Разработка методов и средств повышения работоспособности шлицевых соединений мобильной сельскохозяйственной техники тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, Ужвюк, А.В.

• Ужвюк, А.В.
• 1984

Оглавление диссертации Ужвюк, А.В.

Введение

Глава I. Состояние вопроса и постановка задач исследований

1.1. Состояние вопроса.

1.2. Выбор объекта исследования

1.3. Конструктивные типы шлицевых соединений и их применяемость.II

1.4. Характеристика видов повреждений шлицев.

1.5. Методы расчетов.

1.6. Существующее испытательное оборудование.

1.7. Задачи исследования.

Глава 2. Объекты исследования, стендовое оборудование, методика испытаний.

2.1. Объекты исследования

2.2. Испытательное оборудование

2.2.1. Устройство и техническая характеристика стендового оборудования для экспериментального исследования шлицевых соединений трактора T-I50K.

2.2.2. Стенд для испытания коробок передач.

2.2.3. Стенд для испытания моделей шлицевых соединений.

2.3. Режимы работы и варианты стендовых испытаний

2.3.1. Вал привода ВОМ трактора T-I5ÜK.

2.3.2. Первичный вал КПП трактора T-I50K.

2.3.3. Модельные испытания шлицевых соединений.

2.4. Методика измерения износа шлицев

Глава 3. Результаты испытаний шлицевых соединений.

3.1. Стендовые испытания вала привода ВОМ трактора T-I50K.

3.2. Эксплуатационные испытания вала привода ВОМ трактора T-I50K.

3.3. Метод контроля качества шлицевых соединений по малому числу образцов

3.4. Стендовые испытания шлицевого соединения первичного вала КПП с валом муфты сцепления трактора T-I5UK.

3.5. Испытания моделей шлицевых соединений.

3.6. Испытания шлицевого вала № 076U4 свеклоуборочной машины КС-б

Глава 4. Математическая модель ресурса, прогнозирование и проектирование шлицевых соединений.

4.1. Математическая модель оценки ресурса шлицевых соединений.

4.2. Прогнозирование ресурса в эксплуатации по данным стендовых испытаний

4.3. Оценка предельного состояния и влияние качества изготовления на долговечность

4.4. Методика проектирования шлицевых соединений заданной долговечности

4.5. Экономическая эффективность от внедрения выполненной работы

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методов и средств повышения работоспособности шлицевых соединений мобильной сельскохозяйственной техники»

Осуществление Продовольственной программы СССР на период до 1990 года, разработанной по решению ХХУ1 съезда КПСС и принятой майским (1982 г.) Пленумом ЦК КПСС [1,2], базируется на интенсификации сельскохозяйственного производства посредством обновления материально-технической базы сельского хозяйства.

В Постановлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР (апрель 1983 г.) "О мерах по дальнейшему повышению технического уровня и качества машин и оборудования для сельского хозяйства, улучшению использования, увеличению производства и поставок их в 1983-1990 годы" [з] определена программа развития научно-технического прогресса в отрасли тракторного и сельскохозяйственного машиностроения до 1990 года.

По объемам производства тракторов и сельхозмашин СССР занимает первое место в мире. Вместе с тем имеющийся в настоящее время в сельском хозяйстве парк машин, как по количеству, так и по своему техническому уровню и, особенно, по надежности и долговечности не отвечает современным требованиям, что является одной из причин того, что многие важнейшие сельскохозяйственные работы выполняются с нарушением агротехнических сроков и допускаются потери урожая.

Решающее значение на современном этапе приобретает повышение качества, надежности и долговечности тракторов и сельскохозяйственных машин.

В XI пятилетке сельскому хозяйству будет поставлено 1870 тыс. тракторов, 600 тыс. зерноуборочных комбайнов и много других сельскохозяйственных машин [1]. При этом предусмотрено значительное повышение технического уровня машин, их качества, надежности и долговечности. Необходимо создать такой парк тракторов, комбайнов и другой техники, который позволит проводить полевые работы в лучшие агротехнические сроки.

Анализ тенденций развития мирового тракторостроения показывает, что решающим фактором на современном этапе является повышение надежности тракторов. Ресурс тракторов до первого капитального ремонта необходимо повысить до 8-10 тыс.ч, что позволит обеспечить их использование в течение всего срока службы в сельском хозяйстве с одним капитальным ремонтом, а ряд моделей тракторов смогут работать без капитального ремонта в течение всего срока службы. В 1,5 - 1,7 раза необходимо повысить безотказность работы тракторов, что уменьшит простои машин в период их использования.

Б конструкциях серийно выпускаемых тракторов и сельскохозяйственных машин, а также в разрабатываемых перспективных машинах, широко применяются шлицевые соединения для передачи мощности от силового агрегата к движителям, рабочим органам и другим узлам и агрегатам машины. Особенностью шлицевых соединений тракторов и сельскохозяйственных машин является то, что величина нагрузки, условия работы и условия сочленения в процессе работы изменяются в широких пределах и в ряде случаев, при экстремальных условиях, отклоняются от допустимых значений в зависимости от объективно и субъективно складывающихся условий технической эксплуатации машин. На работоспособность шлицевого соединения влияет нарушение соосности сочленения, технические неисправности и поломки приводимых рабочих органов, узлов, различные дорожные, почвенно-клима-тические условия, глубина обработки почвы, забиваемость, залипа-ние почвой, урожайность и др. факторы.

Поэтому надежность и долговечность шлицевых соединений во многом определяет надежность и долговечность машины в целом. Вместе с тем работоспособность шлицевых соединений в серийных машинах в ряде случаев невысокая. Необходимость ее повышения возрастает, поскольку наблюдается рост удельной мощности передаваемой силовыми передачами машин.

Несмотря на то, что шлицевые соединения относятся к числу наиболее ответственных элементов машин, выбор их параметров при разработке конструкции машины в подавляющем большинстве случаев производится на основании условного расчета.

Практика эксплуатации машин и экспериментальные исследования показывают, что сложившийся метод расчета, не учитывающий реальных условий нагружения соединений, не может обеспечить необходимую надежность и долговечность соединения.

Такое несоответствие с современным уровнем расчета деталей машин объясняется сложностью описания реального процесса нагружения рабочих поверхностей соединения, работающих, как правило, при наличии монтажных перекосов.

Поэтому совершенствование существующих методов расчета шлицев, повышение их долговечности окажет положительное влияние и на решение проблемы повышения надежности и долговечности машин.

Целью настоящей работы является установление закономерностей и расчетных зависимостей при выборе параметров шлицев для повышения износостойкости шлицев в реальных условиях с учетом возможного монтажного перекоса осей соединяемых элементов, а также разработка способов повышения долговечности шлицевых соединений в условиях эксплуатации машин.

Заключение диссертации по теме «Другие cпециальности», Ужвюк, А.В.

выводы

1. Предложены и апробированы способы повышения в 2.3,2 раза ресурса шлицевых соединений за счет введения и удержания смазки на трущихоя поверхностях смазкоудерживающей канавкой а,с. № 958753) или торцевым уплотнением. Например, за счет введения смазки в соединение вал привода ВОМ- фланец кошенчатого вала трактора T-I50K износ шлицев уменьшен в два раза, а износ шлицев вала привода ходовой части свеклоуборочной машины КС-6 со смазкоудерживающей канавкой уменьшен в 2,5 раза, По результатам стеновых испытаний износ шлицев соединения вал первичный КПП- вал муфты сцепления трактора T-I50K со смазкоудерживающими канавками уменьшился в 2,8. 3,2 раза.

2. Разработана методика и стенды для натурных и модельных ускоренных ресурсных испытаний шлицевых соединений (а.с.№903725).

3» Разработаны, согласованные с экспериментом, математические модели долговечности шлицевых соединений, работающих в условиях перекосов. т „я *п 98

U =0,5 • 10 • N" ~ несмазанное соединение,

U = 0,28 • 10 • N '•» соединение со смазкой в шлицах,

U = 0,16 ♦ - соединение со смазкой в шли« цах и смазкоудерживающей канавкой.

4. Определены предельные значения износов шлицев ( в долях [Y] от ширины шлица S по делительной окружности) и допустимые значения приведенной мощности трения [до*] для трех групп соединений (по степени последствий от износа).

5* По результатам ускоренных стендовых испытаний разработана методика прогНОЗИрования ресурса щлицевого соединения в эксплуатации.

6. Разработана методика проектирования шлицевых соединений по заданному среднему эксплуатационному ресурсу. Для тракторов класса б КН и 50 КН тяги построены графики, позволяющие определить при заданном эксплуатационном ресурсе геометрические соотношения параметров шлицевого соединения.

7. Разработанные способы повышения износостойкости шлицевых соединений внедрены в серийное производство в ПО "Харьковский тракторный завод им.С.Орджоникидзе" на валу привода ВОМ трактора Т-150К о годовым экономическим эффектом 47,0 тыс.рублей и в ПО "Тернопольский комбайновый завод им.ХХУ съезда КПСС" на опытной партии машин на валу привода ходовой части свеклоуборочной машины КС~б с годовым экономическим эффектом 45,8 тыс.рублей.

Список литературы диссертационного исследования Ужвюк, А.В., 1984 год

1. Материалы ХХУ1 съезда КПСС,- М.: Политиздат, 1981,- 223 с.

2. Продовольственная программа СССР на период до 1990 года и меры по ее реализации: Материалы майского Пленума ЦК КПСС1982 г.- М»: Политиздат, 1982,- III с.

3. Анилович В.Я. и др. Эксплуатационная надежность сельскохозяйственных машин.- Минск: Ураджай, 1974,- 264 с.

4. Анилович В.Я., Гринченко A.C. Оценка надежности изнашиваемых деталей по данным ремонтных предприятий. Сб.н.тр. МИИСП "Технология восстановления и ремонта деталей сельскохозяйственной техники".- М., I98U.- с.98-104.

5. Анилович В.Я., Ужвюк A.B. Контрольные испытания на надежность шлицевых валов привода ВОМ трактора T-I50K. Сб.н.тр. МИИСП "Технология восстановления и ремонта деталей сельскохозяйственной техники".- М., 1980.- с.104-107.

6. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: T.I.-5-е изд., перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 1978.- 728 с.

7. A.c. 464797 (СССР). Стенд для испытания муфт. Ужва И.Н., Ко-регин В.И.- Опубл. вБ.И., 1975, № II.

8. A.c. 575529 (СССР). Стенд разомкнутого типа для исследования динамики цилиндрических зубчатых передач. Малинкович М.Д., Юрин И.Л., Костенко А.И., Бакаев В.А. и Гуляев А.Ф.- Опубл. в1. Б.И., 1977, № 57.

9. A.c. 596578 (СССР). Стенд для испытания карданных передач. Лапшин С.А., Борисов С.Г. и др.- Опубл. в Б.И., 1973, № 36.

10. A.c. 601590 (СССР). Стенд для исследования зубчатых и шлице-вых соединений. Филипенков А.Л. и Гунзенов В.Б.- Опубл. в Б.И., 1978, № 13.

11. A.c. 903725 (СССР). Стенд для испытаний шлицевых соединений. Анилович В.Я., Гринченко A.C., Ужвюк A.B.- Опубл. в Б.И., 1982, № 5.

12. A.c. 958753 (СССР). Вал со шлицами. Анилович В.Я., Гринченко A.C., Черненький О.И., Ужвюк A.B. и др.- Опубл. в Б.И., 1982, № 34.

13. A.c. 947701 (СССР). Стенд для испытания шлицевых соединений на износостойкость. Анилович В.Я. и др.- Опубл. в Б.И., 1982, № 28.

14. Ачеркан Н.С. Расчет и конструирование металлорежущих станков. 2-е изд.- М.: Машгиз, 1952.- 746 с.

15. Ачеркан Н.С. Справочник металлиста.- Т.2.- М.: Машгиз, 1958.560 с.

16. Бакингем 3. Влияние несоосности сопрягаемых деталей шлицевого соединения на его прочность.- Машиностроение США, перевод с английского, август 1961, том 67, № 12. Сентябрь 1961, том 68, № I.

17. Батурин А.Г. Детали машин.- М.: Машгиз, 1952.

18. Биргер И.А. Техническая диагностика.- М.: Машиностроение, 1978.- 239 с.

19. Биргер И.А. и др. Расчет на прочность деталей машин. Справочник.- 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 1979.702 с.

20. Вейц В.Л., Кочура А.Е., Мартыненко A.M. Динамические расчеты приводов машин.- Л.: Машиностроение, 1911,- 352 с.

21. Вентцель Е.С. Теория вероятностей.- М.: Наука, 1969.- Збб с.

22. Глухарев Е.Г., Зубарев Н.И. Зубчатые соединения: Справочник.-2-е изд., перераб. и доп.- Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1983.- 270 с.

23. Детали машин. Под ред. Н.С. Ачеркана. T.I.- М.: Машиностроение, 1968.

24. Добровольский В.А. Детали машин,- М.: Машгиз, 1957.- 618 с.

25. Долгачев B.C., Вердин В.А. Динамические нагрузки в прямобоч-ных зубчатых соединениях зубчатых передач.- Киев: Техника, 1972.

26. Евдокимов Ю.А., Колесников В.И., Тетерин А.И. Планирование и анализ экспериментов при решении задач трения и износа.- М.: Наука, 1980.- 228 с.

27. Иванов А.И. Технические измерения.- М.: Колос, 1978, 408 с.

28. Иванов А.И., Полещенко П.В. Практикум по взаимозаменяемости, стандартизации и техническим измерениям.- М.: Колос, 1977.230 с.

29. Калашников Н.А. Исследование зубчатых передач.- М.-Л.: Машгиз, 1941.- 462 с.

30. Климов А.У. Экспериментальная установка для испытаний шлицевых соединений на износостойкость. Сб.н.тр. Записки ЛСХИ.т.210.- Л., 1973.- с.69-71.

31. Коваленко И.Н., Филиппова А.А. Теория вероятностей и математическая статистика.- М.: Высшая школа, 1973.- 368 с.

32. Кораблев А.И. Особенности работы зубчатых (шлицевых) соединений в условиях взаимного перекоса и радиального смещения сопряженных деталей. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 1965, № 10 и № II, с.

33. Костровский Г.И. Шлицевое соединение зубчатых передач.- Зерно-град: 1972.- 205 с.

34. Крагельский Г.И. Трение и износ.- М.: Машиностроение, 1968.480 с.

35. Куликов B.C. Исследование характера работы эвольвентных зубчатых шлицевых муфт при узловом смещении осей соединяемых звеньев.- Труды Уфимского авиационного института, 1971, вып.31.

36. Левина З.М., РешетовД.Н. Контактная жесткость машин.- М.: Машиностроение,.1971.- 264 с.

37. Литвиненко В.Л., Палащенко С.Н., Ужвюк A.B. Стенд и методика ускоренных испытаний шлицевых соединений. Сб.н.тр. МИИСП "Динамика, прочность, надежность тракторов и сельскохозяйственных машин",- М., 1979, с.31-35.

38. Лопата А.Я., Тартаковский И.П. Шпоночные и зубчатые Сшлицевые) соединения.- М.-Киев: Машгиз, I960.- 131 с.

39. Мартынов Л.Д., Качмун М.М., Сурков А.И. Контроль шлицевых соединений, 1948.

40. Мовнин М.С. Детали машин.- Л.: Судпромгиз, 1958.- 292 с.

41. Номенклатурно-справочная тетрадь 1608 запасных частей к свеклоуборочным машинам (комбайнам, свеклоподъемникам, свеклопогрузчикам и др.).- ЦНИИТЭИ, М., 1982.

42. ОСТ 23.1.458-78 "Эвольвентные (зубчатые) шлицевые соединения. Метод расчета на износостойкость".

43. ОСТ 23.1.459-78 "Прямобочные шлицевые соединения. Метод расчета на износостойкость".

44. Писаренко B.C. и др. Сопротивление материалов.- 4-е изд. перераб. и доп.- Киев: Вища школа, 1979.- 696 с.

45. Попов A.A. и др. Техническая механика и детали машин.

46. Решетов Д.Н. Детали машин.- М.: Машгиз, 1974.- 655 с.

47. Решетов Д.Н. Надежность и долговечность машин.- М.: Машиностроение, 1967.- 44 с.

48. Решетов Д.Н. Основные направления унификации расчетов деталей машин.- Вестник машиностроения, 1969, № 3,

49. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике.- М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1954.- 328 с.

50. СТ СЭВ 188-75. Допуски и посадки прямобочных шлицевых соединений.

51. СТ СЭВ 268-76. Соединения шлицевые эвольвентные с углом профиля Переиздат. Июнь, 1977.

52. СТ СЗВ 269-76. Соединения шлицевые эвольвентные с углом профиля 30°. Номинальные диаметры, модули и числа зубьев.-Переиздат. Апрель, 1977.

53. Скундин Г.И. Зубчатые передачи и шлицевые соединения.- М., 1960.- 188 с.

54. Скундин Г.И. Исследование основных параметров износа шлицевых соединений.- Автомобильная и тракторная промышленность, 1955, № 4.

55. Скундин Г.И. Исследование факторов, повышающих долговечность тракторных трансмиссий. Сб. Повышение долговечности машин.-М.: Машгиз, 1956.

56. Скундин Г.И. Методы расчета зубчатых колес тракторных трансмиссий с высокой долговечностью и малым удельным весом.- М.: 1963.- 39 с.

57. Скундин Г.И., Никитин В.Н. Шлицевые соединения.- М.: Машиностроение, 1981.- 128 с.

58. Скундин Г.Й., Никитин В.Н. Расчет прямобочных шлицевых соединений на износостойкость.- Вестник машиностроения, 1971, № 5, с. 8-И.

59. Татарников И.Я. Роль смазки в повышении износостойкости шли-цевых соединений.- Вестник машиностроения, 1968, № б, с. 2629.

60. Третьяченко Г.Н. Моделирование при изучении прочности конструкций.- Киев: Наукова думка, 1979.- 229 с.

61. Ужвюк A.B., Черненький О.И. Исследование долговечности шлице-вых соединений трактора T-I50K методом ускоренных испытаний. Сб.н.тр. МИИСП "Технология восстановления и ремонта деталей сельскохозяйственной техники".- М., 1980.- с.ИО-ИЗ.

62. Черненький О.И., Левин Ю.С., Лупандина А.П. Анализ расхода запасных частей при капитальном ремонте тракторов T-I50K. Сб.н. тр. МИИСП "Динамика, прочность, надежность тракторов и сельскохозяйственных машин".- М., 1979.- с.65-69.

63. Шасси трактора T-I50K. Технические требования на капитальный ремонт.- М., 1974.

64. Злыптейн Л.Б. Конструкция и расчет шлицевых муфт для передачи мощности в авиадвигателях в условиях перекоса осей соединяемых агрегатов.- М.: Оборонгиз, 1952.- 47 с.

65. DudLße^ Ю. When sptlnes need stress cont^oL Psoduct 6naineezlna; Dece.mfee£ 195?, p.56-61.