Содержание к диссертации
Введение
1 Современное состояние вопроса повышения работоспособности шпоночных соединений зерноуборочных комбайнов и задачи исследований 10
1.1 Краткая характеристика состояния сельскохозяйственной и уборочной техники 10
1.2 Анализ работ и современных методов по повышению надежности зерноуборочных комбайнов и других сельскохозяйственных машин 16
1.3 Классификация неподвижных соединений 25
1.4 Причины выхода из строя и механизм изнашивания неподвижных соединений 30
1.5 Цель и задачи исследования 36
2 Теоретические предпосылки повышения работоспособности шпоночных соединений зерноуборочных комбайнов 38
2.1 Основные показатели, влияющие на работоспособность зерноуборочных комбайнов 38
2.2 Теоретическое обоснование повышения работоспособности шпоночного соединения зерноуборочного комбайна 42
2.3 Способы повышения работоспособности шпоночного соединения 57
2.4 Теоретическое описание работы модернизированного шпоночного соединения 60
Выводы по главе 74
3 Программа и методика экспериментальных исследований 76
3.1 Методика экспериментальных исследований надежности зерноуборочных комбайнов 77
3.1.1 Методика сбора и обработки исходной информации по узлам зерноуборочных комбайнов 77
3.1.2 Выбор необходимого количества наблюдаемых зерноуборочных комбайнов 78
3.1.3 Методика статистической оценки показателей надежности 80 ґ/r
3.1.4 Методика исследования надежности агрегатов и систем зерноуборочного комбайна 81
3.2 Методика микрометража и определения физико-механических свойств деталей и элементов шпоночных соединений 83
3.3 Методика проведения стендовых испытаний модернизированного неподвижного соединения 88
3.4 Описание экспериментальной установки 89
3.5 Методика экспериментальных исследований зерноуборочных комбайнов, оборудованных предлагаемыми соединениями 92
3.6 Методика обработки экспериментальных данных
3.6.1 Методика проведения многофакторного эксперимента 94
3.6.2 Методика обработки результатов многофакторного эксперимента 97
4 Результаты экспериментальных исследований и их анализ 99
4.1 Анализ надежности зерноуборочных комбайнов в рядовых условиях эксплуатации 99
4.2 Анализ результатов микрометража и физико-механических свойств деталей шпоночных соединений, поступающих в качестве запасных частей
4.3 Экспериментальная проверка работоспособности модернизированного неподвижного соединения 115
4.4 Результаты эксплуатационых испытаний 118
4.5 Анализ времени восстановления работоспособности неподвижных соединений 119
Выводы по главе 122
5 Технико-экономическая оценка работоспособности зерноуборочного комбайна оборудованного предлагаемым неподвижным соединением 124
Общие выводы 133
Список используемой литературы
- Анализ работ и современных методов по повышению надежности зерноуборочных комбайнов и других сельскохозяйственных машин
- Теоретическое описание работы модернизированного шпоночного соединения
- Методика исследования надежности агрегатов и систем зерноуборочного комбайна
- Анализ результатов микрометража и физико-механических свойств деталей шпоночных соединений, поступающих в качестве запасных частей
Введение к работе
Актуальность темы. Важной научно-технической задачей в повышении эффективности использования сельскохозяйственной техники является разработка мероприятий по увеличению ресурса и сокращению затрат времени на восстановление работоспособности ответственных узлов и деталей. Наиболее остро эта проблема проявляется во время уборки зерновых, которая проводится в сжатые агротехнические сроки и связана с биологическими особенностями равномерного созревания растений.
Вынужденные внеплановые простои сельскохозяйственной машины (комбайна) из-за отказа шпонки обычно приводят к нарушению всего производственного процесса - от уборки до погрузки и транспортировки готовой продукции. В итоге отказ шпоночных соединений техники в период уборочной страды оборачивается для страны значительными финансовыми убытками.
Анализ точности данных соединений показал, что их отказы обусловлены наличием зазора в сопряжении «вал - втулка», при котором происходит относительное перемещение и увеличение амплитуды колебаний сопрягаемых деталей и шпонки. Дополнительно на надежность работы этого соединения влияет и недостаточно высокое качество запасных частей.
Из вышесказанного следует, что исследования, направленные на повышение работоспособности шпоночных соединений зерноуборочных комбайнов за счет модернизации их конструкции, являются актуальными и представляют практический интерес.
Работа выполнена в соответствии с планами научно-исследовательских работ ФГБОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет» 2010-2015 гг, № 1.4.32 на выполнение НИР по теме «Повышение долговечности машин и оборудования АПК путем их модернизации при ремонте и создания требуемых эксплуатационных свойств рабочих поверхностей деталей, контактирующих друг с другом».
Цель исследований - повышение работоспособности шпоночных соединений зерноуборочных комбайнов совершенствованием их конструкции.
Объект исследования - шпоночные соединения механических приводов зерноуборочных комбайнов.
Предмет исследования - закономерности контактного взаимодействия рабочих поверхностей деталей шпоночных соединений зерноуборочных комбайнов.
Методы исследования. В работе использовались теоретические и эмпирические исследования. Основной метод исследования показателей использования зерноуборочных комбайнов - статистический, при этом использовалась теория планирования эксперимента. При обработке полученных результатов применялись методы математической статистики и теории вероятностей, расчеты выполнялись на ЭВМ.
Научная новизна. Предложен подход рассмотрения зерноуборочного комбайна как сложной системы, низшим элементом которой являются рабочие поверхности деталей шпоночного соединения, позволивший определить целевое назначение пар контактирования неподвижных соединений с точки зрения надежности обеспечения передачи крутящего момента. Зависимость, учитывающая влияние силы затяжки, конусности втулки в модернизированном шпоночном соединении и соотношения толщины стенки его втулки к ее минимальному диаметру на величину передаваемого им крутящего момента. Результаты исследований показателей безотказности шпоночных соединений зерноуборочных комбайнов, микрометража их деталей, поступающих в качестве запасных запчастей, стендовых и экспериментальных испытаний их модернизированной конструкции. Динамика изменения времени и затрат на восстановление работоспособности шпоночных соединений, до и после их модернизации.
Практическая значимость работы. Предложены способы повышения работоспособности шпоночных соединений зерноуборочных комбайнов применением усовершенствованных их конструкций для передачи крутящих моментов приводами, а именно шпоночное соединение (RU 86682), способ соединения с натягом деталей «вал - втулка» (RU 2428295) и съемная ступица для монтажа вращающегося элемента на приводном валу (RU 2402701).
Разработана технологическая документация и маршрутно-технологичес- кие карты на изготовление съемной ступицы для монтажа вращающегося элемента на приводном валу, которая позволяет выполнять все технологические операции по модернизации шпоночных соединений при их ремонте.
Реализация результатов исследований. По результатам выполненных исследований разработан комплект технологической документации на изготовление ремонтного комплекта приводных шкивов и звездочек зерноуборочных комбайнов (RU 2402701), который был рекомендован к использованию на ОАО РТП «Усть-Лабинсктехсервис» Краснодарского края, КФХ «Скиф» Изобильненского района Ставропольского края.
Разработанный стенд для испытания неподвижных соединений внедрен в учебный процесс ФГБОУ ВПО Ставропольского ГАУ на факультете механизации при проведении лабораторно-практических занятий.
Апробация. Основные результаты исследований изложены: на IV-VI Международных научно-практических конференциях в рамках XI-XIII Международных агропромышленных выставок «Агроуниверсал» (Ставрополь, 2009-2011 гг); Всероссийской научно-производственной конференции «Новые направления в решении проблем АПК на основе современных ресурсосберегающих инновационных технологий», посвященной 80-летию заслуженного деятеля науки Российской Федерации, профессора И. Д. Тмено- ва (Владикавказ, 2010 г.); VI Российской научно-практической конференции «Физико-технические проблемы создания новых технологий в АПК» (Ставрополь, 2011 г.); научно-практической конференции студентов и магистров аграрных вузов Северо-Кавказского федерального округа (Нальчик, 2012 г); выставке-конкурсе «Инновации года» (Ставрополь, 2009, 2011 гг).
Победитель конкурса инновационных проектов «Участник Молодежного Научно-Инновационного Конкурса» (У. М. Н. И. К.) (Ставрополь, 2010 г.) по теме «Повышение эффективности использования уборочной техники модернизацией неподвижных соединений».
На защиту выносятся следующие положения:
- новый подход рассмотрения зерноуборочного комбайна как сложной иерархической системы, низшим элементом которой являются рабочие поверхности деталей шпоночного соединения, позволяющий определить целевое назначение пар контактирования неподвижных соединений с точки зрения надежности обеспечения передачи крутящего момента;
модернизированная конструкция шпоночного соединения зерноуборочного комбайна, обеспечивающая повышение долговечности и снижение времени восстановления его работоспособности;
зависимость, учитывающая влияние силы затяжки, конусности втулки в модернизированном шпоночном соединении и коэффициента соотношения толщины стенки его втулки к ее минимальному диаметру на величину передаваемого им крутящего момента;
результаты исследований показателей безотказности шпоночных соединений зерноуборочных комбайнов, микрометража их деталей, поступающих в качестве запасных запчастей, стендовых и экспериментальных испытаний их модернизированной конструкции.
Публикации. По основным положениям диссертации опубликовано 19 работ, в том числе 6 публикаций в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 1 патент на полезную модель и 2 патента на изобретение.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений. Материал изложен на 151 странице машинописного текста, содержит 16 таблиц, 63 иллюстрации и 10 приложений. Список использованной литературы состоит из 171 наименования, из них 6 - на иностранных языках.
Анализ работ и современных методов по повышению надежности зерноуборочных комбайнов и других сельскохозяйственных машин
Эффективная работа зерноуборочных комбайнов во многом зависит как от надежности их в целом, так и отдельно от агрегатов, узлов, сборочных единиц и деталей, каждый из которых выполняет определенные функции.
Это обусловлено тем, что в процессе эксплуатации зерноуборочных комбайнов под действием нагрузок и факторов окружающей среды постепенно изменяются формы рабочих поверхностей деталей, увеличиваются зазоры в неподвижных соединениях, нарушается их взаиморасположение и, как следствие, работоспособность снижается, а основные показатели надежности ухудшаются. Для оценки надежности зерноуборочных комбайнов используются единичные и комплексные показатели.
Для более полной оценки надежности применяют комплексные показатели такие, как коэффициент готовности, коэффициент технического использования, коэффициент оперативной готовности, средние суммарные и удельные трудоемкости и стоимости технического обслуживания и ремонта [36].
Основополагающие исследования, посвященные технологическому процессу уборочной техники, динамике механических систем, прочности и надежности элементов конструкций зерноуборочных комбайнов и сельскохозяйственных машин, развитию технического обслуживания и ремонта, способов восстановления деталей и повышению их долговечности, провели В.П. Горячкин [34, 35], Н.Ш. Адигамов [1], В.Я. Анилович [3], К.А. Ачкасов [5], СМ. Бабусенко [6, 7], В.И. Балабанов [9], А.Н.Батищев [10, 11], И.И. Блехман [16], Н.В. Валуев [20, 21], Е.Л. Воловик [24, 25], Ю.В. Гриньков [42], Л.М. Грошев [43], А.С. Денисов [44], М.Н. Ерохин [51, 52], Э.В. Жалнин [53, 54, 55, 56], В.И. Казарцев [62, 63], И.В. Крагельский [72], В.Н. Кряжков [73], Ю.А. Конкин [67], В.В. Курчаткин [76, 77], П.П. Лезин [80], Э.И. Липкович [82, 83, 84], В.М. Михлин [91, 92], Е.А. Пучин [115, 116, 117], А.Г. Пастухов [111], А.И. Русанов [121, 122, 123], А.И. Ряднов [124, 125, 126, 127, 128], А.Э. Северный [131], А.И. Селиванов [132, 133, 134], И.А. Спицын [138], В.В. Спиченков [139], И.Е. Ульман [147], С.С. Черепанов [151, 152], В.И. Черноиванов [154, 155, 156, 157, 158, 159, 160, 161], М.И. Юдин [163] и другие ученые и исследователи.
В работах указанных выше авторов рассматриваются и обосновываются теоретически, практически и экономически мероприятия, направленные на обеспечение надежности сельскохозяйственной техники, ее технического обслуживания и ремонта, как в целом, так и отдельно узлов.
Значительный вклад в разработку методических положений по надежности внесены научно-исследовательскими институтами и учебными заведениями такими, как ГОСНИТИ, НАТИ, ВИМ, ВИСХОМ, КубНИТИМ, ВНИПТИМЭСХ, МГАУ, СПбГАУ, АЧГАА, а также лаборатория надежности ГСКБ ОАО «Ростсельмаш».
Изучение надежности сельскохозяйственных машин начиналось с исследований износов отдельных их деталей, по результатам которых Казарцевым В.И. впервые были обоснованы их предельные состояния, обеспечивающие заданное качество работы [62, 63].
Теория нормирования и оптимизации надежности машин прослеживается в трудах В.Я. Аниловича, И.Н. Величкина, Н.С. Ждановского, Р.В. Кугеля, В.П. Забродина, В.Н. Курочкина и других.
В частности Р.В. Кугель в работе [74, 75] сформировал основные положения нормирования срока службы машины, которые применимы к показателям безотказности.
При рассмотрении вопросов надежности тракторов Ю.А. Зуев установил, что отказы данных видов техники, эксплуатируемых в рядовых условиях, подчиняется определенному закону распределения [59, 60].
Многие авторы в своих работах [8, 19, 30, 64] при исследовании надежности сельскохозяйственных машин и агрегатов приходят к выводу, что время безотказной работы описывается экспоненциальным законом распределения, а также законом распределения Вейбулла [126]. Но следует отметить, что процессы износа и усталостного разрушения многообразны из-за влияния различных факторов, поэтому для различных деталей и узлов всеобщность какого-либо закона маловероятна.
В.В. Свечников в работе [130] доказал, что в зависимости от вида изделия и характера отказов, распределение ресурса может описываться различными законами.
Аналогично В.А. Борознин на примере трансмиссии комбайна КСК-100 обосновал, что вероятность безотказной работы различных его элементов описывается как нормальным законом распределения (гидромотор, рамка крепления, привод), так и законом Вейбулла-Гнеденко (гидронасос) и экспоненциальным (шланги и уплотнения) [18]. Поэтому в целом надежность трансмиссии с гидростатическим приводом будет определяться композицией приведенных выше законов распределения.
Следовательно, обоснованность выбираемого закона распределения для каждого конкретного случая следует проверять экспериментально.
Существенное место в исследованиях сельскохозяйственных машин занимает метод оценки конструктивного и технологического совершенства машин, выдвинутый академиком А.И. Селивановым [132, 133, 134], который предлагает использовать ряд критериев-коэффициентов: долговечности, ремонтопригодности, равнопрочности и стабильности регулировок. Данные коэффициенты могут быть получены при наличии полной статистической информации по всем деталям машины.
Аналогичный подход рассмотрен в научных работах В.В. Болотина [17] и С.С. Дмитриченко [46], в которых предложена качественная оценка оптимизации уровня надежности машины, а не количественная (рис. 1.3).
Теоретическое описание работы модернизированного шпоночного соединения
Важной научно-технической задачей в повышении эффективности использования сельскохозяйственной техники является разработка мероприятий по увеличению ресурса и сокращению затрат времени на восстановление работоспособности ответственных узлов и деталей. Наиболее остро эта проблема проявляется во время уборки зерновых, которая проводится в сжатые агротехнические сроки и связана с биологическими особенностями растений.
Баланс времени смены уборки зерновых характеризуется временем чистой работы и непроизводительными затратами времени, такими, как время на холостые повороты, настройки, переезды, по организационным причинам, физические надобности механизатора, ежесменное техническое обслуживание, восстановление работоспособности тсомбайна, технологические простои и прочие [161].
Старение парка комбайнов, прекращение их ремонта на специализированных ремонтных предприятиях и отсутствие средств на приобретение запчастей и ремонтных материалов привели к резкому снижению готовности данного вида сельскохозяйственных машин.
Для определения действенных мероприятий, которые смогут повысить эффективность выполнения механизированных работ и снизить себестоимость выпускаемой продукции, целесообразно рассмотреть более подробно составляющие баланса времени смены, или общей продолжительности выполнения работ, которые оказывают влияние на общую эффективность технологий. При этом однозначно можно сказать, что если рассматривать любой технологический процесс от начала до конца, то общее время его выполнения будет содержать составляющие, которые не относятся к основному (чистому) рабочему времени, но их присутствие обязательно для реализации технологии или же они необходимы для дальнейшего выполнения операции [78].
Согласно нормативно-справочным материалам [93] в рациональный баланс на механизированных полевых работах включаются следующие затраты времени, необходимые на выполнение сменного задания: где Тт - подготовительно-заключительное время, ч; 7"пер ик - длительность переезда в начале смены к месту работы и обратно в конце смены, ч; Гр - чистое рабочее время, ч; Тпов - продолжительность поворотов и заездов на загоне, ч; Упер - длительность внутрисменных переездов с участка на участок с подготовкой агрегата, ч; ТТО - затраты времени на технологические остановки (продолжительность загрузки посевных агрегатов семенами и удобрениями, выгрузка продукции или замена транспортных средств), ч; Г0бс - затраты времени на организационно-техническое обслуживание, ч; Готл - затраты времени на отдых и личные надобности обслуживающего персонала, ч.
Если развернуть каждую составляющую затрат времени более подробно, то она может включать до 20 и более слагаемых. Наибольшую значимость при организации уборочных работ приобретает время устранения технических отказов, связанных с восстановлением работоспособности узлов и деталей. Причем, как показала практика в различных хозяйствах Ставропольского края, это время зависит от организации инженерно-технической службы. Основные составляющие времени восстановления работоспособности уборочной техники в общем балансе времени смены представлены на схеме (рис. 2.1). V -проверка и дозаправка систем двигателя, -очисткаипро-дувкафидыров, -смазывание точек смазки (ПОДШИПНИКОВ. ВГС лок, точек опоры шнеков, мотовила) ГВЛЫий-восстановл енне работоспособности -вреыл на обнаружение отказак его последствий- ГМ! -время на передачу инф ормавди об отказе Т. -время на разборку узлов. соединении натяжных роликов XI? снятия отказов элемента-і щ, -время на доставку резервного (запасного) элемента- Гиг, -время на доставку и ремонт поврежденной дегалив ремонтную мастерскую- Г-щ, -время наустЕновку элемента - Гш, -время на сборку и регулировку, проверку работоспособностивсех систем - Тт, -враля наустЕновку соответствия параметров систем установленным требованием -гремя напереезд к ьзесту работы после устранения отказа -Гт тис.щг ТЄХНОЛ0ПІЧЄ ские простои -забивание систем, -контроль над эффективностью систем, -кокгр&ть потерь, -перенастройки. -дорегулировки. -выгрузка бункера прочие
Схема классификации составляющих времени смены на уборке зерновых Общее время устранения одного отказа будет определяться суммой времени на его обнаружение, разборку узлов, доставку резервного (запасного) элемента, установку элемента и другими составляющими, и в целом следующей зависимостью [107]: В - ОО - ПИО"""- Врс"" - Дрэ" "- Дрм" - ВуЭ 1 ВррТ"- ВСП" " ВПМ » \г" ) где Т00 - время на обнаружение отказа и его последствий, ч; Гпио - время на передачу информации об отказе, ч; Тврс - время на разборку узлов, соединений для снятия отказавшего элемента, ч; Гдрэ - время на доставку резервного (запасного) элемента, ч; Тдрм - время на доставку в ремонтную мастерскую поврежденной детали и её ремонт, ч; Гвуэ - время на установку элемента, ч; Тврр — время на регулировку и проверку работоспособности всех систем, ч; ?всп - время на определение соответствия параметров систем установленным тре- . бованием, ч; впм - время на переезд к месту работы после устранения отказа, ч. Анализ составляющих баланса времени смены показывает, что основными резервами сокращения простоя комбайнов при уборке являются повышение коэффициентов технического использования, сокращение затрат времени на циклические и нециклические технологические обслуживания, а также времени на восстановление работоспособности из-за отказов.
Среднее время восстановления работоспособности машины зависит от уровня ее безотказности, заложенного на стадии проектирования. Повышение уровня безотказности машины требует значительные капитальные вложение, а его снижение приводит к росту эксплуатационных затрат. Поэтому на конструкторов возложена задача по оптимизации данного показателя, при этом безотказность всех систем и комбайна в целом, как взаимосвязанного элемента, должна обеспечиваться средней наработкой на один отказ до 100 — 150 ч [68, 141]. Данная продолжительность безотказной работы устанавливается исходя из нормативной загрузки комбайнов в течение одного сезона уборки в рамках конкретного предприятия. Означенную стратегию достигают кардинальным уменьшением числа отказов (первая задача) и значительным_сокращением продолжительности-устранения их последствий (вторая задача) [117].
Устраняют возникающие отказы преимущественно заменой составных частей и деталей (78%) и восстановлением отказавших деталей (22%). Поэтому в хозяйствах необходимо иметь достаточный обменный фонд запасных частей, который должен пополняться не только новыми деталями с заводов, но и качественно восстановленными в собственных мастерских и на РТП. Следует также улучшать приспособленность комбайнов к ТР, внедрять рациональные приемы поиска отказов и их устранения, разрабатывать и внедрять приспособления, снижающие трудоемкость ремонта, что способствует повышению технической готовности и эффективности использования машин.
Методика исследования надежности агрегатов и систем зерноуборочного комбайна
Сбор информации по показателям использования и надежности зерноуборочных комбайнов при уборке зерновых культур проводился с целью получения достоверных данных о показателях безотказности, долговечности и ремонтопригодности машин, эксплуатируемых на территории Ставропольского края.
В виду того, что сбор статистической информации о показателях надежности зерноуборочных комбайнов, эксплуатируемых в условиях рядовой эксплуатации, требует значительных материальных затрат было выбрано минимальное количество наблюдаемых машин, но при этом удовлетворяющее требованиям достоверности информации.
Для определения размера выборочной партии существует ряд методик, отраженных в работах Беленького Д.М. [13], Ермолова Л.С. [50], Кряжкова В.М. [73], Черкуна В.Е. [153]. Но наиболее приемлемой, учитывая цель данного исследования, является методика [37], предполагающей выбор плана наблюдений на начальном этапе сбора информации.-Учитывая то, что зерноуборочный комбайн эксплуатируется в течение определенного времени - уборки и экспериментальные исследования существенно зависят от материальных и трудовых затрат, ограничивающих продолжительность наблюдений, сбор информации должен проводиться в течение заданного времени Тн или до достижения установленного числа отказов г.
Минимальный объем наблюдений при оценке показателей безотказности будет зависеть от относительной ошибки (S), соответствующей среднему показателю надежности (средней наработки на отказ) и относительной вероятности оценки показателя надежности (Д).
Минимальное количество наблюдаемых комбайнов определяется по формуле [38]: NK = Xt o/T„, (3.1) где Тн - продолжительность наблюдений; t0 - средняя наработка на отказ; X - квантиль распределения по уровню вероятности. Значения х выбираем по таблице 3.1 [40], предполагая, что поток отказов зерноуборочного комбайна простейший. Таблица 3.1 - Значения % 8 X при Д 0,8 0,9 0,15 56 114 0,20 29 59 При нормативной наработке одного зерноуборочного комбайна «ДОН 1500» за сезон равной 150 га (225 ч работы) и достигнутом уровне наработки на отказ - 100 мото-часов (135 ч работы) наблюдение предполагается вести за 34 комбайнами в течение одного сезона (5=0,15, /Зн-0,8) или за таким же количеством комбайнов, разбитым на несколько сезонов. Минимальный объем наблюдений для оценки коэффициента готовности Кг определяется по формуле [37]: гнб = ( )2 KS + I)2 V2 + Vb2], (3.2) где Vp - квантиль нормального распределения, соответствующий вероятности Д V- коэффициент вариации распределения наработок между отказами; Vb - коэффициент вариации распределения времени восстановления. Принимая для неподвижных соединений V=0,99, У =0,93, 5=0,15 и Рн=0,9 (Vp = 1,282 [50]), получим гнб=158 отказов. Следовательно, для получения достоверной информации о показателях безотказности необходимо наблюдать за 34 зерноуборочными комбайнами в течение одного сезона, а о комплексном показателе надежности - коэффициенте готовности неподвижных соединений - зафиксировать не менее 158 отказов.
Основной задачей оценки надежности является получение фактических значений с определенной точностью и достоверностью на основании ограниченных данных по результатам испытаний комбайнов, находящихся в рядовой эксплуатации.
Данные оценки именуются интервальными, построение которых требует знание закона распределения статистических оценок относительно неизвестного значения оцениваемого параметра.
Установление закона распределения случайной величины включает в себя определение вида распределения и параметра закона распределения, в случае, если его вид известен.
Вид закона распределения определяется плотностью вероятности / (0 случайной величины t. Методика определения закона распределения статистических данных, представляющая совокупность конечного числа значений наработки между отказами, включает в себя: составление статистического ряда наработок между отказами; установление величины интервала группирования; определение количества интервалов статистического ряда; расчет количества точек информации в интервалах; построение полигона случайных чисел и гистограммы, по виду которой выбирается плотность вероятности / (?) для выравнивания статистического распределения; проведение проверки согласования экспериментальных данных с теоретическим законом распределения по критериям согласия [71].
Аналогично проводится статистический анализ микрометража и физико-механических свойств деталей и элементов неподвижных соединений, поступающих в качестве запасных частей.
Работы по повышению надежности выпускаемых машин и, следовательно, ее систем, должны проводиться и на этапе проектирования, и в сфере их эксплуатации, и непосредственно при ремонте.
Система сбора и обработки информации представляет собой совокупность организационно-технических мероприятий по получению необходимых и достоверных сведений о надежности изделий (рис. 3.2) [39].
Основной задачей системы сбора и обработки информации о надежности являлось получение данных, необходимых для определения фактического уровня показателей надежности зерноуборочных комбайнов в условиях рядовой эксплуатации. Источниками информации о надежности были выбраны: - хронометраж работы зерноуборочных комбайнов; - данные, полученные корреспондентским методом - методом опроса комбайнеров и мастеров-наладчиков; - первичная документация хозяйств. Сбор и обработка информации о надежности серийных машин Комплексный анализ и оценка достигнутого уровня ГОСТ, нормативы надежности Не соответствует нормативам Соответствует нормативам Разработка мероприятий Определение затрат на повышение надежности Изготовление и испытание Опытных образцов т Оценка эффективности мероприятий Эффективно Неэффективно Серийное производство Рисунок 3.2 - Схема работ по повышению надежности серийных машин [57] Хронометраж работы зерноуборочного комбайна являлся основным методом при сборе информации о надежности его агрегатов и систем. Причем, применялись оба вида хронометража: сплошной и выборочный, методика проведения которых изложена выше. Информация об отказах подразделялась на группы по одноаспектным причинам для выявления причинно-следственных связей различных факторов, снижающих надежность систем зерноуборочного комбайна - конструкторских, производственных и эксплуатационных.
Анализ результатов микрометража и физико-механических свойств деталей шпоночных соединений, поступающих в качестве запасных частей
Общее время восстановления работоспособности комбайна определяется наличием материальных и трудовых ресурсов, состоянием ремонтной базы, оперативной организацией технического обслуживания, ремонта и устранения отказов для конкретного сельскохозяйственного предприятия. Поэтому были рассмотрены различные варианты устранения отказов, на примере заднего контрпривода комбайна «ДОН-1500Б». Номер деталей сопряжения согласно общего каталога: приводной шкив РСМ.-10.01.34.140, вал РСМ.-10.01.34.060. В данном соединении имеется три вида посадки: Из-за условий работы и назначенных посадок наиболее выраженным дефектом является износ внутреннего посадочного диаметра ступицы, шпоночных пазов и шпонки.
Для восстановления работоспособности данного сопряжения, в зависимости от состояния материально-технической базы предприятия, наличия технологической оснастки, обеспеченности запасными частями и приспособлениями, применяются следующие способы устранения отказов [98, 99, 108].
Первый способ включает в себя замену всех поврежденных деталей на новые. Данный способ целесообразно применять при плановом ремонте зерноуборочного комбайна до наступления уборочных работ, так как он предусматривает значительное время на выполнение разборо - сборочных операций. Но в случае возникновения отказа в период уборки указанный способ рационально применять при наличии запасных частей в хозяйстве или если время их доставки непродолжительно.
Второй способ - это замена только изношенных шкива и шпонки на новые. Это возможно в случае, если посадочные размеры вала находятся в допустимых пределах. Данный способ наиболее широко применяется на практике, особенно в период уборочных работ, когда требуется быстрое возвращение отказавшего комбайна к выполнению обмолота культур. Но при этом следует отметить, что при такой замене не обеспечивается полное устранение причин износа деталей шпоночного соединения и выхода из строя. Хотя посадочное место на валу и находится в допустимых пределах, но оно изношено, и соединение вала с новой ступицей шкива начинает работу при увеличенном зазоре. Это может привести к отказу данного соединения в период уборки этого же года.
Третий способ предусматривает восстановление работоспособности за счет ремонта деталей соединений, вышедших из строя. Онвключаетфрезе-рование шпоночного паза в противоположной части вала и шкива под номинальный размер и последующую сборку соединения, с заменой шпонки на новую. Данный способ восстановления может быть эффективным для снижения простоя уборочной техники, если отказавшие элементы отсутствуют, а их доставка связана со значительным временем (например, для импортной техники). Причем степень восстановления точности отказавшего соединения будет недостаточная, как и во втором способе. Это связано с обеспеченностью и степенью износа металлорежущего оборудования мастерской, уровнем квалификации слесарей ремонтников, станочников, сварщиков и других [106].
Из этого следует, что если у сельскохозяйственных производителей имеется возможность приобретения и быстрой поставки отказавших элементов шпоночного соединения, то более целесообразным является замена всех деталей на новые. При этом будут восстановлены нормы точности соединения привода, которые установлены нормативно-технологической документацией. Причем необходимо отметить, что хотя они и восстанавливают работоспособность, но не устраняют основные причины выхода из строя деталей данного соединения.
Так как эти способы малоэффективны, возможным решением проблемы является применение новых конструкций, согласно патента на изобретение RU 2402701 (приложение 2) и патента на полезную модель RU 86682 (приложение 1). Сущность их заключается в следующем: изготовление из поврежденных шкивов ремонтных самозажимных съемных ступиц - 4 способ, и фрезерование шпоночного паза в виде «ласточкиного хвоста» - 5 способ.
На основании ранее проведенных исследований установлена возможность снижения колебаний шпоночного соединения за счет устранения зазора между ступицей шкива и валом, но при этом сохраняется условие многократной разборки-сборки соединения, что приведет к снижению экономических затрат. Этот способ предусматривает установку самозажимных съемных ступиц и замену изношенной части шкива на этапе ремонта, поэтому в период уборки на комбайне уже будет установлен шкив с данной ступицей.
