Ремонт грузовика: карданная передача и мосты
Современный грузовой автомобиль представляет собой объединение сложных технических систем длительного пользования. В процессе эксплуатации детали, образующие эти системы, изнашиваются и теряют часть своих рабочих характеристик. С течением времени эксплуатации наступает предел, после которого использование автомобиля оказывается нецелесообразным.
Этапы "ремонтного" пути
Процесс ремонта или восстановления дефектных узлов как раз обеспечивает обратный переход машины из неработоспособного состояния в рабочее. Этот процесс имеет определённые этапы. Первый - это подготовка к ремонту, мойка и чистка ремонтируемого объекта. Затем следует разборка.
От организации и соблюдения технологии работ по разборке прямо зависят число годных деталей и трудоёмкость восстановления деталей, требующих ремонта. Опыт передовых ремонтных организаций показывает, что, используя средства механизации и выдерживая необходимые требования технологии разборки, можно увеличить объём повторного использования подшипников на 15-20%, стандартных крепёжных деталей, т. н. нормалей, - до 25%, а различных кронштейнов - до 10%. В целом такие меры позволяют снизить себестоимость ремонта автомобиля на 5-6%!
На этапе восстановления деталей рекомендуется как можно шире использовать упрочняющие технологии, такие как лазерная, электроискровая, упрочняюще-чистовая обработка, воздействие пластическим деформированием, к которому относится, например, дробеструйная обработка или обкатывание либо раскатывание шарами, роликами, дорнирование. Значительный упрочнительный эффект даёт упрочнение ультразвуком, алмазное выглаживание и т. д.
На этапе сборки очень важно иметь необходимые средства механизации, что позволит улучшить сборку резьбовых, прессовых, шпоночных, шлицевых и других соединений. Обеспечивая при сборке необходимые регулировки, зазоры, натяги, герметичность, а также исключая попадание в соединения стружки или абразива, эксплуатационный ресурс и надёжность ремонтируемых узлов и агрегатов можно увеличить в разы.
Карданная передача - часть трансмиссии, требующая особого внимания
Трубы карданных валов обычно изготавливаются из сталей 15-20 с твёрдостью по Бринеллю HB 80-100. Вилки делаются из более прочного материала, из сталей 35-40 с HB 170-235. Шлицевые втулки выполняются, как правило, из стали 40Х с соответствующей закалкой.
Чаще всего дефекты в карданных валах возникают в виде скручивания трубы карданного вала.
Для проверки скручивания замеряют взаимное угловое положение осей поверхности противоположно расположенных вилок. При изменении осевого положения всего на 3о и более от нормального положения вилок, уже следует менять карданный вал, ремонту такой вал не подлежит в связи со значительным изменением механических свойств.
Ещё один распространённый дефект - погнутость вала. Если радиальное биение в любой точке вала, при проверке на призмах или в токарном станке, беря за базу пазы и отверстия в вилках, составляет более 0,4-0,6 мм, трубу необходимо рихтовать на специальном рихтовочном прессе. Если же погнутость значительная, проще заменить вал полностью.
Правкой "лечат" также небольшие, до 0,05-0,1 мм, погнутости щёк вилок. Если погнутость выше, срезается сварной шов и выпрессовывается вилка, а на её место устанавливают новую и приваривают сплошным швом шириной не менее 8 мм по всей окружности. Вилки ввариваются в трубы карданных валов с помощью электродуговой сварки под флюсом либо используя лазерную сварочную установку.
Распространёнными дефектами также являются изменение геометрии отверстий в вилках и нарушение соосности этих отверстий. Допускается несоосность посадочных отверстий под подшипники в вилках до 0,01 мм относительно общей оси. Если этот параметр превышается, то вилку однозначно следует вырезать и вварить новую.
Фланец карданного вала дефектуется чаще всего по причине износа отверстий под подшипники. Ремонт, как правило, заключается в наплавке вибродуговым методом "прослабленного" диаметра с последующей обработкой до номинальных размеров.
Конструкции карданных шарниров неравных угловых скоростей претерпевают постоянный процесс модернизации с целью получения лучших эксплуатационных свойств, прежде всего увеличения КПД, а также повышения таких качеств, как надёжность, способность передавать вращение при повышенном угле между валами.
Получение высокого КПД карданного шарнира означает увеличение его износостойкости, т. е. повышение эксплуатационного ресурса. Актуальность работ по модернизации очевидна, особенно, если учесть, что в некоторых конструкциях грузовых автомобилей карданных шарниров в трансмиссии может использоваться много. Например, в многоосной машине, порой, можно встретить более 2 десятков карданных шарниров. Причём, часть шарниров устанавливается последовательно, что существенно влияет на снижение общего КПД трансмиссии.
Ещё, как известно, КПД карданного шарнира зависит от угла между соединяемыми валами. Увеличение этого угла приводит к резкому снижению КПД . В отдельных конструкциях автомобилей для уменьшения угла даже располагают двигатель с наклоном в 2-3о. С той же целью иногда задний мост устанавливают так, что ведущий вал главной передачи получает небольшой наклон. Но, к сожалению, "заострять" угол между валами до нуля невозможно, т. к. это ведёт к быстрому выходу шарнира из строя. Причиной является бринеллирующее воздействие игл подшипников на поверхности, с которыми они контактируют.
Кроме того, бринеллирующее воздействие игл увеличивается при большом суммарном межигловом зазоре. В этом случае иглы подшипника перекашиваются и создают высокое давление на шип крестовины. Суммарный межигловой зазор в карданных шарнирах имеет широкий диапазон 0,1-1,5 мм. Считается, что суммарный зазор между иглами должен быть меньше половины диаметра иглы подшипника. В большинстве карданных шарниров легковых и грузовых автомобилей применяют подшипники, диаметр игл которых 2-3 мм, с учётом того, что допуск по диаметру не превышает 5 мкм, а по длине - 0,1 мм. Из вышесказанного следует, что перестановка или замена отдельных игл, так же как и работа с "некомплектом" игл, недопустима.
Надёжность карданного шарнира определяется, в первую очередь, надёжностью игольчатых подшипников, их ресурсом. Кроме бринеллирования, частым дефектом является усталостное выкрашивание, появляющееся на соприкасающихся с иголками поверхностях. Это явление объясняется высокими контактными напряжениями. Для противодействия выкрашиванию шипы крестовины карданного шарнира выполняются из сталей 18ХГТ, 20ХГНТР и подобных, с твёрдостью по Роквеллу HRC 58-65, а рабочие поверхности стаканчиков и шипов цементуются.
Используемые сегодня карданные шарниры неравных угловых скоростей на игольчатых подшипниках, даже при изготовлении с соблюдением всех технологических норм и имея рациональную конструкцию, требуют тщательного контроля за присутствием смазки в игольчатых подшипниках.
В более ранних конструкциях шарниров предусматривалось обязательное периодическое заполнение через маслёнку полости крестовины жидким, обычно трансмиссионным, маслом. Для предохранения сальников от порывов при нагнетании масла был предусмотрен клапан. Периодическое пополнение смазки было необходимо, так как масло недостаточно надёжно удерживалось сальниковыми уплотнениями. А наличие клапана не позволяло надёжно смазывать все подшипники и удалять отработанный смазочный материал.
На современном этапе всё большее распространение получают карданные шарниры, не требующие частого периодического смазывания в процессе эксплуатации. В подобных шарнирах, еслиговорить об отечественных материалах, используются такие пластичные смазки, как смазка № 158, а также Литол-24 или Фиол-2У, которые удерживаются надёжными сальниковыми уплотнителями. Смазочный материал при сборке шарнира закладывается либо в стаканчики с игольчатыми подшипниками, либо в небольшие углубления в торцах шипов крестовины. Для удаления выработавшей свой ресурс смазки и заполнения новой смазкой, шарнир необходимо демонтировать, потому что в новых шарнирах в основном нет ни маслёнок, ни клапанов.
В некоторых конструкциях современных карданных шарниров, смазываемых пластичными смазками, осталась маслёнка, либо имеется резьбовое отверстие, закрытое резьбовой пробкой, но клапан отсутствует. Нагнетаемая под давлением смазка заполняет полость крестовины и подходит к игольчатым подшипникам, а излишки выдавливаются через резиновые сальниковые уплотнения. Уплотнение состоит из радиального сальника и 2-кромочного торцового сальника, предохраняющего подшипник от попадания пыли и грязи.
Крестовина карданного шарнира должна строго центрироваться. Это достигается точной фиксацией стаканчиков подшипников при помощи либо стопорных колец, либо крышек, которые прикрепляются болтами к вилкам шарнира. Недопустимо, чтобы возникали зазоры между торцами шипов крестовины и днищами стаканчиков, т. к. это приводит к переменному дисбалансу карданного вала при его вращении. Однако и чрезмерная затяжка стаканчиков может вызвать задиры торцов шипов и днища стаканчиков, а также перекос игл.
Износ шипов является основным элементом износа в крестовине. Если при осмотре обнаруживаются вмятины, задиры, риски или забоины, то их ремонтируют, наплавляя в среде углекислого газа, с последующей обработкой, в т. ч. шлифуя контактные поверхности до чертёжных размеров. После восстановления соосность шипов не должна отклоняться более чем на 0,15 мм, а овальность и конусность самой цилиндрической поверхности шипов не может превышать 0,008 мм.
Главная передача и дифференциал - узлы повышенной нагруженности
В ведущих мостах, при рассмотрении дефектов, чаще всего приходится сталкиваться с повреждениями картера. Это обломы различного рода, возникающие трещины. Такие же дефекты распространены и на кожухах полуосей. Установив при внешнем осмотре, что длина трещин не превышает 200 мм, а трещины и обломы не захватывают отверстий, служащих для соединения кожуха ведущего моста с кожухами полуосей, картер восстанавливают методом разделки и последующей заплавки трещин. При обнаружении трещин на суппорте или кожухе полуоси, эти детали восстановлению не подлежат, их необходимо просто заменить.
Редуктор заднего моста является одним из самых нагруженных узлов автомобиля.
Но огромное значение, как впрочем и в случае с другими узлами автомобиля, имеет качество сборки редуктора. При выдерживании правильного натяга подшипников, тщательного подбора регулировочных колец, при хорошем "подгоне" главной пары, при использования смазки в достаточном количестве именно той консистенции и с теми параметрами, которые заложены в техтребованиях, а также при использовании качественных сальников, предотвращающих вытекание масла, редуктор может пережить не один капремонт.
Неисправности дифференциала, как правило, "выдают" себя повышенным шумом, по тону которого уже заранее можно судить о том, к чему следует быть готовым.
Например, ровный гул, издаваемый мостом, предупреждает о том, что необходимо проверить подшипники ведущей шестерни или дифференциала. Они либо выработали свой ресурс, либо неправильно посажены. Пульсирующий гул свидетельствует о том, что ослабли болты, крепящие ведомую шестерню, либо при сборке она была установлена с перекосом.
Если же мост издаёт некое подобие воя, то причинами, чаще всего, являются отсутствие масла либо, наоборот, его избыток либо использование несоответствующего по вязкости масла. Но причиной такого "воя" может быть и зубчатое соединение, в котором либо не отрегулировано зацепление и шестерни контактируют не всей плоскостью зуба, а только отдельными точками, либо же на поверхности зубьев главной передачи появились задиры или сколы.
При сильном износе деталей дифференциала мост будет издавать сильный стук, например, в момент включения передачи после движения накатом. А непрерывный стук или хруст, слышимый в мосту, сообщает, что шестерни или подшипники настоятельно требуют замены, поскольку либо зубья работают "на последнем издыхании", либо подшипники имеют трещины или выработаны настолько, что могут распасться в любой момент.
Среди повреждений, наиболее часто встречающихся в дифференциалах в сборе с ведомой шестернёй, можно выделить обломы и трещины на чашках ведущих мостов. Детали, при обнаружении подобного дефекта, следует менять, ремонту они не подлежат.
Другим, наиболее распространённым дефектом, что видно из вышесказанного, является возникновение различных изменений в зубчатом венце шестерён, а именно появление обломов вершин, выкрашивание рабочей поверхности зубьев, износ зубьев по толщине. Ещё встречается и такая разновидность износа, как ступенчатый износ поверхности зубьев. Обычно обломы вершин зубьев как ведомой, так и ведущей шестерён возникают на краях зуба. Если длина сколов не более 5 мм, то дефектное место просто сглаживают и округляют ручной пневматической или электрической шлифмашиной. Если же сколы большие, то шестерню необходимо срочно менять.
Также шестерню следует менять при выкрашивании рабочей плоскости зубьев, при износе зубьев по толщине. Износ зубьев по толщине определяют, замеряя боковой зазор при контакте изношенной шестерни с новой деталью. При увеличенном зазоре шестерня бракуется и меняется. Вообще, замену шестерён во всех описанных случаях необходимо производить оперативно, т. к. такая шестерня, интенсивно изнашиваясь, будет не менее интенсивно изнашивать сопрягаемую шестерню, а если при этом от неё будут откалываться кусочки металла, это вообще может привести к плачевным последствиям.
Многие специалисты считают, что процесс капитального ремонта автомобиля или агрегата, с точки зрения выполняемых работ и их взаимосвязи, - процесс более сложный, чем изготовление нового автомобиля или узла. Поэтому относиться к ремонтным и восстановительным процессам необходимо крайне ответственно и профессионально. А автомобиль на это ответит надёжной работой.
Фото: Scania
ТЕХНО-magazine
