Повышение долговечности крестовины упругой муфты коленчатого вала
Аннотация
В статье представлены результаты экспериментального исследования напряженного состояния тела крестовины упругой муфты коленчатого вала транспортного дизеля, установлены причины нарушения номинальной работы механического соединения, даны соответствующие рекомендации.
Эксплуатационные испытания дизеля обнаружили недостаточную надежность упругой муфты. В теле крестовины на поверхности гнезда под упругие элементы, расположенного над лисками, была обнаружена усталостная. Напряженное состояние крестовины обусловлено ее напресовкою на хвостовик коленчатого вала и передачей через муфту крутящего динамического момента.
В работе определены и проанализированы напряжение от напрессовки и от нагрузки крутящим моментом. Установлено, что максимальные напряжения от напрессовки появляются вдоль нагруженной поверхности в зоне появления трещины, однако их величина 260 МПа значительно меньше максимальной временной выносливости 1100 МПа материала крестовины (сталь 18Х2Н4МА). Таким образом, напрессовка крестовины на хвостовик коленчатого вала не приводит к появлению трещины. Крутящий момент на коленчатых валах появлялся при нагнетании в цилиндр под большим давлением масла. Давлению масла 15 МПа соответствует крутящий момент 100 кНм. Анализы результатов позволяют отметить, что напряжения по наружной поверхности крестовины достигают своего максимума в зоне появления трещины, которая соответствует нагруженном краю лыски. Избыточный момент, равный разнице крутящего момента и момента трения покоя, начинает восприниматься только лысками, в результате чего напряжения в зоне появления трещины резко возрастают. В результате, в соединении появляется повышенный уровень
относительной подвижности сопрягающихся поверхностей и растет динамическая нагрузка лысок, что и приводит к появлению трещины. Обосновано, что разница в значениях напряжений в диаметрально противоположных зонах тела крестовины, является следствием неравномерного проскальзывания цилиндрических поверхностей. Проанализированы различные варианты нагрузки муфты и разработаны рекомендации по возможному изменению конструкции узла. Увеличение габаритов крестовины в направлении продольной оси на 10 мм (ширина) и длины каждой лыски на 7 мм, исключили первопричины возникновения трещины, то есть, смятие и износ лысок.
