Клименко Микола Петрович. Забезпечення надійності трансмісійних елементів сільськогосподарських агрегатів на основі моделювання і прискорених випробувань

Краткое описание

Клименко Микола Петрович. Забезпечення надійності трансмісійних елементів сільськогосподарських агрегатів на основі моделювання і прискорених випробувань : Дис... канд. наук: 05.05.11 - 2007.

Клименко М.П. Забезпечення надійності трансмісійних елементівсільськогосподарських агрегатів на основі моделювання та прискорених випробувань. Рукопис.
Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.05.11 Машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва. Харківський національний технічний університет сільського господарства імені Петра Василенка. Харків, 2006.
Удисертаціївирішено наукову-технічну проблему, яка направлена на підвищення довговічності елементів сільськогосподарських агрегатів. Отримані узагальнені регресійні моделі надійності елементів трансмісії, котрі дозволяють оцінити в середньому ступінь впливу кожного ресурсного параметра на довговічність, а також забезпечують можливість здійснення прогнозу довговічності деталі за її початковими конструктивно-технологічними параметрами. Розроблена програма раціонального проведення прискорених ресурсних випробувань картерів ведучих мостів на втомну довговічність за рахунок використання східчастого навантаження, що дозволило скоротити загальну тривалість випробувань в середньому на 15-20% і підвищити інформативність випробувань, скоротивши кількість зразків для випробувань на 30%. Розроблений спосіб вибіркової оцінки надійності трансмісії за показниками, визначеними для її складових елементів. Для оптимізації підвищення ресурсу деталей запропоновані та обґрунтовані техніко-економічні критерії.

Забезпечення нормативних ресурсів трансмісійних елементів СГА вимагає підвищення зносостійкості та втомної міцності. Вивчення причин відмов елементів машин дозволяє визначити найефективніші шляхи забезпечення оптимальних показників надійності, а також дозволить підвищити працездатність СГА при виконанні технологічних операцій.
1. Досліджено і проаналізовано технічний стан деталей більше ніж 200 комплектів трансмісій, що відпрацювали до першого капітального ремонту. Встановлено, що в реальній експлуатації середній наробіток до відмови трансмісійних елементів складає приблизно 5200 годин (норматив - 12000 годин). Зниження довговічності обумовлено важкими умовами експлуатації, а також низькою якістю виробництва деталей.
2. Виконано класифікацію деталей трансмісії (2 групи) по твердості робочих поверхонь. Встановлені залежності між сукупністю конструктивно-технологічних чинників (маса, зносостійкість, крутний момент, частота обертання, кінематична точність виготовлення) та ресурсом елементів трансмісії, котрі дозволяють оцінити в середньому ступінь впливу кожного окремого ресурсного параметра на довговічність елементів, а також забезпечують можливість здійснення прогнозу довговічності деталей за їх конструктивними та технологічними параметрами.
З використанням розроблених регресійних моделей запропоновані раціональні засоби підвищення довговічності лімітуючих деталей трансмісії, які були прийняті до впровадження на ВАТ ХТЗ, а саме:
для зубчастих коліс - поліпшення точності виготовлення і відновлення деталей, тобто замість існуючого дев'ятого, використовувати восьмий клас кінематичної норми точності виготовлення, що дозволить підвищити довговічність в 1,4-1,6 рази. На підставі лабораторних та експлуатаційних досліджень запропоновано використовувати більш зносостійку сталь 25ХГНТ, замість існуючої сталі 25ХГТ, що дасть можливість збільшити довговічність в 1,2 рази;
для барабана гідропідтискної муфти і поршня зменшити питомий контактний тиск між шпилькою диска і поверхнею паза за рахунок збільшення площі контакту, а також збільшити твердість пазів з HRC 24-26 до HRC 30-34, ці заходи дозволять підвищити довговічність в 1,5-2,0 рази. У дисків необхідно підвищити твердість шліців, а саме: для диска 150.37.602 з HRC 23-30 до HRC 28-36, для диска 150.37.136А з HRC 32-37 до HRC 36-40; довговічність при цьому збільшиться в 1,3-1,5 рази.
3. На підставі отриманих моделей довговічності елементів трансмісій розроблено новий спосіб вибіркової оцінки її надійності за характеристиками основних ресурсовизначальних елементів. Даний спосіб реалізує можливість вибіркової оцінки надійності систем і дозволяє виконувати контроль надійності за істотно меншою інформацією, ніж при використанні відомих методів.
4. Розроблена програма раціонального проведення прискорених ресурсних випробувань картерів ведучих мостів на втомну довговічність з використанням нових режимів програмного (ступінчастого) навантаження, що дозволило скоротити загальну тривалість випробувань в середньому на 15-20%, підвищити інформативність випробувань і зменшити на 30% кількість зразків для випробувань (результати дослідження прийняті до упровадження на ВАТ ЛКМЗ).
5. На підставі статистичного аналізу результатів натурних втомних випробувань шліцьової цапфи колісного редуктора ведучого моста розроблена і апробована методика уточнення прогнозування довговічності шліцьових з'єднань. Уточнення полягає в урахуванні окружної нерівномірності розподілу навантаження по зубцях з'єднання. Це дозволило привести розрахункові величини напружень у відповідність з результатами натурних випробувань. Отримано міру впливу точності виготовлення (показник ступеня знаходиться в інтервалі значень 4-5) на довговічність шліцьових валів.
6. Встановлено оптимальні терміни проведення планових ТО, які задовольняють критерію мінімуму питомих витрат, залежать від показників надійності СГА. Найраціональнішим варіантом проведення планового ТО елементів трансмісії є той, при якому напрацювання складає 50-90% від середнього ресурсу.
Для підвищення ресурсу деталей запропоновані і обґрунтовані техніко-економічні критерії, які дозволяють знаходити узгоджений оптимум, виходячи з рентабельності виробництва і питомих витрат в експлуатації. Згідно з цими критеріями існуючий ресурс деталей, які досліджуються, необхідно підвищити на 40-80%. При цьому рентабельність виробництва складає 30-55%, а питомі витрати на один агрегат знизяться на 0,1 грн/годину.