3 Испытания карданной передачи
3.1 Лабораторные испытания
При испытаниях карданной передачи определяют ее характеристики, а также устанавливают статическую прочность и долговечность. В случае необходимости исследуют также вибрации.
Важной характеристикой карданной передачи является его критическая частота вращения, которую определяют на стенде. Также при испытаниях карданной передачи определяют зависимость кпд карданной передачи от передаваемого крутящего момента и скорости вращения, а также от величины угла между валами, соединенными карданным шарниром.
Вследствие высокой частоты вращения карданных валов, особенно при движении автомобиля со скоростями, близкими к максимальным, большое значение имеют вопросы их балансировки, которая производится на специальных балансировочных стендах. При испытаниях карданных передач применяют стенды как с открытым, так и с замкнутым контуром мощности. Стенд с открытым потоком мощности состоит из балансирных электродвигателя и генератора, между которыми устанавливают испытуемый карданный вал. Для изменения угла наклона карданного вала двигатель и генератор можно перемещать в осевом направлении, что также позволяет испытывать валы различной длины. КПД карданной передачи определяют при различной частоте вращения по величине отношения моментов на генераторе и двигателе.
Испытания карданных передач на статическую прочность и жесткость проводят на крутильной машине аналогично тому, как это делалось применительно к коробкам передач и ведущим мостам.
Карданная передача в условиях эксплуатации работает как при постоянных режимах нагружения, например, во время движения автомобиля по шоссе с постоянной скоростью, так и при переменных нагрузках, которые наблюдаются при трогании автомобиля с места и его движении по пересеченной местности. Поэтому при испытании карданных валов на надежность применяют стенды с замкнутым мощностным контуром и стенды с инерционной массой. На стендах с замкнутым контуром проводят длительные испытания карданных передач при действии какого-то одного, обычно близкого к максимальному, крутящего момента либо при нескольких значениях в соответствии с программой испытаний. На инерционных стендах проверяют работоспособность карданных передач в условиях действия крутящих моментов, изменяемых во времени.
На рисунке 7 приведена схема стенда с замкнутым мощностным контуром. От электродвигателя 1 вращение передается на редуктор 14, который вместе с валами 2 и 12, вращающимися в опорах 3 и 11, испытуемыми карданными передачами 5 и 9 и редуктором 7 образует замкнутый контур. Нагружение контура производится посредством поворота одного фланца муфты 13 относительно другого.
Рисунок 7
Перемещая редуктор 7 в продольном и поперечном направлениях, изменяют углы наклона карданных валов, что вызывает перемещение в шлицевых соединениях и шарнирах 4, 10, 6 и 8.
На рис. 2 показана схема стенда, снабженного маховиком 3, момент инерции которого соответствует моменту инерции вращающихся и поступательно движущихся масс автомобиля. Испытания состоят в периодическом разгоне с помощью электродвигателя 1 маховика 3, после чего срабатывает тормоз 2, и цикл повторяется снова. При разгоне маховика на испытуемый карданный вал воздействует переменный во времени крутящий момент (рис.8). Число циклов определяется программой испытаний.
Рисунок 8
Работоспособность карданных передач в специфических условиях проверяют на специальных стендах, например стенде, имеющем грязевую ванну. В ней при испытаниях работает карданная передача, что позволяет оценить эффективность уплотнений и долговечность подшипников.
Важным звеном карданной передачи является подвижное шлицевое соединение вилки и трубы. Указанные элементы испытывают на специально предназначенных для этого стендах. Кинематика стенда обеспечивает возвратно-поступательное движение соединения при одновременном его нагружении крутящим моментом. Охлаждают шлицевое соединение сжатым воздухом. Испытания позволяют определить износостойкость шлицевой пары, влияние чистоты поверхности шейки вилки на работоспособность сальника, качество смазки и решить другие вопросы.