Несбалансированность карданных валов существенно влияет на ускорение изнашивания их шарниров и приводит к разрушению.

Карданные валы имеют некоторые особенности балансировки. У большинства деталей базой при динамической балансировке служат опорные шейки (например, роторы электродвигателей, турбин, шпинделей, коленчатые валы и т. д.), а у карданных валов — фланцы. При сборке, в разных соединениях существуют неустранимые зазоры, приводящие к дисбалансу. Если при балансировке не удается достичь минимального дисбаланса, то ее прекращают и вал бракуют.

На точность балансировки влияют следующие факторы:

зазор в соединении посадочного пояска фланца карданного вала и внутреннего отверстия фланца зажима левой и правой опорных бабок;

радиальное и торцовое биение базовых поверхностей фланца;

зазоры в шарнирных и в шлицевых соединениях. Наличие смазки в полости шлицевого соединения может привести к появлению «плавающего» дисбаланса. Если он не позволяет достичь требуемой точности балансировки, то карданный вал балансируют без смазки.

Некоторые дисбалансы могут быть вообще неустранимы. В случае, если в шарнирах карданного вала наблюдается повышенное трение, то увеличивается взаимное влияние плоскостей коррекции. Это приводит к снижению производительности и точности балансировки.

Согласно ОСТ 37.001.053—74 установлены следующие нормы дисбаланса:

карданные валы с двумя шарнирами (двухопорные) балансируют в динамическом режиме, а с тремя (трехопорные) — в сборе с промежуточной опорой;

фланцы (вилки) карданных валов и  муфт при их массе более 5 кг балансируют статически перед сборкой вала или муфты;

нормы остаточного дисбаланса карданных валов на каждом их конце или у промежуточной опоры трехшарнирных карданных передач оценивают по удельному дисбалансу;

максимально допустимая норма удельного остаточного дисбаланса на каждом конце вала или у промежуточной опоры, а также для трехшарнирных карданных передач при любом их положении на балансировочном стенде не должна быть более: для трансмиссий легковых и грузовых автомобилей малой грузоподъемности (до 1 т) и особо малых автобусов — 6 г-см/кг, для остальных— 10 г-см/кг.

Максимально допустимая норма остаточного дисбаланса карданного вала или трехшарнирной карданной передачи должна обеспечиваться на балансировочном стенде при частоте вращения, соответствующей их частотам в трансмиссии при максимальной скорости автомобиля.

Для карданных валов и трехшарнирных карданных передач грузовых автомобилей грузоподъемностью 4 т и выше, малых и больших автобусов допускается снижение частоты вращения на балансировочном стенде до 70 % частоты вращения валов трансмиссии при максимальной скорости автомобиля.

Согласно ОСТ 37.001.053—74 частота вращения при балансировке карданных валов должна быть равна:

nб= (0,7 ... 1,0)nр,

где nб — частота вращения при балансировке (должна соответствовать основным техническим данным стенда, и=3000 мин-1; nр — максимальная рабочая частота вращения, мин-1.

На практике из-за зазора в шарнирах и в шлицевых соединениях карданный вал не удается сбалансировать на рекомендуемой частоте вращения. В этом случае необходимо выбрать другую частоту вращения, при которой он балансируется.

Дисбаланс и место его расположения определяют несколькими способами.

По первому способу карданный вал балансируют во время вращения на стенде до полной его уравновешенности с помощью специальных деталей стенда, вращающихся вместе с валом. Значение дисбаланса отсчитывают по шкале, смещенной относительно вала.

По второму способу для нахождения дисбаланса определяют амплитуду колебаний балансируемого карданного вала с помощью электромагнитных и измерительных приборов относительно упорных устройств, поочередно запираемых в процессе балансировки.

Схема стенда для балансировки карданного вала по принципу уравновешивания показана на рисунке 40. В головках 3 двухмаятниковых рычагов 1, качающихся на опорах 10, в подшипниках установлены валы 2. К последним присоединяют фланцы балансируемых валов. Оба маятниковых рычага 1 удерживаются с двух сторон пружинами 6. Карданный вал и вся система вращаются от электродвигателя 8 через передачу 9. Валы 2 состоят из двух балансирных дисков 4 с одинаковой несбалансированностью. Перемещение маятниковых рычагов, а следовательно, и дисбаланс регистрируют индикатором 7.

Балансировочный стенд модели МС-9734 служит для балансировки карданных валов автомобилей типа ГАЗ,

 

Рис. 40. Схема стенда для балансировки карданных валов:

1 маятниковый рычаг; 2 — вал; 3 — головка; 4— балансирный диск; 5— карданный вал; 6—пружина; 7 — индикатор; 8 — электродвигатель; 9 клиноременная передача; 10 — опора.

ЗИЛ, МАЗ, УАЗ и ВАЗ с диаметрами посадочных отверстий 57... 132 мм как двух, так и трехопорных. На стенде определяют значения и углы дисбалансов в двух или трех плоскостях. Дисбалансы устраняют с помощью встроенных в стенд сварочных машин МТМ-67У4 приваркой пластин различной массы толщиной 2 мм к карданному валу непосредственно на балансировочной позиции.

Карданный вал устанавливают на стенд. Передний и задний фланцы вала 2 (рис. 41) крепят в зажимах 1, а подшипник промежуточной опоры 3 карданного вала (для трехопорных ) размещают на постели промежуточной опоры.

Зажимы с опорными бабками 6 и постель промежуточной опоры 3 расположены на опорах коленного типа.

Карданный вал приводится в действие от узла 5 привода через муфту 4. При этом от его дисбалансов возникают центробежные силы, которые вызывают колебания коленной опоры. Через тяги колебания передаются датчикам, в катушках которых возникает электродвижущая сила. Сигналы поступают от датчиков в измерительную часть стенда, и параметры измерения выдаются по трем (двум) плоскостям на измерительном пульте. 

Основные технические данные стенда

Диапазон масс балансируемого карданного вала, кг 1 ... 50

Максимальная длина, мм 3500

Расстояние от пола до оси балансируемого карданного вала, мм 950

Усилие зажима фланца, Н 330

Точность балансировки, г-см 2,0. .. 1,0

Габариты, мм 6340X1200X1650

Масса стенда, кг:

без электрооборудования 4300

с электрооборудованием 5800

Перемещение левой опоры одним поворотом 100

рукоятки от упора до упора, мм

Число электродвигателей па стенде 4

Тип электродвигателя главного движения ПБСТ-52

Мощность электродвигателя главного движения, кВт 6,5

Номинальная частота вращения электродвигателя главного движения, мин-1 3000

Тип электродвигателя механизма привода статора генератора РД-09

Мощность электродвигателя механизма привода статора генератора, кВт 10

По полученным результатам устраняют дисбаланс приваркой пластин с помощью электросварочного устройства. Заранее заготовленные пластины находятся в ячейках. Стенд настроен так, что место установки уравновешивающих пластин находится сверху.

На чугунной станине справа смонтирован привод 13 (рис. 42), а слева — опоры 1, 5 и 8. 

 

На станине 14 расположена средняя опора 5, на которой размещена постель промежуточной опоры, а на верхней площадке левой опоры 1 — опорная бабка с зажимом.

Для безопасной работы стенд оборудован ограждением. Вал вращается при балансировке от электродвигателя через привод 13. Необходимую частоту вращения выбирают с пульта 12 управления стенда, размещая ползунок регулятора в соответствующее положение. При этом обеспечивается частота вращения 0 ... 3500 мин-1.

Карданный вал устанавливают по углу для устранения дисбалансов вручную.

Станина 14 представляет собой жесткую плиту коробчатого сечения, по верхним обработанным поверхностям которой передвигаются опоры. На станине находятся два Т-образных паза, которые служат для крепления сборочных единиц стенда. В специальном пазе уложена втулочно-роликовая цепь для перемещения опор по длине станины.

Левая опора 1 включает плиту, закрепленную на станине 14 с помощью двух механизмов зажима стойки с пневматическим приводом. К нижней плите крепят изо- тронную подвеску коленного типа. На верхней площадке подвески расположена опорная бабка. Опора может перемещаться вдоль станины.

Средняя 5 и правая 15 опоры по конструкции аналогичны левой опоре. Они отличаются лишь сечением и тем, что опоры зажимаются на станине с помощью винтов и гаек.

Опорная бабка-шпиндель установлена на подшипниках в чугунном корпусе. Для регулировки зазоров радиально упорных подшипников служит специальный механизм. Внутри шпинделя находится штанга с набором тарельчатых пружин, связанных узлом «зажим».

Для установки подшипника средней опоры 5 трехопорного карданного вала в узле имеются два радиальных шарикоподшипника. Сверху подшипник фиксируется специальным откидывающимся пружинным прижимом.

Резиновую подушку промежуточной опоры карданного вала устанавливают и фиксируют на специальной площадке. Для получения расчетной жесткости средней опоры в узле размещены два груза.

Механизм разжима включает в себя кронштейн, на котором расположены чугунный цилиндр с двумя поршнями. Поршни удерживаются в сведенном положении с помощью специального пружинного устройства. Для освобождения закрепленного и монтажа нового валов воздух подается в полость между поршнями. Пр и отходе задний поршень упирается в специальное кольцо на шпинделе, а передний, нажимая через упор на штангу, снижает усилие пружин и освобождает карданный вал. После установки вала подача воздуха в цилиндр прекращается и пружинные механизмы опорной бабки и зажима закрепляют карданный вал, а пружинный механизм разжима создает зазор между поршнями и вращающимися деталями шпинделя опорной бабки. Положение механизма разжима фиксируется конечным выключателем.

Механизм зажима стойки состоит из рычажного механизма с приводом от пружин для зажима стойки и пневматики. На левой опоре размещены два таких механизма.

Ограждение представляет собой сварной кронштейн, закрепленный на станине. В пространстве зева кронштейна вращается балансируемый карданный вал. Зев запирается специальным пневмоцилиндром. Положение его штока фиксируется конечным выключателем. На ограждение монтируют пневмоподъемник, предназначенный для установки карданного вала.

Портал 2 состоит из двух сварных стоек, связанных четырьмя рейками, из которых две первые служат направляющими каретками сварочных головок, а остальные— для установки и перемещения трансформаторов.

Привод включает в себя тумбу, на которой расположены электродвигатель постоянного тока типа ПБСТ-52 и другое оборудование.

Муфта 10 карданного типа с шарнирами на игольчатых подшипниках предназначена для передачи вращения от привода 13 к опорной бабке 8 и балансируемому карданному валу. Она обеспечивает свободное колебание вала под действием центробежных сил от его дисбалансов.

Зажим представляет собой стальной цилиндр, задняя стенка которого сбазирована на шпинделе опорной бабки, а в передний фланец на специальный поясок и пальцы установлен фланец балансируемого карданного вала. Вал зажимается двумя подвижными кулачками, которые закреплены шарнирно в коромысле.

Коромысло под действием подпружиненного механизма опорной бабки через штангу и пружинный механизм зажима непосредственно кулачками прижимает фланец карданного вала к переднему фланцу зажима. Под действием механизма разжима оно может двигаться вперед в сторону переднего фланца. При этом кулачки под действием подпружиненных толкателей расходятся и освобождают закрепленную деталь.

Стенд оборудован вспомогательными электрическими, пневматическими и механическими системами, предназначенными для обеспечения работы основных сборочных единиц.

Карданный вал устанавливают на стенд. Затем включают стенд с заранее выбранной частотой и замеряют дисбаланс по плоскостям. По показаниям приборов балансируют его. Груз подбирают методом повторных пусков.

После подбаланскровки, стенд переключают на требуемую для балансировки частоту вращения. По показаниям приборов балансируют карданный вал до минимально возможных значений. Устанавливают поочередно в плоскости контрольный груз (40...50 делений), проверяют показания углов, компенсируют по плоскостям и определяют единицу коррекции приборов. Единицу коррекции выбирают наиболее удобную для работы, пользуясь масштабами в плоскостях на пульте.

При балансировке нового карданного вала, который по массе значительно отличается от массы предыдущего, необходимо сбалансировать зажимы. Для этого измеряют дисбаланс в правой и левой плоскостях, а затем полностью их устраняют. Поворачивают вал в зажимах на 180° и измеряют дисбаланс в этих же плоскостях. Устраняют дисбалансы точно но показателям углов и величин (половина величины на зажиме и половина на карданном валу). Поворачивают деталь в зажимах на 180°. При необходимости повторяют последние операции до достижения минимально возможного значения дисбаланса.

Дисбаланс устраняют приваркой не более трех балансировочных пластин на обоих концах трубы.