Uitbalanceren van aandrijfassen

Gepubliceerd door Nikolai Shelkovenko op

Inhoudsopgave

1. Soorten aandrijfassen

Een cardanaandrijving (aandrijfas) is een mechanisme dat koppel overbrengt tussen assen die elkaar snijden in het midden van de cardankoppeling en onder een hoek ten opzichte van elkaar kunnen bewegen. In een voertuig brengt de aandrijfas het koppel over van de versnellingsbak (of tussenbak) naar de aangedreven assen in het geval van een klassieke of vierwielaangedreven configuratie. Bij voertuigen met vierwielaandrijving verbindt de cardankoppeling meestal de aangedreven as van de versnellingsbak met de aandrijfas van de tussenbak, en de aangedreven assen van de tussenbak met de aandrijfassen van de hoofdaandrijvingen van de aangedreven assen.

Eenheden die op het frame zijn gemonteerd (zoals de versnellingsbak en de tussenbak) kunnen ten opzichte van elkaar bewegen door de vervorming van hun steunen en het frame zelf. Ondertussen zijn de aandrijfassen via de ophanging aan het frame bevestigd en kunnen ze ten opzichte van het frame en de daarop gemonteerde eenheden bewegen door de vervorming van de elastische elementen van de ophanging. Deze beweging kan niet alleen de hoeken van de aandrijfassen die de eenheden verbinden veranderen, maar ook de afstand tussen de eenheden.

De cardanaandrijving heeft een belangrijk nadeel: de niet-uniforme rotatie van de assen. Als de ene as gelijkmatig roteert, doet de andere dat niet en deze niet-uniformiteit neemt toe met de hoek tussen de assen. Deze beperking verhindert het gebruik van een cardanaandrijving in veel toepassingen, zoals in de transmissie van voertuigen met voorwielaandrijving, waar het vooral gaat om het overbrengen van het koppel naar de draaiende wielen. Dit nadeel kan gedeeltelijk worden gecompenseerd door dubbele cardankoppelingen op Ć©Ć©n as te gebruiken, die een kwartslag ten opzichte van elkaar worden gedraaid. In toepassingen die een gelijkmatige rotatie vereisen, worden in plaats daarvan echter meestal constante snelheidskoppelingen (CV-koppelingen) gebruikt. CV-verbindingen zijn een geavanceerder maar ook complexer ontwerp dat hetzelfde doel dient.

Cardanaandrijvingen kunnen bestaan uit een of meer cardankoppelingen die verbonden zijn door aandrijfassen en tussensteunen.

Figuur 1. Schema van een cardanaandrijving: 1, 4, 6 - aandrijfassen; 2, 5 - cardankoppelingen; 3 - compensatieverbinding; u1, u2 - hoeken tussen de assen

Over het algemeen bestaat een cardanaandrijving uit cardankoppelingen 2 en 5, aandrijfassen 1, 4 en 6 en een compensatieverbinding 3. Soms is de aandrijfas geĆÆnstalleerd op een tussensteun die aan de dwarsbalk van het voertuigframe is bevestigd. Soms is de aandrijfas geĆÆnstalleerd op een tussensteun die aan de dwarsbalk van het voertuigframe is bevestigd. Kruiskoppelingen zorgen voor de overdracht van koppel tussen assen waarvan de assen elkaar onder een hoek snijden. Universele koppelingen worden onderverdeeld in niet-uniforme en constante snelheid types. Gewrichten met niet-uniforme snelheid worden verder ingedeeld in elastische en stijve typen. Kruiskoppelingen met constante snelheid kunnen van het kogeltype zijn met scheidingsgroeven, van het kogeltype met een scheidingshefboom en van het nokkentype. Ze worden meestal geĆÆnstalleerd in de aandrijving van de voorwielen, waarbij de hoek tussen de assen 45Ā° kan bereiken en het middelpunt van de kruiskoppeling moet samenvallen met het snijpunt van de rotatieassen van het wiel en zijn draaias.

Elastische cardankoppelingen brengen koppel over tussen assen met kruisende assen onder een hoek van 2...3Ā° door de elastische vervorming van de verbindingselementen. Een starre niet-uniforme kruiskoppeling brengt het koppel over van de ene as naar de andere door de beweegbare verbinding van starre delen. Het bestaat uit twee jukken - 3 en 5, in de cilindrische gaten waarvan de uiteinden A, B, V en G van het verbindingselement - het kruis 4, gelagerd zijn. De jukken zijn star verbonden met assen 1 en 2. Juk 5 kan om de as BG van het kruis draaien en tegelijkertijd, samen met het kruis, om de as AV draaien, waardoor de rotatie van de ene as naar de andere kan worden overgebracht met een veranderende hoek tussen beide assen.

Figuur 2. Schema van een starre universele koppeling met niet-uniforme snelheid

Als as 7 over een hoek Ī± om zijn as draait, dan zal as 2 over dezelfde periode over een hoek Ī² draaien. Het verband tussen de draaihoeken van assen 7 en 2 wordt bepaald door de uitdrukking tanĪ± = tanĪ² * cosĪ³waarbij Ī³ de hoek is waarin de assen van de assen staan. Deze uitdrukking geeft aan dat de hoek Ī² soms kleiner is dan, gelijk is aan of groter is dan hoek Ī±. Gelijkheid van deze hoeken komt voor bij elke 90Ā° rotatie van as 7. Daarom is bij een uniforme rotatie van as 1 de hoeksnelheid van as 2 niet-uniform en varieert deze volgens een sinusvormige wet. De niet-uniformiteit van de rotatie van as 2 wordt significanter naarmate de hoek Ī³ tussen de assen groter wordt.

Als de niet-uniforme rotatie van as 2 wordt overgedragen op de assen van de eenheden, zullen er extra pulserende belastingen optreden in de overdracht, die toenemen met de hoek Ī³. Om te voorkomen dat de niet-uniforme rotatie van as 2 wordt overgedragen op de assen van de eenheden, worden er twee cardankoppelingen gebruikt in de cardanaandrijving. Ze worden zo geĆÆnstalleerd dat de hoeken Ī³1 en Ī³2 gelijk zijn; de vorken van de kruiskoppelingen, die op de niet-uniform roterende as 4 zijn bevestigd, moeten in hetzelfde vlak liggen.

Het ontwerp van de belangrijkste onderdelen van cardankoppelingen is weergegeven in figuur 3. Een cardankoppeling met niet-uniforme snelheid bestaat uit twee jukken (1) die met elkaar verbonden zijn door een kruis (3). Een van de jukken heeft soms een flens, terwijl het andere is vastgelast aan de buis van de aandrijfas of een spieeind (6) (of mof) heeft voor verbinding met de aandrijfas. De tappen van het kruis zijn geĆÆnstalleerd in de ogen van beide jukken op naaldlagers (7). Elk lager zit in een behuizing (2) en wordt in het oog van het juk vastgehouden met een kapje, dat aan het juk wordt bevestigd met twee bouten die worden vastgezet met lipjes op de sluitring. In sommige gevallen worden de lagers in de jukken vastgezet met borgringen. Om de smering in het lager te houden en het te beschermen tegen water en vuil, is er een rubberen zelfborgende afdichting. De binnenholte van het kruis wordt gevuld met vet via een smeernippel die de lagers bereikt. Het kruis heeft meestal een veiligheidsklep om de afdichting te beschermen tegen beschadiging door de druk van het vet dat in het kruis wordt gepompt. De splinesverbinding (6) wordt gesmeerd met behulp van de vetnippel (5).

Figuur 3. Details van een starre universele koppeling met niet-uniforme snelheid

De maximale hoek tussen de assen van asverbindingen die zijn verbonden met starre universele koppelingen met niet-uniforme snelheid is meestal niet groter dan 20Ā°, omdat de efficiĆ«ntie aanzienlijk afneemt bij grotere hoeken. Als de hoek tussen de assen varieert binnen 0...2%, worden de tappen van het kruis vervormd door de naaldlagers, waardoor de cardankoppeling snel defect raakt.

In de transmissies van hogesnelheidsvoertuigen op rupsbanden worden vaak cardankoppelingen met tandwielkoppelingen gebruikt, die de overdracht van koppel mogelijk maken tussen assen waarvan de assen elkaar snijden onder hoeken tot 1,5...2Ā°.

Aandrijfassen worden meestal gemaakt van buizen, met speciale naadloze of gelaste stalen buizen. De jukken van de cardankoppelingen, splinesbussen of uiteinden worden aan de buizen gelast. Om de dwarsbelasting op de aandrijfas te verminderen, wordt dynamisch gebalanceerd terwijl de cardankoppelingen gemonteerd zijn. Onbalans wordt gecorrigeerd door balanceerplaten aan de aandrijfas te lassen of soms door balanceerplaten onder de lagerkappen van de cardankoppelingen te monteren. De relatieve positie van de gelagerde verbindingsdelen na montage en balanceren van de cardankoppeling in de fabriek wordt meestal aangegeven met speciale labels.

De compenserende verbinding van de kruiskoppeling wordt meestal gemaakt in de vorm van een splinesverbinding, waardoor de onderdelen van de kruiskoppeling axiaal kunnen bewegen. Deze bestaat uit een splinedop die in de splinedop van de cardanaandrijving past. Smering wordt via een vetfitting in de spieverbinding gebracht of tijdens de montage aangebracht en na langdurig gebruik van het voertuig vervangen. Om vetlekkage en verontreiniging te voorkomen, worden meestal een afdichting en een deksel geĆÆnstalleerd.

Voor lange aandrijfassen worden meestal tussensteunen gebruikt in cardanaandrijvingen. Een tussensteun bestaat meestal uit een beugel die met bouten aan de dwarsbalk van het voertuigframe is bevestigd en waarin een kogellager in een rubberen elastische ring is gemonteerd. Het lager is aan beide zijden afgedicht met doppen en heeft een smeervoorziening. De elastische rubberen ring helpt bij het compenseren van onnauwkeurigheden bij de montage en uitlijnfouten van het lager die kunnen ontstaan door vervormingen van het frame.

Een cardankoppeling met naaldlagers (figuur 4a) bestaat uit jukken, een kruis, naaldlagers en afdichtingen. De koppen met naaldlagers worden op de tappen van het kruis gemonteerd en afgedicht met afdichtingen. De cups worden in de jukken vastgezet met borgringen of doppen die met schroeven worden vastgezet. De cardankoppelingen worden gesmeerd door een vetfitting via interne boringen in het kruis. Er wordt een veiligheidsklep gebruikt om een te hoge oliedruk in de koppeling te voorkomen. Tijdens uniforme rotatie van het aandrijvende juk roteert het aangedreven juk niet-uniform: het gaat twee keer per omwenteling vooruit en achteruit achter het aandrijvende juk. Om niet-uniforme rotatie te elimineren en traagheidsbelastingen te verminderen, worden twee kruiskoppelingen gebruikt.

In de aandrijving naar de voorwielen zijn kruiskoppelingen met constante snelheid geĆÆnstalleerd. De aandrijving van de kruiskoppelingen van de voertuigen GAZ-66 en ZIL-131 bestaat uit jukken 2, 5 (figuur 4b), vier kogels 7 en een centrale kogel 8. Het aandrijfjuk 2 is een geheel met de binnenas, terwijl het aangedreven juk is samengesmeed met de buitenas. Het aandrijfjuk 2 is een geheel met de binnenas, terwijl het aangedreven juk is samengesmeed met de buitenas, aan het uiteinde waarvan de wielnaaf is bevestigd. Het aandrijfmoment van juk 2 naar juk 5 wordt overgebracht door kogels 7, die langs cirkelvormige groeven in de jukken bewegen. De centrale kogel 8 dient om de jukken te centreren en wordt op zijn plaats gehouden door tapeinden 3, 4. De rotatiefrequentie van de jukken 2 en 5 is hetzelfde door de symmetrie van het mechanisme ten opzichte van de jukken. De verandering in aslengte wordt verzekerd door de vrije spieverbindingen van de jukken met de as.

Figuur 4. Kruiskoppeling: a - kruiskoppeling: 1 - kap; 2 - kop; 3 - naaldlager; 4 - afdichting; 5, 9 - juk; 6 - veiligheidsklep; 7 - kruis; 8 - smeernippel; 10 - schroef; b - kruiskoppeling met constante snelheid: 1 - binnenas; 2 - aandrijfjuk; 3, 4 - tapeinden; 5 - aangedreven juk; 6 - buitenas; 7 - kogels; 8 - centrale kogel.

2. Storing cardanaandrijving

Defecten aan cardankoppelingen manifesteren zich meestal als scherpe klappen in de cardankoppelingen die optreden wanneer het voertuig in beweging is, vooral tijdens het schakelen tussen versnellingen en plotselinge verhogingen van het toerental van de krukas van de motor (bijvoorbeeld bij de overgang van remmen op accelereren). Een teken van een defecte cardankoppeling kan zijn dat deze opwarmt tot een hoge temperatuur (meer dan 100Ā°C). Dit gebeurt door aanzienlijke slijtage van de bussen en tappen van de kruiskoppeling, naaldlagers, kruisen en splines, wat leidt tot een verkeerde uitlijning van de kruiskoppeling en aanzienlijke axiale impactbelastingen op de naaldlagers. Beschadiging van de kurkafdichtingen van het kruis van de kruiskoppeling leidt tot snelle slijtage van de tappen en de lagers daarvan.

Tijdens het onderhoud wordt de cardanaandrijving gecontroleerd door de aandrijfas met de hand in beide richtingen scherp te draaien. De mate van vrije rotatie van de as bepaalt de slijtage van de cardankoppelingen en splines. Elke 8-10 duizend kilometer wordt de toestand van de boutverbindingen van de flenzen van de aangedreven as van de versnellingsbak en de aandrijfas van het hoofdtandwiel met de flenzen van de eind cardankoppelingen en de bevestiging van de tussensteun van de aandrijfas gecontroleerd. De toestand van de rubberen laarzen op de splines en de kurken afdichtingen van de kruiskoppelingen wordt ook gecontroleerd. Alle bevestigingsbouten moeten volledig worden aangedraaid (aanhaalmoment 8-10 kgf-m).

Naaldlagers van de cardankoppelingen worden gesmeerd met vloeibare olie die wordt gebruikt voor transmissie-eenheden; splines in de meeste voertuigen worden gesmeerd met vetten (US-1, US-2, 1-13, enz.); het gebruik van vet voor het smeren van naaldlagers is ten strengste verboden. Bij sommige voertuigen worden de splines gesmeerd met transmissieolie. Het tussenlager, dat in een rubberen hoes is gemonteerd, hoeft praktisch niet gesmeerd te worden omdat het tijdens de montage in de fabriek wordt gesmeerd. Het steunlager van de ZIL-130 wordt tijdens regulier onderhoud (elke 1100-1700 km) gesmeerd met vet via een drukstuk.

Figuur 5. Aandrijving met cardanoverbrenging: 1 - flens voor bevestiging van de aandrijfas; 2 - kruiskoppeling; 3 - juk van de kruiskoppeling; 4 - glijjuk; 5 - buis van de aandrijfas; 6 - naaldlager met gesloten uiteinde

De cardanaandrijving bestaat uit twee cardankoppelingen met naaldlagers, verbonden door een holle as, en een glijjuk met omgekrulde splines. Om te zorgen voor een betrouwbare bescherming tegen vuil en een goede smering van de spieverbinding, is het schuifjuk (6), dat verbonden is met de secundaire as (2) van de versnellingsbak, geplaatst in een verlengstuk (1) dat aan de behuizing van de versnellingsbak is bevestigd. Bovendien verhoogt deze locatie van de splinesverbinding (buiten de zone tussen de verbindingen) de stijfheid van de cardanaandrijving aanzienlijk en vermindert de kans op astrillingen wanneer de glijdende splinesverbinding verslijt.

De aandrijfas is gemaakt van een dunwandige elektrisch gelaste buis (8), waarin twee identieke jukken (9) aan elk uiteinde zijn geperst en vervolgens gelast door middel van booglassen. De naaldlagerhuizen (18) van het kruis (25) worden in de ogen van de jukken (9) geperst en met veerringen (20) vastgezet. Elke naaldlager bevat 22 naalden (21). Gestanste doppen (24) worden op de uitstekende tappen van de kruisen geperst, waarin kurkringen (23) worden gemonteerd. De lagers worden gesmeerd met behulp van een hoekige smeernippel (17) die in een gat met schroefdraad in het midden van het kruis is geschroefd en verbonden is met doorvoerkanalen in de tappen van het kruis. Aan de andere kant van het kruis van de kruiskoppeling bevindt zich in het midden een veiligheidsklep (16), bedoeld om overtollig vet te laten ontsnappen bij het vullen van het kruis en de lagers en om drukopbouw in het kruis tijdens bedrijf te voorkomen (de klep wordt geactiveerd bij een druk van ongeveer 3,5 kg/cmĀ²). Een veiligheidsklep is nodig omdat een te hoge drukopbouw in het kruis kan leiden tot beschadiging (extrusie) van de kurkafdichtingen.

Figuur 6. Aandrijfas: 1 - versnellingsbakverlenging; 2 - secundaire as van de versnellingsbak; 3 en 5 - vuilafleiders; 4 - rubberen afdichtingen; 6 - schuifjuk; 7 - balanceerplaat; 8 - aandrijfasbuis; 9 - juk; 10 - flensjuk; 11 - bout; 12 - flens van het aandrijftandwiel van de achteras; 13 - veerring; 14 - moer; 15 - achteras; 16 - veiligheidsklep; 17 - hoekige smeernippel; 18 - naaldlager; 19 - jukoog; 20 - veerborgring; 21 - naald; 22 - ring met toroĆÆdaal uiteinde; 23 - kurkring; 24 - gestempelde dop; 25 - kruis

De aandrijfas, gemonteerd met beide cardankoppelingen, wordt zorgvuldig dynamisch uitgebalanceerd aan beide uiteinden door balanceerplaten (7) aan de buis te lassen. Daarom moeten bij het demonteren van de as alle onderdelen zorgvuldig gemarkeerd worden, zodat ze in hun oorspronkelijke positie weer gemonteerd kunnen worden. Als deze instructie niet wordt opgevolgd, wordt de balans van de as verstoord, waardoor trillingen ontstaan die de transmissie en de carrosserie van het voertuig kunnen beschadigen. Als afzonderlijke onderdelen verslijten, vooral als de buis buigt als gevolg van een schok en het onmogelijk wordt om de as na montage dynamisch uit te balanceren, moet de hele as worden vervangen.

Mogelijke storingen aan de aandrijfas, hun oorzaken en oplossingen

Oorzaak van storing Oplossing
Trillingen in de aandrijfas
1. Asbuiging door een obstakel 1. Maak de geassembleerde as recht en balanceer deze dynamisch of vervang de geassembleerde as.
2. Lager- en kruisslijtage 2. Vervang de lagers en kruizen en balanceer de geassembleerde as dynamisch.
3. Slijtage van verlengbussen en glijjuk 3. Vervang het verlengstuk en het schuifjuk en balanceer de geassembleerde as dynamisch.
Kloppen bij starten en uitlopen
1. Slijtage van splines van glijjuk of secundaire versnellingsbakas 1. Vervang versleten onderdelen. Wanneer u het schuifjuk vervangt, moet u de geassembleerde as dynamisch uitbalanceren.
2. Losse bouten waarmee het flensjuk is bevestigd aan de flens van het aandrijftandwiel van de achteras 2. Bouten vastdraaien
Olieverspreiding uit universele verbindingsafdichtingen
Slijtage van kurkringen in universele afdichtingen Vervang de kurkringen en handhaaf de relatieve positie van alle onderdelen van de aandrijfas tijdens de hermontage. Vervang bij slijtage aan kruizen en lagers de lagers en kruizen en balanceer de geassembleerde as dynamisch.

3. Aandrijfas balanceren

Na reparatie en montage wordt de aandrijfas dynamisch gebalanceerd op een machine. Een ontwerp van een balanceermachine wordt getoond in Figuur 7. De machine bestaat uit een plaat (18), een slingerframe (8) gemonteerd op vier verticale elastische stangen (3), waardoor de slinger in het horizontale vlak slingert. Een beugel en voorkop (9), bevestigd op een beugel (4), zijn gemonteerd op de langsbuizen van het slingerframe (8). De achterste kop (6) bevindt zich op een beweegbare traverse (5), die het dynamisch uitbalanceren van aandrijfassen van verschillende lengte mogelijk maakt. De spindels van de koppen zijn gemonteerd op precisiekogellagers. De spindel van de voorste kop (9) wordt aangedreven door een elektromotor die in de machinebasis is geĆÆnstalleerd, via een V-riemaandrijving en een tussenas waarop een ledemaat (10) (gegradueerde schijf) is gemonteerd. Bovendien zijn er twee steunen (15) met intrekbare borgpennen (17) geĆÆnstalleerd op de machineplaat (18), die zorgen voor de bevestiging van de voor- en achterkant van het pendelframe, afhankelijk van de uitbalancering van de voor- of achterkant van de aandrijfas.

Afbeelding 7. Dynamische balanceermachine voor aandrijfassen

1-klem; 2-dempers; 3-elastische stang; 4-beugel; 5-verplaatsbare traverse; 6-achterste kop; 7-kruisbalk; 8-pendelframe; 9-voorste aandrijfkop; 10-ledemaat-schijf; 11-millivoltmeter; 12-ledemaat van de commutator-gelijkrichteras; 13-magneto-elektrische sensor; 14-vast statief; 15-fixeerstatief; 16-steun; 17-fixeerstatief; 18-steunplaat

De vaste staanders (14) zijn aan de achterkant van de machineplaat gemonteerd en daarop zijn magneto-elektrische sensoren (13) geĆÆnstalleerd met stangen die verbonden zijn met de uiteinden van het slingerframe. Om resonantietrillingen van het frame te voorkomen, worden dempers (2) gevuld met olie onder de steunen (4) geĆÆnstalleerd.

Tijdens het dynamisch balanceren wordt de aandrijfas met het schuifjuk op de machine geĆÆnstalleerd en vastgezet. Het ene uiteinde van de aandrijfas wordt door een flensjuk verbonden met de flens van de voorste aandrijfkop en het andere uiteinde door de steunhals van het schuifjuk met de splinesbus van de achterste aandrijfkop. Vervolgens wordt gecontroleerd of de aandrijfas soepel draait en wordt een uiteinde van het pendelframe van de machine vastgezet met behulp van de fixateur. Na het starten van de machine wordt het uiteinde van de gelijkrichter linksom gedraaid, waardoor de naald van de millivoltmeter maximaal wordt afgelezen. De millivoltmeterstand komt overeen met de grootte van de onbalans. De schaal van de millivoltmeter heeft een schaalverdeling in gram-centimeter of gram tegengewicht. Door het uiteinde van de gelijkrichter linksom te blijven draaien, wordt de aflezing van de millivoltmeter op nul gebracht en wordt de machine gestopt. Op basis van de aflezing van de gelijkrichtarm wordt de hoekverplaatsing (hoek van onbalansverplaatsing) bepaald en door de aandrijfas handmatig te draaien, wordt deze waarde ingesteld op de tussenasarm. De lasplaats van de balanceerplaat bevindt zich bovenaan de aandrijfas en het verzwaarde deel onderaan in het correctievlak. Vervolgens wordt de balanceerplaat bevestigd en vastgebonden met dunne draad op een afstand van 10 mm van de las, de machine wordt gestart en de balans van het aandrijfaseinde met de plaat wordt gecontroleerd. De onbalans mag niet meer dan 70 g cm bedragen. Vervolgens wordt het ene uiteinde losgemaakt en het andere uiteinde van het slingerframe met de fixeerstandaard vastgezet, waarna het dynamisch balanceren van het andere uiteinde van de aandrijfas wordt uitgevoerd volgens de hierboven beschreven technologische volgorde.

Aandrijfassen hebben een aantal balanceereigenschappen. Voor de meeste onderdelen is de basis voor dynamisch uitbalanceren de steunhalzen (bijv. rotors van elektromotoren, turbines, spindels, krukassen, enz.), maar voor aandrijfassen zijn het de flenzen. Tijdens de assemblage zijn er onvermijdelijke openingen in verschillende verbindingen die leiden tot onbalans. Als de minimale onbalans niet kan worden bereikt tijdens het balanceren, wordt de as afgekeurd. De nauwkeurigheid van het balanceren wordt beĆÆnvloed door de volgende factoren:

  • Gat in de verbinding tussen de landingsband van de aandrijfasflens en het binnenste gat van de klemflens van de linker en rechter steunbok;
  • Radiale en einduitslag van de basisoppervlakken van de flens;
  • Openingen in het scharnier en de splines. De aanwezigheid van vet in de holte van de splinesverbinding kan leiden tot "zwevende" onbalans. Als dit het bereiken van de vereiste balanceernauwkeurigheid verhindert, wordt de aandrijfas gebalanceerd zonder vet.

Sommige onbalansen kunnen volledig oncorrigeerbaar zijn. Als de wrijving in de cardankoppelingen van de aandrijfas toeneemt, neemt de onderlinge invloed van de correctievlakken toe. Dit leidt tot een afname van de prestaties en nauwkeurigheid van het balanceren.

Volgens OST 37.001.053-74 zijn de volgende onbalansnormen vastgesteld: aandrijfassen met twee gewrichten (twee-steunen) worden dynamisch gebalanceerd, en met drie (drie-steunen) - geassembleerd met de tussensteun; de flenzen (jukken) van aandrijfassen en koppelingen met een gewicht van meer dan 5 kg worden statisch gebalanceerd voordat de as of koppeling wordt geassembleerd; de resterende onbalansnormen voor aandrijfassen aan elk uiteinde of op de tussensteun van aandrijfassen met drie gewrichten worden geƫvalueerd door specifieke onbalans;

De maximaal toelaatbare specifieke restonbalansnorm aan elk uiteinde van de as of aan de tussensteun, evenals voor aandrijfassen met drie gewrichten in elke positie op het balanceerplatform, mag niet meer bedragen dan: voor transmissies van personenauto's en vrachtwagens met een kleine lading (tot 1 t) en zeer kleine bussen - 6 g-cm/kg, voor de rest - 10 g-cm/kg. De maximaal toelaatbare resterende onbalansnorm van de aandrijfas of driekoppige aandrijfas moet op het balanceerplatform worden verzekerd bij een rotatiefrequentie die overeenkomt met hun frequenties in de transmissie bij de maximumsnelheid van het voertuig.

Voor aandrijfassen en driekoppige aandrijfassen van vrachtwagens met een laadvermogen van 4 ton en meer, kleine en grote bussen is een verlaging van de rotatiefrequentie op de balanceerstandaard tot 70% van de rotatiefrequentie van de transmissieassen bij de maximumsnelheid van het voertuig toegestaan. Volgens OST 37.001.053-74 moet de balanceerrotatiefrequentie van aandrijfassen gelijk zijn aan:

nb = (0.7 ... 1.0) nr,

waarbij nb - Uitbalanceringsrotatiefrequentie (moet overeenkomen met de belangrijkste technische gegevens van de standaard, n=3000 min.-1; nr - maximale werkrotatiefrequentie, min-1.

In de praktijk kan de aandrijfas niet worden gebalanceerd bij de aanbevolen rotatiefrequentie vanwege de speling in de verbindingen en splines. In dit geval wordt een andere rotatiefrequentie gekozen waarbij de as wel in balans is.

4. Moderne balanceermachines voor aandrijfassen

Afbeelding 8. Balanceermachine voor aandrijfassen tot 2 meter lang, met een gewicht tot 500 kg

Het model heeft 2 standaards en maakt balanceren in 2 correctievlakken mogelijk.

Balanceermachine voor aandrijfassen tot 4200 mm lang, met een gewicht tot 400 kg

Afbeelding 9. Balanceermachine voor aandrijfassen tot 4200 mm lang, met een gewicht tot 400 kg

Het model heeft 4 statieven en maakt balanceren in 4 correctievlakken tegelijk mogelijk.

Afbeelding 10. Horizontale harde lagerbalanceermachine voor het dynamisch balanceren van aandrijfassen

1 - Balanceerpunt (aandrijfas); 2 - Machinebasis; 3 - Machinesteunen; 4 - Machineaandrijving; De structuurelementen van de machinesteunen worden getoond in Figuur 9.

Afbeelding 11. Machineondersteuningselementen voor het dynamisch uitbalanceren van aandrijfassen

1 - Niet-verstelbare steun links; 2 - Tussenliggende verstelbare steun (2 stuks); 3 - Niet-verstelbare vaste steun rechts; 4 - Vergrendelingshendel steunframe; 5 - Verplaatsbaar steunplateau; 6 - Moer voor verticale verstelling steun; 7 - Vergrendelingshendels verticale positie; 8 - Klemsteun steun; 9 - Beweegbare klem met tussenlager; 10 - Vergrendelingshendel klem; 11 - Vergrendeling klemsteun; 12 - Aandrijfspil (voorloop) voor montage van item; 13 - Aandrijfspil

5. Voorbereiding voor uitbalanceren van de aandrijfas

Hieronder bespreken we de opstelling van de machinesteunen en de installatie van het balanceeronderdeel (aandrijfas met vier steunen) op de machinesteunen.

Afbeelding 12. Installatie van overgangsflenzen op de assen van de balanceermachine

Afbeelding 13. Installatie van de aandrijfas op de steunen van de balanceermachine

Afbeelding 14. Horizontaal waterpas stellen van de aandrijfas op de steunen van de balanceermachine met behulp van een luchtbelwaterpas

Figuur 15. Bevestiging van de tussensteunen van de balanceermachine om verticale verplaatsing van de aandrijfas te voorkomen

Draai het voorwerp handmatig een volledige slag. Zorg ervoor dat het vrij draait en niet vastloopt op de steunen. Hierna is het mechanische gedeelte van de machine ingesteld en is de installatie van het voorwerp voltooid.

6. Procedure uitbalanceren aandrijfas

Het proces van het balanceren van de aandrijfas op de balanceermachine zal worden bekeken met het Balanset-4 meetsysteem als voorbeeld. De Balanset-4 is een draagbare balanceerset die ontworpen is voor het balanceren in Ć©Ć©n, twee, drie en vier correctievlakken van rotoren, die ofwel in hun eigen lagers draaien of gemonteerd zijn op een balanceermachine. Het apparaat bevat maximaal vier trillingssensoren, een fasehoeksensor, een vierkanaalsmeeteenheid en een draagbare computer.

Het hele balanceerproces, inclusief meting, verwerking en weergave van informatie over de grootte en locatie van correctiegewichten, wordt automatisch uitgevoerd en vereist geen extra vaardigheden en kennis van de gebruiker buiten de meegeleverde instructies. De resultaten van alle balanceerbewerkingen worden opgeslagen in het Balanceerarchief en kunnen indien nodig worden afgedrukt als rapporten. Naast balanceren kan de Balanset-4 ook worden gebruikt als een gewone vibro-tachometer, waarmee op vier kanalen de RMS-waarde van de totale vibratie, RMS van de rotatiecomponent van de vibratie en de controle van de rotatiefrequentie van de rotor kan worden gemeten.

Bovendien kunnen met het apparaat grafieken van de tijdfunctie en het trillingsspectrum per trillingssnelheid worden weergegeven, wat nuttig kan zijn bij het beoordelen van de technische staat van de gebalanceerde machine.

Afbeelding 16. Buitenaanzicht van het Balanset-4 toestel voor gebruik als meet- en rekensysteem van de aandrijfas-balanceermachine

Afbeelding 17. Voorbeeld van het gebruik van het Balanset-4 apparaat als meet- en rekensysteem van de aandrijfas-balanceermachine

Afbeelding 18. Gebruikersinterface van het Balanset-4-apparaat

Het Balanset-4 apparaat kan worden uitgerust met twee soorten sensoren - trillingsversnellingsmeters voor het meten van trillingen (trillingsversnelling) en krachtsensoren. Trillingssensoren worden gebruikt voor balanceringsmachines van het post-resonantietype, terwijl krachtsensoren worden gebruikt voor machines van het pre-resonantietype.

Afbeelding 19. Installatie van Balanset-4 trillingssensoren op de steunen van de balanceermachine

De richting van de gevoeligheidsas van de sensoren moet overeenkomen met de richting van de trillingsverplaatsing van de steun, in dit geval horizontaal. Zie ROTOREN UITBALANSEN IN BEDRIJFSCONDITIES voor meer informatie over de installatie van sensoren. De installatie van krachtsensoren is afhankelijk van het ontwerp van de machine.

  1. Installeer trillingssensoren 1, 2, 3, 4 op de steunen van de balanceermachine.
  2. Sluit de trillingssensoren aan op connectors X1, X2, X3, X4.
  3. Installeer de fasehoeksensor (lasertachometer) 5 zodanig dat de nominale opening tussen het radiale (of eind-) oppervlak van de gebalanceerde rotor en de sensorbehuizing tussen 10 en 300 mm is.
  4. Bevestig een reflecterende tape met een breedte van minstens 10-15 mm op het rotoroppervlak.
  5. Sluit de fasehoeksensor aan op connector X5.
  6. Sluit de meeteenheid aan op de USB-poort van de computer.
  7. Als u netvoeding gebruikt, sluit u de computer aan op de voedingseenheid.
  8. Sluit de voeding aan op een 220 V, 50 Hz netwerk.
  9. Zet de computer aan en selecteer het programma "BalCom-4".
  10. Druk op de "F12-four-plane" knop (of de F12 functietoets op het toetsenbord van de computer) om de modus te selecteren voor het simultaan meten van trillingen in vier vlakken met behulp van trillingssensoren 1, 2, 3, 4, respectievelijk aangesloten op ingangen X1, X2, X3 en X4 van de meeteenheid.
  11. Een geheugensteundiagram dat het proces van het simultaan meten van trillingen op vier meetkanalen (of het proces van balanceren in vier vlakken) illustreert, verschijnt op het computerscherm, zoals getoond in Figuur 16.

Voordat je gaat balanceren, is het aan te raden metingen uit te voeren in de vibrometermodus (F5-toets).

Figuur 20. Metingen in vibrometermodus

Als de totale trillingsmagnitude V1s (V2s) ongeveer overeenkomt met de magnitude van de rotatiecomponent V1o (V2o), kan worden aangenomen dat de belangrijkste bijdrage aan de trillingen van het mechanisme te wijten is aan de onbalans van de rotor. Als de totale trillingsmagnitude V1s (V2s) aanzienlijk groter is dan de rotatiecomponent V1o (V2o), wordt aanbevolen om het mechanisme te inspecteren - controleer de toestand van de lagers, zorg voor een veilige montage op de fundering, controleer of de rotor geen stationaire delen raakt tijdens rotatie, en overweeg de invloed van trillingen van andere mechanismen, enz.

Het bestuderen van de tijdfunctiegrafieken en trillingsspectra verkregen in de modus "Grafieken-Spectraalanalyse" kan hier nuttig zijn.

Software voor Balanset-1A draagbare balancer en trillingsanalyser. Trillingsspectrumgrafieken.

Afbeelding 21. Trillingstijdfunctie en spectrumgrafieken

De grafiek laat zien bij welke frequenties de trillingsniveaus het hoogst zijn. Als deze frequenties afwijken van de rotatiefrequentie van de rotor van het gebalanceerde mechanisme, is het noodzakelijk om de bronnen van deze trillingscomponenten te identificeren en maatregelen te nemen om ze te elimineren voordat er gebalanceerd wordt.

Het is ook belangrijk om aandacht te besteden aan de stabiliteit van de meetwaarden in vibrometermodus - de amplitude en fase van de trilling mogen tijdens de meting niet meer dan 10-15% veranderen. Anders werkt het mechanisme mogelijk in de buurt van een resonantiegebied. In dat geval moet de rotorsnelheid worden aangepast.

Bij het uitvoeren van viervlaksbalancering in de "Primary" modus zijn vijf kalibratieruns en minstens Ć©Ć©n verificatierun van de gebalanceerde machine vereist. Trillingsmetingen tijdens de eerste run van de machine zonder testgewicht worden uitgevoerd in het werkveld "Four-Plane Balancing". De daaropvolgende runs worden uitgevoerd met een testgewicht, achtereenvolgens geĆÆnstalleerd op de aandrijfas in elk correctievlak (in de buurt van elke steun van de balanceermachine).

Voor elke volgende run moeten de volgende stappen worden uitgevoerd:

  • Stop de rotatie van de rotor van de gebalanceerde machine.
  • Verwijder het eerder geĆÆnstalleerde testgewicht.
  • Installeer het testgewicht in het volgende vlak.

Figuur 23. Werkruimte voor balanceren met vier vlakken

Na elke meting worden de resultaten van de rotatiefrequentie van de rotor (Nob), evenals de RMS-waarden (Vo1, Vo2, Vo3, Vo4) en de fasen (F1, F2, F3, F4) van de trilling bij de rotatiefrequentie van de gebalanceerde rotor worden opgeslagen in de overeenkomstige velden in het programmavenster. Na de vijfde run (gewicht in vlak 4) verschijnt het werkveld "Balancing Weights" (zie figuur 24), waarin de berekende waarden van de massa's (M1, M2, M3, M4) en de installatiehoeken (f1, f2, f3, f4) van de correctiegewichten die in vier vlakken op de rotor moeten worden aangebracht om de onbalans te compenseren.

Figuur 24. Werkruimte met berekende parameters van correctiegewichten in vier vlakken

Attentie!: Na het voltooien van het meetproces tijdens de vijfde run van de gebalanceerde machine, is het noodzakelijk om de rotatie van de rotor te stoppen en het eerder geĆÆnstalleerde testgewicht te verwijderen. Pas daarna kun je overgaan tot het installeren (of verwijderen) van de correctiegewichten op de rotor.

De hoekpositie voor het toevoegen (of verwijderen) van het correctiegewicht op de rotor in het poolcoƶrdinatensysteem wordt gemeten vanaf de locatie van de installatie van het testgewicht. De richting van de hoekmeting valt samen met de draairichting van de rotor. In het geval van balanceren door bladen, valt het blad van de gebalanceerde rotor dat voorwaardelijk wordt beschouwd als het 1e blad samen met de locatie van de installatie van het testgewicht. De nummering van de bladen op het computerscherm volgt de draairichting van de rotor.

In deze versie van het programma wordt standaard aangenomen dat het correctiegewicht aan de rotor wordt toegevoegd. Dit wordt aangegeven door de markering in het veld "Toevoegen". Als het nodig is de onbalans te corrigeren door het gewicht te verwijderen (bijvoorbeeld door te boren), zet dan met de muis de markering in het veld "Remove" (Verwijderen), waarna de hoekpositie van het correctiegewicht automatisch 180 graden verandert.

Nadat u de correctiegewichten op de gebalanceerde rotor hebt aangebracht, drukt u op de toets "Exit - F10" (of op de functietoets F10 op het toetsenbord van de computer) om terug te keren naar het vorige werkveld "Four-Plane Balancing" en controleert u de effectiviteit van het balanceren. Na het uitvoeren van de controle worden de resultaten van de rotatiefrequentie van de rotor (Nob) en de RMS-waarden (Vo1, Vo2, Vo3, Vo4) en fasen (F1, F2, F3, F4) van de trilling bij de rotatiefrequentie van de gebalanceerde rotor worden opgeslagen. Tegelijkertijd verschijnt het werkveld "Balancing Weights" (zie Afbeelding 21) over het werkveld "Four-Plane Balancing", met de berekende parameters van aanvullende correctiegewichten die op de rotor geĆÆnstalleerd (of verwijderd) moeten worden om de resterende onbalans te compenseren. Bovendien toont dit werkveld de waarden van de resterende onbalans na het balanceren. Als de waarden van de resttrilling en/of resterende onbalans van de gebalanceerde rotor voldoen aan de tolerantievereisten die in de technische documentatie zijn gespecificeerd, kan het balanceerproces worden voltooid. Anders kan het balanceerproces worden voortgezet. Deze methode maakt het mogelijk om mogelijke fouten te corrigeren door opeenvolgende benaderingen die kunnen optreden bij het installeren (verwijderen) van het correctiegewicht op de gebalanceerde rotor.

Als het balanceerproces doorgaat, moeten er extra correctiegewichten op de gebalanceerde rotor worden geĆÆnstalleerd (of verwijderd) volgens de parameters die zijn opgegeven in het werkveld "Balanceergewichten".

De knop "Coƫfficiƫnten - F8" (of de functietoets F8 op het toetsenbord van de computer) wordt gebruikt om de rotorbalanscoƫfficiƫnten (dynamische invloedscoƫfficiƫnten), berekend op basis van de resultaten van de vijf kalibratieruns, te bekijken en op te slaan in het geheugen van de computer.

7. Aanbevolen nauwkeurigheidscategorieƫn voor starre rotoren

Tabel 2. Aanbevolen uitbalanceernauwkeurigheidsklassen voor stijve rotors.

Afb. 7.34. Berekeningsvenster voor balanceringstolerantie

Aanbevolen nauwkeurigheidscategorieƫn voor starre rotoren

Soorten machines (Rotors) Nauwkeurigheidsklasse balanceren Waarde eper Ī© mm/s
Aandrijfkrukassen (structureel ongebalanceerd) voor grote scheepsdieselmotoren met laag toerental (zuigersnelheid minder dan 9 m/s) G 4000 4000
Aandrijfkrukassen (structureel gebalanceerd) voor grote scheepsdieselmotoren met laag toerental (zuigersnelheid minder dan 9 m/s) G 1600 1600
Aandrijfkrukassen (structureel uit balans) op trillingsdempers G 630 630
Aandrijfkrukassen (structureel uit balans) op stijve steunen G 250 250
Zuigermotoren voor personenauto's, vrachtwagens en locomotieven G 100 100
Auto-onderdelen: wielen, velgen, wielstellen, transmissies
Aandrijfkrukassen (structureel gebalanceerd) op trillingsdempers G 40 40
Landbouwmachines G 16 16
Aandrijfkrukassen (gebalanceerd) op stijve steunen
Breekmachines
Aandrijfassen (aandrijfassen, schroefassen)
Gasturbines voor vliegtuigen G 6.3 6.3
Centrifuges (afscheiders, bezinkers)
Elektromotoren en generatoren (met een ashoogte van minstens 80 mm) met een maximaal nominaal toerental tot 950 min.-1
Elektromotoren met een ashoogte van minder dan 80 mm
Ventilatoren
Tandwielaandrijvingen
Machines voor algemeen gebruik
Metalen snijmachines
Machines voor het maken van papier
Pompen
Turboladers
Waterturbines
Compressoren
Computergestuurde aandrijvingen G 2.5 2.5
Elektromotoren en generatoren (met een ashoogte van minstens 80 mm) met een maximaal nominaal toerental van meer dan 950 min.-1
Gas- en stoomturbines
Aandrijvingen voor metaalsnijmachines
Textielmachines
Aandrijvingen voor audio- en videoapparatuur G 1 1
Aandrijvingen voor slijpmachines
Spindels en aandrijvingen van precisieapparatuur G 0.4 0.4

 

Categorieƫn: VoorbeeldrotorenOplossingenInhoud
Tags:

0 Opmerkingen

Geef een reactie

Avatar plaatshouder
nl_NLDutch
nl_NLDutch en_USEnglish bg_BGBulgarian zh_CNChinese hrCroatian cs_CZCzech da_DKDanish etEstonian fiFinnish fr_FRFrench de_DEGerman elGreek hu_HUHungarian id_IDIndonesian it_ITItalian jaJapanese ko_KRKorean lvLatvian lt_LTLithuanian nb_NONorwegian pl_PLPolish pt_BRPortuguese (Brazil) pt_PTPortuguese (Portugal) ro_RORomanian ru_RURussian sk_SKSlovak sl_SISlovenian es_ESSpanish sv_SESwedish tr_TRTurkish ukUkrainian