автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.04, диссертация на тему:Повышение долговечности редукторов мотор-колес землеройно-транспортных машин

РГБ ОД

2 2 И/ОН 1990

На правах рукописи Власов Юрий Алексеевич

ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ РЕДУКТОРОВ МОТОР-КОЛЕС ЗЕМЛЕРОЙНО-ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН

05.05.04 - дорожные и строительные машины АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Томск-1998

Работа выполнена в Томском государственном архитектурно -строительном университете на кафедре "Автомобили и тракторы" и в Томском политехническом университете на кафедре прикладной механики

Научные руководители: доктор технических наук, профессор

Беляев А.Е.

кандидат технических наук, доцент Тищенко Н.Т.

Официальные оппоненты : доктор технических наук, профессор

Тарасов В.Н.

кандидат технических наук, доцент Ларионов С.А.

Ведущая организация: АООТ "ВАХРУШЕВРЗРЕЗУГОЛЬ",

Мин. топлива и энергетики.

Защита состоится" " */>_1998 г. в/У "час.

на заседании диссертационного совета К 064.41.01 в Томском государственном архитектурно - строительном университете по адресу: 634003, г. Томск, пл. Соляная 2, корп. 2, ауд. 107.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке университета. Автореферат разослан" " ^С^^сг^Г 199#г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Повышение долговечности землеройно- транспортных машин, совершенствование их конструкции и улучшение их использования в реальных условиях эксплуатации является большой народнохозяйственной задачей.

Большой вклад в решение проблемы долговечности внесли работы ученых: Д.П. Волкова, H.A. Ульянова, А.И. Залко, В.Н. Кудрявцева, А.И. Яковлева, H.A. Погарского, Г.В. Крамаренко, Е.С. Кузнецова, Г.М. На-польского, Г.Я. Ямпольского, Ф.Н. Авдонькин, Л.В. Мирошникова, М.А. Григорьева, C.B. Венцеля, А.И. Соколова, Я.Б. Шор, У.А. Икрамова и других.

Решение проблемы долговечности распространяется в первую очередь на транспортные средства, эксплуатационная надежность которых в настоящее время еще недостаточно высока. Практика показывает, что ресурс силовых агрегатов транспортных средств зачастую реализуется не более, чем на 50% в связи с отсутствием эффективных методов оценки и контроля надежности агрегатов, позволяющих выявить и устранить их неисправности на стадии возникновения. Анализ прогрессивных методов по исследованию долговечности показал, что для оценки долговечности машин н механизмов эффективным является метод на базе информации, заключенной в работающем масле. Наибольшее применение этот метод получил для оценки состояния системы "ДВС - масло", меньшее для оценки состояния системы "агрегат трансмиссии - масло". Недостаточная изученность возможностей этого метода не позволяет использовать его с той же целью для системы "бортовой редуктор мотор - колеса - масло". Этому также препятствует отсутствие математических моделей, описывающих механизм изменения долговечности редукторов мотор - колес землеройно -транспортных машин большой единичной мощности. Разработка моделей по параметрам работающего масла с использованием вероятностных методов расчета позволила бы дать научно обоснованную оценку долговечности редукторов мотор -колес и разработать пути ее повышения в эксплуатации. Тема выполненной работы непосредственно входила в комплексную Всесоюзную программу "Разработка методов диагностирования агрегатов трансмиссии внедорожных автосамосвалов по параметрам работающего масла".

Целью работы является повышение долговечности редукторов мотор - колёс землеройно - транспортных машин и автомобилей - самосвалов большой единичной мощности за счет комплекса диагностических меро-

приятии, прогнозирования остаточного ресурса по параметрам работа1 щего масла, а также добавления противоизносных присадок к смазочно> маслу.

Научная новизна работы состоит в том, что на базе информации, ч ключенной в работающем масле редукторов мотор-колес (РМК) автом бнлей БелАЗ, как наиболее представительных из всех вышеперечисленны

- исследованы закономерности процессов изнашивания трущихся ; талей и старения масла;

- в результате выполненных теоретических исследований разработа! математические модели изнашивания деталей РМК, как функции от р; личных факторов с использованием корреляционно -регрессионного ai лиза;

- на основании изучения закономерностей осадкообразования в ci теме смазки РМК предложены формулы для расчета показателей этс процесса, что позволит повысить достоверность оценки износа деталей;

выполнена оценка показателей долговечности РМК автомобил БелАЗ в реальных условиях эксплуатации.

Практическая ценность работы заключается в разработке мето^ контроля и управления надежностью системы "РМК - масло" автомобиг БелАЗ, позволяющих диагностировать техническое состояние элемет системы и прогнозировать их ресурс. С этой целью обоснован выбоу предложен ряд диагностических параметров работающего масла, а так прибор для измерения угловых зазоров; определены противоизносн свойства добавляемой присадки "Гарант" в масло, которая позволяет i высить долговечность РМК в эксплуатации.

Реализация работы. В результате выполненной работы разрабогаш внедрены:

- диагностика редукторов мотор-колес автосамосвалов БелАЗ в / ОТ "ВАХРУШЕВРАЗРЕЗУГОЛЪ";

- рекомендации по повышению долговечности бортовых редукторе условиях эксплуатации;

- с целью повышения долговечности бортовых редукторов разрабс на технология добавления присадки "Гарант" в работающее масло.

Апробация работы. Основные результаты доложены и обсуждены i III-ей Всесоюзной научно-технической конференции, г. Улан-Удэ (1 г.), на научно-технической конференции Тольятинского политехническ института (1992 г.), на научно-технических конференциях Томской гс дарственной архитектурно-строительной академии (1995 г., 1996 г.), международной научно-технической конференции Сибирского авто бильно-дорожного института (1996 г.), на Н-ой Областной конферен Томского политехнического университета (1996 г.). Кроме того матери диссертации обсуждались на научно-методических семинарах каф

"Прикладная механика" Томского политехнического института (1990 г.), "Автомобили и тракторы" Томской государственной архитектурно-строительной академии (1996 г.), эксплуатации и ремонта автомобилей Сибирского автомобильно - дорожного института (1996 г.) и строительных и дорожных машин Томского'государственного архитектурно - строительного университета (1998 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 печатных работ и 3 отчета о научно-исследовательских работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, приложения и изложена на 145 страницах, из которых 130 страниц текста. Диссертация содержит 27 рисунков, 22 таблицы и список литературы из 132 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель работы, новизна и практическая ценность.

В первой главе проведен обзор опубликованных работ, проанализировано состояние и развитие теоретических и экспериментальных методов «следования долговечности механических передач, определен предмет и юставлены цель и задачи исследований.

Вопросами повышения долговечности агрегатов трансмиссий земле-юйно - транспортных машин и автомобилей -самосвалов большой единич-юй мощности занимаются высшие учебные (МАДИ(ТУ), ГСУ, СПГАСУ, ^1ВТУ им. Н.Э. Баумана и др.) и научно-исследовательские (НИИАТ, НА-*ЛИ, ВКЭИавтобуспром и др.) заведения, а также автозаводы (БелАЗ, Мо-\3, ЗиЛ и др.). Однако установлено, что потенциальная долговечность аг->егатов трансмиссии транспортных средств, заложенная при их производ-:тве, в условиях эксплуатации ре&тазуется далеко не полностью. В частно-;ти, фактическая наработка на отказ новых механических передач в средам в 2 раза ниже нормативной. Изучение надежности, согласно литера-■урному обзору, ведется по нескольким основным направлениям (по ди-[амической нагружеиности в зоне контакта, по абразивности окружающей реды, по качественным характеристикам масла и др.), что приводит к рас-ождению выбора причин снижения долговечности и безотказности. Такие ^схождения, на наш взгляд, связаны с отсутствием комплексного подхода изучению объекта исследования как системы "агрегат - масло", когда избиение технического состояния агрегата нельзя рассматривать отдельно т изменения качественных свойств масла. Подобный подход в настоя-;ее время широко применяется для транспортных двигателей и менее- для грегатов трансмиссии автомобилей с целыо диагностирования их техни-еского состояния и прогнозирования остаточного ресурса. В то же время

применить его в существующем виде для РМК землеройно - транспортных машин и автомобилей- самосвалов БелАЗ грузоподъемностью 75т и более не представляется возможным без проведения специальных исследований, что обусловлено отличительными особенностями функционирования системы "РМК-масло".

Для реализации вышеуказанной цели в настоящей работе определены следующие задачи:

1. Провести комплексные теоретические и экспериментальные исследования долговечности РМК автомобилей БелАЗ на базе информации носителем и источником которой служит смазочное масло.

2. Изучить закономерности процессов изнашивания трущихся деталей и осадкообразования продуктов износа в системе смазки, оказывающих влияние на долговечность РМК.

3. Выполнить математическое моделирование процессов изнашивания трущихся деталей РМК.

4. Исследовать изменение профилей зубьев механической передачи при абразивном изнашивании с добавлением присадок в масло.

5. Изучить закономерности процессов срабатывания присадок в парах трения РМК.

6. Разработать систему комплексного диагностирования технического состояния РМК и состояния работающего масла.

7. Выполнить расчеты по прогнозированию остаточного ресурса основных трущихся деталей РМК.

Во второй главе на примере автомобилей - самосвалов БелАЗ проведен теоретический анализ основных факторов влияющих на надежность бортовых редукторов мотор - колес.

Для реализации системного подхода составлена структурная модель процессов изнашивания, характеризуемая входными параметрами X -внешние условия (качество сборки, режимы эксплуатации, качество ТО, природно-климатические условия и др.), внутренние условия работы (динамические, прочностные характеристики, приобретенные свойства работающего масла и др.), а также выходные параметры У-интенсивность изнашивания деталей РМК.

Y=f(X,,X:,...Xn) (1)

Так как РМК является агрегатом с замкнутой системой смазки, то та кой подход удобно оценивать параметрами работающего масла (ИРМ) Под ПРМ в работе понимался такой его показатель, который характеризу ет либо одно из исходных свойств масла (вязкость, водородный показатель щелочное число и др.), либо одно из приобретенных им новых состоянш (концентрация продуктов износа, загрязнения, наличие воды и др.).

С целью определения закономерности процесса изнашивания определялся вид износа. Известно, что основным компонентом дорожной пыли является кварц БЮг (65...95%), который характеризуется в зазорах трущихся сопряжений с твердостью Н условным напряжением разрушению размером Я и глубиной внедрения И . Для оценки преобладающих процессов деформаций, была использована сферическая модель

где {¡т. !Я] -безразмерная характеристика определяемая критериями

перехода от упругой деформации к пластической и к микрорезанию.

Было сделано предположение, что износ поверхностей деталей РМК происходит в большей степени из-за повторных пластических деформаций с объемным оттеснением металла.

Изменение геометрических размеров приводит, соответственно, к увеличению динамических нагрузок, вызываемых ростом угловых и радиальных зазоров ( А <р ) в зубчатых и шлицевых передачах РМК.

С учетом исходных свойств масла (принимаем вязкость у1 ) структурная модель изнашивания (1) примет конкретный вид

С>я = АСял<р,у,), (3)

где Оме, -масса снятого металла и абразивного загрязнения, г.

Для оценки износа деталей РМК за показатель целевой функции продуктов износа принимаем интенсивность поступления металла в работающее масло

и сме ~ йi • ^

где сЮ>.:е -изменение поступления металла в масло за пробег с!1.

В развернутом виде интенсивность поступления / -го элемента индикатора износа в конкретных условиях эксплуатации можно описать дискретной математической моделью выраженной полиномом

и с, = а. С + а„_, СГ+-+а„,(л<?У" +

где Cs. -концентрация кремния в работающем масле, г/т или %;

Д(р -величина суммарного углового зазора в РМК, град.;

V, -кинематическая вязкость масла при температуре сСт; an,a,-x,-am,am.{,-ar,ap.^-aa- размерные коэффициенты уравнения регрессии.

В РМК, не имеющего принудительной системы очистки масла, в процессе его эксплуатации, часть продуктов износа выпадает в осадок. При этом, форма его корпуса и расположение сливного патрубка образую! "мертвое" пространство, что не позволяет произвести полный слив отработанного масла при его замене во время технического обслуживания.

Учитывая недостатки конструкции корпуса РМК, определение массы осадка продуктов износа и загрязнения в системе смазки РМК ( G,., , ) рассчитывалось по формуле

GoCI = GoCI - Goa (б)

где Gen -масса продуктов загрязнения в свежем промывочном масле, г;

Gi, -масса продуктов загрязнения в промывочном масле, отобранном через 0,5 часа работы РМК, г.

Для учета продуктов изЕюса выпавших в осадок РМК, введен коэффициент осадкообразования g< , который представляет отношение количества металла выпавшего в осадок Goc, , к количеству металла, циркулирующего с маслом на данный момент времени Gm¡, т.е.

g, " Gaci / Gmi. (7)

Сущность диагностирования системы РМК-масло по ПРМ базировалась на взаимодействии между состоянием механизма ( Сд ) и состоянием масла ( С,vi ), смазывающего этот механизм. При этом, изменения диагностического параметра от нарушения технического состояния должно быть значительно больше, чем изменение его от срока службы масла, т.е. Сл » См . В качестве предельного значения параметра масла механических передач принято резкое его изменение, которое имеет место с появлением неисправности. Расчет номинальных, допустимых и предельных значений диагностических параметров РМК основывается на определении числовых характеристик распределения того или иного параметра масла. При этом номинальное значение параметра ( Снам ) принималось равным модальному значению ( ¿1/), а допустимое и предельное значение определялись по формулам

Сдоп=М± 2(7 ,

(8)

С прел =М± 3 сг ,

(9)

где сг -среднеквадратичное отклонение параметра, определенное для группы технически исправных РМК.

В этом случае значение диагностического параметра Сдоп определялось с доверительной вероятностью 0,95, а значение Спрея -0,75

Следует учитывать, что допустимая масса (Сдоп ) 1-го элемента в масляной системе, определяемая из (9), должна быть эквивалентной массе снятого металла с поверхности деталей, при которой наступает отказ

где -предельный объем снятого металла, м3 ;

1

Е, -удельная масса металла (сплава), кг/м3 ;

-коэффициент, определяющий доли /-го элемента в химическом составе детали;

к„ -коэффициент, определяющий износ от других однотипных деталей поступающих в работающее масло.

Исходя из уравнений (5), (9) и (10) решая относительно зависимости (4) определяем остаточный ресурс РМК

где /„ -пробег РМК на момент начала наблюдений, км.

В третьей главе рассмотрены методологические вопросы экспериментальных исследований. Они включали в себя: выбор, в качестве объектов исследования, бортовых редукторов мотор-колес автосамосвалов БелАЗ-7519,-75211 и их модификаций; выбор показателей оценки технического состояния РМК, свойств и состояний работающего масла; разработку технических средств для проведения эксперимента, включающую прибор люфтомер Л-РМК-1; план проведения эксплуатационных испытаний, предусматривающий определение количества автомобилей в группах, количество проб, отбираемых с одного агрегата и периодичность их отборов; вопросы обеспечения точности и достоверности полученных результатов. Кроме того в главе подробно рассмотрена методика проведения стендовых

Сдоп, = £ АУдогт,^ /СКя.

(10)

доп, _ I

(11)

испытаний: обоснование выбора экспериментального стенда с замкнутым силовым контуром и его описание; выбор нагрузки и смазки; измерение износа зубьев шестерен.

В третьей главе также рассмотрен вопрос о целесообразности применения ультродисперсной противоизносной присадки "Гарант" к смазочному маслу, добавляемому в механические передачи с тяжелыми условиями работы.

Оценка процесса изнашивания механических передач выполнена с применением метода эмиссионного спектрального анализа масла. Процесс накопления продуктов износа в масле выражен универсальным уравнением баланса

+ 02)

где О -общее количество металла, снятого с трущихся поверхностей;

а, -количество металла, циркулирующего с работающим маслом;

Су -количество металла, потерянного с утечками;

Сое -количество металла, выпавшего в осадок.

В развернутом виде уравнение баланса для -го элемента имеет следующий вид

и - ]оо +2. 2 100 <РУ+ 100 Яос> (и)

где (7, -масса 1-го элемента-индикатора износа, поступающая в систему смазки за определенный пробег автомобиля, г;

() -масса масла на момент отбора пробы, г;

О (-масса масла на момент предыдущего отбора пробы, г;

С, -концентрация элемента-индикатора в масле на момент отбора пробы, % ;

С,.,-концентрация элемента-индикатора в пробе масла предыдущего отбора, %;

(р^ -коэффициент, показывающий какая часть продуктов износа уносится с утечками;

£ -коэффициент осадкообразования, определяемый экспериментально.

По балансу поступления продуктов износа определена масса снятого металла, которая использовалась в дальнейших расчетах (рис.1).

6', г

стпред

сяоп.

О /1 I: и /, км

Рис.1. Схема механизма износа с применением уравнения баланса: I-участок приработки; П-область возможной оценки износа; Ш-участок повышенного или аварийного износа; 1-количество металла, циркулирующего с работающим маслом; 2-количество металла, выпавшего в осадок, 3-количество металла, потерянного с утечками.

В четвертой главе представлены результаты экспериментальных исследований надежности РМК в условиях эксплуатации.

В процессе эксплуатационных исследований было установлено, что значительная часть РМК имела неудовлетворительное техническое состояние, обусловленное неработоспособными сапунами, манжетами и уплотнениями. Содержание Я/ в таких РМК в 2,69 раза выше, чем в РМК с удовлетворительной герметичностью ( Слу =0,032% ). В связи с этим эксплуатационные испытания проводились в двух качественных уровнях контроля технического состояния РМК: 1-ый уровень -рядовая эксплуатация РМК без замены масла и промывки редуктора; 11-ой уровень -эксплуатация с промывкой РМК, работой на свежем масле и полным перечнем работ по ТО и ТР согласно инструкции по эксплуатации.

В результате обработки экспериментальных данных, полученных но группе автомобилей, построены дискретные математические модели изнашивания "критических" деталей РМК автомобилей БелАЗ, работающих в условиях угольных карьеров Кузбасса. В частности, для деталей, элементом-индикатором износа которых служит железо, получены следующие модели:

1-ый уровень и Гш = 0,038^^+ о,38»(д (р ] - 10,1, (14)

где -содержание кремния в масле, г/т;

Д (р -величина суммарных угловых зазоров, град.

И-ой уровень и р. = 0,014/74-0,+5,44 . (15)

Для сепараторов подшипников сателлитов при П-уровне эксплуатации

иСи = 0,0003 + 0,054(д -1,41. (16)

Интерпретация вышеуказанных моделей показала, что преобладающее влияние на снижение интенсивности изнашивания деталей оказывает П-ой уровень эксплуатации. Существенное влияние на интенсивность изнашивания РМК оказывает содержание кремния в масле и суммарный угловой зазор. Суммарный угловой зазор формируется за счет выбора всех зазоров в шлицевых и зубчатых зацеплениях, при прокручивании торсионного вала люфтомером Л-РМК-1. Вязкость, определяющая исходные свойства масла, в нашем случае, оказалась незначима, т.к. мало влияет на процесс изнашивания и была исключена из математических моделей (14), (15) и (16).

В результате эксплуатационных испытаний было установлено непропорциональное поступление элементов износа и загрязнения. Поэтому, при оценке влияния кремния на износ, были определены общие закономерности для бортовых редукторов, представленные математическими моделями

СРе= 3 324е-0'48С*+0ДС„ + «И8;

ССа = 446,76е"2,19С' + 0,08С,, + 212; (17)

Сси = 275<Г1'1С'- + 0,025(^ + ! 72,8,

где Се.'Сси'С&-концентрация Ре, Си, & в работающем масле, г/т.

Экспоненциальная часть модели характеризует область нормального износа, линейная -область повышенного или аварийного износа.

Установлено, что в осадках РМК доля продуктов неорганического происхождения находится в пределах 5,6...22,6%, а доля загрязнений, удаляемая при смене масла из РМК, составляет 87%. Эмиссионный спектральный анализ проб осадка показал, что его химический состав в среднем на 84% состоит из элементов износа и 16%- дорожной пыли. Коэффициент осадкообразования изменяется в довольно широких пределах: для

сталей- 0,03...0,645, для цветных металлов -0,04...0,56, для элементов дорожной пылн- 0,07...0,645.

В результате корреляционного анализа установлена связь между коэффициентом осадкообразования элементов и их концентрацией в масле, аппроксимирующаяся экспоненциальным уравнением (рис.2), что позволило выполнить расчет наработки на отказ без разборки РМК.

0 4 8 СэПО2, Ссг 10: ,г/т 0 2 4 Сзп 10, Срь 10, г/т

О 10 20 30 Сеч 10,г/т

Рис.2. Аппроксимирующие зависимости коэффициента осадкообразования от концентрации химических элементов в работающем масле РМК БелАЗ-7519: 1- железо; 2- кремний; 3- алюминий; 4- хром; 5- медь; 6- олово; 7- свинец; 8- никель.

В пятой главе разработаны пути повышения надежности редукторов мотор-колес и эффективности использования работающего масла. Основными путями повышения долговечности в условиях транспортного предприятия являются диагностирование и прогнозирование остаточного ресурса редукторов, снижение загрязненности и контроль качества работающего масла, а также использование противоизносных присадок в масле.

В процессе эксплуатационных испытаний РМК были определены браковочные показатели работающего масла, при достижении которых происходит увеличение интенсивности изнашивания деталей редукторов. Результаты расчетов номинальных и предельно-допустимых значений для диагностирования системы РМК-масло, выполненных в соответствии с формулами (8) и (9), представлены в таблицах I и 2.

Достоверность результатов диагностирования базируется на сравнении результатов спектрального анализа с результатами метода взвешивания деталей ( расчет выполнен для автомобильного компрессора) или с ре-

зультатами уменьшения объема деталей (расчет выполнен для шестеренчатого редуктора с использованием метода слепков ).

Систематическая ошибка спектрального анализа масла ( Д ) определялась по формуле

где (7слда))(7эсш-количество продуктов износа определенное методом слепков (взвешивания) и методом спектрального анализа масла.

Величина систематических ошибок составила 15%, достоверность диагностирования 85%.

Таблица 1.

Физико-химические параметры контроля системы РМК-масло

Параметры диагностики М-14 В2 ТАП-15 В

номинальное предель ное номинальное предель ное

Кинематическая вязкость масла при 100"С, сСт 14,0 >24,0 <9,0 14,5 18,2

Содержание негорючих примесей в масле, % 2,13 4,4..6,6 0,4 1,4

Водородный показатель 4,1 9,15...12,3 5,5 8,0

Зольность масла, % 2,0 3,8...4,9 0,8 2,6

Наличие воды*) отс. следы отс. следы

Температура вспышки масла, "С 170 150...130 180 140

Диспергирующие свойства масла, балл 0,87 0,72...0,64 0,85 0,7

*) Наличие воды определяется качественно по потрескиванию или расплескиванию масла, нагретого до температуры 100... 105" С.

Таблица 2.

Диагностические параметры спектрального анализа работающего масла М-14В2

Параметры номинальное предельное

железо 13,73 35,0

Скорость поступле- медь 0,64 1,55

ния элементов

износа в масло, хром 0,40 1,60

г/104 км никель 0,34 1,03

свинец 0,29 1,12

железо 2000 5700

хром 20 180

Концентрация никель 60 280

элементов износа

и дорожной пыли в медь 215 480

масле, г/т

свинец 20 125

олово 3,3 66

алюминий 160 1090

кремний 870 2300

1й

Таблица 3.

Результаты прогнозирования остаточного ресурса РМК при различных уровнях эксплуатации

Уровень эксплуа тации Кол. РМК Средняя скорость износа, гРе/104 км Средняя наработка на момент про- Остаточный ресурс до 10 -процентного износа зубьев шестерен, тыс. км

гнозирования " тыс. км до допустимой массы снятого металла до предельной массы снятого металла

I -ый 8 14,5 60,0 20,0 54,0

11 -ой 8 7,5 60,0 90,0 130,0

На базе установленных закономерностей интенсивности изнашивания спрогнозирован остаточный ресурс зубчатой цилиндрической передачи РМК. Этот расчет выполнен с учетом соотношений поступления химических элементов износа в масляную систему бортовых редукторов от трущихся деталей. В качестве критерия принято относительное уменьшение толщины зубьев шестерен на 10% по делительной окружности. Из таблицы 3 видно, что при 1-ом уровне эксплуатации средний прогнозируемый ресурс до предельной массы снятого металла составляет 114 тыс. км. Такой ресурс соответствует теоретическому допустимому ресурсу. Наглядно, полученные результаты можно выразить формулой

/, = Сго/[/,1Р = 165.10714.5-114.103 КМ (19)

где С пред -предельная масса железа в масле РМК, при которой возможен отказ, г;

-интенсивность изнашивания при 1-ом уровне эксплуатации,

г/104 км.

При 11-ом уровне эксплуатации ресурс в среднем возрастает в 1,6 раза.

Экспериментальные исследования позволили предложить диагностирование общего технического состояния механической части бортового редуктора по замерам суммарных угловых люфтов в зазорах соединений. По замерам суммарных угловых люфтов и люфтов шлицевых соединений были рассчитаны предельные нормы, которые составили: -суммарный угловой люфт- 33 град.; -торсионный вал -солнечная шестерня 1-го ряда- 5 град.; -водило 1-го ряда -солнечная шестерил П-го ряда- 11 град. Экспериментальные исследования позволили произвести оценку влияния медьсодержащей присадки "Гарант" на повышение долговечности зубчатых передач. Для испытания зубчатых колес была разработана установка с нагружением замкнутого силового контура по способу предложенному проф. В.Н. Кудрявцевым. При равных условиях нагружения (45 кг), времени испытаний (90 часов), числа циклов нагружения ( 12* 106 ) и других показателей, испытания проводились в двух уровнях: 1-ый уровень-работа стенда на базовом масле М-14В2, П-ой уровень- работа на базовом масле М-14В2 с добавлением 1% присадки "Гарант" к объему заливаемого в редуктор масла.

Стендовые испытания дали возможность определить показатели изнашивания зубчатых передач и показатели антифрикционных свойств масла, который выражен соотношением между содержанием изношенного металла ( ) и содержанием меди в присадке ( (7С.„ )• Эксплуатационные испытания, проведенные на РМК, практически полностью совпадают с результатами стендовых испытаний. При этом наблюдается следующее равенство между показателями износа и антифрикционных свойств

где Л5" пр, Д5 , 2(7 пр ,2(7 " соответственно относительный износ

зубьев и масса снятого металла при работе передачи с присадкой и без нее.

Следовательно, при эксплуатации РМК с присадкой "Гарант" ресурс деталей увеличился в среднем в 1,67 раза.

Результаты исследований внедрены в АООТ "Вахрушевразрезуголь"

1. Произведен выбор показателей долговечности бортовых редукторов, в основу которых положена информация, заключенная в пробах работающего масла Для оценки изнашивания деталей РМК по количествен-

на

(20)

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

ным и качественным показателям, наиболее приемлемым является метод эмиссионного спектрального анализа масла. В месте с тем, использовалась дополнительная информация о техническом состоянии бортовых редукторов и их масел с применением методов инструментальной и визуальной оценок.

2. В результате выполненных теоретических исследований разработаны математические модели изнашивания деталей РМК как функции ог различных факторов с использованием корреляционно - регрессионного анализа.

3. Установлено, что ресурс "критических" деталей в рядовых условиях эксплуатации снижается для солнечной шестерни 1-го ряда в 1,3 раза, для подшипников сателлитов - 1,5 раза. При этом основными причинами отказов являются процессы изнашивания и усталость металла. Усталость металла обусловлена недостаточной контактной выносливостью зубьев шестерен.

4. Выявлены закономерности процесса осадкообразования в системе смазки РМК. На основе этих закономерностей предложены формулы для расчета показателей этого процесса, что позволяет повысить достоверность оценки износа деталей.

5. Выявлена наиболее тесная корреляционная связь между коэффициентом осадкообразования и концентрацией металлов стальных деталей и менее тесная - цветных металлов и элементов дорожной пыли.

6. Разработана методика эксплуатационных испытаний бортовых редукторов по уровням, которая позволяет при равных условиях работы выявить ненадежные элементы (детали) и наметить пути повышения их долговечности

7. Показана возможность диагностики системы РМК-масло с применением метода эмиссионного спектрального анализа масла на фотоэлектрической установке типа МФС, а также определены диагностические параметры системы, которые позволяют при выполнении ТО выявлять техническое состояние РМК без его разборки.

8. На основе закономерностей процесса изнашивания определен остаточный ресурс зубьев цилиндрических шестерен РМК. Установлено, что при 1-ом уровне эксплуатации ресурс РМК составляет от 50 до 114 тыс. км. При Ii-ом уровне эксплуатации ресурс возрастает в 1,5... 1,8 раза и соответствует сроку службы зубчатых шестерен РМК по контактным и из-гибным напряжениям.

9. В качестве средства повышения долговечности РМК, впервые разработан прибор инструментальной диагностики люфтомер JI-PMK-1.

10. Установлены предельные значения угловых люфтов, при достижении которых эксплуатация автомобиля становится не целесообразной из-за аварийного износа зубчатых сопряжений РМК.

11. Впервые разработана методика испытаний присадок к смазочному'маслу, реализованная на стенде с замкнутым силовым контуром. Сравнительные испытания присадки "Гарант", позволяют выявить оптимальный антифрикционный показатель, который качественно отражает картину процесса изнашивания зубчатых передач.

12. Установлено благоприятное воздействие присадки "Гарант", добавляемой в масло РМК, на повышение долговечности зубчатых тяжелона-груженных передач. При эксплуатации РМК с присадкой "Гарант" ресурс деталей увеличился в 1,5... 1,8 раза.

13. Годовой экономический эффект: от применения присадки "Гарант" составил 31,8 млн. рублей на один автомобиль (в ценах 1996 года); от внедрения диагностирования РМК по параметрам работающего масла -9,49 млн. рублей на один автомобиль (в ценах 1996 года).

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Власов Ю.А., Тищекко Н.Т. Диагностирование редукторов мотор-колес автомобилей БелАЗ с помощью люфтометрии. Томск, гос. архит,-строит. акад. Томск, 1995,- 9 с. Деп. в ВИНИТИ, N 487-В95.

2. Власов Ю.А., Тшценко Н.Т. Теоретические исследования надежности системы бортовой редуктор-масло. Томск, гос. архнт.-строит, акад. Томск, 1995,- 13 с. Деп. в ВИНИТИ, N 313-В96.

3. Власов Ю.А., Аметов В.А., Тищенко Н.Т. Оценка влияния медьсодержащих присадок в работающем масле на повышение работоспособности зубчатых передач В сб.: Практическая трибология. Серия международная инженерная энциклопедия. Мировой опыт. 1994. Т.1-с.148.

4. Беляев А.Е., Власов Ю.А., Аметов В.А. Выбор параметров рабочей жидкости для диагностирования гидросистем карьерных самосвалок. Тезисы докладов III Всесоюзной научно -техн. конф. Улан -Удэ, 1989 -с.78.

5. Власов 10.А., Тищенко Н.Т., Аметов В.А. Метод оценки влияния медьсодержащих присадок в работающем масле на повышение работоспособности зубчатых передач. Информ. листок N 43-94. Томск, ЦНТИ, 1994 -4 с.

6. Власов Ю.А., Тищенко Н.Т., Аметов В.А. Оценка работоспособности редукторов мотор-колес автомобилей БелАЗ по предельным концентрациям металла в масле. Информ. листок N 91-94. Томск, ЦНТИ, 1994.- 4 с.

7. Тищенко Н.Т., Власов Ю.А., Домрачев В.Г. Исследование изнашивания редукторов мотор-колес автомобилей БелАЗ.- Тезисы докладов научи. -технич. конф. Томск, гос. архнт.-строит. акад. - Томск, 1995,- с. 14.

8. Тищенко Н.Т., Власов Ю.А. Диагностика редукторов мотор - колес автомобилей БелАЗ методом спектрального анализа масла. - В сб.: Материалы международной научно - практической конференции "Город и транспорт". Омск, 1996. - с. 124-125.