namiТруды НАМИTrudy NAMI0135-3152ФГУП «НАМИ»nami-111Research ArticleАВТОМОБИЛЕСТРОЕНИЕAUTOMOBILE DEVELOPMENTКарданные передачи ОАО «Белкард» и перспективы развития их конструкцийCardan drives of Belkard Ltd and their design development prospectsКостюковичГ. А.KostyukovichG. A.

канд. техн. наук, заместитель директора по техническому развитию

г. Гродно 230026

PhD (Eng), Deputy Director for Technical Development

Grodno 230026

gsktb@belcard-grodno.comКипнисМ. Е.KipnisM. E.

инженер

г. Гродно 230026

engineer

Grodno 230026

maratkipnis@mail.ruНосовС. А.NosovS. A.

инженер консультант

г. Чкаловск 606541, Нижегородская область

engineer consultant

Chkalovsk 606541, Nizhny Novgorod Region

vikon_v@mail.ruСавельевВ. А.SavelievV. A.

канд. техн. наук, старший научный сотрудник управления «Исследования и испытания силовых агрегатов и их компонентов» испытательного центра продукции автомобилестроения

г. Москва 125438

PhD (Eng), senior researcher, Department “Research and testing of power units and their components” test center for automotive products

Moscow 125438

valeriy.savelev@nami.ruОАО «Белкард»БеларусьOJSC “Belkard”BelarusООО «Викон-Авто»Россия“Vikon-Avto” LtdRussian FederationГНЦ РФ ФГУП «НАМИ»РоссияFederal State Unitary Enterprise “Central Scientific Research Automobile and Automotive Engines Institute” (FSUE “NAMI”)Russian Federation201913072020034352Copyright © Костюкович Г.А., Кипнис М.Е., Носов С.А., Савельев В.А., 20202020Костюкович Г.А., Кипнис М.Е., Носов С.А., Савельев В.А.Kostyukovich G.A., Kipnis M.E., Nosov S.A., Saveliev V.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://nami.elpub.ru/jour/article/view/111Введение

Введение. Карданная передача – мощный генератор крутильных и изгибных колебаний, ощущаемых субъективно как вибрации и воздействующих на собственные узлы и конструктивно связанные с ней механизмы транспортного средства. Крутильные, изгибные и продольные колебания системы «карданная передача» являются основной причиной износа контактирующих поверхностей узлов и их элементов, находящихся под воздействием силовых факторов – нормальных сил и крутящих моментов. Одной из основных причин выхода из строя карданной передачи является износ её узлов и деталей, приводящий к необходимости решения комплекса задач.

Цель исследования – повысить качество карданных передач производства ОАО «Белкард».

Методология и методы

Методология и методы. Разработка конструкций карданных передач нового поколения с изменением технологии изготовления их элементов и применением прогрессивных материалов.

Результаты и научная новизна. Новые решения нашли применение в конструкции и технологии изготовления шарнирного узла. Для изготовления крестовин шарнирного узла впервые в практике автомобилестроительных предприятий Союзного государства использована сталь пониженной прокаливаемости 60ПП, в результате получены более высокие технико-экономические показатели шарнирного узла. На современном уровне решена проблема подвижного шлицевого соединения карданной передачи, в конструкции которой использовано антифрикционное полимерное покрытие шлицев и эффективное уплотнение этого соединения. С целью повышения надёжности соединения карданной передачи и сопрягаемых агрегатов разработаны фланец-вилки с торцовыми зубьями. Отмечается, что перспективное направление развития карданных передач – это использование в их конструкциях шарниров равных угловых скоростей и труб карданных валов из полимерных композиционных материалов. Создан автоматизированный виртуальный испытательный комплекс. Приоритет новых конструкций автокомпонентов и разработанных технологий защищён патентами Республики Беларусь, Российской Федерации, Украины.

Практическая значимость

Практическая значимость. Разработана и утверждена в установленном порядке нормативная документация, регламентирующая технологию изготовления и контроль качества. Новые конструкции типизированы по передаваемому крутящему моменту, размерам шарниров, шлицевым соединениям, присоединительным элементам. Автоматизированный виртуальный испытательный комплекс позволяет сократить сроки разработки новых конструкций карданных передач.

Introduction

Introduction. The cardan drive is a powerful generator of torsional and crooked movements, perceived subjectively as vibrations acting on components of the drive and structurally associated vehicle mechanisms. Torsional, bending and longitudinal vibrations of the “cardan drive” system are the main causes of the contact surfaces wear of nodes and their elements under the influence of force factors acting force and torque. One of the main reasons for the cardan transmission failure is the wear of its components and parts, which necessitates the solution of a complex of problems.

The purpose of the study was to improve the quality of driveshafts manufactured by Belkard Ltd. Methodology and research methods. The designs of new-generation driveshafts were being developed taking into account the changes in the elements manufacturing technology and the use of progressive materials.

Scientific novelty and results. New solutions were applied in the design and manufacturing technology of the hinge assembly. Low-hardened-ability steel 60PP was used to manufacture the crosspieces of the hinge assembly at the automotive enterprises of the Commonwealth of Independent States practically for the first time, due to which higher technical and economic indicators of the hinge assembly have been obtained. The problem of a movable splined joint of a cardan drive was solved, the design of which included an antifriction polymer coating of the splines and effective sealing of this joint. In order to increase the connective reliability of the universal joint transmission and the mating units, flange forks with end teeth were developed. The use of joints of equal angular velocities and cardan shafts pipes made of polymer composite materials was noted to be a promising direction in the design development of cardan gears. An automated virtual test complex was created. The priority of automotive components of new designs and developed technologies was protected by patents of the Republic of Belarus, the Russian Federation, Ukraine.

Practical significance

Practical significance. Standard documentation regulating manufacturing technology and quality control has been developed and approved in the prescribed order. New designs were typical as to their transmitted torque, joint dimensions, spline joints, and connecting elements. A newly-created automated virtual test complex allowed to reduce the time of new cardan gear designs development.

карданная передачашарниршлицевое соединениекрестовинаизносфакторы изнашиваниядолговечностьcardan drivehingespline connectioncrosspiecewearwear factorsdurabilityReferencesМалаховский Я.Э., Лапин А.А., Веденеев Н.К. Карданные передачи. – М.: Машгиз, 1962. – 156 с.Malakhovskiy Ya.E., Lapin A.A., Vedeneev N.K. [Cardan transmission]. Moscow, Mashgiz Publ., 1962. 156 p. (In Russian)Беркер А.Х. Проектирование универсальных шарниров и ведущих валов. – Л.: Машиностроение, 1984. – 464 с.Berker A.Kh. [Design of universal joints and drive shafts]. Leningrad, Mashinostroenie Publ., 1984. 464 p. (In Russian)Иванов С.Н. Трансмиссионные валы нового поколения // Автомобильная промышленность. – 1998. № 11. – С. 23–27.Ivanov S.N. [New generation transmission shafts]. Avtomobil’naya promyshlennost’, 1998, no. 11, pp. 23–27. (In Russian)Кравченко В.И., Костюкович Г.А., Струк В.А. Карданные передачи. Конструкция. Материалы. Применение. – Мн.: Тэхналогiя, 2006. – 409 с.Kravchenko V.I., Kostyukovich G.A., Struk V.A. [Cardan transfers. Design. Materials Application]. Minsk, Tekhnalogiya Publ., 2006. 409 p. (In Russian)Иванов С.Н. Карданные передачи ведущих валов трансмиссий машин и систем (конструкции, теория, расчёт, испытания, эксплуатация, ремонт). – М.: Изд-во ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ», 2014. – 232 с.Ivanov S.N. [Cardan drives of drive shafts of transmissions of vehicles and systems (designs, theory, calculation, testing, operation, repair)]. Moscow, FSUE “NAMI”, 2014. 232 p. (In Russian)Saveliev V.A. Critical speed of propshaft and effect of forced synchronization in transmission of straight-four engine vehicles // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, 386 (2018) 012005. – DOI: 10.1088/1757899X/386/1/012005.Saveliev V.A. Critical speed of propshaft and effect of forced synchronization in transmission of straight-four engine vehicles. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, 386 (2018) 012005. DOI: 10.1088/1757899X/386/1/012005.Иванов С.Н., Савельев В.А., Кочешков Н.П. Особенности расчёта карданной передачи с целью обеспечения её безопасной работы в процессе эксплуатации // Журнал ААИ. – 2010. – № 5 (64). – С. 46–48.Ivanov S.N., Saveliev V.A., Kocheshkov N.P. [Design peculiarity of propeller shaft to provide its safe work]. Zhurnal AAI, 2010, no. 5 (64), pp. 46–48. (In Russian)Заславский О.Я. Системный подход как метод исследования долговечности карданной передачи // Автомобильная промышленность. – 1981. – № 11. С. 21–24.Zaslavskiy O.Ya. [A systematic approach as a method of studying the durability of the universal joint transmission]. Avtomobil’naya promyshlennost’, 1981, no. 11, pp. 21–24. (In Russian)Шепеляковский К.З. Самоотпуск при высокочастотной закалке. – М.: Машгиз. – 1955. – 216 с.Shepelyakovskiy K.Z. [High quenching self tempering]. Moscow, Mashgiz Publ., 1955. 216 p. (In Russian)Костюкович Г.А. Технология изготовления крестовин карданных валов из стали пониженной прокаливаемости 60ПП // Веснiк ГрДУ. – 2003. – № 1. С. 68–74.Kostyukovich G.A. [Technology for universal joints of cardan shafts from steel of low hardenability 60PP]. Vesnik GrDU, 2003, no. 1, pp. 68–74. (In Russian)Hoffmann W. Faserverbundwerkstoff in Antriebsstrang. Fibre Composite in Driveline // Automobiltechnische Zeitschrift. – 91 (1989). – No. 3. – P. 149–152.Hoffmann W. Faserverbundwerkstoff in Antriebsstrang. Fibre Composite in Driveline. Automobiltechnische Zeitschrift, 91 (1989), no. 3, pp. 149–152.Иванов С.Н., Савельев В.А., Кочешков Н.П. Карданные передачи трансмиссий. Перспективы и проблемы // Автомобильная промышленность. – 1988. № 12. – С. 20–21.Ivanov S.N., Saveliev V.A., Kocheshkov N.P. [Cardan transmissions of transmissions. Prospects and challenges]. Avtomobil’naya promyshlennost’, 1988, no. 12, pp. 20–21. (In Russian)Иванов С.Н., Соколов О.В. Карданные валы с трубами из композиционного материала // Автомобильная промышленность. – 1986. – № 1. – С. 19–20.Ivanov S.N., Sokolov O.V. [Cardan shafts with composite pipes]. Avtomobil’naya promyshlennost’, 1986, no. 1, pp. 19–20. (In Russian)Савельев В.А. Особенности расчёта листовых рессор и труб карданных валов из гибридных полимерных композиционных материалов // Труды НАМИ. – 1989. – № 207. – С. 83–92.Saveliev V.A. [Features of the calculation of leaf springs and driveshaft pipes from hybrid polymer composite materials]. Trudy NAMI, 1989, no. 207, pp. 83–92. (In Russian)Лютцау В.Г., Махутов Н.А., Полилов А.Н. Проблемы и перспективы применения композитных материалов в машиностроении // Машиноведение. 1988. – № 2. – С. 3–11.Lyuttsau V.G., Makhutov N.A., Polilov A.N. [Problems and prospects of the use of composite materials in mechanical engineering]. Mashinovedenie, 1988, no. 2, pp. 3–11. (In Russian)Мельников В. BMW M3/M4: совершенство? // Авторевю. – 2014. – № 11. – С. 26–29.Mel’nikov V. [BMW M3 / M4: perfection?]. Avtorevyu, 2014, no. 11, pp. 26–29. (In Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.