ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения НИР.

В связи с увеличением энергонасыщенности машин при сохранении требования снижения их удельной металлоемкости увеличивается нагруженность элементов силовых передач, в частности, карданных шарниров, не теряет актуальности задача увеличения их несущей способности. Рекомендуемые для этих целей конструктивные и технологические меры требуют экспериментальной проверки. Одной из важнейших интегральных характеристик степени конструктивного совершенства карданного шарнира с крестовиной является его коэффициент полезного действия. Величина КПД кардана зависит от типа подшипников крестовин, угла в шарнире, частоты вращения, вида смазки, степени неуравновешенности вала, величины передаваемого крутящего момента, окружающих условий.

Для игольчатых подшипников крестовин величина потерь на трение качения очень мала, КПД такого кардана определяется, в основном, потерями на трение торцов шипов.

При этом относительная величина потерь увеличивается с уменьшением передаваемого крутящего момента.

При уменьшении момента до четверти номинального величина относительных потерь увеличивается, примерно, в 2 раза во всем диапазоне углов в шарнире. Поэтому на первом этапе оценки вариантов карданных подшипников по величине потерь в них испытания можно проводить на относительно простых стендах (рис. 1а) выполненных по прямоточной схеме, при невысоком уровне нагруженности испытываемых карданных валов.

Рис. 1. Принципиальные схемы стендов для экспериментального

исследования КПД карданных шарниров:

а)Схема стенда с прямым потоком мощности;

б) Схема стенда с замкнутым контуром.

Стенд содержит:

1-балансирный электродвигатель; 2 и 6 - неподвижные промежуточные опоры; 3 и 5 - испытываемые карданные валы; 4 - промежуточная опора, перемещаемая в поперечной плоскости для изменения угла перекоса валов ; 7 - электрический тормоз; 8 рычаг, закрепленный на корпусе электродвигателя; 9 - весовое устройство; 10 замыкающий редуктор; 11 - балансирный редуктор-нагружатель; 12 штатный карданный вал замкнутого контура; 13 - рычаг редуктора-нагружателя; 14 - грузы.

Испытываются одновременно два вала с четырьмя карданными шарнирами. КПД одного карданного шарнира при угле перекоса валовaопределяется как отношение

гдеh_а- КПД карданного шарнира при угле перекоса валов, равномa;

р _о - показание весового устройства приa= 0;

dр_a- приращение показаний весового устройства при угле перекоса валов, равномa, при этомdр_a= р_a- р _о.

Рис. 2. Коэффициент полезного действия карданных

шарниров в зависимости от угла в шарниреa.

1 - игольчатые подшипники; 2 - подшипники скольжения с втулками из антифрикционного термостойкого графита; 3 - втулки из металлокерамики
на основе бронзы с графитом; 4 - втулки из оловянистой бронзы.

В случае необходимости проведения испытаний при повышенных нагрузках прямоточный стенд переоборудуется в стенд с замкнутым контуром по схеме (рис. 1б). Нагружение контура, в который входят и испытываемые валы, осуществляется поворотом балансирного редуктора-нагружателя 11 с помощью грузов 14 через рычаг 13. Подсчет КПД карданов в этом случае производится по величине крутящего момента в контуре и приращению крутящего момента на корпусе балансирного электродвигателя. На рис. 2 в качестве примера приведены результаты испытаний на прямоточном стенде карданных шарниров размерности ВАЗ с четырьмя типами подшипников крестовин при частоте вращения 1450 об/мин и крутящем моменте 10 Нм. Смазка подшипников - Литол-24. Результаты свидетельствуют о том, что подшипники с втулками из современных антифрикционных материалов - пористой металлокерамики на основе бронзы с графитом и антифрикционного термостойкого графита - хотя и уступают игольчатому подшипнику, но существенно превосходят традиционный антифрикционный материал - оловянистую бронзу. Дальнейшие испытания карданных подшипников из этих новых материалов на нагрев показали их работоспособность во всем интервале эксплуатационных нагрузок карданных валов на автомобилях ВАЗ. Стенд позволяет сократить время испытания подшипников, предварительно оценивать подшипники.