Echilibrarea arborelui de transmisie

Publicat de Nikolai Shelkovenko pe

Cuprins

1. Tipuri de arbori de transmisie

O transmisie cu articulație cardanică (arbore de transmisie) este un mecanism care transmite cuplul între arbori care se intersectează în centrul articulației cardanice și care se pot deplasa unul față de celălalt la un anumit unghi. La un vehicul, arborele de transmisie transmite cuplul de la cutia de viteze (sau cutia de transfer) la punțile motoare în cazul unei configurații clasice sau cu tracțiune integrală. În cazul vehiculelor cu tracțiune integrală, articulația cardanică conectează, de obicei, arborele condus al cutiei de viteze cu arborele de transmisie al cutiei de transfer, iar arborii conduși ai cutiei de transfer cu arborii de transmisie ai transmisiilor principale ale punților motoare.

Unitățile montate pe cadru (cum ar fi cutia de viteze și cutia de transfer) se pot deplasa unele față de altele datorită deformării suporturilor lor și a cadrului însuși. Între timp, punțile motoare sunt atașate la cadru prin intermediul suspensiei și se pot deplasa în raport cu cadrul și cu unitățile montate pe acesta din cauza deformării elementelor elastice ale suspensiei. Această mișcare poate modifica nu numai unghiurile arborilor de transmisie care leagă unitățile, ci și distanța dintre unități.

Transmisia cu articulație universală are un dezavantaj semnificativ: rotația neuniformă a arborilor. Dacă un arbore se rotește uniform, celălalt nu se rotește, iar această neuniformitate crește odată cu unghiul dintre arbori. Această limitare împiedică utilizarea unei transmisii cu cardan în multe aplicații, cum ar fi în transmisia vehiculelor cu tracțiune față, unde problema principală este transmiterea cuplului către roțile care se rotesc. Acest dezavantaj poate fi compensat parțial prin utilizarea de articulații universale duble pe un singur arbore, care sunt rotite cu un sfert de tură unul față de celălalt. Cu toate acestea, în cazul aplicațiilor care necesită o rotație uniformă, se utilizează de obicei în schimb articulații cu viteză constantă (articulații CV). Articulațiile CV sunt un design mai avansat, dar și mai complex, care servește aceluiași scop.

Transmisiile cu articulație universală pot consta din una sau mai multe articulații universale conectate prin arbori de transmisie și suporturi intermediare.

Figura 1. Diagrama unei transmisii cu articulație universală: 1, 4, 6 - arbori de transmisie; 2, 5 - articulații universale; 3 - conexiune de compensare; u1, u2 - unghiuri între arbori.

În general, o transmisie cu articulație cardanică este formată din articulațiile cardanice 2 și 5, arborii de transmisie 1, 4 și 6 și o conexiune de compensare 3. Uneori, arborele de transmisie este instalat pe un suport intermediar atașat la traversa cadrului vehiculului. Articulațiile universale asigură transmiterea cuplului între arbori ale căror axe se intersectează în unghi. Articulațiile universale se împart în tipuri neuniforme și cu viteză constantă. Articulațiile cu viteză neuniformă se clasifică la rândul lor în tipuri elastice și rigide. Articulațiile cu viteză constantă pot fi de tip sferic cu caneluri de divizare, de tip sferic cu pârghie de divizare și de tip came. Acestea sunt instalate de obicei în acționarea roților controlate de conducere, unde unghiul dintre arbori poate ajunge la 45°, iar centrul articulației universale trebuie să coincidă cu punctul de intersecție dintre axele de rotație ale roții și axa de rotație a acesteia.

Articulațiile universale elastice transmit cuplul între arbori cu axe care se intersectează la un unghi de 2...3° datorită deformării elastice a elementelor de legătură. O articulație rigidă cu viteză neuniformă transmite cuplul de la un arbore la altul prin conectarea mobilă a unor elemente rigide. Ea este formată din două juguri - 3 și 5, în ale căror găuri cilindrice sunt instalate, pe rulmenți, capetele A, B, V și G ale elementului de legătură - crucea 4. Jugurile sunt conectate în mod rigid la arborii 1 și 2. Jugul 5 se poate roti în jurul axei BG a crucii și, în același timp, împreună cu crucea, se poate roti în jurul axei AV, permițând astfel transmiterea rotației de la un arbore la altul cu un unghi variabil între ele.

Figura 2. Diagrama unei articulații universale rigide cu viteză neuniformă

Dacă arborele 7 se rotește în jurul axei sale cu un unghi α, atunci arborele 2 se va roti cu un unghi β în aceeași perioadă. Relația dintre unghiurile de rotație ale arborilor 7 și 2 este determinată de expresia tanα = tanβ * cosγ, unde γ este unghiul la care sunt poziționate axele arborilor. Această expresie indică faptul că unghiul β este uneori mai mic, egal sau mai mare decât unghiul α. Egalitatea acestor unghiuri apare la fiecare 90° de rotație a arborelui 7. Prin urmare, în cazul unei rotații uniforme a arborelui 1, viteza unghiulară a arborelui 2 este neuniformă și variază conform unei legi sinusoidale. Neuniformitatea rotației arborelui 2 devine mai semnificativă pe măsură ce crește unghiul γ dintre axele arborelui.

Dacă rotația neuniformă a arborelui 2 este transmisă la arborii unităților, vor apărea sarcini pulsatorii suplimentare în transmisie, care vor crește odată cu unghiul γ. Pentru a împiedica transmiterea rotației neuniforme a arborelui 2 la arborii unităților, se utilizează două articulații universale în transmisia cu articulație universală. Acestea sunt instalate astfel încât unghiurile γ1 și γ2 să fie egale; furcile articulațiilor universale, fixate pe arborele 4 cu rotație neuniformă, trebuie să fie poziționate în același plan.

În figura 3 este prezentată proiectarea principalelor părți ale transmisiilor cu articulație universală. O articulație universală cu viteză neuniformă este formată din două juguri (1) conectate printr-o cruce (3). Una dintre juguri are uneori o flanșă, în timp ce cealaltă este sudată la tubul arborelui de transmisie sau are un capăt canelat (6) (sau manșon) pentru conectarea la arborele de transmisie. Butucii crucii sunt instalați în ochiurile ambelor juguri pe rulmenți cu ace (7). Fiecare rulment este adăpostit într-o carcasă (2) și este ținut în ochiul jugului cu un capac, care este fixat de jug cu două șuruburi blocate de filetele de pe șaibă. În unele cazuri, rulmenții sunt fixați în juguri cu inele de siguranță. Pentru a reține lubrifierea în rulment și pentru a-l proteja de apă și murdărie, există o garnitură de cauciuc cu strângere automată. Cavitatea interioară a crucii este umplută cu unsoare prin intermediul unui racord de ungere, care ajunge la rulmenți. Crucea are, de obicei, o supapă de siguranță pentru a proteja garnitura de deteriorare din cauza presiunii ungerii pompate în cruce. Conexiunea canelată (6) este lubrifiată cu ajutorul racordului de ungere (5).

Figura 3. Detalii ale unei articulații universale rigide cu viteză neuniformă

Unghiul maxim dintre axele arborilor conectați prin articulații universale rigide cu viteză neuniformă nu depășește, de obicei, 20°, deoarece eficiența scade semnificativ la unghiuri mai mari. În cazul în care unghiul dintre axele arborilor variază între 0...2%, butucii crucii sunt deformați de rulmenții cu ace, ceea ce determină defectarea rapidă a articulației universale.

La transmisiile vehiculelor cu șenile de mare viteză, se utilizează adesea articulații universale cu tipuri de cuplaj cu angrenaje, care permit transmiterea cuplului între arbori cu axe care se intersectează la unghiuri de până la 1,5...2°.

Arborii de transmisie sunt de obicei tubulari, folosind tuburi din oțel special fără sudură sau sudate. Jugurile articulațiilor universale, manșoanele canelate sau vârfurile sunt sudate pe tuburi. Pentru a reduce sarcinile transversale care acționează asupra arborelui de transmisie, echilibrarea dinamică se realizează cu articulațiile cardanice asamblate. Dezechilibrul se corectează prin sudarea plăcilor de echilibrare pe arborele de transmisie sau, uneori, prin instalarea unor plăci de echilibrare sub capacele de rulment ale articulațiilor cardanice. Poziția relativă a pieselor de legătură canelate după asamblarea și echilibrarea transmisiei cardanice în fabrică este de obicei marcată cu etichete speciale.

Conexiunea de compensare a transmisiei cardanice este de obicei realizată sub forma unei conexiuni canelate, permițând mișcarea axială a pieselor transmisiei cardanice. Aceasta constă dintr-un vârf canelat care se potrivește în manșonul canelat al transmisiei cardanice. Lubrifierea se introduce în conexiunea canelată printr-un racord de ungere sau se aplică în timpul asamblării și se înlocuiește după o utilizare prelungită a vehiculului. De obicei, se instalează o garnitură și un capac pentru a preveni scurgerile de unsoare și contaminarea.

În cazul arborilor de transmisie lungi, în cazul transmisiilor cu cardan se folosesc de obicei suporturi intermediare. Un suport intermediar constă, de obicei, dintr-un suport înșurubat pe traversa cadrului vehiculului, în care este montat un rulment cu bile într-un inel elastic din cauciuc. Rulmentul este etanșat pe ambele părți cu capace și are un dispozitiv de lubrifiere. Inelul de cauciuc elastic ajută la compensarea inexactităților de asamblare și a nealinierii rulmenților care pot apărea din cauza deformărilor cadrului.

O articulație universală cu rulmenți cu ace (figura 4a) este formată din juguri, o cruce, rulmenți cu ace și garnituri. Cupele cu rulmenți cu ace se montează pe butucii crucii și se etanșează cu garnituri. Cupele sunt fixate în juguri cu inele elastice sau capace fixate cu șuruburi. Articulațiile universale sunt lubrifiate printr-un racord de unsoare prin intermediul unor găuri interne în cruce. Se utilizează o supapă de siguranță pentru a elimina presiunea excesivă a uleiului în articulație. În timpul rotirii uniforme a jugului conducător, jugul condus se rotește neuniform: avansează și rămâne în urma jugului conducător de două ori pe revoluție. Pentru a elimina rotația neuniformă și a reduce sarcinile inerțiale, se utilizează două articulații universale.

La acționarea roților motoare din față sunt instalate articulații cardanice cu viteză constantă. Transmisia cu articulație cardanică cu viteză constantă a vehiculelor GAZ-66 și ZIL-131 constă în jugurile 2, 5 (figura 4b), patru bile 7 și o bilă centrală 8. Jugul de antrenare 2 este solidar cu arborele interior al punții, în timp ce jugul condus este forjat împreună cu arborele exterior al punții, la capătul căruia este fixat butucul roții. Momentul de antrenare de la jugul 2 la jugul 5 este transmis prin intermediul bilelor 7, care se deplasează de-a lungul unor caneluri circulare din juguri. Sfera centrală 8 servește la centrarea jugurilor și este menținută în poziție de știfturile 3, 4. Frecvența de rotație a jugurilor 2, 5 este aceeași datorită simetriei mecanismului în raport cu jugurile. Schimbarea lungimii arborelui este asigurată de legăturile libere cu caneluri ale jugurilor cu arborele.

Figura 4. Articulații cardanice: a - articulație cardanică: 1 - capac; 2 - cupă; 3 - rulment cu ace; 4 - garnitură; 5, 9 - juguri; 6 - supapă de siguranță; 7 - cruce; 8 - racord de ungere; 10 - șurub; b - articulație cardanică cu viteză constantă: 1 - arborele interior al axei; 2 - jugul motor; 3, 4 - știfturi; 5 - jugul condus; 6 - arborele exterior al axei; 7 - bile; 8 - bilă centrală

2. Defecțiuni ale transmisiei cu articulație universală

Defecțiunile transmisiei cardanice se manifestă, de obicei, prin lovituri puternice în articulațiile cardanice care apar atunci când vehiculul este în mișcare, în special în timpul trecerilor între viteze și al creșterilor bruște ale turației arborelui cotit al motorului (de exemplu, la trecerea de la frânarea motorului la accelerare). Un semn de funcționare defectuoasă a articulației cardanice poate fi încălzirea acesteia la o temperatură ridicată (peste 100°C). Acest lucru se întâmplă din cauza uzurii semnificative a bucșelor și a butucilor articulației cardanice, a rulmenților cu ace, a crucilor și a conexiunilor canelate, ceea ce duce la o nealiniere a articulației cardanice și la sarcini axiale de impact semnificative asupra rulmenților cu ace. Deteriorarea garniturilor de plută ale crucii articulației universale duce la uzura rapidă a butucului și a rulmentului acestuia.

În timpul întreținerii, se verifică acționarea articulației cardanice prin rotirea bruscă a arborelui de transmisie cu mâna în ambele direcții. Gradul de rotație liberă a arborelui determină gradul de uzură a articulațiilor cardanice și a conexiunilor canelate. La fiecare 8-10 mii de kilometri, se verifică starea îmbinărilor cu șuruburi ale flanșelor arborelui condus al cutiei de viteze și ale arborelui de antrenare al transmisiei principale cu flanșele articulațiilor cardanice de capăt și fixarea suportului intermediar al arborelui de transmisie. Se verifică, de asemenea, starea cizmelor de cauciuc de pe conexiunile canelate și a garniturilor de plută ale articulației cardanice încrucișate. Toate șuruburile de fixare trebuie să fie strânse complet (cuplu de strângere 8-10 kgf-m).

Rulmenții cu ace ai articulațiilor cardanice sunt lubrifiați cu ulei lichid utilizat pentru unitățile de transmisie; conexiunile canelate din majoritatea vehiculelor sunt lubrifiate cu grăsimi (US-1, US-2, 1-13 etc.); utilizarea grăsimii pentru lubrifierea rulmenților cu ace este strict interzisă. La unele vehicule, conexiunile canelate sunt lubrifiate cu ulei de transmisie. Rulmentul suportului intermediar, montat într-un manșon de cauciuc, practic nu necesită lubrifiere, deoarece este lubrifiat în timpul asamblării din fabrică. Rulmentul de susținere al vehiculului ZIL-130 este lubrifiat cu unsoare prin intermediul unui racord de presiune în timpul întreținerii periodice (la fiecare 1100-1700 km).

Figura 5. Acționarea articulației universale: 1 - flanșă pentru fixarea arborelui de transmisie; 2 - cruce de articulație cardanică; 3 - jugul articulației cardanice; 4 - jugul glisant; 5 - tubul arborelui de transmisie; 6 - rulment cu role cu ace cu capăt închis.

Transmisia cu articulație cardanică este formată din două articulații cardanice cu rulmenți cu ace, conectate printr-un arbore gol și un jug glisant cu caneluri involuntare. Pentru a asigura o protecție fiabilă împotriva murdăriei și pentru a asigura o bună lubrifiere a conexiunii canelate, jugul glisant (6), conectat la arborele secundar (2) al cutiei de viteze, este plasat într-o prelungire (1) atașată la carcasa cutiei de viteze. În plus, această amplasare a conexiunii canelate (în afara zonei dintre articulații) sporește semnificativ rigiditatea transmisiei cardanice și reduce probabilitatea de vibrații ale arborelui atunci când conexiunea canelată glisantă se uzează.

Arborele de transmisie este alcătuit dintr-un tub (8) cu pereți subțiri, sudat electric, în care sunt montate prin presare la fiecare capăt două juguri identice (9), care sunt apoi sudate prin sudare cu arc electric. Carcasele de rulmenți cu ace (18) ale crucii (25) sunt montate prin presare în ochiurile jugurilor (9) și sunt fixate cu inele de reținere cu arc (20). Fiecare rulment al articulației universale conține 22 de ace (21). Capacele ștanțate (24) sunt montate prin presare pe butucii proeminenți ai crucilor, în care sunt instalate inele de plută (23). Rulmenții sunt lubrifiați cu ajutorul unui dispozitiv de ungere unghiulară (17) înșurubat într-o gaură filetată din centrul crucii, conectată la canalele de trecere din butucii crucii. Pe partea opusă a crucii articulației universale, în centrul acesteia se află o supapă de siguranță (16), concepută pentru a elibera excesul de unsoare la umplerea crucii și a rulmenților și pentru a preveni acumularea de presiune în interiorul crucii în timpul funcționării (supapa se activează la o presiune de aproximativ 3,5 kg/cm²). Necesitatea includerii unei supape de siguranță se datorează faptului că o creștere excesivă a presiunii în interiorul crucii poate duce la deteriorarea (extrudarea) garniturilor de plută.

Figura 6. Ansamblul arborelui de transmisie: 1 - prelungirea cutiei de viteze; 2 - arborele secundar al cutiei de viteze; 3 și 5 - deflectoare de murdărie; 4 - garnituri de cauciuc; 6 - jugul glisant; 7 - placa de echilibrare; 8 - tubul arborelui de transmisie; 9 - jugul; 10 - flanșa jugului; 11 - șurub; 12 - flanșa angrenajului de transmisie a punții spate; 13 - șaibă elastică; 14 - piuliță; 15 - axa spate; 16 - supapă de siguranță; 17 - ungător unghiular; 18 - rulment cu ace; 19 - ochi de jug; 20 - inel de reținere a arcului; 21 - ac; 22 - șaibă cu capăt toroidal; 23 - inel de plută; 24 - capac ștanțat; 25 - cruce

Arborele de transmisie, asamblat cu ambele articulații cardanice, este atent echilibrat dinamic la ambele capete prin sudarea plăcilor de echilibrare (7) pe tub. Prin urmare, atunci când se demontează arborele, toate piesele sale trebuie marcate cu atenție, astfel încât să poată fi reasamblate în pozițiile lor inițiale. Nerespectarea acestei instrucțiuni perturbă echilibrul arborelui, provocând vibrații care pot deteriora transmisia și caroseria vehiculului. În cazul în care piesele individuale se uzează, în special dacă tubul se îndoaie din cauza unui impact și devine imposibilă echilibrarea dinamică a arborelui după asamblare, întregul arbore trebuie înlocuit.

Defecțiuni posibile ale arborelui de transmisie, cauzele și soluțiile acestora

Cauza funcționării defectuoase Soluție
Vibrații ale arborelui de transmisie
1. Îndoirea arborelui din cauza unui obstacol 1. Îndreptați și echilibrați dinamic arborele asamblat sau înlocuiți arborele asamblat
2. Uzura rulmenților și a crucilor 2. Înlocuiți rulmenții și crucile și echilibrați dinamic arborele asamblat
3. Uzura bucșelor de extensie și a jugului de alunecare 3. Înlocuiți extensia și jugul glisant și echilibrați dinamic arborele asamblat
Ciocniri la pornire și la accelerare
1. Uzura canelurilor jugului glisant sau a arborelui secundar al cutiei de viteze 1. Înlocuiți piesele uzate. Atunci când înlocuiți jugul glisant, echilibrați dinamic arborele asamblat
2. Șuruburi slăbite care fixează jugul flanșei la flanșa angrenajului de transmisie a punții spate 2. Strângeți șuruburile
Aruncarea uleiului din garniturile de etanșare a articulației universale
Uzura inelelor de plută în garniturile de etanșare a articulațiilor universale Înlocuiți inelele de plută, menținând poziția relativă a tuturor pieselor arborelui de transmisie în timpul reasamblării. În cazul în care există uzură la nivelul crucilor și al rulmenților, înlocuiți rulmenții și crucile și echilibrați dinamic arborele asamblat

3. Echilibrarea arborelui de transmisie

După repararea și asamblarea arborelui de transmisie, acesta este echilibrat dinamic pe o mașină. Un model de mașină de echilibrare este prezentat în figura 7. Mașina este compusă dintr-o placă (18), un cadru pendul (8) montat pe patru tije elastice verticale (3), asigurând oscilația sa în plan orizontal. Pe tuburile longitudinale ale cadrului pendulului (8) sunt montate o consolă și un braț frontal (9), fixate pe un suport (4). Brațul din spate (6) se află pe o traversă mobilă (5), permițând echilibrarea dinamică a arborilor de transmisie de diferite lungimi. Axele de capătul de transmisie sunt montate pe rulmenți cu bile de precizie. Arborele de la capul frontal (9) este acționat de un motor electric instalat în baza mașinii, prin intermediul unei transmisii cu curea trapezoidală și al unui arbore intermediar, pe care este montat un membru (10) (disc gradat). În plus, pe placa mașinii (18) sunt instalate două suporturi (15) cu știfturi de blocare retractabile (17), care asigură fixarea capetelor din față și din spate ale cadrului pendulului în funcție de echilibrarea capătului din față sau din spate al arborelui de transmisie.

Figura 7. Mașină de echilibrare dinamică pentru arbori de transmisie

1-crampon; 2-amortizoare; 3-troncă elastică; 4-sticlă; 5-traversă mobilă; 6-pupă posterioară; 7-bară transversală; 8-cadru pendul; 9-pupă de acționare frontală; 10-disc de braț; 11-milivoltmetru; 12-braț al arborelui de comutare-rectificare; 13-senzor magnetoelectric; 14-stativ fix; 15-stativ fixator; 16-suport; 17-fixator; 18-placă suport

Standurile fixe (14) sunt montate în partea din spate a plăcii mașinii, iar pe acestea sunt instalați senzori magnetoelectrici (13), cu tije conectate la capetele cadrului pendulului. Pentru a preveni vibrațiile de rezonanță ale cadrului, sub suporturile (4) sunt instalate amortizoare (2) umplute cu ulei.

În timpul echilibrării dinamice, ansamblul arborelui de transmisie cu jugul glisant este instalat și fixat pe mașină. Un capăt al arborelui de transmisie este conectat prin intermediul unei flanșe cu jug la flanșa capului de antrenare din față, iar celălalt capăt, prin gâtul de susținere al jugului glisant, la manșonul canelat al capului din spate. Apoi se verifică ușurința de rotație a arborelui de transmisie, iar un capăt al cadrului pendular al mașinii este fixat cu ajutorul dispozitivului de fixare. După pornirea mașinii, membrul redresorului se rotește în sens invers acelor de ceasornic, aducând acul milivoltmetrului la valoarea maximă. Citirea milivoltmetrului corespunde mărimii dezechilibrului. Scara milivoltmetrului este gradată în grame-centimetri sau grame de contragreutate. Continuând să rotiți membrul redresorului în sens invers acelor de ceasornic, citirea milivoltmetrului este adusă la zero, iar mașina este oprită. Pe baza citirii brațului redresorului, se determină deplasarea unghiulară (unghiul de deplasare a dezechilibrului) și, prin rotirea manuală a arborelui de transmisie, se stabilește această valoare pe brațul arborelui intermediar. Locul de sudură al plăcii de echilibrare va fi în partea superioară a arborelui de transmisie, iar partea ponderată în partea inferioară în planul de corecție. Apoi se fixează placa de echilibrare și se leagă cu sârmă subțire la o distanță de 10 mm de la sudură, se pornește mașina și se verifică echilibrul capătului arborelui de transmisie cu placa. Dezechilibrul nu trebuie să fie mai mare de 70 g cm. Apoi, eliberând un capăt și fixând celălalt capăt al cadrului pendulului cu suportul de fixare, se realizează echilibrarea dinamică a celuilalt capăt al arborelui de transmisie în conformitate cu secvența tehnologică descrisă mai sus.

Arborii de transmisie au unele caracteristici de echilibrare. Pentru majoritatea pieselor, baza pentru echilibrarea dinamică este reprezentată de gâturile de susținere (de exemplu, rotoarele motoarelor electrice, turbinele, fusurile, arborele cotit etc.), dar în cazul arborilor de transmisie, aceasta este reprezentată de flanșe. În timpul asamblării, există goluri inevitabile în diferite conexiuni care duc la dezechilibru. În cazul în care nu se poate obține un dezechilibru minim în timpul echilibrării, arborele este respins. Precizia echilibrării este influențată de următorii factori:

  • Decalaj în conexiunea dintre cureaua de aterizare a flanșei arborelui de transmisie și orificiul interior al flanșei de prindere a capetelor de susținere stânga și dreapta;
  • Rulajul radial și de capăt al suprafețelor de bază ale flanșei;
  • Lacune în articulații și conexiuni cu caneluri. Prezența grăsimii în cavitatea conexiunii canelate poate duce la un dezechilibru "flotant". Dacă aceasta împiedică obținerea preciziei de echilibrare necesare, arborele de transmisie se echilibrează fără unsoare.

Unele dezechilibre pot fi complet de necorectat. Dacă se observă o frecare crescută în articulațiile cardanice ale arborelui de transmisie, crește influența reciprocă a planurilor de corecție. Acest lucru duce la o scădere a performanței și a preciziei de echilibrare.

În conformitate cu OST 37.001.053-74, sunt stabilite următoarele norme de dezechilibru: arborii de transmisie cu două articulații (cu doi suporți) sunt echilibrați dinamic, iar cu trei (cu trei suporți) - asamblați cu suportul intermediar; flanșele (jugurile) arborilor de transmisie și cuplajelor cu o greutate mai mare de 5 kg sunt echilibrate static înainte de asamblarea arborelui sau a cuplajului; normele de dezechilibru rezidual pentru arborii de transmisie la fiecare capăt sau la suportul intermediar al arborilor de transmisie cu trei articulații sunt evaluate prin dezechilibru specific;

Norma maximă admisibilă de dezechilibru rezidual specific la fiecare capăt al arborelui sau la suportul intermediar, precum și pentru arborele de transmisie cu trei articulații în orice poziție pe standul de echilibrare, nu trebuie să depășească: pentru transmisiile autoturismelor și ale camioanelor cu încărcătură mică (până la 1 t) și ale autobuzelor foarte mici - 6 g-cm/kg, pentru restul - 10 g-cm/kg. Norma maximă admisibilă de dezechilibru rezidual al arborelui de transmisie sau al arborelui de transmisie cu trei articulații trebuie să fie asigurată pe standul de echilibrare la o frecvență de rotație corespunzătoare frecvențelor acestora în transmisie la viteza maximă a vehiculului.

Pentru arborii de transmisie și arborii de transmisie cu trei articulații ale autocamioanelor cu o capacitate de încărcare de 4 t și peste, autobuze mici și mari, este permisă o reducere a frecvenței de rotație pe standul de echilibrare la 70% din frecvența de rotație a arborilor de transmisie la viteza maximă a vehiculului. În conformitate cu OST 37.001.053-74, frecvența de rotație de echilibrare a arborilor de transmisie trebuie să fie egală cu:

nb = (0.7 ... 1.0) nr,

unde nb - frecvența de rotație a balanței (trebuie să corespundă cu datele tehnice principale ale standului, n=3000 min.-1; nr - frecvența maximă de rotație de lucru, min-1.

În practică, din cauza spațiului dintre articulații și a conexiunilor canelate, arborele de transmisie nu poate fi echilibrat la frecvența de rotație recomandată. În acest caz, se alege o altă frecvență de rotație, la care se echilibrează.

4. Mașini moderne de echilibrare pentru arbori de transmisie

Figura 8. Mașină de echilibrare pentru arbori de transmisie cu o lungime de până la 2 metri și o greutate de până la 500 kg

Modelul are 2 suporturi și permite echilibrarea în 2 planuri de corecție.

Mașină de echilibrare pentru arbori de transmisie cu o lungime de până la 4200 mm și o greutate de până la 400 kg

Figura 9. Mașină de echilibrare pentru arbori de transmisie cu o lungime de până la 4200 mm și o greutate de până la 400 kg

Modelul are 4 suporturi și permite echilibrarea în 4 planuri de corecție simultan.

Figura 10. Mașină de echilibrare orizontală cu rulmenți tari pentru echilibrarea dinamică a arborilor de transmisie

1 - Element de echilibrare (arbore de transmisie); 2 - Baza mașinii; 3 - Suporturile mașinii; 4 - Acționarea mașinii; Elementele structurale ale suporturilor mașinii sunt prezentate în figura 9.

Figura 11. Elemente de susținere a mașinii pentru echilibrarea dinamică a arborilor de transmisie

1 - Suport nereglabil stânga; 2 - Suport intermediar reglabil (2 buc.); 3 - Suport fix nereglabil dreapta; 4 - Mâner de blocare a cadrului de susținere; 5 - Platforma de susținere mobilă; 6 - Piuliță de reglare verticală a suportului; 7 - Mânere de blocare a poziției verticale; 8 - Suport de prindere a suportului; 9 - Clemă mobilă cu rulment intermediar; 10 - Mâner de blocare a clemei; 11 - Blocare a suportului de prindere; 12 - Ax de acționare (conducător) pentru instalarea articolului; 13 - Ax de acționare

5. Pregătirea pentru echilibrarea arborelui de transmisie

În continuare, vom analiza configurarea suporturilor mașinii și instalarea elementului de echilibrare (arborele de transmisie cu patru suporturi) pe suporturile mașinii.

Figura 12. Instalarea flanșelor de tranziție pe axele mașinii de echilibrat

Figura 13. Instalarea arborelui de transmisie pe suporturile mașinii de echilibrare

Figura 14. Nivelarea arborelui de transmisie orizontal pe suporturile mașinii de echilibrare cu ajutorul unui nivel cu bule

Figura 15. Fixarea suporturilor intermediare ale mașinii de echilibrare pentru a preveni deplasarea verticală a arborelui de transmisie

Rotiți manual elementul pentru o tură completă. Asigurați-vă că acesta se rotește liber și fără să se blocheze pe suporturi. După aceasta, partea mecanică a mașinii este configurată, iar instalarea articolului este completă.

6. Procedura de echilibrare a arborelui de transmisie

Procesul de echilibrare a arborelui de transmisie pe mașina de echilibrare va fi analizat folosind ca exemplu sistemul de măsurare Balanset-4. Balanset-4 este o trusă de echilibrare portabilă concepută pentru echilibrarea în unul, două, trei și patru planuri de corecție a rotorilor, fie că se rotesc în rulmenți proprii, fie că sunt montați pe o mașină de echilibrare. Dispozitivul include până la patru senzori de vibrații, un senzor de unghi de fază, o unitate de măsurare cu patru canale și un computer portabil.

Întregul proces de echilibrare, inclusiv măsurarea, procesarea și afișarea informațiilor privind mărimea și localizarea greutăților de corecție, se realizează automat și nu necesită abilități și cunoștințe suplimentare din partea utilizatorului, în afara instrucțiunilor furnizate. Rezultatele tuturor operațiunilor de echilibrare sunt salvate în arhiva de echilibrare și pot fi tipărite sub formă de rapoarte, dacă este necesar. În plus față de echilibrare, Balanset-4 poate fi utilizat și ca vibrotachimetru obișnuit, permițând măsurarea pe patru canale a valorii medii pătratice (RMS) a vibrației totale, RMS a componentei rotaționale a vibrației și controlul frecvenței de rotație a rotorului.

În plus, dispozitivul permite afișarea graficelor funcției de timp și a spectrului de vibrații în funcție de viteza de vibrație, care pot fi utile pentru evaluarea stării tehnice a mașinii echilibrate.

Figura 16. Vedere exterioară a dispozitivului Balanset-4 utilizat ca sistem de măsurare și calcul al mașinii de echilibrare a arborelui de transmisie

Figura 17. Exemplu de utilizare a dispozitivului Balanset-4 ca sistem de măsurare și calcul al mașinii de echilibrare a arborelui de transmisie

Figura 18. Interfața cu utilizatorul a dispozitivului Balanset-4

Dispozitivul Balanset-4 poate fi echipat cu două tipuri de senzori - accelerometre de vibrații pentru măsurarea vibrațiilor (accelerația vibrațiilor) și senzori de forță. Senzorii de vibrații sunt utilizați pentru funcționarea pe mașini de echilibrare de tip post-rezonanță, în timp ce senzorii de forță sunt utilizați pentru mașinile de tip pre-rezonanță.

Figura 19. Instalarea senzorilor de vibrații Balanset-4 pe suporturile mașinii de echilibrare

Direcția axei de sensibilitate a senzorilor trebuie să corespundă cu direcția de deplasare a vibrației suportului, în acest caz - orizontală. Pentru informații suplimentare privind instalarea senzorilor, consultați secțiunea Echilibrarea rotorilor în condiții de funcționare. Instalarea senzorilor de forță depinde de caracteristicile de proiectare ale mașinii.

  1. Instalați senzorii de vibrații 1, 2, 3, 4 pe suporturile mașinii de echilibrat.
  2. Conectați senzorii de vibrații la conectorii X1, X2, X3, X4.
  3. Instalați senzorul de unghi de fază (tahometru cu laser) 5 astfel încât spațiul nominal dintre suprafața radială (sau de capăt) a rotorului echilibrat și carcasa senzorului să fie cuprins între 10 și 300 mm.
  4. Atașați pe suprafața rotorului un marcaj cu bandă reflectorizantă cu o lățime de cel puțin 10-15 mm.
  5. Conectați senzorul de unghi de fază la conectorul X5.
  6. Conectați unitatea de măsură la portul USB al computerului.
  7. Atunci când utilizați alimentarea de la rețea, conectați calculatorul la unitatea de alimentare.
  8. Conectați unitatea de alimentare la o rețea de 220 V, 50 Hz.
  9. Porniți calculatorul și selectați programul "BalCom-4".
  10. Apăsați butonul "F12-four-plane" (sau tasta de funcție F12 de pe tastatura calculatorului) pentru a selecta modul de măsurare simultană a vibrațiilor în patru planuri, utilizând senzorii de vibrații 1, 2, 3, 4, conectați la intrările X1, X2, X3 și X4 ale unității de măsurare.
  11. Pe ecranul calculatorului apare o diagramă mnemotehnică care ilustrează procesul de măsurare simultană a vibrațiilor pe patru canale de măsurare (sau procesul de echilibrare în patru planuri), așa cum se arată în figura 16.

Înainte de a efectua echilibrarea, se recomandă efectuarea de măsurători în modul vibrometru (butonul F5).

Figura 20. Măsurători în modul vibrometru

În cazul în care mărimea totală a vibrațiilor V1s (V2s) se potrivește aproximativ cu mărimea componentei rotaționale V1o (V2o), se poate presupune că principala contribuție la vibrațiile mecanismului se datorează dezechilibrului rotorului. În cazul în care magnitudinea totală a vibrațiilor V1s (V2s) depășește în mod semnificativ componenta rotațională V1o (V2o), se recomandă inspectarea mecanismului - verificați starea rulmenților, asigurați o montare sigură pe fundație, verificați dacă rotorul nu intră în contact cu piesele staționare în timpul rotației și luați în considerare influența vibrațiilor provenite de la alte mecanisme etc.

Studierea graficelor funcției de timp și a spectrelor de vibrații obținute în modul "Graphs-Spectral Analysis" poate fi utilă în acest caz.

Software pentru echilibrul portabil Balanset-1A și analizorul de vibrații. Diagrame ale spectrului de vibrații.

Figura 21. Graficele funcției de timp și ale spectrului de vibrații

Graficul arată la ce frecvențe nivelurile de vibrații sunt cele mai ridicate. În cazul în care aceste frecvențe diferă de frecvența de rotație a rotorului mecanismului echilibrat, este necesar să se identifice sursele acestor componente de vibrații și să se ia măsuri pentru a le elimina înainte de echilibrare.

De asemenea, este important să se acorde atenție stabilității citirilor în modul vibrometru - amplitudinea și faza vibrației nu trebuie să se modifice cu mai mult de 10-15% în timpul măsurătorilor. În caz contrar, este posibil ca mecanismul să funcționeze în apropierea unei regiuni de rezonanță. În acest caz, trebuie ajustată viteza rotorului.

Atunci când se efectuează echilibrarea pe patru planuri în modul "primar", sunt necesare cinci curse de calibrare și cel puțin o cursă de verificare a mașinii echilibrate. Măsurarea vibrațiilor în timpul primei rulări a mașinii fără o greutate de probă se efectuează în spațiul de lucru "Four-Planance Balancing" (Echilibrare pe patru planuri). Rulajele ulterioare se efectuează cu o greutate de probă, instalată secvențial pe arborele de transmisie în fiecare plan de corecție (în zona fiecărui suport al mașinii de echilibrare).

Înainte de fiecare rulare ulterioară, trebuie să se parcurgă următorii pași:

  • Opriți rotația rotorului mașinii echilibrate.
  • Îndepărtați greutatea de încercare instalată anterior.
  • Instalați greutatea de probă în planul următor.

Figura 23. Spațiul de lucru pentru echilibrarea pe patru planuri

După finalizarea fiecărei măsurători, rezultatele privind frecvența de rotație a rotorului (Nob), precum și valorile RMS (Vo1, Vo2, Vo3, Vo4) și fazele (F1, F2, F3, F4) a vibrației la frecvența de rotație a rotorului echilibrat sunt salvate în câmpurile corespunzătoare din fereastra programului. După cea de-a cincea execuție (Weight in Plane 4), apare spațiul de lucru "Balancing Weights" (vezi figura 24), în care sunt afișate valorile calculate ale maselor (M1, M2, M3, M4) și unghiurile de instalare (f1, f2, f3, f4) a greutăților de corecție care trebuie instalate pe rotor în patru planuri pentru a compensa dezechilibrul acestuia.

Figura 24. Spațiul de lucru cu parametrii calculați ai greutăților de corecție în patru planuri

Atenție!: După finalizarea procesului de măsurare în timpul celei de-a cincea funcționări a mașinii echilibrate, este necesar să se oprească rotația rotorului și să se îndepărteze greutatea de probă instalată anterior. Numai după aceasta puteți trece la instalarea (sau îndepărtarea) greutăților de corecție pe rotor.

Poziția unghiulară pentru adăugarea (sau îndepărtarea) greutății de corecție pe rotor în sistemul de coordonate polare se măsoară de la locul de instalare a greutății de probă. Direcția de măsurare a unghiului coincide cu direcția de rotație a rotorului. În cazul echilibrării prin palete, paleta rotorului echilibrat considerată în mod condiționat ca fiind prima paletă coincide cu locația de instalare a greutății de probă. Direcția de numerotare a lamelelor indicată pe afișajul computerului urmărește direcția de rotație a rotorului.

În această versiune a programului, se presupune în mod implicit că greutatea corectivă va fi adăugată la rotor. Acest lucru este indicat prin marcajul setat în câmpul "Add" (Adăugare). În cazul în care este necesară corectarea dezechilibrului prin îndepărtarea greutății (de exemplu, prin găurire), setați semnul din câmpul "Remove" (Îndepărtare) cu ajutorul mouse-ului, după care poziția unghiulară a greutății de corecție se va modifica automat cu 180 de grade.

După instalarea greutăților de corecție pe rotorul echilibrat, apăsați butonul "Exit - F10" (sau tasta de funcție F10 de pe tastatura computerului) pentru a reveni la spațiul de lucru anterior "Four-Plane Balancing" și a verifica eficiența operațiunii de echilibrare. După finalizarea execuției de verificare, rezultatele frecvenței de rotație a rotorului (Nob) și valorile RMS (Vo1, Vo2, Vo3, Vo4) și fazele (F1, F2, F3, F4) a vibrației la frecvența de rotație a rotorului echilibrat sunt salvate. Simultan, spațiul de lucru "Balancing Weights" (a se vedea figura 21) apare peste spațiul de lucru "Four-Plane Balancing", afișând parametrii calculați ai greutăților corective suplimentare care trebuie instalate (sau îndepărtate) pe rotor pentru a compensa dezechilibrul rezidual al acestuia. În plus, acest spațiu de lucru afișează valorile dezechilibrului rezidual obținut după echilibrare. Dacă valorile vibrațiilor reziduale și/sau ale dezechilibrului rezidual al rotorului echilibrat respectă cerințele de toleranță specificate în documentația tehnică, procesul de echilibrare poate fi finalizat. În caz contrar, procesul de echilibrare poate fi continuat. Această metodă permite corectarea posibilelor erori prin aproximări succesive care pot apărea la instalarea (îndepărtarea) greutății de corecție pe rotorul echilibrat.

Dacă procesul de echilibrare continuă, trebuie instalate (sau îndepărtate) greutăți de corecție suplimentare pe rotorul echilibrat, în conformitate cu parametrii specificați în spațiul de lucru "Balancing Weights" (Greutăți de echilibrare).

Butonul "Coeficienți - F8" (sau tasta F8 de pe tastatura computerului) este utilizat pentru a vizualiza și a salva în memoria computerului coeficienții de echilibrare a rotorului (coeficienți de influență dinamică) calculați din rezultatele celor cinci cicluri de calibrare.

7. Clase de precizie de echilibrare recomandate pentru rotoarele rigide

Tabelul 2. Clase de precizie de echilibrare recomandate pentru rotoarele rigide.

Fig. 7.34. Fereastra de calcul a toleranței de echilibrare

Clase de precizie de echilibrare recomandate pentru rotoarele rigide

Tipuri de mașini (rotoare) Clasa de precizie de echilibrare Valoare eper Ω mm/s
Arborele cotit de transmisie (structural dezechilibrat) pentru motoare diesel marine mari cu turație redusă (viteza pistonului mai mică de 9 m/s) G 4000 4000
Arborele cotit (echilibrat structural) pentru motoare diesel marine mari cu turație redusă (viteza pistonului mai mică de 9 m/s) G 1600 1600
Arborele cotit (structural dezechilibrat) pe izolatori de vibrații G 630 630
Arborele cotit (structural dezechilibrat) pe suporturi rigide G 250 250
Motoare cu piston asamblate pentru autoturisme, camioane și locomotive G 100 100
Piese pentru automobile: roți, jante, seturi de roți, transmisii
Arborele cotit (echilibrat structural) pe izolatori de vibrații G 40 40
Mașini agricole G 16 16
Arborele cotit (echilibrat) pe suporturi rigide
Concasoare
Arbori de transmisie (arbori de transmisie, arbori cu șuruburi)
Turbine cu gaz pentru aeronave G 6.3 6.3
Centrifuge (separatoare, decantoare)
Motoare și generatoare electrice (cu o înălțime a arborelui de cel puțin 80 mm) cu o viteză de rotație nominală maximă de până la 950 min.-1
Motoare electrice cu o înălțime a arborelui mai mică de 80 mm
Ventilatoare
Acționări cu angrenaje
Mașini de uz general
Mașini de tăiat metale
Mașini pentru fabricarea hârtiei
Pompe
Turbocompresoare
Turbine de apă
Compresoare
Acționări controlate de calculator G 2.5 2.5
Motoare și generatoare electrice (cu o înălțime a arborelui de cel puțin 80 mm) cu o viteză de rotație nominală maximă de peste 950 min.-1
Turbine cu gaz și cu abur
Acționări pentru mașini de tăiat metale
Mașini textile
Acționări pentru echipamente audio și video G 1 1
Acționări pentru mașini de rectificat
Fusuri și acționări de echipamente de înaltă precizie G 0.4 0.4

 

Categorii: ExemplurotoareSoluțiiСontent
Tags:

0 Comentarii

Lasă un răspuns

Avatar placeholder
ro_RORomână
ro_RORomână en_USEnglish bg_BGБългарски zh_CN简体中文 hrHrvatski cs_CZČeština 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 ru_RUРусский sk_SKSlovenčina sl_SISlovenščina es_ESEspañol sv_SESvenska thไทย tr_TRTürkçe ukУкраїнська hi_INहिन्दी viTiếng Việt