Технологические процессы ТО, ТР и КР автомобилей КамАЗ для предприятия ООО "АТП-3"

В конструкции карданных валов  применено подвижное шлицевое соединение, обеспечивающее необходимое изменение рабочей длины вала при движении автомобиля. Для защиты шлицевого соединения от попадания грязи и удержания смазки карданные валы в местах соединения герметизированы. Смазка удерживается во внутренней полости от вытекания заглушкой, завальцованной в шлицевой втулке, а также резиновыми и войлочными кольцами 10 и 8, которые поджимаются гайкой 6 сальника.

Карданные валы собирают так, чтобы их неподвижные  и скользящие вилки располагались в одной плоскости. Для этой цели на шлицевых втулках карданных валов и на скользящих вилках выбиты стрелки. Необходимо, чтобы эти стрелки были совмещены.

Балансировка  карданных валов переднего, промежуточного и задних мостов осуществляется приваркой балансировочных пластин. Основной карданный вал балансируется подкладыванием балансировочных пластин под стопорную пластину болтов крепления опорной пластины на вилках.

В приводе  к передним ведущим управляемым колесам передних мостов автомобилей КамАЗ-4310 и КамАЗ-43105 применены карданные шарниры кулачкового типа. Они передают крутящие моменты от главной передачи передним колесам, обеспечивают равенство угловых скоростей полуосевых шестерен главной передачи передних колес при их повороте на значительный угол.

Рис 2. Кулачковый карданный шарнир равных угловых скоростей:

1,5 —  кулаки шарнира, 2,4 — вкладыши кулака, 3 — диск

Шарнир  состоит из двух кулаков 1 и 5 (рис.) с  вкладышами 2, 4 и диска 3. Диск входит в пазы вкладышей, которые, в свою очередь, устанавливаются цилиндрическими поверхностями в вилки кулаков. Благодаря такому соединению шарнир работает подобно двум сочлененным шарнирам неравных угловых скоростей. В одной плоскости вилки поворачиваются относительно вкладышей, а в другой — вместе ними относительно центрального диска.

2.2. Условия работы карданной передачи.

Условия работы карданной передачи определяются углами наклона карданного вала но отношению  к осям валов агрегатов или  механизмов, которые он соединяет. Чем  больше углы, тем в более тяжелых условиях работает передача. 
Основной карданный вал имеет угол наклона до 5°. Эти углы являются результатом неточности монтажа и деформации рамы во время движения автомобиля. 
         Другие карданные валы работают в более тяжелых условиях: у них эти углы могут        достигать 20°. 
Простой карданный шарнир при больших углах между осями соединяемых валов не может обеспечить равномерное вращение ведомого вала, так как при вертикальном положении ведущей вилки ведомый вал вращается быстрее, чем ведущий, а при горизонтальном (при повороте шарнира на 90°) — медленнее. 
         Таким образом, при равномерном вращении ведущего вала с вилкой ведомый вал вращается неравномерно. За один оборот ведущего вала ведомый дважды обгоняет ведущий и дважды отстает от него. 
Вследствие этого такой шарнир назван шарниром неравных угловых скоростей. Это происходит из-за того, что шипы крестовины, связанные с ведомой вилкой, вращаются в разных плоскостях. Обе плоскости вращения образуют между собой угол. Из-за неравномерности вращения возникают дополнительные нагрузки па детали главной передачи, дифференциала, полуосей и колес. 
          Чтобы устранить неравномерное вращение вала, применяют карданные валы с двумя карданными шарнирами. 
Равномерное вращение может быть достигнуто, когда углы наклона валов в обоих шарнирах одинаковы и вилки обоих шарниров установлены в одной плоскости.

2.3. Ремонт  карданного вала

 Карданная передача — едва ли не самый высоконагруженный узел автомобиля. Её конструктивные элементы испытывают колоссальнейшие нагрузки. При максимально бережной эксплуатации, однако, вал в кардане способен служить чуть ли не вечно. Расходными элементами становятся лишь подшипники в промежуточной опоре, подшипники и сами крестовины.

Свойственные  нашей стране плохие дороги, чрезмерный перегруз машины, неаккуратность обращения с педалью сцепления, нерегулярное обслуживание передачи часто приводят к повреждению и прочих компонентов. В результате гнутся сами валы, происходит расшатывание шлицевых соединений, рвутся фланцы и т.д. А ведь карданная передача по сути - единый механизм, и потому повреждение какого-то одного элемента оказывает сильное влияние на остальные. К примеру, разбалансированный вал значительно ускоряет шарнирный износ, из-за люфта шлицевого соединения разрушается подвесной подшипник и пр. Залог долгой и надёжной службы кардана — в регулярности его обслуживания в серьёзных автомастерских компетентными специалистами и использование исключительно фирменных запасных деталей. Проявляются повреждения вала или же его частей в виде люфта крестовин, искривления труб кардана, люфта шрусов вала, выхода из строя его шлицевых соединений и ряда других неисправностей, способных привести к значительным поломкам грузового автомобиля, которые потребуют значительные финансовые затраты на ремонт или полную замену кардана. Серьёзным поводом обратиться к автомеханику становится слышимое биение карданного вала.

Если Вы осматриваете карданную систему самостоятельно, будьте предельно внимательны. Производя  замену кардана, во избежание неправильной установки, обращайте внимание на специальные метки, которые находятся на скользящих вилках, а также шлицевых втулках, дабы не развернуть кардан на угол в 180 градусов, в противном случае нарушится его балансировка.

2.4. Схемы карданных передач

В зависимости от колесной формулы автомобилей КамАЗ: 4x2, 6x4, 4x4, 6x6, 8x8, карданные передачи состоят, соответственно из одного, двух, трех, четырех и пяти карданных валов.

В зависимости  от места установки карданного вала, передаваемого крутящего момента, устанавливаются карданные валы определенной размерности. Имеются три базовых размерности карданных валов: 53205-2201011-10 для передачи крутящего момента до 7848 н-м (800 кгс-м), 53205-2205011-10 для передачи крутящего момента до 11772 н-м (1200 кгс-м) и 6520-2205011-до 16677 н-м (1700 кгс-м).

Для длиннобазовых  автомобилей, в основном с колесной формулой 4x2, применяются сочленённые  трехшарнирные карданные валы с  промежуточной опорой, состоящие  из двух валов: одношарнирного промежуточного и двухшарнирного карданного вала привода заднего моста с изменяемой длиной.

1. Автомобиль 4x2

Рис. 3.1. Схемы карданной передачи 4x2.

1 -карданный вал привода заднего моста

2. Автомобиль 6x4

Рис. 3.2. Схемы карданной передачи 6x4.

 

 

1-карданный  вал привода среднего моста; 2-карданный вал привода заднего моста

3. Автомобиль 4x4

Рис. 3.3. Схемы карданной передачи 4x4.

 

1 - коробка передач; 2 - основной карданный вал; 3 - коробка раздаточная; 4 -карданный вал привода заднего моста; 5 - задний мост; 6 - карданный вал привода переднего моста; 7 - передний мост

4. Автомобиль 6x6

Рис.3.4. Схемы карданной передачи 6x6.

1 - коробка передач; 2 - основной карданный вал; 3 - коробка раздаточная; 4 -карданный вал привода среднего моста; 5 - средний мост; 6 - карданный вал привода заднего моста; 7 - задний мост; 8 - карданный вал привода переднего моста; 9 - передний мост

5. Автомобиль 8x8

Рис.3.5. Схемы карданной передачи 8x8.

 

1 - коробка передач; 2 - вал промежуточный с опорой; 3 - опора промежуточная; 4 - вал промежуточный; 5 -коробка раздаточная; 6 - карданный вал привода среднего моста; 7 - средний мост; 8 - карданный вал привода заднего моста; 9 -задний мост; 10 - карданный вал привода переднего второго моста; 11 - мост передний второй; 12 - карданный вал привода переднего моста; 13 - передний мост

2.5. Проверка технического состояния карданов

 

Перед снятием валов с автомобиля:

а) проверить  состояние болтов крепления крышек подшипника и стопорных пластин;

б) проверить  наличие и исправность маслёнок крестовин и скользящей вилки;

в) визуально  проверить повреждения лакокрасочного покрытия, наличие царапин и деформацию трубы, смещение защитного кожуха шлицевого  соединения, наличие трещин в деталях  или трубе.

Очистив и вымыв валы, проверьте карданные  шарниры на легкость и плавность проворачивания и на отсутствие осевых и радиальных зазоров, целостность и герметичность защитных чехлов и уплотнителей. При наличии, проверить состояние промежуточной опоры и эластичной муфты.

Проверьте балансировку карданной передачи на балансировочном стенде, как указано в разделе «балансировка».

Если  проворачивание шарниров плавное, отсутствуют  заедания и ощутимые зазоры в подшипниках  крестовины или ШРУСе, дисбаланс  карданной передачи не превышает 1,75 Н·мм (175 кгс·мм), а окружной и радиальный зазор в шлицевом соединении не более 0,30 мм, то разборка карданной передачи не рекомендуется.

 

2.6. 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 т.д.

  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.

2.7. Кинематические зависимости карданных шарниров неравных угловых скоростей

Рисунок 4. – Схема карданного шарнира.

Зависимость между  углами поворота ведущего и ведомого валов имеет следующий вид:

tg𝛼2 = tg𝛼1cos,                                                                                                    (1.1)

где − угол между  ведущим и ведомым валами;

𝛼1 − угол поворота ведущей вилки относительно положения, при котором она перпендикулярна к плоскости, образуемой углом шарнира;

𝛼2 − угол поворота ведомой вилки относительно плоскости образуемой углом шарнира;

Отношение частот вращения ведущей и ведомой вилки  равно:

                                     

                                               (1.2)

 

Амплитуда колебаний  угла поворота возникающих при вращении карданного шарнира, работающего при  некотором угле:

                                      A = arctg(1/cos)^-arctg                                              (1.3)

Для обеспечения  одинаковых частот вращения ведущего вала , и вала агрегата , который приводится карданной передачей, применяют  передачи с парным числом шарниров. При использовании парного числа  шарниров вал агрегата будет вращаться с той же частотой, что и ведущий вал.

Результаты  расчетов угла поворота и отношения  частот вращения ведомого вала в зависимости  от угла поворота ведущей вилки приведены в таблице 4.

Таблица 4 - Результаты расчетов для угла  = 20°

𝛼1	𝛼2	𝛼2 - 𝛼1	ω2/ω1
0	0,00	0,00	1,064
30	28,48	1,52	1,033
45	43,22	1,78	1,002
60	58,43	1,57	0,971
90	90,00	0,00	0,940
120	121,57	-1,57	0,971
135	136,78	-1,78	1,002
150	151,52	-1,52	1,033
180	180,00	0,00	1,064

 

Амплитуда колебаний  угла поворота:

A = arctg

( = 1,78°

                          Критическая частота вращения

Валы, вращаясь с определенными частотами, могут  стать динамически неустойчивыми. В результате чего могут появиться колебания настолько большой амплитуды, что произойдет поломка вала. Критическая частота вращения совпадает с частотой собственных колебаний неуравновешенного вала.

При критической  частоте вращения может произойти  самовозбуждение колебаний и  прогиб увеличится на столько, что демпфирования будет уже недостаточно.

Для круглого трубчатого вала можно пользоваться следующей  формулой

(Е=204 ГПа, плотность  материала 7780 кг/м3):

                                   n_кр = 1,185 * 108

                                (1.4)

где D − наружный диаметр вала, мм;

 

d − внутренний  диаметр вала, мм;

 

L_K − длина вала между опорами (центрами универсальных шарниров), м.

 

Полученное  по этой формуле значение критической  частоты вращения соответствует  наименьшей частоте.

 

Критическая частота  вращения карданной передачи:

Максимальная  частота вращения карданной передачи:

где V_Amax - максимальная скорость движения автомобиля, км/ч;

U₀ - передаточное число главной передачи.

 Рк- динамический радиус колеса, м.

Для автомобиля КамАЗ

V_Amax =95 км/ч, U0 = 7,22, Рк= 0,45 м.

n_max =2,65*95*7,22/0,45=4040 об/мин^-1

Коэффициент запаса по критической частоте:

Ккр =7791/4040=1,92

2.8. Возможные способы восстановления.

 Технологический  процесс нанесения гальванического  покрытия предусматривает выполнение операций:

1.Подготовка и нанесение покрытия 

2.Нанесение  покрытия

3.Завершающая  обработка после покрытия 

Подготовка  состоит из следующих операций

1.Механическая  обработка поверхностей , подлежащих  наращиванию

2.Очистка деталей  от оксидов и промывка ее  органическими растворами

3.Монтаж детали  на подвесное приспособление  и изоляция мест не подлежащих  покрытию

4.Обесжиривание

5.Промывка в проточной горячей воде, а затем и холодной воде

6.Химическая  или электрохимическая обработка

7.Повторная  промывка в проточной воде

Предварительная механическая обработка осуществляется для устранения следов износа и восстановления правильной геометрической формы.