Промежуточная опора карданного вала автомобиля ЗИЛ-130

  Главная      Автомобили - ЗИЛ     Шасси автомобиля ЗИЛ-130 (Кригер А.М.) - 1973 год

 поиск по сайту

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  ..

 

Промежуточная опора карданного вала автомобиля ЗИЛ-130

Промежуточная опора карданного вала (см. рис. 18) представляет собой подшипник 18, установленный на шлицевой втулке промежуточного карданного вала. Подшипник вместе со штампованными крышками, внутри которых находятся войлочные сальники 17, расположен в резиновой подушке 4. Для повышения эластичности подушки в ней сделаны прорези, что способствует гашению вибраций, возникающих при работе карданной передачи. Чтобы предотвратить износ шлицевой втулки, войлочные сальники скользят по распорной втулке 19.

В начале производства автомобилей на некоторых из них были замечены колебания карданной передачи с повышенной частотой, приводящие в отдельных случаях к поломке кронштейна промежуточной опоры.

 

В результате проведенных исследований было установлено, что причиной поломок кронштейнов промежуточной опоры являются высокие напряжения в зоне перехода собственно кронштейна в лапу, превосходящие предел выносливости. Высокие напряжения были следствием повышенного дисбаланса карданной передачи в зоне промежуточной опоры. Была отмечена прямая зависимость роста напряжений от увеличения дисбаланса.

Кроме того, было установлено, что наибольшие напряжения возникают при резонансе карданной передачи, который наступает при частоте вращения 1500—1800 об/мин (т. е. при наиболее часто используемых скоростях движения автомобиля).

При исследовании карданной передачи было установлено, что значительные колебания ее начинают ощущаться при скорости движения автомобиля 50—60 км/ч. При скоростях ниже 50 км/ч и выше 60 км/ч колебания резко уменьшаются и практически на автомобиле не ощущаются. Учитывая, что диапазон скорости движения 50—60 км/ч является наиболее распространенным при эксплуатации автомобиля, наличие в этом диапазоне резонансных колебаний карданной передачи является нежелательным. Были изучены возможности смещения этой зоны в сторону больших или меньших частот вращения карданной передачи.

Исследования показали, что на положение зоны резонансных колебаний карданной передачи существенно влияет жесткость резиновой подушки подшипника промежуточной опоры. При замене резиновой подушки стальным вкладышем резонансные колебания карданной передачи возникают при частоте вращения 4000 об/мин. Однако смещение этой зоны в сторону больших частот вращения не рационально, так как с увеличением частоты вращения возрастают амплитуды колебаний. Следовательно, наиболее целесообразным является смещение зоны резонансных колебаний в сторону меньших частот вращения карданной передачи.

При исследовании влияния жесткости резиновой подушки промежуточной опоры на амплитуду и расположение зоны резонансных колебаний последовательно определяли:

— характеристики жесткости резиновых подушек;

— амплитуду и расположение зоны резонансных колебаний карданной передачи с резиновыми подушками различной жесткости на стенде;

— амплитуду и расположение зоны резонансных колебаний карданной передачи с резиновыми подушками различной жесткости в дорожных условиях на автомобиле;

— сравнительную долговечность резиновых подушек промежуточной опоры различной жесткости при испытании на стенде;

— наличие в кабине автомобиля ощутимых колебаний карданной передачи с резиновыми подушками различной жесткости.

 

Характеристику жесткости подушки определяли следующим образом (рис. 22): промежуточную опору в сборе с резиновой подушкой 5, подшипником 4 и кронштейном 6 устанавливали на технологический вал 3, опирающийся на две опоры 2. Сверху через цилиндрическую часть кронштейна к резиновой подушке прикладывалась радиальная нагрузка Р, величина которой фиксировалась на силоизмерительном приборе испытательной машины через каждые 50 кгс. Радиальное сжатие h определяли с помощью механического индикатора 1 часового типа.

 

 

Рис. 22. Схема установки для снятия характеристики жесткости подушки промежуточной опоры

 


Чтобы найти зависимость амплитуды и расположения зоны резонансных колебаний от жесткости и твердости резиновой подушки, в лабораторных условиях была изготовлена испытательная установка. Испытуемую карданную передачу фланца-ми-вилками соединяли с фланцами валов технологических опор, установленных в подшипниках качения. Промежуточную опору с кронштейном закрепляли на поперечине испытательной установки. Карданная передача через вал технологической опоры приводилась во вращение от электродвигателя. Для определения зоны резонансных колебаний и их относительной амплитуды (напряжений) на кронштейн промежуточной опоры (с его левой и правой сторон) были наклеены проволочные датчики сопротивления.

Колебания карданной передачи определяли по колебаниям напряжений, возникающих в кронштейне промежуточной опоры. Испытания проводили при различных значениях дополнительного, искусственно созданного дисбаланса карданной передачи.

Дополнительный груз располагали в зоне наибольшего дисбаланса. Схема установки испытуемой карданной передачи показана на рис. 23. Карданную передачу вводили в резонанс, и в этом состоянии фиксировалась амплитуда колебаний на экране магнитоэлектрического осциллографа с одновременной записью всего процесса на ленту.

 

Влияние жесткости резиновой подушки на амплитуду н расположение зоны резонансных колебаний в дорожных условиях определяли на автомобиле ЭИЛ-130. На него была установлена новая карданная передача, на которую последовательно монтировались резиновые подушки различной жесткости. Испытания производились при различном дополнительном дисбалансе, методика изменения которого была такой же, как и при проведении стендовых испытаний.

 

 

 

 

 

 

Рис. 24. Характеристика жесткости подушки промежуточной опоры

 

 

 

Амплитуду и расположение зоны резонансных колебаний определяли также методом тензометрирования с помощью

проволочных датчиков сопротивления, наклеенных на кронштейн промежуточной опоры.

Испытание резиновых подушек различной жесткости на долговечность проводили на 10-тонном прессе с частотой сжатия 160 циклов в минуту при нагрузке 350 кгс (* Нагрузка 350 кгс необходима для сжатия серийной резиновой подушки на 50% высоты ее стенки.)

 

 

 Схема приспособления для указанных испытаний резиновых подушек аналогична схеме приспособления для определения характеристики жесткости (см. рис. 22).

По результатам испытаний было установлено, что жесткость опытной резиновой подушки приблизительно на 35% меньше жесткости серийной подушки при более криволинейной характеристике жесткости (рис. 24).

 

 

Стендовые испытания карданной передачи с опытной и серийной резиновыми подушками промежуточной опоры показали следующее (рис. 25, а) :

— с увеличением частоты вращения карданной передачи амплитуда колебаний растет до некоторой величины, после чего она уменьшается, несмотря на то, что частота вращения

передачи продолжает расти; максимального значения амплиту-да достигает в зоне резонансных колебаний;

— карданная передача автомобиля ЗИЛ-130 и его модификаций с серийной резиновой подушкой склонна к резонансным колебаниям на стенде при частоте вращения 1550—1670 об/мин;

— с уменьшением жесткости резиновой подушки более чем в 3 раза уменьшается амплитуда колебаний кронштейна, а зона резонанса смещается в сторону меньших частот вращения (900—970 об/мин);

 


— с увеличением дисбаланса карданной передачи резко возрастает амплитуда колебаний кронштейна как на серийной подушке, так и на опытной подушке уменьшенной жесткости.

Дорожные испытания подтвердили результаты стендовых испытаний и показали (рис. 25, б), что с уменьшением жесткости резиновой подушки значительно снижается амплитуда колебаний кронштейна и смещается зона резонансных колебаний в область малых скоростей движения автомобиля. В карданной передаче автомобиля ЗИЛ-130 с серийной резиновой подушкой возможно возникновение резонансных колебаний при движении автомобиля со скоростью 50—60 км/ч (1800— 2150 об/мин). В случае установки на эту же карданную передачу резиновой подушки уменьшенной жесткости зона резонансных колебаний смещается в область меньших скоростей движения автомобиля 30—40 км/ч (1120—1300 об/мин) и при этом значительно уменьшается амплитуда колебаний.

Некоторое несовпадение зон резонансных колебаний по частоте вращения в лабораторных и дорожных условиях может быть объяснено различной жесткостью установок промежуточной опоры на стенде и на автомобиле.

Стендовые испытания показали, что долговечность резиновой подушки уменьшенной жесткости в 8 раз больше долговечности серийной подушки и при непрерывной работе первая разрушается через 24—39, а вторая — через 3 ч. Вследствие этого в производство была внедрена подушка уменьшенной жесткости.

 

Рис. 25. Изменение размаха колебаний 2А кронштейна промежуточной опоры: а — в зависимости от частоты вращения карданного вала nQ и дополнительного дисбаланса; б — в зависимости от скорости движения автомобиля va; 1 и 2 — серийная подушка соответственно с дополнительным дисбалансом карданной передачи 350 гс-см и без него; 3 и 4 — опытная подушка соответственно с дополнительным дисбалансом карданной передачи 350 гс-см и без него; 5 — серийная подушка с дисбалансом карданной передачи в соответствии с техническими условиями; 6 — подушка уменьшенной жесткости с дисбалансом карданной передачи в соответствии с техническими условиями

 

 

 

 

 

СТАТИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ КАРДАННОЙ ПЕРЕДАЧИ ЗИЛ-130

Испытания карданной передачи на статическую прочность проводились на крутильной машине. Перед началом испытаний карданный вал подвергался предварительному обжатию моментом 300 кгс-м. Нагрузка на карданный вал изменялась ступенями через каждые 50 кгс-м, при этом фиксировался угол закручивания. Испытания велись до разрушения наименее прочного звена карданного вала.

Оценочными показателями являются крутящий момент, соответствующий пределу пропорциональности материала детали, и коэффициент запаса прочности
 

 

Результаты стендовых испытаний карданной передачи автомобиля ЗИЛ-130 приведены ниже:
Размеры сечения трубы в мм . . . 71x3

Разрушающий момент в кгс-м . . 740—780

Коэффициент запаса прочности . . . 2,42—2,55

Крутящий момент, соответствующий пределу пропорциональности, в кгс-м 530—600

Место разрушения......... Крестовина

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  ..