CC BY
22
экологические аспекты при разработке технологии и технических средств, используемых в сельскохозяйственном производстве]: Мат. 7-й междунар. науч.-практ. конференции (17-19 мая 2011 г.) СПб - 2011. - С.67-69.
2. Новиков В.С. Упрочнение рабочих органов почвообрабатывающих машин: Монография / ФГБОУ ВПО МГАУ им В.П. Горячкина. - М,— 2013. - 112 с. |
3. Севернев М.М., Подлекарев Н.Н., Сохадзе В.Ш., Китиков В.О. Износ и коррозия сельскохозяйственных
машин. -Минск: Беларус. навука, 2011.
4. Рыбакова Л.М., Куксенкова Л.И. Металловедение в науке о трении и изнашивании/ МИТОМ. - 1985. -№5.- С. 16-23. |
5. Орлов Б.Н., Евграфов В.А. Оценка интенсивности изнашивания рабочих органов почвообрабатывающих
машин//Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2000. - №4. - С. 14-16. |
6. Пат. РФ 2414337, МПК В23К 9/04, В23К 6/00. Способ получения износостойкой рабочей поверхности
деталей почвообрабатывающих машин / Н.М. Ожегов, Д.А. Капошко, С.И. Будко.
УДК 631.372 Канд. техн. наук П.И. ХОХЛОВ
(СПбГАУ, Petr.khokhloff@yandex.ru)
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ИЗНАШИВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ И СОПРЯЖЕНИЙ | КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ ТРАКТОРОВ «КИРОВЕЦ»
Трактор «Кировец», коробка передач, сопряжения, детали, ресурс, скорость изнашивания, отказы, ремонт
Критерием предельного состояния коробки передач является предельный износ шлицев двух валов (одновременный или неодновременный), передающий поток мощности от двигателя к колесам. При этом имеется в виду, что шлицевые валы должны восстанавливаться. Однако демонтаж валов связан с разборкой сопряжений валов с подшипниками качения, в результате которого размеры посадок нарушаются. Кроме того, шейки под подшипник также подвергаются изнашиванию и требуют восстановления.
Техническое состояние зубчатых зацеплений не используется в качестве предельного состояния коробки передач. В то же время, как показывает практика, разрушение зубьев шестерен приводит к отказам третьей группы сложности и, соответственно, полной разборке коробки передач.
Таким образом, в качестве объектов исследований при оценке ресурса коробки передач принято три группы сопряжений: шлицевые соединения, сопряжение вал - подшипник, зубчатые зацепления.
Исследование процесса изнашивания сопряжения деталей производилось на основе оценки технического состояния коробок передач, поступающих в ремонт. Количество коробок, подвергнутых исследованию, составило 31 штуку. Наработка коробок передач варьирует в диапазоне от 1660 до 8080 моточасов.
В результате обработки данных получены модели зависимостей зазоров в сопряжениях от наработки коробки передач. В качестве предварительного выбора были рассмотрены следующие модели: линейная, степенного вида, экспоненциальная и в виде многочлена второго порядка [1]. Статистическая оценка результатов на ЭВМ показала, что в качестве моделей изнашивания шлицевых соединений и зубьев шестерен (длина общей нормали) целесообразно использовать линейную зависимость от наработки, для сопряжений вал - подшипник качения - модель степенного вида. Полученные уравнения представлены в табл. 1-3. На основе статистических моделей связи зазоров в сопряжениях и наработки коробки передач выполнен расчет межремонтного ресурса, результаты которого приведены в табл. 1-3.
Т а б л и ц а 1. Статистические модели зазоров и расчетный межремонтный ресурс шлицевых соединений редукторной части коробок передач тракторов «Кировец»
Сопряжение Модель Ресурс, моточас
Вал промежуточный + шестерня:
700А.17.01.081-1 81=0,33+2,8*10-41 4386
700А.17.01.077 82=0,26+1,3*10-41 9230
700А.17.01.079 83=0,29+1,3*10-41 9230
700А.17.01.084 84=0,16+1,2*10-41 10000
700А.17.01.076 85=0,25+1,0*10-41 12000
700А.17.01.086 8б=0,32+0,3*10-4Ч 40000
Вал грузовой + шестерня
700А.17.01.083 8у=0,26+1,0*10-41 12000
700А.17.01.085 88=0,23+0,9*10-41 13400
Вал 700А.17.01.045+ фланец в сборе 700А.17.01.160 89=0,43+1,3*10" 41 9230
Примечание. Единицы параметров: 8 - мм; 1 - моточас
Т а б л и ц а 2. Статистические модели износа и расчетный межремонтный ресурс шестерен (по длине общей нормали) редукторной части
№ по каталогу шестерен Модель Ресурс, моточас
700А.17.01.077 И1=0,11+6,25*10-51 8307
700А.17.01.077 И2=0,11+6,25*10-51 9642
700А.17.01.077 И3=0,11+6,25*10-51 10360
700А.17.01.077 И4=0,11+6,25*10-51 11311
700А.17.01.077 И5=0,11+6,25*10-51 12602
700А.17.01.077 Иб=0,11+6,25*10-51 15467
700А.17.01.077 Иу=0,11+6,25*10-51 18596
700А.17.01.077 И8=0,11+6,25*10-51 18646
700А.17.01.077 И9=0,11+6,25*10-51 20432
700А.17.01.077 Ии=0,11+6,25*10-51 44172
Примечание. Единицы параметров: и - мм; 1 - моточас
Анализ данных табл. 1-3 показывает, что сопряжения и детали коробки передач имеют существенную неравномерность показателей межремонтного ресурса: шлицевые соединения от 4386 до 40000 моточасов: сопряжения вал + подшипник качения от 3798 до 173231 моточаса; шестерни по износу зубьев от 8307 до 44172 моточасов.
Определены скорости изнашивания сопряжений деталей коробки передач. В качестве примера на рис. 1 приведены зависимости зазора от наработки для шлицевых соединений: на рис. 12, представлены распределения скорости изнашивания шлицевых соединений. Примеры распределения скорости изнашивания зубьев по длине общей нормали шестерни показаны на рис. 3.
В табл. 4 приведены результаты расчета скорости изнашивания шлицевых соединений коробки передач в условиях реальной эксплуатации.
Скорости изнашивания шлицевых соединений изменяются в широком диапазоне - от 0,030 до 0,281 мкм/моточас. Распределения зазоров шлицевых соединений подчиняются закону распределения Вейбулла с доверительной вероятностью не менее 0,8. При этом выявлена максимальная скорость изнашивания у шлицевого соединения промежуточного вала с шестерней 700А.17.01.081-1.
Т а б л и ц а 3. Статистические модели зазоров и расчетный межремонтный ресурс сопряжений вал + подшипник качения редукторной части коробок передач тракторов «Кировец»
Сопряжение Модель Ресурс, моточас
Вал промежуточный + подшипник:
2312КМ 810=8*10-¥-83 3798
92614КМ 8п=79*10-¥>-82 4327
313 812=2*10-611-18 4926
Вал грузовой + подшипник:
2314К 813=5*10-611-08 5345
412 814=2*10-¥-9 8472
316 815=2*10-611-19 11452
214 816=24*10-410-38 24806
216 817=106*10-¥-45 28802
Вал 700А.17.01.145 + подшипник:
220 818=7*10-¥>-72 26589
218 819=21*10-¥-54 134293
Вал 700А.17.01.163 + подшипник:
120 820=2*10-¥-17 7131
118 821=3*10-¥>-84 14820
2218К 822=195*10-¥>-35 173231
Примечание. Единицы параметров: 8 - мм; 1 - моточас
Рис. 1. Зависимость зазора от наработки (а) и распределение скорости изнашивания (б) шлицевого соединения промежуточного вала с шестерней 700А.17.01.077
ЧА
о,г
й Щ
«
1
1 1 и \ Л
/ \ч
1 I 5 4- 510*Н.1№МЧК1?
и—-
tQ г/ожывыт*
ь
Щ
1- ,
/ / ¡1 Л-А
п" // ЛЬ \\
1 ч £
?. 4 £ (7 10 Шми ммяо^Ч
Рис. 2. Распределение скоростей изнашивания шлицевых соединений промежуточного вала с шестернями:
700.17.01.076 (а) и 700А.17.01.081-1 (б)
Рис. 3. Распределение скоростей изнашивания зубьев шестерен 700.17.01.077 (а) и 700А.17.01.082 (б)
Т а б л и ц а 4. Технические параметры и показатели износостойкости шлицевых соединений коробок передач, поступающих в капитальный ремонт
Сопряжение Параметры распределения зазора Скорость изнашивания, мкм/моточас
масштаб а, 10-4 мм форма в среднее значение среднее квадратическое отклонение
Вал промежуточный - шестерня:
700А.17.01.086 0,63 1,62 0,038 0,01
700А.17.01.084 0,65 1,00 0,074 0,02
700А.17.01.076 1,16 0,90 0,128 0,03
700.17.01.077 0,93 0,84 0,157 0,04
700А.17.01.079 1,95 1,24 0,184 0,05
700А.17.01.081-1 2,04 0,92 0,281 0,07
Вал грузовой -шестерня:
700А.17.01.085 0,98 1,78 0,030 0,01
700А.17.01.083 1,13 0,80 0,091 0,02
700.17.01.402 1,99 1,23 0,135 0,04
На основании данных о ресурсе и скоростей изнашивания выявлены наименее долговечные сопряжения. В редукторной части коробки передач такими сопряжениями являются шестерни 700А.17.01.081-1 - вал промежуточный, подшипники 2312КМ и 92614М в сопряжении с валом промежуточным.
Износ зубьев шестерен (по длине общей нормали) незначительный и практически за период эксплуатации не достигает предельных значений. Поэтому при ремонте шестерен отпадает необходимость в дефектации их по этому параметру. Установлено, что долговечность зубьев шестерен определяется усталостным износом.
При проведении технической экспертизы было обнаружено выкрашивание рабочих поверхностей зубьев у шестерен I и III режимов (700.17.01.077 и 700А.17.01.078-1), которые наиболее загружены при эксплуатации трактора. Из обследуемых коробок передач у 36% из них выявлено усталостное разрушение поверхности зубьев.
На основании анализа исследованного материала можно утверждать, что при достижении допустимого износа ресурс сопряжений деталей колеблется в широком диапазоне. Для большинства ресурсных сопряжений допустимые зазоры не обоснованы и не обеспечивают установленного ресурса коробок передач.
Сопоставление причин отказов редукторной части и повреждаемости деталей при разработке к расходу запасных частей позволяет выделить наименее долговечные детали. Результаты сопоставления определяют следующие детали, ограничивающие ресурс редукторной части:
- шарикоподшипники: 118(1), 118(2), 216(1), 216(2), 2312КМ, 120 (1), 120(2), 214(1), 214(2);
- шестерни: 700А.17.01.077, 700А.17.01.078, 700А.17.01.081, 700А.17.01.082, 700А.17.01.083, 700А.17.01.088;
- вал промежуточный 700А.17.01.103-1.
Полученные значения скорости изнашивания рабочих поверхностей, модели изнашивания сопряжений деталей и фактические данные о ресурсе сопряжений отремонтированных коробок передач являются исходными данными для выбора рациональных способов восстановления ресурса коробки передач.
Литература
1. Проников А.С.Параметрическая надежность машин. - М.: Изд. МГТУ имени Н.Э.Баумана, 2002. - 560с.
