В последнее время на пассажирских вагонах участились случаи облома ведущего шестерни-вала редуктора ТРКП. При детальном изучении вопроса было установлено, что поломки вызваны сильным износом выходной части вала по диаметру вблизи резинового манжета запорной крышки подшипника №32311. Одной из причин преждевременного износа вала является низкое качество изготовления партии валов самим заводом-производителем, однако и на других партиях более качественных валов также наблюдается сильный износ. На наш взгляд, преждевременный износ ведущего вала происходит вследствие воздействия на него больших динамических нагрузок от неуравновешенности карданного привода ТРКП. Сегодня, практически в каждом вагонном депо установлен балансировочный стенд, на котором все карданные валы проходят динамическую балансировку с допуском (согласно Руководству по ремонту Р4884 РВ) остаточного дисбаланса в пределах до 45÷55гр·см на каждый конец вала. При этом подобных проблем с ведущей шестерней-валом редуктора от средней части оси колесной пары не возникают. Следовательно, установленные нормы остаточного дисбаланса для карданных валов привода МАБ-2, ВБА 32/2 вполне приемлемы, а вот для карданных валов привода ТРКП они не соответствуют действующим эксплуатационным нагрузкам.

Нами были проведены исследования по установлению допускаемой величины остаточного дисбаланса на карданные валы ТРКП в старой и новой технической документации. Ниже приведены результаты:

- ТУ-023 ПКБ ЦВ по эксплуатации и текущему содержанию редукторно-карданных приводов подвагонных генераторов цельнометаллических пассажирских вагонов (1968г.) в таблице 6 указана величина 20гр·см;

- руководство 35.2-310473221-002-03 по ремонту карданные валы редукторно-карданных приводов вагонных генераторов пассажирских ЦМВ (2003г.) на стр.30 не допускается дисбаланс более 20гр·см;

- руководство Р 4684 РВ редукторно-карданные приводы вагонных генераторов пассажирских ЦМВ (1986г.) на стр. 229 не допускается дисбаланс более 50гр·см.

Как видно, приведенные величины сильно отличаются. Для установления истины мы обратились к действующим международным стандартам, согласно которых были выполнены расчеты по определения допускаемой величины остаточного дисбаланса для карданных валов привода МАБ-2, ВБА 32/2 и отдельно для ТРКП (см. Приложение 1,2). Расчеты только подтвердили нашу гипотезу о неверной трактации величины допустимого остаточного дисбаланса на карданные валы. В-частности, величина 45гр·см остаточного дисбаланса на валы привода МАБ-2, ВБА 32/2 указана применительно для каждой из сторон вала при его динамической балансировке, т.е. ее сумма на весь карданный вал не должна превышать величины 90гр·см. В то время, как величина 50гр·см остаточного дисбаланса на валы привода ТРКП указана как суммарная величина на весь карданный вал, т.е. ее величина для каждой из сторон вала при его динамической балансировке не должна превышать 25гр·см, а лучше 20гр·см. Это позволит снизить в 2 раза эксплуатационные динамические нагрузки на ведущий шестерню-вал редуктора ТРКП и избежать проблем с преждевременным его износом. Одновременно уменьшить время простоя вагона в ремонте и эксплуатационные расходы.

Выводы: необходимо провести среди ремонтников вагонных депо разъяснительную работу по правильной трактовке установленных норм остаточного дисбаланса на карданные валы в действующем руководстве Р 4684 РВ редукторно-карданные приводы вагонных генераторов пассажирских ЦМВ (1986г.), либо переработать инструкцию с учетом действующих международных стандартов, которые Украина, как государство, тоже приняла для использования, и переиздать.

Расчет величины допускаемого остаточного дисбаланса на карданные валы привода МАБ-2, ВБА 32/2.

Входные параметры для балансировки:

- карданный вал относится к несимметричному межопорному жесткому ротору;
- масса карданного вала (4696-63-02/02) M0= 30,6кг;
- положение карданного вала при балансировке (без излома крестовин) γ=0°;
- частота вращения карданного вала при балансировке (дорезонансная) n=700 мин-1;
- максимальная частота вращения карданного вала в трансмиссии (рабочая) n=3880мин-1;
- установленный класс точности балансировки (по таблице 1 ГОСТ ИСО 1940-1-2007) G16;
- допустимый удельный дисбаланс, (по рис.2 ГОСТ ИСО 1940-1-2007) eper =4г·см/кг;
- допустимый остаточный дисбаланс карданного вала Uper не должен превышать произведению его массы M0 и допустимого удельного дисбаланса eper , т.е.
Uper= M0· eper= 30,6·4= 122г·см.
Определение критерия качества проведения балансировки:

Балансировку вала следует проводить до тех пор, пока измеренный остаточный дисбаланс Urm не будет меньше допустимого остаточного дисбаланса Uper с учетом общей погрешности балансировки ∆U, которую вносит балансировочный станок и оправки для крепления вала (по п.7 ГОСТ ИСО 1940-2-99):
Urm ≤ Uper - ∆U.
Общая погрешность балансировки определяется как среднеквадратическое значение суммы квадратов всех погрешностей (по п.6 ГОСТ ИСО 1940-2-99):
∆U=(∑│∆U i│2)1/2 = (312+ 42 + 12)1/2 ≈ 31г·см, где
- максимальный монтажный дисбаланс при закрепления вала на оправках ∆U1 определяется как произведение его массы M0 и технологического допуска на посадку фланцевых соединений балансировочного станка Ø 90+0,01 (по п.3.9 из паспорта на балансировочный станок)
∆U1 =30,6·103·1·10-3=30,6г·см;
- максимальный остаточный дисбаланс опорных шпинделей балансировочного станка (по п.3.8 из паспорта) ∆U2 =4 г·см;
- минимально достижимый остаточный дисбаланс для данного типа балансировочного станка (по п.3.5 ГОСТ 20076-2007 ИСО 4553:1999), на котором производится балансировка (по п.3.7 из паспорта) ∆U3 =1 г·см.
Таким образом, общая погрешность балансировки прямо соответствует максимальному монтажному дисбалансу. Следовательно, балансировку вала следует производить до получения следующих значений суммарного дисбаланса:
Urm ≤ Uper - ∆U = 122– 31=91г·см,
Следовательно, при балансировке величина измеренного остаточного дисбаланса для каждой из сторон вала не должна превышать 45г·см.
Примечание: согласно, п.7.2.2 ГОСТ ИСО 1940-1-2007 при балансировке допускается следующее предельное распределение измеренного суммарного дисбаланса Urm по концам вала:
максимальное Uper max= 0,7· Uper = 0,7·91=64г·см;

минимальное Uper min= 0,3· Uper = 0,3·91=27г·см.

ВНИМАНИЕ: Приведенные выше расчеты выполнены для карданных валов производства Германии (4699-60-01/02; 4696-63-02/02) вес которых не превышает 30,6кг. Для карданных валов украинского производства Херсонского завода ВП4-4502010 полученные расчетные величины требуют уточнения, так как их технические характеристики (вес 36,6кг и максимальная частота вращения 2500мин-1) отличаются от валов немецкого производства.

ВНИМАНИЕ: при повторной установке вала на стенд, вследствие посадки крепежных деталей с технологическим допуском, показания остаточного дисбаланса могут изменяться, но не более чем на величину монтажного дисбаланса ∆U1=30,6г·см.

Приложение 2

Расчет величины допускаемого остаточного дисбаланса на карданные валы привода ТРКП.

Входные параметры для балансировки:

- карданный вал относится к несимметричному межопорному жесткому ротору;
- масса карданного вала M0= 9,3 кг;
- положение карданного вала при балансировке (без излома крестовин) γ=0°;
- частота вращения карданного вала при балансировке (дорезонансная) n=700 мин-1;
- максимальная частота вращения карданного вала в трансмиссии (рабочая) n=2500 мин-1;
- установленный класс точности балансировки (по таблице 1 ГОСТ ИСО 1940-1-2007) G16;
- допустимый удельный дисбаланс, (по рис.2 ГОСТ ИСО 1940-1-2007) eper =6г·см/кг;
- допустимый остаточный дисбаланс карданного вала Uper не должен превышать произведению его массы M0 и допустимого удельного дисбаланса eper , т.е.
Uper= M0· eper= 9,3·6= 56г·см;
Определение критерия качества проведения балансировки:

Балансировку вала следует проводить до тех пор, пока измеренный остаточный дисбаланс Urm не будет меньше допустимого остаточного дисбаланса Uper с учетом общей погрешности балансировки ∆U, которую вносит балансировочный станок и оправки для крепления вала (по п.7 ГОСТ ИСО 1940-2-99):
Urm ≤ Uper - ∆U.
Общая погрешность балансировки определяется как среднеквадратическое значение суммы квадратов всех погрешностей (по п.6 ГОСТ ИСО 1940-2-99):
∆U=(∑│∆U i│2)1/2 = (31*36*102+ 42 + 12)1/2 ≈ 31*36*10 г·см, где
- максимальный монтажный дисбаланс ∆U1 определяется как произведение его массы M0 и технологического допуска на посадку фланцевых соединений балансировочного станка Ø 90+0,01 (по п.3.9 из паспорта на балансировочный станок)
∆U1 =9,3·103·1·10-3=9,3г·см;
- максимальный остаточный дисбаланс опорных шпинделей балансировочного станка (по п.3.8 из паспорта) ∆U2 =4 г·см;
- минимально достижимый остаточный дисбаланс для данного типа балансировочного станка (по п.3.5 ГОСТ 20076-2007 ИСО 4553:1999), на котором производится балансировка (по п.3.7 из паспорта) ∆U3 =1 г·см.
Таким образом, общая погрешность балансировки прямо соответствует максимальному монтажному дисбалансу. Следовательно, балансировку вала следует производить до получения следующих значений суммарного дисбаланса:
Urm ≤ Uper - ∆U =56 – 10=46г·см.
Следовательно, при балансировке величина измеренного остаточного дисбаланса для каждой из сторон вала не должна превышать 22г·см.
Примечание: согласно, п.7.2.2 ГОСТ ИСО 1940-1-2007 при балансировке допускается следующее предельное распределение измеренного суммарного дисбаланса Urm по концам вала:
максимальное Uper max= 0,7· Uper = 0,7·46=32 г·см;

минимальное Uper min= 0,3· Uper = 0,3·46=14 г·см.

ВНИМАНИЕ: при повторной установке вала на стенд, вследствие посадки крепежных деталей с технологическим допуском, показания остаточного дисбаланса могут изменяться, но не более чем на величину монтажного дисбаланса ∆U1=9,3г·см.