авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Диагностика технического состояния подшипников дисковых борон на основе инфракрасного излучения

На правах рукописи

ИЛЬИН ПАВЕЛ АЛЕКСЕЕВИЧ

ДИАГНОСТИКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОДШИПНИКОВ

ДИСКОВЫХ БОРОН НА ОСНОВЕ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Специальность 05.20.03 – Технологии и средства технического обслуживания в

сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Санкт-Петербург – Пушкин 2012 г.

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образова тельном учреждении высшего профессионального образования «Санкт Петербургский государственный аграрный университет»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Тишкин Леонид Владимирович

Официальные оппоненты:

Мартынов Борис Григорьевич доктор технических наук, профессор, за ведующий кафедрой «Лесные, гусеничные и колесные машины» ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С. М. Кирова»

Пучин Евгений Александрович доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Ремонт и надежность машин» ФГБОУ ВПО «Москов ский государственный агроинженерный университет им. В. П. Горячкина»

Ведущая организация – Государственное научное учреждение «Северо Западный научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук»

Защита диссертации состоится 29 мая 2012 г. в 13.30 на заседании дис сертационного совета Д 220.060.06 при ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный аграрный университет» по адресу: 196601, г. Санкт-Петербург – Пушкин, Академический пр., 31, СПбГАУ, ауд. 2.719.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Санкт Петербургский государственный аграрный университет».

Автореферат размещен на сайте ВАК Министерства образования и науки РФ «26» апреля 2012 года и разослан «26» апреля 2012 года

Ученый секретарь диссертационного совета Смирнов Василий Тимофеевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы:

Методы и средства диагностики технического состояния сельскохозяй ственных машин должны обеспечивать высокую эффективность, экономич ность, быть удобными в применении. Не обнаружено эффективных способов диагностики подшипниковых узлов дисковых борон. Существующие методы оценки технического состояния подшипников дисковых борон трудоемки и требуют разборки подшипникового узла. Отсутствие оперативного метода кон троля технического состояния приводит к простою агрегата. Поэтому разработ ка метода диагностики подшипников дисковых борон актуальна.

Значительный уровень запыленности, большие динамические силы нагружения и количество подшипниковых узлов ставят задачу разработки ме тода, основанного на дистанционном измерении диагностических параметров, по которым можно оценить техническое состояние подшипника.

Одним из таких параметров является инфракрасное излучение, исходящее с поверхности всех объектов. Его можно измерять дистанционно. По его вели чине можно судить о температуре поверхности объекта.

В настоящее время распространение получили тепловизоры, определяю щие температуру объектов по интенсивности инфракрасного излучения их. Они используются в энергетике, химической промышленности, энергосбережении, металлургии. В качестве средств диагностики сельскохозяйственных машин они не применяются. Ограничивает их применение относительно высокая цена и отсутствие методик диагностики.

Таким образом, разработка методики оценки технического состояния подшипников, обладающей низкой трудоемкостью, высокой оперативностью, является актуальной задачей.

Исследования проводились в рамках темы № 09.03 «Разработать типовые проекты оптимального построения и функционирования предприятий инже нерно-технической инфраструктуры сельского хозяйства, технологии эффек тивного использования, повышения надежности и работоспособности машин и оборудования в отрасли».

Цель исследования: Разработка методики оценки технического состоя ния подшипников дисковых борон на основе инфракрасного излучения.

Предмет исследования: Зависимость диагностических параметров от технического состояния подшипников дисковой бороны.

Объект исследования: Конический однорядный радиально-упорный ро ликовый подшипник тяжелой дисковой бороны БДТ-7.

Научная новизна: Получена математическая модель, оценивающая тем пературу подшипникового узла дисковой бороны в зависимости от продолжи тельности работы, скорости обработки почвы и угла атаки дисковых батарей.

Выведено математическое выражение отношения температур поверхности подшипникового узла и в области контакта манжета-вал от продолжительности работы агрегата. Разработана методика диагностирования технического состоя ния подшипников дисковых борон с помощью инфракрасного излучения.

Практическую значимость полученных результатов исследования пред ставляют:

методика оценки технического состояния подшипников дисковых борон.

математическая модель определения температуры подшипникового узла дисковой бороны в зависимости от эксплуатационных и технологических параметров.

номограммы определения осевого зазора в подшипниках дисковой боро ны.

расчет оптимального расстояния инфракрасной съемки объекта диагно стирования.



Реализация результатов исследования. Разработанная методика приня та к внедрению в ЗАО «Птицефабрика Роскар» и в ООО «Племенная птицефаб рика Лебяжье». Результаты исследований используются при чтении лекций и проведении лабораторных занятий по направлению «Агроинженерия» на ка федре «Надежность и технический сервис машин».

Апробация работы: Основные положения диссертационной работы до кладывались и обсуждались на Научных конференциях профессорско преподавательского состава и аспирантов СПбГАУ в 2009-2012 гг.

Публикации: Материалы, отражающие основное содержание диссерта ционной работы, опубликованы в 6 печатных работах. Все работы опубликова ны в печатных изданиях, рекомендованных ВАК.

Объем работы: Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Содержит 165 страниц ма шинописного текста, 4 таблицы, 83 рисунка и 6 приложений. Список использо ванной литературы включает 123 наименования отечественных и зарубежных авторов.

Рабочая гипотеза: Интенсивность инфракрасного излучения определяет ся температурой поверхности подшипникового узла. Температура увеличивает ся в результате выделения в виде тепла мощности, которая расходуется на пре одоление сил трения в подшипнике и в области контакта рабочей кромки ман жеты с валом. Мощность тепловыделения определяется частотой вращения, си лой нагружения, типом смазочного материала и условиями смазывания, кон структивными параметрами подшипника, величиной осевого зазора. Распреде ление тепла в подшипниковом узле зависит от его геометрических размеров, массы, материала, величины теплоотдачи и теплопроводности. Учитывая ком плексное влияние всех этих факторов, предполагается получить теоретическую модель, которая определяет температуру подшипника от продолжительности работы для конкретных условий диагностирования. Следовательно, в качестве диагностического параметра, определяющего техническое состояние подшип ников дисковых борон, предлагается использовать температуру поверхности подшипникового узла.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе «Состояние вопроса и задачи исследований» проведен анализ технических характеристик дисковых борон отечественного и зарубеж ного производства. Определено современное направление в обработке почвы.





Определен наиболее распространенный тип подшипника, используемый в рас смотренных дисковых боронах – это конический однорядный радиально упорный роликовый подшипник.

Произведен анализ данных, полученных после проведения микрометража деталей подшипниковых узлов, бывших в эксплуатации. Износ втулок сосредо точен в области контакта манжета-втулка, что вызвано значительным трением из-за осевого зазора в подшипниках дисковой бороны. Поэтому сделано пред положение, что одним из факторов, определяющих техническое состояние подшипников дисковой бороны, является величина осевого зазора подшипника.

Проведен анализ способов диагностики сельскохозяйственных машин, в результате которого выяснилось, что в настоящее время существующие методы оценки технического состояния подшипников трудоемки и требуют разборки подшипникового узла. Определено, что диагностику необходимо производить по параметрам, которые можно определить дистанционно, например, по интен сивности инфракрасного излучения, исходящего с поверхности подшипниково го узла.

Анализ тепловизионного оборудования позволил выбрать тепловизор, ко торый отвечает требованиям тепловой чувствительности 0,05 °С.

Выполнен анализ способов расчета мощности, необходимой на преодоле ние сил трения в подшипнике по формулам, которые представлены в работах Крагельского И. В., Коросташевского Р. В., Костецкого Б. И. Переля Л. Я., Фи латова А. А., Нарышкина В. Н., Спицына Н. А.

При этом установлено, что в теоретической модели необходимо учесть продолжительность работы, установочные зазоры и предварительные натяги подшипника и количество энергии, перераспределяющейся в окружающую среду.

На основании проведенного анализа, были сформулированы задачи ис следования:

1. Выявить диагностические параметры, определяющие техническое состо яние подшипников дисковых борон на основе инфракрасного излучения.

2. Произвести теоретическую разработку методики диагностики подшипни ков дисковых борон на основе инфракрасного излучения.

3. Выполнить экспериментальные исследования методики диагностики подшипников дисковой бороны в стендовых условиях.

4. Произвести проверку методики в полевых условиях.

5. Определить технико-экономическую эффективность применения тепло визионной диагностики.

Вторая глава «Теоретическое исследование оценки технического состоя ния подшипников дисковой бороны методом инфракрасного излучения»

Для определения составляющих теоретической модели изучен метод Пе реля Л.Я., который наиболее полно учитывает факторы, влияющие на мощ ность трения в подшипнике. Для расчета мощности трения в подшипниках дис ковой бороны установлены необходимые аргументы, её определяющие.

Определена зависимость силы нагружения, воспринимаемой подшипни ками дисковой бороны, от сопротивления почвы, угла атаки дисковых батарей, массы бороны, конструктивных особенностей подшипника. Расчет силы сопро тивления почвы произведен, исходя из анализа данных, представленных в рабо тах Синеокова Г. Н., Панова И. М., Стрельбицкого В. Ф. применительно для почв наиболее типичных для Ленинградской области.

Для выявления составляющих теоретической модели, определяющих теп ловое состояние подшипникового узла, был проведен анализ работ Карслоу Г., Егера Д., Мухачева Г. А., Щукина В. К., Нащокина В. В., Фокина В. М., Уонга Х. В результате в модели учтены теплоотдача, тепловой поток, теплопровод ность, конвективный теплообмен, теплоемкость, перераспределение энергии в окружающую среду.

Также выявлена зависимость нагрева корпуса подшипникового узла от соединения вала с манжетным уплотнением.

В результате теоретического исследования получена модель (формула 1), которая определяет температуру подшипникового узла дисковой бороны от продолжительности работы, установочных зазоров, предварительных натягов подшипника, учитывает совместное влияние всех известных факторов. Полу ченная модель учитывает частоту вращения, силу нагружения, тип смазочного материала и условия смазывания, конструктивные особенности подшипника и его размер, осевой зазор, массу деталей подшипникового узла и их геометриче ские размеры, теплопроводность, теплоотдачу, температуру воздуха, усилие за тяжки винтов, площадь поверхности подшипникового узла, угол атаки диско вых батарей, удельную силу трения рабочей кромки манжеты.

( ) ТP=( + ( ( ) ) ( ( )) + (1) ( ) ( )+ + ( ( ) ) ( ( ) ) ( ( )) ( ( ( ) ) где ТP – температура подшипникового узла, °С;

t – продолжительность работы, с;

b – коэффициент перевода момента трения Нмм в мощность Вт, (b=1,05·10-4);

k – коэффициент перевода скорости движения дисковой бороны к частоте вращения подшипников мин-1, (k=16,66);

– скорость движения диско вой бороны, км/ч;

d – диаметр дисков, м;

f0 – коэффициент, зависящий от типа подшипника и условий смазки, (f0=4);

v – кинематическая вязкость смазочного материала, (v=100 мм2/с);

D0 – средний диаметр подшипника, (D0=85 мм);

f1 – коэффициент, зависящий от типа подшипника и силы его нагружающей, (f1=0,0005);

g1 – коэффициент, зависящий от соотношения радиальной и осевой сил нагружения подшипника, (g1=3,42);

MZ – момент затяжки винтов, (MZ = 60 Нм);

xn – осевой натяг подшипников дисковой бороны, мм;

kb – количество винтов, (kb=4);

– угол подъема витка резьбы, (=60°);

fb2 – коэффициент тре ния области контакта винт-цилиндр;

db – средний диаметр резьбы винтов, мм;

Dbsr – средний диаметр, мм;

fb1 – коэффициент трения области контакта винт шайба;

RY – осевая сила нагружения от сопротивления почвы, Н;

Fr – радиаль ная сила нагружения, Н;

Y – коэффициент перевода радиальной силы нагруже ния в осевую, определенный конструктивными особенностями подшипника, (Y=1,71);

RZ – радиальная сила нагружения за счет массы дисковой бороны, Н;

Rx1 – радиальная сила нагружения от сопротивления почвы, Н;

С – теплоем кость стали, Дж/кг·°С;

mp – масса подшипникового узла, Н;

– коэффициент теплоотдачи, Вт/°С;

F – площадь поверхности корпуса подшипникового узла, м;

TV – температура воздуха, °С;

E – коэффициент отношения теплопроводно сти, (E=100);

LK – средняя толщина стенки корпуса подшипникового узла, м;

– коэффициент теплопроводности стали, (=45 Вт/м°С);

RV – внутренний ради ус корпуса, (RV=0,055 м);

H – ширина корпуса, (H=0,072 м);

RN – наружный ра диус втулки, (RN=0,03 м);

Использование теоретической модели позволило получить номограммы, по которым определяются величины осевых зазоров (рисунок 10) и предвари тельных натягов (рисунок 11) через час работы для скорости движения диско вой бороны от 12 до 20 км/ч.

В технических условиях по ремонту дисковых борон указано, что при сборке подшипниковых узлов должен обеспечиваться номинальный осевой за зор, равный.

При сборке подшипниковых узлов возможен предварительный осевой натяг (отрицательный осевой зазор), который начинает оказывать действие на подшипники от 0,01 мм. Температура подшипникового узла при осевых зазорах и предварительных натягах могут совпадать, поэтому их необходимо разграни чить. Для этого разработана теоретическая модель температуры подшипнико вого узла при граничных значениях предварительного осевого натяга и зазора в подшипниках (формула 2).

Использование теоретической модели позволило получить граничное условие, которое разделяет такие технические состояния подшипника, как осе вой зазор и предварительный натяг:

Если (ТP - ТV)+1, то в подшипнике предварительный натяг.

Если (ТP - ТV)+1, то в подшипнике осевой зазор (рисунок 1).

где ТP – температура поверхности подшипникового узла, °С;

ТV – температура области контакта манжета-вал, °С ( ) Т=( + ( ( ( ) )) ( ( )) (2) + ( ) ( )- ( )+ ( где mV – масса вала, кг;

r – радиус вала, мм (r=30);

b – расстояние от ра бочей кромки манжеты до подшипника, мм (b=46);

xs – осевой зазор, мм;

a – расстояние от центра втулки до центра подшипника, мм (a=14,5);

– угол кон такта роликов подшипника, ( =13°).

Рисунок 1 – Инфракрасное изображение подшипникового узла, в который уста новлены подшипники с осевым зазором 1,00 мм Проведен расчет оптимального расстояния инфракрасной съемки под шипникового узла дисковой бороны (рисунок 2). Для этого определена пло щадь изображения SC (м2), фиксируемая матрицей тепловизора, по формуле:

tg ), (3) SC = 4l(tg где l – расстояние от объектива тепловизора до измеряемого объекта, м;

1 – горизонтальный угол съемки объектива тепловизора, (1=32);

2 – вертикальный угол съемки объектива тепловизора, (2=23).

Изменение площади подшипникового узла на матрице тепловизора SP (%) рассчитано по формуле:

(4) SP = где SK – площадь измеряемого подшипникового узла, м2.

Рисунок 2 – Оптимизация расстояния инфракрасной съемки подшипникового узла дисковой бороны Оптимальное расстояние инфракрасной съемки составляет 0,23-0,48 м, так как обеспечивает полное отображение на матрице тепловизора подшипни кового узла и обеспечивает определение температурной точки по площади не превышающей 3 мм2 для обеспечения температурной чувствительности 0, °С, что определено в работах сотрудников ГОСНИТИ Клюкина Л. М., Голубева М. С., Новикова А. М.

В третьей главе «Методики исследований» представлены методики, не обходимые для проведения теоретических и экспериментальных исследований по разработке метода диагностики технического состояния подшипников дис ковой бороны на основе инфракрасного излучения.

Методика подготовки и сборки подшипниковых узлов к испытаниям, ко торая включает в себя методику проведения микрометража деталей, обеспечи вает сборку подшипниковых узлов с заданной величиной осевого зазора или предварительного натяга в подшипниках с точностью 0,01 мм.

Методика калибровки и установки термопар обеспечивает точность при измерении температуры не менее 0,1 °С и расхождение в измерениях между термопарами не более 0,2 °С.

Обработка данных при стендовых испытаниях выполнена на основе ме тодик математической статистики, с использованием критериев Стьюдента, Кочрена и Фишера для уровня доверительной вероятности 0,95.

Разработана методика определения коэффициента теплоотдачи подшип никового узла, так как справочный коэффициент имеет широкий диапазон ва рьирования (1,8 – 4,2 Вт/м2°С).

Для этого экспериментально установили теплоотдачу по времени умень шения температуры подшипникового узла, после остановки его нагрева, а ко эффициент теплоотдачи рассчитали по формуле:

(5) =, где – коэффициент теплоотдачи подшипникового узла, Вт/м2°С;

F – площадь поверхности подшипникового узла, м2 (F=0,6);

TR – разность между температурой подшипникового узла и воздуха, °С;

t – время уменьшения температуры подшипникового узла на 1 °С, с;

m – масса подшипникового узла, кг;

C – теплоемкость стали, 460 Дж/кг·°С.

Получена методика определения осевой силы нагружения для установле ния зависимости между величиной осевого натяга и силой натяжения, переда ющейся подшипнику от винтов, крепящих крышку к корпусу подшипникового узла.

Подготовлена методика определения мощности, затрачиваемой в под шипниках на преодоление сил трения при работе, необходимая для проверки теоретических расчетов.

В четвертой главе «Экспериментальные исследования по разработке ме тодики определения технического состояния подшипников дисковых борон на основе инфракрасного излучения» произведена оценка достоверности теорети ческих исследований. Для этого разработан стенд, моделирующий эксплуата ционные условия работы подшипников дисковой бороны (рисунок 3).

Рисунок 3 – Схема стенда: 1 – платформа;

2 – рама;

3 – электродвигатель;

4 – двухступенчатая ременная передача;

5 – вал;

6 – крепление для установки подшипниковых узлов;

7 – нагружающее устройство;

8 – аналоговый измери тельный модуль ввода МВА8;

9 – электроизмерительный цифровой прибор па раметров трёхфазной электрической сети Omix P99-MA-3-0.1-ACX220-RS485;

10 – конвертер интерфейсов ARC-485;

11 – преобразователь интерфейсов АС3 М-220;

12 – термоэлектрический преобразователь;

13 – частотомер цифровой;

14 – трансформатор тока измерительный;

15 – персональный компьютер;

16 – монитор;

17 – клавиатура;

18 – мышь;

19 – стол Проверены варианты теоретической модели, описывающей температур ные состояния подшипникового узла при установочных осевых зазорах и пред варительных натягах подшипников (таблица 1).

Таблица 1 – Варианты теоретической модели для установочных осевых зазоров и предварительных осевых натягов подшипников, при прочих равных условиях зазор Вариант натяг Вариант ТP1= 0, ТP6= 0, ТP2= 0, ТP3= 0, ТP4= 0, ТP7= 0, ТP5= 1, Каждое стендовое испытание подшипников с осевыми зазорами и пред варительными натягами проведено с тройной повторностью. Продолжитель ность каждого испытания составляла два часа.

Измерение температуры подшипниковых узлов термопарами проводи лось с интервалом 1 с, а тепловизором каждые 15 минут. Частота вращения со ставляла 160 мин-1, что соответствует скорости движения дисковой бороны в 20 км/ч.

В результате статистической проверки установлено, что дисперсии уров ней измерения однородны, а варианты теоретической модели описывают экс периментальные данные с доверительной вероятностью 0,95.

На рисунке 4, в качестве примера представлен график оценки адекватно сти одного из вариантов теоретической модели и экспериментальных данных.

Определено, что диагностику необходимо проводить не ранее чем через 60 минут работы, так как расхождение между температурными диапазонами при различных состояниях подшипникового узла становится значимо и доста точно для определения технического состояния подшипника.

Рисунок 4 – Оценка адекватности варианта теоретической модели для устано вочного зазора в подшипниках 0,1 мм и экспериментальных данных при изме рении термопарами На рисунках 5, 6 в качестве примера, представлены инфракрасные снимки после часа стендовых испытаний.

Рисунок 5 – Фотографическое (слева) и инфракрасное (справа) изображения подшипникового узла с предварительным натягом в подшипниках 0,09 мм.

Средние температуры поверхности подшипникового узла 84,2 °С и области контакта манжета-вал 69,8 °С. Разница составляет 14,4 °С.

Рисунок 6 – Фотографическое (слева) и инфракрасное (справа) изображения подшипникового узла с осевым зазором в подшипниках 1,0 мм. Средние темпе ратуры поверхности подшипникового узла 40,6 °С и области контакта манжета вал 56,8 °С. Разница составляет 16,2 °С.

На рисунке 7 представлено четыре варианта теоретической модели, кото рые описывают температуру подшипникового узла от продолжительности стендового испытания для установочных зазоров в подшипниках.

Рисунок 7 – Оценка адекватности теоретических моделей и экспериментальных данных при измерении тепловизором Точками на рисунке 7 обозначены результаты тепловизионной съемки, цвет которых соответствует цвету варианта теоретической модели, и они лежат в диапазоне, который получен при измерении температуры термопарами. Это подтверждает достоверность теоретической модели с доверительной вероятно стью 0,95.

Коэффициент теплоотдачи подшипникового узла дисковой бороны со ставляет =1,67 Вт/м2°С.

Для проверки достоверности теоретической модели проведено полевое испытание, которое проводилось на учебно-опытном поле Санкт Петербургского государственного аграрного университета. Испытания прово дились на тяжелой дисковой бороне БДТ-7 при обработке стерни. Скорость движения составляла 12 км/ч. Угол атаки дисковых батарей 18 градусов. Испы тания проведены с четырехкратной повторностью. Продолжительность каждого испытания составила два часа. Инфракрасная съемка проводилась через каждые 30 минут. Для испытаний были подготовлены четыре подшипниковых узла с заданной величиной осевого зазора в подшипниках: 1 – 0,0 мм;

2 – 0,2 мм;

3 – 1,0 мм и предварительного натяга: 4 – 0,09 мм.

Полученные данные полевых испытаний подтвердили с 0,95 достоверно стью теоретическую модель.

На рисунке 8 представлены фотографическое и инфракрасное изображе ния поверхности подшипникового узла дисковой бороны во время полевых ис пытаний.

Рисунок 8 – Фотографическое (слева) и инфракрасное (справа) изображения поверхности подшипникового узла с предварительным натягом в подшипниках 0,09 мм при полевых испытаниях На рисунке 9 представлено три варианта теоретической модели, которые описывают температуру подшипникового узла от продолжительности полевого испытания для установочных зазоров в подшипниках.

Рисунок 9 – Оценка адекватности теоретических моделей и экспериментальных данных при измерении тепловизором В результате проведенных исследований разработана методика диагно стики технического состояния подшипников дисковой бороны.

Основные рекомендации при использовании методики:

1. Определить угол атаки дисковых батарей.

2. Произвести обработку почвы с постоянной скоростью от 12 до 20 км/ч в течение одного часа.

3. Произвести инфракрасную съемку с расстояния 0,23 - 0,48 м.

4. Определить отношение между температурой поверхности подшипнико вого узла и областью контакта манжета-вал:

Если (ТP - ТV)+1, то в подшипнике осевой зазор и нужно использовать номограмму для определения осевого зазора в подшипниках (рису нок 10).

Если (ТP - ТV)+1, то в подшипнике предварительный натяг и нужно ис пользовать номограмму для определения предварительного осевого натяга в подшипниках (рисунок 11).

5. Используя выбранную номограмму определить осевой зазор или предва рительный натяг подшипников дисковой бороны.

6. Принять решение о необходимости ремонтного воздействия.

Рисунок 10 – Номограмма для определения осевого зазора в подшипни ках дисковой бороны Рисунок 11 – Номограмма для определения предварительного осевого натяга в подшипниках дисковой бороны В пятой главе «Технико-экономический анализ применения инфракрас ной диагностики дисковых борон» определена экономическая эффективность методики за счет годового сокращения замен запасных частей подшипникового узла. На примере эксплуатации дисковой бороны БДТ-7 годовая экономия со ставляет около 9320 руб.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 1. Создание метода диагностики подшипников дисковой бороны на осно ве инфракрасного излучения актуально, так как до настоящего времени не су ществовало безразборной оценки технического состояния подшипников диско вой бороны.

2. В качестве параметров диагностики подшипников дисковой бороны предлагается: изменение температуры поверхности подшипникового узла, а также отношение между температурами корпуса подшипникового узла и вала в области контакта манжета-вал.

3. На основании теоретического анализа, включающего выведение мате матических выражений для определения температуры подшипникового узла от продолжительности работы для различных величин осевых зазоров или предва рительных натягов подшипника и отношения между температурами поверхно сти подшипникового узла и в области контакта манжеты с валом, разработана методика диагностики подшипников дисковых борон.

4. Теоретическими исследованиями установлены номинальный, допусти мый и предельный диапазоны температурных состояний подшипников диско вых борон. На основе экспериментальных исследований 7 вариантов математи ческой модели, описывающих установочные зазоры и предварительные натяги в подшипниковых узлах с достоверностью, равной 0,95, подтверждена адекват ность теоретической модели.

5. Наибольшее влияние на изменение температуры поверхности подшип никового узла оказывает осевой зазор и предварительный натяг подшипника.

6. Для обеспечения оценки температуры поверхности объекта каждой точкой матрицы тепловизора на площади не более 3 мм2 выведена зависимость, определяющая расстояние тепловизионной съемки. Для подшипникового узла дисковой бороны инфракрасную съемку необходимо осуществлять с расстоя ния 0,23 – 0,48 м.

7. Разработан и собран стенд, моделирующий эксплуатационные условия работы подшипников дисковой бороны и оснащенный измеряющей аппарату рой параметров (мощность, температура, частота вращения), обеспечивающей точность измерений мощности и частоты вращения 1,0 % и температуры 0,5 %.

8. Исследованиями в полевых условиях 4 математических моделей, опре деляющих техническое состояние подшипников, подтверждены теоретические диапазоны осевых зазоров с доверительной вероятностью, равной 0,95.

9. Разработанная методика диагностики технического состояния подшип ников дисковой бороны позволяет установить зазор с точностью 0,1 мм, а пред варительный натяг – 0,01 мм по расчетным номограммам для рабочих диапазо нов скоростей движения агрегата.

Установлено, что диагностику необходимо производить не ранее, чем через 60 минут работы агрегата.

10. Разработанный метод диагностики технического состояния подшип ников дисковых борон на основе инфракрасного излучения экономически эф фективен. Годовой экономический эффект при использовании одной бороны в хозяйстве составит 9320 руб.

Разработанный метод диагностики технического состояния подшипников дисковых борон на основе инфракрасного излучения прошел производствен ную проверку в ЗАО «Птицефабрика Роскар» и ООО «Племенная птицефабри ка Лебяжье» Ленинградской области Основные материалы диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Ильин, П. А. Определение теплоотдачи подшипникового узла дисковой бороны / П. А. Ильин // Известия СПбГАУ. – Вып. 25. – СПб.: Издатель ство СПбГАУ, 2011. – С. 204 – 208.

2. Ильин, П. А. Бесконтактное определение температурного поля исследу емой поверхности и обоснование условий проведения инфракрасной съемки корпуса подшипникового узла дисковой бороны / П. А. Ильин // Известия СПбГАУ. – Вып. 26. – СПб.: Издательство СПбГАУ, 2012. – С.

378- 3. Тишкин, Л. В. Теоретические исследования рабочей температуры под шипника дисковой бороны / Л. В. Тишкин, М. А. Ильин, П. А. Ильин // Известия СПбГАУ. – № 24. – СПб.: Изд–во СПбГАУ, 2011. – С. 307–311.

4. Тишкин, Л. В. Диагностика температурного состояния подшипников сельскохозяйственных машин / Л. В. Тишкин, М. А. Ильин, П. А. Ильин // Известия СПбГАУ. – № 22. – СПб.: Изд–во СПбГАУ, 2011. – С. 305–309.

5. Тишкин, Л. В. Диагностика эксплуатационной температуры подшипника дисковой бороны / Л. В. Тишкин, П. А. Ильин // Известия Международ ной академии аграрного образования. – Вып. 13 (Т. 2). – СПб.,2012. – С.

37–44.

6. Тишкин, Л. В. Теоретическое обоснование диагностических параметров оценки работоспособности подшипника дисковой бороны / Л. В. Тишкин, М. А. Ильин, П. А. Ильин // Известия СПбГАУ. – №26. – СПб.: Изд–во СПбГАУ, 2012. – С. 372– Подписано в печать 20.04. Формат 6090 1/ Печать трафаретная. 1,0 усл. печ. л.

Тираж 100 экз.

Заказ № 12/04/ Отпечатано с оригинал-макета заказчика в НП «Институт техники и технологий»

Санкт-Петербург – Пушкин, Академический пр., д.31, ауд.

 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.