Опыт эксплуатации автомобилей ГАЗ-69 и других моделей семей-ства УАЗ, анализ данных об их ремонтах в автохозяйствах и ав-торемонтных предприятиях, а также научные исследования показывают, что долговечность ведущих спирально-конических шестерен значительно ниже ведомых.
Техническими условиями на ремонт автомобилей ГАЗ-69 и УАЗ, а также заводской инструкцией и руководством по устройству автомобиля, замена одной из шестерен главной передачи на новую (или бывшую в употреблении, но годную) категорически воспрещается. При необходимости рекомендуется замена комплекта шестерен главной передачи. В связи с этим большую актуальность приобретает проверка возможности использования при те-кущем и капитальном ремонтах легковых автомобилей спирально-конических шестерен с разным износом (разукомплектованных).
Положительное решение поставленной задачи позволит в авто-хозяйствах повысить техническую готовность автомобилей благодаря сокращению простоя в ремонте и получить экономический эффект от внедрения этого способа в ремонтных предприятиях.
Были проведены во все сезоны года пробеговые испытания пяти капитально отремонтированных автомобилей. На четырех из них были установлены ведущие мосты, главные передачи которых собраны из новой ведущей и бывших в эксплуатации (с пробегом 85-90,0 тыс. км), но годных ведомых шестерен. На пятом - ведущие мосты с главными передачами, собранными из новых спирально-конических шестерен.
Анализ параметров, характеризующих состояние и износ шестерен главных передач за период испытаний автомобилей (в среднем по 16 500 км на автомобиль), позволяет сделать следующие выводы.
Суммарный и абсолютный люфт на фланцах ведущих шестерен у двух мостов с опытными парами к концу пробега был на 8-12% больше, чем у мостов с комплектными парами шестерен главной передачи.
Зазоры между зубьями шестерен, увеличивающиеся в основном в результате износа зубьев, находятся в одинаковых пределах (отклонения 3,5-8%). Это показывает, что у зубьев шестерен опытных пар склонности к ускоренному износу нет. Зазор и суммарный люфт измеряли при помощи приспособления.
Спектральный анализ проб масла для определения содержания в нем железа показал, что коли чество его в конце пробега в мостах с опытными парами в среднем на 5-8% больше по сравнению с комплектными парами. Это свидетельствует о несколько повышенном износе деталей главных передач и дифференциалов у мостов с опытными парами шестерен в связи с тем, что идет приработка зубьев разукомплектованных шестерен.
Температура масла в картерах мостов с опытными парами шестерен, определяемая в зависимости от дорожных условий, времени и скорости движения, находилась в допустимых пределах и не превышала температуры в картере мостов с комплектными парами шестерен. Для замера использовали электрический термометр сопротивления ТУЭ-48-Т с приемником П-1-Т. Температура окружающего воздуха в период испытаний была 28-35° С выше нуля.
Работа любого шестеренчатого механизма сопровождается вибра-цией картера. По величине ускорения вибрации картера можно судить о техническом состоянии зубчатого зацепления, но так как еще нет обоснованных критериев оценки, то мостов производилась по принципу сравнения; величин ускорений, вибраций картеров с опытными парами и мостами, где стояли комплектные пары шестерен.
Ускорения вибрации определяли на инерционном стенде с бегствами барабанами СИ-12. Измерение вибрации контролировалось при помощи аппаратуры фирмы “Dawe”.
Вибродатчик находился под верхним болтом разъема картера со стороны фланца ведущей шестерни. Анализ графиков изменения ускорений доказывает, что величины ускорений вибраций картеров главных передач при скорости 50 км/ч (аналогичные данные и для 30 км/ч) в диапазоне частот до 8000 гц у мостов с опытными и комплектными парами шестерен мало отличаются друг от друга (5-7%).
Износ спирального зуба кониче-ких шестерен главной передачи ходе пробеговых испытаний определялся впервые методом замера разницы глубины канавок, нанесенных на рабочих поверхностях зубьев.
Анализ данных измерений позволяет сделать вывод о том, что средний износ и темп износа зубьев опытных пар главных передач ведущих мостов отличается от комплектных пар в пределах 4,6-5,1 %. Средний же темп износа спирального зуба ведущей конической шестерни передних и задних мостов на 78-81% выше по сравнению с ведомыми: коническими шестернями этих мостов.
Средний темп изнрса спиральных зубьев ведущих и ведомых конических шестерен передних мостов на 14-18% выше, чём у задних мостов (при пробеговых испытаниях передние мосты были включены постоянно).
Чистота поверхности зубьев шестерен определялась при помощи профилографа по снятым с них стиракриловым оттискам в начале и в конце пробега и осмотром поверхности зубьев.
За время пробега автомобилей чистота рабочей поверхности зубъев спирально-конических шестерен главной передачи как комплектных, так и опытных стала выше. Объясняется это тем, что в результате правильной регулировки приработка зубьев шестерен в период пробеговых испытаний во всех мостах проходила равномерно по всей длине контактной линии зуба.
Если в период пробеговых ис-пытаний факторами, определяющими нормальную работу главной передачи, были износ зубьев, тем-пература масла в картере, вибрация картера и др., то в период износных стендовых испытаний фактором, определяющим работоспособность главной передачи, был усталостный износ или контактная усталость рабочей стороны спирального, зуба шестерни. Явление усталостного износа иногда именуют термином питтинг. В настоящее время следует считать установленным, что выкрашивание есть следствие усталости поверхности металла под действием контактных напряжений.
Передача, в которой началось прогрессирующее поверхностное разрушение зубьев, еще пригодна для передачи нагрузки, но из-за искажения профилей зубьев, в зацеплении возникают, особенно в прямозубых передачах, большие добавочные динамические (ударные) усилия, увеличивающие скорость разрушения и усиливающие шум во время работы передачи. Все это приводит к поломке зубьев и приведению в негодность зубчатой передачи. Поэтому, несмотря на положительные резуль-таты пробеговых испытаний, было принято решение о продолжении испытаний на долговечность работы ведущих мостов.
Ускоренные стендовые испытания проводили в соответствии с требованиями технических условий Ульяновского автомобильного завода на стенде СИАТ-20. с замкнутым силовым контуром, на котором одновременно устанавливали два моста - один испытуемый, а другой для замыкания контура. Число оборотов ведущей шестерни испытуемого моста 970 об/мин, а температура масла в картерах мостов в пределах 70°’С. В картеры была за-лита смазка ТАП-15.
Испытания мостов проводили в четыре этапа: без нагрузки - 1 ч; при нагрузке 20 кГм - 4 ч; 30 кГм - 1 ч 40 кГм - до приведения в негодность шестерен главной передачи. Перед нагрузкой 40 кГм, а впоследствии через каждые 10 ч работы при той же нагрузке оазбиралй мосты, осматривали и измеряли детали.