Файл: Шасси автомобиля ЗИЛ-130. Практика проектирования, испытаний и доводки.pdf

(см. ряс. 18) по гладкой цилиндрической шейке скользящей вилки 15. Таким образом, общая длина центрирующих поверх­ ностей увеличивается. Принятая конструкция шлицевого соеди­ нения позволяет сохранять центрирование в процессе эксплуа­ тации, так как оно осуществляется по поверхностям, не пере­ дающим крутящий момент и менее подверженным износу.

Герметичность шлицевого соединения достигается установ­ кой в передней части шлицевой втулки завальцовываемой за­ глушки 21, а в задней части втулки резинового 16 и войлочного 5

Рис. 21. Кинематическая схема стенда для испытания шлицевых соединении:

1 — электропривод; 2 — клнпоременная передача; 3 — понижающий редуктор; I -— опора эксцентрика; 5 — эксцент­ рик; 6 — опора качения; / — тарирован­ ная пластина с тензодатчиками; S — испытуемое шлицевое соединение; 9 — неподвижная опора с динамометриче­ ским звеном; 10 — рычаг опоры; 11 —

динамометр

сальников. Для более надежной защиты шлицевого соединения устанавливается защитная муфта 6.

Для смазки шлицев во внутреннюю полость шлицевой втулки при сборке закладывается 200 г смазки УС-1, ГОСТ 1033—51. При изменении длины карданного вала изменяются рабочие объемы полостей, расположенных по обеим сторонам шлицевого соединения. В результате изменения этих объемов смазка проникает к трущимся поверхностям.

Однако в процессе эксплуатации автомобиля ЗИЛ-130 имелись случаи износа и задира шлицевого соединения кардан­ ной передачи. В связи с этим появилась необходимость прове­ дения специальных работ по определению влияния термообра­ ботки и различных поверхностных покрытий шлицев скользя­ щей вилки на долговечность. Для этой цели был построен испытательный стенд, кинематическая схема которого приве­ дена на рис. 21. На этом стенде шлицевое соединение при помощи рычажного устройства нагружается статическим кру­ тящим моментом. Затем шлицевому соединению сообщается возвратно-поступательное движение от эксцентрикового при­ вода.

Стенд оборудован динамометром для измерения нагрузки, тензодатчиками для определения осевых сил в шлицевом

76

соединении и электроимпульсным счетчиком для фиксации сум­ марного числа двойных ходов. Ниже приведена техническая характеристика стенда:

При испытании шлицевых соединений с различными сколь­ зящими вилками определяли продолжительность работы соеди­ нения до появления задира шлицев. Результаты испытаний следующие:

—долговечность незакаленной скользящей вилки, имеющей твердость НВ 255—285, составляет 7—9 ч;

—закалка шлицев скользящей вилки т. в. ч. до твердости HRC 42 (не менее) увеличивает ее долговечность до 50—52 ч;

—покрытие закаленных шлицев фосфатной пленкой повы­

скользящей вилки т. в. ч. до твердости HRC 42—56, фосфатирование шлицев и покрытие фосфатного слоя твердой смазкой — дисульфидом молибдена) увеличивает долговечность шлицевого соединения до 550—570 ч.

Результаты стендовых испытаний были подтверждены дорожными испытаниями карданных передач на автомобилях. По результатам испытаний была внедрена закалка скользящей вилки с нагревом т. в. ч., антифрикционное фосфатирование шлицев скользящей вилки с последующей пропиткой фосфат­ ного слоя твердой смазкой.

Промежуточная опора карданного вала

Промежуточная опора карданного вала (см. рис. 18) пред­ ставляет собой подшипник 18, установленный на шлицевой втулке промежуточного карданного вала. Подшипник вместе со штампованными крышками, внутри которых находятся войлоч­ ные сальники 17, расположен в резиновой подушке 4. Для по­ вышения эластичности подушки в ней сделаны прорези, что способствует гашению вибраций, возникающих при работе кар­ данной 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 крон­ штейна промежуточной опоры.

77

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

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

При исследовании карданной передачи было установлено, что значительные колебания ее начинают ощущаться при скоро­ сти движения автомобиля 50—60 км/ч. При скоростях ниже 50 км/ч и выше 60 км/ч колебания резко уменьшаются и прак­ тически на автомобиле не ощущаются. Учитывая, что диапазон скорости движения 50—60 км/ч является наиболее распростра­ ненным при эксплуатации автомобиля, наличие в этом диапазо­ не резонансных колебаний карданной передачи является нежелательным. Были изучены возможности смещения этой зо­ ны в сторону больших или меньших частот вращения кардан­ ной 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 часто­ ты 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 ре­ зонансных 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 проме­ жуточной опоры различной жесткости при испытании на стенде;

—наличие в кабине автомобиля ощутимых колебаний кар­ данной передачи с резиновыми подушками различной жест­ кости.

78

Характеристику жесткости подушки определяли следующим образом (рис. 2 2 ): 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 фик­ сировалась на силоизмерителы-юм приборе испытательной машины через каждые 50 кгс. Радиальное сжатие /г определяли с помощью механического индикатора 1 часового типа.

Чтобы найти зависимость амплитуды и расположения зоны резонансных колебаний от жесткости и твердости резиновой подушки, в лабораторных условиях была изготовлена испыта­ тельная 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 уста­ новки. Карданная передача через вал технологической опоры приводилась во вращение от электродвигателя. Для определе­ ния зоны резонансных колебаний и их относительной ампли­ туды (напряжений) на кронштейн промежуточной опоры (с его левой и правой сторон) были наклеены проволочные дат­ чики сопротивления.

Колебания карданной передачи определяли по колебаниям напряжений, возникающих в кронштейне промежуточной опоры. Испытания проводили при различных значениях дополнитель­ ного, 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.

79

Влияние жесткости резиновой подушки на амплитуду и расположение зоны резонансных колебаний в дорожных усло­ виях определяли на автомобиле ЗРІЛ-ІЗО. На него была уста­ новлена новая карданная передача, на которую последователь­ но монтировались резиновые подушки различной жесткости. Испытания производились при различном дополнительном дис­ балансе, методика изменения которого была такой же, как и при проведении стендовых испытаний.

G2 Gj Gi,

Рнс. 23. Схема установки карданном передами при испыта­ нии:

А — место установки дополнительного груза: 1 — коробка пере­

Амплитуду и расположение зоны резонансных колебаний определяли также методом тензометрирования с помощью проволочных датчиков сопротивле­ ния, наклеенных на кронштейн про­

межуточной опоры.

Испытание резиновых подушек различной жесткости на долговеч­ ность проводили на 1 0 -тонном прес­

се с частотой сжатия 160 циклов в минуту при нагрузке 350 кгс *. Схе-

Рис. 24. Характеристика жесткости подушки промежуточной опоры:

ма приспособления для указанных испытаний резиновых поду­ шек аналогична схеме приспособления для определения харак­ теристики жесткости (см. рнс. 2 2 ).

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

* Нагрузка 350 кгс необходима для сжатия серийной резиновой подушки на 50% высоты ее стенки.

80

Рис. 25. Изменение размаха колебаний 2А кронштейна промежуточной опоры:

без него; 3 и 4 — опытная подушка соответственно с дополнительным дисбалансом кар­ данной передачи 350 гс-см н без него; 5 — серийная подушка с дисбалансом карданной передачи в соответствии с техническими условиями; 6 — подушка уменьшенной жестко­ сти с дисбалансом карданной передачи в соответствии с техническими условиями

передачи продолжает расти; максимального значения амплитуда достигает в зоне резонансных колебаний;

— карданная передача автомобиля ЗИЛ-130 и его модифика­ ций 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);