автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Повышение долговечности подземных соединений "вал- уплотнение" оптимизацией точностных параметров (на примере редукторов картофелеуборочных комбайнов)

косйэйзш ixx»AAPcr.4EHriKZ ьтойташаг Шаггеикт

пмл.п В.Д.Г-ОРгТЧ^ ÜiÄ

ha правах рукописи

ЛШЮЗ ОЛЕГ A)'bLiir;0i:;;4 Yjí'Jl

mmi¿№3 дошлчхжм чоддем*« c^duanuLi

"JLIK-Уlulû J'ïMi1 üi" OliTyiíttí¿Дц>* b.í ГСЧЬ'-ХЛКХ iLU-/ü.I:;TI-ü3 С i í А ПРАШ& РЕДУКТОРОВ К^ГО^ЖУ'ЮРСЧКйХ ШйУьНЗ.З)

Спец'Лальлсеть 0Ô.2Q.03 - уксл^уаг.-лу.«.:-,iy.'CCTr.uospcKvus к

ptívoüT сельс! очсзлЛстг.глнаЯ т:<хт'к/.

АВТОРЕ ä L ? А 1' дизоертаъ-и»: на со.сяиичо учяко.Ч степени кчидцц&тг, " ïZH.i'fiCiCHX пауг:

Гсг: Г:/.G

?•;'•>,та заполнена на кафедрах деталей машин и ПТУ и основ вэ?.'/.мо:>'гминяеиости и технических измерений Московского государе го агроинженериого университета имени В.П.Горячкина.

нп

хЬ/чиые руководители: кандидат технических наук,профессор

ЕРОПА т.н.,

кандидат технических наук,профессор КУЛЖОВ A.A.

описнопти: дсют«? технических наук,профессор KOEAJiiuiKO Б.П.,

кандидат технических наук, доцент QiLiPEB AM.

Ъ• ;ая оргенизаяяя - Ю.инское ромои-шо-тохническ&е

?.iöCi\OBCKOft сб-асти

о'! wа состоитея /¿Г часов

".т.in ензцил;!;с>'.'поааяного совета К 120.12.03 Московского ■,: ;] (ого агрои? --л1!г.'л1С>го уникерсотета имоии З.П.Горяч-

;; ■!jjwwi ознакомиться ь библиотеке университета.

'..•■ -ч :-!в -leTOpfe^pi.'? дд/х "зиаезмпдясах, завеаеший гербо--...""■о '-чрсг^с/'н?-. ur.:>.v: нйпр.'и:.и/Х!> ад росу: 127Ь50, ., jj: . до« -'Л, i.'.i'.'-j , Учепгл?. (Зспет.

раздан " ^ " ЯдьясГ/^ _19УЗг.

о.: .г.- .;.ö/:;iwuHiif.X'0 сс^зта .".¡.(¡•гнг.ч:- ; кономиче.-ленх нпуч»

0Б1ДА5; ХА?АлТЖ5С'Л1КА РАБОТЫ .

Актуальность теш. Надежность сельскохозяйственной техники э многом зависит от правильного подбора и обеспечения долговеч-эсти работы соединения "нал-уплотнение". Около 905 случаев ава-лЛных разрушений подшипниковых узлов вызвано неудовлетворнтель-эй работой указанного соединения. При капитальном ремонте сельскохозяйственной техники 100$ уплотнений (.резиновых армированных анкет) подлежат замене и от 10 до 80^ сопряженных с ними деталей ребуют восстановления. Утечки масла в коробках передач и редук-эрах составляют 20...30% от общего числа отказов, а в мекремокт-:,ы период; отказы стих соединений встречаются в 1,5 раза чацэ.чем дсремонтный. Низкая надежность соединения "вал-уплотнение" при-эдит также к значительным потерям нефтепродуктов, загрязнению ок-/жпккцой среды, повышению трудоемкости технического обслуживания ремонта агрегатов.

В спязл с отим, соединение "вал-уплотнение" требует точного дсчета гарантированного запаса работоспособности, котори.1 обеспе-■изаотся не только рациональным способом восстановления, но и пра-шьным назначением точностных параметров соединения.

Диссертация выполнена 'в соответствий с программой научно-ис-'[одоьательских р.сО'от В1Ч &1ГАУ 12-91(4) "ИсРкаенпз ресурса сель-охоояйстзекной техника, энергосберзкокил к улучшение онолопгл 1 основе последних дости'-кениЛ триботехники" на 1991.. ,1995гг., -полняемой по государственному заказу Министерства сельского хо-гл'ства Российской Федерации.

Цель работы - обоснование и разработка :ч$фгкт№<ных методик )рм:-гро:;а;п1Я и обеспечения точностных параметров соединения "вал-млотсемае" и ого элсмштов для создания гарантированного запаса гботоспособности и повышения долговечности.

Объект исследований - соединения "вал-уплотнение" редукторов ;ртот.елеуборочнпх комбайнов.

Общая мн т о д: 1 а нее л од о в л ниЗ содержит: анализ исследо?<мг.:Л по »еспечсииа надежности и герметичности соединений "вал-уплотпе-1е"; анализ условий работы, конструктивных, технологических и »чностных параметров соединения и ого элементов; оценку способов установления и обработки элементов соединения; анализ теории и ;тодик точностного расчета подвижных соединенаЛ; комплехсму» ма-¡дику исследований, включающую стендовое испытания с целью опро-

деле:'лм предельных параметров соединения, построения динамики из нггичания и определения допуска при различных способах восстанов л&нй-'. вала; методику оксплуатациопных испытаний с целью подтвер-правильности проведенных исследований.

Наутпая новизна заключается в разработке методики расчета ко ctc¿кг'!г.ного допуска посадки, исходя из параметров изнашивания,з данного ресурса и вероятности безотказной работы подвижного соед нечил; в усовершенствовании методики профессора Иванова А.И. по аелъ-'-охъгисо вероятностного сочетания полей допусков элементов со динег.лк для иовшения его долговечности; в разработке методики в бор? огл.юнальных способов восстановления и обработки элементов coe;i-:я с учетом точностных параметров на заданный ресурс; в ра.-зр^Зогке методики определения ремонтного размера вала и подбор м.-нгге?; р. определении взаимосвязи параметров предельного состоя.» с-хд.^ени1'. '"вал-уплотнение"; в разработке методик определения не v и наименьшего функциональных натягов в соединении. ■ :-гтачоская значимость работы. Разработаны рекомендации по допуска пала для различных способов восстановления и оС б:, г 'И (.ала при заданием ресурсе работы. Предложено для нового в: и г с г/ч c¡ я'с восстановления до номинального размера использо] -дз^р ••оле/. допусков, что позволяет увеличить ресурс соединения I'J.'. .'L'/. без дополнительных затрат. Выявлено,что оптимальным ст tío". с'.'новления в ада является обработка под ремонтный размер (F?) с последующим поверхностно-пластическим деформированием (IE п^пмч-леглие которого увеличивает ресурс соединения на 12... 17%.

но использовать систему ремонтных размеров вала, позвол г.'л-о д'.'елкительно увеличить ресурс соединения на 7...9%. Для ва IT разработана методика подбора манжет с целью обеспечения наш z~>rо •;-•-/к;трухти1'И0Г0 натяга в соединении, что увеличивает долго ¡{■•■с?ъ с о од имения на 20.. .25$. Разработано специальное приспособ нпо для контроля, дг-фсктацки и подбора резиновых армированных м кет.

?>'г-:л;гзация результатов исследований. Технологический процес вос"/Г'.:;овления вала обработкой под РР и 1ШД с использованием cv мы Рг' гада и подбором ману.ет внедрен в Гин:нс.чом РТП, АО "Чалаьч Московской области и ТОО "Энтузиаст" Владимирской области. Ирис собление для контроля, дефектации и подбора манжет внедрено в { íJ.-jмастерской АО "Чапасвец" Московской области.

Лпообацкя работ;,:. Осног.'ныа положений работы рассмотрены на:

- научных конференциях профессорско-преподавательского соста-а, научных работников и аспирантов МГАУ в 1990...1992 гг.;

- заседании научно-технического совета Клинского РШ;

- заседаниях кафедр "Основы взаимозаменяемости и технические змерония, "Детали мааик и li'íú" и "Ремонт и надежность каши" 7Ау'В 1993г.

Публикации. Основные положения диссертационной работы опублико-1ны в пяти статьях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пя-i глав, общих выводов, списка литературы и прнлояениГ:. Работа нз-):кека на Ш сто .машинописного текста, содержит 52 рисунка , 22 1блицы, библиографию из 124 наименований и lö приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

I. Состояние вопроса и задачи исследований

Анализ литературных источников показал, что надежность соединил "вал-уплотнение" коробок передач и редукторов сельскохозяй-венных машин недостаточна. Особенно ото касается картофолеубороч-х комбайнов, надежность которых на порядок ниже надежности трак-ров.

Наибольшее распространение в сельскохозяйственных матинах лолу-ли резиновые армированные манжеты. Теория герметичности манжет з не разработана. На надежность и долговечность соединения оказы-от влияние большое количество факторов, таких как шероховатость верхности вала Rad , свойства материалов вала и ман.т.еты, часто-вращения вала П , коэффициент трения jf" , свойства уплотняе-í жидкости, темлература воздуха и жидкости, контактное давление к , толщина масляной пленки, наличие абразива в нидкости и воз-се, натяг в соединении N , радиальное биение вала Т. , отклонз-2 от соосности осей манжеты и вала А и др.

Оптимальным считается режм работы соединения, при котором пос-приработки стабилизируются параметры режима работы ,рк, /V, и t оптимальной Rad образуется стабильная микро-гидродинамичес-t масляная пленка, что значительно повышает долговечность соеди-сия. Главной помехой в стабилизации режимов работы являются гео-■рические параметры соединения, такие как Т, и Д .

Б результате действия '£иД масляная пленка не успевает ста-

билизнроваться из-за колебания Рк, увеличивается износ соединения. С. увеличением П при наличии X в соединении манкета не успевает "следить" за валом из-за инерционности восстановления формы, происходит раскрытие стыка и утечки.

Раскрытие стыка от действия 2Г и Д нужно компенсировать N в соединении с учетом взаимного влияния и Л . Натяг N , в свою очсгодо, образуется размерами вала и отверстия. Колебания размеро в ре:'тлътате изготовления и восстановления деталей приводит к ко-лебанта /V в соединении, что отражает в себе конструктивный допус посадки соединения Тк - Т(] + 1Ъ =Мктах- А/ктш =$ктах- £кт1П , где и 7Ъ - допуски вала и отверстия; /\/ктах нЛ/ктм- констру тивны'з наибольший и наименьший натяги,$ктах и ¿>Клн*п- конструктивные' и с: 0 о .тыки Я и наименьший зазоры в соединении.

Кногмз условий работы соединения показал, что чаще всего отка происходит в результате износа, влекущего за собой потерю уплотня щегп о-^екта из-за уменьшения натяга.

В результате анализа точностных характеристик соединения"вал--уллотксние"выявлено, что допуски вала 7с/ в реальных соединениях "вал-у.'лстнсние" сельскохозяйственной техники отличаются более че в 30 раз, з основное отклонение вала колеблется в пределах +0,150...-0,032 мм. Допуск и отклонения внутреннего диаметра мани известны, т.к. она является покупной деталью (для анализируемых ЫОНй'СТ 0 мм).

Ачэи::-:з способов обработки вала с целью получения На<Л =0,16.. ...О.вЗ ш'.и показал, что наилучшими способами являются ПЦД и шлис^ венке врезанием, не образующие винтовой линии.

В диссертации выявлена возможность использования РР вала шли^ веииеы до выведения следов износа. В этом случае для сохранения ь дежнос.?'; соединения необходимо осуществлять подбор манжет. Метод} опредо г.-и'.я параметров предельного состояния (натягов) соединена в настоящее время не существует.

Исходя из вышеизложенного, в диссертационной работе для соед! нения "з«л-уплотнение" поставлены следующие основные задачи:

- Г"'-'работать методику и окспериментальным путем определить в.зс:1.*".:::знзь параметров N , А , и П по критерию начала утечек

- с заработать г/етодику и определить наибольший Мртах и найме! ¡ли,": Мрт'т функциональные натяги;

- определить параметры изнашивания эталонного соединения, к

- Ь -

: соединении с восстановленными валами, путем построения динамики знашивания (стендовые испытания) и использования коэффициентов ¡зносостопкости соответствующих способов восстановления;

- провести анализ теорий и методик точностного расчета поденных соединений. С помощью теории надежности разработать методику асчета и определить конструктивный допуск и отклонения вала, ис-одя из заданной надежности и долговечности соединения;

- разработать методику и определить наиболее рациональны;! спо-об восстановления и обработки вала на заданны.! ресурс соединения

учетом точностных параметров;

- разработать методику определения РР вала, методику подбора анкет под РР и приспособление для контроля, дефектации и подбора анжет по внутреннему диаметру;

- разработать документацию на избраним?! технологический провес восстановления вала, провести его окспдуатацноннке испытания, лределить экономическую эффективность и внедрить в производство.

2. Теоретические предпосылки новтаекия долговечности подвижных соединений "вал-уплотненно" оптимизацией точнос'.'ннх параметров

Исходя из анализа теории надежности и су.;еот:зу::и;их методик точ-зстного расчета,в диссертации полечена теоретическая зависимость

ъ - 2-^ГР-¿шмЧ{~(НШк1)г'Н-Нп • е-атнъ-&т)г}),г)

16 Ъ и Ъ - кокструкткБнкй и функциональный допуски поездки; г - ресурс соединения; Щт) - функция изнашивания соединени.я; ^/Н) - функция изменения среднего квадратического отклонения (СКО) носа во времени; Нк-1 и Ик2- квантили законов распределения конст-ктивных зазоров (натягов) и скорости изнашивания при заданной внятности безотказной работы (односторонняя верхняя оценке); Низ-ккпнтиль закона распределения конструктивных зазоров (натягов) з единении (односторонняя нижняя оценка); £ - относительная износо-ойкость соединения; Я - . показатель относительного рассеяния иструктивних зазоров (натягов) в посадке Я /Тк , где (л) -на рассеян-ля..

Для симметричных законов распределения зависимость (I) упрс:ца-ся при предположении Нк1 =* ИкЗ . Тогда

- ö -

_ (Tc-l-Utt))z - Инг -£2- 6V/i) ( 2 ,

= nh) Л-(ТР~£-1/Ш) '

Lфу^зции Ult) рекомзэдз'етсл приникать линеиным, т.к. любая стеленная функц.-м "выравнивается" при больших значениях ~Ь и коэф фициектн износостойкости Ни рассчитываются только в случае использ ьаьня лич-тй.чой функции износа эталонного и восстановленного соедин ния ,,ги' гклмЛ), иначе получится, что Ки зависит от i . А функцию ( по р'>д;/ исследований рекомендуется представлять в виде полинома

UH) = Un + V-t , ( з

6v(i) = A+&-t*C-t2, _ ( 4

где Un - износ в период приработки,мм; V - скорость изнашивания с дик<2нил,5««/ч; А,В,С - коэффициенты полинома.

В научных работах имеются данные о износостойкости деталей, а не соединения. Ноотому получена следующая зависимость для расчета относительной износостойкости соединения

<r 4 _ £d-£o+£i> ( ц

1+£о ' (

где £d и £j> - относительная износостойкость вала и отверстия; €о -

- отношение скоростей иг!ьа:;;ивгнип вала и отверстия эталонного соединения, т.е. £0 - Vdo/Vno-

1\р к'л того получена зависимость для определения оптимальной от нос>гг'.-.:;и:ой величины едьига зоны рассеяния ГП конструктивных зазо роз (н'^тягов) в сторону ¿>'кпйп[f/xmax) для увеличения запаса материал ■< ;п игнос л долговечности соединения (на ГП %)

ГП' = 0.5 - il^lEEZ. , ( б

Ик-z-H+f)

где Н>; л ¡-¡к - квантили закона распределения конструктивных заэорог (натягов) з посадке, характеризующие зону рассеяния и величину допустимого брака по Sxmin {/Jxrr,ax); ¿f - коэффициент симметричности этого закона распределения (для симметричных Z =2);Ям и Де - показатели относительного рассеяния размеров для меньшего и большегс допусков элементов соединения (вала и отверстия); Ц. - отношение большее, допуска элемента к меньшему.

¡¡а основе критерия минимизации затрат получена модель оптимиз; ц/н стоимости восстановления элементов соединения на заданный ресурс для стучал восстановления двух элементов (отверстия и вала) и для случая восстановления одного злемента (вала) и замены друго-

- ?--

го на новый (манжеты и т.п.) с учетом точностных параметров. , Для соединения "вал-уплотнение" модель выглядит так

-t^consi ; ВБР ;

Tkl ; TdL - Тк:~Тй>; ( 7 )

Ct ; = CiH=>min ,

где ВБР - вероятность безотказной работы; 7кг' - конструктивный допуск посадки, определенный по зависимости (I) или (2) для с --того способа восстановления; С;- стоимость•восстановления и обработки вала при L -том способе; - коэффициент эффективности L -того способа восстановления.

Методика расчета оптимальной точности соединения и его элементов (с учетом выбора лучшего способа восстановления) при минимальных затратах с целыо обеспечения гарантированного ресурса \ ВБР является универсальной и применима для любого подвижного соединения с параметрическим отказом. Недостатком методики яшш-этся трудоемкость расчетов и необходимость построения и опреде-тения ряда функций изнашивания. С целью снижения трудоемкости расчетов предложена программа на языке ß/ASIC для расчета 7äi 1 определения О,^ .

Для соединения "вал-уплотнение" получена зависимость, позво-шющая определить РР вала

dp - dmax ~ -f.;" - в . ( S )

•де dmax - максимальный диаметр вала,мм; J3 - коэффициент нерав-¡смерности износа; Ц - диаметральный износ вала, мм; Q [рипуск на обработку, мм.

Манжеты должны подбираться по внутреннему диаметру с целыо беспечения долговечности соединения по A/xmin , поэтому наибольший диаметр манжет, устанавливаемых на валы РР, определяется как

J)max = J)max ~ (dmax -dp) . ( 9 )

Апробация теоретических зависимостей произведена на примере оединений "вал-уплотнение" редукторов картофелеуборочного ком-айна КПК-3.

3. Мотодика экспериментальных исследований

В диссертации разработана комплексная методика эксперимен-альных исследований, включающая:

р

т. Г: :л:-;кЛ факторный эксперимент (Ш>Э) 5 для определения взаимно;:..: '.г . Л , £ и П по критерию начала утечек;

2. J. вдовые испытания для определения наибольшего функционально!'." ИГ- в соединения;

¿.Стендовые испытания на износостойкость для построения динамики пзла.гляпния соединения;

4. Оксплуатационные испытания соединения.

lie;- нспьтония, кроме эксплуатационных, проводились на стенде, изготовленном по и а:;: ому заказу в Санкт-Петербургском аграрном университете . Стенд предназначен для испытаний соединений "вал-уплотнений" гтг агатов сельскохозяйственных машин в условиях максимально пр 6 л: i х - - г iк ре а л ь нкм.

,VT.-. -зпределения взаимосвязи параметров предельного состояния соед;::к,;,;:л (1-й и 2-й яидь: исследований) разработано специальное у.'г.р.;лст.-10. Залы имели следующие параметры: 0 45_q ^ мм, материал - зекаглилкя Сталь 4Ь; =0,32 мкм. Манжеты I.I-4bx6b-I ГОСТ 6752-'.".j ;.одбирались из партии по натягу N (диаметру) в серии по 5 штук: 3.0.";'.42,00); 2,76(42,25); 2,50(42,оО); 2,25^42,75); 2,00(43,( та. Итмльзозались следующие частоты вращения П : 750; 1000; 1250; 1500; 1750 мин-1. Радиальное биение вала X устанавливалось от 0,1 д-j 1,5 .чм с -лагом 0,1 мм. Проводился контроль температуры масла TAIl-I.-.i: ■) термостате (50°С), в теле манжеты (40...70°С), за зоной KOHiv.;:r;. и окружающей среды. Контролировались момент трения, время испы;--"'.'."| и частота вращения кала. Сначала устанавливалось минимальное радиолое биение вала. Включался стенд и соединение на заданной частоте вращения прирабатывалось 25...35 мин до стабилизации :.;:..Mt;;Ta трения. Если утечки не обнаруживались, то устанавливалось уощое радиальное биение и 20...25 мин ожидались утечки и т.д. При ."■бнарукении утечек с помощью контроля температуры за зоной rtonii'KTti (резко возрастает температура в результате смазывания теплым к:.елок термопары) испытания прекращались и фиксировались на-тг:г\ ;.а,:<у,илмюо биение, частота вращения и износ манжеты. Далее ус-так.а?.г,<г;«лааь следующая частота и эксперимент продолжался. Повторно?,"... -.-."jffc - 5 саз (по сериям манжет) в каждой из 5^ = 25 точек

г,':;-; 3-го ьида испытаний применялись четыре рабочих камеры, по две манжеты а каждой. Валы имели те же параметры, X < 0,1 мм. Ман жеты подбирались в серии по 2 шт: 2,0(43,0); 2,3(42,7); 2,7(42,3); 3,0(43,0)

i-м. Длительность испытаний — 150 ч с замором износа чере.

т

аждые 30 ч, при П =600 мин . Получалось 8x5=40 точек для опре-еления функции изнашивания соединения. 3 рабочих камерах циркули-овало (проточно) масло ТАП-15В с абразивом (кварцевая пыль) 1,5^, ровень - до касания поверхности вала. Температура масла контроди-овалась в рабочих камерах и термостатах (50°С). Утечки фиксировать стеклянными мензурками объемом 10 см3 через каждые 10 ч рабо-ы.

Зксплуатационные испытания проводились в АО "Чапаевец" Ыосков-кой области и ТОО "Энтузиаст" Владимирской области на редукторах 090.020.000 картофелеуборочных комбайнов КЛК-3. Испытывалось не енее пяти узлов.

Все данные обрабатывались методами математической статистики огласно существующим стандартам и методикам.

4. Результаты исследований и их анализ

В результате исследования качества 200 шт. новых манжет .1-45x65-1 ГОСТ 8752-79 установлено, что рассеяние внутреннего яаметра манкет совпадает с законом Симпсона. Выявлено 4,5'.$ брака э диаметру и Ж брака по натягу, что свидетельствует о хорошем ка-зстве изготовления манжет, т.е. Л~1,0.

После исследования 50 шт. изношенных манжет, валов и соедине-1Й 0 45 мм выявлено, что манжеты имеют максимальный износ до ,3 мм и замене подлежат IOO'S манжет. Валы изнашиваются до 0,25 мм 73$ валов требуют восстановления. Рассеяние износа (натяга) сое-шений подчиняется нормальному закону (ЗНР) и только 15% соедине-1Й годны для дальнейшей эксплуатации.

Определен РР вала по зависимости (8), для этого соединения ip =44,7 мм и наибольший диаметр манжет по (9) Drnax =42,7 мм.

После реализации и определения функции отклика 1к>Э 5 получе-i следующая зависимость, рис.1, по критерию начала утечек

Z = 0,52 -N - 4t9S40"-t7 - 3,76-1Ó~5- А/- П , (Ю)

;е размерности Ñ,Z- мм; Л - мин-*.

Коэффициент множественной корреляции модели (10) J^ =0,89<0,9б, е. из модели (10) нельзя выражать другие члены. Тогда методом »ратной регрессии получили зависимость

N~ 1,92-Z + 5,7&Ч0~*-П г-П . (II)

РнсЛ. Прострекстьенное ребенке функции отклика

. "1773

'?], • 71 ■ 1К \71'. ¡7**1 Тб„| Тх | Тг„ [ Тэ, |. Тю г)77/

/-¿гт-1 п с 7г

т,

'::;//■ до рг.л аинчи.-. ьог; си гз.* V.

СТ-ПИНО Ж? ТУ У,

•Рис.-''-; Размерная цепь:

разори и соединении нпруяпа колец левого и правого под с корпусом; и Ь допуск на радиальное биени

сачэниа наружных (внутренних) колец левого и правого под ; ¡у - радиальный зазор в подшипнике, не нагруженном осе .: .лъеоы): и - допуск па радиальное биение поверх» лсд лев;/:! подшипник и-под-манжету; Т/л - допуск на разн ь _ допуск соосности, отверстий крышки под м

<рпус л г в

„, • —- - ..........ги.отверстий крышки под

, и; - ззлор .в соединении крыяка-корпус; Т/г - допус еретик корпуса под наружные колы." ---•-

кольца подшипников.

ice коэффициенты моделей (10) и (II) значимы, модели работоспособны и адекватны.

Для определения натяга начала утечек A/pfnin была составлена 1азмерная цепь, рис.2, откуда теоретико-вероятностным методом рас-:ета с учетом взаимного влияния на натяг радиального биения и час-'оты вращения (II) получили зависимость

Nmin = Jf^K^c 'Tkv-c + His ■Tzs ' + N , (Ш

де К - коэффициент относительного рассеяния; Т - допуск звена раз-¡ерной цепи; индексы значат: Z - суммарное значение; г? - векторов звено; g - звено в виде зазора; С - звено в виде отклонения iT соосности.

Звенья размерной цепи в виде радиального биения (индекс £ ) сум-ируются отдельно

7 - Тхт>г - \j£ lz%ZL -Trie , (13)

де ^ - коэффициент приведения i -того звена.

Полученное по формуле (13) радиальное биение подставляется в II), определяется величина приращения натяга N , которая подстав-яется в зависимость (12). Для исследуемого соединения "вал-уплот-ение" редуктора привода транспортера загрузки бункера КПК-3 при 1 =156 мин-* получили по (II) А/ = 0,254 мм и по (12 ЭД^/тл =0,545 ->1М-После проведения стендовых испытаний 2-го вида получена экспе-иментальная зависимость износа в период приработки от начального атяга в соединении ^

Un = 0Т04/-л/л' , j>=0,89, < 14)

де J> - коэффициент корреляции.

Лучше назначить такой наибольший функциональный натяг A^maJi , ри котором отношение дифференциалов dfJn /dUn^-I, т.е. происходит ыигрыш в запасе материала на износ после приработки. Поэтому,про-ифференцировав (14),с учетом необходимости запаса материала манаты под пружину и A/rmin , получили /Vfmax=3,19 мм, что практичес-и совпадает с реальным А/ктах =3,0 мм.

В результате стендовых испытаний на износостойкость эталонного эединения были получены следующие эмпирические зависимости: - динамика изнашивания соединения

UH) = 0,29 + 1.74 d-n-t , у = 0,99 ; (15)

- иэна -яну.Г. С КО ьо времени

- г.-'мснение натяга и зависимости от утзчек

/./= ^¿¿3-0~°'235 , 5 = ,;1?)

- иомс-нэ.чиз утечек в зависимости от времени

/? = 0,024 +3,07Ь-105-с/-П-£ , $ = 0,95, (18)

где р-.-,-мерности: II ~ мм; <5у - б/ - м; Л - мин-"; ^ - ч ;

После лпообраз^.чачия выражения (17) нон ЗпР износа соединения гголу'-::с д спмость для обоснования расчетной ВНР соединения

£ = 0.• (/\'рпип + (К»

и+з 7 »

г;-:.- Н - харак/еонсухлцая ВБР.

'/..• оагисимосгл (Га) видно, что происходит увеличение утечек при падении надежности соединения, выраженной ВБР. ВБР =0,95 о5есп'-чи;.ает работу соединения почти без утечек, т.е. 0. -0,21 см3 что соответствует классу герметичности 2-2. При классе герметично тн В-1 -1,27 см3/ч, ВБР-0,7 (тяжелые условия работы, предельный кл-'.сс для манжет).

Наиболее эффективным способом является обработка вала под РР с П[{11, таблица I.

■оптировать заданны"! натяг в соединении можно только раомероь воль, 1-.к. размеры манжеты известны. Поэтом1/ для валов РР нули о ос^чос гулять подбор манжет для сохранения А^¡<гглп и запаса точности, а для эталонных (заводских) и восстановленных наплавкой (таблица I) валов рекомендуется использовать сдвиг полей допусков, кс торы а ?.!<Гд-5вит по (6) т' =0,128 (или /77 =0,13 мм) при заданном ург-н? брака не более \юА/крин*о ,0 мм, что не приведет к отказе т. ¿./Л'<~дг:-.3,1У мм. Зорхное отклонение вала выбирается из условия <?.? 0,13 мм. Соединения с использованием сдвига будут иметь бо; ииЧ :!тн:с на износ, что пропорционально увеличению ресурса соеди-н-г-,",;' на 10... 13% без дополнительных затрат.

счлоиной (£00.4) дофектации залов рекомендуется использош сисл'з'чу Г?. По отношения л базовому, 2-му РР (0 44,7_д , ресур< соединения увеличится для 1-го РР (0 4ц9_0 £) .на 16..! 1855, П-го г'Р АЛ,В_0 |) на 7...У5& без дополнительных затрат.

Таблица I

Характеристики лучших способов восстановления вала соединения "вал-уплотнение"

Способ восстановления, способ обработки £* £с! £г £ Св Со С С/£

0. Эталон Вал - Сталь 45+Ш 1,00 1,00 1,00 1,00 - - * 8,62 8,62

I. Наплавка Нп-ЗОХГСА +АН-348А+ПНД 0,93 0,81 0,82 0,92 1,16 0,99 2,15 1,97

2. Обработка вала под РР+1ЩД 0,86 0,94 0,93 0,87 - 0,51 0,51 0,44

3. Хромирование вала в электролите №4+Ш 0,31 0,79 - 0,33 2,92 0,41 3,33 1,09

Условные обозначения:£х>,£с/,£г, £ - относительная износостойкость манжеты, вала, соединения по герметичности и износу; Св,Со,С -себестоимости восстановления, ооработки и общая для вала.руб (в ценах 1980г.); Ш и 11НД - шлифование и поверхностно-пластическое деформирование до йа - 0,32 мкм; * - для нового вала

Таблица 2

Точностные характеристики лучших способов восстановления валов соединения "вал-уплотнение" ( 0 45 мм,А7 -156 мин )

Способ восстановления, способ обработки Ресурс, сезонов (часов) ВБР Расчетный допуск вала, мм Размер вала с отклонениями , мм руо/ч

Обработка вала под РР+Г1ПД с подбором манжет 3 (720) 0,95 0,7 0,256 0,425 0 44,7Ь12(-0,25) 0 44,7Ь12(-0,25) 0,77

4(960) 0,7 0,153 0 44,7Ь10(-0,1) 0,54

Наплавка Нп-30ХРСА+АН-348А +ШЩ с использованием сдвига 3 (720) 0,95 0,7 0,131 0,337 ^ 45рин:8;оад> 0 45^12(±0,125) 2,3

4(960) 0,7 0,016 0 45У6СО;Ш> 1,73

Хромирование в электролите №4+Ш до II 12640) св. 0,95 более 0,25 0 45bl2i.-0.25) 3.41 1960)

Эталонное соединение с использованием сдвига 3 (720) 0,95 0,7 0,223 0,402 0 45Ы2( ±0,125) 0 45^12(±0,125) 3,64

4 (960) 0,7 0,091 0 45и9^8;132) 2,73

Эталонное соединение (720) 0,95 0,7 0,076 0,268 0 45ЬЭ(-0,062) 0 4ЫИ2(-й,25) 3,64

L'iKy.j. образом, получены вое параметры, входящие в зовисшлос-Т'л. Л; к Дяд редукторов :<артофслеу5орочкы>: комбайыоь нулко обеспечить п--.«с.-ерзм<;г!7ннг1 ресурс 3.. .4 сезона работы, т.к. обилий ер:/, сг.ужбь >ставляе? 7 лет. Среднесезонный (годовой) ресурс ра-s-м -".-Г; ч, поэтому определяли допуск вала для трех (.720 ч) и че-

v) сезонов pjío'iu. Расчет вели на примера редуктора по'.-,; ода трсшспсртерс с-агрузни бункера КПК-3, таблица 2. ;1з пос~ г;:-у>!0, чти от.^ктиьнсе всего использовать обработку вала под г? о подбором манжет, далее наплавку (со сдвигом), далее эталонно?- соединение (со сдвигом), далее хромирование. Допуски вала точи;'.-. 1-го кзалитета не обеспечиваются ППД, а допуски езже 12-го кяалитета для всех видов соединений практически не применяются, поэтому стандартные допуски берутся мьнысй расчетных, по в диапазоне 'JT6. . .'JTÍ2.

• Рекомендации производству и их технико-экономическое обоснование

Проведены ;я:с:У(у&т»ааоксио исиитснин соединении "ь~л-уплст-н".;нип'', тд<. иг.х ъипттх ъг.чн обр'Дг.ткой под Р? с ГШД и подбором MWf.ftT. У.слытанпя подтвердили тс-/ретико-окспериментальныз выводы

Ра: ,обстан технологический процесс ремонта соединения, вклга-"ссстеновлонне вала под систему РР с ППД и подбором манжет, гг-.тсркЧ внедрен в Кяу.нсчом РГП, АС "Чапаевчц" ксгховской обгесп: и ТОО "Энтузп-'iC'!'' йладп«ир^кой области. Приспособление д.;:-. Г'"!-гро.;;:<, доф-.жг-чц'.гл и подбора манжет внедрено в АО "Чапае-гог/ ! '-сочской -Сл ас "И.

С'г.-.:,;--лтеяь::и'Л ьксномичесхий эффект от знедрения технологичес K'jrv лл.с-*л для. редукторе» h.0'jQ.0'¿9.0(/J ЫК-З, рассчитанный не . рлотч'-ботани ■>'•. в ;.!ГА,У, составил за расчетный период

С ■ i-./ L'/.•¡■'i.C руб. я генах на I января 1УУЗг.) при средне: tr ..-грамме IOíaí валов.

OKivIS 21Ш0ДЫ

1. члиз •¡счг,л.>'нс':ти соединения "вал-уплотнение" покапал,чте Г'гч..-»- г^г- и лонг,'ру::t:id.hl:'"í пар^летры вала отличаются от норми-,г/«;:>:д/- ? г/с от.'рону. Тпк, допуски и отклонения вала соедине-м л-- ' v г;.-.-,упчотнение" седьекэхозя.йственной техники отличаются бо-л«.-; vw¡ о 30 раз, а шероховатость поверхности вала больше норми-.\Ч1-,с:Г; i.1 2...Нормируемые параметры новых манжет лежат

<

в пределах допусков. Допуск на внутренний диаметр манжеты 1.1-45x65-1 составляет 1,0 мм (брак 4,5^).

2. Из анализа теорий точностных расчетов установлено, что в настоящее время не существует законченной методики расчета начальных точностных параметров подвижных соединений. Предельные параметры соединений определяются главным образом по динамике изнашивания.

3. Предложена методика расчета допусков соединения и деталей, формулы (I) и (2), базирующаяся на теории надежности и учитывающая возможность выбора оптимального способа восстановления и обработки цеталей соединения с целью обеспечения заданного ресурса,модель (7).

4. Дополнена и оптимизирована методика профессора Иванова А.И. по использованию вероятностного сдвига полей допусков, позволяющая увеличивать ресурс исследуемого соединения за счет создания дспол--штельного запаса материала на износ,формула (6).

5. По критерию сохранения заданного уровня долговечности предло-кена методика определения ремонтного размера вала, формула (8), и юдбора манжет, формула(9), соединения "вал-уплотнение". Подбор «анжет позволяет увеличить ресурс соединения на 20...25*.

0. Анализ износа диаметров валов показал, что 73">» валов псдло-сат восстановлению, максимальный износ пала 0,25 мм, средний -),09 мм. При анализе износа манжет выявлено, что максимальный износ мутреннего диаметра манлсет 2,5 мм, средний - 1,22 мм, ЮОЗ .чан-ют при ремонте заменяются на новые.

7, На основе теории размерного анализа и теории планирования ногофакторного оксперимента разработана методика и определен нпи-еньший функциональный натяг з соединении "вал-уплотнение". Уста-овлена взаимосвязь между натягом, радиальным биением и частотой ращения вала по критерию начала утечек. Разработано специальное стройство для определения взаимосвязи вышеназванных параметров, пределен наибольший функциональный натяг в соединении из анализа зноса в период приработки.

У. По данным ускоренных стендовых испытаний установлено, что ависимость износа соединения от времени линейна, функция утечек соединении от натяга имеет степенную зависимость, а ВБР в соеди-шии обратно пропорциональна утечкам.

9. Исследования изменения допуска на диаметр вала в зависимос-I от ресурса показали, что лучшим способом обеспечения 3...4 се-жов работы редукторов Н.090.020.ООО картофелеуборочных комбай->в КПК-3 является обработка вала под ремонтный размер

'/> v't,7hlC' (-0,1) с ¡'¿:Д и подбором манжет, что подтвердилось окс-плуатсцче:¡кым/. испытаниями, ресурс соединения при этом повышается на y.'-l.. ,Y~tfo (по сравнению с эталонным). Технологический про, .. 3 Кллнском PTII, АО "Чапаевец" и ТОО "Энтузиаст", "i-'-.A-i'Ci использовать сисаеьу рексатных размеров вала, что по-г;: уюллчльсть ресурс соединения дополнительно на 7..9$.Раз-раб-л*дчо, аттестовано и внедрено в АО "Чапаевец" Московской области приспособление для контроля, дефектации и подбора манжет п ■ и<;;/г/,';>;. ¡н^му диаметру.

:'С. Установлено, чго использование сдвига полей допусков наи .у.'лео челесообрюю при восстановлении вала наплавкой проволокой ;Sr>-J<v;:i;A под флюсом АЪ-^Л'ск с ГЩ на размер 0 45рЮ и

сер:: Ян о го вала, что повышает ресурс соединения на 10... 13% •' ч-ч чнптельнкх затрат.

СраЕп;*,тгль"ь:л зкононический офглкт от внедрения технолог -.-я.//.': расчетный период (о лет) сббЬЗГб руб. (по ценам на 2 л;:-.-.:. }.

но томе диссертации опубликованы следующие работы:

Г. Определение мин'лмальногэ объема выборки для расчета коне руку.'сдсго допуск.'; посадки», с заданной яогрозшостью // Техническ! сери;'-: г. агрссрочцзяегшом комплексе. Об .науч.трЛЖСП. Ы.,1У92. .. i!CC.

'¿. Испсльзоаанне вероятностного сочетания полей допусков в сг.г;-е для увеличения срока службы соединения или снижения стоим .••„•¿.чЗотки деталей // Технический сервис в агропромышленном и Зб.кауч- тр. к,1ИСП. Li., 1992. С. 100... 106.

3. /..пали.? кэчост!!« розииозм^ армкрэваншсс мг.-нмет и сойди, ге;-

// Эксплуатационное обеспечение интенсивных т« ,-о.-->'--:ческих процессов в растениеводстве.Сб.науч.тр.ШИСП.М.,В С.Г"'-.,. .126 (соавтор Кремеиекко О.И.).

4. Методика расчета ремонтного размера вала и подбор ман.г.е' соединения "вал-уплотнение" // Технический сервис в агропромыш н-м дуплексе. ^.кйучн.тр.!./йСГ1. Li.,I9J3. С.98...102.

tj. Использование коэффициентов износостойкости деталей при рч- .<-!'?? оптимального хонструктлshoго допуска посадки // Технич к.::! сервис в агрсиромыйдснном комплексе. Сб.науч.тр.МГАУ. М.,1 С. 102. .'.107.