WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 6 |
  • выполнить анализэксплуатационной надежности карданныхпередач трансмиссий сельхозтехники,установить основные факторы, влияющие наих надежность, определить пути ееповышения;
  • разработать теорию иобосновать мероприятия повышениянадежности карданных передач методамитехнического обслуживания иремонта;
  • обосновать иразработать методы оптимизации основныхконструктивно-технологических параметровопытных карданных шарниров;
  • разработатьтехнические средства и методикиэкспериментальной оценкиресурса серийных, отремонтированных иопытных карданныхпередач;
  • разработатьрациональные технологические процессыспособов технического обслуживания иремонта карданных передач;
  • провестиэкспериментальные исследованиямероприятий повышения надежностикарданных передач и их производственнуюапробацию;
  • внедрить разработки времонтное производство и провести анализих технико-экономической эффективности иконкурентоспособности.

2 Теоретические методыисследования надежности карданныхпередач

С целью решениязадач исследований предложен комплексмероприятий формирования иконтроля,исследованияи прогнозирования, которые обеспечивают повышениенадежности карданных передач(рисунок1). Мероприятия 1 уровнязакладывают надежность техническойсистемы и позволяют оценить совершенство иприспособленностьконструкции кпроведению обслуживающих и ремонтных работ, а мероприятия2 уровня позволяют исследовать иреализовать вэксплуатации потенциальный ресурс агрегата, заложенный припроектировании.

2.1 Формированиенадежности карданных передач

Структурно-морфологическоеописание системы «Карданныйшарнир» (КШ) выполнено на основемноговариантного системногоструктурирования и оценки приспособленности системы кмероприятиям техническогообслуживания и ремонта. С учетом этогоклассический вариант КШ представляем какпоследовательное соединение четырехподшипниковых узлов (ПУ).При 90 % уровне надежности ПУ(Рi=0,90) для вероятности безотказнойработы (ВБР) шарнира имеем

, (1)

т.е. из партии 100 КШ около65 будут работоспособны в течение срокаслужбы.

Далее рассмотримвариант структурирования системы путемпоследовательного соединения элементовподсистемы 1 уровня «Материал», включающейшипы крестовины (1), игольчатые ролики (2),стаканы подшипников (3), уплотнениярадиальные (4), уплотнения осевые (5) исмазочный материал (6). Данные элементы являются болеепростыми изделиями в сравнении с ПУ,поэтому ихВБР можно обеспечить на более высокомуровне (по А.С. Проникову). Принимаязначение ВБР каждого элемента на уровне 0,99,получим в результате

, (2)

что свидетельствует оработоспособности 94 % изделий в течениесрока службы.

Рисунок 1 — Содержаниекомплекса мероприятий

С учетом соотношенияповреждаемости элементов карданных ПУ приВБР КШ равной РКШ=0,656 следует, чтовеличины ВБР элементов равны: Р1=0,949,Р2=0,932, Р3=0,964 и Р4=Р5=Р6=0,949.

В результате отказа КШизносу подвержена ограниченная частьрабочих поверхностей ПУ, поэтому при ихзамене путем поворота этих элементов и/илипроведении профилактических мероприятий,например, промывки деталей и заправкисвежей смазкой, получаем однократноеоблегченное резервирование, а с учетомрадиального зазора — двукратное резервирование. Длямероприятий, связанных с заменой рабочихповерхностей и элементов ПУ, получаемРКШ в соответствии с видомрезервирования и схемы техническогообслуживания — 0,867, 0,898, 0,926 и 0,894, 0,937, 0,980. Это вышеклассического результата на 32, 37, 41 % и 36, 43, 49%. При проведении мероприятий техническогообслуживания серийный КШ реализует ресурс карданныхПУ в 1,3…1,5 раза выше.

Наличие в трансмиссиях сельхозтехники, например, шести КШ с 24 ПУ, приводит к тому, чтоВБР варианта безрезервирования убывает от 0,656 до 0,080, адля вариантов с однократным и двукратнымрезервированием убывает, соответственно, от 0,898 до 0,524и от 0,937 до 0,677, что свидетельствует оповышении разницы между ВБРтрансмиссии с резервированием и без до 6,6 и 8,5раз.

2.2 Контроль надежностикарданных передач

В производстведля подвижных соединенийтипа «Подшипниковый узел» замыкающимиразмерами являются радиальный, осевой иокружной (межроликовый) зазоры.Значения номинальныхразмеров элементов КШ, их предельныеотклонения и значениядопусков приняты по РД 37.001.665-96 и ГОСТ 13758-89.

Для оценки диапазонавеличин радиального, осевого и окружногозазоров в ПУ серийных КШ СХТ выполнимоценку точности размерных цепей сборочнойединицы по методу максимума-минимума ивероятностным методом.

На рисунке 2представлены эскизы крестовины и ПУ всборе, которые позволяют выявитьсоставляющие звенья размерной цепи, гдезамыкающими звеньями являются радиальныйGr (а),осевой Ga (б) и окружной Gt(в)зазоры.

а)б)в)

Рисунок 2 – Эскизыкрестовины КШ и ПУ в сборе

По данным рисунка 2 составлены плоские и линейные размерные цепи(рисунок3), на которых указанысоставляющие звенья размерных цепейзазоров.

Для радиального зазораполучаем следующее выражение

, (3)

где Grн=D1-D0 – начальныйрадиальный зазор в ПУ; D=D4–D3 – начальный зазор всоединении«проушина —подшипник»; D0, D1,D3, D4 – геометрическиепараметры элементов КШ; Т2,Т3 –допуск соосности осей противоположныхшипов крестовин и осей отверстий ввилках;Т4 –допуск пересечения осей отверстий в вилкахс осью центрирующей поверхности; Т6– допускперпендикулярности оси двухпротивоположных шипов крестовины и осидвух других шипов.

С учетом особенностейосевой фиксации ПУ для осевого зазораполучаем

, (4)

где GанI=Н2-(Н0+2В1+2В3)– начальныйосевой зазор в ПУ для типоразмера I; GанII,III=(Н1+2В2)-(Н0+2В3)– начальныйосевой зазор в ПУ для типоразмеров II,III; GанIV-VIII=Н2-(Н0+2В1)– начальныйосевой зазор в ПУ для типоразмеров IV-VIII;Н0, Н1, Н2,В1, В2, В3–геометрические параметры элементов КШ;Т6, Т7, Т8– допускперпендикулярности оси двухпротивоположных шипов крестовины и осидвух других шипов, осей отверстий в вилкахи оси центрирующей поверхностиприсоединительного фланца и торцов ушеквилок и общей оси отверстий ушек; Т9Н0,Т9Н1, Т9Н2 – допускотклонения оси симметрии размеров междуторцами крестовины и опорных поверхностейвилок; Т10 – допускплоскостности торцов шипов крестовины и ихобщей оси.

Рисунок 3 — Линейныеразмерные цепи зазоров Gr(а), Gа(б), Gt(в)

Для окружного(межроликового) зазора получаем следующуюформулу

, (5)

где d0,D2, Z–геометрические параметрыэлементов ПУ; К’=(1+1/sin180/Z)–поправочный коэффициент; СD2, СD1 – длина окружностипо центрам роликов ПУ, расположенных на внутреннем диаметрестакана подшипника и при беззазорномрасположении по окружности центров.

Расчетные величинызазоров необходимо сопоставить cнормальным значением [Gr] идопускаемыми значениями [Ga] и[Gt] зазоров

,,. (6)


Оценка точности размерных цепей зазоров(рисунки 4, 5, 6) выполнена для мелкосерийногопроизводства, при неотлаженном процессеобработки,изношенном оборудовании и нежестких приспособлениях.

Для радиальногозазора (рисунок 4), вычисленного повероятностному методу и методу на max-min, для типоразмеров КШ,кроме IV иV, условие (6) выполняется,при этом большая часть поля допуска Grрасположенав зоне больших зазоров и натяга.

Для осевого зазора подвум методамрасчета (рисунок 5) видно полное выполнениеусловия (6) для II типоразмера, а для остальных— частично, срасположением допуска Ga в зонесущественного натяга. Для окружного зазора(рисунок 6) выполнение условия (6) отмечено в I, III и VIII типоразмерах, ичастичное выполнение для остальных типоразмеров.


Рисунок 4 – Значениярадиального зазора



Рисунок 5 – Значения осевогозазора


Наибольшее влияние на величины зазоровоказывают геометрические размеры ПУ, а также допуски на пересечениеосей вилок и перпендикулярность осей шипов,отклонениеосей симметрии крестовины и вилок, значит необходимоповышать контроль при изготовлении деталейКШ, так как наличие увеличенного зазора исущественного натяга в ПУ приводит кнеравномерности распределения нагрузки иначальному повреждению поверхностей при сборке.


Рисунок 6 – Значения окружногозазора

2.3 Исследование надежности карданных передач иобоснование мероприятий повышенияих долговечности

ДолговечностьLha шарниров КП по критерию контактной усталостиимеет вид

, (7)

где A – коэффициент;n – частота вращения,мин-1; – уголизлома КШ,град; H– измеренный радиальный зазор вПУ, мкм; C – динамическаягрузоподъемность ПУ,Н; (H-LW)–геометрический фактор шарнира, м; ТКШ– крутящиймомент, Н·м; Kd–коэффициент динамичности; m – показательстепени; а1,а2, а3 –коэффициенты надежности,материала и условий эксплуатации.

С другой стороны,долговечность Lha шарниров КПзависит от влияния конструктивных,технологических и эксплуатационныхфакторов

(8)

где LКha, LТha,LЭha –долговечности КШ по рассматриваемымфакторам.

Выражая частныесоставляющие долговечности LКha, LТha,LЭha получаем

(9)

Анализ формул (7) и (9)позволяет выделить следующие направленияповышения долговечности КП: учет влияниядинамического угла излома КШ вэксплуатации, повышение приспособленностикарданных ПУ к нагруженности вэксплуатации и повышение безотказности иремонтопригодности КШ с применениеммероприятий технического обслуживания иремонта (ТОР).

Уточненная модельдолговечности серийных КШ с учетомкоэффициента влияниядинамического угла изломаимеет вид

, (10)

где К–коэффициент, учитывающий изменение углаизлома в КШ и равный величине отношениясредней долговечности при динамическом истатическом углах излома.

Математическая модельКШ с ПУ увеличеннойдинамической грузоподъемности СОпбудет иметь следующий вид

. (11)

Так как динамическаягрузоподъемность ПУ не зависит от режимовиспытаний, а характеризует качествоизготовления, то в эксплуатации величинаСОп, полученная по результатамстендовых испытаний, остаетсянеизменной.

Коэффициент повышениядолговечности KLh КШ вычисляем поформуле

, (12)

где LhaCоп, Lha, СОп, С, НОп, Нсер – долговечность,динамическая грузоподъемность иизмеренный начальный радиальный зазоропытных и серийных ПУ.

Увеличение значениядинамической грузоподъемности ПУ допредельного возможно лишь при минимизацииначального радиального зазора.

Изнашивание ограниченной части элементов ПУ обуславливает повышение долговечности КШпутем болееполного использованиярабочей поверхности ихПУ. Модель долговечности такогоремонтопригодного КШ имеет вид

, (13)

где КИР–коэффициент использования ресурса,учитывающий долю разрушенной поверхностишипов, игольчатых роликов или стакановПУ.

Наиболее эффективнымявляется проведение одновременной заменырабочих поверхностей всех элементов ПУ безпроведения их разборки, тогда коэффициентКИР равен отношению долговечностиLha серийного КШ к суммарнойдолговечности КШ до LДha ипосле LПhaосуществления замены

. (14)

В результатеэксплуатационных и стендовых наблюденийустановлено, что в серийных ПУ КШреализуется лишь 30…60 % их потенциальногоресурса.

Суммарный ресурсКШ в результате применения способа повышения долговечности равен Lh,тогда рассмотрим суммарный ресурсдля трех частныхслучаев: 1) серийный КШ без ТО; 2)серийный КШс выполнением способа ТО путем поворота крестовины и подшипников; 3)опытный КШ, приспособленныйк последовательному выполнениюмероприятий ТОР.

Для серийного КШсуммарный ресурс с учетом формулы (7)равен

. (15)

Применительно кспособу увеличения долговечности приремонте путем восстановления крестовиныили ТО за счет замены рабочих поверхностейПУ и смены смазки, т.е. однократнымвоздействием, долговечность КШравна

, (16)

где k1, k1р, k1ТО–коэффициенты увеличения долговечности приремонте или ТО.

Для КШ, приспособленного к последовательному применениюмероприятий ТОР, суммарнаядолговечность при однократномприменениивоздействийравна

, (17)

где k1р–коэффициент увеличения долговечности засчет ремонтного воздействия; k2ТО–коэффициент увеличения долговечности засчет ТО (рисунок 7).

Анализ рисунка 7показывает, что совместным применениеммероприятий ремонта и ТО можно наиболеесущественно увеличить долговечностьКШ.

    1. Прогнозированиенадежности карданныхпередач в эксплуатации

Методика прогнозирования надежности КП сельхозтехникиразработана на основеметода Монте-Карло. Сопоставление долговечности опытного исерийногоКШ позволяет установитькоэффициент повышениядолговечности

, (18)

где –коэффициенты долговечности по среднему и-% ресурсу; – средний и -% ресурс опытногоКШ; –средний и -% ресурс серийногоКШ.

Для оценкиконкурентоспособности мероприятийповышения надежности КП на основе способовТОР, в условиях многокритериальной оценки,используем интегральный критерий – коэффициент ККконкурентоспособности

, (19)

(20)

где Sp– площадьрадара; Si – общая площадьоценочной фигуры; Хi, Yi–координаты вершин радара; n – число оценочныхпоказателей изделия (показателирациональности, экономическойцелесообразности и эффективности способовТОР).

При оценкеконкурентоспособности отремонтированногоизделия показателям качества и ценепридают разный вес, поэтомуконкурентоспособность изделияколичественно можно рассчитать с учетомфактора предпочтений

, (21)

где Цфi,Цmaxф –фактическая цена i-го изделия и максимальноезначение цены сравниваемых изделий; – значимость ценыизделия для покупателя (01).

3Совершенствование карданных передачэнергонасыщенной сельскохозяйственнойтехники

Основные тенденциисовершенствования КП направлены на снижениенеравномерности распределения нагрузки вПУ, более полноеиспользование ресурса ПУ и повышение приспособленности КШ к мероприятиямТОР.

Следствиемнеравномерности распределения нагрузки вПУ является возникновение явленияперекоса их элементов, что существенноснижает ресурс КШ.

Выражение углаперекоса,рад, осей шипа и подшипника имеет вид

, (22)

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 6 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»