Прогнозирование ресурса механизма подвески многоцелевой мобильной гусеничной платформы и разгрузка основной её подвижной связи Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 62-567.2:623.438

Н. Е. РАКИМЖАНОВ А. Х. ШАМУТДИНОВ

Омский автобронетанковый инженерный институт

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ РЕСУРСА МЕХАНИЗМА ПОДВЕСКИ МНОГОЦЕЛЕВОЙ МОБИЛЬНОЙ ГУСЕНИЧНОЙ ПЛАТФОРМЫ И РАЗГРУЗКА ОСНОВНОЙ ЕЁ ПОДВИЖНОЙ СВЯЗИ

Проведено стендовое испытание на основе спектроанализатора «Диана-2М» для выявления ударных импульсов в соединении направляющая втулка — шток амортизатора с последующей целью прогноза ресурса работы гидравлических амортизаторов в целом.

Ключевые слова: гидравлический амортизатор, направляющая втулка, боковая динамическая реакция штока, величина зазора, ресурс, интенсивность ударного импульса.

Разработка систем диагностики состояния технических объектов является актуальной задачей, поскольку подобные системы позволяют оперативно и точно без разборки объекта определить работоспособность и ресурс агрегатов, межагрегатных связей, узлов и элементов механизмов современных машин. Подобные системы разрабатывают на основе фундаментальных закономерностей механики, содержащиеся, например, в [1—9].

В качестве объекта диагностики нами выбрано ресурсоопределяющее для всей подвески многоцелевой гусеничной машины соединение штока с направляющей втулкой гидравлического амортизатора. В конструкцию шасси многоцелевой мобильной гусеничной платформы (на примере объекта 219) входит телескопический гидравлический амортизатор, установленный под значительным углом к вертикали и при преодолении препятствий амортизатор, совершающий угловое движение с ускорением, которое порождает инерционный момент:

М = * X,

(1)

Б = М /Л,

Боковая динамическая реакция штока с направляющей втулкой и является причиной интенсивного износа этого соединения, причем наличие зазора в соединении и его перекладка вызывают ударный характер этой реакции, величину которой можно оценить, используя соотношение закона сохранения импульса, а именно:

шАУ = М,

(3)

где ш — приведенная масса ударника; АУ — скорость соударения; Аf — время соударения.

Приняв в первом приближении ш = 20 кг, АУ = = 5 м/с, Аí = 10-4, получим:

mAV 20 • 5

At

10 ^

= 106н или 105 кГс,

(4)

где 3 — момент инерции амортизатора относительно точки его связи с балансиром опорного катка,

Е — угловое ускорение углового движения, которое достигает больших значений даже при движении по ровной трассе из-за звенчатого строения беговой дорожки гусеницы.

Инерционный момент воспринимается узлами крепления амортизатора через реакции штока с направляющей втулкой и соединения поршня-вытеснителя с корпусом.

Боковая реакция штока с направляющей втулкой определится как:

(2)

где Л — переменное расстояние между подвижными соединениями штока и поршня-вытеснителя с корпусом амортизатора.

или 100 тс, что свидетельствует о высокой нагру-женности подвижного соединения и объясняет до-ресурсный выход его из эксплуатации.

Нами поставлена и решена задача экспериментального установления связи между величиной зазора в соединении штока с направляющей втулкой и интенсивностью ударного импульса в этом соединении, причем ударный импульс фиксируется датчиками диагностической системы, установленными в непосредственной близости к соединению. Замеряя интенсивность ударного импульса без трудоемкой разборки соединения, можно определить величину зазора, а следовательно, остаточный ресурс амортизатора и подвески машины в целом. Ясно, что с увеличением зазора скорость соударения У растет, растет и величина ударного импульса.

В состав испытательного стенда входит кинематический возбудитель сложного движения амортизатора, который имеет эксцентриковый привод движения точки крепления штока амортизатора, а в перспективе роль такого возбудителя будет выполнять непосредственно подвеска многоцелевой

4

№

Рис. 1. Стенд-имитатор инерционного нагружения

направляющей втулки штока гидравлического амортизатора с виброанализатором «Диана 2М»: 1 — токарный станок; 2 — план-шайба; 3 — анализатор вибраций «Диана-2М»; 4 — пьезоакселерометры; 5 — гидравлический амортизатор

Рис. 2. Имитация износа направляющей втулки

Рис. 3. Спектр частот в системе «Атлант»

Рис. 4. Зависимость величины зазора от состояния амортизатора

Рис. 5. Зависимость величины зазора между штоком и корпусом амортизатора от расстояния, пройденного машиной

мобильной гусеничной платформы, измерительная часть стенда состоит из элементов двухканального анализатора вибраций «Диана 2М», снабженного виброакселерометрами пьезоэлектрического типа, устанавливаемыми на корпусе амортизатора близко к зоне направляющей втулки (рис. 1).

Испытания проводились для пяти вариантов сопряжений направляющая втулка — шток гидравлического амортизатора. Для каждого варианта выполнялась имитация увеличения износа через 0,2 мм (рис. 2). Имитация скорости составляла 20, 30, 40, 50, 60 и 70 км/час.

Регистрация вибросигналов виброускорения по двум измерительным каналам в выбранном частотном диапазоне сохраняется и с помощью программного обеспечения «Атлант», включающего в себя набор функций для проведения различных преобразований вибросигналов и их просмотра, выдается в нужном виде на экран монитора. Так, на рис. 3 представлен полученный с вибродатчика сигнал после проведения амплитудного анализа в частотном спектре от 0 до 1000 Гц. Скорость вращения план-шайбы 60 об/мин, эксцентрик смещен на 10 мм, износ — 0,8 мм.

Для определения зависимости величины зазора от состояния амортизатора было проведено

Рис. 6. Фото разгружающего устройства: 1 — основание-кольцо; 2 — кронштейны; 3 — подшипник качения; 4 — шток амортизатора; 5 — болт; 6 — прижимная гайка

множество стендовых испытаний (рис. 4), при которых гидравлический амортизатор работал в различных условиях и при разных режимах работы стенда. Целью эксперимента ставилось доведение исследуемого зазора до предельной величины, при которой амортизатор выходит из строя. Таким образом, было изучено три одинаковых амортизатора, вне зависимости от условий и режимов работы все три амортизатора требовали замены некоторых комплектующих частей при зазоре 0,8 мм. Данная зависимость показывает, что амортизаторы одной марки имеют схожие свойства, которые не зависят от внешних условий. Следовательно, при любых условиях работы амортизаторы придут в негодность при одном и том же зазоре между штоком и корпусом.

Используя данную зависимость (рис. 4), можно сделать вывод, что при эксплуатации многоцелевых мобильных гусеничных платформ в течение определенного срока в приблизительно одинаковых условиях состояние гидроамортизатора напрямую зависит от пройденного машиной расстояния. Учитывая это, были проведены эксперименты. Меняя зазор между штоком и поверхностью направляющей втулки, замерялась интенсивность ударных импульсов на основной частоте 21 Гц, тем самым проводилась тарировка измерительного стенда (рис. 5), и по обратному алгоритму с помощью аппаратного комплекса, установленного непосредственно на рабочей машине, можно теперь оценить износ соединения и прогнозировать его остаточный ресурс или проведение ремонтных работ.

Таким образом, было установлено, что амортизатор исследуемой марки может выйти из строя (зазор между штоком и корпусом амортизатора приблизится к значению 0,8 мм) при пороговом минимуме пройденного расстояния, равном 14000 км, и стопроцентно придет в негодность при пороговом максимуме, равном 23000 км. Следовательно, при замере зазора между штоком и корпусом амортизатора, а также учитывая пройденный машиной километраж, можно проанализировать состояние амортизатора и предугадать момент, когда его будет необходимо заменить.

С целью уменьшения кинетостатической реакции в узле штока и корпуса амортизатора предложено разгружающее устройство (рис. 6), жестко закрепленное в зоне соединения корпуса

со штоком, состоящее из литого основания — кольца и трех кронштейнов, размещенных под углом 1200 относительно друг друга и представляющих собой две стойки прямоугольного сечения, в центре которых имеются овальные отверстия для установки в них болтов с подшипниками качения, зафиксированных в отверстиях кронштейнов шайбами с обеих сторон и позволяющих регулировать усилие прижима подшипников к штоку при появлении износа в соединении шток — подшипник.

Испытания показали, что поперечная нагрузка на шток амортизатора с разгружающим устройством значительно меньше в случае, когда применяется амортизатор без него.

Библиографический список

4. Бидерман, В. Л. Теория удара / В. Л. Бидерман. — М. : Машгиз, 1952. - 76 с.

5. Кобринский, А. Е. Виброударные системы / А. Е. Ко-бринский, А. А. Кобринский. — М. : Наука, 1973. — 591 с.

6. Бабаков, И. М. Теория колебаний / И. М. Бабаков. — М. : Наука, 1968. — 560 с.

7. Тарасов, В. Н. Теория удара в строительстве и машиностроении / В. Н. Тарасов [и др.]. — М. : Изд-во ассоциации строительных вузов, 2006. — 336 с.

8. Александров, Е. В. Прикладная теория и расчеты ударных систем / Е. В. Александров, В. Б. Соколинский. — М. : Наука, 1969. — 199 с.

9. Бабицкий, В. И. К теории виброударных систем / В. И. Бабицкий, М. З. Коловский. — М. : — Машиноведение, 1970. — № 1. — С. 24 — 30.

№

1. Дмитриев, А. А. Теория и расчет нелинейных систем подрессоривания гусеничных машин / А. А. Дмитриев, В. А. Чобиток, А. В. Тельминов. — М. : Машиностроение, 1976. — 207 с.

2. Кобринский, А. Е. Виброударные системы / А. Е. Кобринский, А. А. Кобринский. — М. : Наука, 1973. — 592 с.

3. Пановко, Я. Г. Основы прикладной теории колебаний и удара / Я. Г. Пановко. — Изд. 3-е доп. и перераб. — Л. : Машиностроение, 1976. — 320 с.

РАКИМЖАНОВ Нуржан Есмагулович, начальник научно-исследовательской лаборатории. ШАМУТДИНОВ Айдар Харисович, кандидат технических наук, доцент кафедры технической механики. Адрес для переписки: nurjanrakimjanov@mail.ru

Статья поступила в редакцию 05.11.2014 г. © Н. Е. Ракимжанов, А. Х. Шамутдинов

УДК 621.92

Ю. В. ТИТОВ Д. С. РЕЧЕНКО К. К. ГОСИНА Р. У. КАМЕНОВ А. Ю. ПОПОВ

Омский государственный технический университет

КЛАССИФИКАЦИЯ АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ УЛЬТРАДИСПЕРСНОГО ПОРОШКА ВЫСОКОСКОРОСТНЫМ МЕТОДОМ

В статье представлена актуальность получения ультрадисперсных порошков, различные методы их получения, преимущество механических методов, а в частности, использование мельницы тонкого помола, также ее изображение и принцип работы. Система доработана устройством подачи жидкого азота. Механические методы получения порошка невозможны без абразивного инструмента. Их виды, применение и краткое описание представлены в статье. Грамотное применение абразивного инструмента улучшает работоспособность и уменьшает размер получаемого порошка.

Ключевые слова: нанотехнологии, ультрадисперсный порошок, механический метод, абразивный инструмент, высокоскоростной метод, шлифовальные головки.

Исследование свойств, а также получение ультрадисперсных порошков (менее 1 мкм) различных металлов является актуальным разделом современной науки и техники. Во-первых, это обусловлено практической необходимостью создания новых материалов, что в ряде случаев возможно только

с использованием порошкообразных составляющих; во-вторых, проблема изучения очень малых частиц, особенно имеющих размеры порядка 100 нм и менее (нанопорошки), является составной частью более общей фундаментальной области знания, называемой нанотехнологиями [1, 2].