книги из ГПНТБ / Эксплуатационная надежность сельскохозяйственных машин

171

Т а б л и ц а 9.6

Распределение ресурса наиболее изнашивающихся деталей свеклоуборочного комбайна КС-3

Кроме способа статистического опроса для прогнози­ рования среднего ресурса деталей, отказывающих вслед­ ствие изнашивания, можно использовать способ, основан­ ный на линейной, в статистическом смысле, зависимости износа от времени. Под линейностью, в статистическом смысле, понимается возможность аппроксимации линей­ ной зависимостью реализаций износа всех деталей вы­ борки. Вычисления показывают, что при линейной ап­ проксимации можно с определенной точностью прогно­ зировать средний ресурс деталей.

172

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

достижения предельного радиального износа хорошие результаты дает метод оценки наиболее вероятного ресурса. Поэтому этот метод можно рекомендовать для несимметричных законов распределения ресурса. Срав­ нивая между собой у-процентное и фактическое значения ресурсов, видим, что фактические данные о времени до­ стижения предельного радиального износа превышают

Рис. 65. Результаты испытаний дисковых ножей свеклоуборочного комбайна из стали 65Г с наплавкой сормайтом 1:

а — корреляционная зависимость толщины лезвия от времени; 6 — кривые вероятности безотказной работы для времени между переточками; в — кор­ реляционная зависимость радиального износа ножа от времени; г — кривые вероятности безотказной работы для времени достижения предельного износа.

величину соответствующего у-процентного ресурса. Это свидетельствует о том, что фактический ресурс по дости­ жении предельного износа оценивается несколько мень­ шим допустимым значением вероятности отказа ножа по этому фактору, чем принятый уровень в 90%, т. е. требования к этому фактору несколько ниже, чем к тол­ щине лезвия, которая влияет на качество работы. Факти­ ческий уровень вероятности безотказной работы соот­ ветствует примерно модальному значению ресурса.

Рассмотренные показатели надежности вариантов ножей не удовлетворяют требованиям сельскохозяйст­ венного производства. Исследования, проведенные лабо­ раторией надежности УкрНИИСХОМа совместно с

180