Восстановление карданного вала (стр. 5 из 5)

Когда процедура установки будет закончена, и Вы, окрыленные сознанием собственного могущества, поедете кататься, Вы ощутите, что проделали эту грязную работу совсем не зря. Количество шумов уменьшится. При движении под горку Вы уже не услышите этот неприятный звук, напоминающий взаимодействие сильно изношенных шестеренок, исходящий из района КПП и РК. Вполне возможно, что пропадет часть вибрации, вызванной не совсем правильной работой несмазанной крестовины. В общем, будут только плюсы.

6.3 Балансировка карданных валов

Одной из причин снижения ресурса работы агрегатов автомобиля являются вибрации, возникающие в результате дисбаланса его вращающихся деталей, а именно коленчатого вала, маховика, корзины сцепления, карданных валов и т.д. Ни для кого не секрет чем грозят эти вибрации. Это и повышенный износ деталей, и крайне некомфортная эксплуатация автомобиля, и худшая динамика, и повышенный расход топлива, и проч., и проч. Все эти страсти уже не раз обсуждались и в печати и на просторах сети – не будем повторяться. Поговорим лучше об оборудовании для балансировки, но сначала давайте коротко разберем, что же такое этот дисбаланс, и каких видов он бывает, а потом рассмотрим как с ним бороться.

Для начала, давайте определимся, зачем вообще вводить понятие дисбаланса, ведь причиной вибраций являются силы инерции, возникающие при вращении и неравномерном поступательном движении деталей. Может быть лучше оперировать величинами этих сил? Перевели их в килограммы «для ясности» и вроде бы понятно куда, что и с каким усилием давит, сколько кило приходится на какую опору… Но дело-то в том, что величина силы инерции зависит от частоты вращения, точнее от квадрата частоты или ускорения при поступательном движении, а это в отличие от массы и радиуса вращения, величины переменные. Таким образом использовать силу инерции при балансировке просто неудобно, придется каждый раз пересчитывать эти самые килограммы в зависимости от квадрата частоты. Судите сами, для вращательного движения сила инерции:

где:

m – неуравновешенная масса;

r – радиус ее вращения;

w – угловая скорость вращения в рад/с;

n – частота вращения в об/мин.

Не высшая математика, конечно, но пересчитывать лишний раз не хочется. Вот поэтому и ввели понятие дисбаланса, как произведения неуравновешенной массы на расстояние до нее от оси вращения:

где:

D – дисбаланс в г мм;

m – неуравновешенная масса в граммах;

r – расстояние от оси вращения до этой массы в мм.

Измеряют эту величину в единицах массы умноженных на единицу длины, а именно в г мм (часто в г см). Специально акцентируем внимание на единицах измерения, поскольку на просторах мировой сети, да и в печати, в многочисленных статьях посвященных балансировке, чего только не встретишь… Тут и граммы деленные на сантиметры, и определение дисбаланса в граммах (не умноженных ни на что, просто граммы и всё, что хочешь, то и думай), и аналогии с единицами измерения крутящего момента (похоже вроде – кг м, а тут г мм…, но физический смысл-то совершенно другой…). В общем, будем внимательны!

Итак, первый вид дисбаланса – статический или, еще говорят, статическая неуравновешенность. Такой дисбаланс возникнет, если на вал точно напротив его центра масс поместить какой-нибудь груз, и это будет равноценно параллельному смещению главной центральной оси инерции 1 относительно оси вращения вала. Нетрудно догадаться, что такая неуравновешенность характерна дискообразным роторам2, маховикам например, или шлифовальным кругам. Устранить этот дисбаланс можно на специальных приспособлениях – ножах или призмах. Тяжелая сторона3 под действием силы тяжести будет поворачивать ротор. Заметив это место, можно простым подбором на противоположную сторону установить такой груз, который приведет систему к равновесию. Однако процесс этот довольно длительный и кропотливый, поэтому устранять статический дисбаланс все-таки лучше на балансировочных станках – и быстрее и точнее, но об этом ниже.

Второй тип дисбаланса – моментный. Такую неуравновешенность можно вызвать, прилепив на края ротора пару одинаковых грузов под углом 180° друг к другу. Таким образом, центр масс хоть и останется на оси вращения, но главная центральная ось инерции отклонится на некоторый угол. Чем примечателен такой вид дисбаланса? Ведь на первый взгляд, в «природе» его можно встретить разве что по «счастливой» случайности… Коварство такой неуравновешенности заключается в том, что она проявляется только при вращении вала. Положите ротор с моментным дисбалансом на ножи, и он будет находиться в полном покое, сколько бы раз его не перекладывали. Однако стоит раскрутить его, так тут же появится сильнейшая вибрация. Устранить подобную неуравновешенность можно только на балансировочном станке.

И наконец, самый общий случай – динамическая неуравновешенность. Такой дисбаланс характеризуется смещением главной центральной оси инерции как по углу так и по месту относительно оси вращения ротора. То есть, центр масс смещается относительно оси вращения вала, а вместе с ним и главная центральная ось инерции. При этом она еще и отклоняется на некоторый угол так, что не пересекает ось вращения4. Именно такой вид дисбаланса встречается чаще всего, и именно его так привычно устраняют нам в шиномонтажах при смене резины. Но если в шиномонтаж мы все как один едем по весне и осени, то почему же оставляем без внимания детали двигателя?

Простой вопрос: после шлифовки коленвала в ремонтный размер или, того хуже, после его рихтовки, можно быть уверенным в том, что главная центральная ось инерции в точности совпадает с геометрической осью вращения коленвала? А второй раз разбирать-собирать мотор время и желание есть?

Итак, в том, что балансировать валы, маховики, карданные валы и проч. нужно, сомнений нет. Следующий вопрос – как балансировать?

Как уже упоминалось при статической балансировке можно обойтись ножами-призмами, если есть достаточное количество времени, терпения, и поля допусков на остаточный дисбаланс велики. Если Вы цените рабочее время, заботитесь о репутации своей компании или просто беспокоитесь о ресурсе деталей своего автомобиля, то единственный вариант балансировки – это специализированный станок.

При сведении всех зазоров в сочленениях карданного вала к минимально-допустимым значениям производят его балансировку на специальном балансировочном станке. Назначение балансировочного станка заключается в измерении дисбаланса вала и коррекции его масс с целью уменьшения начального дисбаланса до допустимого значения.

ГОСТ Р52430-2005" Передачи карданные автомобилей с шарнирами неравных угловых скоростей" устанавливает нормы дисбаланса для валов с различной максимальной частотой вращения карданной передачи в трансмиссии, рассчитываемые на основе допустимых удельных дисбалансов на каждой опоре вала в г см.

Допустимый дисбаланс карданной передачи (вала) на каждой опоре не должен превышать произведение величины массы вала, приходящейся на опору, и допустимого удельного дисбаланса для соответствующих частот вращения вала в трансмиссии, приведенного в таблице.

Для валов автомобилей ВАЗ, вращающихся в трансмиссии с максимальной частотой вращения более 4000 об/мин, допустимый удельный дисбаланс равен 4 г см.

Например, для вала Нивы массой 8 кг допустимый дисбаланс отнесенный к каждой опоре равен (8х4):2 =16 гсм.

Перед установкой отбалансированых валов в трансмиссию целесообразно проверить радиальные и торцевые биения на посадочных поверхностях фланцев агрегатов.

Заключение

В курсовой работе произведено овладение методикой и получены навыки самостоятельного решения конкретных задач, связанных с процессами изготовления и ремонта автомобильной техники.