Как не допустить крутильные колебания трансмиссии

ТРАНСПОРТ

УДК 629.113-527 (07) Б.М. Тверсков

Курганский государственный университет

КАК НЕ ДОПУСТИТЬ КРУТИЛЬНЫЕ КОЛЕБАНИЯ ТРАНСМИССИИ

Аннотация

Крутильные колебания трансмиссии вызывают повышенный износ зубьев шестерен, во много раз превышающий износ, который бывает, когда колебания передаваемого крутящего момента отсутствуют. Особенно сильно изнашиваются зубья шестерен редукторов, расположенных рядом с двигателем, например, согласующего редуктора гидропередач. Существующие способы устранения отрицательного влияния крутильных колебаний направлены в основном на недопущение поломок деталей трансмиссии при ре-зонансах. В статье рассматривается способ, позволяющий исключить появление крутильных колебаний трансмиссии транспортных машин.

Ключевые слова: крутильные колебания, трансмиссия, амплитуда, жесткость, трение, резонанс, демпфер.

B.M. Tverskov Kurgan State University

DAMPENING OF TRAMSMISSION TORSIONAL VIBRATIONS

Annotation

Torsional vibrations of transmission cause the increased wear of gear teeth, which is many times as high as the wear, which occurs when there are no vibrations of transmitted torque. The gear unit teeth located near the engine is subject to especially severe wear, e.g. the matching hydrolic transmission gear unit teeth. The present methods of eliminating of the negative effect of torsional vibrations mostly target the prevention of breakage of transmission gear parts during resonance. The article examines the method, which enables to exclude the appearance of torsional vibrations of transmission in transport vehicles.

Keywords: torsional vibrations, transmission, amplitude, rigidity, friction, resonance, damper.

Крутильные колебания трансмиссии транспортных машин, особенно если появляется резонанс, нередко являются причиной разрушения валов и шестерен. Вызывающие крутильные колебания трансмиссии колебания момента двигателя зависят от угла отклонения от равномерного вращения коленчатого вала (маховика) и от жесткости соединяющего двигатель и трансмиссию демпфера. Произведение угла неравномерности на жесткость демпфера равно амплитуде колебания воздействующего на трансмиссию крутящего момента. Чем больше жесткость, тем больше амплитуда колебаний.

Неравномерность вращения коленчатого вала - величина определённая, она зависит от уравновешенности двигателя, т.е. от размеров маховика, числа цилиндров, наличия или отсутствия гасителя крутильных колебаний на носке коленчатого вала и т.д. Для каждого типа

двигателей неравномерность индивидуальна. При работе с максимальной мощностью для различных двигателей угол отклонения составляет от нескольких минут до 10. При резонансных колебаниях этот угол может быть значительно больше и достигать 5 и даже 100.

Жесткость демпфера определяется углом его закрутки под действием максимального крутящего момента двигателя, т.е. углом относительного поворота ведомой и ведущей частей демпфера, когда сжимаются установленные между ними пружины или закручивается соединяющий двигатель и трансмиссию торсион. В современных демпферах угол закрутки бывает обычно в пределах 2-50, редко больше, после чего витки тангенциально расположенных в демпфере пружин упираются один в другой и демпфер выключается или, если двигатель и трансмиссия соединены торсионом, закручивание торсиона прекращается, когда момент становится равным моменту двигателя.

Так как уменьшить угол неравномерности вращения коленчатого вала потребитель двигателей не может, для снижения амплитуды колебаний поступающего на трансмиссию крутящего момента остается увеличить угол закрутки демпфера, снизив таким образом его жесткость. Вследствие же того, что угол неравномерности вращения маховика конкретного двигателя достаточно постоянный, при снижении жесткости во столько же раз уменьшается и амплитуда колебаний поступающего на трансмиссию крутящего момента двигателя.

После снижения жесткости демпфера до определенной величины амплитуда колебаний поступающего на трансмиссию крутящего момента двигателя становится столь малой, что она не в состоянии приводить трансмиссию в колебательное движение. Для этого нужно, чтобы момент трения в первом же агрегате трансмиссии был равен или превосходил амплитуду колебания подведенного от двигателя крутящего момента. Тогда крутильные колебания трансмиссии появиться не могут.

Определить трение в агрегате можно следующим образом. Трение складывается из трения между зубьями передающих крутящий момент шестерен, трения в подшипниках, борбатажа масла. Наибольшим среди этих составляющих является трение между зубьями. Для одной пары цилиндрических шестерен в зависимости от качества обработки поверхности зубьев при изготовлении и притирке в процессе работы момент трения равен 1-1,5% от величины передаваемого крутящего момента.

В установленном сразу за двигателем 1 (рис. 1) согласующем редукторе (повышающей передаче) 2 тягачей КЗКТ крутящий момент передается через два зубчатых зацепления. Кроме того, в согласующем редукторе сделан привод вентиляторов системы охлаждения двигателя 4, от промежуточного вала приводится насос рулевого управления 7. Общие потери в согласующем редукторе составляют порядка 8-10% от передаваемого крутящего момента, что от максимального крутящего момента двигателя 2500 Н • м составляет 200-250 Н • м.

Рис. 1. Дотрансформаторная зона трансмиссии четырехосного тягача КЗКТ: 1 - двигатель; 2 - согласующий редуктор; 3 - муфта для

отключения трансмиссии; 4 - привод вентиляторов системы охлаждения двигателя; 5 - шестерня привода; 6 - демпфер; 7 - насос усилителя рулевого управления; 8 - карданный вал; 9 - насосное колесо гидротрансформатора; 10 - торсион

При отсутствии резонанса колебаний неравномерность вращения коленчатого вала тягачей находится в пределах около 10. Величина жесткости соединяющего двигатель и согласующий редуктор торсиона - 1000 НЧм/ град. Таким образом, амплитуда колебания подведенного к согласующему редуктору крутящего момента близка к 1000 Н • м, что превышает момент трения в согласующем редукторе примерно раз в 5. Такая амплитуда достаточна, чтобы приводить трансмиссию в интенсивное колебательное движение.

Исключить крутильные колебаний трансмиссии можно, если уменьшить амплитуду колебания подводимого крутящего момента на эту величину или более, для чего угол закрутки соединяющего двигатель и трансмиссию торсиона должен быть увеличен с 50, как это есть в существующей конструкции, до значения не менее 400. С учетом же различного рода неточностей угол закрутки должен быть значительно больше и составлять 90...120°. В этом случае крутильные колебания трансмиссии появиться не могут.

Такой способ означает принципиально иной подход к вопросу сохранения трансмиссии от разрушительного действия крутильных колебаний. В известном, широко используемом способе задача решается лишь частично. Крутильные колебания в этом способе не устраняются, а только снижаются, причем в основном - при резонансах. За счет работы элемента трения демпфера амплитуда колебаний при резонансах уменьшается в несколько раз. В данном же случае ставится задача исключить появление крутильных колебаний трансмиссии, а не бороться с ними, когда они уже есть.

При существующем способе трансмиссия подвержена значительным крутильным колебаниям и тогда, когда резонансы отсутствуют. Постоянно действующие на трансмиссию колебания крутящего момента маховика ведут к интенсивному износу зубьев шестерен согласующего редуктора. Ни в одном из агрегатов трансмиссии тягачей нет столь большого износа зубьев шестерен, как это имеет место в расположенном сразу за двигателем согласующем редукторе, хотя с некоторыми из использовавшихся типов двигателей значительные резонансы не отмечались. Если появляющийся резонанс колебаний опасен из-за возможных поломок трансмиссии, то безрезонансные, но постоянные колебания ведут к большим

износам зубьев, находящихся в зацеплении шестерен согласующего редуктора.

Кроме того, для определения величины момента трения в демпфере по существующей методике необходимо провести большой и сложный расчет трансмиссии на крутильные колебания. В предлагаемом способе, где крутильные колебания коленчатого вала передаваться на трансмиссию не могут, такой расчет не требуется. Ненужным становится и элемент трения в демпфере. Достаточно сделать угол закрутки демпфера таким, чтобы амплитуда подводимого к трансмиссии крутящего момента была меньше, чем момент трения в трансмиссии. Демпфер становится лишь упругим соединением двигателя и трансмиссии, а подготовленное соединение может использоваться для различных однотипных машин.

Двигатель является главным источником колебаний трансмиссии. Другим тоже достаточно сильным источником являются ведущие колеса автомобиля, когда они катятся по неровной поверхности. Но, как показали проведенные исследования, создаваемые ведущими колесами крутильные колебания трансмиссии быстро затухают по мере удаления от колес, хотя на полуосях они могут быть очень большие. Частота таких колебаний несоизмеримо меньше, чем маховика двигателя. На карданном валу между раздаточной коробкой и коробкой передач крутильные колебания от колес незначительны и влиять на колебания валов коробки передач они практически не могут, не говоря уже о колебаниях валов согласующего редуктора. Износ зубьев шестерен колесного редуктора небольшой, он не идет ни в какое сравнение с интенсивным износом зубьев шестерен согласующего редуктора.

Остальные источники крутильных колебаний (карданные шарниры, зубчатые передачи и т.п.) по сравнению с колебаниями от двигателя и от колес несущественны.

Для снижения жесткости демпфера в 40-50 раз, что необходимо для исключения крутильных колебаний трансмиссии, подходящими могут быть демпферы с центральной винтовой или спиральной пружинами. Углы закрутки этих демпферов находятся в пределах указанных выше значений или более. Конструкции таких демпферов приведены на рис. 2 и 3.

Рис. 2. Демпфер с винтовой пружиной: 1 - торсион; 2 - ступица; 3 - пружина; 4 - фланец

Показанные на этих рисунках демпферы предназначены для установки снаружи согласующего редуктора на его трубчатом входном валу - рис. 1. Торсион 10 на рис. 1 соединяет демпфер и двигатель. Через показанное на рис. 2 шлицевое соединение крутящий момент с торсиона передается на ступицу 2, далее - на закрепленную на ступице пружину 3 и на установленный на входном валу согласующего редуктора фланец 4. Аналогично

СЕРИЯ «ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ», ВЫПУСК 5

23

устроен и демпфер со спиральной пружиной.

Для изготовления винтовой пружины более подходящим является пруток прямоугольного сечения, т.к. пруток круглого сечения может не проходить по изгибным напряжениям. Наружный диаметр винтовой пружины меньше, чем спиральной, поперечные силы, которые появляются при закручивании спиральной пружины, в винтовой пружине отсутствуют, но демпфер с винтовой пружиной длиннее.

Рис. 3. Демпфер со спиральной пружиной: 1 - торсион; 2 - ступица; 3 - пружина; 4 - корпус; 5 - кольцо;

6 - гайка; 7 - фланец

Спиральная пружина (рис. 3) позволяет создать короткий демпфер, иметь большой угол закрутки и малые изгибающие напряжения в ленте. Чтобы при передаче крутящего момента не происходило боковое смещение ступицы демпфера, на корпусе сделаны соответствующие направляющие. Между витками спиральной пружины имеется зазор, поэтому графитовая смазка не требуется. Внутренний конец спиральной пружины отогнут и входит в паз на ступице 2. Гайкой 6 внутренний виток спиральной пружины, имеющий по краям скосы, плотно прижимается к цилиндрической части ступицы конусными полками на кольце 5 с одной стороны и на ступице 2 с другой. Наружный конец спиральной пружины входит в паз на корпусе 4 и болтом 8 крепится к корпусу. От бокового смещения ступица 2 удерживается за счет имеющихся на корпусе и ступице цилиндрических направляющих поверхностей, с которыми контактируют эти детали.

Итак, для того чтобы на трансмиссию транспортной машины не могли передаваться крутильные колебания коленчатого вала двигателя, жесткость соединяющего двигатель и трансмиссию демпфера необходимо снизить до величины, при которой амплитуда колебания крутящего момента двигателя будет меньше, чем момент трения в первом же агрегате трансмиссии. Для этого угол закрутки демпфера под действием максимального крутящего момента двигателя должен быть не менее четверти оборота. Тогда амплитуда подведенного к трансмиссии крутящего момента двигателя оказывается настолько малой, что она не может вызвать крутильные колебания, что исключает появление резонанса, а также большого износа зубьев шестерен согласующего редуктора, не требуется выполнять и сложнейший расчет на крутильные колебания трансмиссии, чтобы определить величину момента трения, устанавливаемого в демпфере элемента трения.

УДК 629.113 С.П. Жаров

Курганский государственный университет

ФОРМИРОВАНИЕ УСЛУГ ПО ТО И РЕМОНТУ АВТОМОБИЛЕЙ В АВТОСЕРВИСНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ

Аннотация

В статье рассмотрены вопросы формирования услуг по ТО и ремонту автомобилей на СТОА, на основе разделения услуги на процессы обслуживания клиента и работы по ремонту автомобилей, с повышением уровня индивидуальной работы с каждым клиентом на всех этапах оказания услуги.

Ключевые слова: автомобиль, услуга, заказчик, обслуживание.

S.P. Zharov

Kurgan State University

FORMATION OF CAR MAINTENANCE AND REPAIRS IN THE SERVICE CENTERS

Annotation

In article question of formation of car maintenance services and car repairs in serviciу centers on the basis of division of service into processes of service of the client and work on car repairs, with increase of level of individual work with each client at all service stages rendering are considered.

Key words: car, services, client, quality.

ВВЕДЕНИЕ

Услуга - это результат взаимодействия исполнителя и заказчика и собственная деятельность исполнителя по удовлетворению потребности заказчика.

Принципиально важным для формирования систем обслуживания является фактор потребительского спроса. Ожидания заказчиков устанавливаются на уровне высоких стандартов обслуживания лучших предприятий в отрасли. Заказчики будут требовать высокого уровня качества обслуживания по более низкой цене. Заказчик должен быть уверен в том, что ему стабильно будет предоставляться обслуживание требуемого или декларируемого уровня.

При организации деятельности по обеспечению требуемого уровня обслуживания необходим системный подход к комплексу факторов. Такой подход дает возможность поддерживать требуемый уровень обслуживания на протяжении всего цикла выполнения заказов, обеспечивает увязку их по конечному результату, определяемому системой внутрифирменных стандартов, а также требованиями потребителей, сформулированными в заказе.

1. Формирование услуги в автосервисе

Понять сущность услуг автосервиса по ТО и ремонту автомобилей можно на основе анализа процесса удовлетворения потребностей автовладельцев (рис.1). Данный процесс включает в себя операции: информационные, связанные с определением способа и поиском возможностей удовлетворения потребностей; организационные, необходимость в которых возникает в связи с орга-