автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Методы и средства диагностирования коробок передач на примере тракторов семейства "Кировец"

Введение

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Надежность работы трансмиссии тракторов "Кировец" и параметры технического состояния коробок передач

1.2. Оцределение технического состояния трансмиссии колесных тракторов при их сборке, во время эксплуатации и ремэнта и приспособленность тракторов к диагностированию

1.3. Анализ методов диагностирования трансмиссий

1.4. Анализ развития электронных приборов и систем для диагностики машин и механизмов

1.5. Цель и задачи исследований.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ. ПО ОБОСНОВАНИЮ СПОСОБА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ КОРОБОК ПЕРЕДАЧ

2.1. Возмущающие силы в зубчатых передачах.

2.2. Силы, действующие в подшипнике качения

2.3. Связь параметров виброакустического сигнала с параметрами технического состояния коробки передач.

2.4. Обоснование метода выделения и цреобразо-вания вибросигнала.

2.5. Динамика работы фрикционных муфт сцепления

2.6. Связь параметров переходных процессов, возникающих при включении и выключении фрикционов с параметрами технического состояния фрикционов тракторных коробок передач

2.7. Выводы.

3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Программа исследований.

3.2. Оборудование и аппаратура для исследований

3.3. Методика проведения экспериментальных исследований в лабораторных условиях.

3.4. Методика экспериментальных исследований в условиях ЛПО "Кировский завод"

3.5. Методика эксплуатационных исследований в условиях районного объединения Госкомсельхоз-техника "Тосненское"

3.6. Обработка экспериментальных данных. Оценка погрешности диагностирования.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1. Результаты исследований отказов коробок передач тракторов семейства "Кировец"

4.2. Результаты лабораторных исследований

4.3. Результаты экспериментальных исследований v в условиях Ж0 "Кировский завод".

4.4. Определение предельных и допустимых значений диагностических параметров. Оценка погрешности диагностирования.

4.5. Результаты эксплуатационной проверки разработанных методов диагностирования КП

4.6. Расчет экономической эффективности от внедрения мероприятия по диагностированию коробок передач тракторов "Кировец"

4.7. Выводы.

5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ КОРОБОК

ПЕРЕДАЧ.

5.1. Составление программ измерения диагностических параметров.

5.2. Оцределение трудоемкости диагностирования КП

5.3. Технология диагностирования КП.

Выводы и основные результаты работы

Важнейшим условием успешной реализации Продовольственной программы СССР, принятой майским (1982 г.) Пленумом ЦК КПСС, являются ускорение научно-технического прогресса и укрепление материально-технической базы сельского хозяйства на основе дальнейшего развития механизации и химизации производства, широкой мелиорации земель. Продовольственной программой предусматривается к 1990 году в основном завершение комплексной механизации земледелия и животноводства 2 , требуется постоянно повышать технический уровень, качество и нацежность тракторов, комбайнов, машин и другого сельскохозяйственного оборудования 1,2 .В последние годы парк машин пополнился новыми энергонасыщенными тракторами типа K-70I, T-I50K, МТЗ-80 (82). Предусмотрено поставить сельскому хозяйству за десятилетие 3740-3780 тысяч тракторов 2 . Однако увеличение энергонасыщенности тракторов привело к усложнению конструкций узлов, агрегатов и трактора в целом. Поэтому новая техника, как отмечалось на ХХУ1 съезде КПСС и на майском (1982 г.) Пленуме ЦК КПСС, требует дальнейшего развития и специализации ремонтно-обслуживающих баз, более качественного технического обслуживания и ремонта, обеспечения и внедрения в производство нового оборудования для обслуживания и ремонта.В настоящее время эксплуатация тракторов в хозяйствах сопровождается длительными простоями из-за технических неисправностей. В то же время от 15 до 45^ отправленных в капитальный ремонт агрегатов не достигает предельного состояния. Потери от простоев из-за неисцравной техники составляют 20^ рабочего времени смены. - 6 Улучшение эксплуатации, увеличение ресурса тракторов, а также снижение затрат на преждевременный ремонт возможно при использовании современных высокоцроизводительных методов и средств технического диагностирования, позволяющих перейти к систему ремонта по необходимости. Поэтому актуальной является задача разработки методов и средств технического диагностирования сельскохозяйственной техники В условиях эксплуатации сельскохозяйственной техники, и особенно таких тракторов, как "Кировец", одной из важнейших является задача повышения надежности работы трансмиссии, в частности коробок передач. Около 30^ отказов агрегатов трактора "Кировец" приходится на трансмиссию, основным звеном которой является коробка передач.Качество сборки новых и отремонтированных коробок передач, а также существующие методы и средства контроля качества сборки остаются пока на невысоком уровне.Перечисленные факты свидетельствуют о необходиглости контроля технического состояния узлов и соцряжений у новых коробок передач после их сборки, осуществления послеремонтного контроля, а также проведения операций диагностирования в условиях эксплуатации. jto цроведения контроля узлов и сопряжений коробок передач в условиях эксплуатации в настоящее время существуют различные диагностические средства. Почти все они основаны на прямых методах измерения структурных параметров, требующих разборки коробки передач [771 . Существующие методы и средства не позволяют автоматизировать процесс диагностирования. Основными недостатками существующих методов и средств диагностирования являются их высокая трудоемкость и цроведение диагностики только общего технического состояния коробки передач. - 7 Настоящая работа посвящена разработке новых методов и средств диагностирования узлов и сощ)яжений коробок передач с гидравлическим управлением на примере тракторов семейства "Кировец". - 8

ВЫВОДЫ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. В результате теоретических исследований разработаны методы оценки технического состояния для условий эксплуатации,сборки и ремонта, обеспечивающие комплексное диагностирование КЛ тракторов "Кировец". Определены математические модели связи амплитуды вибрационного ускорения с погрешностями зацепления зубчатых колес (боковой зазор) и радиальным зазором подшипников качения, давления в гидросистеме управления КП в момент выключения фрикциона и времени разгона ведомой части фрикциона от его технического состояния.

2. В результате экспериментальных исследований определены оптимальные зоны установки виброизмерительных преобразователей для измерения диагностических параметров механизмов и сопряжений редукторной части КП. При диагностировании с учетом взаимной приспособленности датчик следует устанавливать вместо верхнего болта крышек крепления передней части промежуточного вала и задней части раздаточного вала.

3. Зависимость амплитуды вибрационных сигналов от погрешностей в зубчатых зацеплениях коробок передач тракторов типа "Кировец" выражается полиномом первого порядка, что подтверждается как теоретическими, так и экспериментальными исследованиями.

4. В результате экспериментальных исследований установлены допустимые значения диагностических параметров, соответствующих исправному состоянию механизмов КП. Эти значения по диагностическим точкам не превышают величины:^ = 75тВ;ЛБ2 = 82тВ;

БЗ = = 64 т В средневыпрямяенного значения для виброакустического метода. При этом, погрешность диагностирования не превышает 8,5%. Допустимые значения диагностических параметров, соответствующих предельному износу дисков трения фрикционов равны: для времени разгона - 1,403 с, для давления выключения 0,1623 МПа. При этом погрешности диагностирования не превышают значений 4,85$ и 7',85$ соответственно.

5. Для сельскохозяйственного производства на базе новых методов разработан диагностический виброизмерительный прибор, который прошел эксплуатационную проверку на ЛПО "Кировский завод" и РО Госкомсельхозтехники "Тосненское". Для оценки технического состояния механизмов КП разработана технология диагностирования с использованием диагностической системы КИ-13940 (ДИПС) и диагностического виброизмерительного прибора. Разработанная технология была апробирована на пункте диагностирования в Тоснен-ском РО Госкомсельхозтехники. Трудоемкость диагностирования по основным параметрам системой КИ-13940 (ДИПС) составила 0,72 чел.-ч, по вибрационным параметрам диагностическим прибором -0,456 чел.-ч. Достоверность определения технического состояния механизмов КП составила 93,5$.

6. Использование разработанных методов и технологии диагностирования механизмов КП по предварительным расчетам даст годовой экономический эффект в размере 7,64 руб. в расчете на одну корыбку передач.

1. Материалы ХХУ1 съезда КПСС. М.: Политиздат, 1.8I, 222 с.

2. Материалы майского пленума ЦК КПСС 1982 года. Продовольственная программа СССР на период до 1990 года и меры по её реализации. М.: Политиздат, 1982, Н О с.

3. Ремонтная индустрия, Газета "Правда" за II мая 1982 года.

4. А.с. i 861704 (СССР). Способ определения технического состояния распылителей форсунки дизелей и устройство для его осуществления. Авторы: В.А.Аллилуев, Н.С.2{дановский, М.В.Козлов, Б.Г.Мартынов, Б.И. I98I, В 33.

5. А.с. J^ 950231 (СССР). Способ определения технического состояния молотильного барабана и устройство для его осуществления. Авторы: В.А.Аллилуев, И.М.Зябиров, В.В.Щухин, Б.Г.Мартынов. Б.И. 1982, № 30.

6. А.с. В 985730 (СССР). Способ диагностирования форсунки дизельного двигателя и устройство для его осуществления. Авторы; В.В.Мухин, Б.Г.Мартынов, Т.Т.Исаева. Б.И. 1982, В 48.

7. Положительное решение но заявке f 3580I72/25-06/I67/I02 от2604.83 (СССР). Способ диагностирования двигателей внутреннего сгорания. Авторы: В.А.Аллилуев, В.Ф.Скробач, А.Г.Мамедов, Б,Г.Мартынов.'

8. Агеев Л.Е. Основы расчета оптимальных и допустимБК режимовработы машинно-тракторных агрегатов. Л.: Колос, 1978, 294 с.

9. Адлер 10.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976, 279 с.

10. Аллилуев В.А., Ермолов Р.С. и др. Об измерении импульсныхвиброакустических сигналов. Записки ЛСХИ, т.229, Л.-Пушкин, 1974, с.34..40. - 179

11. Аллилуев В.А., Ждановский Н.С., Николаенко А.В. и др. Тех-.ническая диагностика тракторов и зерноуборочных комбайнов. М.: Колос, 1978, 287 с.

12. Аллилуев В.А., Мартынов Б.Г., Плавильщиков А.А. Некоторыеособенности измерительных информационных систем для вибрационного диагностирования двигателей внутреннего сгорания. Сборник научных трудов ЛСХИ, т.386, Л.-Пушкин, 1980, с.81.. 84.

13. Аллилуев В.А., Мартынов Б.Г., Ермолов Р.С. Схема обработкиинформации и выделения диагностических параметров ДИПС-К736. Сборник научных трудов ЛСХИ, т.368, Л.-Пушкин, 1979, с.II.. 15.

14. Арипин И.Н. Диагностирование технического состояния автомобилей. М.: Транспорт, 1978, 281 с.

15. Балтабаев Б.Р. Исследование и разработка метода диагностирования основных механизмов двигателей энергонасыщенных тракторов применительно к системе ДРШС. Автореф.дисс.канд. техн.наук. Л.-Пушкин; I98I, 16 с.

16. Бейзельман Р.Ф., Цыпкин Б.В. Подшипники качения. М.: Машгиз, I960, 608 с.

17. Вельских В.И. Диагностика технического состояния и регулировки тракторов. М.: Колос, 1973, 495 с.

18. Вельских В.И. Справочник по техническому обслуживанию идиагностированию тракторов. 2-е изд., перераб. и доп., М.: Россельхозиздат, 1979, 416 с. - 180

19. Белый И.Ф. Исследование и разработка вибрацронно-акустического метода диагностирования ведущих мостов тракторов типа "Кировец". Автореф.дисс.канд.техн.наук. М., 1982, 23 с.

20. Беляев Н.М. Сопротивление материалов. М.: Наука,1976,608 с.

21. Бендат Д., Пирсол А. Применение корреляционного и спектрального анализа. М,: Мир, 1983, 312 с.

22. Биргер И,А. Техническая диагностика. М.: Машиностроение,1978, 240 с.

23. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука,1969, 576 с.

24. Вибрации в технике. Справочник, т. 5 , м.: Машиностроение,1.8I, 496 с.

25. Волгин И.В. Исследование износов и обоснование выбраковочных размеров шестерен тракторных передач. Автореф.дисс. канд.технлаук. М.: 1967, 28 с.

26. Гиберт А.И. Исследование связи ошибок в зацеплении с параметрами акустического сигнала коробок передач для целей диагностики. Автореф. дисс.канд.техн.наук. Новосибирск, 1962, 24 с.

27. Гиберт А.И. и др. Физические основы акустической диагностики механизмов. В кн. Научные труды СибЖ^ЛЭ, вып.4. Новосибирск, 1968, с.280..311.

28. Горбачев А.В. Вибрационная диагностика переднего ведущегомоста тракторов (на примере трактора МТЗ-82). Автореф.дисс. канд.техн.наук. Л.-Пушкин, I98I, 17 с.

29. ГОСТ 1643-81. Передачи зубчатые цилиндрические. Допуски.Введен с 01.07.1981.

30. ГОСТ 9178-81, Передачи зубчатые цилиндрические мелкомодульные. Допуски. Введен с 01.01.82.

31. ГОСТ 24925-81. Техническая диагностика. Тракторы. Приспособленность к диагностированию. Общие технические требования. Введен с 01.01.83. - 181

32. Гуров О.Б. О спектральном разделении сигналов зубчатых механизмов. В кн. Научные труды СибИМЭ, вып.41, Новосибирск, 1972, с.90-91.

33. Гуров О.Б. Разделение акустических сигналов цри диагностикезубчатых механизмов. Автореф. дисс.канд.техн.наук. Новобибирск, I97I, 25 с.

34. Денисов А.А. Результаты анализа безотказности работы отремонтированных тракторов К-700 и затрат на устранение отказов. Т-30, ГОСНИТИ, М., I97I, с.29-34.

35. Динамические цроцессы в механизмах с зубчатыми передачами.Под ред.М.Д.Генкина. М.: Наука, 1976, 154 с.

36. Жцановский Н.С, Аллилуев В.А., Михлин В.М. Диагностика автотракторных двигателей с использованием электронных приборов. Л.-Пушкин, 1973, 128 с.

37. Ждановский Н.С, Аллилуев В.А., Николаенко А.В,, УлитовскийБ.А. Ддагностика автотракторных двигателей. 1.: Колос, 1974, 264 с.

38. Ждановский Н.С, Николаенко А.В. и др. О диагностическомконтроле двигателя и агрегатов трансмиссии тракторов "Кировец" на основе спектрального анализа масел. Научные труды ЛОХИ, T.3I9, Л.-Пужин, 1977, 12-21.

39. Ждановский Н.С, Улитовский Б.А., Аллилуев В.А. и др. Безразборная диагностика двигателей на основе вибрационных характеристик. Труды ГОСНИТИ, т.32, М.: 1972, с.16-35.

40. Иофинов С А . Эксплуатация машинно-тракторного парка. М.:Колос, 1974, 480 с.

41. Каталог средств технического обслуживания тракторов и сельхозмашин. М.: ГОСНИТИ, 1977, 151 с.

42. Китанин В.Ф., Поветкин В.М. Исследования эксплуатационнойнадежности тракторов "Кировец". Труды ЛСХИ, т.313, Л.-Пуш- 182 кии., 1977, с.34-37.

43. Кодяакот Р.А. Диагностирование механического оборудования.Л.: Судостроение, 1980, 297 с.

44. Конышн В.А. Исследование и разработка виброакустическогометода контроля качества регулировки зацепления, конических зубчатых колес. Автореф.дисс.канд.техн.наук.М., 1974, 16 с.

45. Кояышн В.А. Анализ износа конической пары главной передачитрактора ДТ-75. В кн. Научные труды СибйМЭ, вып. 10, ч.1, Новосибирск, 1974, с.51-55.

46. Костенко СИ., Колчин А.В., Бобков Ю.К. Эксплуатация электронных средств технического диагностирования сельскохозяйственной техники. М.: Высшая школа, 1980, 254 с.

47. Кочев М.П. Исследование и разработка метода виброакустической диагностики редукторов заднего моста автомобилей. Автореф.дисс.канд.техн.наук, М.; МАДИ, 1974, 28 с.

48. Литвиненко Г.П. Исследование надежности и долговечноститрансмиссий тракторов. Автореф. дисс.канд.техн.наук. Киев: 1970, 25 с.

49. Любельский В.И. Исследование метода дифференциального диагностирования сопряжений зубчатых передач на примере трансмиссий трубоукладчика. Автореф. дисс.канд.тежнаук, М.: 1975, 23 с.

50. Макс Ж. Методы и техника обработки сигналов при физическихизмерениях. М.: Мир, 1983, 312 с.

51. Маршрутная технология диагностирования составных частейтракторов. М.; ГОСНИТИ, 1977, 278 с.

52. Мачнев В.А. Исследование и обоснование виброакустическогоспособа диагностирования коробок передач тракторов. Автореф. дисс. канд.техн.наук. М.: 1980, 21 с. 183

53. Мельников С В . , Алешин В.Р., РОЩРШ П.М. Планированиеэксперимента в исследованиях сельскохозя15ственных процессов, М.: Колос, 1972, 168 с.

54. Штков А.А., Кардашевскш! С В . Статистические методы всельхозмашиностроении. М.: Машиностроение, 1978, 360 с.

55. Михлин В.М. Проблемы технической .диагностики сельскохозяйственных машин. "Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства", В II, 1977, с.48-51.

56. Оверченко Г.И., Жамбалов Ш.Ж. Результаты анализа затрати расхода запасных частей при ремонте агрегатов трансмиссий трактора К-700 на специализированных предприятиях системы Сельхозтехника. Труды ЧИМЭСХ, вып.116, Челябинск, 1976, с.5-6.

57. Обморшев А.Н. Введение в теорию колебаний. М.: Наука,1965, 276 с.

58. Пановко Я.Г. Вве,ден1^ е в теорию механического удара. М.:Наука, 1977, 232 с.

59. Павлов Б.В. Акустическая диагностика механизмов. М.:Машиностроение, I97I, 223 с. - 184

60. Павлов Б.В. Кибернетические методы технического диагноза.М.: Машиностроение, 1966, 123 с.

61. Пантеленнко В.И. Некоторые вопросы температурной диагностикиагрегатов трансш^ссий автомобилей. Автореф.дисс.канд.техн. наук. М.: I97I, 26 с .

62. Пеллинец B.C. Измерение ударных ускорений. М.: Изд-во стандартов, 1975, 288 с.

63. Поляков B.C., Барбаш И.Д. 1%фты. Л.: Машиностроение, 1973,336 с.

64. Пляскин Pi.И. Оптимизация технических решений в машиностроении. М.: Машиностроение, 1982, 176 с ,

65. Рекомендации по использованию ремонтно-диагностической мастерской Г0СШ1ТИ-4 (МПР-9924-ГОСНИТИ), 1977, 60 с.

66. Рекомендации по диагностированию машин с применением спектрального анализа. М.: ГОСШШ!, 1975, 43 с .

67. Реммерс. Спектры возбуждения в зубчатой передаче для произвольных шаговых погрешностей, нагрузок и расчетных коэффициентов перекрытия. Сборник научных трудов "Конструирование и технология машиностроения", т.100, .№ 4, М.: 1978, с.65-73.

68. Решения 1У Всесоювного Совещания по технической диагностике.Черкассы: Институт проблем управления, 1979, 4 с.

69. Рябцев Д.П., Вагин Б.И., Сковородин В.Я. Справочник инженерасовхоза и колхоза. Л.: Лениздат, 1982, 208 с.

70. Селицкий B.C., Мартынов Б.Г. , ivIyxHH Б.В. О контролепригодности трактора K-70I для диагностирования. Научные труды ЛСХИ, т.406, Л.-Пушкин, I98I, с.37-38.

71. Скробач В.Ф. Вероятностно-статистическая оценка показателейкачества работы ЖА. Л.: ЛСХИ, 1983, 17 с. - 185

72. Соловьев В.И, Исследование и разработка метода диагностирования механизмов тракторного двигателя по параметрам виброударных импульсов, выделенных в ультразвуковом диапазоне. Автореф.дисс.канд.техн.наук. Л.-Пушкин, 1975, 23 с.

73. Техническая диагностика и ремонт оборудования в горнохимической промышленности. Научные труды ГИТХС, М.; 1973, 120 с.

74. Технология диагностирования тра1СТоров. М.: ГОСНЙТИ, 1973,280 с.

75. Технология диагностирования тракторов. М.: ГОСНЙТИ, 1974,234 с.

76. Технология диагностирования колесных тракторов (технологические карты). М.: ГОСНИТИ, 1976, 196 с.

77. Технология и организация диагностирования тракторов с применением спектрального анализа масел. М.: ГОСНЙТИ, 1979, 95 с.

78. Тракторы К-700, K-70I. Руководство по текущещ ремонту. М.:ГОСНЙТИ, 1979, 196 с.

79. Трактор K-70I. Технология технического обслуживания. М.:ГОСНИТИ, 1974, 222 с.

80. Транспортное двигателестроение за рубежом. Информационныйсборник № 68, М.: 1974, с.27-42.

81. Ульман И.Е., Игнатьев Г.С. Акустическая диагностика топливной аппаратуры дизеля в ультразвуковом диапазоне. Труды ЧИМЭСХ, ВЫП.59. Челябинск, I97I, с.35-39.

82. Финк 1,М. Сигналы, помехи,ошибки. М.: Связь, 1978, 272 с.

83. Харкевич А,А. Борьба с помехами. М.: Наука, 1965, 275 с.

84. Хейнлейн В.Е., Холмс В.Х. Активные фильтры для интегральныхсхем. М.: Связь, 1980, 656 с.

85. Черепанов С. Техническое обслуживание и ремонт машин всельском хозяйстве. М.: Колос, 1978, 288 с. - 186

86. Шасси трактора К-700. Технические требования на капитальный ремонт. Часть I, П. М.: ГОСНИТИ, 1975, 361 с.

87. Шефтель Б.Т., Шаницын А.А. Вибрация шарикоподшипника с радиальным зазором. Машиноведение, М.: Наука, 1973, Ги 4, с.29-35.

88. Шефтель Б.Т. Расчет о:шдаемой вибрации шарикоподшипникаот волнистости желоба внутреннего кольца. Машиноведение, М.: Наука, 1966, Ш 6, с.73-77.

89. Шкаликов B.C. Измерение параметров вибрации. М.: Машиностроение, 1970, 54 с.

90. Шкаликов B.C. и др. Измерение параметров вибрации и удара.М.: Издательство стандартов, 1980, 280 с. Pf Sbim.zt5ety M.F. Uohshcke AusaaEeu oleu SbiaaHoUtg. mechancschez Sbfinasiiteme. Masekineii ^aiiittknit, 1975,M^5.

91. Ml Hon ^. ^iag-noiiCc centzei. ^oniktkezn Automailuetfouznae, m5,voHB Jf^-47 1 ) •

93. Общее количество измеряемыхдиагностических параметров ед. в том числе: по K-70I из них ресурсных "

94. Считать целесообразным доработать технологию диагностирования (с техническими требованиями) с помощью ДИПС по образцу технологии "Урожай-1Т".