Долговечность элементов трансмиссии

Лекция 15.

Трансмиссия транспортной техники в процессе эксплуатации воспринимает высокие ударные и вибрационные нагрузки, элементы ее нагреваются до значительной температуры, агрессивные воздействия оказывают запыленность, загрязненность абразивных частиц окружающей среды. На надежность трансмиссии техники оказывает так же конструктивные исполнение механизма: если транспортная техника имеет двигатель внутреннего сгорания, то ее трансмиссия состоит из следующих элементов: муфты сцепления, редукторы, тормозные устройства и приводы управления. В случае, когда техника в качестве двигателя используется электродвигатель основными элементами являются: соединительные муфты, тормоза, редукторы и трансмиссионные валы. Независимо от вида использования двигателя, эти узлы должны быть приспособлены к режиму работы транспортной техники и иметь должные защитные устройства.

Даже при выполнении этих требований, доля отказов трансмиссии транспортной техники составляет около 30% от общего числа отказов машины. В случае принятия эту долю за 100% отказ сцепления составляет 43% от общего числа отказов; коробки передач – 35%; карданной передачи – 16%, редуктор заднего моста – 6%. Следовательно, при установлении долговечности транспортной техники необходимо обратить внимание на фрикционные муфты сцепления, редуктор, тормозные устройства и приводы управления.

Фрикционные муфты сцепления. Основными рабочими элементами муфт сцепления являются фрикционные диски: бортовые фрикционы у бульдозеров, муфты сцепления трансмиссии дорожных машин и автомобилей. Трение в фрикционных элементах является доминирующим фактором, нередко сопровождающим буксованием. Значение коэффициента трения доходит до f = 0,18…0,20. Температура деталей нередко достигает 120…150⁰С, а поверхностей дисков трения 350…400⁰С. При такой температуре происходит интенсивный износ деталей, снижая надежность элементов трансмиссии. Количество тепла при трении дисков муфты сцепления приблеженно подсчитывает по следующей формуле

,

где - количества тепла, выделяющегося при буксовании; М – момент, передаваемый муфтой; - время буксования; - угловая скорость соответственно ведущих и ведомых деталей; Е – механический эквивалент тепла.

Анализ этой формулы показывает, что количества тепла и степень нагрева поверхностей дисков зависят от продолжительности буксования и угловых скоростей ведущего и ведомого дисков фрикционов, которые определяются действии оператора.

Когда = 0, что часто наблюдается при трогании с места, условия работы дисков сцепления считаются тяжелым, т.к. в этом случае разность величин в скобках имеет максимальное значение и следовательно значение максимально. Условия работы дисков трения характеризуется двумя периодами (см. рис.20).

Сближение дисков трения происходит при включении муфты на отрезке времени угловая скорость ведущего диска постоянная, а ведомого диска трения = 0. После соприкосновения дисков (точка а) машина трогается с места. Угловая скорость ведущего диска уменьшается, а ведомого увеличивается, происходит пробуксовка дисков и выравнивание угловых скоростей и (точка с). Площадь треугольника авс зависит от , и времени , т.е. от параметров, определяющих количество тепла при буксовании дисков. Чем меньше и - , тем ниже температура поверхностей дисков и тем меньше их износ.

Рис.20. Характеристика работы муфты сцепления при трогании машины с места

Рис. 21. Зависимость вращающего момента от времени включения сцепления:

1 – на первой передаче; 2 – на второй передаче

Продолжительность включения фрикционной муфты сцепления влияет на нагрузку, в частности, при резком отпускании педали сцепления (минимальной продолжительности включения) вращающий момент на ведомом валу муфты может значительно превысить теоретическое значение момента двигателя за счет кинетической энергии вращающихся масс. Это явление объясняется увеличением коэффициента запаса сцепления в результате суммирования сил упругости пружин диска и сил инерции поступательного движущейся массы нажимного диска. При этом в системе происходит колебание, вызывающее дополнительные динамические нагрузки. Последние разрушают рабочих поверхности фрикционных дисков, снижая долговечность их.

Редукторы. Условия работы зубчатых передач транспортной техники характеризуются высокими нагрузками и широкими диапазонами изменения нагрузочных и скоростных режимов. Следовательно каждый инженер-механик должен знать величину предельного износа зубчатой пары и что из них быстрее изнашивается. Быстрее в зубчатой паре изнашивается шестерня, поэтому что у нее скорость вращения выше, чем у колеса столько раз сколько составляет передаточное число зацепления. Для всех зубчатых передач, не зависимо от типа машин, установлен предельный износ равной 0,15…0,3 модуля зацепления. Притом для тяжело нагруженной техники как металлургические краны, Дробилки крупного дробления и.т.д. целесообразно взять меньшее значение этого предела.

Если ориентироваться по скорости изнашивания, то она у разных машин разное: например у реверсного механизма экскаватора Э-652 скорость изнашивания составляет 0,8…2,4 мкм/ч, для лебедки – 0,4…1,3 мкм/ч; предельный износ для реверса при модуле зацепления 6мм составляет 0,7…1,8мм. В первую очередь изнашивается пятно контакта зубчатой пары из-за трения, тем самым происходит ухудшение зацепления. В тяжелонагруженных передачах дополнительно происходит смятие, более пагубно действующее процессу зацепления. Это приводит выкращиванию зубов, иногда к сколу поверхности зубьев. Частые разрушение зубьев проявляет у основания.

Интенсивность износа зубчатого зацепления зависит от скорости вращения, нагрузки, температуры нагрева, попадания инородных тел и качества смазки. Большие рабочие нагрузки, кроме того, приводят к ослаблению затяжки болтов редукторного разъема. А это в свою очередь приводят к увеличению колебаний за счет биения. Ресурс коробки передач и главного редуктора некоторых машин приведен в графиках. Большое влияние на долговечность зубчатых передач оказывают качества и состояние смазочных материалов. В процессе работы качество смазочных масел ухудшается из-за их окисления и загрязнения продуктами износа и абразивными частицами, поступающими в редуктор из окружающей среды. Для уменьшения влияния этих факторов в смазочные материалы добавляют противоизносные присадки, постоянно следят за состояние уплотнителей. Появление течи масел свидетельствует о разрыве или разрушении уплотнителей требующего их замены.

Поэтому оператор машины и обслуживающий персонал должен следить за уровнем смазочных материалов. Периодичность замены смазочных материалов должна соответствовать минимуму удельных приведенных затрат эксплуатации машин.

Рис. 22. Зависимость срока службы коробки передач (1) и заднего моста (2) поливо-моечной машины от частоты вращения коленчатого вала

Рис. 23. Влияние контактных напряжений на срок службы шестерни

Тормозные устройства. В тормозах к интенсивному изнашиванию подвергаются фрикционные элементы (средняя скорость изнашивания составляет 80…130 мкм/ч). В результате ресурс таких деталей, как тормозные колодки и ленты, составляет 1000-2000ч. На долговечность тормозных устройств большое влияние оказывает удельная нагрузка, скорость, частота и продолжительность включения. С увеличением частоты и продолжительности включения увеличиваются величины динамических нагрузок, ухудшающих состояние двигателя и механических частей машины. Одновременно происходит так же увеличение температуры нагрева трудящих пар, приводящее к интенсивному износу фрикционных накладок.

Приводы управления. Условия работы приводов управления характеризуется высокими статистическими и динамическими нагрузками, вибрацией и наличием абразива на трущихся поверхностях.

В конструкциях транспортной техники применены механическая, гидравлическая и комбинированная система управления.

Механический привод в трансмиссиях представляет собой шарнирные соединения с тягами или другими исполнительными механизмами (зубчатыми рейками и др.). Ресурс таких механизмов определяется износостойкостью шарнирных соединений. Долговечность шарнирная соединений зависит главным образом от прочности материалов соединений, от характера динамических нагрузок и абразивных частиц, попадающих сочленениях.

В гидроприводах долговечность зависят от ряда эксплуатационных факторов: температуры жидкости, степени и характера ее загрязнения, состояния фильтрующих устройств и т.п.

Влияние температуры на смазывающие свойства минеральных масел и износ поршня гидроцилиндра характеризуется кривыми (см. рис.). Как видно из графиков, долговечность гидросистем повышается при работе в области низких температур. С повышением температуры ускоряется окислительный процесс углеводородов и образования смолистых веществ. Эти вещества, оседая на стенках, загрязняют гидросистему, закупоривают каналы фильтров, вызывая отказ машины.

Дата добавления: 2014-01-20