Введение к работе
Актуальность работы
Зубчатые передачи (коробки приводов, редукторы, насосы) являются одним из основных источников шума и вибраций в машиностроении. Проблема снижения виброакустической активности зубчатых передач всегда требовала к себе повышенного внимания. В области снижения вибрации и шума зубчатых передач опубликовано много работ, и большинство этих работ позиционируют вибрацию и шум как критерий качества зубчатой передачи. Качество само по себе величина не постоянная. В процессе жизненного цикла изделия показатели качества изменяются. Изменение качества может быть как положительным, так и отрицательным. Одним из видов зубчатых передач является шестеренный насос. Шестеренные насосы широко применяются в машиностроении и авиации. Работа шестеренного насоса сопровождается шумом и вибрацией, которые он производит в процессе работы в течение жизненного цикла, причем уровни шумов и вибраций насоса изменяются. Всё это влияет на ресурс и снижает срок службы шестеренного насоса.
На современном этапе научно-технический прогресс ставит все новые задачи для инженерных и научных работников. Один из важнейших вопросов - это увеличение ресурсов и сроков службы технических устройств. Решением данного вопроса может стать эксплуатация устройств с учётом реального технического состояния. Такая эксплуатация подразумевает под собой назначение для устройства определенного минимального ресурса. Решение по дальнейшей эксплуатации принимается эксплуатирующей организацией после проведения каких-либо мероприятий с техническим устройством по определенной методике. Далее эксплуатирующая организация сравнивает контрольные параметры с эталонными значениями. Проведение мероприятий на таких устройствах не должно быть связано с полной разборкой всего устройства или быть сложным, так как возникает
вопрос рентабельности. Основой для такой методики может стать вибрационная диагностика, при которой по уровню виброактивности зубчатой передачи можно, не разбирая механизм, определить его остаточный ресурс. Это повысит эффективность эксплуатации зубчатых передач. В настоящее время ресурс зубчатой передачи определяется разборкой осмотром и измерениями, что является трудоемким и длительным по времени процессом, а окончательное решение по годности зубчатой передачи к дальнейшей работе принимает ответственный сотрудник, который чаще всего опирается на свой опыт.
В соответствии с этим задача нахождения зависимостей между вибро- и геометрическими параметрами зубчатых передач, последующее построение моделей этих зависимостей и использование этих моделей для автоматизации прогнозирования ресурса зубчатых передач с целью повышения их эксплуатационных возможностей является актуальной задачей.
Целью настоящей работы является повышение эксплуатационных возможностей зубчатых передач на основе автоматизации прогнозирования ресурса.
В соответствии с поставленной целью в работе решались следующие задачи:
- разработать методику исследования и анализа вибро- и
геометрических параметров шестеренного насоса;
исследовать взаимосвязь вибропараметров шестеренного насоса с реальными геометрическими параметрами его зубчатой передачи;
построить модели и определить наиболее значимую из них для автоматизации прогнозирования ресурса зубчатых передач;
- разработать алгоритм и программное обеспечение с целью
автоматизации прогнозирования ресурса зубчатых передач.
Методы исследования
Исследования проводились с применением современных компьютерных технологий, с использованием основных положений теории вероятностей и математической статистики, теории эксперимента, теории управления, программирования.
Научная новизна работы заключается в:
установлении взаимосвязи между износом зубьев шестеренного насоса и виброускорениями на различных частотных диапазонах;
разработке моделей, описывающих зависимость между износом эвольвенты и виброускорениями на различных частотах;
разработке технологического процесса испытаний шестеренных насосов с автоматизированным прогнозированием ресурса зубчатых передач.
Практическая ценность:
предложена методика определения наиболее значимой для автоматизации прогнозирования ресурса гармоники зубцовой частоты, на которой необходимо проводить измерение виброускорения;
построен алгоритм работы программы для автоматизации прогнозирования ресурса шестеренного насоса;
- модернизирован стенд для испытаний шестеренного насоса и
разработано экспериментальное устройство для автоматизированного
прогнозирования ресурса.
Реализация работы
Исследования данной работы проводились в процессе испытаний шестеренных насосов на фирме ОАО "НИИ "Темп" им. Ф. Короткова" - и полученные результаты были использованы на данном предприятии для решения задач по повышению ресурсов шестеренных насосов и определению технического состояния насосов возвращенных из эксплуатации.
Апробация работы
Результаты работы докладывались на международной конференции «Производство. Технология. Экология - ПРОТЭК», Москва, ГОУ ВПО МГТУ «Станкин», 2008 г, а также результаты работы докладывались на заседании кафедры «Инженерная экология и безопасность жизнедеятельности», Москва, ГОУ ВПО МГТУ «Станкин», 2011 г.
Публикации
По теме диссертации опубликовано семь печатных работ, в том числе три в издании из перечня, рекомендованного ВАК.
Структура и объем работы
Работа состоит из введения, 4-х глав, основных выводов, изложена на 156 страницах машинописного текста, содержит 77 рисунков, 46 таблиц, список литературы включает в себя 131 наименование.
