Коробка передач автомобиля КамАЗ-5320

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Общие сведения

1.1 Назначение

Коробка передач предназначена для изменения передаточного числа трансмиссии в целях получения крутящих моментов (тяговых усилий) на ведущих колесах и скорости движения автомобиля в более широких пределах, чем может быть достигнуто за счет изменения режимов работы двигателя.

Таким образом, введение в трансмиссию коробки передач позволяет сочетать в определенных пределах работу двигателя на достаточно экономичном режиме с возможностью преодоления автомобилем больших сопротивлений и с широким изменением скорости движения.

Коробка передач обеспечивает также движения автомобиля задним ходом и возможность длительного разобщения двигателя от других агрегатов трансмиссии и ведущих колес.

1.2 Устройство

На автомобиле КамАЗ-5320 установлена пятиступенчатая, механическая трехвальная, трехходовая коробка передач с двумя синхронизаторами инерционного типа (на второй -- третьей и четвертой -- пятой передачах). Переключение первой передачи и заднего хода осуществляется зубчатой муфтой. Управление коробкой механическое, с помощью рычага.

Общее устройство коробки передач с делителем представлено на рисунке 1.



Рисунок 1 - Устройство коробки передач автомобиля КамАЗ-5320

1,18 - шарикоподшипники; 2 - маслонагнетательное кольцо; 3 - первичный вал: 4, 20, 30 - роликоподшипники; 5 - шестерня первичного вала; 6 - синхронизатор четвертой и пятой передач; 7 - рычаг переключения передач; 8 - блок шестерен заднего хода; 9 - шаровая опора рычага переключения передач; 10 - головка ползуна вилки второй и третьей передач; 11 - шестерня пятой передачи вторичного вала; 12 - шестерня третьей передачи вторичного вала; 13 - синхронизатор второй и третьей передач; 14 - шестерня второй передачи промежуточного вала; 15 - шестерня заднего хода вторичного вала; 16 - муфта включения первой передачи я заднего хода; 17 - крышка картера коробки передач; 19 - вторичный вал; 21 - шестерня первой передачи промежуточного вала; 22 - шестерня заднего хода промежуточного вала; 23 - пробка сливная; 24 - шестерня второй передачи промежуточного вала; 25 - шестерня третьей передачи промежуточного вала; 26 - шестерня пятой передачи промежуточного вала; 27 - промежуточный вал; 28 - картер коробки передач; 29 - шестерни привода промежуточного вала; 31 - картер сцепления

Картер 28 коробки передач крепится к картеру сцепления 81. В редукторной части коробки все шестерни постоянного зацепления, косозубые, кроме шестерен первой передачи и заднего хода.

Первичный вал 8 коробки является одновременно валом сцепления. Он установлен передним концом на подшипнике в расточке маховика двигателя, а задним в расточке картера коробки на подшипнике 1, который фиксирует вал от смещения в осевом направлении. Необходимая соосность первичного вала 8 коробки и коленчатого вала двигателя обеспечивается центрированием коробки фланцем крышки первичного вала по точно обработанному отверстию картера сцепления.

Вторичный вал 19, расположенный соосно с первичным, установлен передним концом на роликоподшипнике 4, а задним концом на шарикоподшипнике 18, который одновременно фиксирует вал от смещения в осевом направлении.

Промежуточный вал 27 фиксируется при помощи двойного сферического роликоподшипника 20. Блок шестерен заднего хода 8 установлен на оси на двух роликоподшипниках.

Шестерня 5 первичного вала выполнена заодно с валом. На промежуточном валу шестерни 22 заднего хода, 21 первой и 24 второй передач выполнены заодно с валом. Остальные шестерни установлены на валу на шпонках. Шестерня 29 привода промежуточного вала находится в зацеплении с шестерней 5 первичного вала, образуя первую ступень понижения в редукторе коробки. Все шестерни вторичного вала установлены на валу на роликоподшипниках. Смазка этих подшипников циркуляционная, под давлением. Для этого на первичном валу установлено маслонагнетательное кольцо 2, подающее смазку через наклонное сверление в осевой канал, выполненный во вторичном валу. От этого канала масло по радиальным сверлениям попадает к подшипникам шестерен. Остальные детали коробки смазываются разбрызгиванием. Рычаг 7 (рисунок 1) переключения передач шаровой головкой 9 установлен в сферическом
гнезде верхней крышки картера. Головка прижимается к гнезду пружиной, действующей на опору рычага. Пальцем-фиксатором рычаг удерживается от проворачивания. Нижний конец рычага переключения может входить в пазы головок 10 соответствующих ползунов при переключении передач. При нейтральном положении нижний конец рычага переключения передач находится в головке ползуна переключения второй - третьей передач.

Механизм переключения передач в коробке состоит из синхронизаторов зубчатой муфты включения, вилок переключения с ползунами, замков, фиксаторов и устройства для предохранения от случайного включения заднего хода.

Синхронизатор инерционного типа обеспечивает легкое н безударное включение передач путем выравнивания скоростей зубьев соединяемых шестерен до их введения в зацепление В коробке и делителе применены одинаковые по принципу действия синхронизаторы, отличающиеся только размерами н некоторыми деталями устройства.

Муфта 1 синхронизатора (рисунок 2, а), имеющая два зубчатых венца А, установлена на шлицах вторичного вала. Два конусных кольца 2 жестко связаны между собой пальцами 3. В средней части пальцев имеются проточки с коническими боковыми поверхностями, а в отверстиях фланца муфты 1 - конические фаски, являющиеся блокирующими поверхностями муфты.

Конусные кольца жестко с муфтой не связаны и могут перемещаться относительно нее в осевом направлении. В среднем положении кольца удерживаются фиксирующими сухарями 4, которые прижимаются к полукруглым проточкам в пальцах 3 пружинами 5.

При передвижении муфты 1 для включения передачи конусные кольца 2 передвигаются вместе с муфтой до соприкосновения поверхности одного из колец с конической поверхностью шестерни включаемой передачи. Возникающей при этом силой трения кольца поворачиваются относительно муфты до упора коническими поверхностями проточек пальцев 3 в блокирующие поверхности конических фасок фланца муфты.

Дальнейшее продольное продвижение муфты 1 становится невозможным до момента выравнивания частот вращения муфты (вторичного вала) и шестерни включаемой передачи, которое обеспечивается трением между коническими поверхностями кольца и шестерни включаемой передачи.

Когда частоты вращения будут выравнены, от усилия, прикладываемого к муфте через вилку выключения, пальцы 3 занимают среднее положение в отверстиях фланца муфты, и блокирующие поверхности не будут препятствовать ее перемещению. Сухари 4 фиксаторов, выходя из полукруглых выточек, сжимают пружины, муфта освобождается и, передвигаясь дальше, соединяется своим зубчатым венцом с зубчатым венцом шестерни включаемой передачу.

На рисунке 2 представлен механизм переключения передач в коробке



Рисунок 2 - Устройство механизм переключения передач в коробке

А - синхронизатор; Б - вилки и ползуны переключения передач; В - замок и фиксатор механизма переключения; Г - предохранитель включения заднего хода; А - зубчатый венец; 1 - муфта; 2 - конусное кольцо; 3 - пальцы; 4 - сухарь; 5 - пружина; 6 - ползун; 7 - верхняя крышка картера коробки; 8 - вилка переключения первой передачи и заднего кода; 9 - вилка переключения второй и третьей передач; 10 вилка переключения четвертой и пятой передач; 11 - шарик замка; 12 - стакан фиксатора; 13 - пружина фиксатора; 14 - штифт замка; 15 - стопорный шарик фиксатора; 16 - вентиляционный колпачок; 17 - пружина предохранителя; 18 - шток; 19 - толкатель

Вилки и ползуны переключения передач, замок и фиксаторы, а также предохранитель включения заднего хода смонтированы в крышке картера основной коробки передач. Ползуны 6 (рисунок 2, б) установлены в расточках приливов верхней крышки 7 картера. На трех ползунах соответственно укреплены вилка 8 переключения первой передачи и заднего хода; вилка 9 переключения второй и третьей передач и вилка 10 переключения четвертой и пятой передач. Вилки зафиксированы на ползунах винтами, которые шплинтуются проволокой. Вилки 9 и 10 соединены с муфтами синхронизаторов, а вилка 8 с муфтой переключения. Для перемещения ползунов первой передачи и заднего хода, а также второй и третьей передач на них установлены головки с пазами, аналогичный паз имеется в головке вилки включения четвертой - пятой передач. В эти пазы входит нижний конец рычага переключения передач механического дистанционного управления коробкой, перемещение которого обеспечивает выбор и включение требуемой передачи.

Для удержания ползунов в нейтральном положении или в положении включенной передачи в верхней крышке картера (рисунок 2, е) вмонтированы фиксатор. В сверлениях крышки установлены три стакана 12, в каждом из которых находится стопорный шарик 15 фиксатора, нагружаемый пружиной 13. Шарик входит в лунки на ползунах при нейтральном положении и при включенной передаче, удерживая ползун в нужном положении.

Чтобы исключить одновременное включение двух передач, в механизме переключения предусмотрено замковое устройство. Оно состоит из двух пар шариков 11 и расположенного между ними штифта 14 замка. Размеры шариков 11 и штифта 14 подобраны таким образом, что при перемещении среднего ползуна шарики, входя в лунки крайних ползунов, застопоривают их. При перемещении одного из крайних ползунов (например, правого) два шарика, перекатываясь, стопорят средний ползун и передвигают штифт, воздействующий на другую пару шариков; при этом стопорится второй ползун (левый). Таким образом, одновременно передвигать можно только один ползун, включая нужную передачу, а два других ползуна остаются неподвижными, и, следовательно, исключается включение сразу двух передач.

Предохранитель от случайного включения первой передачи и заднего хода состоит из пружины 17 (рисунок 2, г), штока 18 и толкателя 19. Толкатель препятствует введению в паз головки ползуна нижнего конца рычага механизма переключения передач и тем самым предохраняет от случайного включения заднего хода. Для включения заднего хода необходимо преодолеть усилие пружины 17, чтобы сместить толкатель и шток.

1.3 Принцип работы

Принцип работы коробки передач содержит определенную последовательность перемещений ее элементов, что обеспечивает требуемую долговечность.

На рисунке 3 представлена схема передачи крутящего момента через делитель передач и основную коробку на различных передачах.



Рисунок 3 - Схема передачи крутящего момента в пятиступенчатой коробке автомобиля КамАЗ-5320 на различных передачах

При прямой передаче в делителе от его первичного вала 1 на первичный вал 5 основной коробки осуществляется понижающая передача. При передаче крутящего момента через промежуточный вал делителя получают ускоряющие передачи. На правой части графиков приведены значения передаточных чисел на соответствующих передачах. Как видно из схемы, высшей является пятая (ускоряющая) передача, а прямой передачей является четвертая. Механизм переключения передач состоит из двух синхронизаторов инерционного типа, зубчатой муфты включения первой передачи и заднего хода, вилок переключения с ползунками, фиксаторов, замка и предохранителя от случайного включения заднего хода.

Смазка деталей коробки осуществляется в основном разбрызгиванием. Однако смазка роликовых подшипников шестерен вторичного вала циркуляционная, под давлением. На первичном валу делителя установлено маслонагнетающее кольцо для принудительной подачи смазки в осевой канал, по которому смазка подается через радиальные сверления к подшипникам шестерен.

В полости картера коробки обеспечивается поддержание нормального давления при помощи сапуна или отводящей трубки, которая устанавливается на коробках герметизированного исполнения. Выходной конец отводящей трубки располагается выше максимальной глубины брода, преодолеваемого автомобилем.

В картере коробки имеются два люка для установки коробок отбора мощности.

Привод к спидометру смонтирован в крышке подшипника выходного конца вторичного вала. В зависимости от передаточного числа применяемой на автомобиле главной передачи и размеров шин для обеспечения правильности показания спидометра предусмотрены сменные цилиндрические шестерни.

Механизм переключения передач в коробке состоит из синхронизаторов, зубчатой муфты включения, вилок переключения с ползунами, замков, фиксаторов и устройства для предохранения от случайного включения заднего хода.

Синхронизатор инерционного типа обеспечивает легкое и безударное включение передач путем выравнивания скоростей зубьев соединяемых шестерен до их введения в зацепление. В коробке и делителе применены одинаковые по принципу действия синхронизаторы, отличающиеся только размерами и некоторыми деталями устройства.

Муфта синхронизатора, имеющая два зубчатых венца, установлена на шлицах вторичного вала. Два конусных кольца жестко связаны между собой пальцами. В средней части пальцев имеются проточки с коническими боковыми поверхностями, муфты. Конусные кольца жестко с муфтой не связаны и могут перемещаться относительно нее в осевом направлении. В среднем положении кольца удерживаются фиксирующими сухарями, которые прижимаются к полукруглым проточкам в пальцах пружинами. При передвижении муфты для включения передачи конусные кольца передвигаются вместе с муфтой до соприкосновения поверхности одного из колец с конической поверхностью шестерни включаемой передачи. Возникающей при этом силой трения кольца поворачиваются относительно муфты до упора коническими поверхностями проточек пальцев в блокирующие поверхности конических фасок фланца муфты. Дальнейшее продольное продвижение муфты становится невозможным до момента выравнивания частот вращения муфты (вторичного вала) и шестерни включаемой передачи, которое обеспечивается трением между коническими поверхностями кольца и шестерни включаемой передачи.

Когда частоты вращения будут выравнены, от усилия, прикладываемого к муфте через вилку выключения, пальцы занимают среднее положение в отверстиях фланца муфты и блокирующие поверхности не будут препятствовать ее перемещению.

На рисунке 4 представлена кинематическая схема коробки и включения передач.



Рисунок 4 - Кинематическая схема коробки и включения передач

Й-V- номера передач; З.х .- задний ход; 1 - ведущий вал; 2,6,9 - вилки; 3 - шестерня четвертой передачи; 4 - шестерня третьей передачи; 5,18 - синхронизаторы; 7 - шестерня второй передачи; 8 - шестерня первой передачи; 10 - ведомый вал; 11 - промежуточный вал; 12 - шестерня второй передачи промежуточного вала; 13 - блок шестерен заднего хода; 14 - ось блока шестерен заднего хода; 15 - шестерня третьей передачи промежуточного вала; 16 - шестерня четвертой передачи промежуточного вала; 17 - шестерня привода промежуточного вала; 19 - картер коробки.

2. Техническое обслуживание и ремонт

2.1 Характерные отказы и неисправности

При движении автомобиля коробка передач должна работать без шума и вибраций, передачи должны легко переключаться и надежно фиксироваться.

Диагностирование агрегатов и механизмов трансмиссии осуществляется при техническом обслуживании или поступлении сведений от водителя об отказах и неисправностях и состоит в контроле суммарных люфтов, легкости переключения передач, уровня шума и вибрации при испытаниях автомобиля на стенде с беговыми барабанами.

Сильный равномерный или пульсирующий шум может свидетельствовать о большом износе зубьев шестерен и подшипников валов, ослаблении затяжки крепления крышек подшипников, недостаточном уровне или плохом качестве масла в картере.

Затрудненное включение всех передач, как правило, является следствием неполного выключения сцепления. Для устранения неисправности надо отрегулировать сцепление и его привод.

Включение второй, третьей, четвертой и пятой передач с ударами и скрежетом происходит при сильных износах конусных колец, блокирующих фасок пальцев и кареток соответствующих синхронизаторов. Для устранения неисправности надо заменить изношенные детали.

Удары и скрежет, наблюдаемые при включении делителя передач могут вызываться неисправностью синхронизатора в делителе, а также повышением давления в пневмосистеме управления делителем вследствие загрязнения воздушных каналов вентиляционного колпачка в клапане включения передач делителя. Редукционный клапан должен обеспечивать давление на выходе 400...440 кПа (4...4,4 кгс/см2). Если установлено, что отсутствует выпуск воздуха в клапане включения передач делителя, то необходимо снять и разобрать клапан, промыть все его детали, включая вентиляционный колпачок. При сборке клапана все трущиеся поверхности смазывают специальной смазкой.

Передачи в коробке передач не включаются при износах деталей и нарушении регулировки механического дистанционного привода, разрушении подшипников вторичного вала или нарушении регулировки положения упора клапана включения передач делителя.

Передачи могут самопроизвольно выключаться при движении автомобиля из-за износа некоторых деталей, неисправности и нарушения регулировок дистанционного привода, а также из-за неисправности фиксаторов механизма включения, ослабления крепления вилок и рычагов.

Течь масла из картера коробки передач возникает при износе и потере эластичности сальников выходных валов, которые надо в этих случаях заменить, и при завышенном давлении в картере вследствие засорения вентиляционного колпачка. Если наблюдается течь по уплотняющим поверхностям, то необходимо подтянуть крепежные детали или заменить прокладки.

Характерные неисправности коробок передач и способы их устранения приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Характерные неисправности коробок передач КамАЗ-5410

Причины неисправностей	Способы устранения неисправностей
Затрудненное включение передач, включение первой передач» и передачи заднего хода со скрежетом
Неполное выключение сцепления (сцепление «ведет»)	Отрегулировать свободный ход муфты выключения сцепления
Выключение второй, третьей, четвертой и пятой передач с ударом и скрежетом
Износ конусных колец синхронизатора, блокирующих фасок пальцев и каретки	Заменить синхронизатор
Самовыключение передач на ходу автомобиля
Неполное включение передачи из-за неисправностей фиксаторов механизма переключения, ослабление крепления вилок и рычагов, разрегулирование дистанционного управления	Подтянуть крепления, заменить изношенные детали, отрегулировать привод управления
Передачи не включаются
Износ деталей и разрегулирование дистанционного управления коробкой передач	Отрегулировать привод, управления, заменить изношенные детали, подтянуть крепления
Разрушены подшипники шестерен вторичного вала	Заменить неисправные детали
Повышенный шум при работе коробки передач
Повышенный износ пли поломка зубьев шестерен. Разрушение подшипников шестерен	Заменить неисправные детали
Разрушение подшипников валов	Заменить неисправные детали
Течь масла из коробки передач
Износ или потеря эластичности манжет	Заменить манжеты
Повышенное давление в картере коробки	Прочистить и промыть сапун
Нарушение герметичности по уплотняющим поверхностям	Подтянуть крепежные детали или заменить прокладки

2.2 Техническое обслуживание

Техническое обслуживание подвижного состава по периодичности, перечню и трудоемкости выполняемых работ подразделяется на следующие виды:

- ежедневное техническое обслуживание (ЕО);

- первое техническое обслуживание (ТО-1);

- второе техническое обслуживание (ТО-2);

- сезонное техническое обслуживание (СО).

При изменении конструкции подвижного состава и условий эксплуатации допускается во второй части Положения для конкретных моделей) автомобилей обоснованное сокращение числа видов технического обслуживания.

ЕО включает контроль, направленный на обеспечение безопасности движения, а также работы по поддержанию надлежащего внешнего вида, заправку топливом, маслом и охлаждающей жидкостью, а для некоторых видов подвижного состава - санитарную обработку кузова.

ЕО выполняется на автотранспортном предприятии после работы подвижного состава на линии. Контроль технического состояния автомобилей перед выездом на линию, а также при смене водителей на линии осуществляется ими за счет подготовительно-заключительного времени.

ТО-1 и ТО-2 включают контрольно-диагностические, крепежные, регулировочные, смазочные и другие работы, направленные на предупреждение и выявление неисправностей, снижение интенсивности ухудшения технического состояния подвижного состава, экономию топлива и других эксплуатационных материалов, уменьшение отрицательного воздействия автомобилей на окружающую среду.

Периодичности технического обслуживания прицепов и полуприцепов равны периодичностям их тягачей.

Сезонное техническое обслуживание проводится 2 раза в год и включает работы по подготовке подвижного состава к эксплуатации в холодное и теплое время года.

В качестве отдельно планируемого вида СО рекомендуется для подвижного состава, работающего в районах очень холодного, холодного, жаркого сухого и очень жаркого сухого климата. Для остальных условий сезонное техническое обслуживание совмещается преимущественно с ТО-2 с соответствующим увеличением трудоемкости.

Техническое обслуживание коробок передач включает проверку и подтяжку креплений картера и крышки картера коробки, проверку состояния соединений, креплений и, если необходимо, регулировку и смазку приводов переключения передач, проверку герметичности пневматического привода, проверку и поддержание нужного уровня масла в картере, периодическую смену масла, а также устранение обнаруженных при эксплуатации неисправностей.

На автомобиле КамАЗ-5320 в приводе переключения передач регулируют ход штока клапана включения делителя и механический дистанционный привод основной коробки передач.

Перед регулировкой хода штока клапана включения делителя необходимо предварительно проверить исправность привода сцепления. В начале регулировки отвернуть гайки крепления упора на толкателе пневмогидравлического усилителя в приводе сцепления и снять резиновый пылезащитный чехол с крышки и штока клапана. Затем выжать до упора педаль сцепления и подвести упор до соприкосновения со штоком клапана так, чтобы между ограничителем хода штока и торцом крышки клапана был зазор 0,2...0,6 мм. Упор клапана в этом положении закрепляется гайками и стопорными шайбами на толкателе пневмогидравлического цилиндра. По окончании регулировки необходимо надеть пылезащитный чехол на шток и крышку клапана.

При регулировке механического дистанционного привода переключения передач в основной коробке рычаг переключения передач должен находиться в нейтральном положении. Регулировку начинают с того, что ослабляют стяжные болты регулировочного фланца, ввертывают четыре соединительных болта и навертывают фланец на промежуточную тягу на один - два оборота. Затем отвертывают контргайки установочных винтов и стопорят головку передней тяги и шток, завертывая установочные винты так, чтобы их концы вошли в сверления в рычаге переключения передач и штоке. После этого свинчивают регулировочный фланец с промежуточной тяги до упора его торца по всей поверхности в торец фланца штока и соединяют фланцы четырьмя соединительными болтами. Фланец фиксируют на промежуточной тяге стяжными болтами, которые необходимо затягивать до отказа, после чего вывернуть на 31 мм установочный винт и, на 16 мм установочный винт и застопорить их контргайками.

Для проверки уровня масла надо вывернуть пробку с указателем. При проверке указатель следует вставить в отверстие до упора торца пробки в картер. Масло из картера коробки автомобиля КамАЗ-5410 надо сливать через три отверстия, два из которых расположены в нижней части картера основной коробки, а третье - в нижней части картера делителя.

При смене масла следует промывать картеры коробки жидким минеральным маслом, очищать магнитные пробки от металлических частиц и заправлять масло до верхней метки на щупе. Уровень масла замеряют через 3...5 мин после его заливки.

В картер коробки автомобиля КамАЗ-5410 заправляют 12 л масла.

Рекомендуется заправлять масло трансмиссионное автомобильное ТСп - 15К, в качестве заменителя можно использовать масло ТС-14,5 с присадкой ДФ-11.

Особенностью технического обслуживания пневматического привода переключения передач в делителе является проверка герметичности элементов системы. Место утечки воздуха определяют на слух или при необходимости промазывают возможные места утечки мыльной водой. Обнаруженную утечку устраняют подтягиванием соединений или заменой уплотнительных шайб,

При обслуживании пневматического привода переключения передач в делителе на специальном стенде проверяется редакционный клапан. Давление на выходе воздуха из клапана должно быть в пределах 400…440 кПа (4...4,4 кгс/см2).

Регулировка проводится при помощи установленных под гайкой регулировочных прокладок. После регулировки клапан пломбируют.

При обслуживании пневматической системы целесообразно периодически снимать клапан включения делителя передач силовой цилиндр с воздухораспределительным устройством и кран управления, разбирать их, промывать и перед сборкой смазывать рабочие поверхности тонким слоем консистентной смазки 158 (ТУ 38-101320-72).

2.3 Ремонт

К основным причинам отказов, по которым выбраковывают коробки передач, относятся изломы и сквозные трещины на корпусе.

Пары шестерен, годные для ремонта, разукомплектовывать запрещается. В случае выбраковки одной из шестерен, находящихся в зацеплении с годной, необходимо заменять обе.

Подшипники качения выбраковывают при радиальном зазоре свыше 0,1 мм, а также при трещинах, заметных следах наклепа.

Выбраковке подлежат скрученные валы и шестерни с выкрашенными зубьями, а также с износом выше значений, допускаемых техническими условиями.

Валы, оси, рычаги и вилки переключения выбраковывают при изломах, трещинах или изгибах, превышающих допускаемые значения.

Ремонт коробок передач сводится к устранению дефектов посадочных мест под подшипники путем их расточки и запрессовки втулок. Трещины и сколы, по возможности, устраняют сваркой.

Изношенные детали коробок передач восстанавливают различными способами, в соответствии с их принадлежностью к определенному виду деталей.

У валов (осей) изнашиваются посадочные места под подшипники, манжеты, ступицы, боковые поверхности шлицев (зубьев) и шпоночных канавок. Реже встречаются повреждение резьбы, изгиб и скручивание валов.

Величину износа посадочных мест определяют микрометрами, а шлицев и шпоночных канавок - штангенциркулями или шаблонами. Изгиб вала проверяют индикаторами часового типа, при этом вал устанавливают в призмы приспособления. Малые прогибы вала (до 0,5 мм) устраняют проточкой и шлифованием. Повреждение резьбы центровых отверстий, шлицев (зубьев), шпоночных канавок устанавливают визуальным осмотром.

Скручивание вала определяют по взаимному расположению шлицев или шпоночных канавок. Валы, имеющие трещины, скрученность, разрушения (выкрашивание) термообработанных поверхностей шлицев (зубьев), выбраковывают.

Валы, у которых стрела прогиба превышает допустимую величину (0,10--0,15 мм), правят с нагревом или без нагрева.

Наиболее доступна и проста холодная правка на прессах или в специальных приспособлениях, но при этом не всегда получаются стабильные и устойчивые результаты. Причина - неравномерная пластическая деформация детали по сечению, вызывающая дополнительные остаточные напряжения. Эти напряжения снимаются наиболее полно при последующем нагреве до температуры 400 - 450 °С и выдержке при этой температуре в течение 0,5 - 1 ч. При холодной правке делают перегибы в противоположную сторону на величину, в 2 - 3 раза превышающую величину стрелы прогиба

Незначительные повреждения трущихся поверхностей: риски, задиры, эллипсность или конусность в пределах нескольких десятых долей миллиметров - устраняют доводкой с использованием специальной пасты; шлифованием электрокорундовыми кругами твердостью СМ2 и зернистостью 46 - 60.

На изношенные посадочные места вала под подшипники наращивают различными способами слой металла. При этом учитывают величину износа и припуск на последующую механическую обработку. При выборе присадочного материала учитывают марку материала, из которого изготовлен вал (ось) и твердость наплавляемых поверхностей.

Обычно валы изготовляют из сталей 30ХГС, 45Х и др. Поверхностная твердость посадочных мест 35 - 45 HRC, шлицев 48 - 54 HRC. Посадочные места с незначительным износом (до 0,15 мм) наращивают гальваническим (железнением) или электроискровым способом.

Перед наращиванием шлифованием снимают наклеп и исправляют геометрическую форму посадочного места. Посадочные места со значительным износом (более 0,15 мм) или шейки вала под манжеты наплавляют механизированными способами (вибродуговой наплавкой, наплавкой в среде углекислого газа, пара и т. п. или металлизацией, напеканием металлических порошков, ленты, проволоки).

После наращивания (наплавки, напекания) посадочные места обтачивают (если их твердость не превышает 40 HRC) или шлифуют (при твердости свыше 40 HRC), оставляя припуск 0,15 - 0,25 мм на чистовое (финишное) шлифование.

Обтачивают наплавленные посадочные места на токарно-винторезных станках резцами, оснащенными пластинами твердого сплава типа Т15К6, при скорости резания 40 - 50 м/мин и подаче 0,25 - 0,35 мм/об. Указанная скорость меньше оптимальной, так как обтачивается неоднородная наплавленная поверхность высокой твердости при наличии сварочной корки.

После предварительной обработки посадочные места шлифуют в размер на кругло-шлифовальных станках. Окружная скорость детали 15 - 25 м/мин, поперечная подача шлифовального круга 0,003 - 0,05 мм/об.

Овальность и конусность отшлифованной поверхности, а также шероховатость должны находиться в пределах допуска, указанного в ремонтном чертеже детали.

При большом износе посадочные места (шейки) диаметром свыше 60 мм целесообразно либо наплавлять под слоем флюса, либо после обтачивания напрессовывать на них втулки. Толщина стенки втулки после шлифования должна быть не менее 2 мм.

При необходимости наплавленную поверхность закаливают.

Компенсировать величину износа и создать припуск на шлифование можно и за счет перераспределения металла детали в посадочном месте электромеханической высадкой (обработкой).

Шлицы валов изнашиваются в основном в верхней части боковой поверхности. Износ шлицев по толщине допускается 0,5 - 2,5 мм (в зависимости от назначения вала и размеров шлицев). Изношенную боковую поверхность шлицев наплавляют вибродуговой или плазменной наплавкой, наплавкой в среде углекислого газа или под слоем флюса. Затем наплавленные поверхности фрезеруют до нормальной толщины шлицев, проводят термообработку (при необходимости) и шлифованием снимают наплывы металла по наружному диаметру шлицев. Фрезерование шлицев производят на фрезерных станках с применением делительной головки.

У валов с мелкими шлицевыми впадинами между шлицами (диаметр вала до 45 - 50 мм), имеющих ширину шлицев до 5 - 6 мм, канавки обычно заплавляют полностью. Для уменьшения деформации вала шлицы наплавляют поочередно на диаметрально противоположных его сторонах. Затем наплавленную шлицевую поверхность обтачивают до нормального диаметра и на обточенной поверхности фрезеруют шлицы нормальной толщины. Как правило, фрезеруют наплавленный металл канавки шлицевой поверхности. Для этого перед наплавкой на торце вала против впадины делают метку.

При восстановлении валов с крупными шлицами можно использовать способ пластической деформации. Для этого на шлицах по всей длине по наружному диаметру вдавливают диск-ролик, который перемещает металл с средины к боковым поверхностям шлица. Диск-ролик затачивают под углом 60°. Раздачу шлицев производят на токарно-винторезном станке.

При увеличении ширины шпоночной канавки до 15 % ее фрезеруют до ремонтного размера, устанавливая при сборке шпонку увеличенного размера. При большем износе канавку заваривают и затем фрезеруют новую нормального размера. Как правило, конструкцией допускается фрезерование на диаметрально противоположной стороне вала новой шпоночной канавки.

Поврежденную или изношенную резьбу снимают резцом, на резьбовую поверхность наплавляют слой металла (наплавкой в среде углекислого газа и т. п.), затем наплавленную поверхность обтачивают и нарезают резьбу нормального размера. Допускается нарезание резьбы ремонтного размера. Обычно резьбу на валах нарезают за несколько проходов резцом на токарно-винторезном станке. Скорость резания 8 - 10 м/мин, продольная подача резца равна величине шага резьбы.

Восстановленная резьба должна быть полной, чистой, без сорванных ниток. Полноту резьбы проверяют контрольной гайкой.

Сборку выполняют в последовательности, обратной разборке. Основными операциями при сборке коробок передач являются установка подшипников на шейки валов и сборка зубчатых зацеплений.

Перед установкой подшипников на валы проверяют размеры, геометрическую форму и состояние сопрягаемых поверхностей. Подшипники промывают в керосине, а после просушки беговые дорожки и шарики покрывают чистым маслом.

Для напрессовки подшипника на шейку вала применяют стаканы, оправки и винтовые устройства. Это обеспечивает равномерную посадку подшипника на шейке вала, предотвращает перекосы при установке и предохраняет подшипник от повреждений, обычно неизбежных при нанесении ударов молотком непосредственно по кольцам подшипника. Если при напрессовке подшипника обнаруживается заедание, это означает, что посадочное место вала искажено или имеется перекос подшипника относительно оси вала.

Для ускорения сборки шариковые и роликовые подшипники больших размеров, монтируемые со значительным натягом, предварительно нагревают в масле до 100 оС и в горячем состоянии свободно насаживают на вал. Перед запрессовкой наружного кольца подшипника нагревают корпус.

Плотность прилегания подшипника к буртику вала проверяют щупом. Если обнаруживают зазор, подшипник демонтируют и устраняют причины, мешающие правильной его посадке (например, большая галтель вала, нарушение геометрической формы). Правильно посаженный подшипник должен легко и плавно вращаться от руки без заметного торможения.

Шестерню напрессовывают на вал с нагревом (малых зубчатых колес - в масле или керосине, больших - токами высокой частоты). При напрессовке шестерен встречаются такие дефекты, как качание шестерни на шейке вала, радиальное биение по начальной окружности, торцовое биение и неплотное прилегание к упорному буртику вала.

Для контроля радиального биения вал с шестерней устанавливают в центрах или на призмы, между зубьями шестерни помещают закаленный ролик диаметром больше высоты зуба, который вводят в соприкосновение с ножкой индикатора. Перекладывая ролик через один - два зуба и поворачивая вал, определяют разницу в показаниях индикатора. Величину торцового биения определяют, вводя ножку индикатора в соприкосновение с торцом шестерни и поворачивая ее на 180о. Радиальное биение шестерен допускается в пределах от 0,03 до 0,04 мм, а торцовое - от 0,06 до 0,08 мм на 100 мм диаметра шестерни. Если биение больше допустимых величин, шестерню перепрессовывают на валу, повернув на некоторый угол относительно первоначального положения.

При сборке шестерен с валами и осями в корпусе для правильного зацепления шестерен необходимо обеспечить правильное положение ведущего и ведомого валов.

Подбор и проверку шестерен на зацепление перед сборкой можно выполнять на специальном приборе или по пятну контакту поверхностей зубьев. Для определения пятна контакта зубья большей шестерни покрывают тонким слоем краски (смесь сурика с маслом, жидкие белила). После поворачивания малой шестерни на полный оборот на ее зубьях остаются отпечатки краски, по которым судят о состоянии зацепления.

Испытание коробок передач имеет целью приработку и проверку работы шестерен на всех передачах, легкость включения и отсутствие самопроизвольного выключения. Для испытания коробок передач под нагрузкой могут применятся различные стенды.

Коробки испытывают в течении 25 минут, в том числе под нагрузкой до 15 минут. Приработку и испытания проводят на маслах пониженной вязкости для лучшего удаления из картера механических примесей при сливе масла по окончании испытаний.



3. Выбор метода технического воздействия

3.1 Обоснование выбора отказа или неисправности

коробка передача автомобиль отказ

В процессе эксплуатации на элементы трансмиссии: коробку передач, раздаточную коробку, главную передачу и бортовые редукторы) приходится 10-15% отказов и до 40% материальных и трудовых затрат на восстановление их работоспособности. Так, например, для устранения отказов автоматической трансмиссии (автоматической, полуавтоматической и гидромеханической передач), являющейся наиболее сложным и дорогостоящим агрегатом современных автомобилей, требуется до 25% материальных и трудовых затрат. Бесступенчатые автоматические коробки передач со стальным гибким ремнем фрикционного зацепления, гидравлическим насосом и системой электронно-гидравлического управления, применяемые на легковых автомобилях с передним приводом и поперечно расположенным двигателем небольшой мощности (как правило, до 80 л.с.), имеют не более 12-15% отказов и неисправностей по автомобилю. Трудозатраты на их устранение значительно больше (до 30%), что связано с высокой трудоемкостью снятия, ремонта и установки данного агрегата.

Базовым элементом рассматриваемой коробки передач является - картер, а основными элементами - первичный, вторичный и промежуточный валы, механизм переключения передач.

Одним из наиболее ответственных элементов коробки передач является блок шестерен промежуточного вала коробки передач, который состоит из трех косозубых и одной прямозубой шестерен. Вал с шестернями изготовлен из стали марки 40ХГСА. Данная сталь используется при изготовлении ответственных деталей с содержанием до 0,4 % хрома, до 1 % марганца, до 1 % кремния, что обеспечивает высокие требования износостойкости, твердости и прочности.

По данным литературного обзора было выяснено, что во время эксплуатации коробки передач наиболее слабым звеном является прямозубая шестерня, которая работает в наиболее напряженных условиях по загруженности и износу условиях.

3.2 Методы технического воздействия

По данным литературного обзора и на основании оценки специалистов, средняя наработка блока шестерен промежуточного вала находится в пределах от 80 до 90 тысяч км. Причем износ прямозубой шестерни более установленных пределов наблюдается от 80 до 90 % случаев, износ посадочных шеек под подшипники - от 40 до 50 % случаев, износ резьбового конца от 30 до 40 % случаев.

Поэтому по вышеописанным результатам можно сделать следующий вывод, что практически каждый блок шестерни промежуточного вала на автотранспортном предприятии выбраковывают, вследствие износа прямозубой шестерни. При этом необходимо отметить, в каждом изделии содержится около 10 кг высококачественной легированной стали. Кроме того, остальные дефекты являются легкоустранимыми и зачастую используются повторно после требуемого восстановления.

На некоторых автотранспортных, особенно ремонтных предприятиях, технология ремонта блока шестерен промежуточного вала направлена на два способа. Первый из них заключается в том, что прямозубая шестерня срезается с блока, а на ее место приваривается заготовка, из которой изготавливается необходимая деталь. Второй способ основан на заполнении промежутков между зубьями наплавкой и нарезании новой шестерни. Эти способы восстановления, во - первых, подходят только для специализированных предприятий и, во - вторых, не дают нужного качества ремонта. Качество отремонтированного изделия остается низким, шестерни при работе сильно шумят и, самое главное, плохо работают в эксплуатации, коробка передач быстро выходит из строя.

В основу предлагаемой технологии заложен метод дополнительной ремонтной детали. Согласно которому, прямозубую дефектную шестерню срезают с проточкой вала до диаметра 35 мм. Затем изготавливают новую шестерню из того же материала, что и вал, с соблюдением необходимых механической и термической обработок. После этого шестерню напрессовывают на вал и приваривают.

Для облегчения срезания шестерни следует применять местный отпуск на установке ТВЧ так, чтобы ни косозубые шестерни, ни шейки под подшипники не отпускались. Для выполнения этой работы предусматривается специальный индуктор. Другие дефекты устраняют известными способами.

Проведенные усталостные и дорожные испытания показали, что блоки шестерен, восстановленные по этому методу, работают не хуже новых изделий.

На автотранспортном предприятии возможно применение данного метода. Процессы дефектовки, срезания шестерни с блока и напрессовки новой шестерни предполагается выполнять на слесарно-механическом участке. Для облегчения срезания на указанный участок приобретается и устанавливается установка ТВЧ на место, где в настоящее время находится один из токарных станков (требующий ремонта). Изготовление новой ремонтной шестерни необходимо заказать на ближайшем машиностроительном заводе, так как подготовка производственного процесса изготовления шестерни для мелких партий является очень дорогостоящим. В случае если, на территории области нет требуемого завода, предлагается заказ проводить с заводом - изготовителем коробок перемены передач.

3.3 Обоснование выбора метода технического воздействия

Обоснование выбора метода технического воздействия определяется исходя из технически грамотного использования агрегата до его списания. Следует отметить, что пробег или наработка до капитального ремонта (КР) агрегата далеко не всегда соответствует его пробегу или наработке до списания по техническому критерию.

Поэтому пробег до списания по техническому критерию определяется по следующей формуле:

Lсп = Lк + ?Lмр, (1)

где Lк - установленный нормативный пробег до капитального ремонта агрегата или автомобиля, км;

Lмр -межремонтная наработка агрегата или автомобиля (определенный по литературным источникам, расчетным путем или экспертным путем по данным автотранспортного предприятия), км.

Lк = 0,9 • Lкн • К1 • К2 • К3, (2)

где Lкн - нормативный пробег агрегата или автомобиля до КР, Lкн = 300000 км;

К1 - коэффициент, учитывающий категорию условий эксплуатации, К1 = 0,9;

К2 - коэффициент, учитывающий модификацию подвижного состава и организацию его работы, К2 = 0,9;

К3 - коэффициент, учитывающий климатические условия эксплуатации, К3 = 1,0.

Lк = 0,9 • 300000 • 0,9 • 0,9 • 1,0 = 24300 км

При отсутствии возможности установления межремонтной наработки по литературным источникам или данным автотранспортного предприятия производим расчет межремонтной наработки по следующей формуле:



?Lмр = Lмр1 + Lмр2 + Lмрi , (3)

где Lмр1 - наработка первого межремонтного цикла, км;

Lмр2 - наработка второго межремонтного цикла, км;

Lмрi - наработка i - ого межремонтного цикла, км.

В соответствие с «Положение о техническом обслуживании и ремонте подвижного состава» капитальный ремонт должен обеспечивать 80-процентный ресурс отремонтированного агрегата или автомобиля. Поэтому примем, что каждый предыдущий капитальный ремонт должен обеспечивать 80-процентный ресурс от предыдущего доремонтного или межремонтного цикла.

?Lмр = 0,8•243000 + 0,82 • 243000 = 349920 км

Lсп = 243000 + 349920= 592920 км

Так как в «Положение о техническом обслуживании и ремонте подвижного состава автомобильного транспорта» для автотранспортных предприятий установлено проведение ремонтно-восстановительных воздействий агрегатным методом, т.е. путем постановки автомобиля на пост текущего ремонта, замены неисправного агрегата на новый или технически исправный, а неисправный определяют в ремонт и в оборотный склад.

С учетом предлагаемой технологии восстановления промежуточного вала коробки передач и установленной в «Положение о техническом обслуживании и ремонте подвижного состава автомобильного транспорта» технологии ремонта производим расчет рационального метода проведения ремонта коробки передач при неисправности шестерни промежуточного вала.

Экономическая целесообразность определяется по формуле:

Э = Эт + Эр + Эд + Ээ + Эу + Ээк, (4)

где Эт - экономия от технологических воздействий при ТО, руб.;

Эр - экономия от технологических воздействий при ремонте, руб.;

Эд - экономия от технологических воздействий при диагностировании, руб.;

Ээ - экономия от эксплуатационных затрат, руб.;

Эу - экономия от снижения ущерба транспортного средства, руб.;

Ээк - экономия от снижения экологических затрат, руб.;

Экономия от технологических воздействий при ТО определяется по формуле:

Эт = Зт до - Зт после , (5)

где Зт до - затраты на технологические воздействия при ТО до предлагаемых мероприятий, руб.;

Зт после - затраты на технологические воздействия при ТО после предлагаемых мероприятий, руб.

Затраты на технологические воздействия при ТО определяются по формуле:

Зт = Nто • ti · Cчасi, (6)

где Nто - количество ТО за период эксплуатации до технического списания;

ti - трудоемкость выполнения работ по ТО, чел-час;

Cчасi - средняя стоимость 1 нормо-часа работы, руб.

Количество ТО за период эксплуатации до технического списания определяется по формуле:

Nто = Lсп/Lтоск, (7)

где Lтоск - скорректированная периодичность ТО, отвечающая требованиям «Положение о техническом обслуживании и ремонте подвижного состава автомобильного транспорта» отличия -10%< д <+10% от периодичности ТО, км.

Скорректированная периодичность ТО - 1 определяется по формуле:

Lто1ск = n • lcc, (8)

где n - число дней работы автомобиля, характеризуемое среднесуточным пробегом, до очередного ТО-1.

lcc - среднесуточный пробег, км.

Число дней работы автомобиля до очередного ТО-1 определяется по формуле:

n = [Lто1/ lcc], (9)

где [•] - целое число.

Lто1 - периодичность ТО-1.

Скорректированная периодичность ТО - 2 определяется по формуле:

Lто2ск = Lто1ск • 4, (10)

где 4 - соотношение периодичности ТО-1 к периодичности ТО-2.

lcc - среднесуточный пробег, км.

Периодичность ТО определяется по формуле:

Lто = Lто н • К1 • К3, (11)

где Lто н - нормативная периодичность ТО для первой категории условий эксплуатации, км.

Lто = 4000• 0,9 • 1,0 = 3600 км,

n = [3600/220] = 16,3 ? 16,

Lто1ск = 16 • 220 = 3600 км,

д = (Lто - Lто1ск)/ Lто]•100,

д = [(3600 - 3600)/ 3600]•100 = 0% > - 10%,

Lто2ск = 3600 • 4 = 14400 км,

Nто = 592920/3600 = 164,7? 165

Nто2 = 592920/14400 = 41

Nто1 = Lсп/Lтоск - Nто2 = 592920/3600 - 41 = 123,7?124

Трудоемкость выполнения работ по ТО определяется с учетом всех работ, связанных с конкретным агрегатом. Технологический процесс будет состоять из следующих регламентных работ, приведенных в таблице 2.

Таблица 2 - Технология выполнения регламентных работ первого и второго технического обслуживания коробок передач автомобиля КамАЗ-5320 с общей трудоемкостью ТО-1-2,8 чел-мин и ТО-2 - 11,5 чел-мин, осуществляемая слесарем-авторемонтником 3 разряда

№	Наименование операции	Трудоемкость (время), чел-мин	Оборудование и инструмент	Технические условия и указания
1	2	3	4	5
1	Проверить состояния соединений, креплений, проверить герметичность коробки	0,5	-	В местах соединений не должно быть следов подтеканий масла
2	При необходимости подтянуть крепления картера, крышки картера коробки,	0,5	Гаечные открытые ключи	Болтовые соединения должны быть затянуты до отказа
3	Проверить нужного уровня масла в картере, периодическую смену масла	0,5	-	При проверке указатель следует вставить в отверстие до упора торца пробки в картер, масло из картера коробки надо сливать через два отверстия
4	При смене масла промыть картер жидким минеральным маслом, очистить магнитные пробки от металлических частиц и заправить масло до верхней метки на щупе	10,0	-	Уровень масла замеряют через 3-5 мин после его заливки
5	Проверить трещины, не проходящие через отверстия под подшипники, ось блока шестерен заднего хода	0,4	-	-
6	Проверить износ отверстий под подшипники первичного и вторичного валов	0,5	-	Если диаметры этих отверстий не превышают 150,2 мм и 120,2 мм, их растачивают под ремонтный подшипник
7	Проверить износ торца картера от стопорного кольца подшипника первичного вала	0,7	-	Если картер коробки передач имеет износ то отверстие растачивают ступенчато
8	Проверить износ отверстия под подшипник промежуточного вала	0,5	-	-
9	Проверить износ отверстия под заднюю шейку оси блока шестерен заднего хода	0,5	-	-
10	Проверить износ отверстия под переднюю шейку оси блока шестерен заднего хода	0,5	-
11	Проверить герметичность воздухопроводов пневмосистемы управления делителем	0,5	-	Утечка воздуха из пневмосистемы не допускается
12	При необходимости устранить нарушение герметичности пневмосистемы управления делителем	0,1	Гаечный открытый ключ	Штуцеры Воздухопроводов должны быть затянуты до отказа
13	Проверить и при необходимости закрепить картер коробки передач к картеру делителя	2,35	Гаечный открытый ключ	Болтовые соединения должны быть затянуты

Технологический процесс проведения технического обслуживания после внедрения предлагаемой технологии не будет иметь изменений, поэтому производим один расчет.

Затраты на проведение первого и второго технического обслуживания до и после мероприятий составляет:

Зт = 41 • 11,5 · 350 + 124•2,8•350 = 286545 руб.

Так как процесс проведения технического обслуживания остается идентичным, то экономия от технологических воздействий при ТО равна нулю.

Экономия от технологических воздействий при ремонте определяется по формуле:

Эр = Зр до - Зр после , (12)

где Зр до - затраты на технологические воздействия при ремонте до предлагаемых мероприятий, руб.;

Зр после - затраты на технологические воздействия при ремонте после предлагаемых мероприятий, руб.

Затраты на технологические воздействия при ремонте определяются по формуле:

Зт = Nр • ti · Cчасi, (13)

где Nр - количество ремонтов за период эксплуатации до технического списания;

ti - трудоемкость выполнения работ по ремонту, чел-час;

Cчасi - средняя стоимость 1 нормо-часа работы, руб.

Количество ремонтов до предлагаемых мероприятий за период эксплуатации до технического списания определяется по формуле:

Nр до = Lсп/Lр до, (14)

где Lрдо - средняя наработка на отказ (до отказа) разрабатываемого элемента до предлагаемых мероприятий, км.

Количество ремонтов после предлагаемых мероприятий за период эксплуатации до технического списания определяется по формуле:

Nр после = Lсп/Lр после, (15)

где Lр после - средняя наработка на отказ (до) разрабатываемого элемента после предлагаемых мероприятий, км.

Средняя наработка на отказ (до отказа) отказа разрабатываемого элемента после предлагаемых мероприятий определяется либо по данным научно-технических литературных источников, либо исходя из требований оговаривающих, что ремонтные воздействия направленные на восстановление ресурса изделия должны обеспечивать 80 процентный ресурс от нового изделия.

Сравниваем две стратегии ремонта: первая - замена вала, вторая - восстановление вала до использования ресурса и последующая замена вала.

...