CC BY
36
УДК 630.37
УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ И ВОЗМОЖНОСТИ ПОВЫШЕНИЯ НАДЁЖНОСТИ ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ МАШИН
OPERATING CONDITIONS AND THE POSSIBILITY OF IMPROVING THE
RELIABILITY OF MACHINES
Капустин В.В.
(Брянский государственный технический университет, г. Брянск РФ) Kapustin V.V. (Bryansk State Technical University, Bryansk Russia)
Повышение износостойкости деталей и триботехнических узлов гидравлической системы является актуальной задачей обеспечения эксплуатационной надёжности лесозаготовительных машин и соответствия современным потребительским требованиям.
Improvement of wear resistance of parts and tribological nodes in hydraulic system is essential to ensure the operational reliability of forest machines and meet modern consumer requirements.
Ключевые слова: условия эксплуатации, надёжность, лесозаготовительная техника, износ
Key words: Operating conditions, reliability, forestry machinery, wear
Технико- экономическая эффективность функционирования предприятий лесной и деревоперерабатывающей отраслей промышленности, в том числе лесозаготовительной техники, в значительной степени определяются их техническими характеристиками, в том числе показателями эксплуатационной надёжности.
Однако, достигнутый уровень указанных показателей является недостаточным для обеспечения соответствия их современным потребительским требованиям. А именно, постоянно растущим рабочим нагрузкам, точности позиционирования, скоростям и ускорениям движения рабочих органов используемых машин. Это вызывает необходимость повышения работоспособности многих машин, используемых в лесном комплексе, которая в значительной степени лимитируется недостаточным уровнем износостойкости, составляющих их узлов и деталей.
К лесозаготовительной технике относится широкий перечень машин, применяемых при валке и первичной переработке древесины. Эта техника предназначена для срезания деревьев, обрезки ветвей, группировки и транспортировки стволов, поперечной их резки и измельчения отходов древесины.
Основными требованиями, предъявляемыми к указанной технике, помимо высокой эксплуатационной надёжности, являются климатоустойчивость, универсальность, высокая маневренность, многофункциональность и транспортная проходимость.
Конструкционно эти машины обеспечивают механизацию цикла заготовки леса, начиная от валки деревьев и заканчивая её первичной переработкой. Кроме того, технические возможности указанной техники должны гарантировать устранение травматизма, существенное улучшение условий труда на лесозаго-
товках, а также повышение производительности и технико - экономических показателей работы [1,2].
Высокие требования к надёжности указанной техники обусловлена тем, что её эксплуатация осуществляется во многих случаях вне оборудованных помещений, в труднодоступных местах, вдали от ремонтных и сервисных подразделений. Это приводит к возникновению существенных сложностей, даже при незначительных поломках. А простои техники из -за её отказов вызывают, как правило, значительные экономические потери.
В целом, анализ конструкций лесозаготовительной техники позволяет заключить, что практически все её образцы оснащены силовыми гидравлическими системами, обеспечивающими работу исполнительных органов машин и выполнение ими основных технологических операций: валку деревьев, обрезку сучьев, погрузочно -разгрузочные операции, раскряжевку, пакетирование древесины и т. д. Применение гидропривода даёт возможность комплексной механизации лесозаготовительных процессов, повышение уровня их автоматизации, минимизацию ручного труда, при выполнении трудоёмких и опасных работ, повышение производительности труда и снижение себестоимости лесопродук-ции [4].
Устройства гидропривода большинства лесозаготовительных машин имеют сходный набор составляющих их гидроагрегатов, обеспечивающих выполнение заданных функциональных характеристик и возможность их регулирования в требуемых интервалах.
Несмотря на многообразие конструкций и специфические особенности функционирования, гидравлический привод обычно включает следующие агр е-гаты: насосы, моторы, гидроцилиндры, направляющие и регулирующие клапаны, вспомогательные гидроагрегаты, гидролинии и так далее, уровнем работоспособности которых определяется надёжность технике в целом.
При этом уровень достигаемой надёжности в значительной степени зависит от условий эксплуатации рассматриваемых машин, а именно, температурных воздействий, наличия различных загрязняющих сред, нарушения герметичности соединений, и т.д. [5,6]. При этом, показатели надёжности в большинстве случаев обусловлены отказами триботехнических узлов [3].
Длябольшинствалесозаготовительных машин характерно их использование в течение всего года в жестких климатических условиях. При этом максимальная загрузкаприходится на зимний период, в течении которого машины зачастую работают в снегу, глубина которого может превосходить 1000 мм,при температурах, достигающих минус 40 С. В весенне- летний период техникаэкс-плуатируется в условиях большой увлажненности, иногда в жидкой грязи, глубиной достигающей полуметра.
Во многих случаях эксплуатация лесозаготовительных машин происходит при воздействиибольших динамических нагрузокпрактически на все системы используемых машин. В частности, при контактировании рабочих органов машин с обрабатываемым объектом при валке, пакетировании, обрезке сучьев, а также в процессе движения техники по пересеченному рельефу местно-
сти, выступающей над поверхностью корневой системой, замерзшему грунту и т.д.
Существенное влияние на причины и частоту выхода из строя лесозаготовительной техники оказывают условия технологического контактирования рабочих органов с обрабатываемыми деревьями различных пород, отличающихся физико- химическими свойствами, геометрическими и весовыми параметрами.
Опыт эксплуатации лесозаготовительныхмашин показывает, что их отказы чаще всего происходят по причине достижения предельного износа многочисленных триботехнических соединений или вследствие различных механических поломок.
Поэтому проблема обеспечения надёжности машин в значительном степени связана с вопросами повышения износостойкостирабочих исполнительных органов или ряда фрикционно - контактирующих поверхностей деталей. При этом значительная часть отказов лесозаготовительных машин, имеющих трибо-техническую природу, происходит по причине недостаточной работоспособности деталей гидросистем.
Экспериментально установлено, чтопрактически на всех деталях каждой пары трения гидравлических агрегатов, отработавших гарантийный ресурс, помимо картины износа, характерной для протекания постепенного изнашивания, наблюдаются и другие виды фрикционного повреждения рабочих поверхностей, проявляющихся в виде царапин, следов схватывания, прижогов, отслаивания упрочняющихся покрытий материала и т.д.
Анализ характера износа, рассматриваемых поверхностей деталей, лимитирующих работоспособность гидропривода, показал, что они разрушаются преимущественно за счёт гидроабразивного воздействия. Загрязняющие частицы, имеющие чаще всего природу измельчённой металлической стружки, ока-лины,почвенных частиц, глинозема, пыли, продуктов износа поверхностей самих деталей и т.д. Эти частицы имеютразмеры сравнимые с величинами зазоров между соприкасающимися поверхностями деталей, что обуславливает интенсивное изнашивание деталей и узлов трения гидросистемы.
На основании вышеизложенного можно заключить, что на интенсивность износа основных деталей, лимитирующих работоспособность гидросистемы, влияют сложные условия эксплуатации оборудования. Анализируя характерный износ деталей гидросистемы можно сделать вывод, что для обеспечения надежной работы необходимо выявить механизмы изнашивания деталей, а также определить пути повышения их износостойкости.
Список использованных источников
1. Колесников П.Г., Полетайкин В.Ф. Комбинированные манипуляторы лесосечных и лесотранспортных машин. Динамика элементов конструкции Красноярск: СибГТУ, 2014. 174 с.
2.Памфилов Е.А., Пилюшина Г.А. Возможности и перспективные пути повышения работоспособности машин и оборудования лесного комплекса// ИВУЗ. Лесной журнал. № 5 (335), 2013. С.129-141.
3. Никитин О.Ф. Надежность, диагностика и эксплуатация гидропривода мобильных объектов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2007. 312 с.
4. Памфилов Е.А., Пилюшина Г.А., Прусс Б.Н. Повышение износостойкости деталей узлов трения лесозаготовительной и деревообрабатывающей техники // Деревообрабатывающая промышленность. 2009. № 6. С.15-16
5. Пилюшина Г.А., Грибенников Д.Н. Восстановление подшипников скольжения методом газопламенного напыления //Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. Воронеж. Т. 4. № 5-4 (25-4), 2016. С.88-94.
