Vyvažovanie hnacieho hriadeľa

Uverejnil Nikolai Shelkovenko na

Obsah

1. Typy hnacích hriadeľov

Pohon univerzálneho kĺbu (hnací hriadeľ) je mechanizmus, ktorý prenáša krútiaci moment medzi hriadeľmi, ktoré sa pretínajú v strede univerzálneho kĺbu a môžu sa voči sebe pohybovať pod uhlom. Vo vozidle prenáša hnací hriadeľ krútiaci moment z prevodovky (alebo prevodovej skrine) na hnané nápravy v prípade klasickej konfigurácie alebo konfigurácie s pohonom všetkých kolies. V prípade vozidiel s pohonom všetkých kolies univerzálny kĺb zvyčajne spája hnací hriadeľ prevodovky s hnacím hriadeľom prevodovej skrine a hnacie hriadele prevodovej skrine s hnacími hriadeľmi hlavných pohonov hnaných náprav.

Jednotky namontované na ráme (ako napríklad prevodovka a prevodová skriňa) sa môžu navzájom pohybovať v dôsledku deformácie ich podpier a samotného rámu. Medzitým sú hnacie nápravy pripojené k rámu prostredníctvom zavesenia a môžu sa pohybovať vzhľadom na rám a jednotky na ňom namontované v dôsledku deformácie pružných prvkov zavesenia. Tento pohyb môže meniť nielen uhly hnacích hriadeľov spájajúcich jednotky, ale aj vzdialenosť medzi jednotkami.

Pohon univerzálnym kĺbom má významnú nevýhodu: nerovnomerné otáčanie hriadeľov. Ak sa jeden hriadeľ otáča rovnomerne, druhý sa neotáča a táto nerovnomernosť sa zväčšuje s uhlom medzi hriadeľmi. Toto obmedzenie bráni použitiu univerzálneho kĺbového pohonu v mnohých aplikáciách, napríklad v prevodovke vozidiel s predným pohonom, kde je hlavným problémom prenos krútiaceho momentu na otáčajúce sa kolesá. Túto nevýhodu možno čiastočne kompenzovať použitím dvojitých univerzálnych kĺbov na jednom hriadeli, ktoré sú voči sebe otočené o štvrtinu otáčky. V aplikáciách vyžadujúcich rovnomerné otáčanie sa však namiesto nich zvyčajne používajú kĺby s konštantnou rýchlosťou (homokinetické kĺby). CV kĺby sú pokročilejšou, ale aj zložitejšou konštrukciou slúžiacou na rovnaký účel.

Univerzálne kĺbové pohony môžu pozostávať z jedného alebo viacerých univerzálnych kĺbov spojených hnacími hriadeľmi a medziľahlými podperami.

Obrázok 1. Schéma pohonu univerzálneho kĺbu: 1, 4, 6 - hnacie hriadele; 2, 5 - univerzálne kĺby; 3 - kompenzačné spojenie; u1, u2 - uhly medzi hriadeľmi

Vo všeobecnosti sa pohon univerzálneho kĺbu skladá z univerzálnych kĺbov 2 a 5, hnacích hriadeľov 1, 4 a 6 a kompenzačného spoja 3. Niekedy je hnací hriadeľ nainštalovaný na medziľahlej podpere pripevnenej k priečke rámu vozidla. Univerzálne kĺby zabezpečujú prenos krútiaceho momentu medzi hriadeľmi, ktorých osi sa pretínajú pod uhlom. Univerzálne kĺby sa delia na typy s nerovnomernou a konštantnou rýchlosťou. Nerovnomerné rýchlostné kĺby sa ďalej delia na pružné a tuhé typy. Kĺby s konštantnou rýchlosťou môžu byť guľové s deliacimi drážkami, guľové s deliacou pákou a vačkové. Zvyčajne sa inštalujú do pohonu vedúcich riadených kolies, kde uhol medzi hriadeľmi môže dosiahnuť 45° a stred univerzálneho kĺbu sa musí zhodovať s bodom priesečníka osí otáčania kolesa a jeho osi otáčania.

Pružné univerzálne kĺby prenášajú krútiaci moment medzi hriadeľmi s pretínajúcimi sa osami pod uhlom 2...3° v dôsledku pružnej deformácie spojovacích prvkov. Tuhý kĺb s nerovnomernou rýchlosťou prenáša krútiaci moment z jedného hriadeľa na druhý prostredníctvom pohyblivého spojenia tuhých častí. Skladá sa z dvoch jarm - 3 a 5, do ktorých valcových otvorov sú na ložiskách uložené konce A, B, V a G spojovacieho prvku - kríža 4. Jäklá sú pevne spojené s hriadeľmi 1 a 2. Jarmo 5 sa môže otáčať okolo osi BG kríža a zároveň sa spolu s krížom otáčať okolo osi AV, čím umožňuje prenos otáčania z jedného hriadeľa na druhý s meniacim sa uhlom medzi nimi.

Obrázok 2. Schéma tuhého univerzálneho kĺbu s nerovnomernou rýchlosťou

Ak sa hriadeľ 7 otočí okolo svojej osi o uhol α, potom sa hriadeľ 2 za rovnakú dobu otočí o uhol β. Vzťah medzi uhlami natočenia hriadeľov 7 a 2 je určený výrazom tanα = tanβ * cosγ, kde γ je uhol, pod ktorým sú umiestnené osi hriadeľov. Tento výraz naznačuje, že uhol β je niekedy menší, rovný alebo väčší ako uhol α. Rovnosť týchto uhlov nastáva každých 90° otočenia hriadeľa 7. Preto pri rovnomernom natočení hriadeľa 1 je uhlová rýchlosť hriadeľa 2 nerovnomerná a mení sa podľa sínusového zákona. Nerovnomernosť otáčania hriadeľa 2 sa stáva výraznejšou s rastúcim uhlom γ medzi osami hriadeľa.

Ak sa nerovnomerné otáčanie hriadeľa 2 prenáša na hriadele jednotiek, v prevode sa objavia ďalšie pulzujúce zaťaženia, ktoré sa zväčšujú s uhlom γ. Aby sa zabránilo prenosu nerovnomerného otáčania hriadeľa 2 na hriadele jednotiek, v pohone s univerzálnym kĺbom sa používajú dva univerzálne kĺby. Sú nainštalované tak, aby uhly γ1 a γ2 boli rovnaké; vidlice univerzálnych kĺbov, upevnené na nerovnomerne sa otáčajúcom hriadeli 4, by mali byť umiestnené v rovnakej rovine.

Konštrukcia hlavných častí pohonov univerzálneho kĺbu je znázornená na obrázku 3. Univerzálny kĺb s nerovnomernou rýchlosťou sa skladá z dvoch jarmových spojov (1) spojených krížom (3). Jeden z jarmov má niekedy prírubu, zatiaľ čo druhý je privarený k rúre hnacieho hriadeľa alebo má drážkovaný koniec (6) (alebo puzdro) na pripojenie k hnaciemu hriadeľu. Čapy kríža sú nainštalované v okách oboch jarmov na ihlových ložiskách (7). Každé ložisko je uložené v puzdre (2) a v oku jarma je uchytené viečkom, ktoré je k jaru pripevnené dvoma skrutkami zaistenými výstupkami na podložke. V niektorých prípadoch sú ložiská v jarmoch zaistené poistnými krúžkami. Na udržanie mazania v ložisku a jeho ochranu pred vodou a nečistotami je v ňom gumové samosvorné tesnenie. Vnútorná dutina kríža je naplnená mazivom cez maznicu, ktorá sa dostáva k ložiskám. Kríž je zvyčajne vybavený poistným ventilom, ktorý chráni tesnenie pred poškodením v dôsledku tlaku maziva, ktoré sa čerpá do kríža. Drážkový spoj (6) sa maže pomocou mazacieho spojenia (5).

Obrázok 3. Detaily tuhého univerzálneho kĺbu s nerovnomernou rýchlosťou

Maximálny uhol medzi osami hriadeľov spojených tuhými univerzálnymi kĺbmi s nerovnomernou rýchlosťou zvyčajne nepresahuje 20°, pretože pri väčších uhloch sa účinnosť výrazne znižuje. Ak sa uhol medzi osami hriadeľov pohybuje v rozmedzí 0...2%, kužele kríža sa deformujú ihlovými ložiskami, čo spôsobuje rýchle zlyhanie univerzálneho kĺbu.

V prevodovkách vysokorýchlostných pásových vozidiel sa často používajú univerzálne kĺby s typmi ozubených spojok, ktoré umožňujú prenos krútiaceho momentu medzi hriadeľmi s osami pretínajúcimi sa pod uhlami do 1,5...2°.

Hnacie hriadele sa zvyčajne vyrábajú z rúrok, pričom sa používajú špeciálne oceľové bezšvíkové alebo zvárané rúrky. K rúrkam sú privarené jarmá univerzálnych kĺbov, drážkované objímky alebo hroty. Na zníženie priečnych zaťažení pôsobiacich na hnací hriadeľ sa dynamické vyvažovanie vykonáva so zmontovanými univerzálnymi kĺbmi. Nevyváženosť sa koriguje privarením vyvažovacích dosiek k hnaciemu hriadeľu alebo niekedy inštaláciou vyvažovacích dosiek pod ložiskové kryty univerzálnych kĺbov. Vzájomná poloha dielov drážkového spoja po montáži a vyvažovaní hnacieho kĺbu vo výrobnom závode je zvyčajne označená špeciálnymi štítkami.

Kompenzačné spojenie pohonu univerzálneho kĺbu je zvyčajne vo forme drážkového spojenia, ktoré umožňuje axiálny pohyb častí pohonu univerzálneho kĺbu. Pozostáva z drážkovaného hrotu, ktorý zapadá do drážkovaného puzdra pohonu univerzálneho kĺbu. Mazivo sa do drážkovaného spoja zavádza cez maznicu alebo sa aplikuje počas montáže a vymieňa sa po dlhšom používaní vozidla. Na zabránenie úniku a znečisteniu maziva sa zvyčajne inštaluje tesnenie a kryt.

Pri dlhých hnacích hriadeľoch sa v univerzálnych kĺbových prevodoch zvyčajne používajú medzipodpery. Medzipodpera zvyčajne pozostáva z konzoly priskrutkovanej k priečke rámu vozidla, v ktorej je guľôčkové ložisko uložené v gumovom pružnom krúžku. Ložisko je na oboch stranách utesnené krytkami a má mazacie zariadenie. Pružný gumový krúžok pomáha kompenzovať nepresnosti montáže a nesúosovosť ložiska, ktoré môžu vzniknúť v dôsledku deformácií rámu.

Univerzálny kĺb s ihlovými ložiskami (obrázok 4a) sa skladá z joklov, kríža, ihlových ložísk a tesnení. Poháriky s ihličkovými ložiskami sa nasadia na čapy kríža a utesnia sa tesneniami. Poháriky sú v jarmoch zaistené poistnými krúžkami alebo krytkami upevnenými skrutkami. Univerzálne kĺby sa mažú prostredníctvom mazacieho príslušenstva cez vnútorné otvory v kríži. Na odstránenie nadmerného tlaku oleja v kĺbe sa používa poistný ventil. Počas rovnomerného otáčania hnacieho jarma sa hnané jarmo otáča nerovnomerne: dvakrát za otáčku postupuje a dvakrát zaostáva za hnacím jarmom. Na odstránenie nerovnomerného otáčania a zníženie zotrvačného zaťaženia sa používajú dva univerzálne kĺby.

V pohone predných hnacích kolies sú nainštalované univerzálne kĺby s konštantnou rýchlosťou. Pohon kĺbov s konštantnou rýchlosťou vozidiel GAZ-66 a ZIL-131 pozostáva z joklov 2, 5 (obrázok 4b), štyroch guličiek 7 a centrálnej guličky 8. Hnací jarm 2 je neoddeliteľne spojený s vnútorným hriadeľom nápravy, zatiaľ čo hnací jarm je kovaný spolu s vonkajším hriadeľom nápravy, na konci ktorého je upevnený náboj kolesa. Hnací moment z jarma 2 na jarmo 5 sa prenáša prostredníctvom guličiek 7, ktoré sa pohybujú po kruhových drážkach v jarmoch. Centrálna guľôčka 8 slúži na vystredenie jokov a je držaná na mieste čapmi 3, 4. Frekvencia otáčania jarm 2, 5 je vďaka symetrii mechanizmu voči jarmám rovnaká. Zmena dĺžky hriadeľa je zabezpečená voľnými drážkovými spojmi jokov s hriadeľom.

Obrázok 4. Univerzálne kĺby: a - univerzálny kĺb: 1 - viečko; 2 - pohár; 3 - ihlové ložisko; 4 - tesnenie; 5, 9 - jarmo; 6 - poistný ventil; 7 - kríž; 8 - mazacia armatúra; 10 - skrutka; b - univerzálny kĺb s konštantnou rýchlosťou: 1 - vnútorný hriadeľ nápravy; 2 - hnacie jarmo; 3, 4 - čapy; 5 - hnacie jarmo; 6 - vonkajší hriadeľ nápravy; 7 - guľôčky; 8 - centrálna guľa

2. Poruchy univerzálneho kĺbu

Poruchy pohonu univerzálneho kĺbu sa zvyčajne prejavujú ako ostré nárazy v univerzálnych kĺboch, ktoré sa objavujú počas jazdy vozidla, najmä pri radení medzi prevodovými stupňami a náhlom zvýšení otáčok kľukového hriadeľa motora (napríklad pri prechode z brzdenia motorom na zrýchľovanie). Príznakom poruchy univerzálneho kĺbu môže byť jeho zahriatie na vysokú teplotu (nad 100 °C). K tomu dochádza v dôsledku výrazného opotrebovania puzdier a kužeľov univerzálneho kĺbu, ihlových ložísk, krížov a drážkových spojov, čo má za následok nesprávne nastavenie univerzálneho kĺbu a výrazné nárazové axiálne zaťaženie ihlových ložísk. Poškodenie korkových tesnení kríža univerzálneho kĺbu vedie k rýchlemu opotrebovaniu chobota a jeho ložiska.

Počas údržby sa univerzálny kĺbový pohon kontroluje prudkým ručným otáčaním hnacieho hriadeľa v oboch smeroch. Stupeň voľného otáčania hriadeľa určuje opotrebovanie univerzálnych kĺbov a drážkových spojov. Každých 8 až 10 tisíc kilometrov sa skontroluje stav skrutkových spojov prírub hnacieho hriadeľa prevodovky a hnacieho hriadeľa hlavného prevodového ústrojenstva s prírubami koncových univerzálnych kĺbov a upevnenie medzipodpery hnacieho hriadeľa. Skontroluje sa aj stav gumových topánok na drážkových spojoch a korkových tesnení krížového univerzálneho kĺbu. Všetky upevňovacie skrutky musia byť úplne dotiahnuté (uťahovací moment 8 - 10 kgf-m).

Ihlové ložiská univerzálnych kĺbov sa mažú tekutým olejom používaným v prevodovkách; drážkové spoje vo väčšine vozidiel sa mažú plastickým mazivom (US-1, US-2, 1-13 atď.); používanie plastického maziva na mazanie ihlových ložísk je prísne zakázané. V niektorých vozidlách sa drážkové spoje mažú prevodovým olejom. Medzipodperné ložisko, uložené v gumovom puzdre, prakticky nevyžaduje mazanie, pretože sa maže počas montáže vo výrobe. Nosné ložisko vozidla ZIL-130 sa počas pravidelnej údržby (každých 1100 - 1700 km) maže tukom cez tlakovú armatúru.

Obrázok 5. Univerzálny kĺbový pohon: 1 - príruba na upevnenie hnacieho hriadeľa; 2 - kríž univerzálneho kĺbu; 3 - jarmo univerzálneho kĺbu; 4 - posuvné jarmo; 5 - rúrka hnacieho hriadeľa; 6 - ihlové valčekové ložisko s uzavretým koncom

Univerzálny kĺbový pohon pozostáva z dvoch univerzálnych kĺbov s ihlovými ložiskami, ktoré sú spojené dutým hriadeľom, a z posuvného jarma s evolventným drážkovaním. Na zabezpečenie spoľahlivej ochrany pred znečistením a dobrého mazania drážkovaného spoja je klzné jarmo (6), pripojené k sekundárnemu hriadeľu (2) prevodovky, umiestnené v nadstavci (1) pripevnenom ku skrini prevodovky. Okrem toho toto umiestnenie drážkového spoja (mimo zóny medzi kĺbmi) výrazne zvyšuje tuhosť pohonu univerzálneho kĺbu a znižuje pravdepodobnosť vibrácií hriadeľa pri opotrebovaní posuvného drážkového spoja.

Hnací hriadeľ je vyrobený z tenkostennej elektricky zváranej rúrky (8), do ktorej sú na oboch koncoch zalisované a následne oblúkovým zváraním zvarené dva rovnaké jarmá (9). Puzdrá ihlových ložísk (18) kríža (25) sú zalisované do ôk jokov (9) a sú zaistené pružinovými poistnými krúžkami (20). Každé ložisko univerzálneho kĺbu obsahuje 22 ihiel (21). Na vyčnievajúce drieky krížov sú nalisované vyrazené krytky (24), do ktorých sú namontované korkové krúžky (23). Ložiská sa mažú pomocou uhlovej maznice (17) zaskrutkovanej do závitového otvoru v strede kríža, spojenej s priechodnými kanálmi v chobotoch kríža. Na opačnej strane kríža univerzálneho kĺbu je v jeho strede umiestnený poistný ventil (16), ktorý je určený na uvoľnenie prebytočného maziva pri plnení kríža a ložísk a na zabránenie vzniku tlaku vo vnútri kríža počas prevádzky (ventil sa aktivuje pri tlaku približne 3,5 kg/cm²). Nutnosť zaradenia bezpečnostného ventilu vyplýva zo skutočnosti, že nadmerné zvýšenie tlaku vo vnútri kríža môže viesť k poškodeniu (vytlačeniu) korkových tesnení.

Obrázok 6. Montáž hnacieho hriadeľa: 1 - predĺženie prevodovky; 2 - sekundárny hriadeľ prevodovky; 3 a 5 - deflektory nečistôt; 4 - gumové tesnenia; 6 - posuvné jarmo; 7 - vyvažovacia doska; 8 - rúrka hnacieho hriadeľa; 9 - jarmo; 10 - prírubové jarmo; 11 - skrutka; 12 - príruba hnacieho kolesa zadnej nápravy; 13 - pružinová podložka; 14 - matica; 15 - zadná náprava; 16 - poistný ventil; 17 - uhlové mazadlo; 18 - ihlové ložisko; 19 - oko jarma; 20 - poistný krúžok pružiny; 21 - ihla; 22 - podložka s toroidným koncom; 23 - korkový krúžok; 24 - vyrazené viečko; 25 - kríž

Hnací hriadeľ zostavený s oboma univerzálnymi kĺbmi je na oboch koncoch starostlivo dynamicky vyvážený privarením vyvažovacích dosiek (7) k rúrke. Preto sa pri demontáži hriadeľa musia všetky jeho časti starostlivo označiť, aby sa dali opäť zmontovať v pôvodnej polohe. Nedodržaním tohto pokynu sa naruší vyváženie hriadeľa, čo spôsobí vibrácie, ktoré môžu poškodiť prevodovku a karosériu vozidla. Ak sa jednotlivé časti opotrebujú, najmä ak sa rúrka ohne v dôsledku nárazu a po montáži nie je možné hriadeľ dynamicky vyvážiť, musí sa vymeniť celý hriadeľ.

Možné poruchy hnacieho hriadeľa, ich príčiny a riešenia

Príčina poruchy Riešenie
Vibrácie hnacieho hriadeľa
1. Ohnutie hriadeľa v dôsledku prekážky 1. Vyrovnajte a dynamicky vyvažte zmontovaný hriadeľ alebo ho vymeňte.
2. Opotrebovanie ložísk a krížov 2. Vymeňte ložiská a kríže a dynamicky vyvážte zmontovaný hriadeľ
3. Opotrebovanie predlžovacích puzdier a posuvného jarma 3. Vymeňte predĺženie a posuvné jarmo a dynamicky vyvážte zmontovaný hriadeľ.
Klepanie pri štartovaní a jazde v protismere
1. Opotrebovanie drážok posuvného jarma alebo sekundárneho hriadeľa prevodovky 1. Vymeňte opotrebované diely. Pri výmene posuvného jarma dynamicky vyvážte zmontovaný hriadeľ
2. Uvoľnené skrutky upevňujúce prírubové jarmo k prírube hnacieho kolesa zadnej nápravy 2. Utiahnite skrutky
Vyhadzovanie oleja z tesnení univerzálnych kĺbov
Opotrebovanie korkových krúžkov v tesneniach univerzálnych kĺbov Vymeňte korkové krúžky, pričom pri opätovnej montáži zachovajte vzájomnú polohu všetkých častí hnacieho hriadeľa. Ak sú kríže a ložiská opotrebované, vymeňte ložiská a kríže a dynamicky vyvažte zmontovaný hriadeľ.

3. Vyvažovanie hnacieho hriadeľa

Po oprave a montáži hnacieho hriadeľa sa dynamicky vyváži na stroji. Jedna konštrukcia vyvažovacieho stroja je znázornená na obrázku 7. Stroj pozostáva z dosky (18), rámu kyvadla (8) upevneného na štyroch zvislých pružných tyčiach (3), ktoré zabezpečujú jeho kmitanie v horizontálnej rovine. Na pozdĺžnych rúrkach kyvadlového rámu (8) je namontovaná konzola a predná hlavica (9), upevnená na konzole (4). Zadný vahadlo (6) je na pohyblivej traverze (5), ktorá umožňuje dynamické vyváženie hnacích hriadeľov rôznych dĺžok. Vretená váhadiel sú uložené na presných guľôčkových ložiskách. Vreteno predného vreteníka (9) je poháňané elektromotorom inštalovaným v základni stroja prostredníctvom pohonu klinovým remeňom a medzivrtu, na ktorom je namontovaný limb (10) (odstupňovaný disk). Okrem toho sú na doske stroja (18) nainštalované dva stojany (15) s výsuvnými zaisťovacími kolíkmi (17), ktoré zabezpečujú fixáciu predného a zadného konca rámu kyvadla v závislosti od vyváženia predného alebo zadného konca hnacieho hriadeľa.

Obrázok 7. Dynamické vyvažovanie hnacích hriadeľov

1-svorka; 2-tlmiče; 3-pružná tyč; 4-konzola; 5-pohyblivá traverza; 6-zadný vahadlo; 7-priečnik; 8-rám kyvadla; 9-predné hnacie vahadlo; 10-ramenný disk; 11-miliampérmeter; 12-rameno komutátorového hriadeľa-pravidla; 13-magnetoelektrický snímač; 14-pevný stojan; 15-fixačný stojan; 16-nosič; 17-fixačný stojan; 18-nosná doska

Pevné stojany (14) sú namontované v zadnej časti dosky stroja a sú na nich nainštalované magnetoelektrické snímače (13) s tyčami pripojenými ku koncom rámu kyvadla. Na zabránenie rezonančným vibráciám rámu sú pod držiakmi (4) nainštalované tlmiče (2) naplnené olejom.

Počas dynamického vyvažovania sa zostava hnacieho hriadeľa s posuvným jarmom nainštaluje a upevní na stroji. Jeden koniec hnacieho hriadeľa je pripojený prírubovým jarmom k prírube predného hnacieho vretena a druhý koniec je pripojený podporným krkom posuvného jarma k drážkovému puzdru zadného vretena. Potom sa skontroluje ľahkosť otáčania hnacieho hriadeľa a jeden koniec kyvadlového rámu stroja sa upevní pomocou fixátora. Po spustení stroja sa rameno usmerňovača otáča proti smeru hodinových ručičiek, čím sa ručička milivoltmetra dostane na maximálny údaj. Hodnota milivoltmetra zodpovedá veľkosti nerovnováhy. Stupnica milivoltmetra je odstupňovaná v gramcentimetroch alebo gramoch protiváhy. Pokračujte v otáčaní ramienka usmerňovača proti smeru hodinových ručičiek, údaj milivoltmetra sa vynuluje a stroj sa zastaví. Na základe odčítania limbu usmerňovača sa určí uhlové posunutie (uhol posunutia nevyváženosti) a ručným otáčaním hnacieho hriadeľa sa táto hodnota nastaví na medzihriadeli limbu. Miesto zvárania vyvažovacej dosky bude na hornej časti hnacieho hriadeľa a vážená časť na spodnej časti v rovine korekcie. Potom sa vyvažovacia doska pripevní a zviaže tenkým drôtom vo vzdialenosti 10 mm od zvaru, stroj sa spustí a skontroluje sa vyváženie konca hnacieho hriadeľa s doskou. Nevyváženosť by nemala byť väčšia ako 70 g cm. Potom sa uvoľnením jedného konca a zaistením druhého konca rámu kyvadla fixačným stojanom vykoná dynamické vyváženie druhého konca hnacieho hriadeľa podľa uvedeného technologického postupu.

Hnacie hriadele majú niektoré vyvažovacie funkcie. Pri väčšine dielov sú základom pre dynamické vyvažovanie nosné krky (napr. rotory elektromotorov, turbíny, vretená, kľukové hriadele atď.), ale pri hnacích hriadeľoch sú to príruby. Počas montáže vznikajú v rôznych spojoch nevyhnutné medzery, ktoré vedú k nevyváženosti. Ak sa pri vyvažovaní nedá dosiahnuť minimálna nevyváženosť, hriadeľ sa vyradí. Presnosť vyvažovania ovplyvňujú tieto faktory:

  • Medzera v spoji medzi pristávacím pásom príruby hnacieho hriadeľa a vnútorným otvorom upínacej príruby ľavej a pravej opory hlavy;
  • Radiálne a koncové hádzanie základných plôch príruby;
  • Medzery v závesoch a drážkových spojoch. Prítomnosť maziva v dutine drážkového spoja môže viesť k "plávajúcej" nevyváženosti. Ak bráni dosiahnutiu požadovanej presnosti vyváženia, hnací hriadeľ sa vyvažuje bez maziva.

Niektoré nerovnováhy môžu byť úplne neopraviteľné. Ak sa v univerzálnych kĺboch hnacieho hriadeľa pozoruje zvýšené trenie, zvyšuje sa vzájomný vplyv korekčných rovín. To vedie k zníženiu výkonu a presnosti vyvažovania.

Podľa OST 37.001.053-74 sú stanovené tieto normy nevyváženosti: hnacie hriadele s dvomi kĺbmi (s dvomi podperami) sa dynamicky vyvažujú a s tromi (s tromi podperami) - montované s medziľahlou podperou; príruby (jarmá) hnacích hriadeľov a spojok s hmotnosťou nad 5 kg sa staticky vyvažujú pred montážou hriadeľa alebo spojky; normy zostatkovej nevyváženosti hnacích hriadeľov na každom konci alebo na medziľahlej podpere trojklúčových hnacích hriadeľov sa vyhodnocujú špecifickou nevyváženosťou;

Maximálna prípustná norma špecifickej zostatkovej nevyváženosti na každom konci hriadeľa alebo na medziľahlej podpere, ako aj pre trojprvkové hnacie hriadele v akejkoľvek polohe na vyvažovacom stojane by nemala prekročiť: pre prevodovky osobných automobilov a nákladných vozidiel s malým zaťažením (do 1 t) a veľmi malých autobusov - 6 g-cm/kg, pre ostatné - 10 g-cm/kg. Maximálna prípustná norma zostatkovej nevyváženosti hnacieho hriadeľa alebo trojklúčového hnacieho hriadeľa by sa mala zabezpečiť na vyvažovacom stanovišti pri frekvencii otáčania zodpovedajúcej ich frekvenciám v prevodovke pri maximálnej rýchlosti vozidla.

Pre hnacie hriadele a trojprvkové hnacie hriadele nákladných vozidiel s nosnosťou 4 t a viac, malých a veľkých autobusov je povolené zníženie frekvencie otáčania na vyvažovacom stojane na 70% frekvencie otáčania hriadeľov prevodovky pri maximálnej rýchlosti vozidla. Podľa OST 37.001.053-74 by sa frekvencia otáčania vyvažovacích hnacích hriadeľov mala rovnať:

nb = (0.7 ... 1.0) nr,

kde nb - frekvencia vyvažovania otáčania (mala by zodpovedať hlavným technickým údajom stojana, n=3000 min.-1; nr - maximálna pracovná frekvencia otáčania, min-1.

V praxi sa hnací hriadeľ kvôli medzerám v kĺboch a drážkovaným spojom nedá vyvážiť pri odporúčanej frekvencii otáčania. V tomto prípade sa zvolí iná frekvencia otáčania, pri ktorej sa vyvažuje.

4. Moderné vyvažovacie stroje pre hnacie hriadele

Obrázok 8. Vyvažovacie zariadenie pre hnacie hriadele s dĺžkou do 2 metrov a hmotnosťou do 500 kg

Model má 2 stojany a umožňuje vyvažovanie v 2 korekčných rovinách.

Vyvažovacie stroje pre hnacie hriadele s dĺžkou do 4200 mm a hmotnosťou do 400 kg

Obrázok 9. Vyvažovacie zariadenie pre hnacie hriadele s dĺžkou do 4200 mm a hmotnosťou do 400 kg

Model má 4 stojany a umožňuje vyvažovanie v 4 korekčných rovinách súčasne.

Obrázok 10. Horizontálna vyvažovačka tvrdých ložísk na dynamické vyvažovanie hnacích hriadeľov

1 - vyvažovací prvok (hnací hriadeľ); 2 - základňa stroja; 3 - podpery stroja; 4 - pohon stroja; konštrukčné prvky podpery stroja sú znázornené na obrázku 9.

Obrázok 11. Podporné prvky stroja na dynamické vyvažovanie hnacích hriadeľov

1 - Ľavá nenastaviteľná podpera; 2 - Medzipodpera nastaviteľná (2 ks); 3 - Pravá nenastaviteľná pevná podpera; 4 - Zámková rukoväť rámu podpery; 5 - Pohyblivá podperná plošina; 6 - Matica na vertikálne nastavenie podpery; 7 - Zámkové rukoväte vertikálnej polohy; 8 - Upínacia konzola podpery; 9 - Medzipodpera pohyblivá; 10 - Zámková rukoväť upínacej konzoly; 11 - Zámok upínacej konzoly; 12 - Hnacie (vodiace) vreteno na inštaláciu položky; 13 - Hnacie vreteno

5. Príprava na vyvažovanie hnacieho hriadeľa

Nižšie sa budeme zaoberať nastavením podpier stroja a inštaláciou vyvažovacieho prvku (hnací hriadeľ so štyrmi podperami) na podpery stroja.

Obrázok 12. Montáž prechodových prírub na vretená vyvažovačky

Obrázok 13. Montáž hnacieho hriadeľa na podpery vyvažovačky

Obrázok 14. Vodorovné vyrovnanie hnacieho hriadeľa na podperách vyvažovačky pomocou bublinkovej vodováhy

Obrázok 15. Upevnenie medziľahlých podpier vyvažovacieho stroja, aby sa zabránilo vertikálnemu posunu hnacieho hriadeľa

Ručne otočte položku o jednu celú otáčku. Uistite sa, že sa otáča voľne a bez zaseknutia o podpery. Potom je mechanická časť stroja nastavená a inštalácia položky je dokončená.

6. Postup vyvažovania hnacieho hriadeľa

Proces vyvažovania hnacieho hriadeľa na vyvažovacom stroji sa bude posudzovať na príklade meracieho systému Balanset-4. Balanset-4 je prenosná vyvažovacia súprava určená na vyvažovanie v jednej, dvoch, troch a štyroch korekčných rovinách rotorov, ktoré sa otáčajú vo vlastných ložiskách alebo sú namontované na vyvažovacom stroji. Zariadenie obsahuje až štyri snímače vibrácií, snímač fázového uhla, štvorkanálovú meracie jednotku a prenosný počítač.

Celý proces vyvažovania vrátane merania, spracovania a zobrazenia informácií o veľkosti a umiestnení korekčných závaží sa vykonáva automaticky a nevyžaduje od používateľa ďalšie zručnosti a znalosti nad rámec poskytnutých pokynov. Výsledky všetkých vyvažovacích operácií sa ukladajú do archívu vyvažovania a v prípade potreby ich možno vytlačiť vo forme správ. Okrem vyvažovania možno Balanset-4 používať aj ako bežný vibrotachometer, ktorý umožňuje na štyroch kanáloch merať strednú kvadratickú hodnotu (RMS) celkových vibrácií, RMS rotačnej zložky vibrácií a kontrolovať frekvenciu otáčania rotora.

Okrem toho zariadenie umožňuje zobrazenie grafov časovej funkcie a spektra vibrácií podľa rýchlosti vibrácií, čo môže byť užitočné pri posudzovaní technického stavu vyváženého stroja.

Obrázok 16. Vonkajší pohľad na zariadenie Balanset-4 na použitie ako merací a výpočtový systém vyvažovačky hnacích hriadeľov

Obrázok 17. Príklad použitia zariadenia Balanset-4 ako meracieho a výpočtového systému vyvažovačky hnacích hriadeľov

Obrázok 18. Používateľské rozhranie zariadenia Balanset-4

Zariadenie Balanset-4 môže byť vybavené dvoma typmi snímačov - vibračnými akcelerometrami na meranie vibrácií (zrýchlenia vibrácií) a snímačmi sily. Snímače vibrácií sa používajú pri prevádzke na vyvažovacích strojoch postrezonančného typu, zatiaľ čo snímače sily sa používajú pri strojoch predrezonančného typu.

Obrázok 19. Inštalácia snímačov vibrácií Balanset-4 na podpery vyvažovacieho stroja

Smer osi citlivosti snímačov by mal zodpovedať smeru posunu vibrácií podpery, v tomto prípade horizontálnemu. Ďalšie informácie o inštalácii snímačov nájdete v časti VYVÁŽENIE ROTOROV V PRACOVNÝCH PODMIENKACH. Inštalácia snímačov sily závisí od konštrukčných vlastností stroja.

  1. Na podpery vyvažovačky nainštalujte snímače vibrácií 1, 2, 3, 4.
  2. Pripojte snímače vibrácií ku konektorom X1, X2, X3, X4.
  3. Snímač fázového uhla (laserový tachometer) 5 nainštalujte tak, aby menovitá medzera medzi radiálnym (alebo koncovým) povrchom vyváženého rotora a puzdrom snímača bola v rozsahu 10 až 300 mm.
  4. Na povrch rotora pripevnite reflexnú pásku so šírkou najmenej 10-15 mm.
  5. Pripojte snímač fázového uhla ku konektoru X5.
  6. Pripojte meracie zariadenie k portu USB počítača.
  7. Pri používaní sieťového napájania pripojte počítač k napájacej jednotke.
  8. Napájaciu jednotku pripojte k sieti 220 V, 50 Hz.
  9. Zapnite počítač a vyberte program "BalCom-4".
  10. Stlačením tlačidla "F12-štyri roviny" (alebo funkčného tlačidla F12 na klávesnici počítača) vyberte režim merania vibrácií súčasne v štyroch rovinách pomocou vibračných snímačov 1, 2, 3, 4, pripojených k vstupom X1, X2, X3 a X4 meracej jednotky.
  11. Na displeji počítača sa zobrazí mnemotechnická schéma znázorňujúca proces merania vibrácií súčasne v štyroch meracích kanáloch (alebo proces vyvažovania v štyroch rovinách), ako je znázornené na obrázku 16.

Pred vyvažovaním sa odporúča vykonať merania v režime vibrometra (tlačidlo F5).

Obrázok 20. Merania v režime vibrometra

Ak sa celková veľkosť vibrácií V1s (V2s) približne zhoduje s veľkosťou rotačnej zložky V1o (V2o), možno predpokladať, že hlavný príspevok k vibráciám mechanizmu je spôsobený nevyváženosťou rotora. Ak celková veľkosť vibrácií V1s (V2s) výrazne presahuje rotačnú zložku V1o (V2o), odporúča sa vykonať kontrolu mechanizmu - skontrolovať stav ložísk, zabezpečiť bezpečné upevnenie na základ, overiť, či sa rotor počas otáčania nedotýka nepohyblivých častí, a zvážiť vplyv vibrácií z iných mechanizmov atď.

Tu môže byť užitočné štúdium grafov časových funkcií a spektier vibrácií získaných v režime "Grafy - spektrálna analýza".

Softvér pre prenosnú vyvažovačku a analyzátor vibrácií Balanset-1A. Grafy vibračného spektra.

Obrázok 21. Grafy časovej funkcie a spektra vibrácií

Graf ukazuje, pri ktorých frekvenciách sú úrovne vibrácií najvyššie. Ak sa tieto frekvencie líšia od frekvencie otáčania rotora vyváženého mechanizmu, je potrebné identifikovať zdroje týchto zložiek vibrácií a prijať opatrenia na ich odstránenie pred vyvážením.

Dôležité je tiež dbať na stabilitu údajov v režime vibrometra - amplitúda a fáza vibrácií by sa počas merania nemali meniť o viac ako 10-15%. V opačnom prípade by mechanizmus mohol pracovať v blízkosti rezonančnej oblasti. V takom prípade by sa mali upraviť otáčky rotora.

Pri vyvažovaní štyroch rovín v režime "Primary" sa vyžaduje päť kalibračných jázd a aspoň jedna overovacia jazda vyvažovaného stroja. Meranie vibrácií počas prvého chodu stroja bez skúšobného závažia sa vykonáva v pracovnom priestore "Štvorplošné vyvažovanie". Následné behy sa vykonávajú so skúšobným závažím, ktoré sa postupne inštaluje na hnací hriadeľ v každej korekčnej rovine (v oblasti každej podpery vyvažovacieho stroja).

Pred každým ďalším spustením je potrebné vykonať nasledujúce kroky:

  • Zastavte otáčanie rotora vyváženého stroja.
  • Odstráňte predtým nainštalované skúšobné závažie.
  • Nainštalujte skúšobné závažie do ďalšej roviny.

Obrázok 23. Pracovný priestor na vyvažovanie štyroch rovín

Po ukončení každého merania sa výsledky frekvencie otáčania rotora (Nob), ako aj stredné kvadratické hodnoty (Vo1, Vo2, Vo3, Vo4) a fáz (F1, F2, F3, F4) vibrácií pri frekvencii otáčania vyváženého rotora sa uložia do príslušných polí v okne programu. Po piatom spustení (Hmotnosť v rovine 4) sa zobrazí pracovná plocha "Vyvažovacie závažia" (pozri obrázok 24), v ktorej sa zobrazia vypočítané hodnoty hmotností (M1, M2, M3, M4) a inštalačné uhly (f1, f2, f3, f4) korekčných závaží, ktoré je potrebné nainštalovať na rotor v štyroch rovinách, aby sa vyrovnala jeho nevyváženosť.

Obrázok 24. Pracovný priestor s vypočítanými parametrami korekčných váh v štyroch rovinách

Pozor!: Po ukončení merania počas piateho spustenia vyváženého stroja je potrebné zastaviť otáčanie rotora a odstrániť predtým nainštalované skúšobné závažie. Až potom môžete pokračovať v inštalácii (alebo odstránení) korekčných závaží na rotor.

Uhlová poloha pre pridanie (alebo odobratie) korekčného závažia na rotore v polárnom súradnicovom systéme sa meria od miesta inštalácie skúšobného závažia. Smer merania uhla sa zhoduje so smerom otáčania rotora. V prípade vyvažovania pomocou lopatiek sa lopatka vyvažovaného rotora, ktorá sa podmienečne považuje za 1. lopatku, zhoduje s miestom inštalácie skúšobného závažia. Smer číslovania lopatiek zobrazený na displeji počítača zodpovedá smeru otáčania rotora.

V tejto verzii programu sa štandardne predpokladá, že korekčná hmotnosť sa pridá k rotoru. Je to označené značkou nastavenou v poli "Pridať". Ak je potrebné odstrániť nevyváženosť odstránením závažia (napr. vŕtaním), nastavte značku v poli "Odstrániť" pomocou myši, po čom sa uhlová poloha korekčného závažia automaticky zmení o 180 stupňov.

Po inštalácii korekčných závaží na vyvážený rotor stlačte tlačidlo "Exit - F10" (alebo funkčnú klávesu F10 na klávesnici počítača), aby ste sa vrátili do predchádzajúcej pracovnej oblasti "Vyvažovanie štyroch rovín" a skontrolovali účinnosť vyvažovania. Po dokončení overovacej operácie sa na obrazovke zobrazia výsledky frekvencie otáčania rotora (Nob) a efektívnymi hodnotami (Vo1, Vo2, Vo3, Vo4) a fáz (F1, F2, F3, F4) vibrácií pri frekvencii otáčania vyváženého rotora. Súčasne sa nad pracovnou plochou "Vyvažovanie štyroch rotorov" zobrazí pracovná plocha "Vyvažovacie závažia" (pozri obrázok 21), v ktorej sa zobrazia vypočítané parametre dodatočných korekčných závaží, ktoré je potrebné nainštalovať (alebo odstrániť) na rotor, aby sa vyrovnala jeho zostatková nevyváženosť. Okrem toho sa na tejto pracovnej ploche zobrazujú hodnoty zostatkovej nevyváženosti dosiahnuté po vyvažovaní. Ak hodnoty zvyškových vibrácií a/alebo zvyškovej nevyváženosti vyváženého rotora spĺňajú požiadavky na tolerancie uvedené v technickej dokumentácii, proces vyvažovania sa môže ukončiť. V opačnom prípade je možné v procese vyvažovania pokračovať. Táto metóda umožňuje korigovať možné chyby prostredníctvom postupných aproximácií, ktoré sa môžu vyskytnúť pri inštalácii (odstraňovaní) korekčného závažia na vyvážený rotor.

Ak proces vyvažovania pokračuje, je potrebné na vyvážený rotor nainštalovať (alebo odstrániť) ďalšie korekčné závažia podľa parametrov uvedených v pracovnom priestore "Vyvažovacie závažia".

Tlačidlo "Koeficienty - F8" (alebo funkčná klávesa F8 na klávesnici počítača) slúži na zobrazenie a uloženie koeficientov vyváženia rotora (koeficientov dynamického vplyvu) vypočítaných z výsledkov piatich kalibračných cyklov do pamäte počítača.

7. Odporúčané triedy presnosti vyvažovania pre tuhé rotory

Tabuľka 2. Odporúčané triedy presnosti vyvažovania pre tuhé rotory.

Obr. 7.34. Okno výpočtu tolerancie vyváženia

Odporúčané triedy presnosti vyvažovania pre tuhé rotory

Typy strojov (rotorov) Trieda presnosti vyvažovania Hodnota eper Ω mm/s
Hnacie kľukové hriadele (konštrukčne nevyvážené) pre veľké nízkootáčkové lodné dieselové motory (rýchlosť piestu menšia ako 9 m/s) G 4000 4000
Hnacie kľukové hriadele (konštrukčne vyvážené) pre veľké nízkootáčkové lodné dieselové motory (rýchlosť piestu menšia ako 9 m/s) G 1600 1600
Pohon kľukových hriadeľov (konštrukčne nevyvážených) na izolátoroch vibrácií G 630 630
Pohonné kľukové hriadele (konštrukčne nevyvážené) na pevných podperách G 250 250
Pneumatické motory montované do osobných a nákladných automobilov a lokomotív G 100 100
Automobilové diely: kolesá, disky kolies, dvojkolesia, prevodovky
Hnacie kľukové hriadele (konštrukčne vyvážené) na izolátoroch vibrácií G 40 40
Poľnohospodárske stroje G 16 16
Hnacie kľukové hriadele (vyvážené) na pevných podperách
Drviče
Hnacie hriadele (hnacie hriadele, skrutkové hriadele)
Plynové turbíny pre lietadlá G 6.3 6.3
Odstredivky (separátory, usadzovače)
Elektromotory a generátory (s výškou hriadeľa najmenej 80 mm) s maximálnou menovitou rýchlosťou otáčania do 950 min.-1
Elektromotory s výškou hriadeľa menšou ako 80 mm
Ventilátory
Prevodové pohony
Stroje na všeobecné použitie
Stroje na rezanie kovov
Stroje na výrobu papiera
Čerpadlá
Turbodúchadlá
Vodné turbíny
Kompresory
Počítačom riadené pohony G 2.5 2.5
Elektromotory a generátory (s výškou hriadeľa najmenej 80 mm) s maximálnymi menovitými otáčkami nad 950 min.-1
Plynové a parné turbíny
Pohony strojov na rezanie kovov
Textilné stroje
Pohony zvukových a obrazových zariadení G 1 1
Pohony brúsnych strojov
Vretená a pohony vysoko presných zariadení G 0.4 0.4

 

Kategórie: PríkladrotoryRiešeniaObsah
Tagy:

0 Komentáre

Pridaj komentár

Avatar placeholder
sk_SKSlovak
sk_SKSlovak en_USEnglish bg_BGBulgarian zh_CNChinese hrCroatian cs_CZCzech da_DKDanish nl_NLDutch 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 sl_SISlovenian es_ESSpanish sv_SESwedish tr_TRTurkish ukUkrainian