Файл: Эксплуатационная надежность сельскохозяйственных машин..pdf

В качестве примера рассмотрим детали свеклоубо­ рочного комбайна КС-3, ресурс которого определяется только износом и значительно превышает один сезон, чтобы проверить возможность прогнозирования при бо­ лее длительном сроке. Для проверки взяты следующие детали свеклоуборочного комбайна КС-3: ведущая звез­ дочка привода выравнивателя КТ (3062), поддерживаю­ щий ролик цепной передачи (КТ 1043А). Методика об­ работки приведена в гл. IV.

Для проверки правильности методики определения средней наработки до отказа сравним ее со средним ре­ сурсом детали, вычисленным на основании фактического расхода запасных частей в ремонтных мастерских Харь­ ковской и Полтавской областей. Эти данные содержат количество запасных частей на 100 машин. Для опреде­ ления фактического среднего ресурсов деталей опреде­ лим количество запасных деталей, идущих на одну ос­ новную

где п — количество запасных деталей на 100 машин (фактический расход);

пг — число одноименных основных деталей в ма­ шине.

Определенное таким образом количество запасных деталей требуется на полный срок службы машины. Ко­ личество деталей, которое выпускает завод (или должен выделить для удовлетворения потребностей мастерских), с учетом основной будет:

К2 = 1 + K v

т. е. для обеспечения полного срока службы машины за­ вод должен выделить одну основную и плюс Ki запас­ ных деталей. Отсюда срок службы детали L равен:

где L\ — нормативный срок службы машины, лет. Наработка детали до отказа равна

где М — среднегодовая выработка машины, га/год.

173

Измерения износов произведены в специализирован­ ной мастерской по ремонту свеклоуборочных комбайнов в Харьковской области. Для измерений было выбрано 25—30 комбайнов. При измерении каждой звездочки КТ 3062 измерялось 5 зубьев. Измерение толщины зуба производилось штангензубомером. У поддерживающего ролика измерялся наружный диаметр в месте макси­ мального износа во взаимно-перпендикулярных плоско­ стях. На каждой машине измерялись все поддерживаю­ щие ролики (на машине их три).

Т а б л и ц а 9.7

Параметры гистограмм распределения скорости износа звездочки КТ 3062 и ролика КТ 1043

за (табл. 9.8). Предельные износы детали равны Хпред=2,65 мм (КТ 3062), Хпред =11 мм (КТ 1043)

[IX.3]. По этим данным вычислим средние ресурсы дета­ лей. Они будут: для звездочки Тср =303 га, для поддер­ живающего ролика Тср =230 га.

174

Т а б л и ц а 9.8

Параметры эмпирической плотности распределения наработки до предельного износа и вероятности безотказной работы звездочки КТ 3062 и ролика КТ 1043

КТ 1043 по данным расхода запасных частей. Фактиче­ ский расход этих деталей на 100 машин соответственно составляет 32 и 85 шт. Нормативный срок службы ма­ шины равен 6 годам.

Количество запасных деталей на одну основную рав­ но Ki = 0,16 шт (КТ 3062), Ki =0,283 шт (КТ 1043). Сред­ ний срок службы ролика (КТ 1043) равен 4,67 года, для звездочки (КТ 3062) L = 5,16 года.

Наработка до отказа при Д1 = 60 га равна Т= 310 га (КТ 3062), 7=280 га (КТ 1043). Средние ресурсы дета­ лей, вычисленные по данным замера изиосов в предпо­ ложении его линейной зависимости от времени, равны тср =303 га и Тср =230 га.

Относительная ошибка в определении среднего ре­ сурса способом прогнозирования не превышает 20%, что

175

позволяет использовать эту методику для приближенно­ го определения среднего ресурса.

Рассмотрим данные микрометража наиболее изна­ шиваемых деталей свеклоуборочного комбайна (рис. 63, 64). Они показывают, что износ может быть описан урав­ нением, линейным относительно времени работы.

Предельная вытяжка 20 звеньев по данным Днепро­ петровского комбайнового завода [IX.3] составляет для цепи /=19,05, 19 мм; для цепи /=25,4, 22 мм, для звез­ дочек соответствующих шагов износ зубьев составляет 3,2 и 5,5 мм. Прогнозированный по этим данным ресурс цепей в свеклоуборочном комбайне составляет 150— 160 га, что в целом совпадает с результатами статисти­ ческого опроса по фактической выбраковке цепей. Заме­ на звездочек производится одновременно с заменой це­ пей. Однако замеры износов свидетельствуют о том, что большинство звездочек имеет средний ресурс порядка 200—250 га, т. е. несколько превышает ресурс цепей, что говорит о неравномерности сопрягаемых изделий. При­

176

веденные значения износов деталей свеклоуборочныхмашин свидетельствуют о том, что их замена производит­ ся около двух раз в течение полного срока службы ма­ шины, что приводит к большим расходам по изготовле­ нию и замене недолговечных деталей. Например, в свеклоуборочном комбайне КС-3 [IX.9] имеется около 230 наименований узлов и деталей, требующих замены в течение срока службы. Эти детали и узлы составляют 42% стоимости комбайна. Причинами малой долговечно­ сти деталей свеклоуборочных комбайнов являются тя­ желые условия работы и недостаточно высокое качество материалов, применяемых для их изготовления. Боль­ шая половина деталей сельскохозяйственных машин изготавливается из среднеуглеродистых сталей. Для де­ талей, соприкасающихся с абразивной средой, приме­ няются стали с объемной закалкой и в редких случаях — легированные стали. Для повышения долговечности дета­ лей необходимо применять современные материалы и но­ вейшую технологию изготовления. Как показывают исследования [IX.11], увеличение долговечности деталей в условиях абразивного износа достигается наплавкой твердыми сплавами.

Гамма-процентный ресурс. Рассмотренные методы оценки ресурса относились к его среднему значению. Однако ресурс детали следует оценивать дифференциро­ ванно, в зависимости от степени ее ответственности. Дета­ ли сельскохозяйственных машин условно можно разде­ лить на две группы. Первая — рабочие органы, т. е. детали, непосредственно соприкасающиеся с обрабаты­ ваемым продуктом. Вторая — детали, обеспечивающие заданное движение рабочих органов.

Степень ответственности деталей можно оценить до­ пустимой вероятностью выхода их из строя. Для рабочих органов это означает ограничение параметров, опреде­ ляющих работоспособность до величины, при которой вероятность выполнения агротехнических показателей машины не опускается ниже определенного уровня. Этот уровень определяется величиной гамма-процентного ре­ сурса. Для установления величины гамма-процентного ресурса рабочих органов необходимо установление свя­ зей между агротехническими показателями и значениями параметров рабочих органов.

Детали, обеспечивающие заданное движение рабочих органов при установлении величины гамма-процентного ресурса следует ориентировать на уровень, установив­

177

шийся в данной отрасли промышленности. В тракторо­ строении для деталей он принят равным 80%. Если ресурс деталей оценивается средним значением, значит величина у принимается равной 50% (для симметричных распределителей). В настоящее время ресурс почти всех деталей сельскохозяйственных машин определяется сред­ ним значением. Такой способ определения ресурса во многих случаях приводит к большим ошибкам. Покажем это на примере дискового нежа для обрезки ботвы свек­ лоуборочного комбайна КСТ-3.

При обрезке ботвы предъявляются определенные аг­ ротехнические требования к качеству обрезанных корне­ плодов. Корнеплоды должны иметь ровную и гладкую без сколов поверхность среза. В процессе работы ножи затупляются, увеличивается толщина режущей кромки, срез получается неровный, со сколами. Исследованиями [IX.10] установлена предельная толщина кромки, соот­ ветствующая вероятности получения после обрезки 90% годных корней. Превышение предельной толщины кром­ ки считается отказом.

В процессе работы увеличивается не только толщина кромки, но и происходит износ ножа в радиальном на­ правлении. После выхода толщины кромки за предель­ ное значение производится переточка ножа, в результа­ те чего процесс повторяется до тех пор, пока радиаль­ ный износ ножа не достигнет предельной величины U„t Величина у при радиальном износе ножа принимается такой же, как и толщина лезвия.

Экспериментально установлено, что в статистическом плане износ кромки лезвия и износ ножа в радиальном направлении линейно зависят от времени. Это позволяет для определения статистических характеристик износа ножа воспользоваться способом, приведенным в гл. IV.

Плотности вероятностей распределения времени между переточками и временем достижения предельного радиального износа имеют вид несимметричных кривых. Модальные значения этих распределений смещены к на­ чалу координат, вследствие чего вероятность встретить нож со средними значениями параметров составляет 0,35—0,40. Это свидетельствует о том, что оценка ресурса по среднему значению может привести к большим ошиб­ кам. Для оценки ресурса такого вида несимметричных распределений можно предложить оценку по наиболее вероятному модальному значению ресурса.

Для определения модального значения ресурса мож-

178

но воспользоваться графическим методом, отыскав на оси абсцисс точку, соответствующую максимальному значению плотности распределения.

Рассмотрим эффективность различных методов оцен­ ки, основываясь на результатах испытаний трех вариан­ тов дисковых ножей в условиях эксплуатации.

В табл. 9.9 помещены средние значения времени меж^

В двух последних графах таблицы приведены дан­ ные о фактическом ресурсе ножей, о времени переточки, которые определяются самими комбайнерами на осно­ вании субъективной оценки качества обрезки. Ресурс, определяемый радиальным износом ножа, находят по фактическому расходу ножей, выпускаемых в запас­ ные части.

Как видно из табл. 9.9, средний срок службы для всех ножей как по времени между переточками, так и по времени достижения предельного радиального износа, резко отличается от фактических данных. Поэтому при­ менение его для деталей, к которым предъявляются повышенные требования, нецелесообразно. Значительно лучшие результаты дают методы, основанные на оценке у-процентного и наиболее вероятного ресурса. По вре­ мени между переточками несколько лучшее совпадение с фактическими данными дает оценка у пР°Чентного ресурса, и это объяснимо, поскольку величина у назна­ чалась исходя из качества работы. Для времени

179