книги из ГПНТБ / Шасси автомобиля ЗИЛ-130. Практика проектирования, испытаний и доводки

вания их осей), подсчитывали суммарный перекос шестерен в плоскости зацепления по следующей формуле:

*Крутящий момент двигателя 31ІЛ-120 равен 33 кгс-м.

Втабл. 21 приведены результаты испытаний коробок пере­ дач ЗИЛ-130 II ЗИЛ-120 на жесткость. Анализ этих результатов

позволяет сделать следующие выводы:

—максимальное расхождение валов в плоскости располо­ жения их осей, характеризующее увеличение межцентрового расстояния, для коробки передач ЗИЛ-130 равно 0,21 мм; для коробки передач ЗИЛ-120 при крутящем моменте 40 кгс-м эта величина равна 0,27 мм;

—максимальный перекос шестерен наиболее нагруженной первой передачи в плоскости их зацепления для коробки пере­ дач ЗИЛ-130 равен 0,00095 рад, а для коробки передач ЗИЛ-120 0,0015 рад.

Таким образом, фактические прогибы валов в плоскости рас­ положения их осей и угол перекоса шестерен в плоскости их зацепления при передаче максимального момента для коробки передач автомобиля ЗИЛ-130 не превышают величин, рекомен­ дуемых в технической литературе:

—суммарное расхождение валов в плоскости расположения их осей, характеризующее увеличение межцентрового расстояния, не более 0 , 2 мм;

60

— угол перекоса валов в плоскости, перпендикулярной к плоскости расположения их осей, или угол перекоса шестерен в плоскости зацепления не более рад.

Испытания на изгибно-усталостную прочность

Испытания шестерен коробок передач на изгнбно-усталост- ную прочность являются основным видом стендовых испытаний, позволяющих воспроизводить условия и режимы работы испы­ туемого объекта, наиболее близкие к эксплуатационным. Одна

Рис. 16. Стенд с замкнутым силовым контуром для ис­ пытания шестерен коробок передач иа изгнбно-уста- лостмую прочность

из главных задач этих испытаний — получить сравнительные данные по долговечности шестерен, изготовленных из стали разных марок и по различной технологии.

Испытания на изгибно-усталостную прочность проводили на стенде с замкнутым силовым контуром (рис. 16). Для нагру­ жения коробок передач при испытаниях на этом стенде исполь­ зуется мощность, циркулирующая в замкнутом контуре стенда и создаваемая в нем за счет угловой жесткости элементов, закрученных с помощью планетарного нагружателя. Силовой контур стенда состоит из двух однотипных редукторов, вклю­ ченных в контур с помощью торсионных валов, упругих муфт, индуктивного датчика и нагружателя.

При испытании на стенд одновременно устанавливаются и включаются в силовой контур две коробки передач. Одна из них — испытуемая, работает в режиме, соответствующем работе коробки передач на автомобиле, другая — технологическая,

61

замыкает контур и работает с обратным направлением враще­ ния и силового потока.

Контроль за нагрузкой в контуре стенда в процессе испы­ таний осуществляется с помощью индуктивного датчика и стрелочного прибора, шкала которого протарпрована в кгс-м.

Режим испытаний коробок передач автомобиля ЗИЛ-130 на стенде был принят следующим (для всех передач): крутящий момент на первичном валу равен крутящему моменту двигателя

в течение 15—20 ч для каждой испытуемой передачи. При этом происходила приработка сопряженных поверхностей шестерен

требуемых норм долговечности или до поломки наименее проч­ ной детали. Допускались кратковременные остановки стенда для профилактического осмотра его узлов и коробок передач. Принятые нормы долговечности (в ч) шестерен коробки передач автомобиля ЗИЛ-130 из условия обеспечения пробега автомо­ билем 200 тыс. км приведены ниже (при Мс — 41 кгс-м и часто­ те вращения первичного вала 1480 об/мин):

В табл. 22 приведены результаты испытаний шестерен, изготовленных из сталей разных марок. Анализ результатов испытаний позволяет сделать следующие выводы:

— упрочнение шестерен коробки передач автомобиля ЗИЛ-130 наклепом стальной дробью при принятом процессе термообработки повышает их изгибно-усталостную прочность и долговечность в среднем в 10 раз. Долговечность упрочненных стальной дробью шестерен соответствует принятым нормам долговечности коробки передач;

■— изгибно-усталостная прочность и долговечность шестерен первой передачи, изготовленных из стали 25ХГМ и упрочнен­ ных стальной дробью, несколько выше, чем шестерен из стали 12Х2Н4А без упрочнения.

62

На основании полученных результатов стендовых испытаний для производства шестерен коробки передач были рекомендо­ ваны стали 25ХГТ и 25ХГМ и упрочнение зубьев шестерен наклепом стальной дробью.

Испытания на торцовую стойкость зубьев и износ поверхностей трения элементов переключаемых передач

Испытания на торцовую стойкость зубьев и износ переклю­ чаемых элементов проводились на специальном стенде для переключения передач в коробке передач. На стенд устанавли­ валась коробка передач в сборе с испытуемыми узлами и дета­ лями. Вращение вторичного вала испытуемой коробки передач осуществлялось от электродвигателя через клпиоременную пе­ редачу и дополнительный редуктор.

В качестве дополнительного редуктора в приводе была применена коробка передач ЗИЛ -120, обеспечивающая воз­ можность изменения частоты вращения вторичного вала испы­ туемой коробки передач.

На выходном валу дополнительного редуктора была закреп­ лена маховая масса, имитирующая часть инерционной массы автомобиля, при движении последнего накатом. На ведущий вал испытуемой коробки передач устанавливался ведомый диск сцепления ЗИЛ-130.

Стенд для испытаний на торцовую стойкость зубьев и износ переключаемых элементов коробки передач показан на рис. 17. Механизм переключения передач имеет самостоятельный привод от электродвигателя и состоит из червячного редуктора и сое­ диненного с ним поводкового механизма с упругими элементами для мягкого включения передачи. Фланец поводкового механиз­ ма, установленный на валу червячного редуктора, дает возмож­ ность регулировать ход переключения путем изменения эксцен­ триситета. Поводковый механизм с помощью шарнирной голов­ ки соединен с рычагом переключения коробки передач.

При испытании на торцовую стойкость и прочность зубьев шестерен первой передачи и заднего хода был выбран следую­ щий режим: частота вращения вторичного вала испытуемой коробки передач 230 об/мин; 36 включений передачи в минуту; общее (суммарное) число включений 500 в минуту.

В процессе испытаний периодически осматривались торцы зубьев шестерен без демонтажа коробки передач со стенда. После 500 включений испытанные шестерни демонтировали и осматривали, нет ли смятия торцов и сколов цементованного слоя на торцах зубьев.

При испытании на износ поверхностей трения у колец син­ хронизаторов и шестерен был выбран следующий режим: частота вращения вторичного вала испытуемой коробки при

64

испытании второй и третьей передач 430 об/мин, а при испыта­ нии четвертой и пятой передач 1440 об/мин; 36 включений передачи в минуту.

Износостойкость поверхностей трения и надежность работы синхронизаторов оценивали по износу, полученному после максимального числа включений передачи, обусловленного работоспособностью синхронизатора.

Рис. 17. Стенд для испытания торцов зубьев переклю­ чаемых элементов коробок передач на стойкость:

/ — электродвигатель главного привода; 2 — редуктор главного привода; 3 — карданный вал; 4 — испытуемая коробка передач; 5 — опора первичного вала коробки пере­ дач; 5 — маховая масса, имитирующая ведомые элементы сцепления; 7 — рычаг механизма переключения; 8 — планшайба механизма с регулируемым эксцентриком; 9 — редуктор механизма переключения; J 0 — электродвигатель

механизма переключения

Вместо износа конической поверхности, устанавливаемого по нормали к ней, удобнее пользоваться условной величиной изно­ са, определяемой в направлении оси детали, так как именно эта величина характеризует перемещение кольца и каретки син­ хронизатора относительно шестерни в результате износа. Сум­ марная условная величина износа обеих деталей определяет уменьшение зазора между торцами зубчатых муфт шестерни и каретки, который должен быть в момент соприкосновения коль­ ца синхронизатора и конической поверхности шестерни.

Условную величину износа легко установить при помощи специально изготовленных конических калибров: кольца-калиб­ ра для шестерни и пробки-калибра для кольца синхронизатора.

Для определения износа замеряли расстояние от торца конического калибра до. базового торца детали не менее чем

в трех точках, расположенных на равных расстояниях по окруж­

Измерения производили через каждые 250 000 включений испы­ туемой передачи. Испытания велись до потери синхронизации. Предельное число включений было принято равным 1-106.

Условия переключения низших передач (второй и третьей) на стенде более тяжелые, чем высших (четвертой и пятой). Это обусловлено большими инерционными массами шестерен при большей разности частот вращения ведущего и ведомого валов. Поэтому все работы по подбору материалов и технологии изготовления колец синхронизаторов проводились на синхрони­ заторах второй и третьей передач.

Результаты испытаний на износ колец синхронизаторов, изготовленных из разных материалов н по различной техноло­ гии, приведены в табл. 23 в виде условных величин износа, отнесенных к одинаковому ( 1 0 0 0 0 ) числу включений передачи.

Анализ полученных результатов испытаний показывает, что наименьшую износостойкость имеют кольца синхронизатора, изготовленные из бронзы и латуни методом литья в землю, а также кольца, штампованные из латуни, без термической обра­ ботки (см. п. 1, 2 и 5). Кольца синхронизатора, изготовленные из латуни методом горячей штамповки и закаленные с предва­ рительным нагревом (см. п. 7), имеют практически одинаковую износостойкость с кольцами, указанными в п. 1, 2 и 5. Наилуч­ шую износостойкость имеют кольца, отлитые из латуни ЛМцЖ 55-3-1 в пресс-формы. Однако из-за низкой стойкости пресс-форм в условиях массового производства от этого варианта пришлось отказаться. Хорошие результаты получены при изготовлении

Кроме того, эта латунь имеет достаточный коэффициент трения в паре со сталью, равный 0 ,0 1 2 , поэтому кольца синхронизато­

ров было решено изготовлять из нее.

5*

Глава IV. КАРДАННАЯ ПЕРЕДАЧА

ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ И ХАРАКТЕРИСТИКА ДЕТАЛЕЙ

Карданная передача грузового автомобиля ЗИЛ-130 и его модификаций (рис. 18) состоит по аналогии с карданной пере­ дачей автомобиля ЗИЛ-164 из карданных валов 3 и 8 с проме­ жуточной опорой, установленной на раме автомобиля. Проме­ жуточная опора введена для сокращения длины карданного вала и повышения его запаса по критической частоте вращения.

Экспериментальная проверка на специальной установке по­ казала, что при частоте вращения 6000 об/мин карданная пере­

В карданных валах автомобилей ЗИЛ-150 и ЗИЛ-164 приме­ нялась электросварная труба, изготовленная из горячекатаной ленты (сталь 20) без последующего волочения. Эта труба имела наружный диаметр 89 мм и толщину стенки 2,5 мм. В кардан-- ных валах автомобиля ЗИЛ-130 применяется электросварная труба (ГОСТ 5005—65), изготовляемая из холоднокатаной лен­ ты (сталь 20) с последующим волочением. Эта труба имеет сле­ дующие размеры: Е-нутренний диаметр 71 мм и толщину стен­ ки 3 мм.

Крутящие моменты, соответствующие пределам пропорцио­ нальности материала этих труб, следующие (в ктс-м, не менее):

В табл. 24 приведена характеристика основных деталей карданной передачи грузового автомобиля ЗИЛ-130 и его моди­ фикаций.

68

69