В этой статье мы обсудим гармонические вибрации в автомобильных трансмиссиях. Хотя они присущи работе трансмиссии, неконтролируемые вибрации могут привести к повышенному износу, проблемам с управляемостью, сбоям в работе электрических датчиков, таких как акселерометры, и серьезным повреждениям корпуса коробки передач.
Гармонические вибрации возникают, когда компоненты резонируют на своих собственных частотах, что приводит к вибрациям. Эти вибрации исходят из различных источников, включая двигатель, коробку передач, приводной вал, дифференциал, шины и колеса. Каждый вращающийся компонент имеет свой собственный набор частот, и когда частоты нескольких компонентов выравниваются, вибрация усиливается. Точно так же, если частота смещена, то вибрация уменьшается. Частоты можно измерить в Гц и амплитуде, поэтому вы можете измерить количество производимой вибрации. Это может быть полезно для выявления причины нежелательной гармонической вибрации.
Крутильные вибрации являются распространенным типом вибрации в трансмиссии. Крутильные вибрации включают в себя крутильное движение компонентов трансмиссии, таких как коленчатый вал и приводной вал. Повторные вибрации нагружают эти детали, что приводит к усталости материала и потенциальному отказу с течением времени.
Эти вибрации могут быть вызваны импульсами зажигания в цилиндрах двигателя или внезапными изменениями крутящего момента. Если их не устранить, крутильные вибрации могут привести к нескольким пагубным последствиям. Автомобильные инженеры используют демпферы или виброгасители для устранения потенциального ущерба, вызванного вибрациями. Они предназначены для поглощения и рассеивания энергии вибраций, уменьшая их воздействие на компоненты трансмиссии. Демпферы могут быть в форме резиновых опор, гармонических балансиров или настроенных массовых плотностей, в зависимости от конкретного применения.
Например, двигатель внутреннего сгорания использует гармонический балансир, прикрепленный болтами к концу коленчатого вала, для сглаживания импульсов зажигания.
Если бы демпфер отсутствовал, двигатель бы самоуничтожился из-за вибрации. Некоторые приводные валы имеют похожий внешний балансир по той же причине.
Вибрации также могут влиять на общую управляемость и производительность транспортного средства. Вибрации могут создавать дискомфорт при вождении, вызывая чрезмерный уровень шума, вибрации и жесткости (NVH) в салоне. Это снижает комфорт для пассажиров и может отрицательно повлиять на управляемость и устойчивость транспортного средства.
Давайте рассмотрим факторы, способствующие возникновению плохих вибраций, которые не соответствуют заводским спецификациям, начав с углов трансмиссии (рисунки 1–3).
Из-за различий в конструкции подвески и других факторов это только общее представление. Для получения спецификаций и точек регулировки конкретного транспортного средства обратитесь к руководству завода-изготовителя. Многие заводские подвески не имеют регулировки для этого. Если измерение не соответствует спецификации, проверьте изношенные или поврежденные компоненты, такие как:
- Крепления для двигателя или коробки передач;
- Поперечные элементы;
- Рама
- Рычаги управления/продольные рычаги;
- Листовые рессоры или подвески листовых рессор;
- Подшипник опоры.
Точно так же, как несоосность может вызвать вибрацию, неисправный карданный шарнир может сделать то же самое. Карданные шарниры могут выйти из строя несколькими способами. При проверке неисправного карданного шарнира я обычно вижу, как техники берут карданный вал, когда он установлен в автомобиле, и толкают его вверх и вниз. Если люфта нет, карданный шарнир считается исправным. Это ужасный способ определения состояния карданных шарниров. Единственный способ правильно проверить их состояние - снять приводной вал или ось и переместить шарнир по всему диапазону движения без крутящей нагрузки. Для справки, приводим изображение, любезно предоставленное Спайсером, на котором показана конструкция простого карданного шарнира (Рисунок 4). Универсальные шарниры (U-образные шарниры) позволяют передавать крутящий момент через вал, который не находится на одной линии с компонентом, на который он передает крутящий момент. Однако два соединяемых компонента должны находиться на одной оси, чтобы рабочие углы U-образного шарнира компенсировали друг друга. Углы должны компенсировать друг друга, иначе вы почувствуете, как U-образный шарнир непрерывно ускоряется и замедляется во время своего вращения. Такое колебание скорости вызовет нежелательную гармоническую вибрацию.
Самая распространенная и очевидная неисправность - это когда игольчатые подшипники в крышках падают, и появляется большой люфт. Это происходит потому, что между крышкой и крестовиной шейки ничего нет. Другие неисправности менее очевидны и вызывают такое же сильную вибрацию коробки передач. Если есть заедание из-за ненормального износа шейки или заклинившей крышки, автомобиль также будет испытывать серьезные вибрации.
Чтобы проверить это, вы должны вращать U-образный шарнир по всему диапазону его движения и убедиться, что подшипник работает плавно. Если он ощущается «зазубренным» или застревает в какой-либо момент, вам может потребоваться заменить шарнир. Если это смазываемый шланг (см. масленки), попробуйте добавить смазки.
После добавления смазки поработайте шарниром и проверьте, плавно ли он работает.
Если вы не можете добавить смазку или смазка не улучшает ее, вам придется заменить соединение.
Шлицы приводного вала
Еще один часто упускаемый из виду элемент - шлицы приводного вала. Для правильной работы подвески приводной вал должен непрерывно выдвигаться и втягиваться во время движения (Рисунки 5 и 6).
Очень важно, чтобы шлицы не заклинили, потому что алюминиевый корпус коробки передач является самым слабым по сравнению с чугунным дифференциалом, стальными продольными рычагами и чугунным блоком двигателя, и он сломается от силы подвески, движущейся по своей проектной траектории.
Баланс также может быть причиной гармонической вибрации. Шины и колеса следует рассматривать как источник вибрации. Чем больше комбинация шины и колеса, тем выше амплитуда вибрации. Если вы когда-либо пытались сбалансировать комплект больших грязевых шин, вы точно знаете, что я говорю: в большинстве случаев их невозможно сбалансировать, не добавив все грузы, которые есть в мастерской. То же самое можно сказать и о нежелательном весе, таком как лед или скопление грязи в колесах.
Важно отметить, что приводной вал вращается намного быстрее, чем эти компоненты. Из-за передаточного числа главной передачи он вращается в 3–4 раза быстрее, чем шины, колеса и оси. Вот почему важно визуально осматривать эти элементы. Ищите признаки удара и/или что-либо, что не предусмотрено конструкцией. Также может быть полезно измерить износ с помощью циферблатного индикатора.
Обычно приводной вал балансируют, если вы подозреваете, что он является источником вибрации. Любая мастерская по ремонту приводных валов должна иметь возможность проверить и исправить это. Зачастую они обнаруживают, что новые валы производителя не сбалансированы, поэтому рекомендуется проверить их.
Подводя итог, можно сказать, что эти часто упускаемые из виду элементы могут испортить вам настроение, если их не проверить. Надеюсь, это базовое понимание того, как эти элементы работают вместе и на что обращать внимание, поможет вам обеспечить клиента качественным сервисом, а вас - постоянно "забитой" ремзоной.
Ну и конечно, немаловажным источником вибраций может стать несвоевременная замена масла в трансмиссии. Обращаем ваше внимание не только на регламент замены (каждые 40 тысяч км, но и на наши комплекты для замены масла в трансмиссии, дифференциалах и раздаточной коробке).
Материал предоставлен ресурсом gearsmagazine.com
