Вся электронная библиотека >>>

 Автомобильные смазки  >>>

 

 

Автомобильные пластичные смазки


Раздел: Автомобили

 

Карданные шарниры

  

 На автомобилях применяют две группы узлов, обеспечивающих передачу вращения с одного вала на другой при изменяющемся угле наклона между ними (карданные передачи), и карданные шарниры равных угловых скоростей, обеспечивающие передачу мощности от двигателя к передним управляемым ведущим колесам автомобилей.

Карданная передача является элементом, передающим усилие от коробки передач или раздаточной коробки к главной передаче ведущего моста автомобиля. В процессе движения автомобиля угол наклона между валами этих узлов изменяется, так как ведущий мост подвешен на рессорах или пружинах и может перемещаться относительно рамы или кузова. Преимущественное применение на автомобилях получили жесткие карданные шарниры (шарниры Гука), состоящие из двух вилок, закрепленных на валах, и крестовины с игольчатыми подшипниками, соединяющими их. Вилки могут качаться на крестовине во взаимно перпендикулярных плоскостях. На концах карданного вала установлено по крестовине. Применяют карданные передачи с одним карданным валом или с главным и промежуточными валами, установленными на промежуточной опоре. В двойной карданной передаче с одним валом к одному концу трубчатого вала 8 ( 7,а) приварен наконечник 5 со шлицами, а к другому концу—наконечник с вилкой второго карданного шарнира 9. Карданный вал наконечника 5 соединен со шлицевой ступицей 4 вилки 3. Скользящее шлицевое соединение одного из карданных шарниров с валом необходимо для обеспечения возможности осевого перемещения вала при деформации рессор подвески.

Основным элементом передачи является карданный шарнир, на долю которого в зависимости от типа автомобиля п условий эксплуатации приходится 67...91% отказов узла [32).

Условия работы игольчатых подшипников карданных валов характеризуются наличием циклических нагрузок с частотой колебаний 1000...3000 мин-1. Основным параметром, влияющим на работоспособность подшипника, является нагрузка или крутящий момент. Контактные напряжения в игольчатых подшипниках большинства автомобилей достигают 2000 МПа, а на отдельных моделях грузовых автомобилей даже 3000 МПа. В момент трогаиия автомобиля они могут достигать 3400...3900 МПа, что сопоставимо с контактными напряжениями, реализуемыми в гипоидных передачах.

Рабочая температура игольчатых подшипников большинства автомобилей лежит в пределах минус 50...90 °С. Требуемый ресурс работы карданных передач в зависимости от модели автомобиля составляет 125...250 тыс. км. ^Недостаточная долговечность подшипников вызвана в основ- оном конструкционными причинами, среди которых следует ^выделить необоснованный выбор конструкционных материалов, методов термообработки металлов, недостаточную степень герметизации узла, наличие в карданной- передаче высокочастотных вибраций. Характерными видами разрушения карданных подшипников являются ложное бринел- лирование на дорожках качения и шипах крестовин, их износ с усталостным выкрашиванием в нагруженной зоне, задир торцев шипов крестовин, поломка иголок, фреттинг-коррозия и т. п. Внешними признаками неудовлетворительной работы карданных подшипников являются повышенные зазоры, стук в передаче, нагрев деталей. Усталостное выкрашивание в игольчатых подшипниках связано с тем, что при локальном разогреве в зоне шип — игла имеет место разрушение поверхности. Иглы под действием высоких нагрузок образуют на поверхности шипа вмятины, в результате чего скорость скольжения в зоне контакта резко возрастает, а это приводит к выкрашиванию частиц металла. Повреждение шипов может иметь характер оспин и раковин, т. е. питтинга, который является следствием не только контактной усталости поверхности шипа, ло и схватывания контактирующих поверхностей с последующим вырывом металла. Большое влияние на долговечность сопряжения шип — игла оказывает коррозионное повреждение поверхности, предшествующее усталостному выкрашиванию.

Следы ложного бринеллирования появляются, как правило, в наиболее нагруженной зоне, где тепловой износ носит ярко выраженный характер. При несоосности поверхностей трения появляются канавки на шипах крестовин и наружном кольце, а также наблюдается ускоренный износ поверхностей, который начинается со стороны торца шипа. Предполагают, что в контакте возникает локальная температура порядка 200...400 °С. В зоне сопряжения из частиц износа и разложившейся смазки образуется мазеобразный абразивный продукт, который значительно ускоряет износ. Таким образом, образование следов ложного бринеллирования является следствием фрикционного, контактно-коррозионного и теплового износа. Дальнейшая работа подшипника в этих условиях приводит к перекосу, залеганию, поломке и высыпанию иголок, заклиниванию подшипника с последующим разрушением этого узла.

Необходимо отметить, что до конца 60-х годов все шарниры карданных валов отечественных автомобилей смазывали только трансмиссионными маслами (ТАп-15, ТАп-15В и др.). Использование же пластичных смазок в этих узлах категорически запрещалось, В связи с этим крестовины карданных валов снабжались масленками и клапанами соответственно для заправки и удаления излишков масла. Лишь в 70-х годах исследованиями, проведенными на ЗИЛе и ГАЗе, было установлено, что заимствованные в 40-х годах без экспериментальной проверки зарубежные рекомендации по применению масел являются ошибочными. Несмотря на регулярное обслуживание и смазывание шарниров, которое проводилось через 600... 1500 км пробега, т. е. практически ежедневно, работоспособность шарниров оставалась низкой и не превышала 30...50 тыс. км [34], Это объясняется быстрым выбрасыванием масла через кромки радиальных сальников, из масленок и особенно через предохранительный клапан. Кроме того, практически невозможно с помощью шприца заполнить маслом весь внутренний объем игольчатых подшипников и тем самым обеспечить оптимальный режим трения. При остановке автомобиля масло из верхнего шипа стекало в нижний, что также неблагоприятно сказывалось на режиме работы узла.

В процессе эксплуатации выброс смазочного материала способствует накоплению значительных количеств пыли и грязи на поверхностях крестовин и сальников, что по мере износа сальников способствует проникновению пыли и влаги к поверхностям трения, а это в свою очередь вызывает повышенный износ деталей и выход из строя узла. В этих случаях частая смена масла не только не полезна, но даже вредна, так как вместе со свежим маслом в узел попадают и абразивные частицы, осевшие в головке масленки.

Радикальное решение проблемы стало возможным при использовании высококачественных пластичных смазок в сочетании с установкой уплотнений, обеспечивающих герметизацию узла, и другими мероприятиями по повышению Точности и качества изготовления деталей шарнира. Одной из самых эффективных в таких узлах, устанавливаемых ha грузовых автомобилях, оказалась смазка № 158, а на автомобилях ВАЗ — фиол-2у. Так, на автомобилях МАЗ применение смазки № 158 в тех же крестовинах из цементированной стали 18ХГТ снизило износ в 6...3,1 раза по сравнению с маслом ТАп-15В. Внедрение указа иных мероприятий дало возможность на ряде моделей автомобилей (ЗИЛ, «Урал» и некоторых других) за счет укомплектования их карданными валами, шарниры которых не требуют пополнения смазки, исключить операции по техническому обслуживанию данных узлов в процессе эксплуатации. В крестовинах таких карданных шарниров нет масленок, а осевые каналы в них выполнены глухими ( 8). В настоящее время долговечность карданных шарниров в зависимости от типа автомобиля и дорожных условий составляет не менее 100..150 тыс. км.

Карданные шарниры равных угловых скоростей предназначены для передачи крутящего момента на ведущие н/или управляемые колеса переднеприводного и полноприводного автомобиля. К наиболее распространенным конструкциям карданных шарниров равных угловых скоростей относятся следующие [14] : шариковый шарнир типа Вейс, используемый на автомобилях ЗИЛ-131 и ГАЗ-66 ( 9,а); шарнир Рцеппа; шарнир Тракта, применяемый на большегрузных автомобилях Уральского, Камского и Кременчугского автозаводов ( 9,6); шарнир типа Бирфильд, применяемым на гюлно- приводном легковом автомобиле ВАЗ-2121 «Нива»; сдвоенные карданные шарниры с игольчатыми подшипниками ( 10) и др. Характерной особенностью условий работы пар трения этих узлов являются повышенные удельные нагрузки [4].

Первые две конструкции шарниров (Вейса и Рцеппа) в качестве рабочих элементов имеют шарики, перемещающиеся одновременно в канавках ведущей и ведомой вилки. При их работе наблюдается повышенный износ вследствие проскальзывания шариков. Ресурс таких шарниров достигает 50...60 тыс. км. Для них характерна работа при высоких контактных налряжениях, достигающих 3400...3900 МПа. В тяжелых условиях температура этих узлов повышается до 150...200 °С, а максимальный крутящий момент до 80 Н-м. В результате недостаточных смазывающих свойств применяемых в них смазочных материалов нарушение нормальной эксплуатации (повышение температуры, стук, задиры и вырывы металла на рабочих поверхностях) наступает задолго до выработки рабочего ресурса узла. К уменьшению этого ресурса приводит также попадание в узел воды, пыли и других абразивных материалов. Так, в процессе преодоления водных преград смазка AM карданная разрушается и вымывается из шарниров.

Шарнирные соединения, в том числе карданные шарниры разных угловых скоростей,— наиболее нагруженные узлы трения автомобилей, Их существенная особенность состоит и реверсивности трения скольжения сопряженных деталей. В силу конструктивных особенностей в шарнирных узлах невозможно создать режим жидкостного трения ввиду того, что относительная скорость скольжения сопряженных поверхностей постоянно проходит через пулевое значение, а возникающие гидродинамические пленки в процессе вибрации постоянно нарушаются.

Специфика работы смазочного материала в карданных шарнирах равных угловых скоростей состоит в предотвращении прямого контакта поверхностей трения сопряженных деталей, работающих при высоких удельных нагрузках в режиме качения, скольжения и вибрации.

Карданные передачи включают и другие узлы трения, Которые смазывают пластичными смазками, например шлнцевые скользящие соединения и промежуточные опоры карданных валов. Шлнцевые соединения характеризуются относительно невысокими удельными нагрузками, редко превышающими 10...20 МПа. Для них типичны максимальные температуры не выше 60 СС, а рабочие — порядка 50 °С. Режим трения шлицевых соединений, так же как и в карданных шарнирах равных угловых скоростей, реверсивный, для них также характерны трение скольжения и вибрация. В промежуточных опорах используются шариковые и роликовые подшипники. Для легковых и двухосных грузовых автомобилей типична опора, состоящая из шарикового подшипника, закрепленного внутренним кольцом на валу и установленного на резиновой подушке, которая, в свою очередь, крепится к раме или кузову автомобиля. В грузовых трехосных автомобилях промежуточная опора обычно включается в карданную передачу ко второму заднему ведущему "Осту и состоит из корпуса и вала, установленного корпусе на роликовых подшипниках. В обоих случаях подшипники защищают сальниками и грязеотражателями. Подшипники работают при невысоких нагрузках и температурах. К смазкам для этих узлов повышенных требо ваний не предъявляется.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ:  Автомобильные пластичные смазки

 

Смотрите также:

  

...ПЕРЕДАЧА. Карданная передача состоит из валов и шарниров...

Все карданные шарниры конструктивно аналогичны и состоят из неподвижной или скользящей вилки и фланца-вилки, соединенных между собой крестовиной...

 

Карданные передачи и привод к ведущим колесам

Карданные шарниры 5 содержат крестовину с игольчатыми подшипниками, две вилки, а также уплотнительные и стопорные детали подшипников.

 

КАРДАННАЯ ПЕРЕДАЧА. Карданная передача обеспечивает...

Карданные соединения всех карданных передач автомобилей МАЗ полностью унифицированы. Карданная передача ( 59) состоит из карданного вала и двух карданных шарниров.

 

Промежуточные соединения и карданные передачи

Карданные шарниры обеспечивают угловое перемещение карданного вала (до 24°), а свободные шлицевые соединения вилок карданного шарнира с валом...

 

Карданный вал, кардан. Карданная передача

К карданной передаче относятся (рис. 134) валы, шлицевая втулка, карданные шарниры и промежуточная опора с подшипником.

 

Подшипники. Параметры технического состояния карданной передачи...

Основные неисправности карданной передачи заключаются в ослаблении крепления карданных валов, износе шеек, подшипников, крестовин карданных шарниров и шлицевых...

 

АВТОМОБИЛЬ. Смазка подшипников карданных шарниров

Смазка подшипников карданных шарниров. В карданных шарнирах современных автомобилей применяются игольчатые подшипники.

 

Ремонт карданной передачи. Фиол. Карданная передача требует ремонта...

Карданная передача требует ремонта, если она вызывает шум, стуки и вибрацию кузова.
Замеряют зазор в карданном шарнире ( 194), который допускается до 0,10 мм.