CC BY
30
2. Установлено, что при эксплуатации автомобилей, работающие при транспортировке лесной продукции в тяжелых условиях, элементами лимитирующими надежность АТС являются: турбины, рулевое управление, тормозная система.
3. Разработана классификация факторов, влияющих на рациональный уровень запасов запасных частей для АТП.
Оценка уровней запасов ЗЧ, их общей
4. Полученные результаты указывают на то, что оптимальный интервал подачи повторных заказов составляет 1 год. Оптимальное значение общей переменной стоимости запасов не превышает 128 158 руб., а максимальная величина общих годовых издержек составляет 2 271 408 руб.
переменной стоимости и годовых затрат
№ п/п Наименование элемента (группы элементов) Обо- знач. элем. Ч(ТВ), ед ТС, руб. ОГИ, руб.
Расч. ш1п шах ш1п шах ш1п шах
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 Форсунки Эх 13,4 13 14 24173 24500 459809 460135
2 Турбина Э2 8,5 8 9 20280 20625 384478 384820
3 Рулевое управление Эз 12,6 12 13 25568 25862 476885 47717 9
4 Тормозная система Э4 24,2 24 25 25130 25344 462974 463188
5 Электрооборудо-вание Э5 12,7 12 13 19393 19456 327776 327839
6 Кабина Эв 26,1 26 27 5540 5591 50797 50848
7 Седельно-сцепное устройство Э7 20,2 20 21 6811 6831 107430 107450
Итого (руб.) 126948 128158 2270200 2271408
Группа I (элементы Эх - Э5)
Математическое ожидание 22909,2 23157,4 422632,3 422384,1
Среднеквадратичное отклонение 2866,42 2916,02 64113,4 64043,3
Группа II (элементы Эв - Э7)
Математическое ожидание 6200,9 6185,2 79123,2 79138,9
Среднеквадратичное отклонение 862,9 912,9 40059,8 40009,8
ЛИТЕРАТУРА
1. Кузнецов, Е.С. Управление технической эксплуатацией автомобилей. М.: Транспорт, 1990. - 272
с.
2. Прохоров, В.Ю. Предпосылки к определению структуры парка лесных машин / В.Ю. Прохоров, Д.В. Акинин, Г.О. Комаров // Труды Международного симпозиума Надежность и качество. - 2014. - Т. 2. -С. 179-180.
3. Прохоров, В.Ю. Методика проектирования близкой к оптимальной структуре парка лесных машин / В.Ю. Прохоров, Д.В. Акинин, Г.О. Комаров // Труды Международного симпозиума Надежность и качество.
- 2014. - Т. 2. - С. 178-179.
УДК 620.113.2
Шестов А.Н., Фёдоров В.В, Прохоров В.Ю.
ФГБОУ ВО «Московский Государственный университет леса», Мытищи, Россия
ПРИНЦИПЫ ПОДБОРА МАТЕРИАЛА ДЛЯ ШАРНИРНЫХ СОПРЯЖЕНИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН
Причиной отказов шарнирных соединений технологических и транспортных машин является износ, который зависит от множества факторов: нагрузки, скорости относительных перемещений, материала трущихся поверхностей, шероховатости поверхностей, температуры и др. Увеличение зазора в шарнирах из-за износа элементов трущихся пар приводит к большим динамическим нагрузкам и ударам, особенно при изменении направления действия нагрузки. Это характерно для звеньев манипуляторов навесного оборудования. Ключевые слова:
подшипник скольжения, износ, нагрузка
Отсутствие научно-обоснованных рекомендаций по выбору конструктивных параметров шарнирных сопряжений и материалов для их изготовления вынуждает предприятие-изготовитель порой необоснованно заменять один материал другим. В частности, замена стали 4 0Х на сталь 20Х была рекомендована после ускоренных испытаний машин на стенде в заводских условиях, что свидетельствует о низкой износостойкости шарнирных узлов лесозаготовительных машин [1]. Целью данной статьи является: обосновать выбор и подбор материалов для шарнирных сопряжений технологических и транспортных машин.
Шаровые шарниры, иногда называемые шарнирными сопряжениями (ШС), или, в соответствии с принципом действия, подшипниками скольжения, применяются в технологических и транспортных машин для связи элементов машин и механизмов, подвижных относительно друг друга, в режиме скольжения. Шарнирные соединения используются при недостаточно жестких валах, допускающих колебания между валом и корпусом механизма, в частности,
когда опоры разнесены на значительные расстояния. Шаровые шарниры и наконечники существуют в различных исполнениях, с различными поверхностями скольжения для определённого применения. По принципу технического обслуживания шаровые шарниры подразделяются на шарниры, требующие технического обслуживания в процессе эксплуатации и шарниры, не требующие такого обслуживания (самосмазывающиеся) [2].
Во фрикционном материаловедении все материалы подразделяются на фрикционные и антифрикционные. Обычно материалы рассматриваются в отрыве от условий, в которых они могут быть использованы. Влияние среды на силовые взаимодействия элементов подвижных сопряжений и изнашивание их трущихся поверхностей существенно зависят от напряжённого состояния в зонах фактического касания микронеровностей и температуры. Напряжённое состояние на фактических контактах обусловливается механическими свойствами материалов деталей, микротопографией их поверхностей, нагрузками, возникающими в узле трения. Температура узла
трения в процессе его работы зависит от конструктивных особенностей, фрикционных и тепло-физических характеристик взаимодействующих материалов. При подборе материалов для подвижных сопряжений, а также смазочного материала необходимо учитывать факторы, зависящие от функционального назначения этих сопряжений [3].
Требования к материалам узлов трения шарнирных сопряжений условно подразделяются на экономические, технологические, эксплуатационные и гигиенические.
С экономической точки зрения материалы узлов трения и смазочные материалы должны быть недорогими и недефицитными.
Технологические требования: хорошая обрабатываемость; создание технологической шероховатости, близкой к равновесной; простота технологических процессов и системы контроля качества деталей.
Эксплуатационные требования: материалы узлов трения и смазочные материалы должны обеспечивать
стабильное значение коэффициента трения, хорошую прирабатываемость, исключение схватывания и за-диров, высокую коррозийную стойкость и износостойкость. Кроме того, материалы должны обладать достаточной механической прочностью и иметь хорошие теплофизические свойства [4].
Гигиенические требования: материалы деталей и смазочные материалы в процессе эксплуатации не должны образовывать веществ, вызывающих загрязнение окружающей среды, выделять токсичные, кон-серагенные вещества и неприятные запахи.
Наиболее важными свойствами материалов узлов трения считается обеспечение заданной долговечности при необходимых значениях коэффициента трения.
Как правило, вопрос о подборе материалов для узла трения рассматривается конструктором с позиции его функционального назначения. Классификация узлов трения по функциональному признаку приведена на рис. 1.
Рисунок 1 - Классификация узлов трения по функциональному признаку
Для узлов трения покоя (скольжение отсутствует) необходимо обеспечить стабильный во времени коэффициент трения, а изнашивание можно не рассматривать. Например, соединение с натягом должно быть ремонтопригодным, при разборке-сборке поверхности не должны повреждаться. Для этого создают защитные плёнки (окислы или специальные покрытия).
Цель обеспечить внешнее трение при разборке-сборке, коэффициент трения f = 0,2...0,25. Поверхности соединений с натягом должны иметь оптимальную шероховатость для обеспечения упругого фактического контакта, поэтому чистота обработки сопрягаемых поверхностей довольно высокая (Ra = 0,125 мкм). Для б0льших значений натяга контакт может иметь упругопластический характер и даже насыщенный пластический. При этом необходимо учитывать склонность материала вала и втулки к схватыванию. Например, полное схватывание поверхностей характерно для следующих сочетаний материалов: Al-Cu; Mg-Al; Cd-Ti; частичное схватывание материалов: Al-Fe; Zn-Al; Al-Ni; Fe-Ti; не наблюдается схватывания: Cu-Fe; Pl-Fe; Ag-Fe; Mg-Fe.
Узлы трения покоя с частичным проскальзыванием контактирующих элементов (фрикционные муфты, тормозные системы, транспортёры). Коэффициент трения во время работы таких узлов является переменным и зависит от многих факторов: материала, конструкции узла, частоты включений (торможений) и др.
В муфтах сцепления оптимальным является значение коэффициента трения f = 0,3...0,4. Более высокие значения вызывают существенные динамические нагрузки в трансмиссии автомобилей, а низкие значения f вызывают увеличение температуры взаимодействующих элементов и их износ.
Основные требования к материалам ведомых и ведущих элементов вытекают из функционального назначения данного узла трения и сочетания взаимодействующих элементов. Например, диск сцеп-
ления автомобиля работает с маховиком. Он дорогостоящий и труднозаменимый. Поэтому он изготавливается из более жёсткого, прочного материала, чем ведомый диск. При этом деформации поверхности слоёв маховика (обычно упругие деформации) в процессе трения будут меньше, чем ведомых элементов (как правило, пластические деформации). Линейная интенсивность изнашивания при упругих деформациях несколько ниже, чем при пластических. Это обеспечивает высокую износостойкость маховика двигателя автомобиля. В процессе включения муфты происходит нагрев поверхности контакта, что изменяет молекулярную и механическую составляющие коэффициента трения. Для того чтобы сохранить коэффициент трения стабильным в процессе включения муфты, необходимо обеспечить интенсивный отвод тепла от поверхности трения, т.е. необходимо применить материал с хорошей теплопроводность. С этой целью во многие известные композиционные материалы вводится металлическая стружка.
Дополнительными требованиями к фрикционным накладкам являются их минимальное коробление и термическая стабильность в пределах рабочих температур, они должны быть недорогими, обладать высоким сопротивлением к заеданию и технологичными при обработке.
Для подвижных сопряжений характерно трение скольжения. К ним относят подшипники скольжения, уплотнения подвижных деталей, направляющие, опоры и другие.
Используемые в подвижных сопряжениях материалы должны иметь достаточную механическую прочность, хорошие совместимость и технологичность, стойкость к задирам, высокую прирабатываемость, минимально возможные в данной конструкции коэффициенты трения скольжения, покоя, максимальную износостойкость, должны быть недефицитными и недорогостоящими [5].
Триботехнические свойства подвижного сопряжения зависят не только от свойств самого материала, но и от качества обработки поверхностей
его контакта, от величины нагрузок и смазочных материалов. Теория трения позволяет определить шероховатости поверхностей, нагрузки в узлах трения, которые при выбранных материалах деталей узлов и смазочных материалов обеспечивают минимальные потери энергии в процессе трения. Как правило, одна деталь гораздо твёрже по сравнению с другой, выполненной из антифрикционного материала.
Необходимо иметь в виду, что минимальный коэффициент трения соответствует переходу от упругих деформаций в зонах фактического контакта в пластические. Как следует из теории усталостного изнашивания, линейная интенсивность изнашивания в условиях упругопластических деформаций приблизительно на порядок и более превышает линейную интенсивность изнашивания при упругих деформа-
циях в зонах фактического касания. Поэтому минимальный износ будет при упругом контакте на фактической площади поверхности.
Антифрикционные материалы, применяемые в подвижных сопряжениях, работающие без подачи смазочного материала, должны иметь невысокие значения параметров. Это достигается в тех случаях, когда в зонах фактического касания образование межатомных связей сводится к минимуму или практически исключается. Для этого применяют полимерные и композиционные материалы, состоящие из основы и наполнителей (металлополимерные материалы, композиционные материалы). Номенклатура этих материалов достаточно обширна и рекомендации по их использованию, механическим и трибо-техническим свойствам можно найти в справочной литературе.
ЛИТЕРАТУРА
1. Белов Ю.А. Ускоренные испытания машин ЛП-18А и ЛП-49 [Текст] / Ю.А. Белов, В.Н. Часовский, П.Л. Якимов // Лесная промышленность. - 1979. № 4. С.19-20.
2. Прохоров, В. Ю. Подъемно-транспортные, строительные, дорожные, транспортно-технологические машины и оборудование [Текст] / В. Ю. Прохоров, А. Н. Шестов // Новые материалы и технологии в машиностроении / под общей редакцией Е. А. Панфилова. Сборник научных трудов. Выпуск 22. - Брянск: БГИТУ, 2015, - С. 36 - 42.
3. Прохоров, В. Ю. Исследование влияния сочетания конструкционных материалов на противозадирные и противоизносные свойства смазок / В. Ю. Прохоров, Л. В. Окладников, Н. В. Синюков // Труды Международного симпозиума Надежность и качество. - 2015. - Т. 2. - С. 139-141.
4. Прохоров, В. Ю. Результаты исследований трибологических характеристик УУКМ для тяжелонагру-женных узлов трения машин манипуляторного типа [Текст] / В. Ю. Прохоров, А. В. Лаптев // Вестник МГУЛ - Лесной вестник. - 2014. - № 2-Б'. Том 18. С. 166-168.
5. Прохоров, В. Ю. Пути реализации эффекта безызносности шарнирных сопряжений. Труды Международного симпозиума Надежность и качество. - 2013. - Т. 1. - С. 43-46.
УДК 621.39
Колганов1 А.А., Аминев1 Д.А., Сергеев2 М.М. , Никитенко2 М.В,
1НИУ ВШЭ «Национальный исследовательский университет Высшая школа экономики», Москва, Россия
2МГТУ им. Н. Э. Баумана «Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана», Москва, Россия
ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ РАДИООХРАННЫХ СИСТЕМ
Проведен анализ технических решений в области автомобильных радиоохранных систем, выявлен ряд тенденция их развития: расширение функционала, унификация, одномодульность, снижение энергопотребления, миниатюризация, удешевление. Раскрыты особенности выявленных трендов. Представлены структуры систем с базовой и расширенной функциональностью. Приводится схема процесса конструктивной интеграции функционала в центральный блок управления.
Ключевые слова:
тренд, радиоохрана, бортовая аппаратура, охрана автомобиля, функционал, унификация.
Анализ технических решений [1, 2] в области автомобильных радиоохранных систем позволил выявить следующий ряд тенденций их развития: расширение функционала, унификация, одномодульность, снижение энергопотребления, миниатюризация, удешевление.
Тенденцию расширения функциональности подтверждает переход от систем с базовой функциональностью к расширенной (рис. 1).
Конечно, стью имеет компонентов,
Владелец
Рисунок 1 - Система с базовой
устройство с базовой функционально-меньшие габариты, малое количество возможность быстрой и простой уста-
новки, но его недостатками являются ограниченный радиус действия оповещения о срабатывании системы, малое количество сервисных функций, а также уязвимость и легкость обнаружения. Расширенная функциональность обеспечивает взаимодействие с ГНС и GSM сетями; отслеживание положения транспортного средства на местности, его перемещение; дублирование связи по выделенному ка-
функциональностью
налу посредством технологии SMS и GPRS; реализацию дополнительных функций. Эти преимущества приводят к увеличению энергопотребления и габаритов системы, а также трудоемкости процесса установки.
Тренд унификации [3] следует, в первую очередь, из применения при проектировании автомобильной радиоохранной системы широко распространенной на рынке элементной базы (микросхемы, датчики) и использования стандартизованных интерфейсов сопряжения между компонентами (CAN,
