Введение к работе
Актуальность работы. Повышение технического уровня и надежности гусеничных тракторов является актуальной проблемой. Для удовлетворения современным требованиям к эксплуатационным показателям машин необходимо совершенствовать методы проектирования и расчета наиболее нагруженных деталей, узлов и агрегатов, от работоспособности которых зависят потребительские качества машины в целом.
Одним из важнейших элементов гусеничного трактора является трансмиссия. Высокая нагруженность деталей трансмиссий гусеничных тракторов подтверждается данными об отказах и недостаточным ресурсом. Так, по данным эксплуатации отказы трансмиссий возникающие через 4000-гбООО моточасов, составляют до 20-К25% от общего числа отказов. В то же время современные трансмиссии энергонасыщенных машин должны иметь ресурс в пределах 14000-^16000 моточасов до капитального ремонта.
Необходимо отметить, что в эксплуатации находится большой парк ранее выпущенных тракторов, имеющих высокую степень изношенности, жизнедеятельность которых поддерживается большим объемом ремонтных операций и постоянным увеличением количества поставляемых заводами запасных частей. В этих условиях важно при ремонте использовать модернизированные детали и узлы, которые удовлетворяют условию взаимозаменяемости, но при этом имеют более высокие технические характеристики. Это позволяет повысить ресурс машин в послеремонтный период.
Из опыта эксплуатации известно, что для тракторной трансмиссии характерным является резкопеременный режим нагружения, обусловленный как сложными условиями эксплуатации, так и внутренними динамическими процессами, связанными с переменной жесткостью, деформациями и недостаточной точностью изготовления деталей. По мере эксплуатации нагруженность силовых элементов увеличивается.
Из анализа данных о предельных состояниях высоконагруженных зубчатых колес трансмиссии следует, что выход их из строя обусловлен, прежде всего, контактными разрушениями, вызванными длительно-действующими ударно-циклическими нагрузками, или усталостными разрушениями зубьев.
Учитывая изложенное, следует констатировать, что актуальными являются научные исследования, направленные на более глубокое изучение факторов, влияющих на нагруженность силовых элементов трансмиссий, и разработка на этой базе научно-обоснованных методов и технических решений, позволяющих не только более достоверно учесть нагрузки при расчетах, но и разработать рекомендации, обеспечивающие снижение нагруженности и повышение эксплуатационных показателей трансмиссий.
Актуальность работы подтверждается ее соответствием заданиям тематического плана НИР Агентства по высшему образованию РФ (2004-2008 гг. №36-53/441-04).
Цель и задачи работы. Цель работы заключалась в совершенствовании динамической модели трансмиссии гусеничного трактора, изучении динамических процессов, разработке рекомендаций по снижению динамических нагрузок и уточнению расчетных методов оценки несущей способности силовых элементов трансмиссии.
Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
- выполнить анализ причин выхода из строя кинематически связанных
силовых элементов трансмиссии и на базе этого установить наиболее
нагруженный участок на котором детали наиболее часто выходят из строя;
выполнить анализ динамической модели трансмиссии гусеничного трактора, используемой для получения данных о нагруженности силовых элементов;
научно обосновать необходимость более полного учета факторов, обуславливающих динамические процессы на наиболее нагруженном участке кинематической цепи и разработать динамическую модель, позволяющую обоснованно оценить нагруженность именно тех силовых элементов, которые определяют эксплуатационные показатели трансмиссии в целом;
выполнить анализ существующих рекомендаций по учету динамических нагрузок при прочностных расчетах зубчатых передач трансмиссий гусеничных тракторов и на базе выполненных исследований динамических процессов разработать рекомендации по методике определения коэффициента динамичности;
- разработать и обосновать эффективные конструктивные решения,
обеспечивающие снижение нагруженности зубчатых колес бортовой передачи
гусеничного трактора семейства «ВгТЗ».
Объектом исследования был выбран гусеничный сельскохозяйственный трактор семейства «ВгТЗ».
Научная новизна работы заключается в следующем:
усовершенствована динамическая модель трансмиссии гусеничного трактора, позволяющая более достоверно исследовать динамические процессы на наиболее нагруженном участке, включающем силовые элементы, работоспособность которых определяет технический уровень и эксплуатационные показатели трансмиссии в целом;
получены новые данные о динамических процессах, определяющих нагруженность зубчатых колес, предложена методика учета динамических нагрузок в расчетах на прочность и определено значение коэффициента, учитывающего внешние динамические нагрузки при расчетах на изгибную и контактную прочность зубчатых колес трансмиссии гусеничного трактора семейства «ВгТЗ»;
обоснована необходимость применения в трансмиссии составных зубчатых колес с заданными упруго-жесткостньши свойствами. Практическая значимость работы:
результаты исследований рекомендованы для использования при расчетах и проектировании трансмиссий энергонасыщенных гусеничных тракторов с высокими эксплуатационными характеристиками;
использование разработанных рекомендаций и конструкторских решений позволяет обеспечить снижение динамических нагрузок и увеличить ресурс трансмиссий;
практические рекомендации используются на ОАО «Тракторная компания «ВгТЗ» и на ООО «Агромаш» при выполнении работ по повышению надежности приводов и трансмиссий.
Достоверность и обоснованность научных положений работы обусловлены использованием фундаментальных уравнений зиеханики, теории механических колебаний, а также научной обоснованностью допущений, принятых при разработке моделей.
Апробация работы. ;.;".- .>..ї;ї!'
Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на: международной конференции по теории механизмов и механике машин, посвящ. 100-летию со дня рожд. акад. И.И. Артоболевского (Краснодар, 2006); III научной конференции «Проблемы динамики и прочности исполнительных механизмов и машин» (Астрахань, 2007 г.); III Белорусском конгрессе «Механика - 2007» (Минск, 2007 г.) и научных семинарах кафедры «Автомобиле- и тракторостроение» ВолгГТУ.
Публикации. Основные результаты исследований по теме диссертационной работы опубликованы в одиннадцати печатных работах, в т.ч. одна работа - в ведущем рецензируемом издании, рекомендованном ВАК РФ.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 136 наименований. Основная часть работы содержит 118 страниц машинописного текста, 27 таблиц, 35 рисунков, в приложении представлены акты опытно-промышленной апробации рекомендаций работы на ОАО «Тракторная компания «ВГТЗ» и ООО «Агромаш».
