Карданная муфта
Карданная муфта соединяет вал тягового двигателя с валом шестерни редуктора и служит для передачи тягового усилия от двигателя к колесной паре или тормозного усилия от колесной пары к двигателю при торможении.
Тяговый двигатель укреплен на кронштейнах рамы тележки и полностью подрессорен вместе с ней на буксовых рессорах. Редуктор же укреплен на оси колесной пары. Вследствие этого в процессе движения вагона и при просадке буксовых рессор валы тягового двигателя и редуктора смещаются в пространстве один относительно другого во всех направлениях. Вследствие этого возможно только шарнирное соединение валов, для чего и применена карданная муфта.
Рис. 7.1. Карданная муфта
Карданная муфта допускает:
- параллельное смещение валов друг относительно друга до 8 мм
- угловое смещение до 2,5°
- взаимное продольное смещение до 10 мм
Устройство карданной муфты
Карданная муфта состоит из двух одинаковых полумуфт, соединенных после установки на концах валов тягового двигателя и редуктора болтами.
Рис. 7.2. Карданная муфта
В каждую полумуфту входят следующие детали:
· кулачок с двумя игольчатыми подшипниками и двумя колпачками
· закрепительная колпачковая гайка с пластинчатой шайбой
· корпус-вилка
· стакан
· уплотнительный щит
· четыре длинных болта с контрящими гайками
При соединении полумуфт между собой устанавливается общая центрирующая шайба и уплотнительная прокладка из прессшпана. Полумуфты соединяются четырьмя призонными болтами.
Рис. 7.3. Кулачок в сборе
Кулачок представляет собой втулку с двумя цапфами диаметром 37 мм. Втулка имеет конусное отверстие (1:10) для горячей бесшпоночной посадки на конусный конец вала. Оси цапф перпендикулярны к оси отверстия. На цапфы надевают ролики в виде колец. Между роликом и цапфой размещают иглы, применяемые обычно в игольчатых подшипниках. Иглы устанавливают вплотную друг к другу. По ним происходит вращение ролика на цапфе.
|
|
Рис. 7.4. Элементы кулачка
Примечание.
Вместо набора иголок возможно применение капроновой втулки.
Каждая цапфа на торце имеет гнездо под ножку грибовидного колпачка и уходящее вглубь отверстие с резьбой под болт крепления колпачка.
Грибовидные колпачки служат для закрепления игольчатых подшипников на цапфах. Наружная поверхность колпачка имеет сферическую форму.
Вилка представляет собой открытый цилиндр с фланцем. По образующей цилиндра расположены два полуовальных выреза, в которых размещают ролики колпачка. Места упора роликов в боковые кромки вырезов, где осуществляется передача усилия, наплавляют специальным твердым сплавом для повышения износостойкости и шлифуют.
Рис. 7.5. Вилка
Во фланце корпуса имеется восемь отверстий, из которых четыре диаметром 16 мм служат для установки призонных болтов, соединяющих полумуфты между собой, и четыре других отверстия под болты, стягивающие укрепляющее кольцо и фланец вилки.
Стакан, являющийся кожухом для полумуфты, выполнен в виде открытого полого цилиндра. Он размещен на корпусе и перекрывает вырезы в нем. В стенках цилиндра имеются два резьбовых отверстия, закрываемых пробками. Через них добавляют смазку в полумуфту.
Рис. 7.6. Стакан
Передний торец стакана упирается во фланец вилки. Между ними для обеспечения плотности ставят прессшпановые прокладки. Задний торец стакана имеет небольшой бурт для крепления щита. По окружности щита предусмотрена кромка, которая загибаясь входит внутрь муфты, что препятствует выбросу смазки наружу.
|
|
Укрепляющее кольцо, совместно с четырьмя длинными болтами, ввертываемыми во фланец вилки, зажимают стакан и уплотнительный щит, то есть соединяют в одно целое детали полумуфты.
Рис. 7.7. Укрепляющее кольцо
Уплотнительный щит изготавливают штамповкой из листовой стали. Внутренний диаметр его дополнительно отбортован внутрь, что препятствует выбросу смазки из муфт. Щит имеет выпуклость наружу.
Рис. 7.8. Уплотнительный щит
Центрирующая шайба применяется одна на две полумуфты. Она представляет собой диск толщиной 14-16 мм. В средней части диска с обеих сторон вышлифованы вогнутые сферы - места упора шайбы в закрепительные гайки кулачков. Шайба центрирует собранные полумуфты. Для обеспечения точности соединения центрирующую шайбу выполняют под напряженную посадку в вилки плумуфт. В шайбе сделаны четыре отверстия, через которые внутренние плоскости полумуфт сообщаются одна с другой.
Рис. 7.9. Центрирующая шайба
Посаженный на вал кулачок зажимает гайка. Ее крепят пластинчатой шайбой, которая имеет две лапки, отгибающиеся в пазы на кулачке.
Рис. 7.3. Устройство карданной муфты
Принцип действия карданной муфты
Передача муфтой тягового усилия осуществляется следующим образом. Кулачок, насаженный на конус вала двигателя, вращаясь вместе с ним, передает вращение вилке полумуфты со стаканом через ролики и упоры. Вилка первой полумуфты жестко соединена фланцем с вилкой второй полумуфты и передает вращение через упоры на кулачок, насаженный на конус вала шестерни, которая приводит во вращение зубчатое колесо редуктора вместе с колесной парой.
|
|
Рис. 7.10. Вращение карданной муфты
По принципу действия карданная муфта относится к универсальным шарнирам. Неподвижными элементами в ней являются кулачки, а подвижными - корпуса со стаканами и центрирующая шайба. Подвижный элемент муфты в процессе ее работы не имеет определенного положения и может располагаться наклонно в пространстве и перемещаться вдоль валов.
Рис. 7.11. Вращение при несоосности валов
При движении вагона в карданной муфте происходит непрерывное трение скольжения отдельных металлических частей, поэтому их необходимо смазывать смазкой, способной проникать ко всем трущимся местам. Для карданной муфты применяется смесь ЛЗ-ЦНИИ (густой) - 60% и гипоидной (жидкой) - 40% в общем количестве смеси 1,5 кг.
В эксплуатации проверяют нагрев карданной муфты. Он не должен превышать более, чем на 20°С температуру окружающей среды.
Сборка карданной муфты
Сборка состоит из двух операций:
· посадка кулачков на вал тягового двигателя и малой шестерни
· монтаж карданной муфты
Кулачок сажают на вал шестерни или тягового двигателя в горячем состоянии с натягом. Для обеспечения плотности посадки вал и кулачок должны иметь точно пригнанные друг к другу конусные поверхности, и каждый кулачок индивидуально притирается по валу пемзой или мелким наждачным порошком до прилегания не менее 80%.
Холодный кулачок одевают на вал и замеряют свес торца кулачка над концом конуса вала, который должен быть в пределах 2÷4 мм. После этого кулачок нагревают до температуры 175-180°С в течение 15-20 минут в трансформаторном масле. После этого свес должен уменьшиться на 0,9÷1,3 мм. Разница величин свесов в холодном и горячем состоянии называется линейным натягом.
Примечание.
Если при нагреве кулачка применялась масляная ванна, то непосредственно перед его посадкой на вал кулачок обезжиривается специальным раствором.
Недостаточная притирка кулачка или малый натяг могут в эксплуатации привести к провороту кулачка на валу. Посаженный кулачок закрепляется колпачковой гайкой, которая в свою очередь стопорится лепестковой пластинчатой шайбой, лепестки которой отгибают в пазы кулачка и на грани гайки. Закрепительная гайка подвергается закалке и цементации.
Перед посадкой кулачка на вал необходимо предварительно установить закрепительное фланцевое кольцо и уплотнительный щит.
Рис. 7.12. Монтаж карданной муфты
Монтаж карданной муфты осуществляют следующим образом. После того как установлены на конусах валов шестерни редуктора и якоря тягового двигателя закрепительные кольца с уплотнительными щитами, насажены и закреплены гайками кулачки, шестерню поднимают, поворачивая корпус редуктора вокруг своей оси, и соединяют его с узлом подвешивания. Затем, соблюдая зазор (в соответствии с нормами и допусками) между гайками вала шестерни и вала якоря двигателя, окончательно закрепляют двигатель на кронштейне и продолжают сборку карданной муфты.
Вилки со стаканами надевают на кулачки и стяжными болтами через закрепительные кольца подтягивают уплотнительные щиты к фланцам вилок. После установки центрирующей шайбы обе полумуфты скрепляют болтами. На этом заканчивается сборка карданной муфты. Остается установить ось вала шестерни ниже на 3÷4 мм оси вала якоря, что осуществляют с помощью корончатых гаек узла подвески редуктора.
Разбег карданной муфты
Вилки полумуфт со стаканами и центрирующая шайба являются подвижными элементами относительно кулачков и могут перемещаться вдоль валов, занимая в пространстве любое положение. Продольное перемещение определяет разбег карданной муфты и ограничивается упором центрирующей шайбы в одну или другую закрепительные гайки кулачков на торцах соединяемых валов. Этот разбег должен быть 5÷7 мм.
Рис. 7.13. Разбег карданной муфты
Закрепительные гайки имеют сферические окончания, а центрирующая шайба соответствующие сферические выемки. Именно этими сферами они и взаимодействуют между собой при перемещении карданной муфты. Именно этим перемещением определяется разбег.
Разбег карданной муфты регулируют перемещением тягового двигателя на поперечной балке рамы тележки вдоль оси колесной пары.