СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОБСЛУЖИВАНИЯ ВТУЛОЧНО-РОЛИКОВЫХ ЦЕПЕЙ ЗЕРНОУБОРОЧНЫХ

На правах рукописи

Щеглов Евгений Владимирович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОБСЛУЖИВАНИЯ ВТУЛОЧНО-РОЛИКОВЫХ ЦЕПЕЙ ЗЕРНОУБОРОЧНЫХ КОМБАЙНОВ

05.20.03 – Технологии и средства технического

обслуживания в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва – 2008

Работа выполнена в ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка (ГОСНИТИ)»

Научный руководитель	член-корр. РАСХН, доктор технических наук, профессор Северный Альберт Эдуардович
Официальные оппоненты	доктор технических наук, профессор Голубев Иван Григорьевич
	кандидат технических наук Гайдар Сергей Михайлович
Ведущая организация	ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина»

Защита состоится « 15 » мая 2008 г. в 12.30 часов на заседании диссертационного совета Д 006.034.01 Государственного научного учреждения «Всероссийский научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка» (ГНУ ГОСНИТИ) по адресу:

109428, г. Москва, 1-й Институтский пр., д.1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ ГОСНИТИ по адресу: 109428, г. Москва, 1-й Институтский пр., д.1.

Автореферат разослан и опубликован на сайте http://gosniti.ru

« 14 » апреля 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Соловьёв Р.Ю

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Государственная программа развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008-2012 годы предусматривает инновационное развитие отрасли, ускоренный переход к использованию ресурсосберегающих технологий и нанотехнологий. Сегодня в России разрабатывается программа по нанотехнологиям «Приоритетные направления развития науки, технологий и техники в Российской Федерации», была одобрена концепция федеральной целевой программы «Развитие инфраструктуры нанотехнологий в Российской Федерации».

В настоящее время более 400 видов мобильных уборочных и других отечественных и зарубежных сельскохозяйственных машин оснащены цепными передачами. Их эффективная работа и надежность в значительной степени зависят от долговечности втулочно-роликовых цепей. С целью обеспечения производительной работы зерноуборочных комбайнов требуется уделять особое внимание втулочно-роликовым цепям, так как они обеспечивают надежное функционирование основных рабочих органов по всей схеме технологического процесса.

Надежность втулочно-роликовых цепей определяется многими факторами: периодичностью ТО, взаимным расположением валов и звездочек, хранением цепей. Изучение процесса изнашивания втулочно-роликовых цепей и их элементов, показало, что комплексным критерием оценки технического состояния цепи служит удлинение ее шага. Для повышения эксплуатационной надежности цепных передач необходимо совершенствовать их обслуживание, с целью увеличения износостойкости и коррозионной стойкости рабочих поверхностей.

В настоящее время для применения в сельском хозяйстве рекомендован широкий перечень расходных материалов, включающий пластичные и жидкие смазки, микровосковые и пленкообразующие ингибированные составы, ингибиторы коррозии. Изучение положения дел с противокоррозионной защитой сельскохозяйственных машин показывает, что инженерно-технические работники и специалисты не в полной мере информированы о существующих особенностях применения и нанесения, защитной и смазывающей эффективности консервационных материалов. Это затрудняет выбор и определение потребностей в защитных составах, широкое применение для смазывания и защиты от коррозии цепных передач сельскохозяйственной техники.

Такое решение проблемы использования защитных составов гарантированно открывает путь к обеспечению сельхозтоваропроизводителей большим количеством доступных, эффективных консервационных и, одновременно, смазывающих материалов.

Цель работы. Разработка более эффективного технологического процесса обслуживания втулочно-роликовых цепей при использовании их по назначению и хранении.

Объекты исследования. Консервационные материалы: Росойл-700, Росойл-710, Росойл-Оремин, И-20+АКОР-1(10 %), Маякор, НГ-222А, присадка АРВК – антифрикционная ресурсовосстанавливающая композиция, Al(OOH) – окись гидроокиси алюминия (бемит); втулочно-роликовые цепи типа ПР-19,05-3180.

Предмет исследования. Закономерности процесса изнашивания втулочно-роликовых цепей зерноуборочных комбайнов в зависимости от способов хранения и смазывания в период использования их по назначению.

Методы исследования. В исследованиях применены методы обобщения данных научно-технической литературы и научно-исследовательских разработок, математической статистики и математического моделирования с применением ПК.

Научная новизна работы. Установлены показатели динамики удлинения и оптимального допускаемого значения удлинения цепи в зависимости от применяемого консервационного материала, определены критерии выбора рациональных способов обслуживания цепей зерноуборочных комбайнов.

Достоверность и обоснованность основных положений и выводов по эффективности предложенных решений обусловлена подтверждением результатов эксперимента, применением современных методов обработки опытных данных, применением высокоточных средств измерений, экспериментальным исследованием в лабораторных условиях и в условиях эксплуатации зерноуборочных комбайнов.

Практическая значимость работы заключается в разработке технологических решений обслуживания при хранении и использовании по назначению втулочно-роликовых цепей, обеспечивающих снижение трудоемкости работ при хранении на 15…20 % и повышение срока их службы на 50…60 %.

Реализация результатов исследований. Основные результаты исследования внедрены на предприятиях АПК Каширского района Московской обсласти: ЗАО «Ледово» и ЗАО «Русское поле».

Апробация работы. Основные положения и результаты исследования доложены, обсуждены и одобрены на научно-технических конференциях ГНУ ГОСНИТИ и ФГОУ ВПО МГАУ им. В.П. Горячкина и ФГНУ «Росинформагротех» в 2005…2007 гг.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ, в том числе четыре – в изданиях, рецензируемых ВАК. Получен патент № 64370 «Стенд для динамических испытаний изделий на усталостную прочность при циклических нагрузках».

На защиту выносятся:

• результаты исследования действия различных консервационных материалов и присадок на коррозионную устойчивость и динамику изнашивания втулочно-роликовых цепей;
• критерии выбора рациональных способов обслуживания втулочно-роликовых цепей зерноуборочных комбайнов;
• технология обслуживания втулочно-роликовых цепей зерноуборочных комбайнов.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и списка литературы из 107 наименований. Основное содержание диссертации изложено на 159 страницах машинописного текста, включает 50 рисунков и 14 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение включает обоснование темы диссертации, цель работы и краткое изложение ее основного содержания.

В первом разделе «Состояние вопроса, постановка цели и задач исследования» описаны конструктивные особенности втулочно-роликовых цепей современных машин, а так же технологии их обслуживания. Особое внимание обращено на причинно-следственную связь между условиями эксплуатации цепных передач и характером изнашивания втулочно-роликовых цепей.

Анализом существующих научных работ установлено, что проблемам втулочно-роликовых цепей, их обслуживанию и хранению посвящено значительное число исследований ученых научно-исследовательских и других институтов и организаций (ГОСНИТИ, ВИМ, ВИИТиН, ВНИИ подъемно-транспортного оборудования, ВНИИПТИуглемаш, КубГТУ, Мосстанкин).

Основополагающий вклад в отечественную науку в области цепных передач общемашиностроительного назначения внесли Н.В. Воробьев, Г.А. Глушков, И.П. Глущенко, Б.Н. Филимонов, И.И. Ивашков, М.М. Тененбаум, Ф.Ф. Алуев, А.А. Готовцев, З.Л. Гуревич, П.Е. Глушко, С.А. Дубиняк, Г.Б. Стобин, А.И. Буренко, А.А. Петрик, С.Б. Бережной, О.И. Остапенко, А.А. Война, С.А. Метильков, А.К. Пунтус и др.

Одними из немногих исследований в области цепных передач сельскохозяйственного назначения посвящены работы Ф.И. Пичака, В.Н. Калинина, В.М. Михлина, А.Л. Михайличенко, Б.Н. Горбунова, М.В. Степанова, К.А. Койшубаева и др.

Вопросы, связанные с изучением влияния коррозии, старения и различных условий хранения на сохраняемость и долговечность составных частей и, в том числе, втулочно-роликовых цепей сельскохозяйственных машин посвящены работы таких ученых и специалистов, как А.В. Моршина, М.Н. Меламеда, А.В. Лихоты, М.М. Севернева, А.Ф. Пацкалева, А.Э. Северного, Е.А. Пучина, В.Д. Прохоренкова, Б.П. Яковлева, И.И. Антонова и др.

Обобщение результатов работ, проведенных упомянутыми авторами и в МИС, показывает:

1. Фактический расход втулочно-роликовых цепей типа ПР-19,05-3180 на 100 комбайнов выше в 2,5 раза от установленной нормы. Причина – нарушение инструкций по эксплуатации, и как следствие – преждевременная их выбраковка, т.е. до исчерпания заложенного ресурса. Мониторинг потребления цепей хозяйствами Московской области в 2005…2007 гг. показал, что издержки на их приобретение составляют 30-70 т руб в год в расчете на одно хозяйство.
2. Снятие с сельскохозяйственной техники втулочно-роликовых цепей, создает большие неудобства при текущем и капитальном ремонте, а так же при межсезонном ТО. Для проверки работоспособности многих деталей, узлов и агрегатов большинства сложных сельскохозяйственных машин приводные цепи необходимо устанавливать, а после проверки и регулировки – снимать и сдавать на хранение с выполнением всех технологических операций по консервации, что приводит к повышению трудовых затрат с 7 % до 10-13 % от общей нормативной трудоемкости хранения комбайна. Основными причинами нарушения положений ГОСТ 7751 являются сложность технологических процессов, слабая материально-техническая база сельских предприятий, большие неудобства, связанные со снятием и постановкой на хранение.
3. При использовании втулочно-роликовых цепей по назначению и в период хранения соединения не изолированы от влаги и абразивных частиц. Следовательно, совершенствование технологии обслуживания является резервом для увеличения сроков службы приводных цепей. Для уменьшения влияния климатических воздействий и последующего старения и износа соединений втулочно-роликовых цепей приоритетным является выбор технологичных консервационных материалов, в том числе с присадками на основе наночастиц цветных металлов.

На основе изложенного для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи исследования:

1. Провести сравнительную оценку коррозионной устойчивости консервационных материалов, в том числе с наноструктурным гидроксидом алюминия (AlOOH - бемит).
2. Определить влияние наноструктурного гидроксида алюминия (AlOOH - бемит) на смазывающие свойства консервационных материалов, на примере втулочно-роликовых цепей.
3. Определить закономерность процесса изнашивания и оптимальное допускаемое удлинение втулочно-роликовых цепей зерноуборочных комбайнов в зависимости от способов хранения и смазывания в период использования по назначению.
4. Разработать технологию обслуживания втулочно-роликовых цепей зерноуборочных комбайнов и оценить ее технико-экономическую эффективность.

Во втором разделе «Программа и методика исследования» обоснованы общая методическая схема исследования и основные этапы экспериментальных исследований, приведены описания экспериментальных установок и средств измерения, изложены методики проведения исследований, а так же дана оценка точности измерений и погрешностей опыта.

Последовательность программного цикла экспериментальных исследований включала в себя комплексную методику исследования влияния консервационных материалов на работоспособность втулочно-роликовых цепей зерноуборочных комбайнов и последовательное отсеивание наименее эффективных из них.

Методика исследования защитных свойств консервационных материалов предусматривала:

• исследование коррозионной стойкости образцов из стали марки Ст.3 в камере влажности Г-4;
• стендовые испытания образцов из стали марки Ст.3 в условиях открытой атмосферы;
• исследования влияния условий хранения и защитного состава на сохраняемость втулочно-роликовых цепей.

В лабораторных условиях исследования проводили на образцах из стали марки Ст.3 в камере влажности Г-4. Учитывая геометрические размеры камеры, стальные образцы для испытаний изготавливали размером 60702 мм. Перед нанесением исследуемых консервационных материалов их маркировали. Консервационные материалы наносили на подготовленные образцы методом окунания и выдерживали в течение 24 ч при комнатной температуре, затем их помещали в камеру влажности Г-4. Осмотр образцов и взвешивания проводили через 24, 48, 72, 120, 240, 360, 420 и 720 ч. Оценка защитной способности консервационных материалов проводилась гравиметрическим методом и заключалась в установлении потери массы на единицу площади испытываемого образца в единицу времени.

С целью проверки и получения более достоверных результатов проведены стендовые испытания консервационных составов в условиях открытой атмосферы. Испытания проводили на стальных образцах аналогично лабораторным испытаниям и на образцах втулочно-роликовых цепей. С целью уменьшения затрат на проведение исследований отбирали наиболее эффективные консервационные материалы по результатам ускоренных испытаний. Общая продолжительность испытаний – 1 год, это позволило имитировать реальную специфику хранения сельскохозяйственной техники. Осмотр объектов в процессе испытаний в первые 10 дней проводили ежедневно, а затем через 2, 3, 6, 9 и 12 месяцев.

Для исследования влияния условий хранения и защитного состава на сохраняемость втулочно-роликовых цепей выбирали образцы втулочно-роликовых цепей с шагом 19,05 мм. Монтаж цепей на стенде имитировал условия их хранения непосредственно на сельскохозяйственных машинах в ослабленном состоянии. Исследования по каждому варианту хранения и консервации проводили с шестикратной повторностью в течение 1 года.

Методика исследования влияния условий хранения и консервационных материалов на процесс изнашивания втулочно-роликовых цепей. Характерной особенностью методики являются исследования на стенде для ресурсных испытаний втулочно-роликовых цепей.

Для проведения испытаний, на базе ГОСНИТИ создан стенд (рис. 1) для

1 – вал электродвигателя; 2 – пульт управления; 3 – винт; 4 – порошковый тормоз;

5 – манометр; 6 – кран перепускной; 7 – кран впускной; 8 – втулочно-роликовая цепь;

9 – звездочка; 10 – защитный кожух

Рисунок 1 – Схема стенда для ресурсных испытаний втулочно-роликовых цепей

испытания цепей с номенклатурой шага 19,05 и 25,4 мм, ремней и других изделий, которые можно соединить в замкнутый контур. Для имитации условий эксплуатации и обеспечения форсированного износа, на втулочно-роликовую цепь подавалось 100 г гранулированного кварцевого песка (размеры частиц - 0,8…1,6 мм) через каждые два часа работы. Число зубьев звездочек Z=19, значение частоты вращения звездочек цепной передачи фиксировалось универсальным тахометром АТТ-9006 с лазерным маркером. Режим испытаний цепного контура следующий: частота вращения валов электродвигателя и тормоза – 1700 мин-1 (скорость движения цепи 9,86 м/с), нагрузка в ведущей ветви цепи – 1000 Н. Продолжительность испытаний одного контура – 50 ч.

Оценка влияния условий хранения и защитного состава на изнашивание образцов цепей проводилась по величине относительного удлинения путем измерения их среднего шага.

Методика исследования влияния условий хранения и консервационных материалов на усталостную прочность втулочно-роликовых цепей. Основной задачей являлось получение усталостной характеристики втулочно-роликовых цепей, выражающей снижение прочности цепей в зависимости от технологии обслуживания и числа циклов изменения нагрузки. С целью определения остаточного ресурса втулочно-роликовых цепей после 50 ч ресурсных испытаний их разбирали на участки по 7 звеньев и испытывали на усталостную прочность (при N=6106 циклов) на надежном и многофункциональном стенде (рис. 2) с дистанционным управлением для динамических испытаний на усталостную прочность многозвенных и упруго деформируемых изделий, в том числе, при комбинированных циклических нагрузках растяжения, изгиба и кручения.

1 – основание; 2 – электродвигатель; 3 – муфта; 4 – опора подшипниковая; 5 – экран защитный;

6 – испытываемые изделия; 7 – устройство для регулировки растягивающих усилий;

8 – компрессор; 9 – блок управления; 10, 11 – вал; 12, 13 – фланец; 14 – крепления;

15, 16 – шарнир вращения; 17 – ползун опорный; 18 – пневмоцилиндр; 19 – шток;

20 – электромагнитный клапан; 21, 22 – датчики контактные

Рисунок 2 – Схема стенда для динамических испытаний на усталостную прочность многозвенных и упругодеформируемых изделий