автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.03, диссертация на тему:Повышение долговечности планетарных механизмов поворота тракторов

На правах рукописи

Морозов Андрей Валериевич

ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПЛАНЕТАРНЫХ МЕХАНИЗМОВ ПОВОРОТА ТРАКТОРОВ

Специальность 05.05.03 — Колесные и гусеничные машины

(

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

ь

Волгоград - 2003

Работа выполнена в Волгоградском государственном техническом университете

Научный руководитель:

кандидат технических наук, профессор Шевчук Владимир Петрович.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Кузнецов Николай Григорьевич;

кандидат технических наук, доцент Зубков Валентин Фёдорович.

Ведущая организация:

ОАО «Тракторная компания ВгТЗ».

Защита состоится «Л » ноября 2003 г. в часов на заседании диссертационного совета Д 212.028.03 при Волгоградском государственном техническом университете по адресу: 400131, г. Волгоград, проспект Ленина, 28.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского государственного технического университета.

Автореферат разослан « » октября 2003 г.

Учёный секретарь диссертационного совета Ожогин В. А.

^о оз- /\

'/ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Одной из ключевых проблем современного тракторостроения является проблема повышения надёжности и долговечности тракторов.

Решение данной проблемы в первую очередь заключается в повышении надёжности и долговечности лимитирующих узлов, к которым относится планетарный механизм поворота (ПМП), применяемый на серийных отечественных гусеничных сельскохозяйственных тракторах тягового класса 3 и 4: ДТ-75, ВТ-100, Т-4, «Казахстан» и их модификациях, а также на трелевочных тракторах ТДТ-55, ТДТ-60, ТДТ-75, ТТ-4.

Данный механизм является одним из наиболее ответственных узлов тракторов, поскольку выход его из строя связан с потерей их управления, причём в большинстве случаев его отказы относят к третьей группе сложности. Возникновение данного события в полевой период приводит к повышению себестоимости сельскохозяйственной продукции из-за вынужденных простоев, что наиболее ощутимо климатических зонах с коротким периодом посевных и уборочных работ.

В результате ретроспективного анализа изменения мощности, скорости, номинального тягового усилия, требований к ресурсу тракторов и достигнутого значения ресурса ПМП тракторов семейств ДТ и ВТ, проведённого по литературным источникам, нормативно-технической документации и данным об изнашивании деталей в эксплуатации, установлено, что достигнутый ресурс ПМП в условиях эксплуатации не превышает 6000..8000 моточасов при современных требованиях к ресурсу трактора в 12000..16000 моточасов. Дальнейший рост нагруженности узла за счёт увеличения передаваемых мощностей и рабочих скоростей движения приведёт к снижению его долговечности и, как следствие, к повышению себестоимости производимой продукции. Поэтому проблема повышения долговечности ПМП носящей отраслевой характер очевидна, что подтверждает актуальность работ по выявлению потенциальных возможностей ПМП и изысканию новых технических решений, направленных на повышение долговечности механизма, при условии максимально возможного сохранения прямой и обратной унификации, взаимозаменяемости деталей базовой и модифицированных конструкций.

Цель работы.

Повышение долговечности ПМП гусеничного трактора за счёт оптимизации параметров точности изготовления и сборки, понижения степени статической неопределимости механизма и разработка методики инженерного расчёта его долговечности.

Задачи исследования.

- Провести сбор и анализ данных по изнашиванию, ресурсу и видам повреждений деталей ПМП гусеничных тракторов семейства ДТ и ВТ с целью установления основных причин выхода его из строя.

- Провести уточнённый анализ нагруж

женности трактора и работы механизм I

.штпгтп ПМП 1)'Шшм нагру-

"ЧИНШ*"

С.Петербург

ад Щ&яф^Ьа

- Разработать методику оценки потенциальных возможностей зубчатых передач тракторов и провести данную оценку в отношении объекта исследования.

- Исследовать влияние погрешностей изготовления и сборки ПМП на распределение нагрузки между элементами планетарного ряда механизма и его долговечность.

- Разработать методику инженерного расчёта долговечности ПМП с учётом режимов работы механизма и трактора, погрешностей изготовления его деталей и сборки.

- Разработать технические решения по повышению долговечности ПМП.

- Провести экспериментальные исследования влияния доминирующих факторов на распределение нагрузки по длине зубчатых зацеплений планетарного ряда ПМП.

Объект исследования.

Планетарный механизм поворота гусеничных тракторов семейств ДТ и ВТ.

Научная новизна.

- Развита математическая модель взаимодействия зубьев шестерен планетарного редуктора типа 2Н-К с учётом периодического характера изменения их нагруженности, обусловленного наличием непарал-лельностей осей сателлитов и центральных колёс.

- Предложен способ оценки нагруженности ПМП гусеничного трактора с учётом работы механизма в режиме поворота.

- Впервые введено понятие приведённого коэффициента неравномерности распределения нагрузки в зацеплении, позволяющего оценить потенциальные возможности зубчатых передач тракторов и определить возможные пределы повышения их нагруженности.

- Выдвинуты положения о характере взаимодействия зубьев шестерен планетарного редуктора ПМП при установке сателлитов на сферические опоры и на упругой подвеске.

Достоверность и обоснованность научных положений работы обусловливаются использованием фундаментальных уравнений механики, сопротивления материалов, современных методов расчёта планетарных механизмов, обоснованностью допущений, принятых при разработке расчётных моделей, использованием статистических критериев при оценке воспроизводимости выполненных экспериментов и адекватности математических моделей, сходимостью результатов расчётов и экспериментальных данных, согласованностью с известными результатами исследований других авторов.

Практическую ценность работы представляют:

- Методика оценки потенциальных возможностей планетарных передач тракторов с использованием приведённого коэффициента неравномерности.

- Методика инженерного расчёта долговечности планетарного редуктора ПМП с учётом режимов работы механизма, перекосов и непа-раллельностей осей сателлитов и центральных колёс.

- Методика проектирования упругой подвески сателлитов планетарной передачи типа 2Н-К.

- Схема стенда, для проведения экспериментального исследование характера распределения нагрузки между элементами ПМП.

- Результаты экспериментального исследования влияния непараллельности оси солнечной шестерни на распределение нагрузки по длине контактных линий в зацеплении сателлитов с солнечной шестерней при различном конструктивном исполнении узла сателлита.

- Технические решения, направленные на повышение ресурса ПМП тракторов, на одно из которых получено положительное решение о выдаче патента РФ №2002118449/28(019261), приоритет от 08.07.02.

Реализация работы

Разработанные методики, расчётные модели и результаты исследований использованы:

- В разработках по модернизации ПМП тракторов семейства ВТ на ОАО «Тракторная компания ВгТЗ».

- При ремонте тракторов семейств ДТ и ВТ на ЗАО Hi ill «Дубовская сельхозтехника».

- В разработке подшипникового узла солнечной шестерни ПМП тракторов семейств ДТ и ВТ на ОАО «Волжский подшипниковый завод».

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации были представлены на Международной научно-практической конференции «Прогресс транспортных средств и систем» (Волгоград, ВолгГТУ, 2002 г.); на Международной научно-технической конференции ААИ «Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки инженерных и научных кадров» (Москва, МАМИ, 2002 год); на Международной научно-практической конференции «Проблемы агропромышленного комплекса» (Волгоград, ВГСХА, 2003 г.); на международном симпозиуме «Совершенствование конструкций и методов эксплуатации авто-бронетанковой техники» (Варшава, 2002 год); на ежегодных научных конференциях ВолгГТУ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ.

Основные положения, выносимые на защиту

- Способ оценки потенциальных возможностей планетарных передач тракторов с использованием приведённого коэффициента неравномерности.

- Методика инженерного расчёта долговечности планетарного редуктора ПМП с учётом режимов работы механизма, перекосов и непарал-лельностей осей сателлитов и центральных колёс.

- Результаты теоретических и экспериментальных исследований влияния нагруженности трактора, режимов работы, погрешностей изготовления и сборки, конструктивного исполнения на равномерность распределения нагрузки в зацеплениях ПМП и его долговечность.

- Технические решения, направленные на повышение ресурса ПМП тракторов семейств ДТ и ВТ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения; пяти глав; основных результатов, выводов и рекомендаций; списка литературы и приложений. Объем диссертации составляет 207 страниц, включая 61 рисунок и 15 таблиц. Список литературы составляет 148 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении кратко изложена суть решаемой проблемы и обоснована её актуальность, обозначены цель и основные задачи исследования, научная и практическая полезность результатов исследования.

В первой главе проведен обзор выполненных работ и основных направлений по повышению долговечности планетарных механизмов поворота тракторов; проведено исследование повреждений деталей ПМП тракторов семейства ДТ и ВТ, проанализированы динамики изнашивания рабочих поверхностей деталей ПМП тракторов семейства ДТ, в результате чего были определены основные критерии оценки нагрузочной способности и долговечности исследуемого механизма; поставлены задачи исследования.

Вопросами проектирования планетарных передач, исследованиями их динамики и надёжности в нашей стране и за рубежом в разное время занимались: Э.Л. Айрапетов, К.Б. Арнаудов, Виллис, Э.Б. Булгаков, А.Е. Гинзбург, Е.Г. Гинзбург, Л.М. Гаркави, Е.Г. Глухарев, JI.B. Григоренко, Б.С. Гахенсон, Е.А. Григорьев, Доббелер, Ю.А.Державец, А.Н. Иванов, К.И. Заблонский,

A.Л. Запорожец, В.Ф. Зубков, Г.Ф., Камнев, В.Г. Марков, Ю.Н. Кидряшев,

B.Н. Кудрявцев, Е.С. Кисточкин, И.С. Кузьмин, Н.Г. Кузнецов, В.Р. Каплан, B.C. Колесников, В.Н. Рудницкий, Е.П. Руденко, Н.Ф. Руденко, Д.Н. Реше-тов, JI.H. Решетов, P.A., Свани, Г.И. Скундин, B.C. Сафронов, Р.А Сакаев, И.В. Сигов, Г.И. Татарчук, A.B. Ткаченко, В.М. Труханов, А.Л. Филлипен-ков, Д.И. Шаткус, H.A. Щельцин, К.И. Городецкий, В.М. Ястребов, другие учёные и исследователи.

На основании данных исследований были разработаны современные методы проектирования и расчёта планетарных передач, опирающиеся на фундаментальные теоретические основы расчёта и конструирования зубчатых передач с неподвижными осями, в развитие которых большой вклад внесли:

Е. Бэкингем, А.И. Петрусевич, Г. Ниман, И.С. Цитович, В.Д. Андож-ский, В.А. Белый, Г. Винтер, В.Л. Вейц, М.Д. Генкин, В.А. Гавриленко, Г. Глаубитц, В.К. Гринкевич, H.A. Ковалёв, Н.И. Колчин, Я.Г. Кистьян, А.Ф. Крайнев, М.Л. Новиков, Б.А. Пронин, Г. Реттиг, С.А. Снесарев, В.Л. Усти-ненко, Б.А. Тайц, Р.К. Трубин, К.Скрипке, Л.Д. Часовников и другие.

В отношении рассматриваемого в данной работе планетарного механизма поворота тракторов В.П. Шевчуком проведены исследования динамики его планетарного ряда; Н.Ф. Поповым проведены исследования по изнашиванию деталей и сопряжений ПМП трактора ДТ-75, А.Е. Стульниковым рассмотрены вопросы контактного взаимодействия деталей подшипников сателлитов и разработаны методы повышения их долговечности с помощью технологии лазерного упрочнения.

В ходе исследования повреждений рабочих поверхностей деталей ПМП, анализа динамик их изнашивания и на основании исследований проведенных ранее было установлено следующее:

- укоренный износ зубьев сателлитов и солнечной шестерни начинает развиваться соответственно после 5500 и 5050 моточасов наработки;

- нормальная работа игольчатого подшипника нарушается намного раньше до наступления периода катастрофического износа, о чём свидетельствует высокая скорость изнашивания отверстия сателлита (170 мкм/1000 м-ч), которая не является характерной для подшипников качения. Это положение "подтверждено анализом записей круглограмм иголок, имеющих огранку уже после моточасов наработки;

- образующйе зубьев сателлитов, иголою;й осей сателлитов в процессе работы приобретают бочкообразную форму профиля, что свидетельствует о наличии повышенных концентраций нагрузок на краях контактных линий и объясняется наличием непараллельностей и перекосов осей шестерен планетарного ряда, вызванных погрешностями изготовления и сборки.

При исследовании было задействовано современное метрологическое оборудование (кругломер Talyrond 73, профилометр Talysurf 5-120)

Во второй главе проведена оценка нагруженности объекта исследования; выполнена оценка потенциальных возможностей механизма по разработанной методике; проведено исследование механизма на статическую определимость; приведены показатели точности планетарного ряда объекта исследования и выполнен анализ возможных положений осей шестерен ПМП.

При оценке нагруженности ПМП была учтена работа механизма в режимах плавного поворота и крутого поворота, когда передача крутящего момента осуществляется через один из планетарных рядов, в то время как по рекомендуемой рядом авторов методике расчёта на прочность элементов планетарного ряда исследуемого типа ПМП, принятой при расчёте тракторов семейств ДТ и ВТ, предполагается, что нагрузка передаётся двумя планетарными рядами, что приводит к недооценке нагруженности механизма на стадии проектирования. На рис.1 показаны совместные гистограммы распределения по времени работы крутящих моментов на валу заднего моста трактора ВТ-100, определяющие нагруженность механизма и наглядно иллюстрирующие различие в её оценке по двум методикам.

Данные гистограммы построены без учёта динамической составляющей установившегося процесса. При учёте динамической составляющей и режимов работы ПМП, согласно принятой в работе методике, распределения по времени работы крутящих моментов на валу заднего моста незначительно отличаются от полученных распределений с учётом только режимов работы ПМП. Данное обстоятельство связано с тем, что принятый нормальный закон распределения нагрузки на каждой передаче является симметричным относительно величины математического ожидания. При этом в случае несимметричного закона распределения, например, закона распределения Вейбулла,

распределения крутящих моментов по времени на валу заднего моста трактора с учётом динамической составляющей нагрузки и режимов работы ПМП могут значительно отличаться от распределения крутящих моментов с учётом только режимов работы ПМП.

3000 2 2500 Ж 2000

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 коэффициент использования времени

Рис. 1 Распределения крутящих моментов на валу заднего моста трактора ВТ-100

1-е учётом режимов работы ПМП; 2 - без учёта режимов работы ПМП.

Оценка потенциальных возможностей производилась по критериям контактной и изгибной усталостной прочности зубьев шестерен планетарного ряда, а также по критерию долговечности игольчатого подшипника сателлита и опор коронной шестерни. В результате были получены зависимости долговечности от приведенного коэффициента неравномерности по каждому из критериев (рис.2) на который производится умножение величин нагрузок входящих в выражения для расчёта соответствующих напряжений и долговечности подшипников.

Долговечность по критериям контактной и изгибной усталостной прочности зубьев шестерен определялась по формуле, полученной на основании гипотезы о линейном суммировании усталостных повреждений

рё(а,Ь) _ вр N0 (1)

¿кр(а,Ь)ст ¡=1 ' '

где где а, - напряжение ¡-го уровня; к, - число циклов нагружения, соответствующее напряжению ¡-го уровня за 1 час работы; г - число ступеней нагружения; ш - показатель степени (для напряжений изгиба при НВ>350 т=9, для контактных напряжений ш=6, для контактных глубинных напряжений т=18); а0 - предел выносливости материала; индексы g, а, Ь - относятся соответственно к сателлиту, солнечной и коронной шестерням.

Долговечность подшипников оценивалась по известной в машиностроении методике её расчёта.

Приведенный коэффициент неравномерности для зубьев шестерен планетарного ряда определяется произведением

К.£о6ш= К.£- К.£р (2)

где КтР - коэффициент увеличения нагрузки; К^Ш-Кр-1 - обобщённый коэффициент неравномерности распределения нагрузки в зацеплении; О - коэффициент неравномерности распределения нагрузки между сателлитами; Кр(Р) - коэффициент неравномерности распределения нагрузки по длине контактных линий.

коэффициент неравномерности распределения нагрузки

Рис.2 Графики изменения долговечности ПМП базовой конструкции.

Долговечность: 1 - сателлита по контактным напряжениям в зацеплении а-§; 2 - сателлита по глубинным контактным напряжениям в зацеплении а-%; 3 -сателлита по контактным напряжениям в зацеплении Ь-§; 4 - сателлита по глубинным контактным напряжениям в зацеплении Ь^; 5 - сателлита по напряжениям изгиба; 6 - солнечной шестерни по контактным напряжениям; 7 -солнечной шестерни по глубинным контактным напряжениям; 8 - солнечной шестерни по напряжениям изгиба; 9 - коронной шестерни по контактным напряжениям; 10 - коронной шестерни по напряжениям изгиба; 11 - подшипника коронной шестерни; 12 - подшипника сателлита.

Приведенный коэффициент неравномерности для подшипников сателлитов определяется произведением

Кхп/Ш=£2- К1Р (3)

Приведенный коэффициент неравномерности для подшипников коронной шестерни равен К&/,„=КхР.

На основании полученных зависимостей (рис. 2) было установлено, что у исследуемого механизма имеются достаточные потенциальные возможности для обеспечения современных требований к ресурсу и повышения его на-груженности. Элементами, которые ограничивают возможность повышения нагруженности при условии обеспечения равномерного распределения нагрузки по длине контактных линий и между сателлитами, являются подшипники сателлитов и коронной шестерни. При этом допустимые значения приведенных коэффициентов неравномерности соответствующие долговечности в 12000 часов составляют:

- для зубьев шестерен планетарного ряда [К20бщ]<2,2;

- для подшипников сателлитов и коронной шестерни [К.£общ]<1,4

Проведенный анализ возможных положений осей сателлитов и центральных колёс показал, что углы непараллельности осей солнечной, коронной шестерни и сателлита с осью Ъ исходной системы координат, связанной с корпусом не соответствует нормам контакта по ГОСТ 1643-81, установленным в конструкторской документации.

При исследовании механизма на статическую определимость было установлено, что исследуемый ПМП является стагически неопределимым механизмом с числом избыточных связей я=14 в режиме прямолинейного движения и поворота, и q:=20 в режиме крутого поворота, что является причиной повышенной чувствительности к погрешностям изготовления и сборки.

В третьей главе проведено теоретическое исследование влияния перекосов и непараллельностей осей сателлитов и центральных колёс с учётом режимов работы трактора и ПМП на работу зубчатых зацеплений планетарного редуктора и игольчатого подшипника сателлита.

В ходе исследования были определены функции перекосов 5„ и непараллельностей 5„ осей сателлитов и центральных колёс в зависимости от углового положения их общей плоскости <хо

§н=А(г£у81Х2 совсхо - ¡Ж&у* этссо + Щуту7а втехо + г^ь^ собссо) (4) 5п=А^8,х2 Бтао + 1£у£|уг соэао + 1§Уа(Ь)хго ЭШОСо - г^а(Ь)у20 СОБОСо) (5) где А - длина контакта; уа(Ь),^о, У^у/о, ув,хг, Утг - проекции углов непараллельности между осями шестерен g, а, Ь осью Z исходной системы координат, связанной с отверстиями в корпусе трансмиссии под стаканы подшипников солнечной шестерни на соответствующие плоскости Х7, и УХ исходной системы координат.

Определены функции изменения перекосов и непараллельностей образующих зубьев сателлитов и центральных колес в зависимости от перекосов и непараллельностей осей сателлитов и центральных колёс

Зло = 6„созаш+ 5пзта„ (6)

$но = 5псояа«+ 5„зтаи+ДР(ь (7)

где ДРо - допуск на погрешность направления зуба; - угол зацепления.

Показано, что влияние перекоса образующих зубьев на величину зазора между их профилями существенно меньше, чем влияние их непараллельно-стей. Это позволило исключить из рассмотрения влияние перекоса образующих зубьев на равномерность распределения по длине контактных линий, что соответствует выводам сделанным в работе В.П. Шевчука.

Уточнена математическая модель взаимодействия зубьев шестерен планетарного ряда

АЛ(Рп+Ю-сЬ0*-2)-к-сЬ(ц-А-ц-г)], (8)

вЬ(ц ■ А)

. СС 2 C-ap.Ro2

где к = —г^, |Г=—-

Са =[(Ову81ы0 этоо + 1еув;у2Л совао + 51па0 - сояа0)) соза«+ ■К(^ВУ81ио соБа0 - ята0 + ятсхо + 1£7ам0 со5а0))й1па№ +Ар(}/ А]

С - коэффициент удельной жесткости зубьев, кг/см2; 1к - момент инерции сечения центрального колеса; в - модуль сдвига; ар - число сателлитов; -радиус цилиндра, условно совмещенного с цилиндром впадин соответствующего центрального колеса; т. - расстояние от начала системы координат, связанной с сателлитом до соответствующего сечения профиля зубьев радиальной плоскостью.

Разработанная методика инженерного расчёта долговечности планетарного ряда ПМП позволила впервые учесть периодический характер изменения удельных давлений по длине контактных линий в передачах с подвижными осями. Показано, что периодический характер изменения удельных давлений благоприятно сказывается на работе зубчатых зацеплений за счёт снижения отрицательного воздействия повышенных концентраций нагрузок в контакте зубьев шестерен.

В ходе анализа влияния погрешностей изготовления и сборки на работу зубчатых зацеплений было установлено, что при оценке долговечности планетарных передач тракторов достаточно использовать средние возможные значения технологических углов непараллельности осей сателлитов и центральных колёс. Показано, что это позволит обеспечить некоторый запас по прочности, поэтому такой подход при расчёте планетарных передач считается приемлемым.

Анализ влияния погрешностей изготовления и сборки на работу игольчатого подшипника показал, что игольчатый подшипник сателлита работает в условиях не позволяющих полностью реализовать его потенциальные возможности. Неблагоприятные условия для работы игольчатого подшипника создаются за счёт момента упругих сил, действующего на сателлит в плоскости Zg,Yg¡ и поворачивающего его вокруг оси Хв, системы координат связанной с сателлитом. Данный момент образован в результате неравномерности распределения нагрузки по длине контактных линий в зацеплениях сателлита с центральными колёсами, а поскольку игольчатые подшипники способны

воспринимать только радиальные нагрузки, то был сделан вывод о том, что наличие указанного момента упругих сил является основной причиной преждевременного выхода подшипника из строя. Максимальное значение указанного момента упругих сил оценивается в 35,5 Н*м.

В четвёртой главе проведен анализ применимости существующих технических решений к объекту исследования; разработаны технические решения, направленные на повышение долговечности исследуемого механизма.

Исследования проведённые ранее, а также в данной работе показали, что наибольшее влияние на работу ПМП оказывает отклонение оси солнечной шестерни от заданного теоретического расположения, поэтому одним из наиболее эффективных способов повышения долговечности ПМП представляется снижение непараллельности оси солнечной шестерни с осью Z исходной системы координат. Выполненный во второй главе анализ возможных положений осей элементов ПМП показал, что наибольшее влияние на непараллельность оси солнечной шестерни с осью Ъ исходной системы координат оказывает зазор в подшипнике скольжения солнечной шестерни.

В соответствии с разработанной инженерной методикой расчёта были проведены исследования влияния угла непараллельности оси солнечной шестерни с осью Ъ исходной системы координат и коэффициента увеличения нагрузки Кдг на долговечность ПМП базовой конструкции трактора ВТ-100. Результаты исследования представлены на рис. 3.

Рис.3 Результаты расчёта долговечности ПМП базовой конструкции

Анализ полученных результатов показал, что долговечность механизма в 12000 часов обеспечивается при значении технологического угла непараллельности солнечной шестерни менее 5'30".

Для снижения перекоса оси солнечной шестерни предложено производить её установку в стакане посредством двух игольчатых подшипников качения. Предложенные мероприятия позволят снизить технологический угол непараллельности оси солнечной шестерни до 4'4Г.

Для снятия 12 избыточных связей и снижения степени статической неопределимости исследуемого механизма путём установки сателлитов на сферические опоры было предложено два варианта конструкции сателлитного узла. При установлении характера взаимодействия зубьев сателлитов и центральных колё в случае установки сателлитов на сферические опоры на основе анализа имеющихся подходов в решении данного подхода было выдвинуто положение о том, что остаточная непараллельность в каждом зацеплении при приложении нагрузки становится равной полуразности начальных величин непараллельностей с учётом их знака. На основании данного положения и в соответствии с разработанной инженерной методикой расчёта были проведены исследования влияния угла непараллельности оси солнечной шестерни с осью Ъ исходной системы координат и коэффициента увеличения нагрузки Кур на долговечность ПМП с сателлитами на сферических опорах трактора ВТ-100. Результаты исследования представлены на рис. 4.

20000

■15000 §

-10000

-5000

Коэффициент нагрузки

Угол непараллельности оси солнечной шестерни, мин

Рис.4 Результаты расчёта долговечности ПМП с сателлитами на сферических опорах

Анализ полученных результатов показал, что для обеспечения долговечности механизма в 12000 часов технологический угол непараллельности оси солнечной шестерни при установке сателлитов на сферические опоры должен составлять менее 14'при что превышает среднее возможное значение данного угла.

Для снижения влияния избыточных связей на равномерность распределения нагрузки в зацеплениях планетарного редуктора ПМП был предложен вариант его конструкции с сателлитами установленными в водило на упругой подвеске в виде резино-металлических шарниров (РМШ). Это позволяет без внесения существенных изменений в конструкцию ПМП провести его модернизацию, как в процессе производства, так и в процессе эксплуатации.

Разработаны положения определяющие характер взаимодействия зубьев сателлитов и центральных колёс в данном случае, на основании которых в соответствии с разработанной инженерной методикой расчёта были проведены исследования влияния угла непараллельности оси солнечной шестерни с осью Ъ исходной системы координат, а также коэффициента нагрузки на долговечность ПМП. Результаты исследования представлены на рис. 5.

Рис.5 Результаты расчёта долговечности ПМП с сателлитами на упругой подвеске

Анализ полученных результатов показал, что для обеспечения долговечности механизма в 12000 часов технологический угол непараллельности оси

Коэффициент нагрузки

ГС-^Т 1 сч

^ ' м —

Угол непараллельности оси солнечной шестерни, мин

солнечной шестерни при установке сателлитов на РМШ должен составлять менее 9'при КгГ=1 и 8' при Кд.—1,4, что соответствует среднему возможному значению данного угла, поэтому целесообразным является совместное применение технического решения с установкой солнечной шестерней на подшипники качения и установкой сателлитов на упругой подвеске, при этом за счёт снижения технологического угла непараллельности солнечной шестерни будет увеличено минимальное значение оптимальной радиальной жёсткости РМШ, что повысит эффект компенсации непараллельностей образующих зубьев сателлитов и центральных колёс

Пятая глава посвящена экспериментальному исследованию неравномерности распределения нагрузки по длине зубчатых зацеплений планетарного ряда ПМП.

Разработана схема стенда по замкнутому силовому контуру, которая была реализована на базе трансмиссии трактора ДТ-75М. Монтаж стенда и испытания производились на специализированном ремонтном предприятии ЗАО НПП «Дубовская сельхозтехника».

Разработана методика экспериментального определения неравномерности распределения нагрузки по длине контактных линий.

Для определения неравномерности распределения нагрузки по длине зацепления солнечной шестерни с сателлитами использовалась солнечная шестерня с двумя фольговыми тензорезисторами сопротивлением 11=178 Ом каждый, наклеенными на профиле зубьев в специальных лысках на расстоянии 0,2А и 0,8А от торца зуба шестерни. Датчики соединялись по полумостовой схеме вместе с датчиками наклеенными на металлическом бруске, прикреплённому к солнечной шестерне. Показания снимались с выхода усилителя для тензометрических измерений типа ТА-5 с помощью цифрового мульти-метра серии М890. Тарировку тензорезисторов проводили путём радиального статического нагружения зуба солнечной шестерни через два цилиндрических ролика с прямолинейным профилем дорожки качения диаметром 6 мм и длиной 10 мм (общая длина 20 мм). Ролики размещали во впадине зуба напротив середин мест наклейки тензорезисторов с той стороны, где отсутствуют лыски на профиле зуба.

Для классической конструкции ПМП и конструкции ПМП с сателлитами установленными на сферических опорах было произведено шесть серий опытов соответственно с зазорами солнечной шестерни в стакане 0г,=0, 30, 50, 100,150, 200 мкм на трёх уровнях нагружения, охватывающих эксплуатационный диапазон постоянных составляющих нагрузок.

При исследовании было установлено, что характер изменения Кца при вращении водила аналогичен полученному при теоретическом исследовании, что подтверждает правильность построения математической модели расчёта удельных давлений; значения теоретического обобщённого коэффициента неравномерности Кщт завышены по сравнению с экспериментальными его значениями К||Ь. Для максимальных значений КНГт и КНеэ данная разница составляет не более 10%, что для поставленных задач и выбранного метода настоящего исследования является вполне удовлетворительным и объясняется

влиянием податливости элементов планетарного ряда, которое не принималось во внимание при теоретическом исследовании и тем, что величина действительного угла непараллельности оси солнечной шестерни, по причине случайной природы погрешностей изготовления и сборки, всегда будет иметь отличное значение от принятого при теоретическом исследовании, поскольку определить значение указанного угла непараллельности относительно исходной системы координат экспериментальным путём не представляется возможным.

Подтверждена эффективность предложенных в четвёртой главе технических решений. При этом в эксплуатации эффект компенсации погрешностей изготовления и сборки будет более высокий, чем расчётный, поскольку полученные экспериментально значения обобщённых коэффициентов неравномерности ниже теоретических.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ, ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. В результате исследования повреждений деталей ПМП трактора ДТ-75, динамик изнашивания их рабочих поверхностей, анализа ранее выполненных работ установлено, что долговечность механизма не удовлетворяет современным требованиям к ресурсу тракторов по причине:

- нарушения нормальной работы игольчатого подшипника сателлита и преждевременного выхода его из строя;

- выкрашивания рабочих поверхностей зубьев сателлитов и солнечной шестерни из-за неравномерного распределения нагрузки в зацеплениях.

Для тракторов семейства ВТ можно ожидать уменьшения долговечности унифицированных деталей ПМП по сравнению с достигнутой на тракторе семейства ДТ в связи с увеличением мощности и рабочих скоростей тракторов.

В то же время оценка потенциальных возможностей механизма показала, что ПМП тракторов семейств ДТ и ВТ обладает достаточными потенциальными возможностями для обеспечения современных требований предъявляемых к ресурсу тракторов.

Впервые введено понятие приведенного коэффициента неравномерности распределения нагрузки в зацеплении, позволяющего оценить потенциальные возможности зубчатых передач и определить возможные пределы повышения их нагруженности при заданном ресурсе. 3. В результате теоретических исследований установлено, что снижение долговечности деталей ПМП происходит по причине:

- повышенных значений непараллельностей осей сателлитов и центральных колёс;

- высокой степени статической неопределимости планетарного редуктора ПМП, составляющей q=14.

Углы непараллельности осей солнечной, коронной шестерни и сателлита с осью Ъ исходной системы координат соответственно составляют уао=4'56"..17'51", уьо=0'..4'56", уЕО=0'..4'50".

3. Отсутствие разработанных норм точности для статически определимых планетарных передач и планетарных передач с подвижными и плавающими осями приводит к необоснованному повышению их стоимости в результате изготовления шестерен по нормам точности предусмотренных для цилиндрических передач с неподвижными осями, что требует проведение дополнительных исследований для разработки указанных норм.

4. Разработана инженерная методика расчёта долговечности ПМП по критериям долговечности подшипников и усталостной прочности зубьев шестерен планетарного ряда, которая позволяет учесть нагруженность трактора, режимы работы механизма, погрешности изготовления деталей и сборки узла, а также периодический характер изменения непараллельностей образующих зубьев сателлитов и центральных колёс.

Впервые предложено учитывать периодический характер изменения непараллельностей образующих зубьев сателлитов и центральных колёс.

5. Предложены технические решения, позволяющие повысить долговечность ПМП тракторов семейства ВТ-100 и ДТ-75, за счёт:

- снижения непараллельности осей сателлитов и солнечной шестерни путём установки её на подшипники качения;

- установки сателлитов на упругой подвеске;

- установке сателлитов на сферические опоры;

- комбинированного использования вышеперечисленных технических решений.

Впервые предложена методика выбора свойств материала и размеров элементов упругой подвески сателлитов планетарной передачи типа 2Н-К.

6. Разработан и реализован на практике стенд для испытаний ПМП на базе трансмиссии трактора ДТ-75М с использованием принципа замкнутого силового контура, в котором размещение ПМП в замкнутом силовом контуре было осуществлено с использованием одной трансмиссии, что позволило существенно снизить стоимость стенда. Схема стенда рекомендуется для исследования аналогичных ПМП тракторов Алтайского, Павлодарского и Онежского тракторных заводов.

7. Экспериментальными исследованиями равномерности распределения нагрузки в зацеплениях сателлитов с солнечной шестерни подтверждена правильность построения математической модели расчёта удельных давлений и установлено, что:

- снижение зазора в подшипнике солнечной шестерни до 30 мкм приводит к снижению максимальных значений обобщённого коэффициента неравномерности распределения нагрузки по длине контактных линий в зацеплении сателлитов и солнечной шестерни в классической конструкции ПМП на 67..73%, а в конструкции ПМП с сателлитами на сферических опорах на 35..44%;

- установка сателлитов на сферические опоры позволяет снизить величины максимальных значений обобщённого коэффициента неравномерности распределения нагрузки по длине контактных линий в зацеплении

сателлитов и солнечной шестерни, по сравнению с классической конструкцией ПМП, в 1,6..2,1 раза во всём диапазоне изменения радиального зазора в подшипнике солнечной шестерни и принятом диапазоне изменения нагрузок.

Основные положения диссертации нашли отражения в следующих

публикациях:

1. Морозов A.B., Шевчук В.П., Мишарев Г.М. Влияние погрешностей изготовления на нагруженность подшипниковых опор качения сателлитов планетарных механизмов поворота тракторов // Прогресс транспортных средств и систем: Материалы международ, науч.-практ. конф. - Волгоград, 2002.-С. 72-75.

2. Морозов A.B., Мишарев Г.М., Шевчук В.П. Стенд для проведения сравнительных испытаний планетарных механизмов поворота тракторов ДТ и ВТ // Прогресс транспортных средств и систем: Материалы международ, науч.-практ. конф. - Волгоград, 2002. - С. 76-78.

3. Морозов A.B., Шевчук В.П., Мишарев Г.М. Учёт погрешностей изготовления при конструировании планетарных передач тракторов // Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки инженерных и научных кадров: Тезисы докладов XXXIX международ, науч.-техн. конф. ААИ - Москва, 2002. - С. 23-25.

4. Морозов A.B., Шевчук В.П., Мишарев Г.М. К вопросу о рациональных конструкциях планетарных передач тракторов // Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки инженерных и научных кадров: Тезисы докладов XXXIX международ, науч.-техн. конф. ААИ - Москва, 2002. - С. 25-27.

5. Морозов A.B., Шевчук В.П., Мишарев Г.М., Долгов И.А. Рациональные методы повышения надёжности планетарного механизма поворота тракторов ДТ-75 и ВТ-100 // Проблемы агропромышленного комплекса: Материалы международ, науч.-практ. конф. - Волгоград, 2003. - С. 106-107. (ВГСХА).

6. Морозов A.B., Шевчук В.П., Мишарев Г.М. Компенсация погрешностей изготовления и сборки планетарных передач тракторов // Doskonalentie konstrukcji oraz metod eksploatacji pojazdow mechanicznych = Совершенств конструкц. и методов экспл. автобронетанковой техники: Сб. ст. VIII Ме-ждунар. Симпоз., Warszawa-Rynia, 11-13.12.2002 / Военно-технич. Академии и др. - Warszawa-Rynia (Польша), 2002 г. - Czesc I. - С. 307-310.

1

Ц

Подписано в печать^. 46,2003г. Заказ № ¿Уу.. Тираж 100. Печ. л. 1,0. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная.

Типография «Политехник» Волгоградского государственного технического университета

400131, г. Волгоград, ул. Советская, 35

\éwj

p 16 11 з

I

I ¡

Введение

1 Состояние вопроса и постановка задач исследования

1.1 Ретроспектива и прогноз изменения ресурса планетарного механизма поворота тракторов

1.2 Обзор выполненных работ и основных направлений по повышению долговечности планетарных механизмов поворота тракторов

1.3 Исследование повреждений деталей планетарного механизма поворота тракторов семейств ДТ и ВТ

1.4 Постановка задач исследования

1.5 Выводы к первой главе

2 Объект исследования

2.1 Описание конструкции и работы механизма

2.2 Оценка нагруженности механизма

2.3 Оценка потенциальных возможностей планетарного механизма поворота тракторов семейств ДТ и ВТ

2.4 Проверка планетарного механизма поворота на избыточные связи

2.5 Показатели точности объекта исследования

2.6 Анализ взаимных положений осей сателлитов и центральных колёс

2.7 Выводы ко второй главе

3. Теоретическое исследование влияния погрешностей изготовления и сборки на работу планетарного редуктора ПМП

3.1 Состояние вопроса

3.2 Исследование влияния погрешностей изготовления и сборки на работу зацеплений планетарного ряда ПМП

3.2.1 Определение функций углов взаимного перекоса, непараллельности и смещений осей сателлитов и центральных колёс

3.2.2 Определение функций углов взаимного перекоса и непараллельности образующих зубьев сателлитов и центральных колёс

3.2.3 Исследование распределения нагрузки по длине зубчатых зацеплений сателлитов с центральными колёсами

3.3 Анализ влияния неравномерности распределения нагрузки в зацеплениях планетарного ряда на работу игольчатого подшипника

3.4 Разработка методики инженерного расчёта долговечности планетарного редуктора ПМП

3.5 Выводы к третьей главе

4 Разработка технических решений по повышению ресурса объекта исследования

4.1 Состояние вопроса

4.2 Методика сравнительной оценки ресурса ПМП

4.3 Анализ применимости существующих конструкций компенсирующих устройств к объекту исследования

4.4 Разработка модернизированных конструкций исследуемого ПМП

4.5 Выводы к пятой главе

5 Экспериментальное исследование неравномерности распределения нагрузки по длине зубчатых зацеплений планетарного ряда

5.1 Постановка задачи исследования

5.2 Метод экспериментального определения неравномерности распределения нагрузки по длине контактных линий

5.3 Принципиальная схема измерения и тарировка тензорезисторов

5.4 Стенд для экспериментального исследования равномерности распределения нагрузки по длине зубчатых зацеплений ПМП

5.5 Методика проведения эксперимента

5.6 Обработка результатов эксперимента и их анализ

5.7 Выводы к пятой главе

6 Общие результаты, выводы и рекомендации.

Одной из ключевых проблем современного тракторостроения является проблема повышения надёжности и долговечности тракторов, что связано с необходимостью снижения затрат на производство продукции.

Решение проблемы повышения надёжности и долговечности тракторов в первую очередь заключается в повышении надёжности и долговечности лимитирующих узлов, к которым относится планетарный механизм поворота (ПМП), применяемый на серийных отечественных гусеничных сельскохозяйственных тракторах тягового класса 3 и 4: ДТ-75, ВТ-100, Т-4, «Казахстан» и их модификациях производства Волгоградского (ВгТЗ), Алтайского (АТЗ), Павлодарского (ПТЗ) тракторных заводов, а также на трелевочных тракторах ТДТ-55, ТДТ-60, ТДТ-75, ТТ-4 производства Онежского тракторного завода (ОТЗ) и АТЗ. Данный тип механизма поворота был внедрён на тракторах в начале 60-х годов взамен бортовых муфт поворота, что позволило снизить металлоёмкость, уменьшить нагруженность коробки перемены передач и главной передачи, повысить срок службы всей трансмиссии. Например, на тракторах ВгТЗ внедрение ПМП позволило повысить ресурс механизма поворота с 500 до 3000 моточасов и снизить вес заднего моста на 145 кг, что удовлетворило требования к ресурсу тракторов, предъявляемые в то время. Конструктивное исполнение ПМП указанных тракторов практически идентичное с той лишь разницей, что ПМП тракторов АТЗ имеет большие радиальные и осевые габариты по сравнению с ПМП тракторов ВгТЗ, ПТЗ и ОТЗ.

Механизм поворота является одним из наиболее ответственных узлов тракторов, поскольку выход его из строя связан с потерей управления, причём в большинстве случаев его отказы относят к третьей группе сложности. При возникновении данного события в полевой период повышается себестоимость сельскохозяйственной продукции из-за вынужденных простоев, что наиболее ощутимо в климатических зонах с коротким периодом посевных и уборочных работ.

В ходе ретроспективного анализа изменения мощности, скорости, номинального тягового усилия, требований к ресурсу тракторов и достигнутого значения ресурса ПМП тракторов семейств ДТ и ВТ, установлено, что достигнутый ресурс ПМП в условиях эксплуатации не превышает 6000.8000 моточасов при современных требованиях к ресурсу трактора в 12000.16000 моточасов. В то же время проведенная в работе оценка потенциальных возможностей ПМП по критериям долговечности подшипников и усталостной прочности зубьев механизма показала, что у него имеются достаточные потенциальные возможности для обеспечения современных требований к ресурсу трактора.

Исследования динамики ПМП тракторов семейства ДТ [141] и изнашивания его основных деталей и сопряжений [103] показали, что основной причиной преждевременного выхода их из строя является неравномерное распределение нагрузки между сателлитами и по длине зубчатых зацеплений шестерен, вызванное погрешностями изготовления и сборки. При этом чувствительность к погрешностям изготовления и сборки данного ПМП обусловлена наличием избыточных связей или статической неопределимостью этих механизмов [110].

При проектировании планетарных передач неравномерность распределения нагрузки по длине контактных линий зубьев шестерен и между сателлитами учитывают с помощью соответствующих коэффициентов неравномерности [10, 29, 38, 50, 46, 100, 109]. Приводимые в литературе численные значения данных коэффициентов различны, поскольку в большинстве своём они получены с помощью экспериментальных методов, а имеющиеся теоретические расчётные формулы не учитывают изменения положения осей сателлитов при работе передачи. Кроме того, при оценке нагруженности ПМП по рекомендуемой рядом авторов методикам расчёта долговечности подшипников и усталостной прочности шестерен планетарного ряда ПМП [5, 17], предполагается, что нагрузка передаётся двумя планетарными рядами, в то время как в режимах плавного и крутого поворота передача крутящего момента осуществляется через один из планетарных рядов. Отсутствие учёта указанных факторов привело к недооценке нагруженности механизма на стадии проектирования, что в дальнейшем сказалось на его эксплуатационных характеристиках.

По всей видимости дальнейший рост нагруженности ПМП за счёт увеличения передаваемых мощностей и рабочих скоростей движения приведёт к снижению его долговечности и, как следствие, к повышению себестоимости производимой продукции. Поэтому, проблема повышения долговечности ПМП, носящей отраслевой характер, очевидна, что подтверждает актуальность работ, направленных на её решение.

Целью настоящего исследования является повышение долговечности ПМП гусеничного трактора за счёт оптимизации параметров точности изготовления и сборки, понижения степени статической неопределимости механизма, а также разработка методики инженерного расчёта долговечности ПМП учитывающей режимы работы механизма и трактора, погрешности изготовления его деталей и сборки.

Для достижения этой цели в рамках данной работы были решены следующие основные задачи:

- по установлению основных причины недостаточной долговечности ПМП гусеничных тракторов;

- по уточнению нагруженность ПМП гусеничных тракторов семейств ДТ и ВТ и выявлению потенциальные возможности для повышения его долговечности;

- по исследованию влияние погрешностей изготовления и сборки на работу зубчатых зацеплений и игольчатого подшипника сателлита;

- по разработке технических решений, направленных на повышение долговечности ПМП.

При решении данных задач были получены следующие результаты, имеющие научную и практическую значимость.

Научная новизна работы:

Развита математическая модель взаимодействия зубьев шестерен планетарного редуктора типа 2Н-К с учётом периодического характера изменения их нагруженности, обусловленного наличием непараллель-ностей осей сателлитов и центральных колёс.

Предложен способ оценки нагруженности ПМП гусеничного трактора с учётом работы механизма в режиме поворота.

Впервые введено понятие приведённого коэффициента неравномерности распределения нагрузки в зацеплении, позволяющего оценить потенциальные возможности зубчатых передач тракторов и определить возможные пределы повышения их нагруженности Выдвинуты положения о характере взаимодействия зубьев шестерен планетарного редуктора ПМП при установке сателлитов на сферические опоры и на упругой подвеске. Практическую ценность работы представляют: Методика оценки потенциальных возможностей планетарных передач тракторов с использованием приведённого коэффициента неравномерности.

Методика расчёта ресурса планетарного редуктора ПМП с учётом режимов работы механизма, перекосов и непараллельностей осей сателлитов и центральных колёс.

Методика проектирования упругой подвески сателлитов планетарной передачи типа 2Н-К.

Схема стенда, для проведения экспериментального исследования характера распределения нагрузки между элементами ПМП. Результаты экспериментального исследования влияния непараллельности оси солнечной шестерни на распределение нагрузки по длине контактных линий в зацеплении сателлитов с солнечной шестерней при различном конструктивном исполнении узла сателлита.

- Технические решения, направленные на повышение ресурса ПМП тракторов, на одно из которых получено положительное решение о выдаче патента РФ №2002118449/28(019261), приоритет от 08.07.02.

Реализация работы

Разработанные методики, расчётные модели и результаты исследований использованы:

- В разработках по модернизации ПМП тракторов семейства ВТ на ОАО «Тракторная компания ВгТЗ».

- При ремонте тракторов семейств ДТ и ВТ на ЗАО НПП «Дубовская сельхозтехника».

- В разработке подшипникового узла солнечной шестерни ПМП тракторов семейств ДТ и ВТ на ОАО «Волжский подшипниковый завод».

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ, ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1.В результате исследования повреждений деталей ПМП трактора ДТ-75, динамик изнашивания их рабочих поверхностей, анализа ранее выполненных работ установлено, что долговечность механизма не удовлетворяет современным требованиям к ресурсу тракторов по причине:

- нарушения нормальной работы игольчатого подшипника сателлита и преждевременного выхода его из строя;

- выкрашивания рабочих поверхностей зубьев сателлитов и солнечной шестерни из-за неравномерного распределения нагрузки в зацеплениях.

Для тракторов семейства ВТ можно ожидать уменьшения долговечности унифицированных деталей ПМП по сравнению с достигнутой на тракторе семейства ДТ в связи с увеличением мощности и рабочих скоростей тракторов.

В то же время оценка потенциальных возможностей механизма показала, что ПМП тракторов семейств ДТ и ВТ обладает достаточными потенциальными возможностями для обеспечения современных требований предъявляемых к ресурсу тракторов.

Впервые введено понятие приведенного коэффициента неравномерности распределения нагрузки в зацеплении, позволяющего оценить потенциальные возможности зубчатых передач и определить возможные пределы повышения их нагруженности при заданном ресурсе.

2. Применение БМП позволяет существенно повысить потенциальные возможности планетарного ряда по сравнению с ПМП. При этом допустимые значения приведенного коэффициента неравномерности распределения нагрузки соответствующие ресурсу в 12000 часов составляют:

- для зубьев шестерен планетарного ряда [К£0бщ]<3, 1;

- для подшипников сателлитов и коронной шестерни [К£0бщ]< 1,5.

3. В результате теоретических исследований установлено, что снижение долговечности деталей ПМП происходит по причине: повышенных значений непараллельностей осей сателлитов и центральных колёс;

- высокой степени статической неопределимости планетарного редуктора ПМП, составляющей ц=14.

Углы непараллельности осей солнечной, коронной шестерни и сателлита с осью Ъ исходной системы координат соответственно составляют уао=4'56".17'51", уьо=0\.4'56", уво=0'.4'50".

4. Отсутствие разработанных норм точности для статически определимых планетарных передач и планетарных передач с подвижными и плавающими осями приводит к необоснованному повышению их стоимости в результате изготовления шестерен по нормам точности, предусмотренным для цилиндрических передач с неподвижными осями, что требует проведение дополнительных исследований для разработки указанных норм.

5. Разработана инженерная методика расчёта долговечности ПМП по критериям долговечности подшипников и усталостной прочности зубьев шестерен планетарного ряда, которая позволяет учесть нагруженность трактора, режимы работы механизма, погрешности изготовления деталей и сборки узла, а также периодический характер изменения непараллельностей образующих зубьев сателлитов и центральных колёс.

Впервые предложено учитывать периодический характер изменения непараллельностей образующих зубьев сателлитов и центральных колёс.

6. Игольчатый подшипник сателлита работает в условиях дополнительного нагружения его наружной обоймы переменным по величине моментом пары сил, что является основной причиной снижения его долговечности по сравнению с расчётной. Максимальная величина данного момента у исследуемого механизма оценивается в 35,5 Н-м.

7. Предложены технические решения, позволяющие повысить долговечность ПМП тракторов семейства ВТ-100 и ДТ-75, за счёт:

- снижения непараллельности осей сателлитов и солнечной шестерни путём установки её на подшипники качения;

- установки сателлитов на упругой подвеске;

- установке сателлитов на сферические опоры;

- комбинированного использования вышеперечисленных технических решений.

Впервые предложена методика выбора свойств материала и размеров элементов упругой подвески сателлитов планетарной передачи типа 2Н-К.

8. При установке сателлитов на сферические опоры величина остаточной непараллельности образующих зубьев сателлитов и центральных колёс в каждом зацеплении равна полуразности начальных величин непараллельно-стей с учётом их знака.

9. Разработан и реализован на практике стенд для испытаний ПМП на базе трансмиссии трактора ДТ-75М с использованием принципа замкнутого силового контура, в котором размещение ПМП в замкнутом силовом контуре было осуществлено с использованием одной трансмиссии, что позволило существенно снизить стоимость стенда. Схема стенда рекомендуется для исследования аналогичных ПМП тракторов Алтайского, Павлодарского и Онежского тракторных заводов.

10.Экспериментальными исследованиями равномерности распределения нагрузки в зацеплениях сателлитов с солнечной шестерни подтверждена правильность построения математической модели расчёта удельных давлений и установлено, что:

- снижение зазора в подшипнике солнечной шестерни до 30 мкм приводит к снижению максимальных значений обобщённого коэффициента неравномерности распределения нагрузки по длине контактных линий в зацеплении сателлитов и солнечной шестерни в классической конструкции ПМП на 67.73%, а в конструкции ПМП с сателлитами на сферических опорах на 35.44%;

- установка сателлитов на сферические опоры позволяет снизить величины максимальных значений обобщённого коэффициента неравномерности распределения нагрузки по длине контактных линий в зацеплении сателлитов и солнечной шестерни, по сравнению с классической конструкцией ПМП, в 1,6.2,1 раза во всём диапазоне изменения радиального зазора в подшипнике солнечной шестерни и принятом диапазоне изменения нагрузок.

1. Абрамов Б.М. Колебания прямозубых зубчатых колёс.- Харьков: Издательство Харьковского ун-та, 1968.

2. Авиационные зубчатые передачи и редукторы: Справочник / Под ред. Э.Б. Вулгагова.-М.Машиностроение, 1981.-374 с.

3. Андреев A.B. Инженерные методы определения концентрации напряжений в деталях машин.-М.Машиностроение, 1976.-70 с.

4. Анилович В.Я., Водолажченко Ю.Т. Конструирование и расчет сельскохозяйственных тракторов: Справочное пособие.-М.: Машиностроение, 1976.-455 с.

5. Анисимов Г.М. Характер и уровень нагруженности трансмиссии трелевочного трактора ТДТ- 55 // Тракторы и сельхозмашины. 1970—№1 — С. 16-18.

6. Антонов A.C. Силовые передачи колесных и гусеничных машин.-М.: Машиностроение, 1974.-440 с.

7. Айвазян С.А., Енюков И.С., Мешалкин Л.Д. Прикладная статистика: Исследование зависимостей / Под ред. С.А. Айвазяна — М.: Финансы и статистика, 1985.-487 с.

8. Айрапетов Э.Л., Генкин М.Д. Деформативность планетарных механиз-мов.-М.:Наука, 1973.-212 с.

9. Айрапетов Э. Л. Совершенствование методов расчета на прочность зубчатых передач // Вестник машиностроения. 1993. №7. С. 5-14; №8. С. 9-18.

10. Айрапетов Э. Л. Учет неравномерности распределения статической нагрузки при расчете на прочность зубчатых передач // Передачи и трансмиссии. 1995. № 2. С. 33—49.

11. Айрапетов Э.Л. О расчётной оценке контактных разрушений на зубьях зубчатых колёс // Вестник машиностроения-1999.-№8-С. 3-20.

12. Айрапетов Э.Л. Пути совершенствования методов расчета на прочность зубчатых передач //. Несущая способность и оптимизация зубчатых передач: Материалы межд. конф. Варна. 1985.

13. Айрапетов Э.Л., Ковалевский В.Н., Кучкарёв У.Х. Об эффективности зубчатого колеса с упругим элементом // Вестник машиностроения — 1973-№7.-С. 20-22.

14. Балтер М.А. Упрочнение деталей машин.- М .: Машиностроение, 1978.

15. Баженов С.П., Куприянов М.П. Динамическая нагруженность трансмиссии трактора: Учебное пособие. / Липецк. Гос. техн. ун-т.-Липецк, 1995.

16. Барский И.Б. Конструирование и расчет тракторов.— М.: Машиностроение, 1980.-335 с.

17. Бейзельман Р.Д., Цыпкин Б.В., Перель Л .Я. Подшипники качения: Справочник. М.: Машиностроение, 1975.-574 с.

18. Белов С.М., Солонский A.C. Тракторы. Испытания / Под общ. ред. Гуськова В.В. Минск, 1986.-182 с.

19. Берестнев О. В. Зубчатые передачи с повышенной податливостью зубь-ев.-Минск: Наука и техника, 1993.-183с

20. Берестнев О.В. Самоустанавливающиеся зубчатые колёса.-Мн.: Наука и техника, 1983 -312 с.

21. Биргер И.А., Шорр Б.Ф., Иоселевич Г.Б. Расчет на прочность деталей машин: Справочник-М.: Машиностроение, 1993.-639 с.

22. Бобряшов А.П., Белый И.Ф. Тяговые показатели гусеничных тракторов //Тракторы и сельхозмашины-2001, №11.-С. 12-13.

23. Бровман М.Я. Исследование неравномерности нагружения зубьев по их ширине // Проблемы машиностроения и надёжности машин.-1996, №1 — С. 76-79.

24. Витуев И.К. Разработка методов математического моделирования самоустанавливающихся механизмов: Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд.техн.наук:05.02.18. -М., 1995. -23 с.

25. Булгаков Э.Б. Теория эвольвентных зубчатых передач.-М.: Машиностроение, 1995.-320 с.

26. Булгаков Э.Б. Соосные зубчатые передачи: Справочник.— М.: Машиностроение, 1987.

27. Вопросы повышения долговечности тракторных трансмиссий.-М.: НА-ТИ, вып. 225.-1973.-99 с.

28. Гавриленко В.А. Зубчатые передачи в машиностроении.-М.: Машгиз, 1962.-532 с.

29. Галахов М.А., Бурмистров А.Н. Расчёт подшипниковых узлов— М.: Машиностроение, 1988.-272 с.

30. Гахенсон Б.С. Планетарные механизмы тракторов.-М.: Машиностроение, 1972.

31. Генкин М.Д., Елезов В.Г., Яблонский В.В. Методы активного гашения вибраций механизмов // Динамика и акустика машин.-М.: Наука, 1971.-С. 70-88.

32. Генкин М.Д., Яблонский В.В. Активные виброзащитные системы // Виброизолирующие системы в машинах и механизмах.-М.: Наука, 1977.- С. 3-11.

33. Генкин М.Д. О виброакустической активности механизмов с зубчатыми передачами // Виброакустическая активность механизмов с зубчатыми передачами.-М.: Наука, 1971.- С. 7-59.

34. Гинзбург А.Е. О распределении удельной нагрузки по ширине венцов плавающих солнечных колёс с податливым ободом // Конструирование и производство планетарных передач.-Алма-Ата: ГКУ, 1974.

35. Глаговский Б.А., Пивен И.Д. Электротензометры сопротивления.-JI.: Энергия, 1972.

36. ГОСТ 1643-81. Передачи зубчатые цилиндрические. Допуски.-М.: Издательство стандартов, 1981.- Группа Г15.

37. ГОСТ 21354-87. Передачи зубчатые эвольвентные. Расчёт на проч-ность.-М.: Издательство стандартов, 1987.

38. ГОСТ 24642-81. Допуски формы и расположения. Основные термины и определения.- М.: Издательство стандартов, 1992.- Группа Г00.

39. Готовцев A.A., Котенок И.П. Проектирование цепных передач: Спра-вочник.-2-e изд., перераб. и доп.-М.: Машиностроение, 1982.-336 с.

40. Григоренко JI.B., Колесников B.C. Динамика автотранспортных средств. Теория, расчёт передающих систем и эксплуатационно-технических ка-честв.-Волгоград: Комитет по печати и информации, 1998.

41. Гуревич A.M. Тракторы и автомобили.-М.: Колос, 1983.-336 с.

42. Гусеничные транспортеры-тягачи. / Под ред. Д-ра техн. наук проф. В.Ф. Платонова. М.: Машиностроение, 1978 351 с.

43. Долгов И.А. Расширение тягового диапазона волгоградских тракторов // Тракторы и сельхозмашины-2001, №6.-С. 17-18.

44. Елисеев Ю.С., Нежурин И.П. Деформации и погрешности в зацеплении и их роль в работе зубчатой передачи // Вестник машиностроения — 1999.-№8.-С. 28-31.

45. Заблонский К.И. Зубчатые передачи: Распределение нагрузки в зацеплении-Киев: Техника, 1977.

46. Золотник М.И., Кавьяров И.С., Трансмиссии современных промышленных тракторов.-М.: Машиностроение, 1971.-365 с.

47. Зубков В.Ф. Синтез кинематических схем трансмиссий транспортных машин.-Волгоград: ВолгГТУ, 1999.

48. Зубков В.Ф. Схемное проектирование трансмиссий транспортных машин.» Волгоград: ВолгГТУ, 1998.

49. Зубчатые передачи: Справочник / Е.Г. Гинзбург, Н.Ф. Фролов, Н.Б Фи-рун, Н.Т. Халебский; Под общ. ред. Е.Г. Гинзбурга.-JI.: Машиностроение, 1980.-416 с.

50. Иванов В.М., Золотухин В.А. Влияние гидротрансформатора на динамические нагрузки в трансмиссии трактора. // Тракторы и сельхозмашины. 1968.-№9.

51. Иоселевич Г.Б. Концентрация напряжений и деформаций в деталях ма- г шин -М. Машиностроение, 1981.-223 с.

52. Испытательная техника. Батуев Г.С., Больших A.C., Голубков B.C. и др./ Под общ. ред. Клюева В.В.- М.: Машиностроение, 1982.

53. Исследование влияния увеличения рабочих скоростей до 15 км/ч на прочность и износостойкость деталей тракторов: Отчет о НИР // Гос. союзный научн.-иссл. Тракторный институт (НАТИ).-№ ГР 4588. М., 1964.-13 с.

54. Исследование ресурса узлов трения по критерию износа: Отчет о НИР/ АНСССР ИМАШ; Рук. Дроздов Ю.Н.-№.Гр.01.84.0047.592; Инв.№ 02860060897.-М., 1985.-152 с.

55. Исследование динамики гидромеханической и механической трансмиссий перспективного гусеничного трактора класса 3 т. Отчет ВПИ: Волгоград, 1970-70 с.

56. Исследование нагруженности деталей трансмиссии и ходовой части трактора ДТ-75С на эксплуатационных режимах: Отчет о НИР // Моск. ин-т инженеров с.-х. производства (МИИСП); Рук. Анохин В.И.-№ ГР 74020915-М., 1976.-162 с.

57. Исследование напряженности деталей трансмиссии трактора при работе на скоростях до 15 км/ч: Отчет о НИР // Гос. союзный научн.-иссл. Тракторный ин-т (НАТИ); Рук. Доброхлебов А.П.-М., 1964.—12 с.

58. Исследование режимов работы трактора ДТ—75 в условиях рядовой эксплуатации: Отчет о НИР // Гос. союзный научн.-иссл. тракторный ин-т (НАТИ).-М., 1967.-82 с.

59. Исследование режимов работы трактора ДТ-75 в условиях рядовой эксплуатации Московской области: Отчет о НИР // Гос. союзный научн.-иссл. Тракторный ин-т (НАТИ).-М., 1967—76 с.

60. Исследование режимов работы узлов трансмиссии гусеничного трактора класса 3 тс повышенной мощности: Отчет о НИР // Павлодарский ин-дустр. ин-т (ПИИ); Рук. Нуржаудов А.Н.-№ ГР 76060405-Павлодар, 1978.-33 с.

61. Клокова Н.П., Лукашник В.Ф., Воробьёва JI.M. Волчек А.Б. Тензодатчи-ки для экспериментальных исследований-М.: Машиностроение, 1972.63