Фирменный Автосервис

 

 

Условия эксплуатации зубчатых передач

Ресурс отремонтированных автомобилей не превышает 40 % от ресурса новых, а себестоимость ремонта в ряде случаев за период эксплуатации значительно выше стоимости новых машин. Основной причиной выхода из строя большинства деталей, которые в процессе эксплуатации подвержены контактно-фрикционному воздействию, является изменение их формы и геометрических размеров, вследствие интенсивного изнашивания или усталостно-контактного повреждения рабочих поверхностей. Это следует из данных по отказам, приведенных в табл. 2. Преобладающими видами отказов карданной передачи являются разрушения поверхности шипов крестовины, износ торцов, задиры и заедания компенсатора линейных перемещений, приводящие в дальнейшем к вибрациям, разрушениям подшипников коробки передач, мостов, промежуточных опор. Основными видами повреждения шлицевых соединений являются износ и смятие контактирующих поверхностей. Наиболее характерными отказами ведущих мостов являются разрушения рабочих поверхностей ведущих и ведомых Шестерен, оси и сателлита колесной передачи, крестовины дифференциала и других деталей.

Таблица 2 Виды и количество отказов деталей различных агрегатов и систем автомобилей, %

Основные виды отказов

Двигатель

Сцепление

Коробка передач

Карданная передача

Задний мост

Передний мост, подвеска

Рулевое управление

Тормозная

система

Износ

47,2

83

65,3

97,6

72,9

58,2

79,3

49,8

Поломка

2,6

4,0

-

2,4

-

34,5

2,6

9,0

Выкрашивание

1,7

21,3

22,4

15,2

 

Причиной износа чашки дифференциала, а также чашки водила колесной передачи вместе с осями сателлитов является фреттинг-коррозия, возникающая вследствие микроперемещений, вызванных несоосностью, монтажной и технологической погрешностями, повышенными зазорами и вибрациями. При износе опорных поверхностей чашек дифференциалов более 0,05 мм на сторону может происходить перекос и заклинивание сателлитов. Износ зубьев главной передачи автомобиля существенно увеличивает динамическую нагруженность трансмиссии. Данные испытаний свидетельствуют о том, что при интенсивных износах уже после 20 тыс. км пробега средние отклонения от номинальных значений крутящего момента возрастают на 60...70 %. К быстроизнашивающимся деталям автомобилей относятся и шарнирные соединения рулевого управления, которые выходят из строя из-за усталостного разрушения и схватывания поверхностей при ограниченной смазке.

Таким образом, характер повреждений силовых элементов автомобилей обусловлен тем, что взаимодействие поверхностей деталей осуществляется в различных условиях, которые определяются конструктивными, технологическими и эксплуатационными особенностями.

Важное значение для обеспечения высокой работоспособности и надежности машин имеют технологические особенности производства высоконагруженных деталей автотракторной техники. Применение рациональных прогрессивных технологий позволяет значительно повысить технический уровень и эксплуатационные показатели машин.

Основные наиболее часто встречающиеся в конструкциях машин силовые элементы механических систем и причины их выхода из строя приведены в табл. 3, а на рис. 2 показаны предельные состояния деталей после длительной эксплуатации.

Таблица 3 Основные типы силовых механических систем и причины отказов их элементов

 

Зубчатая передача

Трение качения

(ограниченное

скольжение)

Питтинг, изнашивание

Нарушение функциональ-ных характеристик, пре-дельные отклонения геомет-рических размеров, шум, вибрация, катастрофические разрушения рабочих поверхностей зубьев

Переключаемые элементы силовых передач, клапанныеуплотнения и системы

Контактно-фрикционное взаимодействие, трение скольжения, ударно-циклические контактные нагружения

То же

То же

Подшипники качения

Трение качения

»

Нарушение функциональ-ных характеристик, пре-дельные отклонения геомет-рических размеров, шум, вибрация, катастрофические разрушения рабочих поверхностей

Подшипники скольжения

Трение скольжения

Различные виды

изнашивания

Предельные отклонения геометрических размеров, нарушение функциональ-ных характеристик, шум, вибрация, разрушение деталей' подшипниковых узлов

Торцевые и другие виды контактных уплотнений

Трение скольжения

То же

 

Предельные отклонения геометрических размеров, нарушение функциональных характеристик

 

Условия эксплуатации механических систем характеризуются нагрузками, которые могут быть представлены в виде определенных классификационных групп.

Типовые режимы можно разделить:

• по происхождению: внешние, которые являются результатом взаимодействия с внешней средой, и внутренние, зависящие от конструктивных особенностей и режимов эксплуатации машины;

• виду воздействия механических нагрузок: вибрационные, ударные (одиночные и многократного действия);

• характеру приложения нагрузки: сосредоточенные, распределенные;

• виду деформации: растягивающие силы, сжимающие силы, изгибающие моменты, крутящие моменты, срез, вдавливание;

• характеру протекания: мгновенные импульсы, импульсы конечной продолжительности, ступенчатые импульсы, непрерывные импульсы, комбинированные импульсы и т.п.

В зависимости от характера протекания во времени механические воздействия разделяются на периодические (непрерывно изменяющиеся, импульсные периодические и смешанные периодические) и непериодические.

Особую роль при эксплуатации механических систем играют случайные механические воздействия, которые могут быть стационарными и нестационарными. Возникновение ударных нагрузок связано с резким изменением ускорения, скорости или направления перемещения изделий.

Эксплуатационная нагруженность многих типов механических систем является результатом перечисленных механических воздействий. Поэтому повреждения и отказы деталей приводов обусловлены прежде всего условиями эксплуатации.

Приводы и трансмиссии представляют собой сложные механические системы взаимосвязанных и взаимодействующих элементов (зубчатые колеса, подшипники, валы, механизмы переключения и т.д.).

Для автотракторной техники характерным является резкопеременный режим нагружения. Поэтому при анализе несущей способности силовых элементов и их сопряжений, а также для прогнозирования надежности машин необходимы достоверные данные о нагрузках, которые приводят к возникновению усталостных провесов, разрушению и выходу из строя машин в целом.

Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что диапазон изменения окружных скоростей зубчатых колес при разных условиях эксплуатации отличается более чем в 30 раз, а величина крутящего момента более чем в 2 раза может превышать номинальные нагрузки.

Динамические нагрузки, возникающие в трансмиссии, можно разделить на постоянно действующие при установившемся движении с постоянной скоростью и на возникающие в переходных процессах движения машины. Динамические нагрузки первой группы, вызванные продольными и угловыми колебаниями, взаимодействием трансмиссии с ходовой частью и подвеской, непостоянством крутящего момента двигателя, а также неравномерностями крутящего момента, передаваемого карданными и зубчатыми передачами, в первом приближении могут считаться квазистационарными случайными процессами. Динамические нагрузки, возникающие при переходных процессах движения машины, таких как трогание с места, разгон и торможение, переключение передач, автоколебания при трогании и буксовании, являются нестационарными случайными процессами.

Нестационарная нагруженность силовых элементов машин показана на рис. 4, где приведены кривые распределения тяговых усилий, а в табл. 4 даны характеристики условий, при которых происходит формирование эксплуатационных нагрузок.

Прежде было указано, что динамические нагрузки разделяются на постоянно действующие при установившемся движении и на возникающие при переходных процессах. Даже наезд автомобиля на дорожные неровности приводит к увеличению тягового усилия на колеса, что, в свою очередь, увеличивает нагруженность трансмиссии, делает эту нагрузку переменной в зависимости от характеристики дороги.

Особое значение для оценки влияния технологических факторов и качества изготовления на динамические процессы имеет внутренняя динамика силовых передач. Известные модели, описывающие динамические процессы, вызванные перезацеплением зубьев, можно классифицировать по следующим типам:

• одиночный удар зубчатых колес, обусловленный погрешностью шага зацепления (ударная модель);

• кромочное взаимодействие зубьев, обусловленное той же погрешностью (кромочная модель);

• параметрическое возбуждение колебаний, обусловленное периодическим изменением жесткости зацепления;

• кинематическое возбуждение, вызываемое периодическими погрешностями зубчатых колес;

• виброударные колебания зубчатых колес, вызванные боковыми зазорами (виброударная модель).

Основными возбуждающими факторами, обусловленными точностью изготовления силовых передач, являются погрешность шага зацепления и дискретное нагружение зубьев. Постоянная погрешность шага зацепления действует в течение всего времени нахождения пары зубьев в зацеплении с учетом того, что имеет место кромочное взаимодействие зубьев на входе и выходе из зацепления, а также периодическое изменение мгновенного передаточного отношения зубчатой пары. Дискретный характер нагружения связан прежде всего с внезапным приложением и снятием нагрузки на зубе при входе и выходе из зацепления.

В процессе эксплуатации механических систем происходят необратимые изменения зазоров вследствие износа деталей сопряжений и контактирующих поверхностей силовых элементов приводов, что существенно влияет на условия формирования и величину динамических нагрузок. Изменение технического состояния приводов и трансмиссий сопровождается изменением вибрационных характеристик.

Разрушение рабочих поверхностей (питтинг) влияет на характер вибрации во всем частотном диапазоне, поскольку контактное взаимодействие поврежденных поверхностей, а также разрушение масляной пленки приводит к возникновению ударов, которые выявляются по интенсивности высокочастотных гармоник Увеличению случайных составляющих в сигнале вибрации. Дефекты износа проявляются на этапах длительной эксплуатации.


Повышение качества металлических материалов деформационно-термической обработкой Поверхностное упрочнение металлических материалов Картеры задних мостов Факторы, влияющие на величину припуска Расчет припусков на механическую обработку Методы формообразования поверхностей зубьев силовых передач Технологичность сборки узла Общее понятие качества продукции. Категории управления качеством продукции Факторы и условия качества продукции. Основные показатели качества  Зарубежный опыт управления качеством 

 

Образовательный сайт Бармашовой Л.В.

Рассылки Subscribe.Ru
Современное образование
Подписаться письмом