Explicație diagramă de îmbinare în U: piese, tipuri și cum se măsoară o îmbinare universală

Când un arbore de transmisie începe să bată la schimbarea treptelor de viteză sau să tremure la viteza pe autostradă, decizia de reparație se rezumă de obicei la o problemă practică: identificarea exactă a articulației cardanice montate pe vehicul, de multe ori după ce ani de zile de sare de drum au estompat numărul piesei imprimat pe arborele transversal. O diagramă de îmbinare în U este instrumentul cel mai direct pentru acea lucrare. Citiți corect, transformă o piesă uzată în trei sau patru dimensiuni măsurabile, iar acele dimensiuni în înlocuitorul potrivit. Acest articol acoperă ceea ce etichetează o diagramă standard, cum se comportă geometria încrucișată și jug sub sarcină, tipurile de îmbinări pe care le disting cele mai multe diagrame și rutina de măsurare pe care o urmează atelierele și cumpărătorii de piese înainte de a comanda.

Ce etichetează de fapt o diagramă de îmbinare în U

Fiecare diagramă convențională a unei articulații universale de tip Cardan se concentrează pe o singură componentă: arborele transversal, adesea numit păianjen. Patru știfturi lustruite se extind din centrul său la intervale de 90 de grade, iar fiecare știft poartă un rulment cu role cu ace ambalat în interiorul unui capac al rulmentului. Jugurile de antrenare și cele conduse se potrivesc peste perechi opuse de toroane, astfel încât cuplul poate trece printr-un unghi în timp ce ambii arbori continuă să se rotească.

Părțile pe care le arată fiecare diagramă

Arborele transversal (păianjen): centrul de încărcare; duritatea trunionului și finisarea suprafeței decid în mare măsură durata de uzură.
Capace de rulment cu role cu ace: patru pe articulație; acele împrăștie sarcina și lasă fiecare jug să se articuleze cu câteva grade sub cuplu.
Sigilii: ține grăsimea și ține apa și nisipul afară; Defectarea etanșării este punctul de plecare obișnuit al uzurii îmbinării.
Pasaj și fiting pentru unsoare: la îmbinările cu ungere, un traseu găurit prin arborele transversal alimentează toate cele patru capace dintr-un singur fiting.
Hardware de retenție: inele de fixare, cleme injectate sau plăci de rulment care blochează capacele în urechile jugului.

Versiunile de inginerie ale diagramei adaugă încă o variabilă: unghiul de operare dintre cei doi arbori, scris de obicei ca litera greacă alfa. Acest unghi unic separă o imagine care doar numește părți dintr-o diagramă care prezice cum se va comporta îmbinarea în funcționare.

Cum se comportă geometria încrucișată și jug sub sarcină

Mecanismul este format din două balamale așezate la 90 de grade între ele și unite printr-o cruce. Acest aranjament transportă cuplul printr-un unghi, dar nu la o viteză perfect constantă: o singură articulație Cardan care rulează într-un unghi își rotește arborele de ieșire puțin mai rapid, apoi ușor mai lent, de două ori pe rotație. Leagănul crește odată cu unghiul. La 10 grade, viteza de ieșire deviază cu aproximativ 1,5 la sută de fiecare parte a mediei; sub câteva grade, fluctuația este abia vizibilă, în timp ce peste aproximativ 20 de grade se transformă în vibrații și uzură accelerată.

Acesta este motivul pentru care unghiurile de lucru domină designul transmisiei. Practica obișnuită a OEM menține unghiul de funcționare al fiecărei articulații sub aproximativ 3 grade și se potrivește unghiurilor pereche în aproximativ 1 grad, astfel încât variația vitezei unei articulații o anulează pe cea a celeilalte. Acolo unde o singură articulație nu poate face față - arbori scurti, cuplu mare, cursă extremă a suspensiei - diagrama își schimbă forma: un aranjament cardan dublu adaugă un jug de centrare și o a doua cruce, suprimând cea mai mare parte a fluctuațiilor.

Pentru a vedea unde se află articulația universală între cutia de viteze și ax - alături de jugul de alunecare, rulmentul central și flanșele de conectare - ghidul pentru ceea ce alcătuiește o transmisie completă îl plasează în context de asamblare complet. Arborele care transportă aceste îmbinări în majoritatea configurațiilor cu tracțiunea spate este arborele de susținere:

Prop Shaft for Rear-Wheel-Drive Drivelines

Arborele de susținere pentru liniile de transmisie cu tracțiune spate Acest arbore intermediar face o punte între transmisia și axa motoare în configurațiile cu tracțiunea roților din spate, purtând articulațiile universale discutate aici. Construcția sa din oțel aliat de înaltă rigiditate, rulmentul de susținere de precizie și echilibrarea dinamică fac ca merită să fie revizuit atunci când alegeți un ansamblu complet de arbore de punte. Vizualizare produs →

Tipurile de îmbinare acoperă majoritatea diagramelor

Diagramele de identificare sortează îmbinările universale de-a lungul a două axe: arhitectura internă și modul în care sunt reținute capacele lagărelor. Arhitectura se împarte în cruce cardan unică, ansamblul cardan dublu și opțiunea unsabil versus sigilat. Stilul de retenție contează cel mai mult în timpul înlocuirii, deoarece decide de ce unelte are nevoie lucrarea și dacă jugul trebuie modificat.

Stilurile de reținere determină modul în care o articulație în U se desprinde, motiv pentru care apar în mod proeminent în diagramele de identificare.
Stilul de retenție	Cum o arată diagrama	Aplicație tipică
Inel elastic intern	Inele de fixare așezate într-un găurit în interiorul fiecărei urechi de jug	Majoritatea puțurilor pentru autoturisme și camioane ușoare
Inel de fixare extern	Clipuri montate în jurul exteriorului urechilor jugului	Arbore off-road și pentru sarcini grele
Blocare injectată (clip C)	Un inel plat de plastic injectat într-o canelură	Mulți arbori de transmisie cu echipament original
Rotund complet cu plăci de rulment	Plăci cu șuruburi care fixează capacele rulmentului	Camioane comerciale și vehicule industriale

Seria de dimensiuni restrânge și mai mult câmpul. Practica pieței de schimb din America de Nord grupează îmbinările în serii numerotate - 1310, 1330, 1350, 1410 și mai departe – fiecare definit printr-o combinație fixă de diametrul capacului și lățimea totală a îmbinării. Cunoașterea seriei transformă o cerere vagă într-o parte exactă.

Măsurarea unei îmbinări în U față de diagramă

Ghidurile de măsurare de la marii producători de rulmenți urmează aceeași secvență, iar un șubler digital este singurul instrument de care au nevoie majoritatea locurilor de muncă. Lucrați în această ordine:

Confirmați stilul de reținere. Inel elastic, clemă injectată sau placă de rulment - aceasta decide cum iese îmbinarea veche.
Măsurați diametrul capacului rulmentului. Măsurați peste exteriorul fiecărui capac, nu peste trunionul uzat; uzura schimba trunionul dar nu si capacul.
Măsurați lățimea totală a îmbinării. De la fața exterioară a unui capac lagăr până la fața exterioară a capacului opus — diagrama indică punctele de referință corecte pentru fiecare stil de retenție.
Verificați ungerea. Observați dacă îmbinarea este unsabilă și unde se află fitingul: într-o șapcă, în cruce sau pe o slinger.
Potriviți numerele cu o diagramă în serie. O diferență de jumătate de milimetru înseamnă de obicei o serie diferită, nu o piesă uzată.

Două măsurători - diametrul capacului rulmentului și lățimea totală a îmbinării - separă seria de dimensiuni comune a îmbinării în U.
Seria	Diametru capac rulment	Lățimea totală a îmbinării
1310	1,062 inchi (27,0 mm)	3,219 inchi (81,8 mm)
1330	1,062 inchi (27,0 mm)	3,625 inchi (92,1 mm)
1350	1,188 inchi (30,2 mm)	3,625 inchi (92,1 mm)
1410	1,188 inchi (30,2 mm)	4,188 inchi (106,4 mm)

Două obiceiuri previn majoritatea erorilor de comandă. În primul rând, măsurați cu îmbinarea curată: grăsimea împachetată și scara de rugină distorsionează citirile etrierului suficient pentru a depăși o limită de serie. În al doilea rând, verificați din nou jugul, precum și îmbinarea, deoarece o ureche de jug întinsă nu va ține o îmbinare corectă chiar și atunci când îmbinarea în sine măsoară exact corect.

Utilizarea diagramei pentru a citi uzura și defecțiunea

Aceeași diagramă funcționează ca o hartă de defecțiuni, deoarece fiecare parte etichetată eșuează într-un mod recunoscut:

Tornii brinelled: adâncituri pătrate sub rolele acului cauzate de încărcarea cu șoc; simțit ca un zgomot când cuplați o treaptă de viteză.
Garnituri de capac eșuate: grăsimea scapă, apa intră, acele se corodează — începutul clasic al uzurii finale.
Capace de rulment uscate: gresarea omisă lasă acele să se prăbușească, producând vibrații care cresc odată cu viteza drumului.
Urechi jug alungite: crucea se balansează în interiorul jugului, provocând zgomot de degajare chiar și după instalarea unei noi îmbinări.

Un detaliu contează cel mai mult în timpul instalării: pe un arbore cu două îmbinări, jugurile sudate de la fiecare capăt trebuie să fie fazate, cu urechile aliniate în același plan, astfel încât fluctuația vitezei unei îmbinări o anulează pe cea a celeilalte. Reasamblarea unui arbore defazat recreează însăși vibrația pe care noile articulații au fost menite să le repare.

Unde se termină diagramele de îmbinare în U și încep diagramele de îmbinare CV

Cele două familii comune rezolvă probleme diferite. O articulație universală de tip cruce este simplă, rigidă la torsiune și ieftin de întreținut, dar nu este un dispozitiv cu viteză constantă, așa că se potrivește arborilor de transmisie care rulează la unghiuri mici și fixe. O articulație CV - tip Rzeppa sau trepied - menține viteza de ieșire cu adevărat constantă prin unghiuri de 40 de grade sau mai mult , motiv pentru care axele cu tracțiune față și semiarborii cu suspensie independentă îl folosesc în schimb.

La vehiculele cu tracțiune față și cu tracțiune integrală, ansamblul complet construit în jurul articulațiilor CV este axa în sine - unul dintre ansamblurile transmisiei pe care Quaconst le produce și furnizează pentru programele OEM și distribuția de piață de schimb:

Ansamblu axă CV / arbore de transmisie Construit conform standardelor OE cu prelucrare CNC de precizie, acest ansamblu complet de axă CV găzduiește articulațiile CV la capătul roții descrise mai sus. Se potrivește vehiculelor cu tracțiune față și cu tracțiune integrală și este un pas natural următor odată ce diagrama de dispunere a osiilor este identificată. Vizualizare produs →

Distincția se estompează și pe vehiculele utilitare ușoare. Multe osii spate ATV și UTV împerechează o articulație universală la capătul diferențial cu o articulație CV la capătul roții, în timp ce mașinile mai grele una lângă alta au adesea articulații în U de-a lungul întregului arbore. Prin urmare, aprovizionarea piesei potrivite începe cu diagrama corectă pentru structura osiilor:

Arborele axului ATV / UTV / SSV Axele utilitare ușoare combină adesea o articulație universală la capătul diferențial cu o articulație CV la capătul roții. Acest arbore de osie 4340 chromoly, cu articulații cu articulație înaltă și cizme TPEE etanșate, se potrivește cu o dispunere mixtă și rezistă utilizării off-road cu sarcini mari. Vizualizare produs →

Ambele familii comune se află în interiorul lanțului mai larg de aprovizionare cu transmisii, și catalogul componentelor transmisiei arată cum sunt organizate semiarborele, arborele de punte și îmbinările individuale pentru programele OEM și distribuția aftermarket deopotrivă.

O diagramă de îmbinare în U este o instrucțiune de măsurare, nu doar o imagine. Diametrul capacului, lățimea totală a îmbinării, stilul de reținere și locația racordării de grăsime identifică orice îmbinare de tip cruce; potrivite corect, aceleași dimensiuni decid dacă înlocuitorul rulează silențios pentru următoarele sute de mii de kilometri sau revine ca o plângere de vibrații. Cumpărătorii care tratează diagrama în acest fel - și verifică fiecare măsurătoare în raport cu o diagramă de serie înainte de a comanda - elimină cea mai mare parte a riscului de înlocuire a articulației în U, indiferent dacă piesa este destinată unui arbore de transmisie a unui autoturism, unui arbore de susținere a unui vehicul comercial sau a unei axe de vehicul utilitar..