Оценка влияния разработанного сапуна редуктора на ресурс трансмиссии трактора и методы определения износа деталей

Надежность агрегатов трансмиссий современных сельскохозяйственных тракторов в настоящее время остается недостаточно высокой. На их долю приходится 20…40% всех отказов [1]. Низкие показатели надёжности агрегатов трансмиссии в значительной степени обусловлены выходом из строя подшипников и зубчатых колес [2].

Абразивное изнашивание, вызванное твердыми частицами пыли, значительно преобладает среди других причин, определяющих выход из строя подшипников, зубчатых колес и других деталей трансмиссии. Попадание абразивных частиц пыли в полость трансмиссии происходит в основном в результате газообмена с окружающей средой из-за недостаточной герметичности сборочных единиц трансмиссии [3−6]. У тракторов различных марок более 50% неисправностей от общего количества связаны с неудовлетворительной герметичностью соединений [7].

Одним из путей решения проблемы герметизации является совершенствование конструкций сапунов, применяемых в тракторных трансмиссиях.

Нами для повышения герметичности полости трансмиссии разработано устройство (сапун редуктора), позволяющее поддерживать в ней атмосферное давление, исключающее газообмен с окружающей средой и практически исключающее поступление абразивных частиц в смазочную систему [1]. Нами разработано устройство — «Сапун редуктора» (рисунок 1) [8], для установки на установки на мобильную машину. Сапун прост в изготовлении и обслуживании, приспособлен и для переоборудования машин, уже находящихся в эксплуатации. Он состоит из эластичного баллона 1, включающего полость для компенсации разрежения 2, прикрепленной к нему рамки 3, двух пружин сжатия 4, ограничивающих свободное опускание баллона 1. Рамка 3, пружины 4 и эластичный баллон 1 установлены на раме 5. Эластичный баллон 1 посредством трубопровода 6 сообщен со штуцером 7, который соединен с картером 8 редуктора. Эластичный баллон 1 закрыт защитным колпаком 9. Сапун устанавливается в удобном для доступа месте мобильный машины. Для контроля герметичности к трубопроводу 6 присоединен манометр 10, который при помощи патрубка 11 можно вывести в кабину мобильной машины.

Оценку эффективности работы сапуна проводили на примере трансмиссии трактора Т-150К, путём определения продуктов износа деталей трансмиссии в смазочном масле.

В настоящее время имеются различные приборы и методики, позволяющие проводить спектральный анализ смазочных масел. Эти методики предусматривают использование градуировочных образцов и имеют определённые недостатки [9, 10].

Поэтому в наших исследованиях мы определяли наличие продуктов износа деталей трансмиссии и оценивали влияние разработанного сапуна [8] на техническое состояние сборочных единиц трансмиссии по аналитическим сигналам, представляющих собой скорость счета (имп./с) электрических импульсов датчика, которая для каждой линии флуоресцентного излучения пропорциональна интенсивности [11]. Сущность метода заключается в измерении интенсивности рентгеновского флуоресцентного излучения определяемых элементов в предварительно подготовленных образцах.

Определение продуктов износа деталей трансмиссии состоит из подготовки испытуемых образцов и измерения интенсивности рентгеновского флуоресцентного излучения определяемых элементов. Подготовка испытуемых образцов заключалась в следующем.

Нагретую до 80 °C пробу масла перемешивали на вибрационной мешалке в течение 5 мин. в емкости, заполненной не бол ее чем на ¾ ее вместимости. В стакан помещали подготовленную пробу испытуемого масла массой 50±0,02 г и разбавляли в соотношении 1:4 подогретым на водяной бане до температуры 80 °C толуолом.

Раствор наливали на фильтр по стеклянной палочке, воронку с фильтром наполняли раствором не более чем на ¾ высоты фильтра. Остатки масла или твердые примеси, приставшие к стенкам стакана, снимали стеклянной палочкой и смывали на фильтр горячим чистым толуолом, нагретым до 80 °C.

При выполнении измерений интенсивности рентгеновского флуоресцентного излучения применяли аппарат рентгеновский для спектрального анализа «СПЕКТРОСКАН МАКС-GFIE» ТУ 4276−001−23 124 704−200, персональный компьютер (ПК) с процессором Intel Pentium III и кювету, фиксатор, обойму, пленку полиэтилентерфталатную марки ПЭТ-КЭ по ГОСТ 24 234–80.

Высушенный фильтр с осадком накрывали полиэтилентерфталатной пленкой, закрепляли на кювете, которую вставляли в обойму, а обойму устанавливали в спектрометр.

Наиболее типичным материалом изготовления деталей трансмиссии служит легированная сталь. Поскольку основным элементом стали является железо (Fe), оценку изменения технического состояния сборочных единиц трансмиссии проводили по аналитическим сигналам железа.

Аналитическая линия и экспозиция (время измерения аналитических сигналов) приведены в таблице [11].

Таблица 1 — Аналитическая линия и экспозиция.

По зависимостям накопления железа (рисунок), полученным в результате обработки данных спектрального анализа, проведена аналитическая оценка влияния разработанного сапуна на ресурс трансмиссии трактора.

Рисунок 2 — Зависимости содержания железа (аналитического сигнала A (Fe)) в масле, отобранном из полостей ведущих мостов тракторов, от наработки: 1) со штатным сапуном; 2) оснащенных разработанным сапуном.

Исходя из того, что ресурс — это суммарная наработка объекта от началаего эксплуатации или ее возобновления после ремонта до перехода в предельное состояние [12] и результатов анализа трансмиссионного масла ТЭп-15 (ТМ-2−18) ГОСТ 23 652–79, отобранного из полостей ведущих мостов тракторов Т-150К, установлены зависимости содержания железа от наработки [13]: при работе со штатным сапуном.

A (Fe)npед = 0,0236 фр1 +5,504, (1).

при работе с разработанным сапуном редуктора.

A (Fe)npeд = 0,0174 фр2 + 5,478, (2).

где А (Fе)пред — содержание железа в масле, соответствующее предельному состоянию объекта, имп/с;

фР1 — ресурс трансмиссии трактора при работе со штатным сапуном, мото-ч;

фР2 — ресурс трансмиссии трактора при работе с разработанным сапуном редуктора, мото-ч.

Приравнивая выражения (1) и (2), и проведя математические преобразования, получаем отношение ресурса фр2 к ресурсу фр1:

фр2 / фр1=1,358.

Таким образом, применение разработанного сапуна редуктора позволяет увеличить ресурс трансмиссии трактора в 1,358 раза. Увеличение ресурса трансмиссии при использовании разработанного сапуна, объясняется меньшей интенсивностью накопления продуктов износа (железа).

трансмиссия трактор редуктор сапун Повышение долговечности деталей трансмиссий сельскохозяйственной техники. Аналитические и обзорные справки. — М.: Информагротех, 1998.-5с.

Сафонов, В. В. Повышение долговечности ресурсоопределяющих агрегатов мобильной сельскохозяйственной техники путем применения металлсодержащих смазочных композиций: Автореф. дис. … д-ра техн. наук / В. В. Сафонов. — Саратов, 1999.-36с.

Орехов, А.А. К вопросу энергоресурсосбережения при эксплуатации агрегатов трансмиссий мобильной сельскохозяйственной техники / А. А. Орехов // Сб. материалов международной науч.-практ. конф., посвященной памяти профессора А. Ф. Блинохватова.- Пенза: РИО ПГСХА, 2008. — С. 173−174.

Спицын, И. А. Теоретические предпосылки к разработке сапунов новой конструкции / И. А. Спицын, А. А. Орехов, Е. Н. Ардеев // Нива Поволжья.- 2008. — № 4. — С. 57−60.

Матвеев, В. В. Совершенствование режима смазки — как фактор повышения надежности тракторных трансмиссий и увеличения сроков службы трансмиссионного масла / В. В. Матвеев, Г. А. Ленивцев // Совершенствование технологических процессов очистки и использования масел в сельском хозяйстве: Сб. науч. тр. / Ульяновский СХИ. — Ульяновск, 1987. — С.5−15.

Янзин, В. М. Показатели, характеризующие герметичность трансмиссии и их определение при техническом обслуживании трактора / В. М. Янзин // Ресурсосберегающие методы использования сельскохозяйственной техники: Сб. науч. тр. / Ульяновский СХИ. — Ульяновск, 1990. — С. 19−22.

Бондарева, Г. И. Герметизация неподвижных фланцевых соединений силиконовыми герметиками при ремонте сельскохозяйственной техники: Авто реф. дис. … канд. техн. наук: 05.20.03 / Г. И. Бондарева. — М., 2000. — 20с.

Пат. 2 256 835 РФ, МПК7 F16H 57/04. Сапун редуктора /И.А. Спицын, А. А. Орехов, Е. Н. Ардеев (РФ). — № 2 003 134 896/11; Заявлено 01.12.2003; Опубл. 20.07.2005.-3 с.

Юдин, А. А. Рекомендации по нормированию критериев оценки техно логического состояния узлов трансмиссии ГТД по результатам спектрального анализа масла / А. А. Юдин, В. А Степанов [Электронный ресурс]. URL: http://www.ciam.ru/docs/004−2005;06−14/Statval.pdf.

Евдокимов, Ю. И. Организация системы контроля единства измерений в лабораториях, осуществляющих диагностику авиационных двигателей по спектральному анализу рабочих масел масла / Ю. И. Евдокимов, Ж. Н. Хохлова, ВА. Степанов, А. Г. Сазонов, С. А. Буянов [Электронный ресурс]. URL: http://www.ciam.ru/docs/004−2005;06−14/StatYa3.pdf.

• 11. металлов в порошковых пробах почв методом рентгенофлуоресцентного анализа. М049-П/04. — С. Пб: ООО «НПО «Спектрон», 2004. — 21 с.
• 12. ГОСТ 27.002−89 Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения/ Надежность в технике: Сб. ГОСТов. — М.: ИПК Издательство стандартов, 2002.-34с.
• 13. Спицын, И. А. Повышение технического ресурса трансмиссии трактора / И. А. Спицын, А. А. Орехов, Е. Н. Ардеев // Нива Поволжья. — 2007. — № 3(4). -С. 50−54.