Содержание к диссертации
Введение
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 8
1.1. Надежность работы трансмиссии тракторов "Кировец" и параметры технического состояния коробок передач 8
1.2. Определение технического состояния трансмиссии колесных тракторов при их сборке, во время эксплуатации и ремонта и приспособленность тракторов к диагностированию 9
1.3. Анализ методов диагностирования трансмиссий 13
1.4. Анализ развития электронных приборов и систем для диагностики машин и механизмов 25
1.5. Цель и задачи исследований 32
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ. ПО ОБОСНОВАНИЮ СПОСОБА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ КОРОБОК ПЕРЕДАЧ 33
2.1. Возмущающие силы в зубчатых передачах. 33
2.2. Силы, действующие в подшипнике качения 36
2.3. Связь параметров виброакустического сигнала с параметрами технического состояния коробки передач 39
2.4. Обоснование метода выделения и преобразования вибросигяала 48
2.5. Динамика работы фрикционных муфт сцепления 53
2.6. Связь параметров переходных процессов, возникающих при включении и вы ^сличении фрикционов с параметрами технического состояния фрикционов тракторных коробок передач 60
2.7. Выводы 63
3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 64
3.1. Программа исследований 64
3.2. Оборудование и аппаратура для исследований 65
3.3. Методика проведения экспериментальных исследований в лабораторных условиях 81
3.4. Методика экспериментальных исследований в условиях ЛПО "Кировский завод" 89
3.5. Методика эксплуатационных исследований в условиях районного объединения Госкомсельхоз-техника "Тосненское" 94
3.6. Обработка экспериментальных данных. Оценка погрешности диагностирования 99
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 105
4.1. Результаты исследований отказов коробок передач тракторов семейства "Кировец" 105
4.2. Результаты лабораторных исследований 107
4.3. Результаты экспериментальных исследований
в условиях ЛПО "Кировский завод" 140
4.4. Определение предельных и допустимых значений диагностических параметров. Оценка погрешности диагностирования 146
4.5. Результаты эксплуатационной проверки разработанных методов диагностирования КП 151
4.6. Расчет экономической эффективности от внедрения мероприятия по диагностированию коробок передач тракторов "Кировец" 152
4.7. Выводы 158
5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ КОРОБОК ПЕРЕДАЧ 161
5.1. Составление программ измерения диагностических параметров 161
5.2. Определение трудоемкости диагностирования КП 162
5.3. Технология диагностирования КП 163
Выводы и основные результаты работы 176
Литература 178
Приложение 188
- Надежность работы трансмиссии тракторов "Кировец" и параметры технического состояния коробок передач
- Возмущающие силы в зубчатых передачах.
- Оборудование и аппаратура для исследований
- Результаты исследований отказов коробок передач тракторов семейства "Кировец"
- Составление программ измерения диагностических параметров
Введение к работе
Важнейшим условием успешной реализации Продовольственной программы СССР, принятой майским (1982 г.) Пленумом ЦК КПСС, являются ускорение научно-технического прогресса и укрепление материально-технической базы сельского хозяйства на основе дальнейшего развития механизации и химизации производства, широкой мелиорации земель. Продовольственной программой предусматривается к 1990 году в основном завершение комплексной механизации земледелия и животноводства 2 , требуется постоянно повышать технический уровень, качество и надежность тракторов, комбайнов, машин и другого сельскохозяйственного оборудования 1,2 .
В последние годы парк машин пополнился новыми энергонасыщенными тракторами типа K-70I, T-I50K, МТЗ-80 (82). Предусмотрено поставить сельскому хозяйству за десятилетие 3740-3780 тысяч тракторов 2 . Однако увеличение энергонасыщенности тракторов привело к усложнению конструкций узлов, агрегатов и трактора в целом. Поэтому новая техника, как отмечалось на ХХУТ съезде КПСС и на майском (1982 г.) Пленуме ЦК КПСС, требует дальнейшего развития и специализации ремонтно-обслуживающих баз, более качественного технического обслуживания и ремонта, обеспечения и внедрения в производство нового оборудования для обслуживания и ремонта.
В настоящее время эксплуатация тракторов в хозяйствах сопровождается длительными простоями из-за технических неисправностей. В то же время от 15 до 45% отправленных в капитальный ремонт агрегатов не достигает предельного состояния. Потери от простоев из-за неисправной техники составляют 20% рабочего времени смены.
Улучшение эксплуатации, увеличение ресурса тракторов, а также снижение затрат на преждевременный ремонт возможно при использовании современных высокопроизводительных методов и средств технического диагностирования, позволяющих перейти к системе ремонта по необходимости. Поэтому актуальной является задача разработки методов и средств технического диагностирования сель- скохозяйственной техники
В условиях эксплуатации сельскохозяйственной техники, и особенно таких тракторов, как "Кировец", одной из важнейших является задача повышения надежности работы трансмиссии, в частности коробок передач. Около 30$ отказов агрегатов трактора "Кировец" приходится на трансмиссию, основным звеном которой является коробка передач.
Качество сборки новых и отремонтированных коробок передач, а также существующие методы и средства контроля качества сборки остаются пока на невысоком уровне.
Перечисленные факты свидетельствуют о необходимости контроля технического состояния узлов и сопряжений у новых коробок передач после их сборки, осуществления послеремонтного контроля, а также проведения операций диагностирования в условиях эксплуатации.
Для проведения контроля узлов и сопряжений коробок передач в условиях эксплуатации в настоящее время существуют различные диагностические средства. Почти все они основаны на прямых методах измерения структурных параметров, требующих разборки коробки передач [771 . Существующие методы и средства не позволяют автоматизировать процесс диагностирования. Основными недостатками существующих методов и средств диагностирования являются их высокая трудоемкость и проведение диагностики только общего технического состояния коробки передач.
Настоящая работа посвящена разработке новых методов и средств диагностирования узлов и сопряжений коробок передач с гидравлическим управлением на примере тракторов семейства "Кировец".
Надежность работы трансмиссии тракторов "Кировец" и параметры технического состояния коробок передач
В целях повышения качества и надежности работы выпускаемых тракторов ЛПО "Кировский завод" совместно со многими научно-исследовательскими институтами и лабораториями проводит исследования технического состояния тракторов в период их эксплуатации. По результатам испытаний тракторов "Кировец" в Северо-Кавказской МИС средний и гамма-процентный ресурс трансмиссии тракторов К-70І соответственно равен 6580 м.ч. и 6098 м.ч. [35] . В результате этих же исследований выявлено, что тракторы "Кировец" поступают на капитальный ремонт преждевременно 35,43,59 . На практике, в условиях обычной эксплуатации, наработка до капитального ремонта равна 50-60$ от наработки, регламентируемой заводом-изготовителем [43 ] . В результате исследований эксплуатационной надежности тракторов "Кировец" Г431 установлено, что на отказ двигателя приходится 36$ всех отказов, на отказ коробки передач (КП) - 17,9$, силовой передачи (за исключением КП) - 12$ и т.д.
В результате исследований и анализа распределения отказов узлов и механизмов коробки передач, проведенных на коробках передач, поступающих в ремонт, а также по результатам;полученным в ЧИ Исследованиями госнити отказы редукторной части КП составляют 34,17$, отказы фрикционов - 45,44$, отказы гидравлической системы коробки передач - 20,39$. установлено, что стоимость часа простоя трактора К-70І составляет от 3 до 9 рублей, в зависимости от характера полевых работ. Следовательно, затраты, связанные с простоем тракторов будут значительными. Поэтому оп - 9 ределение технического состояния трансмиссии и, в частности, коробок передач, тракторов с целью повышения их надежности является актуальной задачей.
Структурные параметры технического состояния трансмиссии определяет ГОСТ 20760-75. В них включены: профиль и ширина зубьев шестерен, износ подшипников, шлицевых и шпоночных соединений, изменение геометрии поверхностей деталей корпуса.
По данным Ж) "Кировский завод" в качестве структурных параметров, обеспечивающих работоспособное состояние КП выбраны: для редукторнои части КП - износ зубьев шестеренчатых пар, в связи с чем, появляется увеличенная погрешность шагов зацепления, которая, в свою очередь влечет за собой повышенный износ зубьев и т.д.; радиальный зазор в подшипниках качения, для фрикционов КП - износ дисков трения фрикциона.
Возмущающие силы в зубчатых передачах
Силами, вызывающими колебания в зубчатых передачах являются возмущающие силы в зубчатых зацеплениях. Эти силы возникают в результате неточностей при изготовлении, сборке зубчатых передач и в процессе эксплуатации.
Основные погрешности в зубчатых зацеплениях связаны с погрешностями шагов зацепления и упругими деформациями зубьев. В результате, зачастую, зубья входят в контакт не на теоретической линии зацепления, а в некоторой нерасчетной точке, происходит так называемый "кромочный" удар.
Модель зубчатого сопряжения можно представить в виде двух колес, установленных в абсолютно жестких опорах (рис.2.1). Между колесами установлены пружины, имитирующие жесткости зацепляющихся пар зубьев и демпфирующие элементы. К колесам приложен полезный крутящий момент М . Усилие передается по линии зацепления колес.
При оценке вибраций зубчатых передач необходимо учитывать максимальное динамическое усилие в зацеплении. Максимальное динамическое усилие в зацеплении достигается в том случае, когда коэффициент демпфирования 6 мал. Поэтому, при определении возбуждения в зубчатой передаче, демпфирование в системе принимаем близким к нулю и тогда возмущающая сила в зубчатом зацеплении выражается следующим образом.
Оборудование и аппаратура для исследований
В качестве диагностического параметра, характеризующего техническое состояние редукторнои части КП, теоретически была обоснована амплитуда вибрационного ускорения (см.гл.2). Для измерения вибрационных ускорений наибольшее распространение получили пьезоэлектрические преобразователи ускорений - акселерометры. Широкое использование пьезоэлектрических акселерометров при диагностировании и исследованиях вибропроцессов машин и механизмов обусловлено высокой чувствительностью, широким диапазоном рабочих частот, минимальным весом и различными способами крепления к объекту исследования.
При выборе измерительного вибродатчика было проведено сравнение двух наиболее широко распространенных в вибродиагностике акселерометров, применяемых в приборе ЭЩШ и системе ДИПС (КИ-І3940): ИС-ЗІЗ и Д-І4. Технические характеристики акселерометров приведены в таблице 3.1.
В результате сравнения технических характеристик датчиков (табл.3.1) видно, что диапазон измерений вибраций датчика ДТ4 в 2,4 раза больше, чем у датчика ИС 313, что позволяет проводить измерения вибраций любых коробок передач, рабочая температура датчика ДІ4 на 20С выше, чем у датчика ИС 313, что позволит проводить измерение вибраций КП в течение длительного времени, коэффициент преобразования датчика: ДІ4 выше, чем у датчика ИС 313, что повышает точность измерения вибраций. Поэтому для исследований был выбран акселерометр ДІ4.
Результаты исследований отказов коробок передач тракторов семейства "Кировец"
Для определения надежности работы узлов и сопряжений коробок передач тракторов "Кировец", выбора вида диагностирования для различных сопряжений КП были проведены исследования отказов КП в условиях опорного пункта завода-изготовителя и ремонтного предприятия районного объединения Госкомселъхозтехника "Тоснен-ское".
В процессе исследований проверены более 100 коробок передач.
На заводе-изготовителе после сборки новые КП поступают на стенд, где производится их обкатка в течение 30-40 минут. В процессе обкатки осуществляется контроль за температурой и давлением масла в КП. Неисправности, возникающие в процессе обкатки КП относятся либо к качеству сборки коробок передач - это течь масла из-за наличия трещин в картере КП или возникающих в процессе сборки КП неплотностей, либо к ведущему валу КП - это снижение давления масла в проверяемых передачах из-за неплотностей в уплотнениях бустеров фрикционов или из-за неисправностей тор-цевых уплотнений. При обнаружении неисправности КП следует на разборку: снимается ведущий вал с фрикционными пакетами и поступает на стенд для проверки фрикционов, заменяются соответствующие уплотнения и производится визуальный осмотр редукторной части картера КП.
На ремонтных предприятиях объединений "Госкомселъхозтехника" при поступлении тракторов в капитальный ремонт производится разборка всех подряд коробок передач. Снимаются ведущие валы с фрикционами и производится их дефектация. Детали ведущего вала проверяются наиболее тщательно.
Нижний картер КП с установленными в нем тремя валами: промежуточным, грузовым и раздаточным дефектуется визуально.
Проверяется легкость вращения валов в подшипниковых узлах, посадка шестерен на валах, зацепления шестерен, износ зубьев и их повреждения, поломка.
Составление программ измерения диагностических параметров
По результатам эксплуатационных исследований составлялась программа измерения и анализа диагностических параметров узлов и сопряжений коробки передач для диагностической измерительной системы ДИПС и для универсального виброизмерительного прибора.
В качестве исходных данных при составлении программы измерения и анализа для диагностической системы ДИПС использовались следующие:
1. Максимальные значения амплитуды вибраций, соответствующие допустимым значениям структурных параметров, характеризующих техническое состояние КП;
2. Скоростной и температурный режимы коробки передач при диагностировании;
3. Максимальные значения величины давления выключения фрикционов, соответствующие допустимым значениям величины износа фрикционов;
4. Максимальные значения времени включения фрикционов, соответствующие допустимым значениям величины износа фрикционов;
5. Минимальное и максимальное значение частоты вращения ведомого вала, в интервале которых производится измерение времени включения фрикциона.
В качестве исходных данных при составлении программы измерения и анализа виброизмерительным прибором использовались максимальные значения разности амплитуд вибраций, соответствующие допустимым значениям структурного параметра, характеризующего общее техническое состояние редукторної части КП, максимальные значения амплитуд вибраций, соответствующие допустимым значениям структурных параметров, характеризующих техническое состояние зубчатых сопряжений и подшипников и частотный диапазон, в котором выделяется полезный вибрационный сигнал от проверяемого сопряжения или узла.
По методике, изложенной в техническом описании на систему ДИПС составлялась и записывалась в память магнитного накопителя информации системы программа измерения и анализа для каждого параметра.
Исходные данные при диагностировании прибором использовались для составления технологических карт диагностирования.
