Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

Совершенствование технического сервиса гусеничных цепей рисозерноуборочных комбайнов

Специальность 05.20.03 - технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве

кандидата технических наук

Иншаков Сергей Владимирович

Москва - 2006

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования “Приморская государственная сельскохозяйственная академия” (ФГОУ ВПО “Приморская ГСХА”)

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Ищенко Сергей Анатольевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Пучин Евгений Александрович

доктор технических наук, профессор Голубев Иван Григорьевич

Ведущая организация: Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования “Московский государственный университет природообустройства” (ФГОУ ВПО МГУП)

Защита диссертации состоится 18 января 2007 г. в 10⁰⁰ часов на заседании диссертационного совета Д 006.034.01 Государственного научного учреждения “Всероссийский научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка” (ГНУ ГОСНИТИ) по адресу: 109428, г. Москва, 1-й Институтский пр., д. 1.

С диссертацией можно познакомиться в библиотеке ГНУ ГОСНИТИ.

Автореферат разослан и опубликован на сайте http://www.gosniti.ru

«___» декабря 2006 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Р. Ю. Соловьев

Общая характеристика работы

гусеничный цепь изнашивание комбайн

Актуальность темы. В условиях агропромышленного комплекса одним из путей повышения уровня надежности машин является полное использование ресурса деталей за счет своевременного проведения операций технического обслуживания, диагностирования, грамотной организации ремонтных процессов с применением методов дефектации и современных технологических процессов восстановления формы и посадок соединений. Особое значение эти вопросы имеют применительно к уборочной технике, от надежности которой зависит сохранение биологической ценности, своевременность и полнота уборки возделываемых пищевых и кормовых культур. Почвенно-климатические условия Приморского края обуславливают использование уборочных и транспортных машин на гусеничном ходу. Высокая металлоемкость движителя, значительные нагрузки на детали, механический состав и кислотность среды определяет высокую скорость изнашивания сопрягаемых поверхностей ходовой части и как следствие периодичность ремонтно-обслуживающих работ. Таким образом исследования по повышению долговечности гусеничных цепей составного типа путем совершенствования диагностических операций и оптимальной организации централизованного ремонта в условиях исследуемого региона являются современной и актуальной задачей.

Работа выполнена в соответствии с Федеральным законом № 100-ФЗ от 24 мая 1999 г. - “Об инженерно-технической системе агропромышленного комплекса” и программами научно-исследовательских работ Приморской ГСХА “Обоснование способов повышения надежности рисозерноуборочных комбайнов в условиях Дальнего Востока” № ГР 01.920001904 в период 1989 - 2006 гг.

Цель работы. Исследование технического состояния и совершенствование технического сервиса гусеничных цепей рисозерноуборочных комбайнов

Объект исследований. Технологические параметры процессов диагностирования и ремонта гусеничных цепей рисозерноуборочных комбайнов.

Научная новизна заключается в обосновании рациональных параметров процессов диагностирования и ремонта гусеничных цепей, основанном на математической модели изменения размерного состояния и подтвержденном экспериментальными исследованиями и рекомендациями по комплексному устранению нарушений формы поверхностей и плотности сборочных посадок деталей гусеничных цепей составного типа с разработкой для этих целей средств технологической оснастки. Новизна конструктивных решений подтверждена патентами на полезные модели №№ 33886, 41857, 43064, 46845.

Практическая значимость состоит в разработке по результатам исследований технологической документации, оборудования и оснастки для выполнения диагностических и ремонтных работ.

Пути реализации работы. Результаты исследований могут быть использованы на сельскохозяйственных ремонтно-технических и эксплуатирующих предприятиях.

Внедрение результатов исследований. Технологическая оснастка принята к опытной эксплуатации на ОАО “Уссурийский комбайноремонтный завод”, ОАО “Аскольд”, ОАО “Уссурийский авторемонтный завод”, процесс диагностирования гусеничных цепей принят к выполнению при проведении технического обслуживания в ряде сельскохозяйственных предприятий, методика обработки статистической информации используется при изучении дисциплины “Надежность и ремонт машин”.

Апробация. Основные положения работы докладывались и обсуждались: на международных конференциях "Перспективы сотрудничества Российских аграрных учебных заведений со странами АТР" (Уссурийск, 1999), "Аграрная политика и технология производства сельскохозяйственной продукции в странах АТР" (Уссурийск, 2001), "Современные проблемы технического сервиса в агропромышленном комплексе" (Москва, 2002), "Проблемы машиностроения и технологии материалов на рубеже веков" (Пенза, 2003), “Научные проблемы и перспективы развития ремонта, обслуживания машин и восстановления деталей” (Москва, 2003), “Материалы и технологии XXI века” (Пенза, 2004), “Надежность и ремонт машин” (Орел, 2004, 2005), “Агроинженерная наука - итоги и перспективы” (Новосибирск, 2003, 2004), “Агропромышленный комплекс: состояние, проблемы, перспективы” (Пенза, 2004), “Актуальные проблемы вузовской агроинженерной науки” (Москва, 2005); научно-производственной конференции (НПК) межрегиональной ассоциации “Агрообразование” (Уссурийск, 2000), юбилейной НПК, посвященной 45-летнему юбилею ПГСХА (Уссурийск, 2002), НПК специалистов и молодых ученых аграрных вузов и научных учреждений Дальнего Востока (Уссурийск, 2002…2006), XVI межвузовской НПК "Конструирование, использование и надежность машин сельскохозяйственного назначения" (Брянск, 2003), всероссийской НПК "Инновационные технологии в аграрном образовании, науке и АПК России" (Ульяновск, 2003), межрегиональной НПК “Автомобильный транспорт Дальнего Востока и Сибири (Хабаровск, 2004), совещании-семинаре инженерных кадров АПК "Инженерно-техническая служба в современных условиях" (Уссурийск, 2002); заседании рабочей группы по распределению и совершенствованию сельскохозяйственной техники при департаменте сельского хозяйства и продовольствия Администрации Приморского края (Владивосток, 2005); заседаниях Ученого совета ПГСХА, Института механизации с.-х. (Уссурийск, 1989, 1996, 2004), кафедр “Надежность и ремонт машин”, “Эксплуатация и ремонт машин” (Уссурийск, 1988, 1989, 1996, 2000, 2002, 2003, 2006).

Результаты исследований демонстрировались на краевой выставке научно-технических достижений АПК (Владивосток, 2003), выставке "Наукоемкие технологии и техника" в рамках инновационного форума "Роль науки, новой техники и технологий в экономическом развитии регионов" (Хабаровск, 2003). Измерительное устройство по пат. №41857 представлено в конкурсе журнала КИПиС “Лучший отечественный измерительный прибор 2005 года”.

Публикации. Материалы исследований включены в отчеты о научной работе № ГР 01.920001904 и отражены в 41 публикации общим объемом 14 п. л. (11 п. л. являются индивидуальным вкладом соискателя), в том числе 4-х описаниях к патентам на полезную модель.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 204 страницах, включает введение, 5 глав, выводы и 11 приложений. Основной текст сопровождается 24 таблицами и 111 рисунками. Список литературы содержит 160 наименований.

На защиту выносится:

- математическая модель гусеничной цепи как объекта диагностирования и направленности ремонтных воздействий;

- рекомендации по технологическим методам проведения диагностических работ;

- обоснование рациональной технологии ремонта гусеничных цепей в условиях регионального специализированного предприятия;

- результаты исследования износостойкости элементов гусеничных цепей в заданных почвенно-климатических условиях эксплуатации;

- оценка экономической эффективности результатов исследований.

Содержание работы

1. Состояние вопроса и задачи исследований

Анализ производственных и статистических данных использования парка рисозерноуборочных комбайнов в регионе выявил низкие показатели надежности как машины в целом, так и ее отдельных агрегатов, при этом гусеничная цепь является одним из самых недолговечных узлов движителя, одновременно обладающим значительной стоимостью ремонта.

Современные тенденции повышения производительности уборочных комбайнов привели к существенному увеличению массы машины и как следствие повышению нагрузок на узлы и детали ходовой части. Шарниры гусеничных цепей испытывают совокупное влияние абразивного изнашивания и высокой концентрации контактных напряжений. Соединения с натягом сборочных элементов цепи при действии динамических нагрузок и вибрации испытывают неабразивное изнашивание и изменение своих размерных характеристик. В трудах Баскина В. Б., Землянского Ю. М., Дмитриченко С. С., Емельянова А. М., Лейкина Г. Г., Литвинова Н. А., Пивоварова А. Д., Платонова В. Ф., Новикова Ю. П. и др., отчетах ГСКБ по машинам для зоны Дальнего Востока (г. Биробиджан) установлены усилия в различных конструктивных элементах движителя, в том числе в звеньях гусеничных цепей. В части этих работ устанавливаются опытные зависимости изменения технического состояния элементов движителя при пробеговых испытаниях, однако недостатком таких работ отмечается невозможность применения предлагаемых методик исследований при проведении технических обслуживаний и диагностических работ в региональных условиях рядовой эксплуатации.

Использование технологических методов ремонта деталей и узлов сельскохозяйственной техники, отраженных в трудах Ачкасова К. А., Батищева А. Н., Бабусенко С. М., Воловика Е. Л., Левитского И. С., Лялякина В. П., Пучина Е. А., Тельнова Н. Ф., Черновола М. И., Черноиванова В. И. и др. позволяет составить рациональную технологию комплексного восстановления работоспособности узлов гусеничного движителя с минимальными денежными и энергетическими затратами. Технологические приемы восстановления деталей гусеничной цепи описаны в работах Богатырева С. А., Ищенко С. А., Кузнецова Е. Ф., Морозова А. А., Рудика Ф. Я. и др., однако суть их предложений сводится к исправлению видимых износов поверхностей деталей и мероприятиям, направленным на обеспечение требуемой плотности посадки между ними. Возможность восстановления других размерных характеристик деталей цепи, в том числе опорных и межцентровых расстояний этими авторами не рассматривается.

Технологические средства, позволяющие производить измерения, дифференцированную дефектацию деталей, а также механическую обработку их восстанавливаемых поверхностей разработаны Бабичем В. Н., Бережным А. И., Бойко А. А., Виленским Б. И., Гик Л. А., Голубевым И. Г., Касьян Ю. А., Касимовым А. Б., Надеичем В. С., Проскуряковым В. С., Скворцовым А. В., Свинаревым А. Г., и др., однако конструктивные особенности деталей гусеничной цепи не могут позволить их эффективное применение.

Вышеизложенное позволяет сформулировать следующие задачи исследований по обоснованию технологических методов повышения долговечности и безотказности гусеничной цепи рисозерноуборочных комбайнов при эксплуатации и ремонте:

Разработать математическую модель гусеничной цепи как объекта диагностирования и направленности ремонтных воздействий.

Разработать технологические методы диагностических работ и исследовать закономерности изнашивания гусеничной цепи при эксплуатации в почвенно-климатических условиях Приморского края.

Исследовать износное состояние элементов гусеничных цепей и обосновать рациональную технологию их ремонта в условиях регионального специализированного ремонтного предприятия.

Определить экономическую эффективность от внедрения результатов исследований.

2. Теоретические предпосылки технологических методов диагностирования и ремонта гусеничной цепи

О техническом состоянии цепей принято судить по величине шага и характеру её изменения. Для уменьшения погрешности измерений среднего шага Р_t необходимо увеличить количество одновременно измеряемых шагов и исключить погрешности измерения диаметров втулок за счет базирования мерительного инструмента с их одноименных сторон.

, (1)

где: L - расстояние между одноименными сторонами (точками F и G) К+1^-й и К+n^-й втулок гусеничной цепи, м

К - произвольно выбранное звено гусеничной цепи.

Предлагаемый способ диагностирования предполагает измерение длины L на верхнем участке цепи без ее демонтажа с обвода, создавая дополнительное растягивающее усилие. Относительная разность длины дуги цепи на участке FG и непосредственно измеряемого расстояния /FG/ определится:

. (2)

Расчетная модель объекта диагностирования подразумевает наличие вертикальных реакций Y_A и Y_С в опорах, в качестве которых рассматриваются верхние точки натяжного (А) и приводного (С) колес, а также помещение центра координат в точку экстремума кривой, форму которой принимает участок гусеничной цепи.

, (3)

, (4)

где: q - равномерно распределенная весовая нагрузка цепи, равная 581,3 Н/м;

l - расстояние между опорами, м;

а - горизонтальная проекция измеряемого участка цепи, м;

Р - дополнительная вертикальная нагрузка, Н;

Расстояние /FG/ определяется:

, (5)

где: g - горизонтальная проекция расстояния между точками AG, м;

f - горизонтальная проекция расстояния между точками AF, м;

N - растягивающая горизонтальная сила, Н;

х_А - абсцисса опоры А относительно принятой системы координат, м.

, (6)

где: N₀ - растягивающая сила от механизма натяжения цепи, Н;

h - превышение точки приложения дополнительной нагрузки над линией опор АС, м.

. (7)

Из двух корней уравнения (7) в дальнейшем принимается значение, имеющее физический смысл (второй корень будет равняться нулю).

Длина дуги цепи между точками F и G определяется:

. (8)

Программированный расчет позволил представить графическую интерпретацию зависимости вышеуказанной погрешности диагностирования от величин прилагаемой вертикальной нагрузки Р и высоты h расположения точки В приложения нагрузки (рисунок 1).

Рисунок 1 - Зависимость систематической погрешности от условий диагностирования

Контролируемый параметр гусеничной цепи L_n зависит от большого числа сопрягаемых размеров. Для определения взаимосвязей использован размерный анализ, основанный на составлении и расчете размерной цепи (рисунок 2) и нормированный ГОСТ 16319 - 80 и ГОСТ 16320 - 80.



Рисунок 2 - Размерная цепь гусеницы составного типа

, (9)

где: В - межцентровое расстояние отверстий в щеке под палец и втулку, м;

R_П - радиус отверстия в щеке под палец, м;

J - часть геометрического натяга в соединении “щека - палец”, м;

r - радиус пальца в месте запрессовки, м;

r ^/- радиус пальца в зоне контакта со втулкой, м;

т - радиус внутренней поверхности втулки, м;

е - эксцентриситет наружной и внутренней поверхностей втулки, м;

f - радиус наружной поверхности втулки, м;

М - часть геометрического натяга в соединении “щека - втулка”, м;

R_B - радиус отверстия в щеке под втулку, м.

Размер каждого составляющего звена динамической размерной цепи есть функция времени, характеризующая изменение размера звена на стадиях сборки, обкатки и приработки и в процессе эксплуатации.

Расчеты показали, что позиционный сдвиг деталей при сборке соединений “втулка - щека” и “палец - щека” происходит, но его значение, особенно в продольной линии цепи, чрезвычайно мало и им можно пренебречь при дальнейшем анализе составляющих размерной цепи. Таким образом, можно считать:

, (10)

где: N^П и N^В - геометрические натяги прессовых соединений, м.

Приняв равновероятное появление положительных и отрицательных значений эксцентриситетов наружной и внутренней поверхностей втулки формулу размерной цепи можно упростить до вида

. (11)

Моделирование напряженно-деформированного состояния щеки гусеничной цепи от действия эксплуатационных нагрузок, выполненное методом конечных элементов в программной оболочке Т-FLEX CAD 9 ST позволило выявить зоны детали, имеющие различные величины деформаций, перемещений и напряжений, а также подтвердить возможность эксплуатационного изменения величины В.

При ремонте необходимо обеспечить начальные значения звеньев размерной цепи, восстановив правильную геометрическую форму деталей и их изношенных поверхностей, а также плотность сборочных посадок.

Устройство для измерения межцентровых расстояний (патент № 41857) реализует относительный метод измерения, что подразумевает его настройку по калибру. Определение контролируемых геометрических параметров ДВ, ДD₁, ДD₂ детали осуществляется путем регистрации величины разбалансированности электрических схем за счет изменения сопротивления тензометрических датчиков, закрепленных на упругодеформируемых стойках с измерительными наконечниками (рисунок 3).

Рисунок 3 - Координатная схема измерительного устройства

Учитывая формулы состояния электрических цепей, включающих датчики и зависимость формы стоек при изгибе от линейного перемещения измерительных наконечников, аналитическую модель измерительного устройства можно представить в виде трех пар уравнений, одно из которых описывает линейное изменение размера, другое - соответствующее ему относительное изменение выходных параметров электрической цепи.

,(12)

.

,(13)

.

,(14)

.

где: т_i0 - перемещение наконечника при предварительной деформации i-ой стойки, соответствующей этапу настройки по калибру, м;

т_ij - перемещение наконечника при деформации i-ой стойки в момент измерения, м;

l - длина упругодеформируемой балки, м;

h - толщина упругодеформируемой балки, м

3. Методика экспериментальных исследований и оборудование

Сбор информации о надежности гусеничных цепей в эксплуатационных условиях осуществлялся согласно РД 50-204-87. Количество объектов наблюдений определялось по ГОСТ 15895-77. Для испытаний гусениц на долговечность из комбайнов, находящихся под наблюдением, были выбраны машины, оснащенные новыми гусеничными цепями и прошедшими капитальный ремонт на региональном специализированном предприятии. Наблюдения за надежностью велись по плану NRT согласно РД 50-690-89 с периодичностью регистрации показателей не реже двух раз в месяц, как для объекта, имеющего продолжительность работы в сезон более одного месяца. Наработка комбайнов отмечалась в часах основной работы по ГОСТ 24059-88 и в гектарах убранной площади. Эксплуатационные испытания гусениц на долговечность по плану NUN основаны на методике ОН 13-122-61. Однако измерение контролируемого параметра цепи произведено без демонтажа последней. Необходимое усилие растягивания цепи обеспечивалось домкратным устройством, совмещенным с динамометром. Измерение контролируемого участка цепи проводилось разработанным штангенинструментом с диапазонами измерений и показаний 1700…1860 мм.

Сбор информации об износном состоянии деталей гусеничной цепи на ремонтном предприятии проводился по плану NUN. Количество объектов наблюдений определялось по ГОСТ 15895-77. Для повышения достоверности информации из каждой цепи, поступившей в ремонт и прошедшей разборку, случайная выборка деталей составляла 6 - 10 шт. Дефектация деталей производилась в соответствии с техническими требованиями на капитальный ремонт. Дополнительно определялись значения расстояния между центрами отверстий под втулку и палец. Новые детали подвергались исследованию, как поступившие в виде ремонтного фонда для сборки на специализированном ремонтном предприятии. При измерениях использовались нутромеры НИ-18-50 (ГОСТ 868-82) и разработанный индикаторный кронциркуль для определения расстояния Q между ближайшими точками обоих отверстий. Значение межцентрового расстояния подсчитывалось по формуле В =Q + D₁ /2 + D₂/2.

Полученная информация по планам NUN оформлялась в виде статистического ряда и подвергалась компьютерной обработке с использованием программы Microsoft EXCEL.

Тарировка и испытания экспериментального устройства для измерения межцентровых расстояний отверстий (пат. № 41857) проведены с использованием 4-х соосно установленных микрометрических головок типа МК, имитирующих изменение размеров ДВ, ДD₁, ДD₂ , многоканального усилителя электрических сигналов ПИН 701, двух измерительных головок типа М 906 для отображения сигнала о приращении диаметров и измерительной головки типа М 1113 для отображения сигнала о приращении межцентрового расстояния.

Для реализации рекомендаций по обеспечению рациональных параметров механической обработки отверстий под втулку и палец разработана двухшпиндельная головка (пат. № 33886). Для точения использовались инструменты с материалом режущей части Т5К10.

4. Анализ результатов экспериментальных исследований

Распределение начальной длины контролируемого участка новой цепи (10^-ти звеньев) близко к нормальному закону распределения со средним значением = 1747,6 мм и среднеквадратическим отклонением у = 2,79 мм. Кривая динамики удлинения цепи (рисунок 4) с достаточной степенью соответствия апроксимируется формулой полинома 3-й степени L=0,0259t³-0,792t²+11,267t+1747,6. Начальная длина контролируемого участка цепи, прошедшей капитальный ремонт традиционным методом, имеет больший размах распределения по сравнению с новой цепью с параметрами = 1751,4 мм и у = 4,396 мм. Динамика удлинения такой цепи аппроксимирована логарифмической функцией L = 22,823?n(t) + 1752,5.

Характеристики начальной длины гусеничных цепей соответствуют расчетным значениям размерной цепи с относительной ошибкой 2,8%. При этом для решения размерной цепи использовались средние статистические значения расстояния между центрами отверстий в щеке под втулку и палец и среднее значение зазора в шарнирном соединении цепи.



Рисунок 4 - Распределение начальной длины контролируемого участка цепи и динамика его удлинения

Распределение размеров между центрами отверстий в щеке под втулку и палец в новых деталях (рисунок 5а) близко к нормальному закону распределения со средним значением = 174,12 мм и среднеквадратическим отклонением у = 0,131 мм. В деталях, поступивших в ремонт (рисунок 5б) наблюдается увеличение этих показателей: = 174,775 мм, у = 0,278 мм. Если упомянутые детали проходят лишь обработку отверстий в ремонтный размер путем зенкерования, разброс размеров и их среднее статистическое значение вырастают: = 174,882 мм, у = 0,341 мм (рисунок 5в).



Рисунок 5 - Распределение размеров между центрами отверстий под втулку и палец: а) в новых деталях, б) в деталях, поступивших в ремонт, в) в деталях, прошедших обработку в ремонтный размер зенкерованием.

Дефектация бывших в эксплуатации щек выявила следующие результаты. В случайной выборке деталей распределение размера беговой дорожки по высоте близко к теоретическому закону распределения Вейбулла и имеет следующие характеристики: = 91,7455 мм, у = 1,02 мм, v = 0,386. Распределение размеров ширины беговой дорожки щеки над пальцем имеет лучшее согласование с теоретическим законом нормального распределения с характеристиками: = 26,88 мм, у = 1,05 мм, v = 0,335. Распределение размеров ширины беговой дорожки над втулкой близко к теоретическому закону нормального распределения с характеристиками: = 15,078 мм, у = 0,652 мм, v = 0,287. Распределение диаметров отверстий под болты крепления опорных плит имеет лучшее согласование с теоретическим законом распределения Вейбулла с характеристиками: = 16,655 мм, у = 0,272 мм, v = 0,656. Распределение диаметров отверстий под палец имеет лучшее согласование с теоретическим законом нормального распределения с характеристиками: = 27,502 мм, у = 0,055 мм, v = 0,433. Распределение диаметров отверстий под втулку близко к теоретическому закону нормального распределения с характеристиками: = 44,953 мм, у = 0,068 мм, v = 0,251.

Форма отверстий позволяет отметить бьльшую жесткость щеки в районе сопряжения с пальцем, где распределение размеров отверстия, измеренных в направлении параллельном (= 27,491 мм, у = 0,054 мм, v = 0,471) и перпендикулярном (= 27,479 мм, у = 0,054 мм, v = 0,415) оси щеки не имеет существенных различий. Распределение размеров отверстий под втулку, измеренных в направлении параллельном (= 44,9525 мм, у = 0,084 мм, v = 0,310) и перпендикулярном (= 44,903 мм, у = 0,0618 мм, v = 0,238) оси щеки имеет существенные различия.

Прогноз вероятностной доли деталей, позволяющих произвести расточку в ремонтный размер с заданным межцентровым расстоянием, позволяет отметить, что наложение последнего ограничивающего фактора значительно сокращает пригодность ремонтного фонда.

Для более полного использования ремонтного фонда при стремлении к наибольшему соответствию межцентрового расстояния номинальному размеру, заданному чертежом, а также лучших условий рельсовости, необходимо обеспечить на поверхности отверстий добавление металла путем наплавки, создавая тем самым достаточный запас для механической обработки.

Анализ результатов испытаний измерительного устройства (пат. № 41857) позволил отметить линейный характер зависимости выходного электрического сигнала от приращения контролируемых устройством размеров (рисунок 6). При этом также отмечено, что эти зависимости носят одинаковый характер, как для приращения межцентрового расстояния, так и для приращения диаметра. Отмечено, что при любых комбинациях положения измерительных наконечников, соответствующих нулевому отклонению межцентрового расстояния или диаметра отверстия, линия, описывающая характер зависимости проходит на графике через начало координат, что подтверждает стабильность показаний устройства. Чувствительность устройства в весьма малой степени зависит от начального деформирования измерительных стоек, поэтому его влиянием можно пренебречь. Отмечено линейное повышение чувствительности устройства с увеличением толщины измерительных стоек и гиперболическое с уменьшением их длины (рисунок 7).

В результате экспериментов установлено влияние скорости резания и подачи на изнашивание задней поверхности режущего инструмента и качество обработанной поверхности при чистовом точении. Анализ результатов свидетельствует о том, что в диапазоне скоростей резания от 0,2 до 2,0 м/с наиболее благоприятные условия для режущего инструмента обеспечиваются в интервале 0,9 - 1,2 м/с, что соответственно рекомендует частоту вращения инструмента относительно отверстия под втулку (ш 45 мм для детали В 34025 Л/П) 40 - 53 с^-1 (380 - 510 об/мин), относительно отверстия под палец (ш 27,5 мм для В 34025 Л/П) - 62 - 83 с^-1. Увеличение скорости резания способствует снижению и стабилизации шероховатости обработанной поверхности.

От охлаждения зоны резания смазочно-охлаждающей технологической средой решено отказаться из-за особенностей технологического оборудования и малой длины обрабатываемой поверхности (15 - 20 мм), не позволяющей температуре в зоне резания достичь величин, значительно влияющих на стойкость инструмента.

5. Обоснование экономической эффективности технологических процессов

Предположив существование Х способов восстановления отверстий в щеке под втулку и палец, каждому из которых соответствуют свои стоимости восстановления С¹_Di и C²_Di, можно составить Х(Y+1) комбинаций восстановления сопряжений с пальцем (где Y- число способов восстановления пальца, имеющих соответствующие стоимости С¹_dj , "1"-предусматривает возможность постановки новой детали) и Х(Z+1) комбинаций восстановления сопряжений с наружной поверхностью втулки (где Z - число способов восстановления поверхности, имеющих соответствующие стоимости С²_dm). В свою очередь палец и внутренняя поверхность втулки также образуют сопряжение, для которого может быть составлено (Y+1)(W+1) комбинаций восстановления (где W- число способов восстановления внутренней поверхности втулки, играющей для пальца роль отверстия). Каждому способу восстановления сопряжения соответствуют своя стоимость С¹, С², С³ и свои параметры процесса старения (износа) U(t) - функция старения (износа), у_u(t) - среднее квадратическое отклонение рассеивания параметров старения (износа). Стремление к минимизации стоимости восстановления всех сопряжений цепи и коэффициента эффективности, учитывающего послеремонтный ресурс "t", представляет модель оптимизации стоимости ремонта цепи.

Экономический эффект от результатов исследований по совершенствованию технологии ремонта гусеничных цепей путем внедрения новой технологической оснастки произведен применительно к условиям ОАО “Уссурийский комбайноремонтный завод” (г. Уссурийск) методом сопоставления экономических показателей базового и проектируемого вариантов. Сравнительный экономический эффект за расчетный период с учетом дисконтирования составит 308 тыс. руб., срок окупаемости затрат - 0,25 года при годовой программе ремонта 200 цепей (21600 щек).

Общие выводы

В связи с низкой надежностью гусеничных цепей рисозерноуборочных комбайнов необходимо их плановое диагностирование. Предлагаемый способ предусматривает измерение длины 10-ти звеньев верхней ветви цепи путем базирования штангенинструмента с одноименных сторон крайних втулок контролируемого участка. Установлено, что форма кривой, которую принимает верхний участок гусеничной цепи в момент диагностирования, зависит от величины дополнительной растягивающей нагрузки, приложенной изнутри обвода. Теоретически определено, что достаточно приложения силы в 5000 Н для обеспечения относительной разницы длины дуги (т. е. реальной формы цепи) и прямой (т. е. фактически измеряемого расстояния) между крайними точками контролируемого участка менее 0,5 %. Рост силы свыше 7500 Н нецелесообразен, т. к. приводит к плавному стремлению погрешности к бесконечно малой величине.

В установленных условиях эксплуатации и технического сервиса отмечено низкое качество традиционной технологии ремонта гусеничных цепей рисозерноуборочных комбайнов, что подтверждается увеличенным размахом распределения их начальной длины и скорости удлинения.

Анализ дефектов щек показал, что наибольшая доля деталей (84 %) требует восстановления поверхности отверстий под палец и втулку, доля деталей, требующих восстановления высоты беговой дорожки составляет 25 %. Доля деталей требующих восстановления по критериям несоответствия ширины беговой дорожки на участках над пальцем и втулкой (4 и 7 % соответственно), отверстия под болты крепления опорных плит (6,5 %) невелика, поэтому их рациональнее утилизировать без ремонтно-восстановительных воздействий.

Теоретическими исследованиями установлена взаимосвязь между размерами сопрягаемых поверхностей деталей и выявлено влияние расстояния между центрами отверстий в щеке под втулку и палец на общее техническое состояние цепи. Экспериментальными исследованиями выявлено эксплуатационное изменение межцентрового расстояния и установлена необходимость его контроля специальными средствами при проведении дефектации.

Теоретическими и практическими исследованиями доказана возможность осуществления комплексной оценки технического состояния щеки разработанным измерительным устройством (пат. № 41857). Для достижения рациональной чувствительности в конструкции устройства следует использовать измерительные стойки длиной 60 мм и толщиной 0,6 мм, обеспечив усиление сигнала электрической цепи контроля приращения диаметров с коэффициентом 800, а межцентрового расстояния - 400. Настройку устройства следует производить по калибру, задающему диаметр малого отверстия 27,5 мм, диаметр большего отверстия 45,0 мм, расстояние между центрами отверстий 174,6 мм, что соответствует среднестатистическим размерам опытной выборки деталей.

Наиболее рациональным способом механической обработки отверстий в щеке следует считать одновременную расточку с заданным межцентровым расстоянием (устройство по пат. № 33886) и базирование деталей по опорной поверхности, задающее положение линии центров обрабатываемых отверстий.

Установлено, что рекомендации завода-изготовителя по назначению величины ремонтного увеличения наружных размеров втулок и пальцев, а соответственно и отверстий в щеке на 0,3 мм не учитывают значительный разброс межцентрового расстояния. Экстремальные значения прогнозируемой годности деталей приходятся на интервал межцентрового расстояния 174,65 - 174,75 мм, но даже при ремонтном увеличении в 0,6 мм можно будет принять к ремонту не более 80 % деталей, а собранная из них цепь получит удлинение, адекватное 8 %-ному сокращению ресурса.

На основе сравнительного анализа критерия эффективности ремонта гусеничных цепей различными наборами технологических воздействий относительно стоимости и запланированного ресурса новой цепи установлена экономическая целесообразность ремонта цепи в условиях специализированного предприятия. Технологический процесс с комплектом оснастки принят к внедрению на ОАО “Уссурийский комбайноремонтный завод”, сравнительный экономический эффект за расчетный период с учетом дисконтирования составит 308 тыс. руб., срок окупаемости затрат - около 3 месяцев при годовой программе ремонта 200 цепей (21600 щек).

Основное содержание исследований отражено в 41 публикации, в том числе

Иншаков С. В., Пивоваров А. Д. Изменение размерного состояния гусеничных цепей рисоуборочных комбайнов // Эффективное использование сельскохозяйственной техники на Дальнем Востоке: Сб. науч. тр. / Приморский сельскохозяйственный ин-т. - Уссурийск, 1992. - С. 59- 69.

Иншаков С. В. Применение размерного анализа для математического моделирования процесса надежности гусеничной цепи // Перспективы сотрудничества Российских аграрных учебных заведений со странами азиатско-тихоокеанского региона: Материалы международной региональной науч. конф. / Прим. гос. с.-х. акад. - Уссурийск, 1999. - С. 130 - 131.

Иншаков С. В., Пивоваров А. Д. Определение составляющих размерной цепи гусеницы рисоуборочного комбайна с разработкой нестандартного мерительного инструмента // Роль научных исследований высших учебных заведений в формировании научно-технического и производственного потенциала региона: Материалы научно-произв. конф. межрегиональной ассоциации “Агрообразование” регионального отделения “Дальний Восток и Забайкалье” / Прим. гос. с.-х. акад. - Уссурийск, 2000. - С. 206 - 211.

Иншаков С. В., Ищенко С. А. Современные тенденции повышения надежности гусеничного движителя // Состояние и перспективы агроинженерного образования на Дальнем Востоке: Юб. сб. тр./ Прим. гос. с.-х. акад. - Уссурийск, 2001. - С. 59 - 63.

Надежность и ремонт машин: Методические указания по разделу “Анализ износного состояния и обоснование способов восстановления деталей машин при ремонте / Прим. гос. с.-х. акад.; Сост. С. В. Иншаков. - Уссурийск, 2002. - 46 с.

Иншаков С. В. Применимость метода ремонтных размеров для восстановления сопряжений гусеничной цепи // Инновационные технологии в образовательной сфере России / Материалы всероссийской науч.-практ. конф./ УГСХА, - Ульяновск, 2003. - С. 195 - 197.

Иншаков С. В. Совершенствование технологического процесса ремонта втулочно-пальцевых гусеничных цепей // Технический сервис в агропромышленном комплексе: Вестник ФГОУ ВПО МГАУ им. Горячкина / Научный журнал, Вып. 1 - М., 2003. - С. 68 - 71.

Иншаков С. В. Ремонт втулочно-пальцевых гусеничных цепей // Ремонт, восстановление, модернизация. - 2003. - №7. - С. 12 - 13.

Иншаков С. В. Обоснование направленности технологических воздействий при ремонте гусеничных цепей рисозерноуборочных комбайнов // Механизация и электрификация сельскохозяйственного производства: Материалы международной науч.-практ. конф. (22-23 апреля 2003г). Новосиб. гос. аграр. ун-т. - Новосибирск, 2003. - С. 203 - 207.

Двухшпиндельная головка: Патент RU №33886 U1 / Иншаков С. В. - №2003112355 В23В 39/16; Заявл. 29.04.03; Опубл. 20.11.03. - Бюл. № 32.

Иншаков С. В. Анализ конструкций перенастраиваемых многошпиндельных расточных головок // Надежность и ремонт машин: Сб. матер. международной науч.-технич. конф. В 3-х т. - Орел: Изд-во ОрелГАУ, 2004. - Т. 3., С. 96 - 99.

Устройство для измерения межцентровых расстояний отверстий: Патент RU №41857 / Иншаков С. В., Мурманцев Ф. М. - №2004120911 G 01B 5/14; Заявл. 12.07.04; опубл. 10.11.2004. - Бюл. №31.

Иншаков С. В., Мурманцев Ф. М. Аналитическая модель тензорезисторного измерителя межцентровых расстояний отверстий // Агропромышленный комплекс: состояние, проблемы, перспективы: Сб. материалов II международной научно-практ. конф. - Пенза, 2004. - С. 84 - 85.

Иншаков С. В. Анализ методов и способов определения межцентровых расстояний при ремонте деталей машин //Агроинженерная наука - итоги и перспективы: Сб. материалов юбилейной международной научно-практ. конф. (18 - 19 ноября 2004 г). Новосиб. гос. аграр. ун-т. - Новосибирск, 2004. - С. 294 - 296.

Измеритель межцентровых расстояний: Патент RU 43064 / Иншаков С. В., Перепелица К. С. - №2004120922/22 G 01 B 3/20, 5/14; Заявл. 12.07.04; опубл. 27.12.04. - Бюл. №36.

Устройство для измерения межцентровых расстояний отверстий: Патент RU №46845 / Иншаков С. В., Ищенко С. А. - №2005108541 G 01B 5/14, 3/22; Заявл. 25.03.05; опубл. 27.07.2005. - Бюл. № 21.

Иншаков С. В.Теоретические закономерности влияния геометрии конструкции на точность тензометрического устройства для измерения межцентровых расстояний // Надежность и ремонт машин: Сб. матер. 2-й международной науч.-технич. конф. - Орел: Изд-во ОрелГАУ, 2005. - С. 417 - 422.

Автор отдает дань светлой памяти к.т.н. профессора Пивоварова А. Д. за становление научных взглядов, помощь и поддержку, оказанные при работе над диссертацией.

Размещено на Allbest.ru

...