Радиальный зазор в карданных шарнирах трактора «Джон дир» в эксплуатации Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Из выражения (11) видно, что, так как т и п — любые целые числа, то клеевая накладка имеет бесконечное множество частот собственных колебаний (гармоник). Следует заметить, что физический смысл имеют лишь натуральные значения т и п, а наибольшую амплитуду имеют низкочастотные гармоники (т = 1 — 2, п = 1 — 2).

Чтобы обобщить полученные результаты и отвлечься от конкретных размеров накладки, введем безразмерные параметры: Ь/к = й и а/Ь = с. При этом толщина клеевого слоя к, как правило, задается технологией склеивания. Выражение (11) будет иметь вид

v =

Eh4

1

2л V 12h2 р(1 -ц2)

v=

12р(1 -Ц) 1

1"

+1 П

2

m \

— | + n"

2

2л у 12р(1 -ц2)

-1-я

— + n

(12)

С помощью программы МаШсаё построим графики зависимости (12) п от Ь/к = й и а/Ь = с при й = 10...50, с = 1...5 (к = 1 мм).

Теоретические расчеты и экспериментальные исследования показывают, что частота вынужденных колебаний труб системы выпуска отработанных газов близка к частоте вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания. Если учесть, что коленчатый вал двигателя вращается со скоростью от 600 до 8000 об./мин, то частота воздействия возмущающей силы на клеевую накладку лежит в диапазоне от 10 до 133 Гц. Наиболее опасный режим работы адгезива возникает при попадании частот собственных колебаний клеевой накладки в данный диапазон,

так как из-за резонансных явлений амплитуда колебаний накладки многократно увеличивается, что в свою очередь ведет к многократному увеличению напряжений, которые выходят за предел выносливости адге-зива к повторно-переменным нагрузкам, и как следствие — к разрушению клеевого соединения. Путем подбора геометрических характеристик клеевой накладки следует избегать подобного явления.

Разработанная математическая модель, имитирующая физические процессы при ремонте элементов трубопроводов системы выпуска отработанных газов в автомобилях, позволяет в каждом конкретном случае негерметичности подобрать термостойкий адгезивный материал с оптимальными характеристиками (Е, р, д), а также оптимальные геометрические размеры клеевой накладки для того, чтобы избежать резонанса и тем самым значительно продлить срок службы клеевого соединения.

Список литературы

1. Башкирцев В.И. Ремонт автомобилей полимерными материалами. — М.: За рулем, 1999. — 32 с.

2. Мохов А.И., Бойков В.Ю. Ремонт машин с применением анаэробных и формообразующих полимерных материалов // Механизация строительства. — 2006. — № 9. — С. 9-11.

3. Бойков В.Ю., Башкирцев Ю.В. Экспериментальные исследования распределения температуры в системе выпуска отработанных газов в автомобилях: сб. материалов МНТК «Ресурсосбережение XXI век». — Орел: Ор-ГАУ, 2006. — С. 147-153.

4. Бойков В.Ю., Сливов А.Ф., Башкирцев Ю.В. Классификация термостойких адгезивов для технического сервиса машин и оборудования в АПК // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ. Технический сервис в агропромышленном комплексе. — 2004. — № 1(6). — С. 26-31.

5. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика: в 10 т. Т. 7. Теория упругости: учеб. пособие. — 4-е изд., испр. и доп. — М.: Наука, 1987. — 248 с.

2

2

2

УДК 621.828

А.Г. Пастухов, доктор техн. наук А.В. Ефимцев

Белгородская государственная сельскохозяйственная академия имени В.Я. Горина

РАДИАЛЬНЫЙ ЗАЗОР В КАРДАННЫХ ШАРНИРАХ ТРАКТОРА «ДЖОН ДИР» В ЭКСПЛУАТАЦИИ

К одной из основных тенденций развития сельскохозяйственной техники относят повышение ее технического уровня и качества, что в первую очередь связано с внедрением инновационных технологий в эксплуатации.

В настоящее время объем, перечень и периодичность работ по техническому обслуживанию (ТО), определяемый нормативными документа-

ми, проводится в обязательном порядке для тракторов, находящихся на гарантийном обслуживании, в остальных случаях владельцы самостоятельно принимают решение о выборе стратегии поддержания работоспособности.

Задача повышения эффективности эксплуатации сельскохозяйственных тракторов связана с совершенствованием методики диагностирова-

ния в различных условиях эксплуатации с учетом скорости изнашивания, допускаемого зазора в сопряжениях и режима нагруженности.

Перспективным направлением в системе процессов обслуживания является оперативный контроль технического состояния машин и организация технического сервиса «по состоянию» [1]. В карданных передачах оперативный контроль «по состоянию» оценивается радиальным зазором в шарнире, который является наиболее информативным показателем.

Следовательно, актуальность работы заключается в необходимости исследования долговечности шарниров карданных передач (КП) в эксплуатации, контроле радиального зазора в шарнире «по состоянию» и назначении ремонтно-обслужи-вающих воздействий.

Работоспособность карданных шарниров (КШ) в эксплуатации можно поддержать с помощью профилактических мероприятий. Для достоверности решения о применении мероприятий обслуживающего характера А.М. Сигаев предлагает предремонтное безразборное диагностирование КШ в зависимости от начального радиального зазора в подшипниковом узле [2].

Аналогичные направления прослеживаются в трудах М.Г. Дегтярева и И.Е. Ульмана, в которых предложен принцип, основанный на измерении радиального зазора КШ на примере КП трактора К-700. В результате обосновано предельное значение радиального зазора в КШ 0,58...0,62 мм по минимуму суммарных затрат на ТО на основе математической модели увеличения окружного зазора с учетом условий работы и факторов наработки [3].

В исследованиях В.Я. Аниловича и В.Л. Лит-виненко установлены нарушения взаимного расположения смежных узлов заднего моста трактора в продольно-вертикальной плоскости. В результате применения приборов КПД-1 и КПД-2 установлено среднее значение предельного износа шарнирных соединений КП, равное Дпр = 0,1873 мм, разработана номограмма, позволяющая установить остаточный ресурс КШ и соответственно определить момент замены агрегата во время настоящего или очередного ТО для трактора Т-150К [4].

Чтобы выявить взаимосвязь между динамикой изменения радиального зазора, наработкой и предельным состоянием карданного шарнира трактора «Джон Дир» седьмой серии необходимо решить следующие задачи:

1) провести аналитический обзор существующих работ по контролю работоспособности и технического состояния, основанные на измерении радиального зазора в КШ;

2) установить взаимосвязь между изменением радиального зазора и наработкой и классифицировать тракторы по нагруженности;

3) установить предельное состояние КШ.

В среднем наработка на отказ трансмиссии трактора достигает 15 000 ч работы при условии квалифицированного технического сервиса. Одним из узлов, снижающих долговечность трансмиссии, является КП, соединяющая двигатель и гидромодуль коробки передач. Наработка до замены шарниров КП, регламентированная производителем, составляет 5000, а наработка на отказ в среднем — 8000.9500 ч, что свидетельствует о наличии неиспользованного потенциального ресурса, определяемого как условиями эксплуатации, так и конструктивными особенностями.

С целью повышения долговечности КШ предлагается использовать оперативный контроль радиального зазора и уровня нагруженности в КШ в эксплуатации на основе данных профиля загрузки двигателя. Это позволяет повысить точность и достоверность оценки реального технического состояния КШ, что позволит обоснованно назначить ремонтно-обслуживающие воздействия.

Составлена программа эксплуатационных наблюдений [5], на основе которой исследованы рабочие параметры КШ тракторов, которые характеризуются передачей крутящего момента Ткр = 458.957 Нм при заданной частоте вращения п = 1600.2100 об./мин с незначительным углом излома у = 2.3° в шарнирах. Опрос специалистов и механизаторов в хозяйствах показал, что техника эксплуатируется в различных условиях, об этом свидетельствуют и количественные характеристики, сведенные в массив данных (таблица).

Наблюдения проводились на базе техники ЗАО «Краснояружская зерновая компания», ООО «Молочные фермы», ООО «Русагро-Инвест», ООО «Аг-рохолдинг «Ивнянский»», ООО «Плодородие», ЗАО «Скороднянское» в сотрудничестве с сервисным центром ООО «Юпитер-9». Наблюдения проведены на тракторах JD серии 7730, 7820, 7830 и 7930, эксплуатирующихся в Прохоровском, Ивнянском, Ра-китянском, Белгородском, Новооскольском, Яков-левском, Красненском и Чернянском районах Белгородской области.

Результаты замеров, представленные в таблице, позволили выявить способ учета нагруженно-сти и наработку при достижении предельного состояния.

Методом наименьших квадратов (МНК) построена математическая модель, позволяющая прогнозировать радиальный зазор в зависимости от наработки:

Д = 5 • 10-6Ь + 0,0795, (1)

где Ь — наработка КШ, ф.-ч; Д — радиальный зазор, мм.

Анализ графической интерпретации массива данных измерения радиального зазора (см. таблицу) позволяет отметить, что момент достижения

предельного состояния КШ точка А и место пересечения линии предельного состояния с точкой В на графике не совпадают примерно на 6000 ф.-ч (рисунок). Это связано с тем, что не учтен показатель нагруженности КШ, поэтому отказ или пред-отказное состояние может произойти раньше, что, естественно, недопустимо в эксплуатации.

Для установления взаимосвязи между радиальным зазором, нагруженностью и наработкой представлены данные эксплуатационных наблюдений тракторов от начала эксплуатации до физического разрушения:

Ь = 5 • 106Д - 397 500.

(2)

Изучив нагруженность совместно с видами работ по энергоемкости их выполнения, разделим наблюдаемые тракторы с неизвестной нагруженно-стью на две группы:

1 — характеризуется уровнем нагруженности до 80 %, что соответствует работам, связанным в основной обработкой почвы, посевом комбинированными широкозахватными агрегатами, например, тракторы № RW7830R029275, RW7830R002630, RW7930R035138, RW7830R006825;

2 — характеризуется уровнем нагруженности до 50 %, что соответствует нетрудоемким работам, связанным с транспортными, разгрузочно-по-грузочными, кормозаготовительными работами, например, тракторы № RW7830R011352, RW7830R008475, RW7830A037752.

По данным наблюдений получена формула (1), в которой коэффициент прямой является положительным числом и указывает на возрастание графика.

Наработка до замены, регламентированная заводом-изготовителем, составляет 5000 ф.-ч, а из анализа данных наработка на отказ составляет в среднем 8000.9500 ф.-ч. Это значит, что тракторы эксплуатируются в существенно различных условиях, которые необходимо классифицировать, например, по видам работ. Наработка КШ трактора, с одной стороны, на транспортных работах может достигать 9000 ф.-ч, при этом КШ находится в работоспособном состоянии. С другой стороны, наработка КШ

на работах, связанных с основной обработкой почвы, при значении нагруженности 80.90 %, шарнир изнашивается при наработке до 6000 ф.-ч. Поэтому в эксплуатации необходимо обращать внимание не только на величину наработки, но и на значение нагруженности или вид работы трактора.

В связи с этим необходимо для более эффективного и целесообразного использования ресурса КШ назначать мероприятия ТО, ориентируясь на значения величины нагруженности и наработки.

В результате анализа представленного материала можно сделать следующие выводы.

1. В соответствии с программой эксплуатационных наблюдений составлен массив данных в количестве 29 ед. тракторов с учетом наработки диапазоне от 6 до 11 100 ф.-ч, радиального зазора от 0,03 до 1,05 мм и нагруженности КШ по профилю нагрузки двигателя в диапазоне от 17 до 80 кВт в реальных условиях эксплуатации.

Параметры работы КШ трактора JD 7830

Номер трактора Средняя нагруженость Наработка шарнира, ф.-ч Суммарный радиальный зазор, мм Государственный номер

N ¡, кВт А1, кВт

КЖ7830К006825 67,05 1 7473,3 0,374 -//-

КЖ7830КШ1352 46,356 2 6784,4 0,2572 9100ЕК

КЖ7830А037754 60,66 1 1724,2 0,1887 6489ЕЕ

К^7830А037752 48,939 2 2414,5 0,2905 6488ЕЕ

КЖ7830К002630 68,887 1 3416 0,3425 7918ЕЕ

КЖ7830К029275 77,263 1 4968 0,279 4239ЕЕ

КЖ7830К008475 44,309 2 7489 0,377 1702ЕЕ

КЖ7830К002638 61,871 1 10527 1,552 7906ЕЕ

КЖ7830К022819 56,738 2 5724,6 0,601 8655ЕВ

КЖ7930К035138 66,119 1 2192 0,2321 9973ЕК

КЖ7830К021961 57,505 2 5700 0,6951 5050ЕЕ

КЖ7830К029102 54,593 2 5633,4 0,482 5790ЕЕ

1RW7830RCBR036 - 1 532 0,05 -//-

RW7820R051370 32 2 11174 0,4031 2050ЕУ

Ш7930АТСА001147 - 1 250 0,04 -//-

1RW7830RCBR036052 - 2 4723 0,46 7956ЕЕ

RW7830R005784 - 1 7252 0,95 -//-

RW7830R021764 - 1 7900 0,25

RW7830R021736 - 1 8600 0,31

RW7830A020197 - 2 5744,3 0,73

1RW7830RPAR029152 - 1 1934 0,22

RW7730R009266 - 1 2219 0,28

Ш7830АЕСА001206 - 2 9,2 0,03

Ш7830АССА001209 - 2 4 0,03

Ш7830АИСА001207 - 2 3,6 0,04

Ш7830АЕСА001208 - 2 6 0,03

Ш7830АТСА001149 - 2 7 0,05

Ш7830АГВА001067 - 2 15 0,02

Ш7930АССА001048 - 2 18 0,02

1,2 1

0,8 0,6 0,4 0,2 0

0 2000 4000 6000 8000 10 000 12 000 14 000 16 000 18 000

L, ф.-ч

Результаты измерения зазоров в КШ

2. Анализ массива данных показывает, что необходим учет нагруженности для обоснованного назначения ТО. Предложено разделение по группам: 1 — 50 до 80 % и 2 — до 50 %. Получено уравнение (1), позволяющее прогнозировать ресурс КШ без учета нагруженности. Представлено уравнение (2), позволяющее спрогнозировать наработку по радиальному зазору.

3. Полученные данные позволяют создать основу для проведения и назначения обоснованных ре-монтно-обслуживающих воздействий по реальному техническому состоянию карданного шарнира. В ходе эксплуатационных наблюдений установлено, что КШ при условии «контроля по состоянию»

может отработать до 9000 ф.-ч. Применяя техническое обслуживание, возможно добиться наработки до 15 000 ф.-ч, что соответствует наработке на отказ трансмиссии в целом.

Список литературы

1. Стратегия машинно-технологической модернизации сельского хозяйства России до 2020 г / В.И. Фи-синин, Ю.Ф. Лачуга, А.А. Жучен-ко, А.Л. Иванов [и др.]. — М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2009. — С. 13, 24.

2. Сигаев А.М. Повышение эффективности диагностирования и ремонта карданных шарниров тракторов: автореф. дис. ... канд. техн. наук. — Харьков, 1985. — 24 с.

3. Дегтярев М.Г., Ульман И.Е. Определение предельного технического состояния карданных передач тракторов К-700 // Техника в сельском хозяйстве. — 1975. — № 11. — С. 73-74.

4. Диагностирование карданных передач / Анило-вич В.Я., Литвиненко В.Л., Черненький О.И., Б Розен-цвайг.А., Огий Г.Е., Олизаренко И.И. // Механизация и электрификация сельского хозяйства. — 1977. — № 4. — С. 4-46.

5. Ефимцев А.В., Пастухов А.Г.Программа и методика эксплуатационных наблюдений карданных передач тракторов John Deere // Ремонт. Восстановление. Реновация: Всероссийская научно-практическая конференция. — Уфа: Башкирский ГАУ, 2012. — С. 73-76.

УДК 621.8

О.Г. Кокорева, канд. техн. наук

Московский государственный агроинженерный университет имени В.И. Горячкина

МЕХАНИЗМ МИКРОСТРУКТУРНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ПРОЦЕССА УПРОЧНЕНИЯ ВЫСОКОМАРГАНЦОВИСТОЙ СТАЛИ ПРИ СТАТИКО-ИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКЕ

Процесс упрочнения высокомарганцовистой стали имеет сложный характер. Доказательством этого является тот факт, что до сих пор не создана общепринятая теория ее упрочнения. Проанализировав существующие гипотезы [1—5, 8, 9], можно выделить два основных направления, объясняющих механизм упрочнения ВМС при обработке поверхностно-пластической деформацией (ППД):

• упрочнение за счет возникновения высокой плотности дислокаций, большого числа дефектов упаковки и механических двойников, приводящих к изменению тонкой кристаллической структуры (дроблению зерен на блоки и разориентации этих блоков в пределах зерна);

• упрочнение путем образования в плоскостях сдвига вторичных фаз (карбидов), которые являются эффективными барьерами, затрудняющими пластическое движение металла [6—7]. Высокомарганцовистая сталь имеет поликристаллическое строение и состоит из зерен, различающихся по составу и ориентации, и имеющих определенную дислокационную структуру. Упрочнение ВМС находится в прямой связи с линейной дислокационной структурой и плотностью дислокаций, определяющейся отношениями суммарной длины линий дислокаций к объему, в котором они находятся. В результате ППД плотность дислокаций увеличивается от 10-7...10-8 мм2 до 10-10...10-12 мм2 [10]. Однако возможности упрочнения метал-