авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

ТРАНСМИССИЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ

-- [ Страница 3 ] --

Величину минимальногодопустимого натяга определяем поформуле

, (32)

где N’min – наименьшийрасчетный натяг, м; Ш – поправка насмятие контактных поверхностей, м; t–температурная поправка, учитывающаяразличие температур деталей и сборки, м;С1, С2–коэффициенты Лямэ; f –коэффициент трения; Е –модуль упругости, МПа; – коэффициентсмятия шероховатости поверхности; RaD,Rad –параметры шероховатости поверхностей, м;t –коэффициент линейного температурногорасширения, град-1; td=td-20°C, tD=tD-20°C– изменениерабочей температуры td шипа и стаканаtD подшипника по сравнению сусловиями сборки, град.

Величину максимальногодопустимого натяга определяем поформуле

,(33)

где N’max – наибольшийрасчетный натяг, м; У1 – предел текучестишипа, МПа.

Необходимое усилие присборке соединения RП, Н, равно

, (34)

где fП=(1,15…1,20)f –коэффициент трения при сборке.

Момент, необходимый дляповорота втулки на шипе, равен

, (35)

где Nmin–минимальный натяг в соединении, м.

Толщина тонкостеннойвтулки определяется из условияпрочности

, (36)

где – толщина стенкивтулки, м; p=pmax – удельноевнутренне давление в соединении, Н/м2; [] – допускаемоенапряжение, МПа.

Изменение наружногодиаметра втулки после посадки 2, м,равно

. (37)

При подборе посадокмаксимальный момент поворота втулки принимаем неболее 50 Н·м,тогда для диаметрасоединения 18,5…20,0 мм максимальный натягдолжен бытьне более 26 мкм.

В результате расчетовна примере КШ с подшипниками № 804704установлено, что для диаметра соединения18,05…20,0 мм при толщине втулки 1,00…1,75 мм инатяге 0…26 мкм усилие напрессовкисоставляет 900…1200 Н, момент поворота втулки– 45…50 Н·м, аувеличение ее диаметра после напрессовки– 0,84…12 мкм.Проверка устойчивости охватываемой иустанавливаемойдеталей показывает, чтопри данныхсоотношениях размеров деталей соединения «шипкрестовины – втулка», максимальный натяг,полученный из условия прочности втулки,принимаем вкачестве окончательного.

4 Методыэкспериментальной оценки надежностикарданных передач

Оценку технического состояния КШ проводили по параметрам износа рабочихповерхностей шипов крестовин, подшипников и роликов. Для контроляразмеров шипов крестовинприменяли микрометры МК 0-25 ГОСТ6507-90 и МК 75-100ГОСТ 6507-90, подшипников —приспособление синдикатором часового типа ИЧ МН–10 ГОСТ 577–68для измерениярадиального зазора на эталонномшипе,комплекта роликов применялилабораторные весы ВЛКТ - 500 – М ГОСТ19491-74.

Оптико-поляризационные исследования проводили на прозрачныхмоделях соединения «шипкрестовины — подшипник», при различных вариантахнагружения,в зоне контакта шипа и наиболеенагруженного ролика, на оптической установке VEB-300.В установке размещали нагрузочноеприспособление с моделями, производили нагружение дополучения четкого изображенияинтерференционной картины (линийизохром) и фиксировали интерференционную картину.



Объектом статическихиспытаний с информационным элементомявлялся КШ VII типоразмера с подшипниками №804707К4С10 с серийной и опытной (RU 2106548)вилками. Методика статических испытанийзаключалась в следующем: в промытыеподшипники вкладывали металлическиеполоски по ГОСТ 2284-79 в виде цилиндра,подшипники устанавливали напрошлифованные шипы крестовины и измерялирадиальный зазор в ПУ, собранный шарнирустанавливали в силовой контур стенда инагружали крутящим моментом с временнойвыдержкой, после разгрузки шарнирдемонтировали и извлекали из ПУметаллические полоски с «информацией»—отпечатками. Далее с применениеммикроскопа МПБ-2 определяли средниезначения максимальной длины отпечатковигольчатых роликов в зоне наиболеенагруженного ролика и суммарной длиныотпечатков роликов в каждом ПУ.

Объектом статическихисследований работоспособностисоединения «шип крестовины — втулка» являлся КШIV типоразмера с подшипниками № 804704 икрестовиной с втулками (RU 2232309).Экспериментальное определение усилиянапрессовки втулки на шип крестовины присборке соединения проводили на машинеР–5, а моментаповорота втулки на шипе использовалимашину КМ–50–1. Впроцессе испытаний фиксировали усилиенапрессовки и перемещение втулки, крутящиймомент и угол закручивания, а такжедиаграммы процессов.

На основаниирасчетного иэкспериментально-статистического методовустановлены значения режимов нагруженияКШ VII типоразмера, применяемых в МТ КСК-100А,К-700А+ПРТ-16М, Т-150К, КамАЗ-53212 и др., и IVтипоразмера, применяемых в МТ ГАЗ-53А,МТЗ-82+РОУ-6 и др. Анализ уровней нагруженияКШ позволил принять следующие значениярежимов стендовых испытаний: 1) для VIIтипоразмера —TКШ=2,0 кН·м, n=1000 мин-1, г=10,5±1,5°, в=±1,5°, =1 Гц; 2) для IV типоразмера — TКШ=600Н·м, n=1000мин-1, =9°. Принятые режимынаиболее близки к режимам граничныхиспытаний.

Продолжительностьресурсных стендовых испытаний по критериюконтактной усталости определяем наосновании математической модели (10).

Для проведениястендовых ресурсных испытаний шарниров КПиспользуем модернизированный стенд(рисунок 14), который содержит станину 1,электродвигатель 2, упругую муфту 3,неподвижную опору 4 и вал 5, ведущую вилку-фланец 6, крестовину 7 сигольчатыми подшипниками и ведомую вилку-фланец8, кольцевуюкрестовину 9 с игольчатыми подшипниками,ведущую 10 и ведомую 11 вилки,полый торсионный вал 12, с тензометрическим звеном,рычаги 13 ирезьбовыестяжки 14 супругими элементами,вертикальную 15 и горизонтальную 16 рамкис указателями угла излома, шлицевой вал 17 иопору 18, кривошипно-шатунный механизм 19,редуктор 20 имотор-редуктор 21.

Общий вид стендапредставлен на рисунке 15.

 Рисунок 14– Схемастенда -62
Рисунок 14– Схемастенда Рисунок 15– Общий видстенда

Дляиспытаний КП разработанстенд (рисунок 16) стехнологическойпередачей ввиде зубчатого редуктора(RU 2134412,RU2205377). Стендсодержит электродвигатель 1, упругую муфту 2, вал3 в опоре 4, коническое колесо 5, жесткозакрепленное на валу 3 и входящее взацепление с коническим колесом 6,нагружающуюмуфту 7, которая соединена с коническим колесом6 и валом 8,испытываемую КП 9, соединенную с зубчатымколесом 5 и валом 8 (рисунок 17).

Рисунок16 – Схема стенда для испытанияКП Рисунок17 – Общийвид стенда

Момент прекращенияиспытаний фиксируем по повышениютемпературы в ПУ на Т=3...6 °С (Т=5…10 °С) и параметров вибрации наV=A=3...6 дБ. В процессеиспытаний КШ фиксируют: крутящий момент,параметры вибрации, частоту вращения, уголизлома, температуру в ПУ,продолжительность испытаний, износ ПУпутем измерения радиального зазора вшарнире.

Для оценки ресурса при80 % доверительной вероятности с 20 %относительной погрешностью на стенденеобходимо испытать не менее восьмиПУ.

5Экспериментальные исследования мероприятий повышения надежности карданных передач

Проявления отказа КШизучали по выборке крестовин V типоразмера в сборе сподшипниками № 804805К5. Отказы элементов КШ представлены повреждениямицилиндрической(усталостное выкрашиваниеи фреттинг-износ – 53,4 %) и торцевой (задиры – 41,7 %) поверхностей шипов и донышка (задиры – 26,7 %)подшипников.Оценка износов элементов КШ IVтипоразмера с подшипниками № 804704К5 показала, что случайное распределениевеличин износов шипов, крестовин по торцам,подшипников и роликов подчиняетсятеоретическому закону распределенияВейбулла. Количество деталей, пригодных кэксплуатации, составляет: по износу поверхностишипа – 72%; поизносу торцов шипов – 55%; по износу игольчатыхподшипников – 61%.Вероятностьвозникновения дефектовкрестовин иПУ составляет 0,60 и 0,76.

Напряженное состояниемодели ПУ впродольной плоскости дляе=0 (серийный вариант),характеризуется неравномерностью распределениянапряжений вмодели шипа под моделью ролика с наличиемчетко выраженного краевого эффекта вконтакте у торца шипа и игольчатогоролика. Благоприятным являетсявариант нагружения e=+1(опытный) сосмещением радиальной нагрузки в направленииоснования шипа крестовины примерно на0,1…0,2 длиныконтакта.

При статических испытаниях КШ исследовали влияние кодированных факторов положения осиповорота е, мм, проушины опытнойвилки (X1),крутящего момента T, кHм, (X2)и радиального зазора в ПУ крестовины i ишарнире ш, мкм, (X3), напараметры оптимизациифункции отклика, аименно суммарную длину Li,мм, отпечатков роликов в ПУ (Y1),длину LQmax, мм, отпечатка под наиболее нагруженным роликом(Y2), приусловиях оптимизации Limax и LQmaxmax.После обработки результатов прификсировании величины радиального зазора(фактор X3) окончательно получили следующие регрессионныеуравнения:

- при Х3(i)=53...77 мкм

, (38)

; (39)

- при Х3(Ш)=-23...262 мкм

, (40)

. (41)

Графическая интерпретация уравнений(рисунки 18,19) позволяет,например, для КШ комбайна КСК-100А, принагружении Tкш=1410Н·м и зазорах ш=-23...262 и i=53...77 мкм позависимости Li=f(e,T)определить параметр e графическим методом,как показано на рисунке 18.Аналогично выполняется определениепараметрае по рисунку19 по зависимостиLQmax=f(е,Т) при ш=-23...262 и i=53...77 мкм. Таким образом,что для диапазонанагруженности шарнировКП по моменту Tкш=1120...1410 Н·мсреднее значение параметра составляет e+3,75 мм.

При статических испытаниях опытногосоединения «шип крестовины — втулка» исследовали влияние кодированныхфакторов номинального диаметра dНС,мм, соединения (Х1) и натяга N, мкм, в соединении(Х2) на параметры оптимизации функцииотклика, а именно наибольшее усилие RПmax,Н, напрессовки (Y1) и минимальныймомент ТПmin, Н·м, поворота(Y2), при условиях оптимизацииRПmaxmin иТПminmax.

В результатерегрессионного анализа полученырегрессионные модели

, (42)

. (43) а) б) Рисунок -71. (43)

а)  б) Рисунок 18 – -72 б)  Рисунок 18 – Зависимость -73
Рисунок 18 – Зависимость Li=f(e,T) длярадиального зазора в КШ ш=-23...262 мкм (а) и в ПУ i=53...77 мкм (б)
а)  б) Рисунок 19 – -74 б)  Рисунок 19 – Зависимость -75
Рисунок 19 – Зависимость LQmax=f(е,Т) длярадиального зазора в КШ ш=-23...262 мкм (а) и в ПУ i=53...77 мкм (б)

Для изученияполученных моделей построены трехмерныезависимости в раскодированныхобозначениях RП=f(dНС, N)и ТП=f(dНС, N) (рисунки 20, 21).Полученные поверхности относятся кповерхностям второго порядка типаминимакса. Таким образом, для определенияоптимальных значений факторов необходимоиз максимальных значений усилиянапрессовки принять минимальное, а изминимальных значений момента поворота—максимальное.

 Рисунок20 –Зависимость -76  Рисунок20 –Зависимость -77
Рисунок20 –Зависимость RП=f(dНС, N) Рисунок21 –Зависимость ТП=f(dНС, N)

Исследование уравнений(42) и (43) на экстремум и анализ плоскихсечений трехмерный зависимостей порисункам 20 и 21 позволяют принять следующиеоптимальные значения натяга N=6,8...17,1 мкм идиаметра dНС=19,6...19,8 мм, прикоторых усилие напрессовки и моментповорота не превышают RП=1100Н и ТП=46 Н·м.

Оценку влияниядинамического изменения угла излома шарнира на ресурс КШ проводилирасчетно-экспериментальным методом посравниваемым вариантам нагружения: 1)расчет при угле излома st=10,5;2) расчет при st=12;3) результаты испытанийсерийных ПУ при угле излома d=10,5±1,5.





Отношение среднейпредельной наработки при st=12к аналогичному показателюпри d=10,5±1,5 равно 1,065, аотношение средней предельной наработкипри st=10,5к аналогичному показателюпри d=10,5±1,5 —1,22. Таким образом, придинамическом угле излома долговечностьшарнира снижается на 6,5 и 21,8 %, всоответствии с режимами. Измерениепараметров вибронагруженности КШпоказало, что амплитуда изменения значенийвиброскорости и виброускорений придинамическом изменении угла изломаувеличивается на опоре 4 (рисунок 15) — на А=10,1 дБ (14,3 %) и V=5,5 дБ (3,7%), на опоре18 — на А=10,4 дБ (11,9 %) и V=8,0 дБ (5 %).

Для экспериментальной оценки повышениядолговечности КШ путем улучшения ихприспособленности к эксплуатационномунагружению были проведеныресурсные стендовыеиспытания конструкции КШ VIIтипоразмера с поворачивающимися проушинами при e+3,75 мм (RU 2106548). Испытаниямподвергали КШ, содержащий крестовину всборе, ПУ № 1 и № 3 которой находились в проушинахсерийной вилки, а № 2 и № 4 — опытной вилки.Коэффициент повышения долговечности составляет KLh=1,28 для значений начального радиального зазора н=44...121 мкм. По средней наработке на отказсерийных ПУ определяем динамическуюгрузоподъемность ПУ при K=1,065 и получаем Cсер=40,0 кН. При известныхзначениях радиального зазора в серийных иопытныхиспытанныхПУ Нсер и Ноп получаем для сравниваемых пар ПУCОп=43,4...44,1кН, что на7,8...9,3 %большегрузоподъемности серийногоПУ.

Экспериментальнаяоценка повышения долговечности КШ (RU 2075878)способом замены рабочихповерхностей ПУ безпроведения разборки ПУ приТО проведена по величинекоэффициента использования ресурса КИР,определяемого на основании результатовресурсных стендовых испытаний, какотношение долговечности Lhaсерийного КШ к суммарной долговечности КШдо LДha и после LПha проведения заменырабочих поверхностей при значенияхрадиального зазора в ПУ н1 ин2=пр1. Применениепредложенного ремонтопригодного КШпозволяет реализовать ресурс ПУ на 67...88 %или в среднем в 1,8 раза, что следует изотношения средних значений наработок,которому соответствует среднийкоэффициент ресурса KИР=0,557.

На основании ресурсныхстендовых испытаний, на примере КШ VIIтипоразмера, получена математическаямодель для случая расчета потенциальнойдолговечности Lha max сучетом рассмотренных факторов

. (44)

Исследования повышения долговечности КШ приремонте и в эксплуатацииспособом замены рабочих поверхностей ПУ (RU2232309) проводили на примере КШ IV типоразмера.При обработке результатов ресурсныхиспытаний введены параметры: наработкакаждого ПУ –Lhiоп; средняянаработка для КШ – Lhоп; наработка до поворота элементов ПУ– Lhдоп; наработка послеповорота для каждого из ПУ – Lhпоп; суммарнаянаработка –Lоп; отношениенаработки до поворота к наработке ПУ(относительное время поворота) — Lhдоп/Lhiоп;отношение суммарной наработки к среднейнаработке —Lоп/Lhоп;отношение суммарной наработки к наработкеПУ — Lоп/Lhiоп.

Цель испытаний — изучение влиянияугла поворота (Х1) и относительноговремени Lhдоп/Lhiоп поворота (Х2) насуммарную наработку Lоп,ч, КШ (Y). Уголповорота элементов ПУ варьировался на двухуровнях 0и 180. При 180 функцией отклика являласьнаработка опытных крестовин, а при 0 — серийных, что позволяло имитироватьповорот без замены рабочих поверхностей. Врезультате получена регрессионная модельв виде полинома второй степени

. (45)

Исследованиеполученной зависимости показало, чтомаксимум функция имеет при значении углаповорота 180,а оптимальное время поворотанаступает при достижении КШ наработки,порядка 0,6 от расчетной.

На основаниирезультатов испытаний построенызависимости между относительным временемповорота Lhдоп/Lhiоп (Х) и соотношениямисуммарной наработки КШ к средней пошарниру Lоп/Lhоп (вариант I – Y1), атакже суммарной наработки КШ к расчетнойдля ПУ Lоп/Lhiоп (вариант II – Y2)(рисунок 22).

В результатеаппроксимации экспериментальных данныхполучаем

, (46)

. (47)

Следовательно, для шарнира оптимальное времяповорота втулок наступает при наработке 0,74от расчетной (вариант I), при этомдолговечность повышается в 1,68 раза, а длядифференцированного поворота ПУ — при 0,82 от расчетнойнаработки (вариант II), повышение долговечностисоставляет1,73 раза.

 Рисунок22 –Определение -82
Рисунок22 –Определение оптимальной периодичностизамены рабочих поверхностей

С целью оценкиэффективностиразработанных мероприятий выполним прогнозирование ихнадежности вэксплуатации. Рассмотримреализацию метода статистическогомоделирования при испытаниях КШповышенной долговечности (RU 2106548) иремонтопригодности (RU 2075878) на примере КШVIIтипоразмера.

Объект моделирования— модельдолговечности КШ по формуле (44). Средниезначения и среднеквадратическиеотклонения изучаемых факторов составляют:1) Кср=1,065, =0,060; 2) CОпср=43,8 кН, =0,27 кН; 3) KИРср=0,557, =0,024. Варьированиепараметров распределения проводили впределах ХСр±.

Значение параметровнагружения принимаем на основе режимовнагружения шарниров КП трактора Т-150К вэксплуатации – TЭКШ=0,82 кН·м и при стендовых испытаниях– TСтКШ=2,0 кН·м. Среднийэксплуатационный начальный зазор в ПУ – Н=69мкм. Средний ресурс КШ до капремонта – 4250ч.

Для стендового режима(рисунок 23, а)увеличение грузоподъемности карданных ПУпо решению RU 2106548 позволяет получить 50 %ресурс равный 926 ч, а 90% — 910 ч; выполнениезамены рабочих поверхностей ПУ при ТО безразборки ПУ по решению RU 2075878 (рисунок 24,а)обеспечивает 50 % ресурс – 918 ч, а 90 % — 850 ч, а совместное применение мероприятийдает 50 %ресурс равный 905 ч и 90 % — 830 ч.

а –при стендовом нагружении; б – приэксплуатационном нагружении
Рисунок23 – ВБР КШповышенной долговечности RU 2106548
а – при стендовомнагружении; б –при эксплуатационном нагружении
Рисунок24 – ВБРремонтопригодного КШ RU 2075878


Pages:     | 1 | 2 || 4 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.