Шлицевое соединение валов редуктора

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Шлицевое соединение — вал

Пусть требуется определить состояние шлицевого соединения валов редуктора в эксплуатационных условиях. При большом износе шлицев появляются перекосы и усталостные разрушения. Неисправность шлицевого соединения может повлиять на спектр колебаний корпуса редуктора, акустические колебания, содержание железа в масле и другие параметры. [16]

При неработающем насосе или недостаточной эффективности усилителя устраняется зазор А в шлицевом соединении вала 10 с валом 17, и усилие от рулевого колеса передается, как в рулевом управлении без усилителя. [17]

При появлении стука в начале движения необходимо устранить увеличенный зазор в шлицевом соединении вала ведущей шестерни и фланца, заменив эти детали. [18]

Наличие на диаграмме горизонтальных участков при переходе через нуль свидетельствует о нелинейности упругой системы благодаря наличию зазоров в шлицевых соединениях вала . [19]

Кроме крутящего момента на карданный вал воздействуют осевые силы Q, возникающие при колебаниях ведущего моста на рессорах вследствие трения в шлицевом соединении вала . Осевые перемещения вала имеют место из-за несовпадения центров качания моста Ог и карданного вала Оа. Величина осевого перемещения на преобладающих режимах эксплуатации незначительна и составляет 2 — 4 мм. [20]

При техническом обслуживании ТО-2 приводов вагонных генераторов, кроме работ, выполняемых при ТО-1, обновляют контрольные полосы на редукторе и оси колесной пары приводов от средней ее части, карданных валах приводов и шкивах приводов ТРК и ТК-2; проверяют уровень и качество смазки в редукторах; добавляют или заменяют смаз ку при необходимости, смазывают шлицевые соединения валов всех типов. [21]

Ротор балансируется динамически относительно опор. Допускается дисбаланс не более 3 Г см. Для сохранения балансировки зазор в шлицевом соединении вала ротора с колесом и ВНА допускается не более 0 01 мм. [22]

Силовые контакты тягового реле замыкаются, когда шестерня привода 3 ( см. рис. 39) еще не полностью входит в зацепление с венцом маховика. Однако, как только якорь 22 электродвигателя начинает вращаться и передавать вращающий момент коленчатому валу двигателя, в шлицевом соединении вала якоря и втулки ведущей обоймы 4 муфты 26 свободного хода возникает осевая сила. [23]

Корпуса редукторов, имеющие несквозные трещины длиной до 100 мм ( в редукторе вентилятора холодильника — длиной до 50 мм), восстанавливают заваркой методом холодной сварки чугуна или газовой сваркой с использованием латунных прутков с предварительной подготовкой трещин под сварку и зачисткой сварных швов заподлицо с основным металлом. Изношенные посадочные места под гнезда и стаканы подшипников в корпусах распределительных редукторов наплавляют газовой сваркой и механически обрабатывают под требуемый размер. Сбитую или сорванную резьбу на хвостовиках валов перерезают на следующий по стандарту размер или восстанавливают наплавкой. При обнаружении зазора в шлицевом соединении вала с подвижной деталью более 1 5 мм шлицы вала восстанавливают вибродуговой наплавкой и механической обработкой. [24]

Привод работает следующим образом. В момент включения тяговое реле посредством рычага перемещает привод вдоль шлицев вала и вводит шестерню в зацепление с венцом маховика. Когда шестерня привода входит в зацепление, замыкаются контакты тягового реле и включается стартер. Крутящий момент стартера передается на шестерню привода через шлицевое соединение вала с направляющей втулкой 1, далее через ленточную резьбу на ведущую половину 4 муфты и через храповое зацепление на ведомую половину 5 муфты и шестерню привода. При передаче вращения через ленточную резьбу возникает осевое усилие, плотно прижимающее друг к другу половины 4 и 5 муфты. [26]

Привод работает следующим образом. В момент включения реле стартера посредством рычага перемещает привод вдоль шлицев вала и вводит шестерню в зацепление с венцом маховика. При этом замыкаются контакты реле стартера и включается электродвигатель стартера. Крутящий момент от вала якоря передается на шестерню привода через шлицевое соединение вала с направляющей втулкой /, далее через ленточную резьбу на ведущую половину 9 муфты и через храповое зацепление на ведомую половину 15 муфты и шестерню привода. При передаче вращения через ленточную резьбу возникает осевое усилие, плотно прижимающее друг к другу половины 9 и 15 муфты. [28]

Коробка перемены передач ( рис. 48) представляет собой чугунный корпус, состоящий из двух частей: нижней — картера и верхней — крышки. В коробке смонтированы четыре вала, два из них — I in II — установлены в крышке коробки, а III и IV валы в разъеме крышки и корпуса коробки. I вал смонтирован на трех подшипниках и получает вращение от трансмиссионного вала среднего двухшкивного силового агрегата. На противоположном конце вала закрепляется тормозной шкив муфты ШПМ-300, при помощи которой можно быстро остановить отключенную коробку. Подвод воздуха к муфтам ШПМ-500 осуществляется через прямоточный вертлюжок, установленный на торце вала со стороны тормозного шкива. На этом валу находится шестерня z28, которая передвигается свободно по шлицевому соединению вала и может быть соединена с промежуточной шестерней z38 / / вала или шестерней 270 / / / вала, через которую лебедка получает обратный ход. В первом случае зацепленная лебедка получает скорости прямого хода. Вал / /, самый короткий, располагается в двух подшипниках, так же как и первый, в крышке коробки. Вторая половина шестерни z38 входит в соединение с шестерней г28 / вала при передаче прямых скоростей на лебедку. [29]

Шлицевое соединение

Использование шлицевого соединения — один из способов жесткой передачи крутящего момента.

Шлицы, по сравнению со шпоночным соединением обладают несколькими преимуществами — лучшей прочностью, точностью и технологичностью.

Шпонки необходимо подгонять, поэтому их рекомендуется применять в единичном или мелкосерийном производстве. Шлицы, в отличае от шпонок, взаимозаменяемы, и рекомендуется использовать в крупносерийном и массовом производстве.

Шлицы считаются более технологичным соединением, чем шпонка, внутренние шлицы изготавливают протягиванием, наружные — фрезерованием (червячными фрезами), долблением, строганием.

В технике применяются прямоугольные, треугольные, трапецеидальные, эвольвентные шлицы.

Наибольшее распространение получили прямоугольные шлицы.

Размер шлицев

Стандарт ГОСТ 1139-80 устанавливает размеры на прямоугольные шлицевые соединения, он регламентирует:

  • число зубьев шлицевого соединение;
  • наружный диаметр шлицев;
  • внутренний диаметр шлицев;
  • ширину зуба;
  • размеры скруглений, фасок;
  • предельные отклонения.

Исполнение 1 предназначено для валов средней и легкой серий. Валы исполнения 1 и 3 центрируются по внутреннему диаметру, исполнения 2 — по наружному диаметру и боковым поверхностям зубьев.

Размеры шлицев представлены в следующей таблице.

Обозначение шлицевого соединения

В обозначении шлицев указывается:

  1. буква, указывающая на поверхность центрирования, ри центрировании по наружному диаметру в начале обозначения указывается — D, по внутреннему диаметру — d, при центрировании по боковым поверхностям — b.
  2. число зубьев
  3. внутренний диаметр d (при надобности, с полем допуска)
  4. наружный диаметр D (с полем допуска на размер)
  5. ширина зуба b (с полем допуска на размер)

Если размер не является центрирующим, то допускается не указывать на него поле допуска.

Пример обозначения шлицев

Для составления конструкторской документации обозначим вал с центрированием по внутреннему диаметру d=36 мм, допуском f7, восемью шлицами, внутренним диаметром D=40 мм с допуском a11, шириной зуба 7 мм с допуском f9.

Читайте также  Шпон паз по диаметру вала

Для втулки этого же шлицевого соединения обозначение будет выглядеть следующим образом:

Шлицевые соединения и методы их обработки

Шлицевые соединения образуются выступами на валу и соответствующими впадинами в ступице и служат для передачи крутящего момента. По форме профиля шлицевые соединения разделяются на прямоугольные (рисунок 1, а), эвольвентные (рисунок 1, б) и треугольные (рисунок 1, в).

Применяются три способа центрирования прямоугольных шлицевых соединений:
а) центрирование по наружному диаметру; оно используется в том случае, когда твердость отверстия невысокая и его можно обработать протяжкой, а вал не подвергается значительным деформациям при термической обработке;
б центрирование по внутреннему диаметру; производится при высокой твердости отверстия и значительных деформациях вала, для устранения которых требуется шлифование;
в) центрирование по ширине шлица; применяется при высокой твердости отверстия и необходимости минимальных зазоров по боковым поверхностям.
Центрирования эвольвентных и треугольных шлицевых соединений производится только по профилю шлицев с гарантированными зазорами по диаметрам впадин и выступов.
Обработка шлицев на наружных поверхностях производится методом деления или методом обкатки.
Методом деления шлицы фрезеруются на горизонтально-фрезерных станках набором фрез или фасонными фрезами. Этот метод применяется также при шлифовании шлицев на шлицешлифовальном станке (рисунок 2).

Шлицефрезерные станки, работающие по методу деления, снабжены точными делительными устройствами, которые после каждого двойного хода поворачивают деталь для обработки следующего шлица.
Методом обкатки шлицы нарезают на шлицефрезерных или зубофрезерных станках однозаходной червячной фрезой, профиль которой при обкатке с обрабатываемой деталью образует шлицы требуемой формы и размеров (рисунок 3). Методом обкатки обрабатывают прямоугольные, треугольные и эвольвентные шлицы. По сравнению с методом деления этот метод является более производительным.

Короткие шлицы на концах валов у выступов, не позволяющих использовать фрезу, обрабатывают на зубодолбежных станках специальными долбяками.
Для повышения производительности обработки шлицев на наружных поверхностях применяют шлицестрогальные, протяжные станки, а также производят накатку.
Шлифование шлицев применяют для обработки валов, которые после термической обработки имеют деформацию и высокую твердость, не позволяющую обработать шлицы фрезой.
Наиболее распространенным методом обработки шлицев на внутренних поверхностях является протягивание шлицевых отверстий комбинированными шлицевыми протяжками или набором протяжек. Комбинированной протяжкой обрабатывают внутреннюю поверхность шлицевого отверстия и шлицы. Протяжками можно обрабатывать только детали невысокой твердости, поэтому протягивание шлицев производят до термической обработки. После термической обработки производят калибрование шлицев прошивками (при твердости HRC не более 35).
У шлицевых отверстий при центрировании деталей по внутреннему диаметру вала после термической обработки шлифуют внутреннюю поверхность шлицевого отверстия.

Чем смазывать шлицевое соединение карданного вала

Шлицевое соединение – это система из вала и отверстия шлицами (пазами) и зубьями (выступами), которые радиально располагаются на поверхностях вала и отверстия. Оно служит возможностью осевого перемещения. Это подвижное соединение, которое помогает валу удлиняться или укорачиваться при передачах вращения. Силовая передача обозначается крутящим моментом, что вызывает контактное давление между боковыми поверхностями пазов.

По характеру трения, это подтип подшипника линейного скольжения. Особенностями его функциональности являются малая скорость и высокое давление. Это приводит к созданию неустойчивого трения. Карданная передача обычно состоит из двух валов, которые соединяются шлицами и шарнирами. Первые помогают изменяться длине вала при прогибе рессор. Так как смещение в шлицевой втулке может достигать 4-5 см, это ведет к интенсивному изнашиванию и нарушению герметичности соединения. Иногда это заканчивается изгибанием и скручиванием труб. Для устранения побочных эффектов данного явления и используется смазка.

Замена крестовин карданного вала довольно проста и не требует сложных знаний и инструментов. Основой является обеспечение правильной смазки подшипников и забота о правильной сборке уплотнений. В большинстве моделей автомобилей крестовины карданного вала оснащены смазочными ниппелями – рекомендуется, чтобы каждые десять тысяч километров или хотя бы раз в год они увеличивали уровень смазки, про что забывают многие водители и механики.

в данной статье мы рассмотрим вопрос: Чем смазывать соединение карданного вала

Смазка шлицевых соединений карданных валов

Заводские инструкции по использованию машин часто дают завышенные нормативы периодичности замены смазок (до 20 тысяч км пробега). Но из-за большой нагрузки, движения по бездорожью и хранения вне гаража эти показатели снижаются вдвое. Применение смазок не дает изнашиваться шлицам и увеличивает их срок службы.

Для смазывания шлицевого соединения карданного вала обычно используют пластичные смазки на масляной основе – с нефтяным и синтетическим происхождением. Загустителями (10-20% состава) служат мыла, парафин, сажа. Размеры дисперсных частиц загустителя составляют 0,1-10 мкм. До 5% состава могут занимать присадки с противозадирными, противоизносными и консервационными свойствами.

Основные эксплуатационные характеристики смазок:

  1. Предел прочности – способность удерживаться в узлах трения под инерцией. Зависит от температуры – при повышении снижается.
  2. Вязкость – снижается при повышении температуры, ухудшает противоизносные свойства.
  3. Коллоидная стабильность
  4. Температура каплепадения – температура, при которой падает первая капля смазки. По признаку жидкости бывают низкоплавкие (60 градусов), средне (60-100) и тугоплавкие (св. 100)
  5. Водостойкость
  6. Механическая стабильность – при плохом показателе смазка быстро разрушается, становится жидкой и вытекает.

По типу загустителя жидкости бывают мыльные (на загустителях органической и неорганической природы) и углеводородные.

Характер износа шлицев говорит о наличии «горячего» заедания – разрушение тонкой пленки под нагрузкой и повышенной температурой в зоне контакте образования очагов схватывания. Поэтому так важно подбирать качественные смазки.

Для усиленных направляющих, универсальных шарниров карданных валов с различными скоростями подшипников, шарниров, шлицевых валов и резьбовых соединений нужна многоцелевая смазка, как и для подшипников и других компонентов, работающих при длительных нагрузках. Правильно выбранная жидкость устойчива к холодной и горячей воде, обладает отличной стойкостью к контактному давлению, боковой деформации и старению. Также необходимо, чтобы она защищала от коррозии, уменьшала трение и износ.

Для защиты узлов выбираются жидкости с твердыми добавками, которые усиливают действие противозадирных присадок. В качестве добавок выступают графит или дисульфит молибдена. Первый активен при высоких температурах, второй – при сильных износах. При высокой нагрузке шлицевых соединений нужно выбирать смазки с высоким показателем нагрузки сваривания. При меньшей нагрузке пригодятся универсальные жидкости.

Смазка шлицевых соединений и крестовин карданного вала

Шлицевое соединение регулярно нуждается в пополнении консистентной смазки. В противном случае оно изнашивается, образуются люфты или заклинивания. Это ведет к появлению вибрации на карданной передаче и повреждению эластичной муфты.

Порядок смазывания:

  1. Фиксация переднего карданного вала от вращения и покачивание эластичной муфты. Следует убедиться, что углового люфта в соединении нет.
  2. Осмотр муфты и промежуточной опоры. Если есть отслоения резины от металла, разрыв или трещины, нужно заменять запчасти.
  3. Очищение от грязи пробки, откручивание, установка на ее место пресс-масленки.
  4. Смазывание с помощью шприца, пока смазка не выйдет через сальник фланца.
  5. Выкручивание пресс-масленки и возвращение на место пробки.

Впрочем, пресс-масленку можно и не заменять пробкой – до следующей смазки она может оставаться в шлицевом соединении.

Читайте также  2515 22 сальник вала переключения передач

При смазывании шлицевого соединения карданного вала могут возникать ошибки, так как большинство современных валов сделано с покрытием из пластика для обеспечения скольжения при минимальном количестве смазки. Автоспециалисты могут излишне наполнить смазкой соединение, о чем скажет выход ее не из шлицевых зазоров, а выдавливание внутренней заглушки и уход в трубу вала.

Это приводит к сильным вибрациям при разгоне. Если смазка попадает в трубу и распределится по стенкам неравномерно, то будет ощутимый дисбаланс. Если такое произошло, решить проблему можно только разборкой вала – трубку с одной стороны придется разрезать. Внутри ее вычищают, заглушку заваривают и восстанавливают соединение вала и конца пары. Для этого необходимо изготовление втулки переходника, которая вставляется в трубку и обваривается. Завершается устранение проблемы точной балансировкой, которая делает вал как новым.

Основы проектирования соединений ротора турбины с ротором компрессора и валом редуктора.

Соединение ротора турбины с ротором компрессора в авиационных двигателях или валом редуктора в ТВД осуществляется с помощью шлицевых соединений или шлицевых муфт. Эти соединения в зависимости от схемы расположения опор и схемы передачи осевых сил, должны обеспечить передачу крутящего момента от турбины к компрессору и воздушному винту и агрегатам двигателя.

Передача крутящего момента происходит при взаимодействии осевых, радиальных и окружных усилий, возникающих от инерционных сил и гироскопического момента. Кроме этого, соединение двух валов ротора компрессора с ротором турбины должно работать в условиях некоторой соосности или перекоса осей. Кроме этого, необходимо обеспечить подачу масла на контактирующие поверхности шлицевых соединений и предотвратить проникновение мала в газовоздушные тракты и полости двигателя. Обеспечить доступ к месту соединения с целью контроля правильности сборки и обеспечить процесс сборки в едином предусмотренном положении. При проектировании необходимо обеспечить устойчивую работу шлицевого соединения при возникновении деформации ротора двигателя в полете с различными перегрузками. Следует иметь ввиду, что напряжение смятия шлицевого соединения может увеличиваться в 2-3 раза, если углы перекоса осей от 0,5-1,5 0 . при трех опорной схеме расположения ротора, при наличии нескольких разъемов на компрессоре и роторе, допускается несоосность задней опоры относительно средней на величину не более 0,2 мм. Это означает что ось ротора турбины может располагаться под некоторым углом но не более чем 1,5 0 к оси компрессора. При проектировании необходимо иметь ввиду, что при больших нагрузках на статоре двигателя возникают деформации от инерционных сил и гироскопического момента, поэтому угол перекоса осей может увеличиваться. Рассмотри рисунок 1, на котором изображено соединение роторов компрессора и турбины при помощи соединительной муфты. На этом рисунке вал турбины 12 соединяется с валом компрессора 2 при помощи переходной муфты 9, которая фиксируется от осевых перемещений при помощи стопорного кольца 11. ведомая шлицевая муфта 1 устанавливается внутри цапфы компрессора, которая опирается на подшипник 5. эта муфта закрепляется при помощи фризонного болта 3 и гайкой 4, эвальвентные шлицы 6 выполнены с большим модулем и необходимым зазором. Это обеспечивает дополнительную перегрузку концов шлицу, если происходит перекос оси. Для обеспечения допускаемого перекоса осей, передача осевого и радиального усилий применяется сферические соединения. Шаровой конец вала турбины и фланец 8 имеют по 3 паза, что позволяет соединять конец вала турбины и сферическое гнездо ротора компрессора, а затем поворачиваться на 60 0 для осевых фиксаций и передачи усилий. При этом сферические выступы вала турбины окажутся напротив выступов сферического гнезда фланца 8. после смещения ведущей муфты 9 влево и введении шлицевых поясов 6 в зацепление, муфта фиксируется от смещения на валу турбины стопорным кольцом 11 и фиксатором 10. правильность сборки гарантируется тем, что стопорное кольцо может быть повернуто в пазу вала турбины и застопорено фиксатором, 10 только при условии, что концы штифтов 7 вошли в отверстие переходной муфты 9. а шлицы 14 и 15 удерживаются от осевого смещения. Это возможно лишь в одном условии положения, т.к. эти 3 штифта 7 расположены по окружности неравномерно по углу, как это показано на схеме контрольных винтов-штифтов. Наличие фиксатора 10 в отверстии стопорного кольца 11 гарантирует правильность сборки. Перемещении ведущей муфты м поворот стопорного кольца производят вручную, внутри корпуса двигателя, через форсунку 13 в шлицевое соединение подается смазочное масло.

На рисунке 2 представлено соединение валов турбины и компрессора при помощи трубчатой рессоры и стягивающего болта. С переднего конца вала 9 турбины, крутящий момент передается на заднюю цапфу 3 компрессора при помощи тонкостенной трубчатой рессоры 6. на обеих концах которой выполнены внутренние эвальвентные шлицы. Рессора располагается внутри тонкостенной трубки 7, установленной на РВД во избежание попадания масла внутрь этого ротора. Стяжной болт 4 соединяет валы роторов и обеспечивает передачу усилия с ротора турбины через вал ротора компрессора низкого давления 2 на переднюю фиксирующую опору компрессора. Осевое расположение турбины и невозможность смещения в сторону компрессора гарантируется взаимным упором рессоры и других деталей, расположенных между гайкой 8 и буртиком контровочной втулки 5 с некоторым гарантируемым осевым перемещением. Стяжной болт 4 контрится замком 1.

На рисунке 3 представлен узел ротора компрессора передающий крутящий момент на редуктор ТВД. Осевая фиксация рессоры 1 редуктора осуществляется при помощи пружинного кольцо 4 и фасонного болта 3. с этой цель. Головка болта заложена в расточку рессоры и зафиксирована в ней от смещений пружинным кольцом 4. после веления рессоры внутрь передней цапфы компрессора 2, болт вводится в заглушку 8 до упора в расточную втулку 5, которая предупреждает выдавливание пружинного кольца и канавки. Болт контрится специальным фасонным стопором, смонтированном в шестигранном отверстии заглушки, которая сама удерживается в цапфе при помощи штифта 6.

Более сложным видом соединения, предусматривающим ряд интересных конструктивных решений, является муфта соединяющая роторы компрессора и турбины. Все это представлено на рисунке 4. Муфта обеспечивает соединение вала 4 ротора турбины с задней цапфой 3 осевого компрессора и работу в условиях некоторого перекоса осей соединенных узлов. Для этого внутри задней цапфы 3 выполнено сферическое гнездо с тремя прорезями 6. а на валу 5 ротора турбины имеется 3 выступа 4. Эти выступы являются частью сферы. Крутящий момент передаются ротора турбины на ротор компрессора при помощи шлицевой втулки 2, которая имеет посадку с зазором по обеим шлицевым поясам. Эти зазоры и наличие контакта валов по сфере обеспечивают работу узла в условиях некоторого перекоса осей. Шлицевая втулка удерживается от осевого смещения пружиной 1. При смещении шлицевой втулки влево до выхода из зацепления, ее шлиц со шлицами вала турбины и поворота вала турбины на 60 0 . Сферический замок позволяет сместить вал турбины вправо, т.к. сферические выступы вала 4 проходят чрез прорези 6.