ПІДХІД ДО МОДЕРНІЗАЦІЇ ЧЕРВ’ЯЧНОГО РЕДУКТОРА В ЕЛЕКТРОПІДСИЛЮВАЧІ КЕРЮЛЯ

Калузька філія Московського державного технічного університету імені Н.Е. Баумана

ISSN (друкований варіант): 2073-0071

Ключові слова

черв'якова пара, термін служби, електричний підсилювач керма, worm couple, operation life, electric power steering

Перегляд статті

Анотація до статті

У цьому роботі показано, що з збільшення терміну служби ЭУР необхідно виготовлення та встановлення нового черв'ячного колеса.

Текст наукової статті

При встановленні елетропідсилювача керма на автомобіль ВАЗ-21214 (Нива) існують підстави та передумови технологічного та експлуатаційного характеру, що вказують на необхідність модернізації черв'ячної пари. Технологічні особливості черв'ячної пари дозволяють робити редуктори з великим передатним співвідношенням. При цьому ця передача залишається компактною і витримує великі навантаження. Основні переваги черв'ячної пари (передачі) [4]: 1) Високе передатне співвідношення при використанні всього двох деталей. Воно може досягати 1:110, хоча такі передачі використовуються не так часто. Щоб отримати таке співвідношення використовую лише циліндричні пристрої (шестірні), то для цього знадобиться мінімум передача з трьох деталей (шестерень); 2) Компактність редуктора на основі черв'ячної пари, знову ж таки, завдяки черв'яку; 3) Висока плавність ходу порівняно з циліндричними системами; 4) Низький рівень шуму черв'ячної передачі заснований на тому, що черв'як плавно ковзає по зубцях, на відміну від шестеренчастих циліндричних передач. Черв'ячна передача має так званий ефект самогальмування. Ця властивість приносить додаткові позитивні функції -відпадає необхідність використовувати гальмівний пристрій. При цьому черв'як не дає прокручуватися черв'ячному колесу самостійно. Але це властивість може створювати додаткові труднощі, тому обов'язково враховується під час створення механізмів з урахуванням черв'ячних пар. Черв'якова пара також має деякі недоліки, які враховуються при створенні редукційних систем та механізмів на її основі [4]. Низький відсоток ККД утворюється в результаті високого коефіцієнта тертя черв'яка із зубчастим колесом. На ККД також впливає високе передатне співвідношення. У середньому ККД зубчастих передач дорівнює близько 55%. Щоб його підвищити, для зубчастого колеса та поверхні черв'яка використовують матеріали з низьким коефіцієнтом тертя – бронзу, загартовану сталь. У деяких системах використовують пластики на основі капрону (та інші сучасні модифікації), вони мають не тільки низький коефіцієнт тертя, але значно знижують рівень шуму. Високе нагрівання редукторів на черв'ячній парі. Знову ж таки, все через всюдисуще тертя. Тому для зниження тертя використовують спеціальні мастила, а також додаткове охолодження, яке може здійснюватися безпосередньо подачею повітря. Створення ребер охолодження на корпусі редуктора, використання бронзових черв'ячних коліс - це робиться видалення надлишків тепла і негативною стороною черв'ячної передачі [4]. Черв'ячні передачі можна використовувати передачі потужності трохи більше 60 кВт, у разі підвищення цього порога використовують глобоїдні передачі. Правда, такі системи рідкість, але все ж таки зустрічаються в деяких промислових механізмах. При цьому беруть до уваги безпосередньо конкретні умови експлуатації, де враховуються сотні факторів механізму та умов його роботи, а також економічну ефективність та доцільність. Ще одинНедолік - це люфт вихідного валу, який збільшується при зносі черв'ячного колеса. Незважаючи на це, на основі черв'ячних систем створюються механізми, які використовуються в пристроях ЧПУ, роботизованих механізмах та прецизійних пристроях. Черв'якові пари переважно використовуються у самостійному виконанні, на її основі створюються різні класи редукторів. Незважаючи на деякі недоліки системи, у редукторах вона використовується як найпоширеніша. За фактом, черв'ячні редуктори мають більший знос і менший ресурс експлуатації, але це пов'язано кілька від самої системи, а залежить безпосередньо від режиму експлуатації. Використання редукторів на основі черв'ячної пари має деякі особливості, які зазвичай вказуються безпосередньо в документах про їх експлуатацію. При дотриманні описаних там правил час роботи черв'ячних редукторів відповідає їх гарантованим термінам [1]. У зв'язку з тим, що черв'ячне колесо виконується, як правило, з пластмас або композиційних матеріалів термін служби його недовговічний (150 тис. - 200 тис. км) і плюс до всього цього нове черв'ячне колесо неможливо буде встановити замість старого виробленого і ЕУР доведеться змінювати цілком. Тому щоб цього уникнути розглядатиметься виготовлення черв'ячного колеса з безолов'яної бронзи БрА9Ж4, яке запресовуватиметься на маточину тихохідного колеса під посадку H7/s6 (рис. 1). Черв'яковий вал під заміну слід виготовляти із середньовуглецевої сталі марки 40Х з поверхневим загартуванням до твердості (45...54) HRC з подальшим шліфуванням витків [3]. В результаті такої заміни зросте ковзання та відбудеться невелике збільшення ККД передачі та збільшиться термін служби ЕУР. Також зростає ремонтопридатність ЕУР через те, що достатньо будезапресувати новий зубчастий вінець заміни старого. Рисунок 1 - Черв'ячна пара в розрізі електропідсилювача рульового керування Недоліком встановлення такого черв'ячного колеса на привід ЕУР стане збільшення ціни ЕУР на 10-15%. Графіки, що демонструють характеристики роботи електропідсилювача після модернізації (рис. 2-4) [2]: Рисунок 2 - Залежність максимального компенсуючого моменту від швидкості, що створюється системою для автомобілів сімейства ВАЗ-2123 Рисунок 3 - Залежність зусилля на рульовому колесі від швидкості руху автомобіля 4 - Залежність зусилля на рульовому колесі від швидкості обертання рульового колеса для автомобіля, що стоїть на місці