CC BY
154
Разработка стенда для динамической балансировки молотильных барабанов комбайнов фирмы Claas после ремонта
В.А. Шахов, д.т.н., профессор, О.Н. Терехов, д.т.н., профессор, В.С. Коляда, аспирант, Оренбургский ГАУ
В настоящее время в связи с трудными экономическими условиями, сложившимися в агропромышленном комплексе, наблюдается значительное ослабление его материальнотехнической базы. Всё это приводит к тому, что количество тракторов, автомобилей и других сельскохозяйственных машин постоянно сокращается, вследствие чего увеличивается нагрузка на оставшуюся технику [1].
Это также относится к отечественному парку комбайнов, средний срок службы которых составляет 7—10 и более лет. Требуются значительные затраты на ремонт и техническое обслуживание парка комбайнов.
Аналогичная ситуация наблюдается с зарубежными комбайнами, в том числе немецкой фирмы Claas. Наименьшие затраты из всех зарубежных комбайнов получены по комбайну Claas «Мега-208». По данным учёных Германии, фактические затраты на ремонт и обслуживание зерноуборочных комбайнов при их наработке 200 га составляют 16,25 марки на 1 га, 1000 га — больше в 2,3 раза, 2000 га — в 3,6 раза и 2500 га — в 4,3 раза. В наших условиях при отсутствии правильно налаженного технического сервиса импортных комбайнов затраты будут в 1,5—2 раза выше.
Положительными сторонами западной техники, по данным опытной проверки в Саратовской области, являются комфорт, высокая производительность, техническое совершенство конструкций, её доработанность при производстве и незначительный износ при эксплуатации.
Поэтому при ремонте импортных комбайнов возникает потребность в разработке и использовании различного оборудования и оснастки.
Одной из основных составляющих ремонта молотильных барабанов является балансировка. При проведении капитальных ремонтов комбайнов фирмы Claas Mega-204, Mega-208 в РТП «Октябрьское» в результате исследований была выявлена неуравновешенность у ряда молотильных барабанов. Она вызвана изменением положения бичей, установкой балансировочных пластин не на свои места, наличием зазоров в подшипниках, увеличением прогиба вала. Надёжность и долговечность отремонтированных молотильных аппаратов комбайнов зависят от динамической уравновешенности молотильных
барабанов, масса которых достигает 150 кг, частота вращения — до 1500 об/мин. Для устранения неуравновешенности (или её минимизации) применяются балансировочные стенды.
В нашей стране существует достаточно много балансировочных станков и стендов, но не все из них могут быть выгодны и целесообразны в условиях РТП, где за год ремонтируется небольшое количество молотильных барабанов.
Был проведён анализ станков и стендов для динамической балансировки молотильных барабанов комбайнов. Для условий РТП требуется стенд с невысокой производительностью, несложной конструкции и возможностью работы в автономном режиме.
Для предприятий данного типа предлагается следующая конструкция балансировочного стенда для молотильных барабанов, которую можно изготовить в условиях районного РТП. Требования к стенду: должен давать возможность проведения балансировки с необходимой степенью точности, простота, надёжность и компактность. Конструкция стенда и метод балансировки не должны требовать высокой квалификации обслуживающего персонала.
Разработана следующая конструкция стенда. Стенд состоит из маятниковой рамы, механизма привода, платформы-основания и измерителя амплитуды колебаний. Маятниковая рама (рис. 1) состоит из двух стальных труб (9) диаметром 75 мм и длиной около 3 м, связанных между собой поперечными балками (3). Рама подвешена на стойках (4) станины при помощи специальных подвесов.
Маятниковая рама опирается на две пружины (8). Каждая такая пружина приварена верхним концом к подушке, связанной с маятниковой рамой, а нижним — к шайбе, соединённой с винтом, служащим для установки маятниковой рамы в горизонтальном положении. Конструкция станка позволяет устанавливать пружины на различных расстояниях от оси качения рамы и тем самым менять период свободных колебаний.
Измерения амплитуды колебаний проводятся посредством откидного графитового стержня с миллиметровой бумагой, для малых амплитуд — станочного индикатора, закреплённого на специальной стойке, штифт которого упирается в маятниковую раму. Ротор приводится в движение специальным устройством, состоящим из электромотора и упругой муфты.
Рис. 1 - Стенд для динамической балансировки:
1 - молотильный барабан; 2 - упругая муфта; 3 - поперечная балка; 4 - вертикальная стойка; 5 - основание; 6 - горизонтальная стойка; 7 - передвижная балка; 8 - пружина; 9 - труба
Во время разгона ротора маятниковая рама затормаживается при помощи специального тормозного устройства.
Стенд устанавливают на твёрдом основании в помещении, удалённом от оборудования, работающего с сильной вибрацией, магнитными и электрическими полями (рис. 2, 3).
Работу приводного устройства проверяют на стабильность поддержания частоты вращения в заданном диапазоне, пуско-тормозных и регулировочных характеристик. Оценивают работу устройства в течение длительного времени при многократных пусках и остановках.
При подготовке стенда к работе собирают тарировочный ротор, необходимые приспособления, проводят входной контроль деталей, инструмента, вспомогательных материалов согласно требованиям технической документации. Измеряют массу, положение центра масс, моменты инерции и геометрические размеры ротора, необходимые для настройки стенда. Проводят техническое обслуживание стенда.
Балансировочные приспособления и тари-ровочный ротор устанавливают на стенде в требуемом положении.
Частота вращения ротора при балансировке влияет на точность настройки стенда, устойчивость показаний индикаторов дисбалансов, мощность и время, затрачиваемое на раскрутку ротора.
Настройку балансировочного стенда проводят с помощью тарировочного ротора и контрольных грузов методом кругового обхода по шести точкам в двух плоскостях коррекции. Включают привод стенда и фиксируют амплитуду дисбаланса.
Масштаб дисбаланса (коэффициент пропорциональности) определяют по формуле:
Є • я
к =
где К — масштаб дисбаланса, г • см/мм;
(1)
Q — масса контрольного груза, г;
А — амплитуда дисбаланса, мм.
В том случае, когда все операции по балансировке были выполнены весьма тщательно, но при окончательных пусках явление резонанса всё же отмечалось, т.е. фиксировалась небольшая амплитуда Аост, соответствующая остаточной неуравновешенности ротора, эта неуравновешенность может быть оценена остаточным дисбалансом Бост. Остаточный дисбаланс определяется по формуле:
Л = А
^ост Лост
/К. (2)
После окончания балансировки остаточный дисбаланс должен быть не более допустимого, то есть должно выполняться условие
доп.
Допустимый дисбаланс для бильного барабана комбайна Меga-204 (208) составляет Бдо„ = 190 г ■ см.
Сравнение показаний индикатора с учётом цены деления и внесённой массы, остаточного дисбаланса в данной плоскости показывает качество настройки.
Существует несколько методов балансировки (метод профессора Б.В. Шитикова, метод амплитуд и т.д.), но наиболее простым и доступным является метод кругового обхода груза. Он заключается в следующем порядке действий.
В плоскости противовеса, на окружности, намечаем шесть точек А, В, С, D, Е, Е Кусок мастики произвольного размера прикрепляем поочерёдно в намеченных точках, измеряя каждый раз амплитуду колебания и записывая показания для каждой из соответствующих точек. Пусть после прикрепления груза в точке А мы получили амплитуду 12,8 мм, в точке В — 11,2 мм, в точке С — 3,5, в точке D — 7,1, в точке Е — 8,3 и в точке Е — 8,7 мм. Теперь нетрудно сообразить,
А —1 а
1 —к 71-,
1 —ї -1
1 р 1
и У *
1 _х 1
Рис. 2 - Схема основания стенда с барабаном А-А
А
Рис. 3 - Схема основания стенда с барабаном
что противовес должен находиться в точке С. Прикрепляя поочерёдно в точку С груз, найдём соответствующие амплитуды колебания: 2,2; 1,8 и 1,9 мм. Теперь, несколько изменяя величину груза, нетрудно определить вес противовеса.
Порядок балансировки следующий. Устанавливаем барабан на станке так, чтобы плоскость в проходила через ось, относительно которой колеблется маятниковая рама. Освободив тормоз, устанавливаем маятниковую раму так, чтобы её геометрическая ось была в горизонтальном положении, после чего снова затормаживаем раму и разгоняем ротор до заданной частоты вращения п = 200—250 об/мин.
Плавно освобождаем маятниковую раму, вращая ручку тормозного вала против часовой стрелки, приводим откидной карандаш в соприкосновение с миллиметровой бумагой и наблюдаем выбег. Как только пройдёт явление резонанса, затормаживаем раму, вынимаем миллиметровую бумагу и измеряем амплитуду колебаний.
В настоящее время проводятся работы по применению высокочувствительных пьезоэлектрических и индукционных датчиков, с выводом и обработкой информации в виде графиков на компьютере.
Литература
1. Пучин Е.А., Дидманидзе О.Н., Новиков B.C. и др. Технология ремонта машин. Ч. I. М.: Изд-во УМЦ «Триада», 2006. 348 с.
