supplied with vibration sensors. The sensors are accelerometer-based; the software integrates their signal and displays vibration velocity in mm/s RMS.

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

The direction of the sensors' sensitivity axis should match the direction of the support's vibration displacement, in this case – horizontal. For additional information on sensor installation, see BALANCING ROTORS IN OPERATING CONDITIONS.

1. Εγκαταστήστε τους αισθητήρες δόνησης 1, 2, 3, 4 στα στηρίγματα της μηχανής εξισορρόπησης.
2. Συνδέστε τους αισθητήρες κραδασμών στους συνδέσμους X1, X2, X3, X4.
3. Εγκαταστήστε τον αισθητήρα γωνίας φάσης (στροφόμετρο λέιζερ) 5 έτσι ώστε το ονομαστικό διάκενο μεταξύ της ακτινικής (ή της ακραίας) επιφάνειας του ζυγοσταθμισμένου ρότορα και του περιβλήματος του αισθητήρα να κυμαίνεται από 10 έως 300 mm.
4. Τοποθετήστε στην επιφάνεια του ρότορα μια αντανακλαστική ταινία με πλάτος τουλάχιστον 10-15 mm.
5. Συνδέστε τον αισθητήρα γωνίας φάσης στον σύνδεσμο X5.
6. Συνδέστε τη μονάδα μέτρησης στη θύρα USB του υπολογιστή.
7. Όταν χρησιμοποιείτε ρεύμα δικτύου, συνδέστε τον υπολογιστή στη μονάδα παροχής ρεύματος.
8. Συνδέστε τη μονάδα τροφοδοσίας σε δίκτυο 220 V, 50 Hz.
9. Turn on the computer and start the Balanset software.
10. Open the balancing workspace with the “F7 - Balancing” button and set the required number of correction planes in the “Plane count” field, so that vibration is measured simultaneously by the vibration sensors connected to the inputs of the measuring unit.
11. A mnemonic diagram illustrating the connection of the sensors and the measuring unit appears on the computer display, as shown in Figure 18.

Πριν από την εκτέλεση της ζυγοστάθμισης, συνιστάται η λήψη μετρήσεων στη λειτουργία δονησιμέτρου (κουμπί F5).

Figure 20. Vibration Meter mode (F5): total vibration V1s, V2s and rotational components V1o, V2o with phases F1, F2, displayed as vibration velocity in mm/s RMS

Εάν το συνολικό μέγεθος δόνησης V1s (V2s) αντιστοιχεί περίπου στο μέγεθος της περιστροφικής συνιστώσας V1o (V2o), μπορεί να υποτεθεί ότι η κύρια συμβολή στη δόνηση του μηχανισμού οφείλεται στην ανισορροπία του ρότορα. Εάν το συνολικό μέγεθος δόνησης V1s (V2s) υπερβαίνει σημαντικά την περιστροφική συνιστώσα V1o (V2o), συνιστάται η επιθεώρηση του μηχανισμού – έλεγχος της κατάστασης των ρουλεμάν, διασφάλιση της ασφαλούς τοποθέτησης στη βάση, επαλήθευση ότι ο ρότορας δεν έρχεται σε επαφή με ακίνητα μέρη κατά την περιστροφή και εξέταση της επίδρασης των δονήσεων από άλλους μηχανισμούς κ.λπ.

Studying the time function graphs and vibration spectra in the charts mode (“F8 - Charts”, the “F5-Spectrum (Hz)” tab) can be useful here.

Εικόνα 21. Γραφήματα συνάρτησης χρόνου δόνησης και φάσματος

Το γράφημα δείχνει σε ποιες συχνότητες τα επίπεδα κραδασμών είναι τα υψηλότερα. Εάν αυτές οι συχνότητες διαφέρουν από τη συχνότητα περιστροφής του ρότορα του ζυγοσταθμισμένου μηχανισμού, είναι απαραίτητο να εντοπιστούν οι πηγές αυτών των συνιστωσών κραδασμών και να ληφθούν μέτρα για την εξάλειψή τους πριν από την ζυγοστάθμιση.

Reading the spectrum of a driveshaft: 1x is unbalance, 2x may be the joint itself. A dominant peak at the rotational frequency (1x) points to unbalance — this is what balancing removes. A dominant peak at twice the rotational frequency (2x), especially together with strong axial vibration, points to the joint angles, worn crosses or splines, or κακή ευθυγράμμιση: a universal (cardan) joint working at an angle γ makes the driven yoke lead and lag twice per revolution, so it produces a 2x component even when the shaft is perfectly balanced. Balancing will not remove it — equalise the joint angles (γ1 = γ2) and check the joints first. In the charts mode (“F8 - Charts”) the “F5-Spectrum (Hz)” tab shows the spectrum and the “F3-1x vibration” tab the rotational component; at 3000 min^-1 1x = 50 Hz and 2x = 100 Hz.

Είναι επίσης σημαντικό να δοθεί προσοχή στη σταθερότητα των μετρήσεων σε λειτουργία δονησιμέτρου - το πλάτος και η φάση της δόνησης δεν πρέπει να μεταβάλλονται περισσότερο από 10-15% κατά τη διάρκεια της μέτρησης. Διαφορετικά, ο μηχανισμός ενδέχεται να λειτουργεί κοντά σε μια περιοχή συντονισμού. Στην περίπτωση αυτή, θα πρέπει να ρυθμιστεί η ταχύτητα του ρότορα.

When performing four-plane balancing of a new rotor, five calibration runs and at least one trim run (Run T) of the balanced machine are required. Vibration measurement during the first machine run without a trial weight is performed as Run 0 in the balancing workspace. Subsequent runs are performed with a trial weight, sequentially installed on the driveshaft in each correction plane (in the area of each balancing machine support).

Πριν από κάθε επόμενη εκτέλεση, θα πρέπει να γίνονται τα ακόλουθα βήματα:

• Σταματήστε την περιστροφή του ρότορα του ισορροπημένου μηχανήματος.
• Αφαιρέστε το δοκιμαστικό βάρος που είχε τοποθετηθεί προηγουμένως.
• Τοποθετήστε το δοκιμαστικό βάρος στο επόμενο αεροπλάνο.

Figure 22. Balancing workspace (“F7 - Balancing”) during a measurement run: Run 0 - Initial, trial-mass runs Run 1 and Run 2, and the trim run Run T

Μετά την ολοκλήρωση κάθε μέτρησης, τα αποτελέσματα της συχνότητας περιστροφής του ρότορα (N_ob), καθώς και οι τιμές RMS (V_o1, V_o2, V_o3, V_o4) και τις φάσεις (F₁, F₂, F₃, F₄) of the vibration at the rotational frequency of the balanced rotor are saved in the corresponding fields in the program window. After the fifth run (Weight in Plane 4), the balancing results with the polar plot (see Figure 23) appear, displaying the calculated values of the masses (M₁, M₂, M₃, M₄) και τις γωνίες εγκατάστασης (f₁, f₂, f₃, f₄) των διορθωτικών βαρών που πρέπει να τοποθετηθούν στο στροφείο σε τέσσερα επίπεδα για να αντισταθμιστεί η ανισορροπία του.

Figure 23. Polar plot of the balancing result: calculated correction masses and angles for each plane, measured from the trial weight position in the direction of rotation

Προσοχή! Αφού ολοκληρώσετε τη διαδικασία μέτρησης κατά την πέμπτη λειτουργία του ισορροπημένου μηχανήματος, είναι απαραίτητο να σταματήσετε την περιστροφή του ρότορα και να αφαιρέσετε το προηγουμένως εγκατεστημένο δοκιμαστικό βάρος. Μόνο μετά από αυτό μπορείτε να προχωρήσετε στην εγκατάσταση (ή αφαίρεση) των διορθωτικών βαρών στον ρότορα.

Η γωνιακή θέση για την προσθήκη (ή την αφαίρεση) του διορθωτικού βάρους στον ρότορα στο πολικό σύστημα συντεταγμένων μετριέται από τη θέση εγκατάστασης του δοκιμαστικού βάρους. Η κατεύθυνση μέτρησης της γωνίας συμπίπτει με την κατεύθυνση περιστροφής του ρότορα. Στην περίπτωση ζυγοστάθμισης με λεπίδες, η λεπίδα του ισορροπημένου ρότορα που θεωρείται υπό όρους ως η 1η λεπίδα συμπίπτει με τη θέση εγκατάστασης του δοκιμαστικού βάρους. Η κατεύθυνση αρίθμησης των λεπίδων που υποδεικνύεται στην οθόνη του υπολογιστή ακολουθεί την κατεύθυνση περιστροφής του ρότορα.

In this version of the program, it is assumed by default that the corrective weight will be added to the rotor. This is indicated by the mark set in the “Add mass” field. If correcting the imbalance by removing the weight (e.g., by drilling) is necessary, set the mark in the “Remove mass” field using the mouse, after which the angular position of the corrective weight will automatically change by 180 degrees.

After installing the corrective weights on the balanced rotor, carry out the trim run (Run T) to check the effectiveness of the balancing operation. After completing the trim run, the results of the rotor's rotation frequency (N_ob) και οι τιμές RMS (V_o1, V_o2, V_o3, V_o4) και φάσεις (F₁, F₂, F₃, F₄) of the vibration at the rotational frequency of the balanced rotor are saved. Simultaneously, the balancing results (see Figure 23) are updated, displaying the calculated parameters of additional corrective weights that need to be installed (or removed) on the rotor to compensate for its residual imbalance. Additionally, this workspace shows the values of the residual imbalance achieved after balancing. If the values of residual vibration and/or residual imbalance of the balanced rotor meet the tolerance requirements specified in the technical documentation, the balancing process can be completed. Otherwise, the balancing process can be continued. This method allows for correcting possible errors through successive approximations that may occur when installing (removing) the corrective weight on the balanced rotor.

If the balancing process continues, additional corrective weights must be installed (or removed) on the balanced rotor according to the calculated parameters shown in the balancing results.

The rotor balancing coefficients (dynamic influence coefficients) calculated from the results of the five calibration runs are saved in the computer's memory and can be reused with the “Load Coefficients” function when balancing rotors of the same type.

7. Συνιστώμενες κλάσεις ακρίβειας ζυγοστάθμισης για άκαμπτους ρότορες

The grades below are the balance quality grades G of ISO 1940-1, superseded without change of values by ISO 21940-11:2016. The grade is defined as G = e_ανά·Ω, where e_ανά is the permissible specific residual unbalance (g·mm/kg = µm) and Ω = 2πn/60 is the service angular velocity (rad/s). The permissible residual unbalance follows as U_ανά = 9549·G·M/n [g·mm], split between the correction planes. See our ISO 1940-1 glossary entry.

The default grade for a road-vehicle driveshaft is G 40; G 16 applies when the drawing or the OEM specification calls for special requirements. Note that residual unbalance and vibration are separate acceptance criteria: the vibration of the assembled machine is assessed to ISO 20816 (formerly ISO 10816) — see our ISO 10816-1 glossary entry.

The G-grade table applies to rigid rotors only — rotors whose service speed stays below roughly 0.5…0.7 of the first bending critical speed. Long driveshafts (2 m and above, and any shaft with an intermediate support) can approach that limit: check the shaft's first critical speed against both the service speed and the balancing speed. If the shaft is flexible at speed, use a modal / multi-speed procedure (ISO 21940-12) — a two-plane rigid-rotor correction will not hold.

Πίνακας 2. Συνιστώμενες κλάσεις ακρίβειας εξισορρόπησης για άκαμπτους ρότορες.

Τύποι μηχανών (ρότορες)	Κατηγορία ακρίβειας εξισορρόπησης	Balance quality grade G = eανά·Ω, mm/s
Στροφαλοφόροι άξονες κίνησης (δομικά μη ζυγοσταθμισμένοι) για μεγάλες ναυτικές πετρελαιομηχανές χαμηλής ταχύτητας (ταχύτητα εμβόλου μικρότερη από 9 m/s)	G 4000	4000
Κινητήριοι στροφαλοφόροι άξονες (δομικά ζυγοσταθμισμένοι) για μεγάλες ναυτικές πετρελαιομηχανές χαμηλής ταχύτητας (ταχύτητα εμβόλου μικρότερη από 9 m/s)	G 1600	1600
Κινητήριοι στροφαλοφόροι άξονες (δομικά μη ισορροπημένοι) σε μονωτήρες κραδασμών	G 630	630
Κινητήριοι στροφαλοφόροι άξονες (δομικά μη ισορροπημένοι) σε άκαμπτα στηρίγματα	G 250	250
Εμβολοφόροι κινητήρες που συναρμολογούνται για επιβατικά αυτοκίνητα, φορτηγά και μηχανές	G 100	100
Κινητήριοι στροφαλοφόροι άξονες (δομικά ζυγοσταθμισμένοι) σε μονωτήρες κραδασμών	G 40	40
Car wheels, wheel rims, wheel sets, drive shafts (cardan shafts)	G 40	40
Γεωργικά μηχανήματα	G 16	16
Κινητήριοι στροφαλοφόροι άξονες (ζυγοσταθμισμένοι) σε άκαμπτα στηρίγματα	G 16	16
Θραυστήρες	G 16	16
Drive shafts (propeller / cardan shafts) with special requirements	G 16	16
Αεριοστρόβιλοι αεροσκαφών	G 6.3	6.3
Φυγοκεντρικές μηχανές (διαχωριστές, καθιζαντήρες)	G 6.3	6.3
Ηλεκτρικοί κινητήρες και γεννήτριες (με ύψος άξονα τουλάχιστον 80 mm) με μέγιστη ονομαστική ταχύτητα περιστροφής έως 950 min-1	G 6.3	6.3
Ηλεκτρικοί κινητήρες με ύψος άξονα μικρότερο από 80 mm	G 6.3	6.3
Ανεμιστήρες	G 6.3	6.3
Κινήσεις με γρανάζια	G 6.3	6.3
Μηχανές γενικής χρήσης	G 6.3	6.3
Μηχανές κοπής μετάλλων	G 6.3	6.3
Μηχανές παραγωγής χαρτιού	G 6.3	6.3
Αντλίες	G 6.3	6.3
Στροβιλοσυμπιεστές	G 6.3	6.3
Υδροστρόβιλοι	G 6.3	6.3
Συμπιεστές	G 6.3	6.3
Ηλεκτρονικά ελεγχόμενοι κινητήρες	G 2,5	2.5
Ηλεκτρικοί κινητήρες και γεννήτριες (με ύψος άξονα τουλάχιστον 80 mm) με μέγιστη ονομαστική ταχύτητα περιστροφής άνω των 950 min-1	G 2,5	2.5
Στρόβιλοι αερίου και ατμού	G 2,5	2.5
Κινητήρες μηχανών κοπής μετάλλων	G 2,5	2.5
Κλωστοϋφαντουργικές μηχανές	G 2,5	2.5
Μονάδες οδήγησης εξοπλισμού ήχου και βίντεο	G 1	1
Κινητήρες μηχανών λείανσης	G 1	1
Ατράκτους και κινητήρες εξοπλισμού υψηλής ακρίβειας	G 0.4	0.4

Συχνές ερωτήσεις σχετικά με την εξισορρόπηση άξονα μετάδοσης κίνησης

Τι είναι η εξισορρόπηση του άξονα μετάδοσης κίνησης;

Η ζυγοστάθμιση του άξονα μετάδοσης κίνησης είναι η διαδικασία διόρθωσης οποιασδήποτε ανισορροπίας μάζας σε έναν άξονα μετάδοσης κίνησης, έτσι ώστε να περιστρέφεται ομαλά χωρίς να προκαλεί κραδασμούς. Αυτό περιλαμβάνει τη μέτρηση των σημείων όπου ο άξονας είναι βαρύτερος στη μία πλευρά και στη συνέχεια την προσθήκη ή την αφαίρεση μικρών ποσοτήτων βάρους (για παράδειγμα, συγκόλληση σε βάρη ζυγοστάθμισης) για την αντιστάθμιση αυτής της ανισορροπίας. Ένας ισορροπημένος άξονας μετάδοσης κίνησης λειτουργεί ομοιόμορφα, γεγονός που αποτρέπει τους υπερβολικούς κραδασμούς και τη φθορά στα εξαρτήματα του οχήματος.

Γιατί είναι σημαντική η εξισορρόπηση του άξονα μετάδοσης κίνησης;

Ένας μη ισορροπημένος άξονας μετάδοσης κίνησης μπορεί να οδηγήσει σε ισχυρούς κραδασμούς, ειδικά σε ορισμένες ταχύτητες, και μπορεί να προκαλέσει ήχους κρότου κατά την επιτάχυνση ή τις αλλαγές ταχυτήτων. Με την πάροδο του χρόνου, αυτοί οι κραδασμοί μπορούν να προκαλέσουν ζημιά σε ρουλεμάν, αρθρώσεις και άλλα εξαρτήματα του συστήματος μετάδοσης κίνησης. Η ζυγοστάθμιση του άξονα μετάδοσης κίνησης εξαλείφει αυτούς τους κραδασμούς, εξασφαλίζοντας ομαλότερη οδήγηση, μειώνοντας την καταπόνηση στα εξαρτήματα και αποτρέποντας δαπανηρές ζημιές ή χρόνο εκτός λειτουργίας.

Ποια είναι τα συνηθισμένα συμπτώματα ενός μη ισορροπημένου άξονα μετάδοσης κίνησης;

Τα τυπικά συμπτώματα ενός μη ισορροπημένου ή ελαττωματικού άξονα μετάδοσης κίνησης περιλαμβάνουν αισθητή δόνηση ή τρέμουλο στο πάτωμα ή το κάθισμα του οχήματος, ιδιαίτερα καθώς αυξάνεται η ταχύτητα. Ενδέχεται επίσης να ακούσετε ήχους κροταλίσματος ή τριξίματος κατά την αλλαγή ταχυτήτων ή κατά την επιτάχυνση και την επιβράδυνση. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η αρθρωτή άρθρωση μπορεί να υπερθερμανθεί λόγω ανισορροπίας. Εάν παρατηρήσετε αυτά τα σημάδια, είναι πιθανό ο άξονας μετάδοσης κίνησης να χρειάζεται ζυγοστάθμιση ή επισκευή.

Πώς ζυγοσταθμίζετε έναν άξονα μετάδοσης κίνησης;

Drive shaft balancing is usually done using a specialized balancing machine. The drive shaft is mounted and spun at high speed while sensors detect any imbalance. A technician then attaches small weights to the drive shaft (or removes material) at specific positions based on the machine's readings. This process is repeated until the drive shaft rotates without significant vibration. Modern systems like the Balanset-4A can guide this process and calculate exactly where and how much weight to add for precise balancing.

Συμπέρασμα

Συμπερασματικά, η σωστή ζυγοστάθμιση του άξονα μετάδοσης κίνησης είναι απαραίτητη για την ασφάλεια, την απόδοση και την εξοικονόμηση κόστους. By detecting and correcting imbalance, you prevent unnecessary wear on parts, avoid damaging breakdowns, and maintain optimal machine performance. Modern balancing systems like our Balanset-1A and Balanset-4A devices make the process efficient, helping even small workshops achieve professional results.

Εάν αντιμετωπίζετε επίμονους κραδασμούς στον άξονα μετάδοσης κίνησης ή χρειάζεστε μια αξιόπιστη λύση εξισορρόπησης, μη διστάσετε να δράσετε. Εφαρμόστε τα βήματα που περιγράφονται σε αυτόν τον οδηγό ή συμβουλευτείτε τους ειδικούς μας για βοήθεια. Με τη σωστή προσέγγιση και τον κατάλληλο εξοπλισμό, μπορείτε να διασφαλίσετε ότι ο άξονας μετάδοσης κίνησης σας θα λειτουργεί ομαλά και αξιόπιστα για τα επόμενα χρόνια. Επικοινωνήστε μαζί μας για να μάθετε περισσότερα ή για να εξερευνήσετε τον καλύτερο εξοπλισμό ζυγοστάθμισης άξονα μετάδοσης κίνησης για τις ανάγκες σας.