автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Нормирование и повышение долговечности деталей шасси колесных тракторов класса 30 кН

:и 1

ХАРЬКОВСКИЙ ИНСТИТУТ МЕХАНИЗАЦИИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

На правах рукописи

КУХТОВ Валерий Георгиевич

УЖ 629.114.2.02 - 191

НОРМИРОВАНИЕ И ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ДЕТАЛЕЙ ШАССИ КОЛЕСНЫХ ТРАКТОРОВ КЛАССА 30 кН

Специальность: 05.20.03 - эксплуатация, восстановление и ремонт сельскохозяйственной техники

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Харьков - 1991

Работа выполнена в ПО "Харьковский тракторный завод им С. Орджоникидзе"

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Кугель Р.В.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Ашлович В.Я. кандидат технических наук Сычев И.П.

Водущее предприятие - Украинский филиал ГОСНИТИ

-л С/

«Л// 19Э1

Защита диссертации состоится " уЛУ 1991 г.

с 'часов на заседании специализированного Совета

К 120.38.01 по присуждению ученой степени кандидата технических паук при Харьковском институте механизации и электрификации сельского хозяйства.

Адрес: 310078, Харьков, ул. Артема, 44.

Отзывы на автореферат диссертации (в двух экземплярах), зг воронные печатью, просим направлять по указанному адцзесу.

С диссертацией можно ознакомиться в библир^еке ХИМЭСХ. Автореферат разослан

»<£/«есещо^1э91 г.

Ученый секретарь специализированного соЕета, кандидат технически* наук, профессор 1 Л.С. Ермо.

- 3 -

ОБШАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. В период до 2000 года для тракторного и сельскохозяйственного машиностроения предусмотрено дальнейшее увеличение производства тракторов типа Т-150 с одновременным повышением их производительности, экономичности и надежности. В частности, по колесным тракторам этого класса (30 кН) 90-процентный ресурс основных агрегатов до первого капитального ремонта должен возрасти до 10,0 тыс.ч, долкна бить существенно уволиче:1а наработка на отказ всех групп слояяостл и вместе с тем необходимо снизить удельную материалоемкость и стоимость комплекта запчастей, а также трудоемкость технического обслуживания.

Повышение долговечности агрегатов серийных тракторов, а также" создание перспективных, моделей с высоким доремонтным ресурсом и одновременным ростом их энергонасыщенности возможно лишь на основе научно обоснованных рекомендаций вытекающих из углубленного изучения процессоз старения элементов тракторных конструкций.

Цель работы - выявление причин и закономерностей накопления повреждений в деталях и сопряжениях шасси колесных тракторов класса 30 кН, изыскание путей повышения и нормирование их долговечности.

СХЗьекты исследований - агрегаты шасси и их детали серийных тракторов Т-150К.

Методика исследования. Для достижения поставленной цели и решения частных задач исследования применены методы теории вероятностей и математической статистики, моделирование на ЭВМ. Характеристики и динамика процессов старения элементов шасси определялась путем изучения их технического состояния в агрегатах, поступивших в первый капитальный ремонт из реальной эксплуатации.

Научная новизна. Разработаны теоретические положения и метод нормирования износостойкости деталей тракторов.

Разработан метод оценки предельных размеров сопряженных деталей

при заданных предельных зазорах. Характеризованы различия в скоростях изнашивания типовых деталей шасси Х-150К в условиях реальной эксплуатации.

Построены номограммы' для оценки скоростей изнашивания деталей, а также номограммы для определения предельных размеров деталей.

Выявлена динамика накопления повреждений в основных деталях ■ трансмиссии колесных энергонасыщенных тракторов класса 30 кН за период до первого капитального ремонта. Определены характеристики рассеивания износов деталей.

На основе анализа статистических данных об использовании тракторов, характеризована продолжительность работы на различных передачах и рекимы эксплуатации (частоты вращения, нагрузки) элементов шасси. Определен типовый реши эксплуатации для использования при расчетах и испытаниях.

Практическая значимость. По разработанным методикам определены нормативы износостойкости и предельные размеры деталей колесных тракторов класса 30 кН. Номограммы позволяют оперативно выявлять соотвег-. ствие износостойкости деталей нормативным величинам, а также предельные размеры деталей

Реализация результатов. По результатам исследований разработаны и внедрены мероприятия по увеличению долговечности и ремонтопригодности ряда деталей и агрегатов шасси Т-150К. Уточнены и внесены в действующую нормативно-техническую документацию параметры выбраковки деталей шасси колесных и гусеничных тракторов класса 30 кН.

Экономический эффект (долевое участие) в народном хозяйстве от внедрения уточненных параметров выбраковки деталей достигает 200 тыс.руб. на годовую программу ремонта шасси Г-150К.

Апробация работы. Основные положения диссертации и отдельных ее разделов доложены и обсуждены на заседаниях НТС ГСКБ (ХТЗ) на Всесоюзных научно-технических конференциях "Совершенствование тракторных

конструкций, их исследования и испытания", г. Москва (1979,1983 г.г.). на Всесоюзном научно-техническом семинаре "Трение изнашивание и применение фрикционных и износостойких материалов и покрытий в тракторном и сельскохозяйственном машиностроении", г. Чехов (1979 г.), на I -ой Всесоюзной научно-технической конференции "Триботехника - машиностроении" г. Москва (1933 г.), на заседании секций НТС Госстандарта "На-дегаость в технике", г. Москва (1984, 1987 г.г.). на Всесоюзном научно-техническом совещании "Триботехнологическиэ проблемы в машиностроении", г. Рига (1Э89 г.).

Публикации. Результаты исследования освещены в 24 публикациях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения четырех глав, выводов, списка литературы и приложений. Машинописных страниц 170, страниц с рисунками 62, таблиц 29, литературных источников 143, приложений 8 (72страницы). Общий объем 242 страцы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе рассмотрено состояние вопроса и сформулированы задачи исследования.

Основы теории надежности и старения машин развиты в трудах В.Я. Аниловича, D.H. Арьтемьеш, И.Н. Ееличкина, С.С. Дмитриченко В.И. Кэзарцева, Р.В. Кугеля, В.Iii. Михлша, A.C. Проникова, Ф.И. Селиванова,. Я.Б. Шора и др.

Известен ряд фундаментальных работ по вопросам трения и изнашивания в машинах: М.А. Бабичева, И.Д. Бонера, Ф.П. Боудена, H.A. Буше И.В. Крагельского, P.M. Матвеевского, М.М. Тененбаума, М.М. Хрущева, A.B. Чичикадзе и др., а также многочисленные прикладные работы по исследовании и поЕкаенио долговечности элементов конструкций, выполнении в ЩШСТМАШ, КЗТУ, МАЛИ, НАГИ, ХГШ, ХШ, ХЖЭСХ, ГОСНИТИ, ЕИСХОМ, других КИИ и БУЗзх страны. Однако, среди известных нам работ нет ис-следовакий статистического характера, позволяющих делать надежные

прогнозы долговечности элементов шасси энергонасыщенных тракторов, эксплуатируемых в широком диапазона переменных условий.

Испытания тракторов всех моделей проводятся в нормальных условиях, т.е. при соблюдении правил эксплуатации и технического обслуживания (ТО), мегяу тем почти весь парк тракторов эксплуатируется в рядовых условиях, при которых имеют место систематические нарушения правил эксплуатации и ТО приводящие к резкому снижению надежности тракторов.

Предпосылкой высокого доремонтного ресурса агрегатов (8,0 -10,0 тыс. ч) является нормирование ресурсов деталей. Применительно к изнашиваемым деталям это приводит к необходимости нормирования их износостойкости, которое позволит: уточнить требования к материалам, термообработке и различным методам упрочнения поверхностей; даст возможность использовать нормативы в качестве одного из критериев при выбора удельных нагрузок на изнашиваемьго поверхности, позволит в ряде случаев оценить износостойкость деталей на сравнительно ранних стадиях ресурсных испытаний опытных образцов новых изделий.

Обзор работ показал, что нормирование износостойкости деталей в в практике конструирования и испытаний сельскохозяйственной техники не применяется.

В соответствии с проведенным анализом состояния проблемы сформулированы следующие основные задачи исследования:

- разработать метод нормирования и перспективные нормативы износостойкости деталей шасси тракторов класса 30 кН для использования

. при конструировании и испытаниях;

- разработать метод оценки соответствия фактических скоростей изнашивания нормативам;

- разработать метод оценки предельных износоз сопряженных деталей при заданных предельных зазорах;

- изучить техническое состояние деталей в агрегатах тракторов,

поступивших в первый капитальный ремонт, выявить виды повреждений деталей и доли различных' видов в общем их числе, определить динамику изнашивания деталей и сопряжений, накопления усталостных повреждений в-деталях;

- выявить закономерности накопления повреждений типовых деталей и сопряжений, количественно оценить рассеивание износов, классифицировать кривые динамики изнашивания типовых поверхностей деталей шасси;

- определить и уточнить предельные и допустимые износы изнашиваемых деталей, оценить их долговечность и соответствие фактических скоростей изнашивания установленным нормативам износостойкости;

- проанализировать влияние ряда факторов (нагрузки, частоты вращения, конструктивных особенностей узлов, сопряжений) на интенсивность изнашивания деталей;

- разработать рекомендации по увеличению долговечности и ремонтопригодности деталей и узлов шасси Т-150К, сокращению существующего разрыва можду ресурсом деталей в реальной и нормальной эксплуатации.

Во второй главе приводятся методы нормирования и оценки соответствия нормативам фактической износостойкости, а также метод оценки предельных размеров сопряженных поверхностей при заданных предельных зазорах. С использованием известных методов оценки динамики изнашивания предложена последовательность обработки статистических данных об износах деталей тракторов, поступивших в первый капитальный ремонт. Излагаются программа и методика экспериментальных исследований, характеризуются объекты исследований.

Нормативы износостойкости деталей, необходимые для оперативного выявления деталей с неудовлетворительной износостойкостью, должны разрабатываться исходя из условия обеспечения необходимого ресурса деталей, т.о. скорость изнашивания должна быть такой, чтобы изнашиваемая поверхность не достигла предельного состояния ранее заданной на-

- в -

работки.

При разработке нормативов и оценке соответствия фактических скоростей изнашивания нормативным принималось во внимание:

- нелинейность динамики изнашивания, т.е. изменение скорости изнашивания в течении заданной наработки;

- вероятностный характер процесса изнашивания, обуславливающий рассеивание износов одноименных деталей и скоростей их изнашивания.

В частном случае, при постоянной скорости изнашивания, максимально допустимая скорость изнашивания поверхности детали определится как

ЗИ К

V-• <1>

н

где ЗИ - запас на износ изнашиваемой поверхности, определяемый как разность предельного и начального размеров;

Кн - величина заданного (нормативного) ресурса детали.

Рядом авторов установлено, что для аппроксимации кривых изменения износа в зависимости от наработки приемлема степенная функция вида

и(-к> - Усга + ди , (г)

где Ус - показатель скорости изнашивания, зависящий от величины и характера нагрузки, свойств, материалов и конструктивных характеристик сопряженных деталей, а также особенностей среды в контакте; дИ - показатель приработки;

- координатная функция (приведенная наработка)

При нелинейной динамике изнашивания, аппроксимируемой степенной _

функцией, скорость изнашивания при наработке 1 определится из выражения

V. + ди

у. =-!-, (3)

г.

в частном случае, когда величина дИ пренебрежимо мала

V.

V - ' , (4)

Под V мы погашаем скорость, среднюю по интервалу времени, отличную от мгновенной Ут скбрости изнашивания в данный момент

т а - 1 V =-= а V ^ 1

т е

¿г

Скорость изнашивания выборки деталей, средняя от начала эксплуатации в заданном интервале наработки определяется как

I N

^ер = ЕЧ , (5)

II 1=1

где II — количество деталей,-износ которых измерен в заданном интервале наработки.

Из выражений (3), (4) очевидно, что нелинейный характер скорости изнашивания при постоянных значениях Ус. дИ и а определяется отношением . Моделирование этих отношений на ЭВМ при изменении величины а от 0,2 до 4,0 (характерный диапазон изменений при изнашивании деталей тракторов) в диапазоне наработок 1,0 - 10,0 гас. ч позволило количественно оценить степень изменения (уменьшения, увеличения) скоростей изнашивания по мере возрастания наработки.

Для количественной оценки степени нелинейности скорости изнашивания Еведен коэффициент, определяемый отношением

Лч.

К = ' , (6)

где - среднее значение, определенное в заданном интервале нара-

боток (1,0-10,0 тыс.ч).

Значение этих коэффициентов для исследуемых а и * вычислены на ЭВМ путем моделирования. Графическая иллюстрация изменения коэффициентов нелинейности дана на рис.1, который используется также как номограмма для определения коэффициентов нелинейности в интервале нара-

боток 1,0-10,0 тыс.ч при известном или заданном а.

Рис. I Номограмма для определения коэффициентов нелинейности скорости изнашивания

Очевидно, когда дийамика изнашивания нелинейна и необходим прогноз средней скорости изнашивания за большую наработку по данным о скоростях изнашивания при малых наработках, необходимо ввести поправку на нелинейность. В результата получим скорость изнашивания,призе-

денную к средней, которую мояио использовать для оценки соответствия со скоростью изнашивания, определенной из выражения (I). Приведенная к средней скорость изнашивания определится как

V

(7)

V = п

К

где У1 - скорость изнашивания при наработке определяемая из выражений (з) или (4);

К - коэффициент 'нелинейности скорости изнашивания при наработке определяется из таблиц или по номограмме для а, заданным или вычисленным по экспериментальным данннм о динамике изнашивания.

Изложенное относится к оценке износостойкости единичной детали (по единичной реализации).

Для оценки при наработке износостойкости группы одноименных деталей необходам обобщенный статистический показатель, учитывающий рассеивание скоростей изнашивания. По аналогии с общепринятым гамма-процентным ресурсом изделия полагаем целесообразным использовать гамма-процентную скорость изнашивания (пример, рис.2).

Уср.= 2,0 ики/100 ч 1

Ус,5 = 3.5 ккм/ЮО ч С = 0,55

У = 176 от.

РзсЕределгкие катет Сыть ог.гсано логнор-мзльныя законом

0,9 1,6 2,7 3,6 4,5 Скорость Езяагизанад, шгл/ЮО ч

Рис. 2 Распределение скоростей изнашивания боковых поверхностей зубьев солнечных шестерен бортовых редукторов трактора Т-150К.

С некоторой степенью достоверности она позволяет определить долю деталей, у которых рассматриваемая поверхность нэ достигнет предельного состояния ранее заданной наработки.

Еыбор величины гамма (7) при нормировании зависит, во-первых от технико-экономических последствий отказа рассматриваемого сопряжения во-вторых, от возможностей и стоимости производства (нэ исключены случаи, когда оптимальный уровень надеяности требует неприемлемых затрат).

Обычно при расчетах условно полагают, что отказы элементов в сборочной единице независимы. При этом вероятность недосгкаания предельного состояния деталями, определяющими ресурс данного агрегата, - зависит от числа этих деталей в агрегате.

Приближенно величину гамма мо&но определить из формулы

ь = (7. (8)

где 7 - величина гамма для нормативной скорости изнашивания детали;

7 - величина г ем.: а принятая (назначенная) для нормативного ресур са агрегата;

г. - число осноеных деталей, определяющих ресурс агрегата.

Отметим, что величину 7д конкретной детали мокно изменять (увеличивать, уменьшать), руководствуясь при этом соображениями о еозмоз ности обеспечения требуемой или уге достигнутой износостойкости рабе чих поверхностей рассматриваемых деталей, но при этом произведение принятых 7д должно быть не менее 7о-

Исходя из заданных вероятностей безотказной работы агрегатоз колесных тракторов класса 30 кН считаем целесообразным величину гамма при нормировании износостойкости деталей Еыбирать в зависимосп от группы сложности отказа, который моетт произойти из-за износ; "нормируемой" латали: для отказои 1-ой грушш слсшюоти 7 s е0-90 % 2-ой группы - 90-S5 %, З-ей группы - 95- ЭЭ%. Для корпусов и дэтале: несущей системы, которые должны вырабатывать полный срок службы тра:

тора, величина гамма должна быть близкой к 100 %.

С учетом изложенных соображений определена последовательность нормировать скорости изнашивания рабочей поверхности детали и оценки соответствия фактической скорости изнашивания нормативной.

Разработка метода оценки предельных износов сопряженных деталей обусловлена необходимостью определения запаса на износ (ЗИ), который используется при нормировании скорости изнашивания, а также для решения ряда прикладных задач, в частности, определения допустимых при капитальном ремонте износов.

В качестве критерия оценки предельных изиосов сопряженных деталей при заданном предельном зазоре в сопряжении принято условие полного использования ресурса сопряжения и, соответственно, ресурсов сопряженных деталей, т.е. исключение случаев преждевременной выбраковки деталей при ремонте.

Схема на рис.3 иллюстрирует изменение ресурсов деталей при изменении величин предельных износов.

Рис.3 Изменение ресурсов (лИ', лН") сопряженных деталей при изменен™ их предельных износов (¿И* = дИ"), И', И" - предельные износы

Из схемы очевидно - исключение преждевременной выбраковки деталей возможно при предельных износах, определенных из условия равенства ресурсов сопряженных деталей, т.е. И' = 1?" или пропорциональности скоростей изнашивания сопряженных поверхностей и назначенных предельных износов.

V И'

ср п

- = -, (10)

V' И"

ср п

где и - средние скорости изнашивания охватываемой и охватывающей деталей при наработке

В основу метода полокено допущение о постоянстве соотношений

средних скоростей изнашивания сопряженных деталей по мере увеличения

наработки, обоснованное по данным предварительных исследований.

Известно, что предельный зазор в сопряжении равен

3„ = И'+ И" + 3 . (11)

п п и иач.

где Зп - предельный зазор в сопряжении;

И^ и ¡V - предельные износы охватываемой и охватывающей деталей; Зньч ~ наиболее вероятный начальный зазор в сопряжении.

Из выражений (Ю) и (11) получил:

= <3П - 3„ач» ' (У;'р/Уср+1) (12)

Моделированием соотношений скоростей изнашивания сопряженных деталей вычислены предельные износы поверхностей деталей. Удобно определять предельный износ, используя номограмму (рис.4). Ери известных предельном и начальном зазорах и соотношении скоростей изнашивания сопряженных поверхностей определяется предельный износ для охватываемой детали (IV). Предельный износ для охватызавдей детали (1Г) определится как разность

И" = 3 - 3 - И';

п п нач п

Ц10 ОД) 0,50 0,70 090 1,10 1,30 1,50 1,70 1,30 2,10 2,50 2,50 2,70 2£0 3,10 ПРЕДЕЛЬНЫЙ ИЗНОС, ММ

ЗАПАС НА/ом) _ РАЗНОСТЬ ПРЕДЕЛЬНОГО \/'\/" СКОРОСТИ ИЗНАШИВАНИЯ

ИЗНОС НАЧАЛЬНОГО ЗАЗОРОВ V, V ~ СОПРЯЖЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ

Рис. 4 Номограмма для определения предельных изпосов деталей

Скорости изнашивания различных пар деталей неодинаковы, поскольку определяются.совокупностью сочетающихся различным образом конструктивно-технологических и эксплуатационных факторов (материал, режимы нагружения, частота вращения, неточности изготовления, способы упрочнения поверхностей, смазка, наличие и свойства абразива в сопряжении и др.). Поэтому достаточно полная статистическая оценка скоростей изнашивания возможна лишь на основе изучения динамики изнашивания элементов конструкций в условиях реальной эксплуатации.

Исследованиям старения элементов шасси Т-150К предшествовало определение номенклатуры изучаемых деталей. В нее были включены нагруженные детали, работающие в подвижных сопряжениях, поставляемые в запчасти в значительных количествах. В общей сложности исследованиям подвергались 294 различных деталей шасси (630 рабочих поверхностей).

Программа исследований предусматривала: .определение наработки и сроков службы шасси до поступления в первый капитальный ремонт: дефектоЕку деталей в агрегатах шасси, поступивших в первый капитальный ремонт, включающую: измерения рабочих поьсрхпостей деталей; изучение возникающих видов повреждений; выявление деталей с неудовлетворительной ремонтопригодностью; определение и уточнение параметров кыбрэковки деталей.

В соответствии с принятой методикой для оценки величин изиосов был использован метод измерения универсальным инструментом, который как правило используют для дефектовки деталей при капитальном ремонте. Мерительный инструмент выбирался исходя из требований, предъявляемых к точности новой детали по чертежу, а также требований СТ СЭВ 302-76, СТ СЭВ 303-76.

В третьей главе рассмотрены результаты исследования состояния деталей в агрегатах тракторов, поступивших в первый капитальный ремонт.

На 7 специализированных ремонтных предприятиях обследоЕаны дета-

ли 265 шасси серийных тракторов, поступивши, в первый капитальный ремонт при различных наработках. Собранные данные позволили выявить распределения наработок и сроков службы шасси тракторов Т-150К до поступления в первый капитальный ремонт. Установлено: средняя наработка обследованных шасси составляет 5400 м.ч; средний срок службы - 47 мае.(4 года); восьмидесяткпроцентная наработка - около 4000 м.ч; восьмидесятипроцентный срок службы - около 36 мес.; 46 % обследованных тракторов до поступления в первый капитальный ремонт работали более 4-х лег, из них 21 % более 5 лет; 15 % тракторов были сданы в капитальный ремонт при наработках менее 4000 м.ч.

Анализ собранных статистических данных об усталостных повреждениях и износах деталей позволил количественно характеризовать долю различных повреждений в общем их числе, выявить динамику изнашивания поверхностей, вычислить скорости изнашивания (мкм/100 ч) поверхностей, проанализировать влияние ряда факторов на интенсивность изнашивания.

В частности, по 29 шариковым подшипникам в 26 опорах коробки передач и раздаточной коробки (объем выборки 6364 подшипника): почти единственная причина старения подшипников - износ поверхностей качения; полученные кривые динамики изнашивания, аппроксимируемые степо-ной функцией, различны по форме, параметры кривой колеблются в широком диапазоне, так, а принимает значения от 0,76 до 3,45; средневзвешенные скорости изнашивания всех подшипников, за исключением подшипников гидромуфт, лежат в пределах от 0,41 до 1,45 мкм/100 ч, т.е. диапазон рассеивания 1:3,3; не обнаружено зависимостей между скоростью изнашивания, нагрузкой и частотой вращения подшипников; установлено, что основное влияние на интенсивность изнашивания поверхностей качения оказывает наличие и свойства абразива в масле.

По шейкам валов КП, сопряженным с внутренними кольцами подшипников, установлено: единственной причиной потери работоспособности шеек

валов является их износ; кривые динамики изнашивания характеризуются значениями а. от 0,20 до 3,29; средневзвешенные скорости изнашивания колеблются в диапазоне 0,06 - 0,30 мкм/100 ч; между скоростями изнашивания шеек и удельными давлениями на их поверхность установлена зависимость

V = 0,16 + 0,40Я + 0,4Gq2

Между частотой вращения валов КП и скоростью изнашивания шеек связи не обнаружено.

Исследование состояния стаканов, в которых установлены подшипники, показало, что износ наружных (сопряженных с гнездами в корпусах) поверхностей незначителен и нэ лимитирует долговечность сопряжений стакан-корпус. Показатель степени а для чугунных гнезд лежит в пределах 0,33-1,84, для стальных гнезд 0,35-1,33. Средневзвешенные скорости изнашивания гнезд: чугунных 0,35 - 2,34 мкм/100 ч; стальных 0,07 - 0,80 мкм/100 ч. Отсутствует зависимость между числом оборотов Еалоз и скоростьм изнашивания гнезд, сеязь между удельными давлениями в рассмотренных пределах и скоростями изнашивания наблюдается лишь для чугунных гнезд (коэффициент корреляцки-0,798), установлена связь между величиной наиболее вероятного начального зазора в сопряжении и скоростью изнашивания стальных гнезд (коэффициент коррелящш-0,905).

По результатам изучения состояш;я 15 зубчатых колес КП выполнена классификация их повреждений. Из числа обследованных 3364 колес выбракованы 164 шт (7,66 %). Наибольшую долю (2,7 Ж) в группе выбракованных составляют колеса, забракованные из-за пктткнга. Остальные виды повреждений конструктивных элементов составляют 5 Я, из них: разрушение втулок 1,54 %• износ по толщине эвольвенгкых шлицев -1,12 %, износ эвольвентных шлицев по торцам и толщине - 1,07 %•, сколы торцевых кулачков - 0,8 "; другио повреждения - 0,43 %. Не отмечено ни одного случая выбраковки зубчатых колес из-за износа по толщине зубьев. Кривые динамики изнашивания боковых поверхностей зубьев

характеризуются значениями а в диапазоне 0,18 - 3,05, средневзве-иешше скорости изнашивания 1,50 - 6,10 мкм/100 ч.

Основной причиной потери работоспособности шлицевых соединений коробки передач является их износ, при чем интенсивность изнашивания эвольвентных шлицев (5 - 20,2 мкм/ЮО ч) намного превышает интенсивность изнашивания прямобочных шлицев (0,2 - 3,0 мкм/100 ч). По результатам аппроксимации динамики изнашивания боковых поверхностей шлицев а изменяется в пределах: для прямобочных шлицев 0,45 - 2,98; для эвольвентных 0,64 - 1,86. Выполненный анализ на наличие корреляционных зависимостей показал отсутствие связей между скоростями изнашивания, удельными давлениями и частотами вращения в рассмотренных пределах. Между скоростями изнашивания и начальными зазорами в шли-цевых соединениях обнаружена связь (коэффициент корреляции 0,734).

В четвертой главе на основе полученных данных по разработанным методикам: определены соотношения скоростей изнашивания сопряженных деталей, их предельные и допустимые износы, нормативы износостойкости и выполнена оценка соответствия фактических скоростей изнашивания нормативам; классифицированы кривые динамики изнашивания; даны предложения по повышению надежности элементов конструкций; определена технико-экономическая эффективность исследований.

Пределышэ и допустимые износы уточнены у 144 из 294 исследованных деталей, в т.ч. 10 параметров выбраковки вводены дополнительно и внесены в действующую нормативно-техническую документацию.

Полученные кривые динамики изнашивания классифицированы. Установлено, что для большинства рабочих поверхностей существует преобладаний вид (или два вида) кривой динамики изнашивания.

Установленные нормативы износостойкости для достижения ресурса 10,0 - 12,0 тыс.ч типовыми деталями шасси колесного трактора класса 30 кН даны в табл.

Нормативные скорости изнашивания типовых, деталей шасси Т-150К

!Скорость изнашивания!

Наименование изнашиваемых поверхностей ! (¡.жм/100 ч) допусти-1 7,

I мая при ресурсе ! _____________________________110000 ч !_12000 ч I_____

Гнезда фланцев кардакшл передач, сопряженные с игольчатыми подшипниками 2,4 2,0 90

Боковые поверхности плицез:

- прямоточных; 6,0 5^0 95

- эвольвенгных 20,0 8,0 95

Боковые поверхности зубъев колес КП

постоянного зацепления 10,0 8,3 95

Поверхности качения шариковых подшипников 3,8 3,2 95

Шейки валов, сопряженные с внутренними

кольцами подшипников 0,9 0,7 95 Гнезда стальных и чугунных стаканов в

сопряжении с подшипниками 1.7 1,4 95 Гнезда корпусов, сопряженные с:

- наружными кольцами подшипников; 1.7 1,4 95

- стаканами 2,3 2,0 95

Поверхности стаканов, сопряженные с

корпусами 1,1 0,9 95

Поверхность трения тормозного барабана 56,0 47,0 90 Оси, сопряженные со втулками тормозных

колодок 3,2 2,5 90

Втулки тормозных колодок 6,7 5,6 90

Поверхности труби и Етулок горизонтального шарнира рамы 16,0 13,5 100

Детали вертикальных шарниров рам:

- оси; 8,0 6,7 95

- втулки 10,7 8,9 95

Боковые поверхности зубьев колес глаз-

пых передач 6.0 4.5 95

Оценка соответствия фактических скоростей изнашивания 294 исследовании х деталей (630 поверхностей) установлешшм нормативам показала, что износостойкость £2 деталей (21 £) но обсслсчиваот ресурс-10,0 тис.ч, ресурс 12,0 тыс.ч не вырабатывает 93 детали (32 %).

Результаты проведенных исследований использованы для разработки конструкторско-тохнологических мероприятий с целью увеличения наработки трактора до первого капитального ремонта и уменьшения выбраковки деталей при ремонте. Только в результате использования уточненных предельных и допустимых при ремонте размеров деталей затраты на один 'капитальный ремонт шасси Т-150К снижены на 58,63 руб. за счет сокращения выбраковки деталей и расходов на восстановление изношенных деталей. Утаерзденккй годовой экономический эффект составляет 1968 тыс. руб., в том числе на доли настоящей работы приходится 197 тыс. руб.

■ВЫВОДЫ

1. Обеспечение заданных (нормативных) ресурсов деталей тракторов требует нормирования износостойкости их поверхностей трения с учетом влияния на процесс изнашивания множества факторов, воздействующих в условиях реальной эксплуатации. Только углубленное изучение старения элементов конструкций позволяет определить наиболее эффективные пути повышения долговечности деталей.

2. В качестве нормативной предлагается скорость изнашивания, при которой вероятность того, что поверхность не достигнет предельного состояния ранее заданной наработки трактора, составляет 7 %.

С учетом вероятностного характера процесса изнашивания разработан метод нормирования износостойкости поверхностей деталей машин, а также метод оценки соотезтсвия фактических и нормативных скоростей изнашивания. Предложена номограмма для оценки' степени нелинейности скорости изнашивания.деталей при различных наработках.

3. Ка основе количественной оценки различий в скоростях изнашивания типовых, деталей разработана методика оценки предельных износоп сопряженных деталей при заданном предельном зазоре в сопряжении, предложена соответствующая номограмма.

4. Исследовано техническое состояние деталей 255 комплектов

шасси, поступивших в первый капитальный ремонт. Установлено, что в реальней эксплуатации средняя наработка исследованных шасси составляет 5400 ч (при коэффициенте вариации и = 0,23). средний срок службы 47 мое., 80-процентная наработка - около 4000 ч, 80-процентний срок службы - около 36 кес. Снижение долговечности в реальной эксплуатации обусловлено низкой ее культурой, преждевременной сдачей тракторов в капитальный ремонт и.некоторыми элементами конструкции, долговечность которых в реальной эксплуатации ниже, чем в нормальной.

5. Обобщены данные об использовании тракторов класса 30 кН по видам работ, характеризована продолжительность работы на различных передачах и режимы эксплуатации (частоты вращения, нагрузки) элементов шасси, проанализировано влияние режимов на интенсивность изнашивания ряда деталей. •

Исследована динамика накопления повреждений в основных деталях шасси Т-150К, изучены виды возникающих повреждений и дана количественная оценка их относительного влияния на ресурс деталей. Количественно характеризована динамика изнашивания исследованных поверхностей.

Изучены закономерности старения типовых деталей шасси. Установлено, в частности, следующее:

по .29 шариковым пожпппикам в 26 опорах КП (каждый подшипник проконтролхфован в количестве по 210-240 шт., всего 6466 шт.) а) почти единственная причина старения подшипников - износ поверхностей качения, приводящий к увеличению радиального зазора или к бринеллироЕа-нию; б) принудительная фильтрация масла в коробке передач тракторов класса 30 кН с отсевом частиц более 60 мкм снизила скорость изнашивания поверхностей качения на 30-50 % в сравнении со скоростями изнашивания подшипников трансмиссии тракторов класса 14 кН без фильтрации масла и уменьшила рзссшззнас изпосов (средневзвешенный коэффициент вариации, вычисленный по 100 выборкам, составляет 0,48 вместо 0,85);

в) необоснованный порта дефектовки подшипников при ремонтах•требуют пересмотра па основе рекомендаций настоящей работы; г) долговечность подшипшасоз (кроме подшипников гидромуфт) соответствует нормативным требованиям.

По шлицешм соединениям: вопреки распространенному мнению о преимуществах звольвентпых шлицевых совдиненияй в тракторных трансг.гпс-спях, скорость изнашивания боковых поверхностей эвольвентных шлкцев при дзшюй конструкции и технологии их производства в 5 - 10 раз прз-выкаот скорость изнашивания прямобочных шлицев.

По зубчатым колесам: контактная прочность и износостойкость боковых поверхностей зубьев (скорости изнашивания 1,5 - 6,1 мкм/100 ч) не ограничивает требуемую долговечность колес КП и бортовых редукторов. Колеса главной передачи ведущих мостов подвержены питтингу, возникающему при нарушениях регулировки, качество и стабильность которой должны быть повышены. Нормы выбраковки колес по питтингу подлежат пересмотру.

6. На основе оценок различий в скоростях изнашивания сопряженных поверхностей определены предельные и допустимые износи 144 деталей шасси Т-150К, которые согласованы с потребителем и внесены в действующую нормативно-техническую документацию.

7. С учетом еноеь разработанных предельных (допустимых) износсз для обеспечения ресурса деталей 10,0-12,0 тыс.ч разработаны нормативы износостойкости типовых деталей. Выполнена оценка соответствия фактических скоростей изнашивания нормативным, выявлены детали лимитирующие ресурс агрегатоз, намечены пути повышения их долговечности.

8. Технико-экономическая эффективность выполненных исследований обусловлена внедрением конструкторско-технологических мероприятий, обеспечивающих повышение долговечности ряда деталей, разработкой ряда перспективных мероприятий, уточнением пзраметроз ЕыОра-коеки деталей, используете при ремонте и испытаниях. УтЕерщекнаД

народнохозяйственный экономический эффект от внедрения уточненных параметров ЕЫбраковки деталей шасси Т-150К составил около 2,0 млн.руб., в том число на долю настоящей работы приходится 1Э7 тыс. руб.

По теме диссертации опубликованы следующие основные работы:

1. Некоторые результаты исследования состояния деталей шасси .тракторов Т-150К, поступивших в капитальный ремонт. - Тракторы и сельхозмашины, 1980, № 12, с. 4-6 (в соавторстве).

2. Елиякие условий эксплуатации на сроки слуз-.бы тракторов Т-150Н. - Тракторы и сельхозмашины, 1982, № 4. с. 11-12 (в соавторстве ).

3. Статистический анализ износов швшковых подшишпков коробок передач колесных тракторов кл. 3,0. - Тракторы и сельхозмашины, 1933, }« 8, с. 21-23 (в соавторстве).

4. Динамика изнашивания тракторных деталей. - Вестник машиностроения, 1984, Л 5, с. 12-16 (в соавторстве).

5. Анализ причин повреждений зубчатых колес коообок передач тракторов Т-150К. - Надежность и контроль качества, 1583, И II, с. 50 -54 (е соавторстве).

6. Некоторые результаты исследования долговечности колесных тошозов трактора Т-150К. - В кн. Прогнозирование, нормирование и оценка надеишости тракторов. - М.: ГООИТИ-ПАТИ, Труды НПО "НАТК", 1983, с. 33-34 (в соавторстве).

7. Некоторые результаты исследования износов деталей трактора Т-150К в рядовой эксплуатации. - В кн. Совершенствование тракторных конструкций их исследования и испытания: Тез. докл. Всесоюзной научно-технической конференции. - М.: КАТИ, 1979, с. 61-62.

8. Исследование и повышение долговечности шестерен коробки передач тракторов Т-150К. - В кн.: Повышение технического уровня зубчатых - передач энергонасыщенных тракторов: Тез. докл. научно-техничесхого совещания. - Харьков, 1953, с. 16-17.

9. К вопросу определения предельных размеров деталей при установленных предельных зазорах. - В кн.: повышение технического уровня зубчатых передач знергонасышошмх тракторов: Тез. докл. научно-технического совещания. - Харьков, 19.33, с. 19-20.

10.Исследование износов сопряжений отверстий корпусов коробки передач и раздаточной коробки со стаканами колесных тракторов кл. 3,0. - В Ю1.: Исследование и совершенствование тракторных конструкций: Тез. докл. Всесоюзной научно-технической конференции.- М.: КАТИ, 19.33, с. 169-170.

11. Исследований долговечности шлицевых соединений трансмиссии колесных тракторов кл. 3,0. - В кн.: Повышение надеззгосги и снижение металлоемкости зубчатых передач и редукторов общего машиностроительного применения: Тез. докл. Республиканской научно-технической конференции. - Севастополь: 1933, с. 75-76.

12. Технические требования на капитальный ремонт шасси трактора Т-150К. - М.: ГОСгаТИ, 1983. - 171 с. (в соавторстве).

13. Технические требования на капитальный ремонт шасси трактора Т-150. - П.: ГОСНЮТ, 3986. - 135 с. (в соавторстве).