Неисправности главной передачи

Ведущая коническая шестерня двойной главной передачи является одной из наиболее ответственных деталей ведущего моста. Неисправности главной передачи, как показывает анализ эксплуатационных данных, могут быть вызваны следующими дефектами шестерни:

– повреждения рабочей поверхности (сколы, трещины, выкрашивание);

– уменьшение толщины зубьев вследствие износа;

– увеличение посадочных размеров под подшипники вследствие износа;

– изменение размеров шлицев по причине износа поверхностей контакта.

Первые два дефекта наиболее существенны и не допускают дальнейшую эксплуатацию шестерни. Остальные дефекты при условии нахождения в поле установленных допустимых размеров подвергаются ремонтному воздействию. Например, для ведущих шестерен автомобилей «КамАЗ» в [1] рекомендовано применение различных способов восстановления рабочих поверхностей – наплавки, напыления, осталивания. При этом наиболее частыми причинами выхода из строя шестерен являются первый и четвертый дефекты.

Ведущий вал главной передачи выходит из строя из-за возникновения трещин или износа шлицев. Если первый дефект является неустранимым, то восстановление шлицев возможно с применением наплавки. Возможно также повреждение резьбового конца вала, требующее соответствующего ремонтного воздействия.

Аналогичная ситуация выявляется при анализе причин отказов ведущей цилиндрической шестерни. Негодность шестерни определяется наличием трещин и сколов поверхности, износом зубьев по толщине. Износ других элементов (посадочных мест под подшипники, шпоночного паза, резьбового конца вала) может быть устранен различными восстановительными способами, в том числе, как рекомендуется в [1], хромированием или осталиванием.

Чашки межколесного дифференциала подвержены износу в местах, образующих пары трения: на посадочных поверхностях для подшипников; торцевых поверхностях, контактирующих с антифрикционными шайбами полуосевых шестерен; сферических поверхностях, контактирующих с антифрикционными шайбами сателлитов; цилиндрических поверхностях, контактирующих с шипами крестовины дифференциала (рис. 1).

Вид истирания поверхности может быть различным, включая задиры рабочих поверхностей. Для посадочных мест под антифрикционные кольца может быть использован метод ремонтных размеров, для посадочных мест под подшипники обычно производится наплавка под необходимый размер. Кроме того, чашки дифференциалов могут получать трещины, приводящие к негодности, независимо от их размеров.

Крестовина дифференциала по мере эксплуатации также подвержена трещинам и износу контактных поверхностей, в ряде случаев с задирами. Методы восстановления также обычно сводятся к наплавке изношенных поверхностей.

Полуоси ведущего моста могут ломаться, получать трещины или испытывать пластическую деформацию (так называемое скручивание) и приходить в негодность. Ремонт возможен при износе шлицев или конусных отверстий под разжимные втулки.

 

 

Рис. 1. Антифрикционные кольца полуосевых шестерен

 

Анализ повреждений деталей главной передачи и привода колес автомобилей «КамАЗ» показывает, что причины выхода из строя деталей связаны с воздействием различных факторов [3, 4]. Помимо нагружения, передаваемого крутящим моментом двигателя, необходимо принимать во внимание динамические и вибрационные нагрузки на ведущий мост со стороны опорной поверхности. Тепловое состояние деталей в значительной степени определяет их способность противостоять перечисленным нагрузкам [5].

Так, например, задиры рабочих поверхностей деталей вызваны неудовлетворительными условиями смазки. Причины заключаются, во-первых, в значительном отклонении температуры трансмиссионного масла от рационального диапазона значений. Причем нежелательным является как отклонение, вызванное перегревом масла из-за интенсивной работы в летнее время года, так и отклонение, связанное с избыточным охлаждением масла при эксплуатации в зимних условиях. Во-вторых, происходит изменение размеров деталей вследствие температурного воздействия, что нарушает условия взаимодействия контактных поверхностей, заданные заранее [3].

При относительно небольших отклонениях от рационального диапазона происходит ускорение износа рабочих поверхностей и сокращение срока службы деталей. В случае летней эксплуатации причина заключается в уменьшении вязкости масла относительно рациональных значений и ухудшения его демпфирующих свойств. В случае зимней эксплуатации это явление связано с увеличенным относительно нормального значения коэффициентом трения вследствие повышенной вязкости масла и нестабильным состоянием масляной пленки на поверхности деталей. Поломки полуосей также связаны с неудовлетворительным тепловым состоянием, усиливающим нагруженность деталей.

 

Рис. 2. Изношенные антифрикционные кольца полуосевой шестерни и сателлита

Наиболее сложным режимом нагружения деталей главной передачи и ведущего моста является начало эксплуатации в условиях хранения автомобиля на открытой площадке или в неотапливаемом гараже (холодный старт), особенно в морозное время [6]. В данном случае на детали действует максимальная нагрузка от двигателя при минимальных смазочных свойствах холодного масла. Следует также принять во внимание неудовлетворительную динамическую емкость шин и подвески из-за уменьшения упругих свойств, что несколько усиливает нагруженность ведущего моста во время движения.

Выводы и рекомендации

Исследование работоспособности дифференциала малого трения грузового автомобиля показывает, что при выборе его конструктивных параметров необходимо учитывать влияние условий эксплуатации, в том числе изменение свойств деталей и трансмиссионного масла при низких или высоких температурах окружающей среды.

По итогам проведенного исследования можно сделать вывод о целесообразности бортового контроля нагруженности лимитирующих деталей главной передачи, дифференциала и привода колес грузового автомобиля в сложных условиях эксплуатации.

 

Список литературы

1. Восстановление деталей автомобилей «КамАЗ»[Текст] / Р. А. Азаматов, В. Г. Дажин, А. Т. Кулаков [и др.]. Вологда: Полиграфист, 1994. 215 с.

2. Антонец, Д. А. Надежность подшипников качения трансмиссий и ходовых частей тракторов в зонах холодного климата // Вестник ИрГСХА. 2011. № 45. С. 75–78.

3. Барыкин, А. Ю. Влияние температурного режима дифференциала в зимний период эксплуатации на управляемость и безопасность движения // Организация и безопасность дорожного движения: материалы X Междунар. науч.-практ. конф. (16 марта 2017 г.). В 2 т. Тюмень: ТИУ, 2017. Т. 1. С. 208–211.

4. Пути повышения безотказности узлов трансмиссии грузового автомобиля в зимний период эксплуатации / А. Ю. Барыкин, М. М. Мухаметдинов, Р. Х. Тахавиев, Ш. С. Хуснетдинов // Организация и безопасность дорожного движения: материалы XII Нац. Науч.-практ. конф. с междунар. участием (14 марта 2019 г.) / отв. ред. Д. А. Захаров. Тюмень: ТИУ, 2019. С. 261–265.

5. Бындикова, Ю. А. Комплексная оценка приспособленности автомобилей к понижению температуры окружающего воздуха // Проблемы эксплуатации транспортных средств в суровых условиях: материалы регион. науч.-практ. конф. / отв. ред. Ш. М. Мерданов. Тюмень: ТюмГНГУ, 2003. С. 7–8.

6. География России. URL: https://geographyofrussia.com/minimalnaya-temperatura-vozduxa/ (дата обращения: 21.12.2019).

7. Конструкция автомобиля. Шасси / Н. В. Гусаков, И. Н. Зверев, А. Л. Карунин [и др.]; под общ. ред. А. Л. Карунина. М.: МАМИ, 2000. 528 с.

8. Диагностирование главной передачи грузовых автомобилей / В. В. Лянденбурский [и др.] // Проблемы качества и эксплуатации автотранспортных средств: Эксплуатация и развитие автомобильного транспорта: материалы Х Междунар. заочн. науч.-техн. конф. (Пенза, 15 мая 2015 г.). Пенза: ПГУАС, 2015. С. 199–205.

9. Мухаметдинов, М. М. Исследование интенсивности падения преднатяга подшипников качения главной передачи автомобиля «КамАЗ» // Машиностроение: проектирование, конструирование, расчет и технологии ремонта и производства: материалы Всерос. науч.-практ. конф. Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2012. С. 113-114.

 

УДК 629.07

 

А. Ю. Барыкин, канд. техн. наук

М. М. Мухаметдинов, канд. техн. наук; Р. Х. Тахавиев

Набережночелнинский институт (филиал) Казанского (Приволжского)

федерального университета, Набережные Челны

[email protected]; [email protected]; [email protected]

 

Влияние условий эксплуатации на безотказность
и долговечность ведущих мостов грузовых автомобилей

 

Произведен анализ факторов внешней среды, оказывающих весомое влияние на работоспособность механизмов ведущих мостов. Дано описание рабочих процессов эксплуатации ведущего моста грузового автомобиля в сложных дорожных условиях. Предложен ряд мероприятий по обеспечению безотказной работы моста в течение заданного срока службы.

Ключевые слова: грузовой автомобиль, ведущий мост, нагруженность трансмиссии, жесткость главной передачи, предварительный натяг подшипников, коэффициент блокировки дифференциала.

 

Введение

Автомобильный транспорт в нашей стране используется для перевозки различных грузов и в широком диапазоне дорожно-климатических условий. Обеспечение надежной работы грузового автотранспорта является важной задачей служб технической эксплуатации.

Сроки и объем проведения работ по техническому обслуживанию и текущему ремонту автомобилей зависят от категории условий эксплуатации. При этом сложно установить степень работоспособности отдельного узла и вероятность отказа деталей. Необходимо дать комплексную оценку внешних и внутренних факторов естественно-технической системы «водитель (слесарь-ремонтник) – автомобиль (системы и узлы автомобиля) – опорная поверхность – среда движения», частью которой является исследуемый механизм или система автомобиля.

Проведение исследования нагруженности ведущего моста как комплексного воздействия механических и температурных факторов обладает научной новизной и представляет важный практический интерес. Значительная часть территории нашей страны расположена в достаточно суровых климатических условиях и необходимость надежной эксплуатации грузового автомобильного транспорта является непреложной.

Ведущий мост автомобиля подвержен влиянию разнообразных нагрузок, действие которых усиливается или ослабляется в определенных условиях эксплуатации. Учет такого влияния позволит достоверно оценить вероятность безотказной работы и предусмотреть необходимые профилактические мероприятия по обеспечению работоспособности механизмов.