Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние проблемы, ее содержание и задачи исследования 12
1.1. Анализ эффективности использования самоходных уборочных машин в многоукладном сельскохозяйственном производстве Российской Федерации 12
1.2. Состояние эксплуатационной надежности СУМ 17
1.3. Влияние технического состояния рабочих органов уборочных машин на их долговечность и эффективность функционирования 21
1.4. Пути повышения долговечности самоходных уборочных машин 29
1.5. Инженерно-технический сервис при использовании самоходных уборочных машин 30
1.5.1. Современное состояние ремонтно-обслуживающей базы комбайнов 30
1.5.2. Диагностирование самоходных уборочных машин на современном этапе 37
1.6. Техническое диагностирование и его роль в обеспечении
долговечности сложных уборочных машин 40
1.6.1. Общий обзор научных исследований по диагностированию машин 40
1.6.2. Обзор научных исследований по диагностированию самоходных уборочных машин 47
1.6.3. Особенности виброакустического метода диагностирования рабочих органов самоходных уборочных машин 57
1.6.3.1. Обзор научных исследований развития виброакустического метода диагностирования 57
1.6.3.2. Обзор электронных средств для контроля технического состояния рабочих органов уборочных машин 60
1.7. Постановка проблемы и задачи исследования 67
1.7.1. Постановка проблемы и ее содержание 67
1.7.2. Задачи исследования 70
2. Теоретическое обоснование методов диагностирования рабочих органов самоходных уборочных машин 72
2.1. Требования к перспективным методам и средствам диагностирования 73
2.2. Общие принципы разработки и совершенствования методов диагностирования самоходных комбайнов 75
2.3. Теоретические исследования по разработке методов
диагностирования рабочих органов сложных уборочных машин 78
2.3.1. Построение модели диагностирования рабочего органа 78
2.3.2. Обоснование кинематического метода диагностирования 81
2.3.3. Теоретические основы динамического метода диагностирования рабочих органов 82
2.4. Методологические основы разработки динамических методов
диагностирования рабочих органов самоходных уборочных машин 85
2.4.1. Общие положения методологии 85
2.4.2. Обоснование вибрационного диагностирования рабочих органов сложных уборочных машин (на примере зерноуборочного комбайна) 88
2.4.3. Построение математической модели функционирования самоходных уборочных машин 97
2.4.3.1. Постановка задачи 97
2.4.3.2. Обоснование типа математической модели и методика ее построения 101
2.4.3.3. Построение уравнений состояния самоходных уборочных машин на примере молотильного барабана зерноуборочного комбайна 109
2.4.3.4. Построение уравнений выходов математической модели типа «вход-состояние-выход» на примере молотильного барабана зерноуборочного комбайна 119
2.4.3.5. Анализ математической модели функционирования молотильного барабана 122
2.5. Построение математических моделей связи диагностических пара
метров с показателями технического состояния основных групп рабочих органов уборочных машин 125
2.5.1. Построение математической модели роторных рабочих органов (на примере молотильного барабана зерноуборочного комбайна) 125
2.5.1.1. Анализ сил, действующих в неуравновешенном молотильном барабане 126
2.5.1.2. Общий анализ сил, действующих в системе «молотильный барабан-панели» 130
2.5.1.3. Метод диагностирования технического состояния молотильного барабана по угловому ускорению разгона 135
2.5.1.4. Динамический метод углубленного диагностирования молотильного барабана по амплитуде колебания панелей 140
2.5.1.5. Влияние величины радиального зазора на точность определения дисбаланса молотильного барабана 144
2.5.1.6. Тестовый метод диагностирования роторных рабочих органов самоходных уборочных машин 149
2.5.2. Построение математической модели механизмов возвратно-поступательного действия (на примере очистки зерноуборочного комбайна) 152
2.5.2.1. Кинематический и динамический анализ механизма очистки 153
2.5.2.2. Кинематический метод диагностирования механизма привода очистки комбайна по параметрам угловых перемещений 161
2.5.2.3. Динамический метод диагностирования механизма привода очистки зерноуборочного комбайна по параметрам вибросигнала 166
2.5.3. Построение математической модели связи структурных и диагностических параметров механизмов плоско-параллельного движения (на примере соломотряса) 188
2.5.3.1. Кинематический анализ механизма соломотряса 189
2.5.3.2. Динамический анализ механизма соломотряса 190
2.5.4. Выводы 194
3. Методика экспериментальных исследований 199
3.1. Задачи и программа экспериментальных исследований 199
3.2. Методика проведения предварительного эксперимента 200
3.3. Частные методики исследований 204
3.3.1. Частная методика определения рационального кинематического режима диагностирования 209
3.3.2. Частная методика оптимизации зон установки вибродатчиков 211
3.3.3. Частная методика определения области информативных частот вибросигналов, характеризующих техническое состояние рабочих органов комбайна 213
3.4. Приборы, аппаратура и оборудование экспериментальных
исследований 217
3.4.1. Комплекс исследовательской аппаратуры, его характеристика, структурные схемы измерительных каналов 217
3.4.2. Разработка дополнительной исследовательской аппаратуры 224
3.5. Методика проведения лабораторных исследований связи структур-
ных параметров с диагностическими рабочих органов комбайна 234
3.5.1. Методика планирования эксперимента 234
3.5.2. Методика обработки экспериментальных данных 238
3.5.3. Оценка точности измерений 240
3.5.4. Методика исследования связи параметров технического состояния роторных рабочих органов уборочных машин с диагностическими
признаками 243
3.5.5. Методика исследования связи параметров технического состояния механизма привода очистки с диагностическими признаками 246
3.5.6. Методика исследования связи параметров технического состояния механизма привода ножа режущего аппарата 249
3.5.7. Методика исследования связи параметров технического состояния механизма привода соломотряса с диагностическими признаками 250
3.5.8. Методика эксплуатационных исследований 252
3.6. Выводы 255
4. Результаты экспериментальных исследований 257
4.1. Анализ вибрационного состояния основных агрегатов зерноуборочного комбайна 257
4.2. Результаты экспериментальных исследований рациональных зон установки вибропреобразователей 261
4.3. Результаты экспериментальных исследований областей информативных частот вибрационного метода диагностирования 270
4.4. Результаты экспериментальных исследований способов крепления вибропреобразователя на объекте диагностирования 286
4.5. Результаты экспериментальных исследований связи структурных и диагностических параметров технического состояния рабочих органов уборочных машин 292
4.5.1. Результаты исследований функциональной связи структурных и диагностических параметров роторных рабочих органов 292
4.5.2. Результаты экспериментальных исследований функциональной связи структурных и диагностических параметров рабочих органов возвратно-поступательного действия 320
4.5.3. Результаты исследования функциональной связи параметров технического состояния соломотряса с диагностическими признаками 341
4.6. Результаты исследований кинематического режима диагностирования 348
4.7. Определение допустимых значений диагностических параметров и оценка достоверности диагностирования 358
4.8. Выводы 364
5. Разработанные конструктивные и технологические мероприятия диагностирования самоходных уборочных машин. эксплуатационная проверка результатов исследований 367
5.1. Разработка средств технического диагностирования рабочих органов самоходных уборочных машин 367
5.2. Разработка конструктивных мероприятий по обеспечению взаимной приспособленности диагностических средств и агрегатов самоходных комбайнов 371
5.3. Разработка технологии диагностирования самоходных уборочных машин с помощью электронных средств 373
5.4. Эксплуатационная проверка результатов исследования 374
5.5. Выводы 382
6. Технико-экономическая эффективность результатов исследований. внедрение 383
6.1. Расчет экономического эффекта от внедрения разработанных методов, средств и технологии диагностирования основных рабочих органов зерноуборочного комбайна 385
6.2. Внедрение результатов исследований 391
6.3. Рекомендации для предприятий технического сервиса и эксплуатации 393
Общие выводы 395
Список использованной литературы
- Анализ эффективности использования самоходных уборочных машин в многоукладном сельскохозяйственном производстве Российской Федерации
- Общие принципы разработки и совершенствования методов диагностирования самоходных комбайнов
- Частная методика определения рационального кинематического режима диагностирования
- Результаты экспериментальных исследований рациональных зон установки вибропреобразователей
Введение к работе
Одной из причин недостаточной эффективности функционирования машинно-тракторного парка в АПК РФ является низкая надежность поставляемой техники [320]. Резкий спад производства, усложнение конструкции машин, отсутствие средств у сельских товаропроизводителей на закупку новых агрегатов, эксплуатация машин в условиях с ограниченным финансированием вызывают повышенные требования к их долговечности. Особенно это важно для уборочных машин, где задействованы высокопроизводительные самоходные зерно- и кормоуборочные комбайны, являющиеся машинами периодического действия.
Из-за низкой долговечности самоходных уборочных машин увеличивается потребность в запасных частях, повышаются эксплуатационные издержки, возникают значительные простои в разгар полевых работ, что приводит к дополнительным потерям (10...12%) [319] урожая, снижению качества продукции. Следовательно, повышение эффективности функционирования самоходных уборочных машин (СУМ) за счет обеспечения их долговечности представляет собой одну из наиболее актуальных проблем, требующую своего решения.
Решить задачу повышения долговечности СУМ можно на стадии проектирования и изготовления [167]. Но увеличение долговечности машин за счет конструктивных и технологических мероприятий обычно' сопровождается ростом себестоимости ее изготовления и оптовой цены, что в настоящей экономической ситуации нереально. Поэтому наиболее приемлемым путем является поддержание конструктивно-кинематических параметров рабочих органов (технологических агрегатов) в допустимых пределах, а также своевременное обнаружение неисправностей и предупреждение отказов при проведении диагностирования во время технического обслуживания и ремонта в условиях эксплуатации [149].
9 Общей целью диссертационной работы является повышение эффективности функционирования самоходных комбайнов на основе обеспечения их долговечности в условиях эксплуатации за счет разработки высокопроизводительных, универсальных методов и средств технического диагностирования. Для достижения поставленной цели автором сделано следующее:
на основе анализа обеспеченности хозяйств сельских товаропроизводителей уборочной техникой, условий и результатов эксплуатации СУМ обоснована актуальность повышения их эффективности использования;
разработана функционально-диагностическая модель рабочего органа (РО) уборочных машин на примере молотильного барабана;
разработаны общие методологические принципы создания методов и средств диагностирования РО самоходных уборочных комбайнов;
теоретически обоснованы два метода диагностирования технологических агрегатов (ТА) СУМ: кинематический и динамический;
исследована и обоснована возможность использования виброакустического метода для диагностирования технического состояния РО уборочных машин;
разработаны математические модели связи структурных параметров с диагностическими основных ТА уборочных комбайнов;
на основе лабораторных исследований установлена функциональная связь диагностических и структурных параметров, определены: рациональные зоны установки измерительных преобразователей; области наиболее информативных частот сигналов виброускорения корпусов опорных элементов и несущих конструкций РО; рациональные кинематические режимы диагностирования;
разработана схема виброизмерительного канала для реализации в диагностических приборах;
проведена проверка результатов исследований в условиях эксплуатации, ремонтных предприятий;
- разработаны рекомендации по диагностированию РО СУМ виброакустическим способом с помощью электронных средств в динамическом режиме.
При решении данной проблемы получено 5 авторских свидетельств, 1 патент и одно положительное решение на изобретение; опубликовано 42 научные работы, в т.ч. совместно с ГОСНИТИ «Руководство по диагностированию самоходных комбайнов с помощью автоматизированного машинотестера КИ-13950-ГОСНИТИ», «Рекомендации по диагностированию самоходных уборочных машин виброакустическим методом с помощью электронного прибора КИ-28062 ГОСНИТИ-СПГАУ и комплекта механических устройств КИ-11382 ГОСНИТИ» общим объемом 7 п.л.. Результаты исследований использованы при создании серийно выпускаемой диагностической установки КИ-13950-ГОСНИТИ, малогабаритного электронного прибора КИ-28062ГОСНИТИ-СПГАУ, в учебном процессе ряда вузов в лекциях, лабораторно-практических занятиях, научно-исследовательской работе студентов и аспирантов. В совместном руководстве с профессором Аллиуевым В.А. автором работы подготовлено четыре кандидата технических наук.
Отдельные теоретические и экспериментальные исследования проводились совместно с д.т.н. Скробачем В.Ф., аспирантами Сидыгановым Ю.Н., Васильевым А.А., Конавалюком А.В., Перекопским А.Н., Сибикиным А.В. Автор благодарит их за оказанную помощь.
Большую признательность и благодарность автор выражает заслуженному деятелю НТ РФ профессору В.А. Аллилуеву, оказавшему значительное влияние на выбор темы исследований, за постоянное внимание и полезные советы при выполнении данной работы.
На защиту выносятся следующие положения:
Общие методологические принципы разработки методов диагностирования РО самоходных комбайнов.
Математическая модель функционирования РО уборочных машин как объекта технического диагностирования на примере молотильного барабана .
Общие теоретические положения кинематического и динамического методов диагностирования.
Математические модели связи структурных и диагностических параметров технического состояния основных ТА сложных уборочных машин.
Комплект измерительных преобразователей, переходных устройств для обеспечения взаимной приспособленности измерительных преобразователей и объектов диагностирования при контроле технического состояния разработанными методами.
Комплекс мероприятий по повышению информативности и достоверности разработанных методов: рациональные режимы диагностирования РО, зоны установки измерительных преобразователей, область информативных частот.
Технология диагностирования СУМ виброакустическим методом с помощью автоматизированной установки КИ-13950ГОСНИТИ, малогабаритного электронного прибора КИ-28062ГОСНИТИ-СПГАУ и комплекта механических приспособлений КИ-11382ГОСНИТИ.
Совокупность перечисленных положений представляет собой научно-практическое решение поставленной проблемы с применением компьютерной технологии.
Анализ эффективности использования самоходных уборочных машин в многоукладном сельскохозяйственном производстве Российской Федерации
Наиболее сложным и трудоемким процессом в общем комплексе работ по возделыванию с.-х. культур является уборка урожая. На нее затрачивается 50...70% энергоресурсов, здесь задействованы энергонасыщенные самоходные уборочные машины (зерно- и кормоуборочные комбайны).
«Программой стабилизации и развития агропромышленного производства на 1996-2000г.г.» намечен дальнейший рост валовых сборов, снижение потерь, сроков уборки зерна, заготовки кормов и затрат труда. Все это обусловливает необходимость повышения технического уровня , качества и эффективности использования техники в реальных условиях эксплуатации.
В последнее время, благодаря усилиям конструкторов и изготовителей, на поля АПК поступили новые комбайны «Дон-1500», «Дон-2600», ЯСК-170, «Дон-680», которые по многим техническим показателям отвечают международным стандартам.
Анализ их конструкции, технологических процессов показал наличие РО с различной кинематикой движения, имеющих остаточную неуравновешенность, многообразие способов крепления опорных элементов на несущих конструкциях. Эти обстоятельства должны быть учтены при создании методов диагностирования технического состояния СУМ. Однако, несмотря на значительные успехи, которые достигнуты при конструировании и производстве уборочных машин (изменение структуры парка, возрастание доли высокопроизводительных энергонасыщенных самоходных комбайнов), производительность труда на уборочных работах остается низкой и составляет 1,5...1,8 чел.- ч/ц продукции, вместо 0,25...0,35 чел.- ч/ц возможных [60].
Одной из причин низкой эффективности процесса уборки с.-х. культур является резкий спад производства техники, а с 1993 года отсутствие средств на ее закупку у сельских товаропроизводителей. Эти обстоятельства привели к существенному количественному снижению машинно-тракторного парка в сельском хозяйстве [319].
Снижение энергонасыщенности процесса уборки приводит к высоким годовым нагрузкам на машины, что обусловливает интенсивное их изнашивание и, как следствие, повышенную потребность в ремонте и запасных частях.
Анализ результатов эксплуатации СУМ показывает, что уборочная техника в настоящее время является наиболее сложной и дорогостоящей, но не отличается высокой надежностью [60,149,319]. Так наработка на отказ комбайнов «Дон-1500» составляет 15...17 часов, а «Интернейшнл-Харверст» - 80...100 часов [60,319]. Поиск неисправностей и их устранение приводит к длительным простоям комбайнов, а это дорого обходится хозяйствам.
Из-за низкой надежности поставляемых в сельское хозяйство комбайнов фактически сроки начала и окончания уборочных работ превышают агротехнические в 2,5...2,6 раза [60], что влечет за собой потери зерна и питательной ценности заготовляемых кормов. Исследованиями установлено, что при уборке зерновых в сверхбиологические сроки, имеющих в момент созревания урожайность 3 т/га, теряется зерна на площади 300 га за 1 час от 0,3 до 1,4 т [329]. Задержка начала заготовки кормов на 9 дней связана с потерей до 20% протеина, спустя еще 10 дней его остается около половины [287].
Следствием недостаточной надежности СУМ является также снижение производительности по сравнению с нормативной, увеличение затрат на поддержание и восстановление их работоспособности. Эти затраты составляют приблизительно 30% балансовой стоимости комбайнов. Основная их часть (77%) используется на ТО и ТР, а остальные (23%) на капитальный ремонт.
В это время за рубежом, повышение производительности, надежности, а также более совершенные методы обслуживания и использования зерноуборочных комбайнов (ЗУК) привело к тому, что за последние 20 лет их производство и реализация, особенно в Северной Америке и Западной Европе, намного уменьшилось. Это обусловило также существенное увеличение срока службы. Данный показатель непрерывно возрастает и в настоящее время составляет 20 лет (отечественные комбайны - 6-8 лет). В старых землях ФРГ парк ЗУК насчитывает 80 тыс. штук, при этом на каждый приходится в среднем 60 га убираемой площади в год. В США этот показатель составляет 71 га, в России - 149 га [320]. Поэтому особенно необходимо для повышения надежности отечественных СУМ в условиях эксплуатации совершенствования методов и форм технического сервиса.
Влияние отказов на работу комбайнов можно охарактеризовать временным фактором (вынужденный простой), функциональным (снижение производительности), технологическим (изменение кинематического режима рабочих органов) и эргономическим (ухудшением условий работы комбайнера).
Общие принципы разработки и совершенствования методов диагностирования самоходных комбайнов
Анализ работ по теоретическим исследованиям в области технической диагностики машин показывает, что они направлены на создание эффективных методов и средств, оценку целесообразности и достоверности диагностирования, решения вопросов управления надежностью машин посредством прогнозирования технического состояния. Определилась тенденция разработки методов на основе функциональных зависимостей структурных и диагностических параметров с использованием для этих целей вероятностно-статистических методов.
Одновременно с развитием и совершенствованием методов диагностирования машин многими учеными и организациями ведутся исследования по созданию высокопроизводительных средств для контроля технического состояния.
Одним из первых нормативных документов по диагностированию с.-х. тракторов является «Технология диагностирования тракторов», которая была издана в 1970 году ГОСНИТИ и рекомендована для совхозов и колхозов страны. Основу материальной базы диагностирования составлял стационарный комплект механических устройств КИ-5308 и передвижная установка КИ-4270 для проведения ТО-3 [11,278]. С этого начиналось применение и развитие диагностирования машин в сельском хозяйстве. Недостатком этого комплекта является наличие большого количества механических устройств, работающих на различных принципах и требующих при определении тех или других параметров частичной разборки узлов. Данное обстоятельство является одной из главных причин значительной трудоемкости диагностирования машин в целом. Кроме того, частичные разборки являлись причиной выхода из строя во время диагностирования ряда деталей: трубок, накидных гаек штуцеров, переходников и т. п., что служит дополнительным расходом запчастей.
С целью устранения отмеченных недостатков, в ГОСНИТИ и его филиалах разрабатываются новые комплекты для диагностирования тракторов -стационарный вариант КИ-13901, КИ-5308А, переносной комплект КИ-І3901Ф, переносной комплект для диагностирования техники в полевых условиях - КИ-13905, комплект ремонтно-диагностической мастерской МПР-817Д, комплект для ресурсного диагностирования КИ- 13910 [279]. Несмотря на усовершенствования и дополнения, главный недостаток их остается: многообразие составляющих приборов и устройств, работающих на различных принципах; необходимость частичной разборки; большая трудоемкость; исключается возможность автоматизации процесса диагностирования.
В содружестве с ГОСНИТИ сотрудниками ЛСХИ также ведутся работы по созданию и совершенствованию диагностических приборов и комплектов. На начальном этапе был разработан пневмомеханический комплект для диагностирования тракторных дизелей [99,306], с помощью которого рекомендовалось определять несколько параметров технического состояния дизеля простейшими средствами на известных принципах. Однако этот комплект не решал вопроса полного диагностирования двигателя, а также не был лишен недостатков, присущих комплектам ГОСНИТИ.
Параллельно с развитием и совершенствованием механических комплектов ряд институтов и научных организаций в различных отраслях (Ленинградский политехнический институт, Московские автодорожный и авиационный институты и др.) начинают работы над безразборными универсальными методами, электронными диагностическими приборами и автоматизированными установками. Большой интерес для с.-х. производства представляют приборы, разработанные в результате исследований Я. X. Закина [108], Л. В. Мирошникова [184], Н. Я. Говорущенко [67]. Заслуживают также внимания диагностические средства радиоэлектронных устройств, созданию которых по свяшены научные исследования П. П. Пархоменко [230], А. В. Мозгалевского [191], Р. С. Ермолова [97], Р. В, Кузьмина [156] и др.
Учитывая опыт и достижения коллег, ученые и сотрудники ГОСНИТИ, ЛСХИ, СибИМЭ в содружестве с Киевским ПО «Точэлектроприбор», Тартус-ским филиалом ГОСНИТИ и ВНИИЭПом с середины 70-х годов начинают работы по исследованиям и созданию электронных диагностических приборов и устройств. В ЛСХИ разрабатывается целая серия электронных диагностических приборов типа ЭМДП, обеспечивающих диагностирование механизмов по общему уровню вибрации [10]; в СибИМЭ - приборы ИМД-2, ИМДЦ для диагностирования мощностных параметров тракторных двигателей. В ГОСНИТИ создается серия электронных приборов и мотортестеров для диагностирования, в основном, параметров двигателя внутреннего сгорания. Отдельно следует выделить, как этап развития диагностических средств, создание электронной диагностической установки «Урожай-IT», предназначенной для определения технического состояния тракторов при ТО-3 [137].
Практика показала, что применение безразборных универсальных методов и электронных приборов на пунктах технического обслуживания машин позволило значительно повысить информативность и оперативность диагностирования при одновременном снижении трудоемкости и затрат на техническое обслуживание [199,277,318]. Однако, каждый в отдельности электронный прибор не решал проблемы диагностирования машин в целом, а предназначался для диагностирования одного, в лучшем случае - нескольких параметров состояния.
Учитывая отмеченные недостатки, ГОСНИТИ в содружестве с СибИМЭ создает комплект КИ-13919-ГОСНИТИ для диагностирования тракторов при ТО-3 в мастерских «Сельхозтехники», колхозов, совхозов. Данный комплект объединил набор простейших механических устройств и электронный прибор ИМДЦ. Виброакустические методы диагностирования технического состояния двигателя, разработанные в ЛСХИ, были реализованы в электронной диагностической и прогнозирующей системе (ДИПС) КИ-13940-ГОСНИТИ. Данная диагностическая установка обладает большой разрешающей способностью, позволяет реализовать, кроме виброакустического, другие высокоэффективные методы диагностирования тракторов и сложных с.-х. машин [191,192,298 ].
Следующим этапом развития диагностических средств является разработка автоматизированного машинотестера на микропроцессорной основе (ГОСНИТИ, ЛСХИ, ПО «Точэлектроприбор») КИ-13950 ГОСНИТИ, которая включила в себя все современные достижения в области электронных средств для диагностирования и определения остаточного ресурса систем, механизмов и агрегатов тракторов, сложных с.-х. машин.
Проведенный обзор разработанных методов и средств технического диагностирования сельскохозяйственной техники, позволил установить, что, в основном, они предназначены для оценки технического состояния энергетических установок мобильных с.-х. агрегатов (тракторов, самоходных машин), отдельных агрегатов сложных с.-х. машин. В месте с тем в АПК России используется большое количество самоходных уборочных машин (зерно- и кормоубо-рочных комбайнов), к долговечности которых предъявляются повышенные требования. Большинство методов и средств диагностирования двигателей применимы и для этой группы машин. Однако в конструкции комбайнов имеется подсистема агрегатов - рабочие органы, для решения вопроса о диагностирования которых необходимы дополнительные исследования.
Частная методика определения рационального кинематического режима диагностирования
Повышение точности виброакустических методов диагностирования машин связано с изучением диагностических характеристик объектов, с определением оптимальных зон установки датчиков, выбором методов обработки колебательного процесса и кинематического режима работы агрегата, обеспечивающих максимальное выделение информативного сигнала с минимальными помехами от непроверяемых механизмов.
Немаловажное значение в повышении разрешающей способности вибрационного метода (п. 1.6) и метода линейных перемещений (п.3.3.1) отводится использованию в технологии диагностирования рациональных кинематических режимов.
Кинематический режим выбирается из ряда соображений. При этом в вибрационном методе основным является требование о том, чтобы колебательный процесс, возникающий от ударного воздействия в опорных подшипниках рабочих органов, к началу следующего удара с достаточной для обработки и определения начала удара глубинной модуляции. На практике установлено [11,177,227], что глубина модуляции должна быть не ниже 0,5...0,6. Это означает, что к началу следующего импульса амплитуда составляет около половины от своего первоначального значения.
Особенно важен выбор рационального кинематического режима при диагностировании виброакустическим методом молотильного барабана, т.е. в данном случае по параметрам вибросигналов контролируются два дефекта: зазор в опорных подшипниках и неуравновешенность барабана.
Привод молотильного барабана комбайна семейства «Дон» осуществляется ременной передачей, а его натяжение поддерживается автоматически при помощи специального устройства. В отличие от характеристик неуравновешенности барабана дефекты его привода локализуются и идентифицируются исходя из предположений, что амплитудные и фазовые значения возмущающих воздействий (главный вектор Ф и главный момент М , п.п.2.5.1) от неуравновешенности барабана FU = {0 ,M }=CU2{DCI,IOZ}, (3.8) зависят от характеристик неуравновешенности DCT, Joz и частоты вращения молотильного барабана. А амплитудные значения {Fr} возмущающих воздействий от эксцентриситета и перекоса канавки шкива привода не зависят от со. Последние определяются лишь значениями эксцентриситета и перекоса шкива, а также жесткостными характеристиками ремня привода. Следовательно, ва 211 риацией частоты вращения можно изменять {Fu}, не меняя {Fr}. Тогда локализацию неисправностей привода можно осуществлять снижением частоты вращения молотильного барабана.
С целью определения границ варьирования кинематического режима диагностирования были проведены в ходе предварительного эксперимента исследования зависимости максимальной амплитуды и фазы вибрации панели и опорных элементов рабочих органов от изменения частоты вращения. Исследования проводились на молотильном барабане с постоянной неуравновешенной массой путем последовательного увеличения его частоты вращения (через 100 мин"1) от минимально устойчивой частоты вращения вала двигателя (Пд = 400мин-1) до максимальной (Пб = 1000 мин" ) с одновременной регистрацией амплитуды вибросигнала панелей. Опыт проводился два раза: при увеличении частоты вращения и последовательной ее снижении через такие же интервалы. Окончательно принималось среднее значение амплитуды вибрации по результатам двух измерений. В результате эксперимента было установлено, что амплитуда вибросигналов возрастает с увеличением частоты вращения. Уровень варьирования данного фактора при лабораторных исследованиях был принят (700...800 мин" ) исходя из кинематического режима функционирования (Пб = 700...1000 мин" ) и создания наибольших центробежных сил от искусственного дисбаланса.
По аналогичной методике были выявлены характеры изменения амплитуды и фазы вибросигнала, амплитуды сигналов линейных перемещений от частоты вращения приводных валов, определены уровни варьирования кинематического режима основных рабочих органов ЗУК.
Результаты экспериментальных исследований рациональных зон установки вибропреобразователей
С целью проверки теоретических предпосылок (п.п.2.4.2) о возможности использования виброакустического диагностирования технического состояния РО СУМ, а также выявления степени влияния изменений их виброакустических характеристик друг на друга был проведен предварительный эксперимент в лабораторных условиях на ЗУК «Дон-1500».
Виброизмерительный преобразователь устанавливался в шести точках (рис.4.1) комбайна (двигатель; молотильный аппарат; механизмы привода очистки, соломотряса, режущего аппарата; вентилятор очистки), которые предположительно являются основными источниками вибрации несущей конструкции машины. Усилие прижатия датчика сохранялось постоянным.
Исследования проводились при работающем двигателе на номинальной частоте вращения с включенной молотилкой и без нее. Имитация изменения технического состояния сопряжений РО проводилась согласно (п.3.1), изменение дисбаланса двигателя на основании методики, изложенной в работе [316]. Измерения уровня вибрации проводились без фильтрации (по общему уровню), а также с использованием фильтра нижних частот 25 Гц комплектом аппаратуры, представленной на рис.3.13. Последовательность измерений и анализа результатов контроля проводились согласно методике (п.3.3.4).
Результаты исследований изменения вибрационного состояния указан ных выше агрегатов представлены в виде диаграмм на рис.4.2а,б. На диаграм мах приняты следующие обозначения: Ш - работает двигатель без молотилки; - двигатель с дисбалансом без молотилки; і - двигатель с дисбалансом, молотилка с дисбалансом;[_7 - двигатель с дисбалансом, молотилка без дисба ланса; Ш - двигатель без дисбаланса, молотилка с дисбалансом.
Анализ представленных зависимостей (рис.4.2а) показывает, что изменение технического состояния основных агрегатов комбайна (двигатель, молотильный барабан) приводит к увеличению максимальной амплитуды вибрации панелей (молотилки) и корпусов опорных подшипников РО. Изменения дисбаланса двигателя оказывает влияние на возрастание вибрации панелей у места ВС крепления опор молотильного барабана (ААМ =39тВ), однако влияние данного ВС ВС ВС теста на другие ТА не значительно (АА0 =14тВ; ААВ =15тВ; ААС =5тВ). Из диаграммы можно также установить, что влияние дисбаланса молотильного барабана существенно на вибрационное состояние двигателя ВС ВС (ААд =25тВ), механизма привода вентилятора очистки (ААв =50тВ), а на другие агрегаты влияние незначительно. Это можно объяснить отличием способа крепления опорных элементов на несущих панелях.
Кроме этого анализ результатов данных исследований показал, что вибрация, вызванная изменением технического состояния двигателя, молотилки, соломотряса не оказывают влияния на вибрационное состояние механизма привода ножа режущего аппарата. Применение частотной фильтрации значительно снижает уровень сигнала высокочастотных колебаний от двигателя, механических передач и др.
На основании изложенного выше можно сделать следующие выводы:
1. Диагностирование неуравновешенности молотильного барабана следует проводить после контроля и устранения дисбаланса двигателя.
2. Для повышения точности результатов диагностирования необходимо проводить частотную селекцию вибросигнала.
3. Необходимо проверить корреляционную связь вибросигналов различных сопряжений в механизмах привода очистки, соломотряса.
4. Результаты данных исследований необходимо учесть при составлении технологии диагностирования.
Определение мест установки датчика вибрации на панелях молотилки Экспериментальные исследования проводились с целью подтверждения теоретических предпосылок (п.2.5.1) согласно методике, изложенной в п.3.3.3, на правой и левой панелях зерноуборочного комбайна «Дон-1500».
Для того, чтобы панели совершали вынужденные гармонические колебания от действия дисбаланса, в ходе эксперимента создавался I режим работы опорных подшипников (Кд 1). Тем самым достигалась отстройка от резонансных колебаний и исключались ударные нагрузки, вызванные изменением технического состояния опор барабана.
Оценка виброактивности тонкостенной панели от действия дисбаланса осуществлялась определением коэффициента вибрационной чувствительности в различных ее точках (рис.3.2). По полученным в результате исследований значениям 1вч. были построены виброграммы правой и левой панелей (рис.4.3 и 4.4). Анализ виброграмм позволил определить зону наибольшей виброактивности панелей при имитации неуравновешенности молотильного барабана. Среди различных упругих линий правой панели, обозначенных I -1, II - II, III -III, IV - IV, можно выделить линии I -1 и II - II, на которых коэффициенты 1вч больше, чем у других. Однако степень уменьшения показателя виброактивности в зависимости от расположения контрольных точек на линии 1-І меньше, чем на линии II - П. Таким же образом был проведен анализ виброактивности левой панели, наиболее информативной упругой линией оказалась линия
