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:   || 2 | 3 | 4 |

ТРАНСМИССИЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ПАСТУХОВ АлександрГеннадиевич

ПОВЫШЕНИЕНАДЕЖНОСТИКАРДАННЫХПЕРЕДАЧ

ТРАНСМИССИЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ

Специальность 05.20.03— Технологии исредства технического

обслуживания в сельскомхозяйстве

Автореферат

диссертации на соисканиеученой степени

доктора техническихнаук

Москва 2008

Работа выполнена вФедеральном государственномобразовательном учреждении высшегопрофессионального образования«Белгородская государственнаясельскохозяйственная академия» (ФГОУ ВПОБелГСХА) и Федеральном государственномобразовательном учреждении высшегопрофессионального образования«Московский государственныйагроинженерный университет имени В.П.Горячкина» (ФГОУ ВПО МГАУ).

Научныйконсультант: академикРоссельхозакадемии

доктор техническихнаук, профессор

Ерохин МихаилНикитьевич

Официальныеоппоненты: доктортехнических наук, профессор

ГолубевИван Григорьевич

доктор техническихнаук, профессор

Леонов ОлегАльбертович

доктор техническихнаук, профессор

Дегтярев МихаилГригорьевич

Ведущаяорганизация:Государственное научное учреждение

«Всероссийскийнаучно-исследовательский

институт механизациисельского хозяйства»

Защита состоится«_20_» _октября_ 2008 г. в«_13.00_» часов назаседании диссертационного совета Д 220.044.01при ФГОУ ВПО «Московский государственныйагроинженерный университет имени В.П.Горячкина» (ФГОУ ВПО МГАУ) по адресу: 127550,Москва, ул. Лиственничная аллея, д. 16-а,корпус 3, конференц-зал.

С диссертацией можноознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПОМГАУ.

Автореферат разослан«____» __сентября__ 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационногосовета

доктор техническихнаук, профессор А.Г.Левшин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКАРАБОТЫ

Актуальностьтемы. С целью обеспеченияпродовольственной безопасности России иудвоения национального ВВП научнойсессией РАСХН разработана и одобрена в 2003г. «Стратегия развития агропромышленногокомплекса России на период до 2010 г.». Исходяиз задач, поставленных передагропромышленным комплексом,приоритетными являются направленияформирования конкурентоспособногомашинно-тракторного парка.

Внастоящее время 85 % машинно-тракторногопарка России находится запределами срока амортизации. Решениемпроблемыподдержания работоспособности такой техники являетсяповышение качества ее ремонта на основе разработки технологий и технических средств,обеспечивающих повышение ресурса отремонтированныхагрегатов до 100 % новых изделий, при цене 50…70% от новых.

Доминирующую роль в повышениинадежности трансмиссий играетэлементно-агрегатная база, так как еетехнический уровень определяет качествотехники вцелом: надежность — до 70…80 %, материалоемкость — до 40%, условия труда иэргономику— до 70%. Опыт эксплуатации сельхозтехники по даннымисследователей и производственников показал, чтоодним из недолговечных агрегатовмеханическихтрансмиссий являются карданные передачи сшарнирами неравных угловыхскоростей. Следовательно, научныеисследования,направленные на решениепроблемы повышения надежности карданных передачтракторов, автомобилей и сельскохозяйственных машин,имеют важное народнохозяйственное значение.



Настоящие исследования проводилисьв рамках Федеральной целевой программы «Техника дляпродовольствия России на 2000- 2006 гг.» и «Стратегии развития техническогосервиса АПК на период до 2010 г.».

Цельисследований — разработкатеоретических основ, методов и техническихсредств, обеспечивающих повышениенадежности карданных передач трансмиссийсельскохозяйственной техники.

Объектисследований. Процессыизнашивания, поддержания и восстановленияработоспособности подшипниковых узловшарниров карданных передач методамитехнического обслуживания иремонта.

Предметисследований. Долговечностьподшипниковых узлов шарниров на основеизучения влияния факторов, определяющихнадежность карданных передач механическихтрансмиссий сельскохозяйственнойтехники.

Методыисследования представлены комплексным подходом наоснове системного анализа,теорийнадежности идиагностики техническихсистем, сопротивления материалов, размерногоанализа, математическойстатистики, регрессионного и численногоанализа, методов ускоренныхиспытаний и планированияэкспериментов, с применением измерительной и вычислительнойтехники.

Научная новизна. Разработаны теоретические основыповышения схемной надежности иполучены закономерности увеличениявероятности безотказной работы карданныхшарниров при повышении ихприспособленности к техническому обслуживанию и ремонту. Выполнена оценкаточности размерных цепей радиального, осевого иокружного зазоров в серийных подшипниковых узлахшарниров. Исследовано влияние конструктивных,технологических и эксплуатационных факторов наработоспособность элементов карданных шарнировпо ихстатическойнагруженности. Разработаны основы проектированиястендового оборудования и методик дляэкспериментальной оценки ресурсасерийных, опытных и отремонтированных карданных передач.Полученыматематические моделидолговечности карданныхпередач,учитывающиемодернизацию,полное использование ихресурса и приспособленностьк мероприятиям техническогообслуживанияи ремонта, позволяющие прогнозироватьих долговечность вэксплуатации.

Практическаязначимость исследований.Модернизированыконструкциикарданных шарниров с целью повышения долговечности(RU 2106548, RU 2224918) иремонтопригодности (RU 2075878, RU 2205304, RU 2220338, RU 2224917, RU 2238446, RU 2215207) карданныхпередачсельхозтехники. Предложены оригинальные способы повышения надежности карданных передач,позволяющиепри повышении вероятностибезотказной работы шарниров на37…43 %увеличить их долговечность в 1,67…1,88 раза,при увеличении грузоподъемности подшипниковых узлов на7,4…9,3 %повысить долговечность шарниров в 1,24…1,32раза, при увеличении ремонтопригодностишарниров на10…30 % добиться повышениядолговечности при ремонте на 74…82%, а обслуживании на 68…73 %.Разработаныстенды(RU 2134412, RU 2205377)и методики испытаний дляэкспериментальной оценки ресурса карданных передач.Предложенытехнологические процессы техническогообслуживанияи ремонта (RU2232309, RU 2234008),обеспечивающие повышение долговечности карданных передач в 1,5 разапри себестоимости изделий науровне 70 % цены новых.

Реализация результатовисследований заключается во внедрении: маршрутно–операционноготехнологического процесса восстановлениякрестовин Н051.03.060 способом постановки дополнительной ремонтнойдетали (RU 2232309)на ЗАО «Ремонтно-механический завод»(п.Волоконовка Белгородской области) и МСТОА АО «Евротехника» (г. Белгород);способа повышения надежности карданных передач (RU 2234008) в видемаршрутно-операционноготехнологического процессадля крестовин 150.36.013 и 4310-2205025-02 на ОАО «Томаровский АРЗ» (п.Томаровка Белгородскойобласти);стендов дляиспытанийкарданных передач (RU2205377, RU 2134412) напроизводственной базе ОАО «Томаровский АРЗ» иЗАО «Ремонтно-механический завод».

Опытныеобразцы шарниров карданных передачпроходили эксплуатационную проверку ваграрных хозяйствах Белгородской области:ОПХ «Центральное» Белгородского района, ЗАО«Белагросахар» Яковлевского района, ОАО им. Генерала ВатутинаВалуйскогорайонаи ЗАО «РусАгро – Победа»Вейделевского района. Результаты и методыисследований широко применяются в учебном процессе для студентовБелгородской ГСХА и Старооскольского ТИ(филиала) МИСиС.

Апробация. Основные положения и результатыисследований доложены, обсуждены иодобрены на: расширенных заседанияхкафедры общетехнических дисциплинБелгородской ГСХА (г. Белгород, 2008 гг.) икафедры «Детали машин и ПТМ» ФГОУ ВПО МГАУ(г. Москва, 2008 гг.); международныхнаучно–практических конференцияхБелгородской ГСХА (г. Белгород, 1998 – 2008 г.), КГТУ (г.Кировоград, 1999 г.), ХНТУСХ (г. Харьков, 2001, 2002,2003, 2004, 2006 гг.), Пензенской ГСХА (г. Пенза, 2002г.), ОАО «КАМАЗ-Дизель» (г. Набережные Челны, 2003 г.), ИМЭ МГУ (г. Саранск, 2004 г.), ААИ России и МГТУМАМИ (г. Москва, 2005 г.),Брянской ГСХА (г. Брянск, 2003, 2004, 2005гг.), ЧГАУ (г. Челябинск, 2006, 2008 гг.), Орловского ГАУ (г.Орел, 2000, 2008 гг.), РГАЗУ (г.Москва, 2007 г.), БашкирскогоГАУ (г. Уфа, 2007 г.), ГНУ ГОСНИТИ (г. Москва, 2007 г.),ФГОУ ВПО МГАУ (г. Москва,2006, 2007,2008 гг.) и др.

Модернизированный стенд и опытные экземплярыкарданных шарниров (RU2106548, RU 2075878) былипредставлены на областнойвыставке-презентации «Высшие и средниепрофессиональные учебные заведения:образование, наука и производство» (г. Белгород,1998 г.), а шарниры (RU 2232309, RU 2238446)и стенд (RU 2205377, RU 2134412)были представлены на выставке Торгово–промышленнойпалаты «Малый и среднийбизнес в деле возрождения России» (г. Белгород, 2005 г.).

Публикации. По теме диссертацииопубликовано 38 научных работ, из нихвосемь визданиях, рекомендованных ВАК; 12 патентов РФ на изобретение. Общий объемпубликацийсоставляет 18п.л., из них авторупринадлежит 12 п.л.

Структура и объемдиссертации. Диссертациясостоит из введения, шести глав, общихвыводов, списка использованной литературыи приложений; содержит 341 страницумашинописного текста, 120 рисунков, 46 таблиц,библиографию из 554 наименований и 10приложений.

Научные положения,выносимые на защиту:

  • результаты анализасхемной надежности карданных шарниров сучетомвозможности проведения мероприятий технического обслуживания иремонта;
  • методика и результатыоценки точности размерных цепейрадиального, осевого и окружного зазоров вподшипниковых узлах карданныхшарниров;
  • теоретическоеобоснование и разработка техническихрешений модернизированных конструкцийкарданных шарниров увеличеннойдолговечности и повышеннойремонтопригодности, способов техническогообслуживания и ремонта карданных передач вэксплуатации, защищенных патентамиРоссийской Федерации наизобретение;
  • комплекс научнообоснованных методик и результатыоптимизацииконструктивно-технологических параметровопытных карданных шарниров;
  • математические моделиработоспособности подшипниковых узловкарданных шарниров повышеннойдолговечности, полученные по результатамстатических испытаний;
  • основы проектированиястендового оборудования и методикиресурсных испытаний серийных, опытных иотремонтированных карданныхпередач;
  • математические моделидолговечности карданныхпередач,учитывающие их модернизацию, болееполноеиспользование ресурса иприспособленность к мероприятиям технического обслуживания иремонта, позволяющиеоценивать и прогнозироватьих долговечность вэксплуатации;
  • результатыэкспериментальных исследованийпредложенных технических решений поповышению надежности карданных передачпри техническом обслуживании иремонте;
  • рекомендации повнедрению технологических процессовтехнического обслуживания и ремонта впроизводство и анализ ихтехнико-экономической эффективности наоснове многокритериальных оценокконкурентоспособности.

Содержаниеработы

Во введении кратко охарактеризованаактуальность темы исследования,сформулированы основные положения,выносимые на защиту.

1 Состояние проблемы изадачи исследования

В АПК РФ номенклатура Системы машин для растениеводства содержит свыше40 % техники с трансмиссиями, вкоторых для осуществления полного привода, привода технологических агрегатов и активных рабочих органов широко применяютсякарданные передачи (КП) сшарнирами на подшипникахкачения.

В теории и практикеповышения надежностисельскохозяйственной техники известныработы И.Г. Голубева, О.Н. Дидманидзе, М.Н.Ерохина, В.А. Евграфова, В.М. Кряжкова, О.А.Леонова, В.П. Лялякина, В.М. Михлина, Е.А.Пучина, А.В. Рославцева, А.Н. Скороходова,В.В. Стрельцова, И.А. Спицына, В.Я.Сковородина, Л.В. Тишкина, В.А. Шадричева идругих ученых, в которых авторы определяютосновные направления повышения надежноститехнических систем. Особоследует выделить работы, направленные наисследования надежности агрегатов и соединений трансмиссий исвязанные с разработкой рациональных процессовтехнического обслуживания иремонта, проводимые ученымиМГАУ, РГАЗУ, ЧГАУ, ГОСНИТИ, НАМИ, ВИМ,РОСИНФОРМАГРОТЕХ идр.

Анализ нагруженности вэксплуатации поработам С.Н.Кожевникова, Я.Э. Малаховского,С.А. Лапшина, G. Wieland, Mazziotti и др.,опыт эксплуатации поданным Р.В.Кугеля, Ф.Н.Тавлыбаева,Pasovarelli и др., данные МИС в работахВ.М. Забродского, В.Г. Кухтова и др.,изучение видов и причин отказов деталейпо исследованиям О.Я. Заславского, В.А. Какуевицкого, Н.В.Родзевича идр., обзор данных по эксплуатационнойнадежности по работамА.М. Сигаева, У.Б. Утемисова, H. Dietz,W. Pampel идр., и стендовые испытания по результатам В.С. Вишнякова, А.М. Сигаева, Е.И.Соболева,Э.П. Фликаи др. показали, что карданныепередачи и ихшарниры являются наименеедолговечными и лимитируют надежность трансмиссий сельхозтехники.





Изучение моделейрасчета долговечности карданных передачпо работам А.А. Домбаян, В.А. Литвинова, А.М.Сигаева, Э.П. Флика, Cooney Charles и других ученыхпоказывает, что в них не учтены факторы,связанные с модернизацией узла ипроведением работ по техническомуобслуживанию и ремонту.

В практике повышениянадежности карданныхпередач сельхозтехникиизвестныконструктивныемероприятия, описанные втрудах С.А. Лапшина, С.Н. Иванова, В.М. Щеброва, В.С. Вишнякова, О.Я.Заславского, Б.П. Свешникова,Е.И. Колкова,В.А. Литвинова и другихисследователей,технологические способы, известные поработам Л.Н. Собенина, Л.В. Харазии, В.М. Жураковского,Б.А. Яхина, А.М. Смурова и других ученых, атакже способытехнического обслуживания иремонта, известные поданным М.Г. Дегтярева, Ю.Н.Даллакян, В.Е. Канарчук, Н.В. Молодык, А.М.Сигаева, Ф.Н.Тавлыбаева и др.

Внастоящее время на фоне спада работконструктивного и технологического направленийвозрастает значимость работ, связанныхс поддержанием ивосстановлением технического состояниякарданных передач, поэтомусовершенствование технологий итехнических средств технического обслуживания иремонта карданных передач является однимиз наиболее перспективных направлений.

Способом объективной оценки мероприятий повышениянадежности агрегатовтрансмиссий сельхозтехникиявляются ресурсныестендовыеиспытания, чтоподтвержденоисследованиями И.Н.Величкина,Н.И. Верещагина, Р.В. Кугеля,А.Г. Левшина, Ю.Н. Ломоносова, А.М. Сигаева, Х.А.Фасхиева идр.

В соответствии споставленной целью в работе определеныследующие основные задачиисследований:

  • выполнить анализэксплуатационной надежности карданныхпередач трансмиссий сельхозтехники,установить основные факторы, влияющие наих надежность, определить пути ееповышения;
  • разработать теорию иобосновать мероприятия повышениянадежности карданных передач методамитехнического обслуживания иремонта;
  • обосновать иразработать методы оптимизации основныхконструктивно-технологических параметровопытных карданных шарниров;
  • разработатьтехнические средства и методикиэкспериментальной оценкиресурса серийных, отремонтированных иопытных карданныхпередач;
  • разработатьрациональные технологические процессыспособов технического обслуживания иремонта карданных передач;
  • провестиэкспериментальные исследованиямероприятий повышения надежностикарданных передач и их производственнуюапробацию;
  • внедрить разработки времонтное производство и провести анализих технико-экономической эффективности иконкурентоспособности.

2 Теоретические методыисследования надежности карданныхпередач

С целью решениязадач исследований предложен комплексмероприятий формирования иконтроля,исследованияи прогнозирования, которые обеспечивают повышениенадежности карданных передач(рисунок1). Мероприятия 1 уровнязакладывают надежность техническойсистемы и позволяют оценить совершенство иприспособленностьконструкции кпроведению обслуживающих и ремонтных работ, а мероприятия2 уровня позволяют исследовать иреализовать вэксплуатации потенциальный ресурс агрегата, заложенный припроектировании.

2.1 Формированиенадежности карданных передач

Структурно-морфологическоеописание системы «Карданныйшарнир» (КШ) выполнено на основемноговариантного системногоструктурирования и оценки приспособленности системы кмероприятиям техническогообслуживания и ремонта. С учетом этогоклассический вариант КШ представляем какпоследовательное соединение четырехподшипниковых узлов (ПУ).При 90 % уровне надежности ПУ(Рi=0,90) для вероятности безотказнойработы (ВБР) шарнира имеем

, (1)

т.е. из партии 100 КШ около65 будут работоспособны в течение срокаслужбы.

Далее рассмотримвариант структурирования системы путемпоследовательного соединения элементовподсистемы 1 уровня «Материал», включающейшипы крестовины (1), игольчатые ролики (2),стаканы подшипников (3), уплотнениярадиальные (4), уплотнения осевые (5) исмазочный материал (6). Данные элементы являются болеепростыми изделиями в сравнении с ПУ,поэтому ихВБР можно обеспечить на более высокомуровне (по А.С. Проникову). Принимаязначение ВБР каждого элемента на уровне 0,99,получим в результате

, (2)

что свидетельствует оработоспособности 94 % изделий в течениесрока службы.

 Рисунок 1 — Содержаниекомплекса-2

Рисунок 1 — Содержаниекомплекса мероприятий

С учетом соотношенияповреждаемости элементов карданных ПУ приВБР КШ равной РКШ=0,656 следует, чтовеличины ВБР элементов равны: Р1=0,949,Р2=0,932, Р3=0,964 и Р4=Р5=Р6=0,949.

В результате отказа КШизносу подвержена ограниченная частьрабочих поверхностей ПУ, поэтому при ихзамене путем поворота этих элементов и/илипроведении профилактических мероприятий,например, промывки деталей и заправкисвежей смазкой, получаем однократноеоблегченное резервирование, а с учетомрадиального зазора — двукратное резервирование. Длямероприятий, связанных с заменой рабочихповерхностей и элементов ПУ, получаемРКШ в соответствии с видомрезервирования и схемы техническогообслуживания — 0,867, 0,898, 0,926 и 0,894, 0,937, 0,980. Это вышеклассического результата на 32, 37, 41 % и 36, 43, 49%. При проведении мероприятий техническогообслуживания серийный КШ реализует ресурс карданныхПУ в 1,3…1,5 раза выше.

Наличие в трансмиссиях сельхозтехники, например, шести КШ с 24 ПУ, приводит к тому, чтоВБР варианта безрезервирования убывает от 0,656 до 0,080, адля вариантов с однократным и двукратнымрезервированием убывает, соответственно, от 0,898 до 0,524и от 0,937 до 0,677, что свидетельствует оповышении разницы между ВБРтрансмиссии с резервированием и без до 6,6 и 8,5раз.

2.2 Контроль надежностикарданных передач

В производстведля подвижных соединенийтипа «Подшипниковый узел» замыкающимиразмерами являются радиальный, осевой иокружной (межроликовый) зазоры.Значения номинальныхразмеров элементов КШ, их предельныеотклонения и значениядопусков приняты по РД 37.001.665-96 и ГОСТ 13758-89.

Для оценки диапазонавеличин радиального, осевого и окружногозазоров в ПУ серийных КШ СХТ выполнимоценку точности размерных цепей сборочнойединицы по методу максимума-минимума ивероятностным методом.

На рисунке 2представлены эскизы крестовины и ПУ всборе, которые позволяют выявитьсоставляющие звенья размерной цепи, гдезамыкающими звеньями являются радиальныйGr (а),осевой Ga (б) и окружной Gt(в)зазоры.



Pages:   || 2 | 3 | 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.