WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |

Момент прекращенияиспытаний фиксируем по повышениютемпературы в ПУ на Т=3...6 °С (Т=5…10 °С) и параметров вибрации наV=A=3...6 дБ. В процессеиспытаний КШ фиксируют: крутящий момент,параметры вибрации, частоту вращения, уголизлома, температуру в ПУ,продолжительность испытаний, износ ПУпутем измерения радиального зазора вшарнире.

Для оценки ресурса при80 % доверительной вероятности с 20 %относительной погрешностью на стенденеобходимо испытать не менее восьмиПУ.

5Экспериментальные исследования мероприятий повышения надежности карданных передач

Проявления отказа КШизучали по выборке крестовин V типоразмера в сборе сподшипниками № 804805К5. Отказы элементов КШ представлены повреждениямицилиндрической(усталостное выкрашиваниеи фреттинг-износ – 53,4 %) и торцевой (задиры – 41,7 %) поверхностей шипов и донышка (задиры – 26,7 %)подшипников.Оценка износов элементов КШ IVтипоразмера с подшипниками № 804704К5 показала, что случайное распределениевеличин износов шипов, крестовин по торцам,подшипников и роликов подчиняетсятеоретическому закону распределенияВейбулла. Количество деталей, пригодных кэксплуатации, составляет: по износу поверхностишипа – 72%; поизносу торцов шипов – 55%; по износу игольчатыхподшипников – 61%.Вероятностьвозникновения дефектовкрестовин иПУ составляет 0,60 и 0,76.

Напряженное состояниемодели ПУ впродольной плоскости дляе=0 (серийный вариант),характеризуется неравномерностью распределениянапряжений вмодели шипа под моделью ролика с наличиемчетко выраженного краевого эффекта вконтакте у торца шипа и игольчатогоролика. Благоприятным являетсявариант нагружения e=+1(опытный) сосмещением радиальной нагрузки в направленииоснования шипа крестовины примерно на0,1…0,2 длиныконтакта.

При статических испытаниях КШ исследовали влияние кодированных факторов положения осиповорота е, мм, проушины опытнойвилки (X1),крутящего момента T, кHм, (X2)и радиального зазора в ПУ крестовины i ишарнире ш, мкм, (X3), напараметры оптимизациифункции отклика, аименно суммарную длину Li,мм, отпечатков роликов в ПУ (Y1),длину LQmax, мм, отпечатка под наиболее нагруженным роликом(Y2), приусловиях оптимизации Limax и LQmaxmax.После обработки результатов прификсировании величины радиального зазора(фактор X3) окончательно получили следующие регрессионныеуравнения:

- при Х3(i)=53...77 мкм

, (38)

; (39)

- при Х3(Ш)=-23...262 мкм

, (40)

. (41)

Графическая интерпретация уравнений(рисунки 18,19) позволяет,например, для КШ комбайна КСК-100А, принагружении Tкш=1410Н·м и зазорах ш=-23...262 и i=53...77 мкм позависимости Li=f(e,T)определить параметр e графическим методом,как показано на рисунке 18.Аналогично выполняется определениепараметрае по рисунку19 по зависимостиLQmax=f(е,Т) при ш=-23...262 и i=53...77 мкм. Таким образом,что для диапазонанагруженности шарнировКП по моменту Tкш=1120...1410 Н·мсреднее значение параметра составляет e+3,75 мм.

При статических испытаниях опытногосоединения «шип крестовины — втулка» исследовали влияние кодированныхфакторов номинального диаметра dНС,мм, соединения (Х1) и натяга N, мкм, в соединении(Х2) на параметры оптимизации функцииотклика, а именно наибольшее усилие RПmax,Н, напрессовки (Y1) и минимальныймомент ТПmin, Н·м, поворота(Y2), при условиях оптимизацииRПmaxmin иТПminmax.

В результатерегрессионного анализа полученырегрессионные модели

, (42)

. (43)

а)

б)

Рисунок 18 – Зависимость Li=f(e,T) длярадиального зазора

в КШ ш=-23...262 мкм (а) и в ПУ i=53...77 мкм (б)

а)

б)


Рисунок 19 – Зависимость LQmax=f(е,Т) длярадиального зазора

в КШ ш=-23...262 мкм (а) и в ПУ i=53...77 мкм (б)


Для изученияполученных моделей построены трехмерныезависимости в раскодированныхобозначениях RП=f(dНС, N)и ТП=f(dНС, N) (рисунки 20, 21).Полученные поверхности относятся кповерхностям второго порядка типаминимакса. Таким образом, для определенияоптимальных значений факторов необходимоиз максимальных значений усилиянапрессовки принять минимальное, а изминимальных значений момента поворота—максимальное.

Рисунок20 –Зависимость RП=f(dНС, N)

Рисунок21 –Зависимость ТП=f(dНС, N)

Исследование уравнений(42) и (43) на экстремум и анализ плоскихсечений трехмерный зависимостей порисункам 20 и 21 позволяют принять следующиеоптимальные значения натяга N=6,8...17,1 мкм идиаметра dНС=19,6...19,8 мм, прикоторых усилие напрессовки и моментповорота не превышают RП=1100Н и ТП=46 Н·м.

Оценку влияниядинамического изменения угла излома шарнира на ресурс КШ проводилирасчетно-экспериментальным методом посравниваемым вариантам нагружения: 1)расчет при угле излома st=10,5;2) расчет при st=12;3) результаты испытанийсерийных ПУ при угле излома d=10,5±1,5.

Отношение среднейпредельной наработки при st=12к аналогичному показателюпри d=10,5±1,5 равно 1,065, аотношение средней предельной наработкипри st=10,5к аналогичному показателюпри d=10,5±1,5 —1,22. Таким образом, придинамическом угле излома долговечностьшарнира снижается на 6,5 и 21,8 %, всоответствии с режимами. Измерениепараметров вибронагруженности КШпоказало, что амплитуда изменения значенийвиброскорости и виброускорений придинамическом изменении угла изломаувеличивается на опоре 4 (рисунок 15) — на А=10,1 дБ (14,3 %) и V=5,5 дБ (3,7%), на опоре18 — на А=10,4 дБ (11,9 %) и V=8,0 дБ (5 %).

Для экспериментальной оценки повышениядолговечности КШ путем улучшения ихприспособленности к эксплуатационномунагружению были проведеныресурсные стендовыеиспытания конструкции КШ VIIтипоразмера с поворачивающимися проушинами при e+3,75 мм (RU 2106548). Испытаниямподвергали КШ, содержащий крестовину всборе, ПУ № 1 и № 3 которой находились в проушинахсерийной вилки, а № 2 и № 4 — опытной вилки.Коэффициент повышения долговечности составляет KLh=1,28 для значений начального радиального зазора н=44...121 мкм. По средней наработке на отказсерийных ПУ определяем динамическуюгрузоподъемность ПУ при K=1,065 и получаем Cсер=40,0 кН. При известныхзначениях радиального зазора в серийных иопытныхиспытанныхПУ Нсер и Ноп получаем для сравниваемых пар ПУCОп=43,4...44,1кН, что на7,8...9,3 %большегрузоподъемности серийногоПУ.

Экспериментальнаяоценка повышения долговечности КШ (RU 2075878)способом замены рабочихповерхностей ПУ безпроведения разборки ПУ приТО проведена по величинекоэффициента использования ресурса КИР,определяемого на основании результатовресурсных стендовых испытаний, какотношение долговечности Lhaсерийного КШ к суммарной долговечности КШдо LДha и после LПha проведения заменырабочих поверхностей при значенияхрадиального зазора в ПУ н1 ин2=пр1. Применениепредложенного ремонтопригодного КШпозволяет реализовать ресурс ПУ на 67...88 %или в среднем в 1,8 раза, что следует изотношения средних значений наработок,которому соответствует среднийкоэффициент ресурса KИР=0,557.

На основании ресурсныхстендовых испытаний, на примере КШ VIIтипоразмера, получена математическаямодель для случая расчета потенциальнойдолговечности Lha max сучетом рассмотренных факторов

. (44)

Исследования повышения долговечности КШ приремонте и в эксплуатацииспособом замены рабочих поверхностей ПУ (RU2232309) проводили на примере КШ IV типоразмера.При обработке результатов ресурсныхиспытаний введены параметры: наработкакаждого ПУ –Lhiоп; средняянаработка для КШ – Lhоп; наработка до поворота элементов ПУ– Lhдоп; наработка послеповорота для каждого из ПУ – Lhпоп; суммарнаянаработка –Lоп; отношениенаработки до поворота к наработке ПУ(относительное время поворота) — Lhдоп/Lhiоп;отношение суммарной наработки к среднейнаработке —Lоп/Lhоп;отношение суммарной наработки к наработкеПУ — Lоп/Lhiоп.

Цель испытаний — изучение влиянияугла поворота (Х1) и относительноговремени Lhдоп/Lhiоп поворота (Х2) насуммарную наработку Lоп,ч, КШ (Y). Уголповорота элементов ПУ варьировался на двухуровнях 0и 180. При 180 функцией отклика являласьнаработка опытных крестовин, а при 0 — серийных, что позволяло имитироватьповорот без замены рабочих поверхностей. Врезультате получена регрессионная модельв виде полинома второй степени

. (45)

Исследованиеполученной зависимости показало, чтомаксимум функция имеет при значении углаповорота 180,а оптимальное время поворотанаступает при достижении КШ наработки,порядка 0,6 от расчетной.

На основаниирезультатов испытаний построенызависимости между относительным временемповорота Lhдоп/Lhiоп (Х) и соотношениямисуммарной наработки КШ к средней пошарниру Lоп/Lhоп (вариант I – Y1), атакже суммарной наработки КШ к расчетнойдля ПУ Lоп/Lhiоп (вариант II – Y2)(рисунок 22).

В результатеаппроксимации экспериментальных данныхполучаем

, (46)

. (47)

Следовательно, для шарнира оптимальное времяповорота втулок наступает при наработке 0,74от расчетной (вариант I), при этомдолговечность повышается в 1,68 раза, а длядифференцированного поворота ПУ — при 0,82 от расчетнойнаработки (вариант II), повышение долговечностисоставляет1,73 раза.

Рисунок22 –Определение оптимальной периодичностизамены рабочих поверхностей

С целью оценкиэффективностиразработанных мероприятий выполним прогнозирование ихнадежности вэксплуатации. Рассмотримреализацию метода статистическогомоделирования при испытаниях КШповышенной долговечности (RU 2106548) иремонтопригодности (RU 2075878) на примере КШVIIтипоразмера.

Объект моделирования— модельдолговечности КШ по формуле (44). Средниезначения и среднеквадратическиеотклонения изучаемых факторов составляют:1) Кср=1,065, =0,060; 2) CОпср=43,8 кН, =0,27 кН; 3) KИРср=0,557, =0,024. Варьированиепараметров распределения проводили впределах ХСр±.

Значение параметровнагружения принимаем на основе режимовнагружения шарниров КП трактора Т-150К вэксплуатации – TЭКШ=0,82 кН·м и при стендовых испытаниях– TСтКШ=2,0 кН·м. Среднийэксплуатационный начальный зазор в ПУ – Н=69мкм. Средний ресурс КШ до капремонта – 4250ч.

Для стендового режима(рисунок 23, а)увеличение грузоподъемности карданных ПУпо решению RU 2106548 позволяет получить 50 %ресурс равный 926 ч, а 90% — 910 ч; выполнениезамены рабочих поверхностей ПУ при ТО безразборки ПУ по решению RU 2075878 (рисунок 24,а)обеспечивает 50 % ресурс – 918 ч, а 90 % — 850 ч, а совместное применение мероприятийдает 50 %ресурс равный 905 ч и 90 % — 830 ч.

а –при стендовом нагружении; б – приэксплуатационном нагружении

Рисунок23 – ВБР КШповышенной долговечности RU 2106548

а – при стендовомнагружении; б –при эксплуатационном нагружении

Рисунок24 – ВБРремонтопригодного КШ RU 2075878

При эксплуатационномнагружении (рисунок 23, б) увеличениегрузоподъемности позволяет получить 50 %ресурс шарнира порядка 15800 ч, а 90 % — 15500 ч; заменарабочих поверхностей ПУ по решению RU 2075878(рисунок 24, б)обеспечивает реализацию 50 % ресурса в 15770 ч,а 90 % — 14900 ч.Применение комбинации мероприятийпозволило получить 50 % ресурс порядка 15600 ч,а 90 % — 14100ч.

По средней предельнойнаработке ПУ серийных КШ и результатамчисленного эксперимента (рисунки 23, а и 24, а) в условияхстендового нагружения средний коэффициентповышения долговечности составляет. При прогнозировании долговечностиКШ повышенной надежности (рисунки 23, б и 24, б) в эксплуатациисредний коэффициент повышениядолговечности по отношению к среднемуресурсу КШ до капремонта составляет.

Оценку эффективностиповышения долговечности шарниров КП путемприменения ремонтопригодного КШ и способаего ТО (RU 2232309) проводили на примере КШ IVтипоразмера, применяемого в приводах ВОМРОУ-6 и КПРН-3,0, трансмиссии ГАЗ-53А и др.,методом статистического моделирования наоснове моделей (10, 17) при эксплуатационномуровне нагружения.

Варьируемые параметры:1) Нср=30,6 мкм, =5,63 мкм; 2) k1Рcр=0,818, =0,114; 3) k1ТОср=0,757, =0,070. Варьирование параметровобъекта осуществлялось в пределах Хср±3. Результатырасчетов представлены на рисунке 25.

Рисунок 25 — ВБР серийного иопытного КШ

Оценка долговечностиремонтопригодного КШ методомстатистических испытаний приэксплуатационных режимах показала, что 50 %ресурс опытных КШ составляет 1163 ч, серийных– 737 ч, а 90 %ресурс опытных КШ составляет 969 ч, серийных– 645 ч. Такимобразом, 50 % ресурс опытных превышаетресурс серийных в 1,58 раза, а 90 % ресурс– в 1,5раза.

6 Производственнаяапробация, внедрение итехнико-экономическая оценкаразработок

Технико-экономическаяоценка свидетельствует о том, чтовнедрение КШ с ПУ увеличеннойгрузоподъемности (RU 2106548) при повышениидолговечности в 1,28 раза дает расчетныйэкономический эффект около 1400 руб., напримере трактора Т-150К; экономическийэффект от внедрения ремонтопригодного КШприспособленного к проведению ТОР (RU 2232309)при повышении долговечности в 1,5 разасоставляет более 500 руб., на примере МТАМТЗ-82+РОУ-6, а экономический эффект отвнедрения модернизированного стенда иметодики ресурсных испытаний КШ СХТсоставляет около 24,7 тыс. руб.

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |






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