Современные транспортные и технологические машины эксплуатируются в условиях сезонности сельскохозяйственных работ и существенных энергетических нагрузок. Карданные шарниры неравных угловых скоростей, являясь частью механических трансмиссий, работают в тяжелых условиях и являются объектами, лимитирующими надежность техники. Установлено, что температурный режим подшипниковых узлов карданных шарниров оказывает влияние на интенсивность изнашивания их рабочих поверхностей. При повышении температуры в зоне трения, вследствие механической работы и нагрева от окружающей среды и смежных источников тепловыделения, возникают условия граничного трения и превышения температуры до уровня самоотпуска материала. В результате исследований разработана конструкция карданного шарнира (RU199508), обеспечивающая интенсификацию процесса охлаждения его подшипниковых узлов непосредственно в зоне максимального тепловыделения во время работы карданного шарнира. Численное моделирование по методике расчета радиаторов, произведенное для карданного шарнира с крестовиной К 040 ГОСТ 13758-89 на игольчатых подшипниках № 804704 К5, показало величину площади наружной поверхности, достаточной для его охлаждения. При сочетании максимальных значений угла излома карданного шарнира, крутящего момента, угловой скорости и КПД 0,99 его подшипниковые узлы эффективно охлаждаются. Установлено, что при КПД подшипниковых узлов менее 0,952 их наружной поверхности уже недостаточно для обеспечения эффективного охлаждения и поддержания условий теплового баланса в зоне трения. Применение радиатора позволяет увеличить площадь теплоотдачи на 19%. Ребра радиатора, закрепленные на боковых поверхностях проушин вилок, толщиной 2 мм и расстоянием между ними 4 мм и общей площадью 166,1 см2 , обеспечат работоспособность подшипниковых узлов даже в случае уменьшения их КПД до 0,943 в результате механического изнашивания.
Modern transport and technological machines operate under the seasonality conditions of agricultural operations and significant energy loads. Universal joints of unequal velocity, being part of mechanical power transmissions, work under adverse conditions and limit equipment reliability. It was established that the temperature mode of the bearing assemblies of the universal joints affects the wear rate of their working surfaces. When the temperature in the friction zone increases due to mechanical operation and heating from the environment and adjacent heat sources, boundary friction and temperature conditions exceeding the level of material self-tempering occur. As a result of research, the universal joints (RU199508) were designed to ensure the intensification of cooling its bearing units directly in the maximum heat generation zone during the universal joint operation. Numerical simulation was performed according to the thechinque of calculating radiators for a universal joint with a cross K 040 GOST 13758-89 on needle bearings No. 804704 K5. The results showed the size of the outer surface area that is sufficient for its cooling. When the maximum values of the fracture angle of the universal joint, torque, angular velocity, and efficiency of 0.99 are combined, its bearing units are effectively cooled. It has been found that if the efficiency of the bearing assemblies is less than 0.952, their surface is no longer sufficient to provide efficient cooling and maintain thermal balance conditions in the friction zone. The use of the radiator can increase the heat transfer area by 19%. The radiator ribs fixed on the side surfaces of the yoke eyes with a thickness of 2 mm and a distance of 4 mm and a total area of 166.1 cm2 will ensure the operability of the bearing units. It will remain satisfactory even if their efficiency decreases to 0.943 as a result of mechanical wear.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.