Шлицевая передача

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Шлицевая передача

Примером шлицевой передачи может служить узел соединения первичного валика коробки перемены передач с двигателем, или соединение карданного вала с упругой муфтой коробки перемены передач (рис. 1). В первом случае шлицевое соединение является неподвижным в осевом направлении, а во втором случае - подвижным (скользящим вдоль оси вращения передачи).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

В такой конструкции передача мощности осуществляется боковыми поверхностями выступающих шлицев, которые работают на смятие (так же как и боковые поверхности впадин обоймы). Кроме того, шлицы вала работают на срез (рис. 2, 3).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Центрирование по боковым поверхностям шлицев применяется в основном в реверсивных динамических передачах, например в соединении карданного вала автомобиля с КПП. В данном случае важно не столько точное центрирование вала, сколько хорошая двусторонняя нагрузочная способность передачи.

Практически в новой неизношенной передаче при передаче крутящего момента в работе участвуют только часть шлицевых выступов, которые и передают всю мощность. Этот факт связан с неизбежным наличием погрешностей при изготовлении передачи в пределах назначенных допусков.

По мере интенсивной приработки передачи и естественного износа боковых поверхностей первых включившихся в контакт шлицев, в работу включаются остальные шлицы. В связи с этим при первичной обкатке передачи желательно не допускать ее перегрузок во избежание ее интенсивного износа или поломки.

При отсутствии существенного взаимного осевого перемещения вала и втулки, что имеет место, например, в передаче от двигателя к коробке передач, износ передачи от трения незначителен и редко приводит к отказу. В этом случае гораздо большее значение для ресурса работы имеет усталостный и так называемый коррозионный износ.

Коррозионный износ диагностируется как появление небольших, площадью менее 1 мм² поверхностных каверн, имеющих темный цвет. Со временем эти каверны могут хаотически объединяться в ассоциации. Возникает этот вид износа в результате контакта плохо смазанной поверхности с атмосферным воздухом, а также в результате межкристаллической коррозии, появляющейся из-за дефектов материала деталей.

В последнем случае коррозионный износ может выглядеть как небольшие трещины, которые по мере работы передачи углубляются и приводят к разрушению поверхности и даже к сколу целых участков шлица.

Усталостный износ возникает в результате многократного повторного деформирования микрообъемов поверхности материала, приводящего к возникновению трещин и отделению его частиц. Усталостное выкрашивание приводит к образованию раковин диаметром от сотых долей миллиметра, которые постепенно увеличиваются. Глубина раковин около 15-25 мкм. Величина усталостного износа уменьшается с увеличением толщины смазки.

Дифференцировать усталостный и коррозионный износ можно по внешним признакам, основным из которых является цвет дефекта. После промывки керосином или бензином усталостные каверны приобретают стальные оттенки, почти не отличающиеся от цвета чистого металла. Коррозионные каверны в этом случае остаются темными.

Для шлицевых передач, в которых шлицы вала и втулки совершают относительное перемещение, имеет место износ типа фреттинг-процесса. Это особенно характерно для шлицевого соединения карданных валов с коробками передач (КПП) или с раздаточными коробками. Здесь осевое перемещение появляется прежде всего в результате изменения расстояния между неподвижно прикрепленной к двигателю КПП и осями ведущих колес при поперечном колебании последних во время езды по неровной дороге (рис. 4).

передача коррозионный двигатель шлицевый

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

В этом случае одновременно с передачей крутящего момента происходит скольжение шлицевого вала во втулке, а учитывая, что в этот же момент происходит и изменение нагрузки на колесо, крутящий момент оказывается величиной переменной. То есть создаются условия для возникновения фреттинг-процесса, для которого характерны динамические (изменяющиеся) нагрузки с одновременным относительным перемещением трущихся поверхностей.

Далее следует учесть, что даже при неподвижной в осевом направлении передаче явление относительного скольжения рабочих поверхностей зубьев вала и впадин втулки наблюдается в том случае, когда их оси пересекаются под углом (рис. 5). Этот перекос может появиться как в результате неточности изготовления и монтажа, так и в процессе искажения геометрии деталей и узлов автомобиля в результате старения и деформаций при эксплуатации.

Наибольшее смещение пятна контакта за один оборот составит:

, (1)

где l и d_m - длина и средний диаметр соединения, мм; Дц - угол перекоса, радиан.

Скорость относительного скольжения (мм/с):

, (2)

а удельная мощность трения

(3)

где n - частота вращения шлицевого соединения, мин^-1, f - коэффициент трения, у_СМ - среднее контактное напряжение в соединении.

Расчеты показывают, что в удовлетворительно работающих соединениях при твердости поверхностей деталей свыше HRC = 50, углах перекоса Дц ? 7? (0,002 радиан) и граничной смазке допускаемая мощность [Р₁] ? 150 Н·мм/(мм²·с), а при полужидкой смазке [Р₁] ? 250 Н·мм/(мм²·с). Допустимый угол перекоса в шлицевых соединениях по условиям износостойкости:

. (4)

Можно принимать [Р₁] = 0,3·HRC при граничной смазке соединения; [Р₁] = 0,5·HRC - при полужидкостной смазке.

Если затрачиваемая в соединении мощность Р₁ < 0,1·HRC при полужидкостной смазке и Р₁ < 0,06·HRC при граничной смазке, изнашивания в соединении почти не наблюдается при неограниченно большом числе циклов нагружения. То есть - допустимый угол перекоса может быть значительно увеличен за счет снижения контактных напряжений и коэффициента трения между зубьями.

Помимо очевидного способа снижения износа в шлицевом соединении путем его тщательной смазки и надежной защиты от окружающей среды чехлами и сальниками, наиболее эффективным средством повышения износостойкости соединения является уменьшение перекоса сопрягаемых деталей.

В любом случае угол перекоса для валов с диаметром 10-50 мм более 10? нежелателен, а для соединений, допускающих существенное осевое проскальзывание, углы перекоса более 40? недопустимы.

Это особенно важно для силовых передач карданных валов, содержащих поддерживающие элементы (например, подвесной подшипник 7 на рис. 6.4.), которые могут деформироваться при эксплуатации автомобиля, создавая значительные углы перекоса. Как правило, при обслуживании силовых шлицевых передач состоянию этих узлов не оказывается достаточного внимания, что приводит к неоправданно быстрому выходу из строя передачи.

Размещено на Allbest.ru