Ремонт промышленных карданных валов

Помимо автомобилей и другой мобильной техники, карданные валы широко применяются и в приводах различного промышленного оборудования, например:
- в прокатных станах и бумагоделательных машинах ;
- в приводах гидравлических и газовых насосов (нефте-газовая промышленность, строительство);
- к промышленным карданным валам также относят валы приводов тепловозов, дизель-поездов, и другого железнодорожного транспорта.
 

 
Назначение у промышленных карданных валов, как и у любых других, состоит в передаче крутящего момента от силовой установки к исполнительному механизму с минимальными потерями.
    В основе промышленного карданного вала лежит широко распространенный карданный шарнир. В соответствии с этим, промышленные карданные валы имеют ту же кинематику шарнира, на них распространяются те же законы теории механизмов и машин, как и на любую другую карданную передачу: равенство углов поворота в шарнирах β1=β2, W или Z конфигурация расположения шарниров.   
Отличительными чертами промышленных карданных валов являются их габаритные размеры и величина передаваемого крутящего момента. Так, фирма GWB выпускает валы для передачи крутящих моментов от 2,4 до 1300 кНм, с диаметром присоединительных фланцев от 100 до 550 мм. Под заказ можно изготовить карданные валы для передачи крутящего момента до 15000 кНм, с диаметром фланцев до 1200 мм.
В большинстве конструкций используются карданные валы без промежуточных опор - подвесных подшипников. При этом валы могут быть  составлены из нескольких частей. Применяются валы, как с компенсаторами длины (подвижными шлицевыми соединениями Slip Joint), так и без них.
    Карданные валы, в зависимости от области их применения,  работают в различных условиях эксплуатации. Экстремально высокие и низкие температуры, агрессивные среды, избыточное или недостаточное давление, высокая влажность воздуха – вот основные факторы, влияющие на выбор конструктивных и технологических параметров, закладываемых при проектировании и производстве валов.  
Одинаковые, на первый взгляд, карданные валы могут существенно отличаться по исполнению и условиям эксплуатации. Допустимый угол поворота в карданном шарнире, конструкция, место расположения и количество пресс-масленок крестовины, наличие антикоррозионных покрытий крестовины, конструкция уплотнений, марка закладываемой в подшипники смазки, параметры покрытий шлицевой пары, и многое другое. Эти нюансы делают невозможным «слепой» заказ вала по каталогу производителя, что объясняет необходимость живого общения с инженерами производителей карданных валов.   
    В общем случае карданный вал состоит из 2 фланцев, 2 крестовин, шлицевой пары, вилки и трубы. Вилки и шлицевая пара соединяются с трубой посадкой с натягом, после чего производится их сварка кольцевыми швами.
    По конструкции проушин под подшипники крестовин различают валы с неразъемными и разъемными фланцами и вилками.
 
 

При этом одни производители отдают предпочтение неразъемным проушинам (Voith, Maina), а другие (GWB, Welte) разъемным. Конструкция проушин может изменяться в зависимости от серии вала (передаваемого крутящего момента). Например, для валов серий 587 и 687 применяются неразъемные проушины, а для серий 390, 392, 393, 492, 498 – разъемные.
В зависимости от конструкции проушин применяются различные схемы фиксации крестовин. Для неразъемных проушин применяются стопорные кольца, реже стопорные крышки. Для разъемных конструкций применяется оригинальный способ крепления крестовин: на стаканах подшипников изготовлены специальные упорные бурты, а в проушинах фланцев и вилок – соответствующие буртам проточки. Такая конструкция существенно упрощает монтаж и демонтаж крестовин, что облегчает процесс обслуживания и ремонта валов непосредственно на месте их установки. В тоже время, данное конструктивное решение усложняет процесс изготовления деталей (подшипников крестовин, фланцев и вилок), из-за чего такая конструкция получается дороже неразъемной.
Отдельно необходимо выделить карданные валы для железнодорожного транспорта, которые применяются в приводах тепловозов и локомотивов с гидропередачей; дизель-поездов; рельсовых автобусов и различных дрезин, оснащенных ДВС.
В четырехосных трансмиссиях крутящий момент от гидротрансформатора к редукторам средних колесных пар передается двумя «раздаточными» карданными валами 1. Далее, с помощью двух «межосевых» карданных валов 2, крутящий момент передается на редукторы крайних колесных пар (рис.1).
 

Рис. 1. Трансмиссия четырехосных тепловозов

     
В двухосных трансмиссиях крутящий момент от гидротрансформатора передается на редукторы колесных пар двумя «основными» карданными валами Рис. 2

 
Рис. 2. Трансмиссия двухосных тепловозов

Все применяемые на железнодорожном транспорте карданные валы стандартизованы, и должны соответствовать требованиям ГОСТ 28300-2010. Данный стандарт устанавливает общие технические условия на железнодорожные карданные валы типоразмеров от 21 до 80 кНм. Для узкоколейных тепловозов и дрезин применяются автомобильные карданные валы.
 В следующих статьях мы более подробно остановимся на конструкциях отдельных элементов промышленных карданных валов, их конструктивных отличиях в зависимости от области применения, рассмотрим технологии их производства и ремонта.