Совершенствование конструкции и методов проектирования карданных передач с шарнирами неравных угловых скоростей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.02, кандидат наук Кукушкин Евгений Владимирович

• Кукушкин Евгений Владимирович
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Кукушкин Евгений Владимирович

Оглавление

Введение

1 Современное состояние вопроса

1.1 Классификация и анализа обзора конструкций карданных передач и

их элементов, способов их технического обслуживания

1.2Анализ обзора кинематических схем, статистики и характеристик физических отказов карданных передач и их элементов

1.3 Анализ обзора существующих методов расчета и проектирования карданных передач и их элементов

1.4 Выводы по главе и постановка цели и задач исследований

2 Теоретические исследования карданных передач

2.1Исследование напряженно-деформированного состояния элементов конструкций карданных передач

2.2 Математические модели агрегатов транспортно-технологических машин

2.3 Прогнозные расчеты долговечности карданных передач и их элементов

2.4 Выводы по главе

3 Экспериментальные исследования карданных передач

3.1 Описание используемого оборудования

3.2Энергетический анализ коэффициента полезного действия

3.3 Исследования коэффициента полезного действия карданной передачи

3.4 Выводы по главе

4 Рекомендации по проектированию и расчету карданных передач

4.1 Совершенствование элементов конструкций карданных передач

4.2 Методика расчета элементов конструкций карданных передач

4.3 Программы для расчета и проектирования карданных передач

4.4 Выводы по главе

Заключение

Библиографический список

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1. Результаты экспериментальных исследований

Приложение 2. Результаты обработки экспериментальных данных в

программе EREGRE

Приложение 3. Алгоритмы программ для проектирования карданных

передач

Приложение 4. Патенты на полезные модели и изобретения

Приложение 5. Акты внедрения результатов исследований

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование конструкции и методов проектирования карданных передач с шарнирами неравных угловых скоростей»

Введение

Актуальность работы. В конструкциях транспортно-технологических машин широко применяются карданные передачи, включающие карданные шарниры неравных угловых скоростей, которые в силу множества конструктивных и эксплуатационных факторов часто выходят из строя.

Статистика и характер отказов карданных передач с шарнирами неравных угловых скоростей в эксплуатации выявили наиболее слабое звено, а именно карданные шарниры с игольчатыми телами качения. Анализ результатов эксплуатационных и стендовых испытаний указанных шарниров выявил наличие секторного износа рабочих поверхностей крестовины карданного шарнира, обусловленного кинематикой возвратно-вращательного относительного движения трущихся поверхностей.

Разработке теории проектирования и конструкций карданных передач с целью повышения надежности и долговечности, как передач, так и транспортно-технологических машин и оборудования посвящены исследования Гайдара С. М., Голубева И. Г., Дегтярева М. Г., Дьякова И. Я., Егорова Л. А., Ереско С. П., Ереско Т. Т., Ерохина М. Н., Ефимцева А. В., Иванова С. Н., Кожевникова С. Н., Лапшина С. А., Лысова М. И., Лялякина В. П., Малаховского Я. Э., Меновщикова В. А., Пастухова А. Г., Сигаева А. М., Тимашова Е. П., Флика Э. П., Харазия Л. В., Цитовича И. С., Черноиванова В. И., Чудакова Е. А. и др. Данными исследованиями подтверждается, что в подшипниковых узлах карданных шарниров неравных угловых скоростей реализуется лишь 30... 60% их потенциального ресурса по критерию износа, а значит разработка мероприятий, направленных на доиспользование этого потенциального ресурса, является перспективным направлением.

Основные результаты диссертационного исследования получены автором при выполнении государственного задания Министерства образования и науки Российской Федерации № 9.447.2014/к в качестве исполнителя в сроки обучения в очной аспирантуре ФГБОУ ВО «Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева».

Таким образом, задача повышения долговечности карданных передач за счет совершенствования конструкции карданных шарниров и способа технического обслуживания карданных передач, является актуальной.

Степень разработанности проблемы. Известные методики проектирования карданных передач до настоящего времени не учитывали существенные конструктивно-режимные факторы, влияющие в итоге на точность расчетов при проектировании, такие как соотношение параметров длины, угла излома карданного вала и его угла закручивания при работе под действием нагрузочных моментов, и не позволяли исследовать равнопрочность конструкции карданной передачи в целом.

Известные работы по расчетам и исследованиям параметров карданных передач не имели комплексного подхода, к проектированию с учетом, как статических, так и динамических нагрузок и конструктивно-режимных параметров, меняющихся в условиях эксплуатации. Патентные исследования показывают, что совершенствование конструкций карданных передач и способов их технического обслуживания интенсивно продолжается.

Цель исследования - совершенствование конструкции и методов проектирования карданных передач с шарнирами неравных угловых скоростей, а также способа их технического обслуживания.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи исследования:

1. Провести теоретические исследования и оптимизировать конструктивные параметры элементов карданных передач, исходя из принципа соблюдения равнопрочности конструкции на основе компьютерного моделирования.

2. Провести проверку зарезонансных режимов работы карданной передачи и динамической нагруженности карданной передачи с анализом уровня динамических нагрузок карданных шарниров для разработки способа их снижения на основе математических моделей.

3. Провести прогнозные расчеты долговечности и технического ресурса предлагаемых новых конструктивных решений карданных передач и способа их технического обслуживания.

4. Провести экспериментальные исследования по выявлению влияния длины, угла излома и угла закручивания карданной передачи на коэффициент полезного действия карданной передачи.

5. Разработать рекомендации по проектированию и расчету карданных передач и их элементов для увеличения их надежности.

6. Разработать алгоритмы и программы для проектирования карданных передач и их элементов в виде комплекса программ с нормативной базой проектирования и испытаний методом компьютерного моделирования.

Объектом исследования является карданная передача с карданными шарнирами неравных угловых скоростей на игольчатых подшипниках, широко применяемая в трансмиссиях транспортно-технологических машин.

Предметом исследования являются процессы проектирования и эксплуатации карданной передачи с шарнирами неравных угловых скоростей транспортно-технологических машин.

Научная новизна диссертационной работы по научной специальности 05.02.02 - Машиноведение, системы приводов и детали машин состоит в том, что:

1. усовершенствована методика расчета проектных параметров элементов карданных передач, отличающаяся тем, что предложена новая методика расчета крестовины карданного шарнира со сменными шипами крестовины и методика расчета вилок карданных передач с учетом соблюдения принципа равнопрочности всех элементов конструкции (соответствует п. 2 научной специальности 05.02.02);

2. получены новые регрессионные модели эквивалентных напряжений в опасном сечении проушины вилки карданной передачи и сменного шипа крестовины по определению напряженно-деформированного состояния с применением параметрической оптимизации по критерию равнопрочности (соответствует п. 4 научной специальности 05.02.02);

3. разработана нормативная база проектирования конструкций элементов карданных передач в виде параметрических трехмерных моделей серийных карданных шарниров и новых карданных шарниров со сменными

шипами крестовины, с расчетными параметрами эквивалентных напряжений, полученных на основе проведенного конечно-элементного анализа этих моделей (соответствует п. 5 научной специальности 05.02.02);

4. разработан комплекс программ для проектирования карданных передач всего типоразмерного ряда и их элементов, а также для проектирования и оптимизации конструктивно-режимных параметров карданных передач, отличающийся тем, что позволяет выводить файлы обмена с пакетами прикладных программ для построения трехмерных моделей карданных передач в зависимости от задаваемых проектных параметров передачи, назначаемых материалов, нагрузочных параметров и условий эксплуатации (соответствует п. 7 научной специальности 05.02.02).

Научная новизна научной специальности: 05.02.13 - Машина, агрегаты и процессы (машиностроение) состоит в том, что:

1. разработана методика проектирования новых конструкций карданных передач и их элементов и способ их технического обслуживания (соответствует п. 1 научной специальности 05.02.13);

2. получены новые регрессионные модели коэффициента полезного действия карданной передачи, учитывающие влияние длины карданной передачи, угла излома карданной передачи, частоты вращения, нагрузочного момента на коэффициент полезного действия карданной передачи (соответствует п. 3 научной специальности 05.02.13);

3. разработаны новые динамические модели: механической коробки переключения передач, карданной передачи с одним карданным шарниром, карданной передачи с двумя карданными шарнирами, раздаточного редуктора, получены дифференциальные уравнения движения механической системы стенда с учетом кинематики карданной передачи, впервые выявлены зависимости величин углов излома карданной передачи от частоты собственных колебаний карданной передачи как с одним карданным шарниром, так и с двумя карданными шарнирами (соответствует п. 6 научной специальности 05.02.13);

4. получены новые математические модели долговечности карданных передач, учитывающие полное использование их ресурса и приспособленность к мероприятиям технического обслуживания и ремонта, позволяющие прогнозировать их долговечность в эксплуатации (соответствует п. 7 научной специальности 05.02.13).

Практическая значимость и реализация. Результаты работы получены и использованы при выполнении исследований по государственному заданию "Совершенствование конструкций и методов проектирования систем приводов транспортно-технологических машин" на 2013-2016 годы (номер 9.447.2014/к, руководитель проекта Ереско С.П.). Результаты научных исследований использованы в учебном процессе кафедры «Основы конструирования машин» Сибирского государственного университета науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева, а также разработана конструкция экспериментального стенда для изучения работы трансмиссий, который также внедрен в учебный процесс.

Методы исследований. Поставленные задачи решены проведением теоретических и экспериментальных исследований с использованием положений системного анализа, планирования эксперимента, регрессионного анализа, известных соотношений теории прочности и сопротивления материалов, а также применением сертифицированной программы Eregre, Gydrotrans-II, MathCAD, специализированных пакетов программ APM WinMachine, APM FEM, КОМПАС-3D и авторских программ оптимизации конструктивно-режимных параметров карданных передач, выполненных в среде LabView, авторское стендовое оборудование и автоматизированные калиброванные измерительные средства с записью данных на персональный компьютер.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Результаты теоретических исследований напряженно-деформированного состояния карданных шарниров со сменными шипами крестовины и вилок карданных передач с применением параметрической оптимизации по критерию равнопрочности.

2. Математические модели долговечности карданных передач и методики расчета гарантированного ресурса, позволяющей обеспечить доиспользования ресурса подшипниковых узлов карданной передачи.

3. Результаты экспериментальных исследований карданной передачи, учитывающие влияние длины, угла излома карданной передачи на коэффициент полезного действия карданной передачи.

4. Рекомендации по совершенствованию карданного шарнира с сепаратором, карданного шарнира со сменными шипами крестовины и способ его технического обслуживания, карданная передача с демпфирующими элементами.

5. Усовершенствованная методика расчета проектных параметров элементов карданных передач с учетом соблюдения принципа равнопрочности всех элементов конструкции.

6. Алгоритмы и комплекс программ с нормативной базой расчета и проектирования.

Достоверность научных результатов обеспечивается сходимостью результатов экспериментальных и теоретических исследований, использованием методологических принципов и фундаментальных положений механики, теории планирования эксперимента, статистической обработкой экспериментальных данных и их регрессионным анализом, подтверждающем адекватность полученных регрессионных моделей и относительную погрешность аппроксимации, а также применением численных методов, реализованных в сертифицированных пакетах прикладных программ АРМ WinMachine и программ разработанных автором на основе полученных адекватных регрессионных моделей и совпадением расчетных данных с экспериментальными данными других исследователей.

Апробация работы и результатов. Основные результаты исследований докладывались, обсуждались и одобрены на ежегодных международных научных конференциях: «Решетневские чтения», «Актуальные проблемы авиации и космонавтики», «Наземные транспортно-технологические комплексы и средства» (2012-2020). По теме диссертации опубликованы 92 печатные работы, включая 16

работ входящих в перечень ВАК, 1 работа, индексирована в базе Scopus, 60 докладов на 29 Международных конференциях, приравненных к изданиям перечня ВАК, 7 докладов на Всероссийских конференциях, а также 8 патентов на изобретения и полезные модели и 1 заявка на изобретение.

1 Современное состояние вопроса

Согласно ГОСТ 33669-2015 [1] карданная передача - агрегат транспортного средства, состоящий из двух и более карданных валов, промежуточных опор (при необходимости) и предназначенный для передачи вращающего момента от одного агрегата к другому, оси валов которых не совпадают и могут менять свое взаимное расположение. Карданный вал - вал, выполненный в виде трубы или стержня либо в комбинации трубы и стержня, с карданными или упругими (полукарданными) шарнирами, который может иметь механизм изменения длины вала. Карданный шарнир - кинематическая вращательная пара, предназначенная для соединения валов с пересекающимися осями и обеспечения возможности передачи вращающего момента под переменным углом.

Основная функция применения карданных передач заключается в передаче потока мощности от двигателя к исполнительным механизмам, которые расположены в пространстве. Если рассмотреть конструкцию автомобиля, где двигатель с коробкой переключения передач прикреплены к его раме, а ведущий мост на рессорах, как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях несоосен с силовым агрегатом и постоянно имеет динамические перемещения относительно силового агрегата и рамы автомобиля, что приводит к необходимости применения карданной передачи для обеспечения силовой связи между двигателем с коробкой передач и главной передачей. Карданные передачи работают в напряженных условиях, кинематических и динамических режимах, они слабо защищены от воздействия внешней среды, а их работа описывается сложными математическими уравнениями. [2]

По назначению карданные передачи делятся на основные, используемые для механизмов привода ведущих колес, и вспомогательные, используемые для привода различного рода подсобных механизмов. Основными классификационными признаками карданной передачи являются: назначение, тип, наличие или отсутствие промежуточной опоры и компенсирующего устройства.

Если карданная передача компенсирует сравнительно большие осевые перемещения между центрами карданов, то она называется универсальной и простой при отсутствии компенсации или в которых использованы полукарданы с упругим элементом, допускающие некоторые осевые перемещения за счет упругих свойств этих элементов.

Тип кардана определяет основные параметры карданной передачи, ее кинематику, максимально допустимые углы наклона валов, влияет на частоты крутильных колебаний (упругие карданы), а при установке универсальных карданов обеспечивает и компенсацию осевых перемещений.

По кинематическим свойствам карданная передача может быть синхронной или асинхронной. Синхронность карданной передачи обеспечивается или соответствующей установкой двух асинхронных карданов или применением специальных типов карданов, синхронных или карданных передач равных угловых скоростей.

1.1 Классификация и анализа обзора конструкций карданных передач и их элементов, способов их технического обслуживания

За основной классификационный признак карданных передач принята их кинематика (см. Рис. 1). По этому признаку карданные передачи делятся на две основные группы: асинхронные и синхронные. [3, 4]

Асинхронные карданные передачи делятся на две основные группы: полукарданные передачи (карданная передача с одним карданным шарниром) и полные карданные передачи (карданная передача с двумя карданными шарнирами). Полукарданные передачи допускают взаимное отклонение валов только под небольшим углом. По конструкции полукарданные передачи могут быть жесткими или упругими. Полные карданные передачи, включают элементы шарнирного соединения деталей, обеспечивают передачу вращающего момента, при сравнительно больших углах между валами. Если конструкция полной карданной передачи допускает осевые перемещения, то она называется универсальной, если нет, то простой. K простым карданным передачам, которые

широко применяются в автостроении, относятся карданные передачи с крестовинами, а другие типы применяются крайне редко и не включены в классификацию. Основное отличие разнообразных конструкций карданных передач с крестовинами заключается в опорах цапф крестовин, для которых используются подшипники скольжения (втулки), качения (игольчатые подшипники) или резиновые втулки. Универсальные карданные передачи используются редко. Их конструктивные признаки не отражены в классификации.

Рисунок 1- Классификация карданных передач

Синхронные карданные передачи применяются в автостроении для привода ведущих и управляемых осей, они могут быть выполнены из элементов простых карданных передач с крестовинами или представлять собой оригинальную конструкцию. Сдвоенная карданная передача представляет собою совокупность двух карданных передач с крестовинами, у которых карданный вал заменен промежуточным звеном. Сдвоенные карданные передачи могут не иметь центрирующего устройства. За классификационный признак специальных типов карданных передач принят тип звена, передающего усилия полумуфтам. Если таким звеном является сухарь, то соответствующая группа карданных передач будет относиться к сухарным, если шарики - то к шариковым.

Согласно ГОСТ 27.002-2015. [5] Надежность - это свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования. Долговечность это свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта. Ремонтопригодность это свойство объекта, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта.

Карданная передача должна удовлетворять следующим требованиям:

- передавать вращающий момент без создания дополнительных динамических нагрузок в трансмиссии, вызванных неравномерностью вращения и несбалансированностью валов;

- обеспечить необходимую равномерность вращения валов двух соединяемых агрегатов для частот вращения и при углах между осями валов на всем диапазоне эксплуатационных режимов;

- обеспечить критическую частоту вращения более высокой, чем частота вращения максимально возможная по условиям эксплуатации, а также отличаться минимальным уровнем шума;

- иметь высокий коэффициент полезного действия и обладать высокой надежностью.

Карданная передача состоит из универсальных шарниров, валов, промежуточной опоры, компенсирующего соединения, защитного ограждения. Компенсирующее соединение обеспечивает изменение длины карданной передачи при перемещении одного механизма относительно другого. Универсальные шарниры обеспечивают передачу вращающего момента между валами, оси которых пересекаются под углом.

Существование различных типов карданных передач обусловлено конструктивными особенностями и условиями функционирования их элементов и характеризуется классификацией карданных передач.

Наибольшее распространение получили механизмы, так называемые карданные шарниры, которые образованы соединением входного и выходного звеньев посредством звена, в виде крестовины, и цилиндрических пар - тел качения, оси которых пересекаются под прямым углом [6-8]

Карданные передачи классифицируются: по числу валов (одновальные, двухвальные, многовальные); по числу шарниров (одношарнирные, двухшарнирные, многошарнирные).

Основным классификационным признаком карданных шарниров является их кинематика. Карданные шарниры делятся на две группы: шарниры равных (синхронные) и неравных угловых скоростей (асинхронные). В зависимости от угла между осями соединяемых валов карданных шарниров неравных угловых скоростей делятся на полые, которые допускают осевые перемещение внутри шарнира, и полукарданные шарниры [6-11]

Исследования по работе карданных передач разделяются на два направления: динамика и кинематика карданных передач. Основополагающими работами по кинематике и динамике карданных передач являются работы Чудакова Е. А. [12], Лысова М. И. [13, 14], Малаховского Я. Э. [15], Цитовича И. С. [16, 17], Лапшина С. А. [18-20], Иванова С. Н. [21- 24] и других авторов [25, 26]. Исследования кинематики карданных передач позволили установить, что в одношарнирной передаче при вращении ведущего вала с постоянной угловой скоростью, ведомый вал будет вращаться неравномерно с переменной угловой скоростью, при этом коэффициент неравномерности вращения является функцией угла излома карданной передачи. Труды, Чудакова Е. А., Цитовича И. С. и других авторов выявили, что карданные передачи требуют как кинематических, так и динамических расчетов.

Анализ работ показывает, что карданная передача является сложным динамическим механизмом, даже при отсутствии внешних сил, ввиду

особенности кинематики вращения она имеет внутреннюю динамику, связанную с углом излома карданной передачи. [27, 28].

Наличие больших вращающихся масс агрегатов, расположенных за карданной передачей приводит к созданию значительного сопротивления и вынуждает карданный вал воспринимать значительные динамические нагрузки, вызывающие усиленный износ деталей карданных шарниров.

Наиболее перспективными направлениями повышения надежности карданных передач транспортно-технологических машин являются совершенствование и модернизация элементов конструкции с целью повышения долговечности, безотказности и ремонтопригодности элементов, разработку прогрессивных технологий основанных на рациональных способах технического обслуживания и ремонта, разработку технических средств и методик испытаний. [29]

Рассмотрим конструкции карданных передач неравных угловых скоростей на игольчатых подшипниках. Существующие конструкции карданных передач на игольчатых подшипниках по существу однотипны.

Карданная передача (см. Рис. 2) включает в себя фланец 1, крестовину переднего шарнира 2, скользящую шлицевую вилку 3, пресс-масленку 4, шлицевый конец вала 5, обойму 6, стальные кольца 7 и 10, войлочное кольцо 8, резиновое кольцо 9, вал 11, балансировочные пластины 12, вилку заднего шарнира 13, крестовину заднего шарнира 14, фланец 15.

Рисунок 2 - Карданная передача

Карданный шарнир (см. Рис. 3) включает в себя вилку шарнира 1, обойму подшипника 2, тела качения игольчатого подшипника 3, смазочный канал 4, шип крестовины 5, стопорное кольцо 6, радиальное манжетное уплотнение 7, торцевое уплотнение 8.

12 3 4 5

Рисунок 3 - Карданный шарнир

Конструкции карданных шарниров на игольчатых подшипниках неравных угловых скоростей по существу однотипны и представлены на Рис. 4, а их размеры и технологические требования на изготовление приведены в Табл. 1 и. Технологические параметры и материалы, применяемые для изготовления карданных шарниров, представлены в Табл. 2 [30]

ВАЗ АЗЛК ГАЗ-УАЗ ГАЗ 66 ЗИЛ 130

Рисунок 4 - Карданные шарниры, применяемые в транспортных машинах

Таблица 1 - Конструктивные параметры карданных шарниров

Крестовина шарнира кардана Марка автомобиля

Параметры МЗМА-412 ГАЗ-24 УАЗ-451 ГАЗ-66 ЗИЛ-130 МАЗ-500 КрАЗ-214 БеЛАЗ-540

Диаметр шипа, мм 15,23 16,3 22 25 33,65 33,62 45

Рабочая длина шипа, мм 14,5 14,25 21 30 21 30 37

Расстояние между торцами, мм 64 80 90 108 127 147 165

Игольчатый подшипник №№ подшипника ГПЗ 704902 ГПЗ 704702К ГПЗ 804704 ГПЗ 804805 ГПЗ 804907К4 ГПЗ 804906К1 ГПЗ 804709У2

Внутренний диаметр (по иглам), мм 15,2 16,3 22 25 33,65 33,65 45

Размер игл, мм 2,5x12,5 3x14 9x18 3,014x18,1 3,007x17 3,026x24 3,013x24

Радиальный зазор, мм 0,02+ 0,06 0,025+ 0,040 0,015+ 0,060 0,035+ 0,060 0,02+ 0,046 0,034+ 0,045 0,02+ 0,045

Межигольный зазор, мм 0,4+0,8 0,3+0,4 - 0,3+0,4 - - -

Долговеч ность, (час) 1500+ 2000 2000+ 2500 1250+ 1500 2000+ 3000 1250+ 1500 1000+ 1500 1200+ 1500

Современные карданные шарниры [31, 32] имеют недостатки, к которым можно отнести то, что в процессе работы шипы крестовины быстро изнашиваются, вследствие неравномерного износа шипов крестовины и не могут быть заменены без снятия карданной передачи, использование цельной крестовины не позволяет выполнять раздельную закалку шипов крестовины, и затрудняет установку крестовины в вилки карданной передачи.

Таблица 2 - Технологические параметры и материалы карданных шарниров

№ пп Диаметр шипа, мм Автомобиль

марка автомобиля марка стали глубина цементов. слоя, мм твердость НКС

по образ. торец

1 16,30 ГАЗ-24 20Х 1,2-1,5 57-65 -

2 22 ГАЗ-53 20Х 1,2-1,5 57-65 -

3 25 ЗИЛ-130 55ПП т.в.ч 1,5 60-65 60-65

4 33,62 ЗИЛ-131 20КГНТР 1,8-2,5 60-65 -

5 33,62 КрАЗ-214 15ХГН2ТА (15ХГНТА) 1,6-1,69 58-63 -

6 33,62 БеЛАЗ-540 15ХГН2ТА 1,6-1,9 58-63 -

7 33,65 МАЗ-500 18КГТ заменитель 20ХГНТР 1,6-1,9 60-64 58

8 45 БеЛАЗ-640 20ХГТ заменитель 12ХНЗЛ 1,2 59 55

Рассмотрим конструкцию карданного шарнира [33], который содержит две вилки, крестовину с шипами, игольчатые подшипники и крышки со стопорными пластинами, причем каждый шип крестовины выполнен с двумя продольными разрезами, ширина которых значительно меньше диаметра, а длина меньше длины игольчатого ролика, размещенными в диаметральной плоскости, перпендикулярной плоскости расположения шипов крестовины, при этом в цилиндрическом отверстии каждого шипа посредством разъемного подвижного соединения установлена с возможностью перемещения вдоль продольной оси шипа втулка, выполненная в виде усеченного конуса (см. Рис. 5). Недостаток заключается в том, что сменные шипы крестовины установлены на центрирующем элементе и не могут быть заменены без снятия карданной передачи в случае повреждения одного из шипов карданного шарнира, проблема установки карданного шарнира в вилке карданной передачи не решена.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кукушкин Евгений Владимирович, 2021 год

- |

i _1__

тт ф— \ I

8 -ljl

—г тт тт 1 4

m г —г ■ ■ ■ Т

Рисунок 50 - График зависимости момента торможения от давления рабочей

жидкости гидравлической системы

На графике зависимости момента торможения от давления рабочей жидкости гидравлической системы видно, что изменение нагрузки зависимости осуществляется по вычисленному уравнению:

У = 0,0074Р + 1,8897 (109)

Произведена настройка испытательного стенда. [112, 120] Получены зависимости режимных параметров, позволяющие определить номенклатуру элементов трансмиссий транспортно-технологических машин, для которых можно использовать данный стенд. Стенд позволяет настраивать и корректировать режимные параметры испытаний в процессе испытания карданных передач, что позволят значительно экономить энергозатраты при одновременном снижении трудоемкости испытаний.

Расчет погрешностей измерений заключается в том, чтобы дать оценку истинного значения измеряемой величины с указанием допущенной в эксперименте погрешности. Замеряемые параметры при проведении испытаний представлены в Табл. 25.

Таблица 25 - Замеряемые параметры при проведении испытаний

Технический параметр Измерительный инструмент Обозначение Предел измерений Класс точности

длина карданной передачи L, мм. Металлическая линейка Линейка - 1000 ГОСТ 427-75 1 мм. 1 %

углов излома карданной передачи у, град. Металлическая линейка Линейка - 500 ГОСТ 427-75 1 мм. 1 %

мощность электродвигателя N. Вт Ваттметр ROBITON РМ-1 0,1 Вт 1 %

частота вращения двигателя п, мин-1 Датчик Холла Аналоговый SS49E -1 1 мин 0,1 %

усилие торможения от давления гидравлической жидкости Р, Нм Манометр образцовый М0-11203 0,4 кгс/см2 0,4 %

величина закручивания карданного вала Y, Нм. Тензорезистор 2ФКРВ-5-100ГБ ГОСТ 21616-91 0,1 Нм 0,1 %

В результате анализа обзора конструкций стендов для испытаний карданных передач и их элементов:

1. Предложена новая конструкция стенда для испытаний карданных передач, позволяющая проводить испытания карданных передач разных типоразмеров в широком диапазоне нагружающих моментов, скоростей вращения и высокой точности настройки угла излома карданной передачи (патент №149002)

2. Предложена новая конструкция стенда для испытаний карданных шарниров, позволяет проводить испытания карданных шарниров разных типоразмеров в широком диапазоне нагружающих моментов и скоростей вращения карданной передачи (патент №153924)

3. Предложена новая конструкция стенда для испытаний карданных передач, позволяющая проводить испытания карданных передач, исключая перегрев системы торможения благодаря охлаждению рабочей жидкости, а также повысить качество эксплуатации за счет обеспечения плавности регулирования тормозного момента (патент №162876)

4. Предложена новая конструкция стенда для испытаний карданных передач, позволяет проводить испытания карданных передач с исключением перегрева рабочей жидкости устройства нагружения, а система автоматического управления поддерживает заданные параметры нагружения, за счет регулировки дросселя в автоматическом режиме и автоматическое включение системы охлаждения (патент №2649601)

Техническая новизна и практическая значимость заключается в том, что разработанное и использованное новое экспериментальное оборудование, защищено охранными документами, имеющими мировой приоритет, что позволило достичь и научной новизны, а именно: позволило выявить влияние на точность расчетов новых неучтенных ранее конструктивно-технологических параметров, влияющих на коэффициент полезного действия, работоспособность и долговечность карданных передач и их элементов.

3.2Энергетический анализ коэффициента полезного действия

Общий КПД механической системы определится:

Лобщ = Лэл.дв • Лмкпп1 • Лкп • Лрр • Лун (110)

где пэл.дв - кпд электродвигателя, определяется по справочным данным; Пмш^ -кпд коробки переключения передач { - передачи; пкп - кпд карданной передачи; Прр - кпд раздаточного редуктора (раздаточной коробки); %н - кпд устройства нагружения.

КПД коробки переключения передач определится для каждой передачи:

Лмкппг = Лпк1 • Лпк2 • ЛпкЗ • Лзпвш • Лзпг С111)

Лмкпп2 = Лпк1 • Лпк2 • ЛпкЗ • Лзпвш • Лзп2 (112)

Лмкпп3 = Лпк1 • Лпк2 • ЛпкЗ • Лзпвш • Лзп3 (113)

Лмкпщ = Лпк1 • Лпк2 • ЛпкЗ • Лзпвш (114)

ЛмКППзх Лпк1 • Лпк2 • ЛпкЗ • Лзпвш • Лзпвв • Лзпзх (115)

где Ппк1 - кпд пары шариковых подшипников; ппк2 - кпд игольчатого подшипника; Ппкз - кпд трех игольчатых подшипников ведомого вала; пЗПвш - кпд зубчатого зацепления ведущего и ведомого валов; пзп - кпд зубчатого зацепления 1 передачи; пЗПвв - кпд зубчатого зацепления ведомого и вспомогательного валов; ПЗПзх - кпд зубчатого зацепления передачи заднего хода.

Подставив численные значения, получим сводную таблицу значений КПД коробки переключения передач (см. Табл. 26)

Таблица 26 - Сводная таблица значений КПД коробки переключения передач

Номер передачи Коэффициент полезного действия, пмкпп

Участок механической коробки переключения передач Общий

Ппк1 Ппк2 ПпкЗ ПЗПвш Пзп1 Пзп2 ПзпЗ ПЗПвв ПЗПзх

первая 0,99 0,99 0,99 0,98 0,98 0,93

вторая 0,99 0,99 0,99 0,98 0,98 0,93

третья 0,99 0,99 0,99 0,98 0,98 0,93

четвертая 0,99 0,99 0,99 0,98 0,95

задний ход 0,99 0,99 0,99 0,98 0,98 0,98 0,91

КПД карданного шарнира определим по методике автора: [129]

= + + (116)

где f - приведенные коэффициенты трения в подшипниках валов и цапфах крестовины; d1 - диаметр подшипников валов; dB- диаметры цапф крестовины; а1- расстояния между центрами опор валов; d - расстояние между центрами опор крестовины.

КПД карданного передачи:

Лкп = Лкш^Лкш (117)

КПД раздаточного редуктора определится для каждой передачи:

(118)

Лрр2 = Лпк! • Лпк2 • ЛпкЗ • Лзп2 (119)

Лрр3 = Лпкз (120)

где Ппк1 - кпд пары шариковых подшипников ведущего вала; Ппк2 - кпд пары шариковых подшипников промежуточного вала; Ппк3 - кпд пары шариковых подшипников ведомого вала; пЗП1 - кпд зубчатого зацепления ведущего и промежуточного валов; пЗП2 - кпд зубчатого зацепления промежуточного и ведомого валов.

Подставив численные значения, получим сводную таблицу значений КПД раздаточного редуктора (см. Табл. 27)

Таблица 27 - Сводная таблица значений КПД раздаточного редуктора

Номер передачи Коэффициент полезного действия, прр

Участок раздаточного редуктора Общий

Ппк1 Ппк2 Ппк3 Пзп1 ПЗП2

Высшая 0,99 0,99 0,99 0,98 0,98 0,93

Низшая 0,99 0,99 0,99 0,98 0,98 0,93

Дифференциал 0,99 0,99

Для определения КПД карданного шарнира необходимо вычислить основные параметры механической системы стенда каждого агрегата: - вращающий момент, Нм:

ТдВ = 1р£ + сЭдШ + (121)

еэ.д

Тмкпп ТдВ • ¿мкпп (122)

Ткп = Тдв (123)

Трр Ткп • ^рр (124)

Трр Ткп • ^рр (125)

Тун = Трр - Тн (126)

где iмкпп - передаточное отношение передач коробки переключения передач (см. Табл. 20); - передаточное отношение передач раздаточного редуктора (см.Табл. 21); Тн - нагрузка, создаваемая с помощью устройства нагружения, Нм.

частота вращения, мин-1:

мощность, кВт:

ПМкпп = ^ (127)

^мкпп

^-кп ^-мкпп (128)

Прр = ^ (129)

рр I

рр

Пун = Прр (130)

Тж^ж (131)

дв 9550 4 '

^мкпп ^ДВ • Лмкпщ (132)

^кп ^мкпп • Лкп (133)

Прр = Мкп^рр (134)

Кун = Прр • Чун (135)

Численные значения основных параметров агрегатов механической системы приведены в приложении 1: Табл.1 и Табл.2.

В результате проведения экспериментально-теоретических исследований:

1. Произведен энергетический анализ коэффициента полезного действия механической системы испытательного стенда;

2. Теоретическим методом найдены значения коэффициентов полезного действия всех агрегатов стенда, учитывающие режимы работы каждого агрегата;

3.3 Исследования коэффициента полезного действия карданной передачи

На основе анализа, выполненных ранее работ [94-95], было выявлено, что необходимо решить вопросы, связанные с совершенствованием карданной передачи, проверить адекватность и достоверность модели расчета КПД карданной передачи и выполнить расчет погрешностей экспериментов.

При постановке эксперимента использовался план факторного

5 2

эксперимента N = 4 - , факторами которого являются: длина карданной передачи (Ь, мм), угол излома карданной передачи (у, град.); частота вращения двигателя (п;, мин-1); нагрузочный момент (Т, Нм). В качестве целевой функции принимаем величину коэффициента полезного действия (п). Формат записи данных эксперимента по определению КПД стенда представлен в Табл. 28. Уровни факторов и интервалы варьирования представлены в Табл. 29

Таблица 28 - Формат записи данных эксперимента по определению КПД стенда:

№ опыта п Ь, мм. У, град. П;, мин-1 Т, Нм

1

2

п

Таблица 29 - Уровни факторов и интервалы варьирования

Факторы Уровни факторов Интервал варьирования

1 2 3 4

Частота вращения двигателя (п, мин-1). 930 640 400 260 100

Нагрузочный момент, (Т, МПа) 10 10

Длина карданной передачи (Ь, мм) 525 20

Угол излома карданной передачи (у, град.) 10 4

Обработку полученных экспериментальных данных производили с помощью программного продукта для ЭВМ «EREGRE» [122] для получения уравнения линейной множественной регрессии по определению коэффициента полезного действия стенда, приведенного ниже:

^ = -0,9719 - 0,0005L + 0,0002у + 0,0003п + 0,8304Т (136)

Карта результатов обработки экспериментальных данных в программном продукте для ЭВМ «EREGRE» приведена в приложении 2, результаты замеров представлены в приложении 1: табл. 3

В результате выполненных расчетов и проведенных исследований средняя погрешность аппроксимации составила 8,65%, что говорит об адекватных подобранных моделях уравнения. Достоверность результатов обеспечена планированием и обработкой экспериментальных данных и их регрессионным анализом, подтверждающим адекватность полученных регрессионных моделей и относительную погрешность аппроксимации не превышающую 9%. [123, 124, 125, 126, 161]

Вследствие того, что в случае выражения КПД через мощности, при учете сил инерции, можно получить значение его больше единицы, что не соответствует самому определению и природе КПД, поэтому рассмотрим его через работу сил в пределах цикла, то есть в пределах одного оборота.

Тогда цикловой КПД принимает вид:

„ _ (^полезн)цикл _ (Ыкп+Ыпотерь)ткл _ ^ (137)

Чкп (Ы +Ы ) (Ы ) 1 "•потерь (13/)

V *полезн^употерь^цИКл М»кп)цикл

Расчетное значение КПД карданной передачи определится:

ТкП ^мкпп

_ _/9550^ ^мкпп;^ Укп _ 1 — Nмкпп-Nрр (138)

Лкпр Трр• Прр, ^ ( /

мкпп

Так как Пмкпп = Пп и пун = прр, замеренное значение КПД карданного шарнира определится:

Т • V

1 кпд "-мкпп

9550 • Умкпп/Лкп

N —N

мкппэкс ррэкс

_-_ -_!_-мкппэкс -ррэкс (139)

'к11эксп ¡рр П\гн / Ы у 7

'эксп 'рр пун / N

д /^г-^-П *мкппэкс

/9550 Чрр

где ТКПд - величина действительного вращающего момента карданного шарнира, Нм; ТРРд - величина действительного момента нагружения устройства нагружения, Нм.

Величины ТКПд и ТРРд имеют следующие зависимости от измеряемых величин (см. Рис. 51-52):

ГКПд = 0,992 • Y + 2,547 (140)

Трр = 0,368 • Р + 7,685 (141)

-1Ле

6,7000 6,2000 5,7000 5.2000 4,7000 4,2000 3,7000 3,2000 2.7000

Нм

мВ

1,4

1,9

2,4

2,9

3,4

3,9

4,4

Рисунок 51 - График зависимости значений показателей тензорезисторов от

передаваемого вращающего момента

Рисунок 52 - График зависимости значений показателей манометра от момента

нагружения

В результате вычислений получаем график расчетных и замеренных значений КПД карданной передачи (см. Рис. 53). Численные значения представлены в приложении 1: Табл. 5-6

Рисунок 53 - График расчетных и замеренных значений КПД карданной передачи

При постановке второго эксперимента использовался план факторного эксперимента N = 2 , факторами которого являются: длина карданной передачи (Ц мм) - Х1, угол излома карданной передачи (у, град.) - Х2. В качестве целевой функции принимаем величину коэффициента полезного действия (п) - Y. Формат записи данных эксперимента по определению коэффициента полезного действия карданной передачи представлен в Табл. 30. Уровни факторов и интервалы варьирования представлены в Табл. 31.

Таблица 30 - Матрица результатов эксперимента №1

№ опыта Функция отклика, МПа Фактор

У Х1 Х2 Х1Х2 Х12 Х22

1

2

п

Таблица 31 - Уровни факторов и интервалы варьирования

Факторы Уровни факторов Интервал варьирования

Длина карданной передачи (Ь, мм) 510 25

Угол излома карданной передачи (у, град.) 10 4

Обработку полученных экспериментальных данных производили с помощью программного продукта для ЭВМ «EREGRE» [122] и MathCAD для получения уравнения линейной множественной регрессии по определению расчета коэффициента полезного действия карданной передачи, приведенного ниже:

^ _ -433506 + 24,8511 • Ь _ 0,1930у + 0,2782 •Ь^у- 27,3151 • Ь2 + 0,0024 • у2

(142)

Средняя погрешность аппроксимации при этом равна 1,64%. Результаты обработки полученных данных (см. Приложение 1: Табл. /-8). Проверка показала сходимость результатов экспериментальных и теоретических исследований КПД карданной передачи, погрешность которых составила 4,79%

В результате проведения экспериментально-теоретических исследований:

1. Выявлено влияние сочетания конструктивно-режимных параметров элементов карданной передачи, таких как: длина карданной передачи, угол излома карданной передачи, частота вращения, нагрузочный момент на коэффициент полезного действия карданной передачи;

2. Получено уравнение регрессионной модели коэффициента полезного действия стенда, учитывающего влияние длины карданной передачи, угла излома карданной передачи, частоты вращения, нагрузочного момента, действительного для области определения факторного пространства, дающего оценку коэффициента полезного действия от сочетания указанных факторов со средней погрешностью аппроксимации не превышающей 8,65%;

3. Получено уравнение регрессионной модели коэффициента полезного действия карданной передачи, учитывающей влияние длины карданной передачи, угла излома карданной передачи, действительного для области определения факторного пространства, дающего оценку коэффициента полезного действия от сочетания указанных факторов со средней погрешностью аппроксимации не превышающей 1,64%;

4. Получен график расчетных и замеренных значений коэффициентов полезного действия карданной передачи, расхождение экспериментальных значений и расчетных составило 4,79%.

Научная новизна заключается в том, что получены новые регрессионные модели коэффициента полезного действия карданной передачи, учитывающие влияние длины карданной передачи, угла излома карданной передачи, частоты вращения, нагрузочного момента на коэффициент полезного действия карданной передачи, которая соответствует п. 3 специальности 05.02.13 - Машины, агрегаты и процессы (машиностроение).

3.4 Выводы по главе

1. Разработан экспериментальный стенд для испытаний карданных передач, с автоматизированной системой управления, который позволяет плавно изменять величину нагружения карданной передачи в процессе испытаний за счет использования гидравлического устройства нагружения, а также испытывать карданные передачи разных типоразмеров и разной длины с разными углами пересечения валов передачи за счет подвижности продольной и поперечной рамы испытательного стенда. Система измерения позволяет измерять закручивания карданного вала с помощью тензорезисторов с передачей данных бесконтактным способом на персональный компьютер.

2. Произведен энергетический анализ коэффициента полезного действия механической системы испытательного стенда; теоретическим методом найдены значения коэффициентов полезного действия всех агрегатов стенда, учитывающие режимы работы каждого агрегата; получена характеристика работы

гидравлического устройства нагружения, включающая коэффициент полезного действия, мощность и расход рабочей жидкости насоса.

3. Выявлено влияние сочетания конструктивно-режимных параметров элементов карданной передачи, таких как: длина карданной передачи, угол излома карданной передачи, частота вращения, нагрузочный момент на коэффициент полезного действия карданной передачи и получено уравнение регрессионной модели коэффициента полезного действия стенда, учитывающего влияние длины карданной передачи, угла излома карданной передачи, частоты вращения, нагрузочного момента, действительного для области определения факторного пространства, дающего оценку коэффициента полезного действия от сочетания указанных факторов со средней погрешностью аппроксимации не превышающей 8,65%.

4. Выявлено влияние сочетания конструктивно-режимных параметров элементов карданной передачи, таких как: длины карданной передачи, угла излома карданной передачи на коэффициент полезного действия карданной передачи и получено уравнение регрессионной модели коэффициента полезного действия карданной передачи, учитывающей влияниедлины карданной передачи, угла излома карданной передачи, действительного для области определения факторного пространства, дающего оценку коэффициента полезного действия от сочетания указанных факторов со средней погрешностью аппроксимации не превышающей 1,64%.

5. Получен график расчетных и замеренных значений коэффициентов полезного действия карданной передачи, расхождение экспериментальных значений и расчетных составило 4,79%.

4 Рекомендации по проектированию и расчету карданных передач 4.1 Совершенствование элементов конструкций карданных передач

Задача создания карданного шарнира обеспечивающего отсутствие пересечения тел качения игольчатого подшипника и исключение взаимного трения тел качения достигается применением сепаратора в виде разрезного стопорного кольца и глухих конических углублений на внутренней торцевой поверхности корпуса игольчатого подшипника. [69-71]

Карданный шарнир с сепаратором (см. Рис. 54) содержит две вилки, крестовину 1 с четырьмя шипами 2 с отверстиями для смазки, четыре игольчатых подшипника, каждый из которых содержит корпус 3 в виде цилиндрического стакана, тела качения 4, установленные между внутренней поверхностью цилиндрического стакана и внешней поверхностью шипа крестовины, уплотнение 5, закрывающее внутренний открытый торец корпуса. Каждый игольчатый подшипник дополнительно снабжен сепаратором 6, выполненным в виде разрезного стопорного кольца, установленного между уплотнением 5 и корпусом 3. Сепаратор имеет на стороне, обращенной внутрь корпуса, глухие конические углубления 7 по числу тел качения 4. На внутренней торцевой поверхности корпуса 3 также выполнены идентичные глухие конические углубления 8. Тела качения с обоих торцев заострены под углом, равным углу конуса конических углублений, и упираются одним торцем в углубление корпуса 3, а другим - в противоположное углубление сепаратора 6.

Карданный шарнир работает следующим образом: при передаче вращающего момента вилка 1 воздействует на крестовину 2 через игольчатые подшипники. При каждом обороте шарнира поочередно работают два игольчатых подшипника, расположенных в противоположных подшипниковых узлах каждых вилок 1, радиальная нагрузка воспринимается второй вилкой шарнира. Уплотнение 5 защищает рабочую полость карданного шарнира от попадания в нее инородных частиц. При работе карданного шарнира две пары игольчатых подшипников воспринимают нагрузку, которую передают на две другие пары игольчатых подшипников, при этом тела качения 4, выполненные с конусными торцевыми поверхностями, установлены в конические углубления сепаратора 6 и внутренней торцевой поверхности корпуса 3 и вращаются без пересечения, в силу чего исключается взаимное трение тел качения 4. Техническим результатом карданного шарнира является отсутствие пересечения тел качения игольчатого подшипника и исключение взаимного трения тел качения, что увеличивает долговечность карданного шарнира.

Задача разработки конструкции карданного шарнира повышенной ремонтопригодности, обеспечивающего возможность замены частей карданного шарнира без снятия всей карданной передачи решается применением сменных шипов крестовины, которые выполнены съемными в виде ступенчатых втулок, имеющих в сечении меньшей ступени форму многогранника и установленных меньшей ступенью в ответные глухие отверстия крестовины до упора по торцевым поверхностям (см. Рис. 55). [41, 72-74]

Карданный шарнир со сменными шипами, состоит из двух вилок, крестовины 1 с четырьмя шипами 2, выполненными съемными в виде ступенчатых шипов, имеющих в сечении меньшей ступени форму многогранника и установленных меньшей ступенью в ответные глухие отверстия крестовины 1 до упора по торцевым поверхностям и имеющими внутренние осевые каналы для смазки, тавотницу 6 и установленные на шипах игольчатые подшипники 3 с телами качения 7, запрессованные в вилки и зафиксированные от осевого смещения стопорными кольцами. Манжеты 4, 5 установлены на шипах крестовины и предназначены для защиты подшипников от попадания в область работы инородных тел и выхода смазочного материала. Через тавотницу 6 нагнетается смазочный материал.

Карданный шарнир со сменными шипами работает следующим образом: при передаче вращающего момента вилке воздействуют на сборную крестовину через игольчатые подшипники 3. При каждом обороте шарнира поочередно работают два игольчатых подшипника 3, расположенных в противоположных подшипниковых узлах каждой вилки, радиальная нагрузка воспринимается вилками шарнира.

Рисунок 55 - Усовершенствованный карданный шарнир со сменными шипами

В случае наработки карданной передачи до заданного предела или повреждения одного или нескольких шипов крестовины производят переустановку сменных шипов на одну грань или заменяют их (см. Рис. 60). Снимаются стопорные кольца с вилок карданной передачи, вынимаются игольчатые подшипники 3, вынимаются шипы 2. Шипы 2 переустанавливаются с поворотом вдоль оси на одну грань или несколько граней, в зависимости от износа или заменяются новыми. Устанавливаются игольчатые подшипники 3 на шипы крестовины и фиксируются в вилках карданного шарнира стопорными кольцами. Через тавотницу 6 с помощью пресс-масленки карданный шарнир заполняется смазочным материалом.

Задачей исследований является повышение долговечности карданной передачи за счет создания способа технического обслуживания карданных передач, позволяющего снизить трудоемкость технического обслуживания карданных передач, повысить ремонтопригодность и долговечность карданных шарниров, а также удобство обслуживания карданных передач.

Исследования игольчатых подшипников карданных передач [30], показали, что износ рабочей поверхности крестовины подшипника приходится на самую нагруженную зону качания, которая соответствует 30°.

Способ осуществляется следующим образом [75-77]:

- производят разметку положения вилок карданного шарнира, снимают стопорное кольцо с подшипника шарнира, к которому есть доступ без проворачивания карданного вала;

- создают при помощи нагнетателя смазочного материала, ввинчиваемого в резьбовое отверстие для подачи смазочного материала, избыточное давление смазочного материала, приводящее к выпрессовыванию подшипника с оси шарнира;

- промывают подшипник;

- снимают и промывают сменный шип крестовины карданного шарнира;

- устанавливают сменный шип крестовины карданного шарнира обратно, производя угловое смещение втулки, равное 120° по отношению к первоначальной разметке;

- устанавливают подшипник обратно с помощью, например, струбцины, производя угловое смещение подшипника, равное 120° по отношению к первоначальной разметке и фиксируют стопорным кольцом;

- обслуживание остальных подшипников подшипникового узла и сменных втулок крестовины карданного шарнира осуществляется аналогично после необходимого проворачивания карданного вала для доступа к очередному подшипнику. [78]

Для того чтобы ускорить процесс проектирования карданных шарниров необходимо воспользоваться программными продуктами, основанными на конечно-элементном анализе конструкций, что позволит повысить точность расчета напряженно-деформированного состояния. [79]

Новая конструкция усовершенствованного карданного шарнира со сменными шипами крестовины требует обоснованной конструкторской проработки и проведения прочностных расчетов, которые актуальнее всего

выполнять с использованием САПР и пакетов конечно-элементного анализа. Авторы в своей работе [80] исследовали конструкции составной унифицированной вилки карданной передачи, в работе [81] были проведены исследования напряженного-деформированного состояния ремонтопригодной крестовины карданного шарнира, а в работе [82] дана оценка напряженно-деформированного состояния карданной передачи привода сельскохозяйственных машин. В работе [83] выполнена оптимизация карданных передач автомобилей «БелАЗ» с использованием САПР.

Для снижения крутильных колебаний при нестационарных режимах в период разгона и торможения разработана конструкция карданной передачи (Рис. 56), которая содержит два крестообразных карданных шарнира, имеющих крестовину с шипами 1 на которых закреплены стаканы 2 с расположенными в них концентрично оси шипов игольчатыми телами качения 3, установленные двумя противоположными шипами посредством стаканов и стопорных колец 4 в отверстиях вилок, имеющих фланцы 5 для внешнего крепления карданной передачи, а двумя другими идентичными шипами со стаканами и игольчатыми телами качения закреплены в вилках, выполненных заодно с хвостовиками карданного вала 6 и 7 , имеющими специальные диаметральные проточки в которых расположены пружинные элементы 8 и крепления 9 концов пружинных элементов 8 в которых они прикреплены к хвостовикам этих вилок, а противоположные концы пружинных элементов, расположенных вдоль оси карданной передачи закреплены на хвостовиках карданного вала аналогичным образом, причем один или оба хвостовика карданного вала имеет втулку 10 с внутренними шлицами 11, в которых расположен карданный вал 12 с ответными шлицами 13 и возможностью осевого перемещения в шлицах 11 при изменении угла наклона карданной передачи, а пружинные элементы 9 защищены кожухами 14 и уплотнениями 15. Внешний фланец 5 карданной передачи, к которому подводится вращающий момент, назовем входным, а противоположный внешний фланец соответственно - выходным. [132]

Карданная передача работает следующим образом: вращающий момент передается через входной фланец 5 на крестовину 1 затем на вилку, выполненную заодно с хвостовиками карданного вала 6 и через входной пружинный элемент 8 на втулку 10 с внутренними шлицами 11, посредством которых далее на карданный вал 12 и через выходной пружинный элемент на выходной фланец 5, при этом защитные кожухи 14 и уплотнения 15 защищают пружины от попадания инородных тел и загрязнений. При изменении угла наклона карданной передачи, карданный вал 12, перемещаясь в шлицах 11 пропорционально изменяет межфланцевое расстояние карданной передачи, сохраняя ее работоспособность. При возникновении колебаний вращающего момента, пружинные элементы демпфируют динамические нагрузки, за счет упругих деформаций пружинных элементов 8.

Техническим результатом является снижение крутильных колебаний при нестационарных моментах в период разгона и торможения при одновременном уменьшении трудоемкости технического обслуживания карданной передачи, повышение ремонтопригодности и долговечности карданной передачи, а также удобство обслуживания карданной передачи.

Усовершенствованы конструкции карданных передач и их элементы, разработан способ технического обслуживания карданных передач в целях обеспечения надежной и безопасной эксплуатации и продления ресурса:

1. Предложена новая конструкция карданного шарнира с сепаратором, исключающий перекос тел качения игольчатого подшипника и взаимное трения тел качения (патент №170347)

2. Предложена новая конструкция карданного шарнира со сменными шипами крестовины и новый способ его технического обслуживания, позволяющие обслуживать карданные передачи без съема карданного вала и разборки полумуфт его крепления к трансмиссии (патенты №141878, 2640157)

3. Предложена новая конструкция карданной передачи, которая позволяет снижать крутильные колебания при нестационарных режимах в период разгона и торможения при одновременном уменьшении трудоемкости технического обслуживания карданной передачи, повышении ремонтопригодности и долговечности карданной передачи, а также удобство обслуживания карданной передачи (Заявка на изобретение №2020133267)

Новизна технических решений и практическая значимость заключается в том, что предложены новые конструкции карданных передач и их элементов и способ их технического обслуживания, защищенные охранными документами, имеющими мировой приоритет, которая соответствует п. 1 специальности 05.02.13 - Машины, агрегаты и процессы (машиностроение).

4.2 Методика расчета элементов конструкций карданных передач

Для производства необходимых расчетов карданных шарниров со сменными шипами крестовины предварительно необходимо рассчитать диаметр и длину поверхности внутреннего кольца, которые равны диаметру и длине шипа карданного шарнира (см. Рис. 57). Шипы крестовины рассчитывают на изгиб и срез под действием условно сосредоточенной нормальной силы, приложенной в середине шипа по формуле: [30]

где 1к - расстояние между серединами игольчатых роликов, [м]; Ц - коэффициент неравномерности, зависящий от угла наклона карданной передачи и неравномерности вращения карданного вала

Минимальный диаметр шипа крестовины карданного шарнира находим по формуле:

¿Штт = 2,958 Р-=[м] (144)

[°изг.ш]

Нп

Рисунок 57 - Основные размеры крестовины карданного шарнира

Выбор основных размеров карданных шарниров осуществляется по ГОСТ 18855-94 [64] с учетом размеров сменных шипов по Табл. 32. [87].

Таблица 32 - Основные размеры карданного шарнира

Подшипник D^ мм. Нп, мм. dш, мм. Н, мм. 1ш, мм. lv, мм. dш х 1ш, мм. z, мм. G, гр.

ГПЗ704901 23.8 61.25 10.005 40 8.8 8 2х6.8 18 1.5

ГПЗ704902 28 74 15.235 64 14.5 12 2.5x12.5 22 2.3

ГПЗ704702К 30 89 16.3 80 14.25 13 3x14 20 3

ГПЗ804704 35 98 22 90 21 17 3x18 26 4.6

ГПЗ804805 39 118 25 108 30 19 3.014x18.1 29 5.2

ГПЗ804907К 50 136 33.65 127 21 26 3.007x17 38 6.3

ГПЗ804906К1 50 155 33.62 147 30 26 3.026x24 38 6.3

ГПЗ804709У2 62 175 45 165 37 35 3.013x24 50 6.3

Напряжение изгиба шипа определяется по формуле:

°нзг.ш = ;т±,та] (145)

^изг.ш

где dо - диаметр отверстия в шипе крестовины карданного шарнира для смазки, равен 0,3^ш, [м]; h - плечо силы, определяющееся исходя из того, что сила приложена в середине иглы карданного подшипника, равное 0,4375^Ш, [м].

Момент сопротивления сечения шипа определяется по формуле:

ЩяаСшШ = 0,1213 - 0М1, [м3] (146)

Касательные напряжение среза шипа крестовины в сечении (см. Рис. 63) определяется по формуле:

т = 5,3323 • Рш [МПа] (147)

ср 3,46'I А

Допускаемое напряжение на срез шипа крестовины определяется по формуле:

[тсг]=^,[МПа] (148)

Расчетные значения напряжений должны удовлетворять следующим условиям:

^изг.ш — [^изг.ш]

^ср — 1Уср]

Определяем размеры сечений вилки карданного шарнира в сечении А-А (Рис. 58) по формулам:

Ь = ± [м] (149)

а = 0 + Ь, [м] (150)

где D - диаметр отверстия под подшипник, [м].

Основные размеры вилок карданных шарниров представлены в Табл. 33.

в

Рисунок 58 - Схема к расчету приварной вилки карданной передачи Таблица 33 - Основные размеры вилок карданных шарниров

Размер вилки Применяемый подшипник Н, мм В, мм. Б, мм. Ь, мм. а, мм.

1 ГПЗ704901 40 36 23,8 39 15

2 ГПЗ704902 64 45 28 48 15

3 ГПЗ704702К 80 50 30 45 20

4 ГПЗ804704 90 50 35 56 18

5 ГПЗ804805 108 78 39 85 24

6 ГПЗ804907К 127 82 50 82 38

ГПЗ804906К1 147

7 ГПЗ804709У2 165 86 62 94 43

Для разработки рекомендаций по проектированию и расчету параметров элементов карданных передач для увеличения их надежности, а также выбора имеющейся конструкции элемента из унифицированной нормативной базы:

1. Выполнен расчет сменные шипов крестовины карданного шарнира всего типоразмерного ряда при соблюдении условий равнопрочности конструкции с учетом влияния применяемые для изготовления материалов, в результате которого рекомендованы оптимальные размеры соединений шипа и крестовины, предложена новая методика расчета крестовины карданного шарнира со сменными шипами;

2. Выполнен расчет вилок карданные передач всего типоразмерного ряда соблюдая условия равнопрочности конструкции с учетом влияния применяемые для изготовления материалов, в результате которого рекомендованы размеры сечения вилок для всего типоразмерного ряда карданные передач.

Научная новизна заключается в том, что усовершенствована методика расчета проектные параметров элементов карданные передач, отличающаяся тем, что предложена новая методика расчета крестовины карданного шарнира со сменными шипами крестовины и методика расчета вилок карданные передач с учетом соблюдения принципа равнопрочности всеx элементов конструкции, которая соответствует п. 2 специальности 05.02.02 - Машиноведение, системы приводов и деталей машин.

4.3 Программы для расчета и проектирования карданных передач

С учетом рекомендаций по проектированию и расчету карданные передач разработаны программы для проектирования карданные передач и иx элементов «Cardan», которая включает в себя программу «cardanintegration», в которой размещены три раздела: проектирование, оптимизация, моделирование (Рис. 59)

Рисунок 59 - Диалоговые окна программы «cardanintegration»

Раздел ПРОЕКТИРОВАНИЕ включает в себя подпрограммы: - Fork - программа расчета и проектирования вилок карданных передач (Рис. 60)

Т, Нм vlapica материала

^ "ISO Сталь 45 0

8

D, мы В, мм Н, мм э, мм Ь, мм

2S 39 [к 42 14

Ткр, МПа изг, МПа ЭКБ, МПй см, МПа Тер, МПа

24.6546 116.004 S50.132 512.S5Z 537.057

- Splines - программа расчета шлицевых соединений карданных валов (Рис. 61)

Рисунок 61 - Диалоговые окна программы «Splines»

Driveshaft - программа расчета и проектирования карданных валов (Рис. 62)

- Jointseparator - программа расчета и проектирования карданных шарниров с сепараторами (Рис. 63)

Рисунок 63 - Диалоговые окна программы «Jomtseparator»

- Jointserial - программа расчета и проектирования серийных карданных шарниров (Рис. 64)

Рисунок 64 - Диалоговые окна программы «Jointserial»

- Jointassembly - программа расчета и проектирования карданных шарниров со сменными шипами крестовины (Рис. 65)

Рисунок 65 - Диалоговые окна программы ^о^аээетЫу»

- Са^апрго|е^ - программа расчета и проектирования карданных передач (Рис. 66-67)

Рисунок 67 - Диалоговые окна программы «Cardanproject 2»

Программы для проектирования карданные передач «Cardan» позволяют рассчитывать длину карданной передачи трубчатого и приведенного сечения, длину шлицевой части вала, в зависимости от заданной длины возможного удлинения карданного вала, с возможностью выбора применяемого для изготовления материала. Шлицевая часть карданного вала рассчитывается в зависимости от условий работы карданной передачи с возможностью выбора условий работы и применяемые материалов для изготовления. Размеры приварные вилок карданного вала также рассчитываются с возможностью выбора материала. Алгоритмы программ представлены в приложении 3.

В результате расчета получаем файл, который при загрузке в таблицу переменные параметрической модели карданной передачи позволяет создать треxмерную модель карданной передачи (Рис. 68) для дальнейшего создания рабочиx чертежей или для проведения дополнительные исследований, например, конечно-элементный анализ конструкции.

Рисунок 68 - Трехмерная модель карданной передачи

Рассмотрим на примере карданный шарнир с применением сепаратора и карданный шарнир со сменными шипами, исходные данные: Т = 300 Нм, п = 3000 мин-1; материал крестовины - сталь 20Х.

В результате расчета получаем следующие данные: карданный шарнир с сепаратором, расчетная долговечность L10h = 11360.6 ч.; карданный шарнир со сменными шипами расчетная долговечность L10h = 13077.1 ч., при этом, усовершенствованный карданный шарнир со сменными шипами на один типоразмер выше, чем карданный шарнир с сепаратором (Табл. 34), а долговечность карданного шарнира с сепаратором такого же размера, как и усовершенствованный карданный шарнир со сменными шипами, составит не более Lloh = 12869.6 ч.

Таблица 34 - Основные размеры карданного шарнира

Подшипник Dп, мм. Нп, мм. dш, мм. Н, мм. 1ш, мм. dш х 1ш, мм. z, мм. гр.

ГПЗ704702 30 89 16.3 80 14.25 3х14 20 3

ГПЗ804704 35 98 22 90 21 3х18 26 4.6

Как показала опытная эксплуатация программного обеспечения при относительных погрешностях определения давления и гарантированного ресурса, процесс счета сходится не более чем при 6 итерациях и показывает постоянную устойчивость сходимости предложенных алгоритмов, а результаты расчета, например, параметры карданного шарнира, подтверждаются практическим совпадением с экспериментальными данными, полученными автором [30]

Разработан комплекс программ для включения в систему автоматизированного проектирования карданных передач и их элементов, базирующиеся на более совершенных моделях функционирования и технического состояния карданных передач с использованием компьютерного моделирования:

1. Разработаны алгоритмы расчета и проектирования: вилок карданных передач; расчета шлицевых соединений карданных валов; расчета и проектирования карданных валов; расчета и проектирования карданных шарниров с сепараторами; расчета и проектирования серийных карданных шарниров; расчета и проектирования карданных шарниров со сменными шипами крестовины; расчета и проектирования карданных передач.

2. Разработан комплекс программ, который может быть положен в основу системы автоматизированного проектирования карданных передач, позволяющий выводить файлы обмена с пакетами прикладных программ для построения трехмерных моделей карданных передач в зависимости от задаваемых проектных параметров передачи, назначаемых материалов, нагрузочных параметров и условий эксплуатации.

3. Проведены расчеты конструктивных параметров карданных передач с помощью комплекса разработанных программ, исходя из условия равнопрочности конструкции элементов карданной передачи, позволяющие оптимизировать конструктивные параметры карданных шарниров на этапе их проектирования с учетом условий эксплуатации, а также производить подбор стандартизованных элементов из нормативной базы данных проектирования и испытаний, входящей в структуру комплекса программ.

Научная новизна заключается в том, что разработан новый уникальный комплекс программ для проектирования карданных передач всего типоразмерного ряда и их элементов, а также для проектирования и оптимизации конструктивно-режимных параметров карданных передач, отличающийся тем, что позволяет выводить файлы обмена с пакетами прикладных программ для построения трехмерных моделей карданных передач в зависимости от задаваемых проектных параметров передачи, назначаемых материалов, нагрузочных параметров и

условий эксплуатации, которая соответствует п. 7 специальности 05.02.02 -Машиноведение, системы приводов и деталей машин.

4.4 Выводы по главе

1. Предложена новая конструкция карданного шарнира с сепаратором, исключающий перекос тел качения игольчатого подшипника и взаимное трения тел качения.

2. Предложена новая конструкция карданного шарнира со сменными шипами крестовины и новый способ его технического обслуживания, позволяющие обслуживать карданные передачи без съема карданного вала и разборки полумуфт его крепления к трансмиссии.

3. Предложена новая конструкция карданной передачи, которая позволяет снижать крутильные колебания при нестационарных режимах в период разгона и торможения при одновременном уменьшении трудоемкости технического обслуживания карданной передачи, повышении ремонтопригодности и долговечности карданной передачи, а также удобство обслуживания карданной передачи.

4. Выполнен расчет сменных шипов крестовины карданного шарнира всего типоразмерного ряда при соблюдении условий равнопрочности конструкции с учетом влияния применяемых для изготовления материалов, в результате которого рекомендованы оптимальные размеры соединений шипа и крестовины, предложена новая методика расчета крестовины карданного шарнира со сменными шипами.

5. Выполнен расчет вилок карданных передач всего типоразмерного ряда соблюдая условия равнопрочности конструкции с учетом влияния применяемых для изготовления материалов, в результате которого рекомендованы размеры сечения вилок для всего типоразмерного ряда карданных передач.

6. Разработаны алгоритмы расчета и проектирования: вилок карданных передач; расчета шлицевых соединений карданных валов; расчета и

проектирования карданных валов; расчета и проектирования карданных шарниров с сепараторами; расчета и проектирования серийных карданных шарниров; расчета и проектирования карданных шарниров со сменными шипами крестовины; расчета и проектирования карданных передач.

7. Разработан комплекс программ, который может быть положен в основу системы автоматизированного проектирования карданных передач, позволяющий выводить файлы обмена с пакетами прикладных программ для построения трехмерных моделей карданных передач в зависимости от задаваемых проектных параметров передачи, назначаемых материалов, нагрузочных параметров и условий эксплуатации.

8. Проведены расчеты конструктивных параметров карданных передач с помощью комплекса разработанных программ, исходя из условия равнопрочности конструкции элементов карданной передачи, позволяющие оптимизировать конструктивные параметры карданных шарниров на этапе их проектирования с учетом условий эксплуатации, а также производить подбор стандартизованных элементов из нормативной базы данных проектирования и испытаний, входящей в структуру комплекса программ.

Заключение

1. Анализ показателей надежности статистики и характера отказов карданных передач показал, что по критерию износа реализуется лишь 30.60% потенциального ресурса карданных шарниров из-за секторного износа шипов крестовины, а методики расчёта дают заниженную расчетную оценку долговечности.

2. Найдены оптимальные размеры соединения сменного шипа с корпусом крестовины и размеры проушины с фланцем вилки карданной передачи и определены напряженно-деформированные состояния с наименьшими напряжениями в этих сечениях со средней погрешностью аппроксимации не превышающей 10%, исходя из принципа соблюдения равнопрочности.

3. Произведены прогнозные расчеты долговечности и технического ресурса предлагаемых новых конструктивных решений карданных передач и способа их технического обслуживания, в результате которых карданный шарнир с сепаратором повышает долговечность карданной передачи в 2,7 раза, а карданный шарнир со сменными шипами и способом технического обслуживания в 2,8 раза.

4. Экспериментально определены зависимости влияния длины и угла излома карданной передачи на коэффициент полезного действия карданной передачи, со средней погрешностью аппроксимации не превышающей 1,64% и позволяющие учитывать эти зависимости при проектировании карданных передач.

5. Приведен анализ теоретических и экспериментальных значений коэффициентов полезного действия карданной передачи, где расхождение значений составило 4,79%, а угол излома карданной передачи уменьшает коэффициент полезного действия карданной передачи.

6. Разработаны рекомендации по проектированию и расчету элементов карданных передач и усовершенствованы конструкции: карданный шарнир с сепаратором, карданный шарнир со сменными шипами и способ его технического

обслуживания, карданная передача с демпфирующими элементами для увеличения их надежности.

7. Усовершенствована методика расчета сменных шипов крестовины карданного шарнира и вилок карданных передач всего типоразмерного ряда, в результате которого рекомендованы оптимальные размеры для увеличения их надежности.

8. Разработаны программы для проектирования и оптимизации конструктивно-режимных параметров карданных передач и их элементов всего типоразмерного ряда. Алгоритмы программ основаны на теоретических и экспериментальных исследованиях с учетом принципа равнопрочности. По сравнению с ручным расчетом затраты на время проектирования при применении данных программ уменьшаются в 10-15 раз.

Таким образом, намеченные в диссертации цели достигнуты, поставленные задачи решены, а также показаны пути и примеры решения проблемы повышения эффективности карданных передач с шарнирами неравных угловых скоростей, путем совершенствования их конструкций и методологии проектирования.

Библиографический список

1. ГОСТ 33669-2015 Автомобильные транспортные средства. Передачи карданные автомобилей с шарнирами неравных угловых скоростей. Общие технические условия. М., 2017. 19 с.

2. Мамедов И. Х. Оглы Разработка методов снижения вибронагруженности карданных передач автомобилей: дис. ... канд. техн. наук: 05.05.03. М., 1990.149 с.

3. Малаховский Я. Э., Лапин А. А., Веденеев Н. К. Карданные передачи. -М.: 1962. - 156 с.

4. Чудаков Е. А. Конструкция и расчет автомобиля. - М.: 1951. - 434 с.

5. ГОСТ 27.002-2015 Надежность в технике. Термины и определения. М., 2015. 28 с.

6. Гольд Б. В., Тверсков Б. М. Карданы равных угловых скоростей: обзор, серия Автомобилестроение.- М.: НИИНАВТОПРОМ, 1967.- 292 с.

7. Мельникова Л. И., Шведова В. В. Системный анализ при создании и освоении объектов техники. - М.: ВНИИПИ, 1991.- 85 с.

8. Оптнер С. Л. Системный анализ для решения деловых и промышленных проблем / С. Л. Оптнер: пер. с англ. С. П. Никанорова. - М.: Советское радио,

1969.- 216 с.

9. Кожевников С. Н., Перфильев П. Д. Карданные передачи. - Киев: Техника, 1978. - 264 с.

10. Перегудов Ф. И., Тарасенко Ф. П. Введение в системный анализ. - М: Высшая школа, 1989. - 367 с.

11. Утемисов У. Б., Дьяков И. Я. Особенности динамики нагружения карданных передач трактора К-700 // Тракторы и сельскохозяйственные машины.

1970. С. 10-12.

12. Чудаков Е. А. Расчет автомобиля. - М.: МАШГИЗ, 1947. - 450 с.

13. Лысов М. И. Карданные механизмы. - М.: ОНТИ, 1945. - 280 с.

14. Лысов М. И. Карданные передачи автомобиля. - М.: МАШГИЗ, 1961. -

15. Цитович И. С. Исследование кинематики и динамики карданной передачи автомобиля: автореф. дис. ... канд. техн. Минск, 1948. 34 с.

16. Цитович И. С. Исследование кинематики и динамики карданной передачи автомобиля: дис. ... канд. техн. Минск, 1948. 147 с.

17. Цитович И. С., Альгин В. Б. Динамика автомобиля. - Минск: Наука и техника, 1981. - 107 с.

18. Лапшин С. А. Некоторые нагрузки в трансмиссии автомобиля вызванные работой карданной передачи // Труды НАМИ. 1965. №72. С. 60-77.

19. Лапшин С. А. Пути дальнейшего повышения долговечности карданных передач // Тракторы и сельхозмашины. 1974. №5. С. 7-8.

20. Лапшин С. А. Основные направления повышения долговечности карданных передач тракторов // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1975. №9. С. 4-5.

21. Есеновский-Лашков Ю. К., Иванов С. Н., Стефанович Ю. Г., Черняйкин В. А. Пути совершенствования конструкции карданной передачи // Автомобильная промышленность. 1974. №7. С. 17-20.

22. Зельцер Е. А., Иванов С. Н. К вопросу снижения динамической нагруженности трансмиссии автомобиля // Автомобильная промышленность. 1981. №4. с. 17-18.

23. Иванов С. Н. Некоторые результаты исследования крутильных колебаний в трансмиссии автомобиля Запорожец // Труды НАМИ. 1965. №72. С. 78-80.

24. Иванов С. Н. Влияние колебаний карданной передачи на крутильные колебания в трансмиссии// Труды НАМИ. 1965.№72. с. 116-119.

25. Куликовская Н. М., Яковлев А. И. К расчету осевых сил карданного вала// Автомобильная промышленность. 1958.№8. с. 10-12.

26. Красников О. К. Исследование крутильных колебаний систем с одношарнирными карданными передачами // Газодинамика двигателей, динамика и прочность машин. 1967. с. 10-12.

27. Стручков А. В., Кукушкин Е. В., Ереско С. П., Ереско Т. Т. Решение математической модели динамики привода экспериментального стенда для исследования карданных / Наземные транспортно-технологические комплексы и средства: материалы междунар. научно-техн. конф. Тюмень: ТГНУ, 2016. с. 303307.

28. Стручков А. В., Кукушкин Е. В., Ереско С. П., Ереско Т. Т. Определение динамических параметров привода экспериментального стенда для исследования карданных передач / Вестник СибГАУ. 2016. Том 17 №3. с. 638-644.

29. Пастухов А. Г. Повышение надежности карданных передач трансмиссий сельскохозяйственной техники: дис. ... д-р. техн. наук: 05.20.03. М, 2008. 399 с.

30. Меновщиков В. А., Ереско С. П. Исследование и совершенствование игольчатых подшипников карданных передач транспортно-технологических машин. Красноярск: Изд-во КрасГАУ, 2006. - 283 с.

31. Малаховский Я. Э., Иванов Ю. Б. Автомобильные сцепления. Методы испытания автомобилей и его механизмов (НАМИ). М.:Машгиз, 1951.-108с.

32. Болотов А. К., Гуревич Л. А., Лиханов В. А., Сычугов Н. П.. Учебник тракториста-машиниста третьего класса. / Под ред. Гуревича А. М.. М.: Колос. 1982. - 100 с.

33. Пат. 2224917 Российская Федерация, МПК7 F16 С 11/06. Карданный шарнир / Сигаев А. М., Пастухов А. Г., Деревянкин В. Н.; 2002113785;заявл. 27.05.2002;опубл. 27.02.2004.

34. Пат. 2220338 Российская Федерация, МПК7 F16 С 11/06. Карданный шарнир / Сигаев А. М., Пастухов А. Г., Ольховский С. Н., Худошин А. С.; 2001120572/11; заявл. 23.07.2001; опубл. 27.12.2003.

35. Пат. 2205304 Российская Федерация, МПК7 F16 С 11/06. Карданный шарнир / Сигаев А. М., Пастухов А. Г.,Чехунов О. А.; 2001113339/28; заявл. 14.05.2001; опубл. 27.05.2003.

36. Пат. 2232309 Российская Федерация, МПК7 F16 С 11/06. Карданный шарнир / Тимашов Е. П., Пастухов А. Г., Скурятин Н. Ф.; 2003100986/11; заявл. 13.01.2003; опубл. 10.07.2004.

37. Пат. 61821 Российская Федерация, МПК7 F16 Б 3/26. Карданный шарнир / Меновщиков В. А., Плюшкин Н. Г., Худолей А. В.; № 2006135080/22; заявл. 03.10.2006; опубл. 10.03.2007. Бюл. №7. 3 с

38. Кукушкин Е. В., Кукушкин С. В., Меновщиков В. А. Конструкция карданного шарнира с втулками из вязко-демпфирующего материала / Решетневские чтения: материалы XXI Междунар. науч. конф.; СибГУ им. ак. М. Ф. Решетнева. Красноярск, 2017. С. 575-576.

39. Пат. 2238446 Российская Федерация, МПК7 F16 С 11/06. Карданный шарнир и способ его технического обслуживания / Скурятин Н. Ф., Пастухов А. Г., Тимашов Е. П.; 2003106909/11; заявл. 12.03.2003; опубл. 20.10.2004.

40. Пат. 2106548 Российская Федерация, МПК7 F16D 3/40. Карданный шарнир / Сигаев А. М., Пастухов А. Г.; 93035707/28; заявл. 07.07.1993; опубл. 10.03.1998.

41. Ереско С. П., Ереско Т. Т., Кукушкин Е. В., Меновщиков В. А. Сравнительный анализ конструкций карданных шарниров неравных угловых скоростей / Вестник СибГАУ. 2015. Том 16 №3. с. 720-728.

42. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. М., 1989. 24 с.

43. Пат. 2232309 Российская Федерация, МПК7 F16C 11/06. Карданный шарнир и способ его технического обслуживания / Тимашов Е.П., Пастухов А.Г., Скурятин Н.Ф. № 2003100986; заяв. 13.01.2003 ;Опубл. 10.07.2004. Бюл. №19.

44. Пат. 2238446 Российская Федерация, МПК7 F16C 11/06. Карданный шарнир и способ его технического обслуживания / Скурятин Н.Ф., Пастухов А.Г., Тимашов Е.П. № 2003106909/11; заяв. 12.03.2003 ;Опубл. 20.10.2004. Бюл. №29.

45. УАЗ-31512, .„-31514, .„-31519 с двигателями 2,5; 2,9 Устройство, обслуживание, диагностика, ремонт. - М.: Зарулем, 2012. 224 с.

46. А.с. 829464 СССР, МКИ3 В 60 S 5/00. Способ технического обслуживания карданных шарниров / П. А. Удовидчик, Л. Я. Пешес, Н. Т. Минченя, В. М. Щебров (СССР). - № 2800847/27-11; заявл. 16.07.79; опубл. 15.05.81, Бюл. № 18. - 2 с. : ил

47. Кукушкин Е. В., Меновщиков В. А. Основные направления развития, улучшения и совершенствования рабочих характеристик карданных передач на игольчатых подшипниках / Решетневские чтения: материалы XVI Междунар. науч. конф.; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2012. С. 254-256.

48. Кукушкин Е. В., Меновщиков В. А. Малоцикловая усталость игольчатого подшипника / Актуальные проблемы авиации и космонавтики: материалы IX Всерос. науч.- практ. конф.; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск,

2013. С. 154-155.

49. Кукушкин Е. В., Меновщиков В. А., Ереско Т. Т. Анализ современных представлений и подходов при исследовании усталостных разрушений игольчатых подшипников / Решетневские чтения: материалы XVII Междунар. науч. конф.; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2013. С. 287-288.

50. Кукушкин Е. В., Меновщиков В. А., Ереско Т. Т. Вопросы формирования усталостных трещин в материалах игольчатых подшипников карданных шарниров / Актуальные проблемы авиации и космонавтики: материалы X Всерос. науч.- практ. конф.; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск,

2014. с. 148-150.

51. Ереско Т. Т., Кукушкин Е. В., Меновщиков В. А. Современное состояние вопроса по исследованию пластического деформирования при статическом контактном нагружении игольчатых подшипников / Механики XXI веку: материалы X Всерос. с межд. участием науч.- техн. конф.; Братск: БрГУ, 2014, с. 37-40.

52. Johnson K. L. Contact mechanics. Cambridge University Press, 6. Nachdruck der 1. Auflage, 2001.

53. Popov, Valentin L. Kontaktmechanik und Reibung. Ein Lehr- und Anwendungsbuch von der Nanotribologie bis zurnumerischen Simulation, SpringerVerlag, 2009, 328 p.

54. Popov, Valentin L. Contact Mechanics and Friction. Physical Principles and Applications, Springer-Verlag, 2010, 362 p.

55. Hyun S., Robbins M. O. Elastic contact between rough surfaces: Effect of roughness at large and small wavelengths. Trobologylnternational, 2007, Vol. P. 14131422.

56. Егоров Л. А., Розов Д. К. Об испытаниях автомобильных карданных передач // Автомобильная и тракторная промышленность. 1955. - № 2.

57. Дьяков И. Я., Утемисов У. Б. Перспективные направления повышения ресурса работы (долговечности) карданных шарниров. // Вестник машиностроения. 1970. №12.с. 19-21.

58. Меновщиков В. А. Повышение работоспособности игольчатых шарниров карданных передач приводов транспортно-технологических машин: дис. ... д-р. техн. наук: 05.02.02. Красноярск :КрасГАУ, 2006. 329 с.

59. Меновщиков В. А. Ереско С. П. Влияние пересечения тел качения и смежных явлений на работоспособность игольчатых подшипников карданного шарнира // Механики XXI веку. 2006. с. 320-335.

60. Меновщиков В. А. Ереско С. П. Оценка надёжности элементов пар трения карданного шарнира на игольчатых подшипниках / Механики XXI веку: материалы V Межрегион. научно-техн. конф.; Бртский гос. ун-т. Братск, 2006. с. 200-204.

61. Меновщиков В. А. Ереско С. П. Перекашивание тел в зоне силового контакта подшипника качения и его влияние на начальную остаточную деформацию / Механики XXI веку: материалы V Межрегион. научно-техн. конф.; Бртский гос. ун-т. Братск, 2006. с. 205-206.