Введение к работе
Актуальность темы исследования. Современные растущие темпы
сельскохозяйственного производства, основанные на стремлении отечественного
товаропроизводителя заменить ввозимый импортный товар, и своевременном снабжении населения достаточным количеством качественной сельскохозяйственной продукцией, остро ставят перед инженерами задачу обеспечения эффективной, безаварийной работы машин и оборудования.
Эффективность ремонтно-обслуживающих воздействий во многом обуславливается современным и качественным диагностированием технического состояния подвижных сопряжений в машинах.
В настоящее время в сельскохозяйственном производстве довольно широко используются измельчители кормов как в составе технологических линий по подготовке кормов к скармливанию, так и самостоятельно.
Практика эксплуатации молотковых дробилок кормов показывает, что, несмотря на плановое техническое обслуживание, довольно часто случаются аварийные остановки из-за разрушения подшипников ротора.
В случае аварийного отказа молотковых дробилок кормов нарушается технологический процесс подготовки кормов к скармливанию, изменяется режим и рацион кормления животных, что негативно влияет на количественные и качественные показатели животноводческой продукции. Возникают затраты на незапланированные ремонты, возрастает расход запасных частей при устранении аварии и, как следствие, происходит увеличение себестоимости продукции и снижение прибыли.
Работа молотковых дробилок кормов связана с динамическими и ударными нагрузками, действующими на подшипники, которые лимитируют ресурс машины в целом.
В основном молотковые дробилки кормов, эксплуатируются до предельного
состояния. Повышение надежности молотковых дробилок кормов предполагает переход на эксплуатацию по фактическому техническому состоянию, а это возможно только при наличии эффективных методов и средств технического диагностирования.
Степень разработанности темы. Исследованиями в области технического
диагностирования машин и оборудования занимались многие отечественные и
зарубежные ученые: В.М. Михлин, М.А. Новиков, А.М. Плаксин, И.М. Зябиров, А.В. Гриценко, М.Д. Генкин, В.В. Клюев, И.А. Биргер, А.В. Барков, Н.В. Баркова, П.П. Пархоменко, Н.Р. Адигамов, И.Г. Галиев, А.Ю.Терехин, А.Е. Яблоков, А.Б. Демский, М.У. Кацнельсон, М.Д. Руб, Л.А. Глебов, L. Muller, [3, 7, 8, 11, 34, 70, 72, 77, 87, 88, 92, 100] и др. Учеными установлено, что для диагностирования подшипников качения наиболее эффективными являются вибрационные методы, применение которых позволяет увеличить ресурс объектов за счет превентивного ремонта. Анализ имеющихся научных источников показал, что на сегодняшний день не установлена взаимосвязь параметров вибрации подшипников качения роторов молотковых дробилок кормов и их остаточного ресурса. Отсутствует разработанный технологический процесс определения остаточного ресурса подшипников ротора молотковых дробилок кормов.
Цель исследования - обеспечение ресурсосберегающего производства
животноводческой продукции безаварийной эксплуатацией молотковых дробилок кормов на основе прогнозирования остаточного ресурса подшипников ротора по параметрам вибрации.
Объект исследования – технологический процесс диагностирования подшипников качения.
Предмет исследования - взаимосвязь параметров вибрации подшипников качения роторов молотковых дробилок кормов и остаточного ресурса.
Научная новизна:
1. Разработаны математические модели для определения радиального зазора в
подшипниках ротора молотковой дробилки кормов по параметрам вибрации и для
вычисления остаточного ресурса.
-
Установлены закономерности изменения радиального зазора подшипника качения ротора молотковых дробилок в зависимости от наработки и влияние их величин на параметры вибрации.
-
Впервые получены экспериментально величины радиальных зазоров, параметров вибрации подшипников качения роторов молотковых дробилок, позволяющие прогнозировать остаточный ресурс при их использовании по назначению.
4. Разработан технологический процесс определения остаточного ресурса
подшипников качения роторов молотковых дробилок кормов.
Теоретическая и практическая значимость работы состоит в аналитическом
описании определения радиального зазора в подшипниках ротора молотковой дробилки
кормов по параметрам вибрации и определения остаточного ресурса. Разработанная
математическая модель реализована в техническом средстве, а именно в приставке к
виброметру ВВМ-201, которая позволяет определять остаточный ресурс подшипников
ротора молотковых дробилок кормов по параметрам вибрации. Разработан
технологический процесс определения остаточного ресурса подшипников качения
роторов молотковых дробилок кормов. Полученные результаты исследования внедрены в ОАО «Шаймурзинское СХП им. А.Ш. Абдреева» Дрожжановского района Республики Татарстан, ОАО «Киятское» Буинского района Республики Татарстан и также в учебный процесс Казанского государственного аграрного университета.
Методология и методы исследования.
В теоретических и экспериментальных исследованиях использовались основные
методологические принципы: объективность, всесторонность и конкретность
рассмотрения исследуемых процессов. Применены методы имитационного моделирования кинематических связей в программе ANSYS, методы статистического анализа, методы сравнения и др. Экспериментальные исследования выполнены с применением стандартных и разработанных вновь методик. Полученные данные обрабатывались методами математической статистики с использованием MathCAD 15.0, Microsoft Office Excel 2010.
Положения, выносимые на защиту:
1. Аналитические зависимости определения радиального зазора в подшипниках
качения ротора молотковых дробилок кормов по параметрам вибрации.
2. Результаты лабораторных и производственных исследований параметров
вибрации подшипников ротора молотковых дробилок кормов.
3. Математические зависимости для вычисления показателей остаточного ресурса.
4. Технологический процесс и его оснащение для прогнозирования остаточного
ресурса подшипников качения ротора молотковых дробилок кормов.
Степень достоверности и апробация результатов.
Достоверность научных положений и результатов теоретических исследований обеспечена применением стандартных пакетов при анализе экспериментальных данных, результатами лабораторных и экспериментальных испытаний, также подтверждена совпадением числовых значений полученных при расчетах и по итогам экспериментов.
Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на заседании кафедры «Ремонт машин» (Казанский ГАУ, г. Казань) в 2005 г., на 4-ой международной научно-практической конференции «Автомобиль и техносфера» (КГТУ, г.
Казань) в 2005 г., на международной научно-технической конференции, посвященной 50-
тилетию Липецкого государственного технического университета, (ЛГТУ, г. Липецк) в
2006г., на международной научно-практической конференции «Ремонт, восстановление,
реновация» (Башкирский ГАУ, г. Уфа) в 2012г., на международной конференции
посвященной 65-тилетию Казанского ГАУ (Казанский ГАУ, г. Казань) в 2015 г., на
международной научно-практической конференции «Аграрная наука в инновационном
развитии АПК» (Башкирский ГАУ, г. Уфа,) в 2016 г., на международной научно
практической конференции «Аграрная наука ХХI века. Актуальные исследования и перспективы» (Казанский ГАУ, г. Казань) в 2016 г., на международной научно-практической конференции «Современные исследования основных направлений гуманитарных и естественных наук» (Казанский кооперативный институт РУК, г. Казань) в 2017 г.
Публикации по теме диссертации, структура и объем диссертации. По теме
диссертации опубликовано 22 печатные работы, 5 из которых опубликованы в журналах,
входящих в перечень определенный ВАК Министерства образования и науки РФ.
Получен патент на полезную модель. Подана заявка на изобретение в 2012 г. Диссертация состоит из введения, 4 разделов, основных выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 120 страницах машинописного текста, содержит 20 таблиц, 45 рисунков. Список литературы состоит из 111 наименований.
Вклад автора в проведенное исследование. Автором лично установлена
взаимосвязь величины радиального зазора со значениями параметров вибрации и
остаточным ресурсом подшипников качения роторов молотковых дробилок кормов, опубликованы научные статьи по исследуемой теме, проведены эксперименты и апробированы результаты исследований. Разработан технологический процесс и приставка к виброметру ВВМ-201 для определения остаточного ресурса подшипников ротора молотковой дробилки кормов.