Оценка и повышение эксплуатационной технологичности агрегатов машин

•■is.,'""'Tn । > ’''Ул fa http://

Проблема повышения эффективности лесозаготовительного производства может решаться, наряду с другими направлениями, за счёт совершенствования уровня эксплуатационной технологичности (ЭТ) лесозаготовительных машин (ЛЗМ) [1—4]. Показатели эксплуатационной технологичности и связанной с ней ремонтопригодности делятся на экономические, организационно-технические и технологические [5—7]. Одним из основных технологических показателей является коэффициент доступности составных частей машины. Свойство «доступность» зависит, в основном, от конструктивных особенностей узлов и агрегатов машины [8—10], но также и от совершенства технологического прогресса разборки-сборки узла (агрегата) в условиях эксплуатации и ремонтных предприятий [2—4], [14], [16]. Особое внимание для сокращения общих затрат на ремонт и длительности простоя необходимо уделять агрегатам трансмиссии, т. к. они имеют наибольшее значение [11], [12], [13], [17], [19].

Методы оценки показателей эксплуатационной, ремонтной технологичности машин включают: аналитический, графоаналитический, экспериментально-расчётный и комплексный [7], [10], [15], [18].

Целью статьи является обоснование метода оценки, оценка и разработка рекомендаций по улучшению эксплуатационной технологичности различных конструкций агрегатов машин и оборудования на примере коробок передач тракторов ОТЗ.

2.    Методика исследований и оценки ЭТ

Методика исследований включает экспериментально-расчётный метод, который основан на использовании технически обоснованных нормативов относительной длительности действий исполнителей при выполнении трудовых операций [3], [9], а также в ходе её применения использованы основные положения графоаналитического метода оценки эксплуатационной технологичности, подробно изложенные в ранее опубликованных работах [3], [8].

Основу графоаналитического метода оценки технологичности конструкции изделий составляет анализ доступности к составным частям и сборочным единицам машины. Структура доступности хорошо отображается направленными графами, в которых снимаемым деталям соответствуют вершины графа (точки), а связям между ними — направленные рёбра графа в виде прямых со стрелками. Арабскими цифрами проставлены номера деталей. Несколько точек, соединённых вместе, означают одновременность снятия группы деталей. Горизонтальные прямые, проведённые на графе и обозначенные римскими цифрами, определяют уровни сравниваемой степени доступности к местам технического обслуживания (ТО).

3.    Объекты, материалы и результаты исследований

Коробка передач (КП) базового трактора ТДТ-55А и лесозаготовительных машин на его базе имеет основное свойство переключать или включать различные передачи путем перемещения соответствующих блоков шестерен. Трактор ТЛТ-100 имеет КП с шестернями постоянного зацепления.

Одним из показателей ремонтопригодности объекта, в т. ч. агрегата трелёвочного трактора, является продолжительность (трудоёмкость) ремонта, например, замены одного из отказавших его элементов.

Ремонтная технологичность КП характеризуется приспособленностью её конструкции к разборке-сборке. Ремонтопригодность, отражающая ремонтную технологичность, характеризует одновременно и надёжность, т. е. количество необходимых операций разборки-сборки, зависящих от ресурса сопрягаемых деталей. В коробке передач с шестернями постоянного зацепления исключён их торцевой износ и, как показали дальнейшие исследования, она более ремонтопригодна.

Сравним эксплуатационную технологичность КП различной конструкции с использованием графов доступа к вторичному валу коробок передач. Технологическая карта разборки коробок передач по замене вторичного вала представлена в таблице.

Таблица. Технологическая карта замены вторичного вала коробки передач тракторов ТДТ-55А и ТЛТ-100

Наименование операции	Номер операции для тракторов		Инструмент, приспособления	Время операции (нормативное), мин.
	ТДТ-55А	ТЛТ-100
1	2	3	4	5
Установить КП на стенд	1	1	Кран-балка Q = 0,5т, захват 3Г6089	0,3
Вывернуть пробку сливную магнитную 55А-12-сб226 и слить масло	2	2	Ключ 7811-0025С1Х9	1,85
Ослабить болты крышки с вилками переключения М12.6дх 25. 88.35.019 (11 шт.)	3	3	Ключ гаечный кольцевой 78110286	1,5
Вывернуть все болты	4	4	Гайковёрт ГПР-24, головка 101.7812-5107	0,85
Снять крышку с вилками переключения, прокладку	5	5	Выколотка 9691-507	0,3

Продолжение таблицы

1	2	3	4	5
Отогнуть края шайбы отгибкой 55-18-147А	6	6	Отвёртка монтажная 78100989	0,25
Отвернуть гайку 40М-18-148, снять шайбу 55-4506025, кольцо КН-38-50	7	7	Ключ торцевой 9691-368	0,55
Ослабить болты М10.6дх30.88.016 (6 шт.) обоймы сальника 12-12-30 и крышки 12-12-29А	8	8	Ключ гаечный кольцевой 78110504	0,8
Отвернуть болты	9	9	Гайковёрт 3113А, головка 101.7812-5106	0,7
Спрессовать втулку 55-12-21 в сборе с обоймой и крышкой сальника	10	10	Съёмник         винтовой трёхлапчатый СВ33	1
Ослабить болты М10.6дх30.88.016 (4 шт.) крышки 12-12-9	11	11	Ключ гаечный кольцевой 78110504	0,6
Вывернуть болты	12	12	Гайковёрт 3113А, головка 101.7812-5106	0,4
Снять крышку 12-12-9 и прокладку	13	13	Отвёртка монтажная 78100989	0,1
Снять стопорную проволоку ПЖ-14 × 100	14	—	Кусачки торцовые 78140121	0,15
Ослабить болты 55-15-174-А (2 шт.) крепления шайбы к торцу вторичного вала	15	—	Ключ гаечный кольцевой 78110504	0,3
Вывернуть болты	16	—	Гайковёрт       ИП3113А, головка Т7813-0067	0,25
Снять с торца вторичного вала шайбу	17	—	—	0,1
Спрессовать подшипник 50409 АК из картера, снять кольцо пружинное	18	—	Инструмент для снятия подшипников, плоскогубцы с полукруглыми губками 7814-0304	0,6
Переместить    вал    вторичный в сторону задней стенки картера	19	—	—	0,4
Снять шестерню ведомую 4-й передачи 55-12-9Б	20	—	—	0,2
Снять втулку распорную 4ОМ-12-383	21	—	—	0,2
Снять шестерню ведомую 5-й передачи 55-12-10Б	22	—	—	0,2
Снять шестерню ведомой передачи 55-12-6	23	—	—	0,2

Окончание таблицы

1	2	3	4	5
Спрессовать подшипник 2310	24	—	Инструмент для снятия подшипников	0,4
Снять кольцо отражательное 12-1241 и кольцо 12-12-48	25	—	—	0,2
Вынуть вторичный вал в сборе с шестерней 1-й передачи 55-12-131	26	—	—	0,4
Снять шестерню 55-12-131	27	—	—	0,1
Снять шплинт 5 × 45.019 с гайки 55-18-сб5 на переднем конце грузового вала	—	14	Отвёртка монтажная 78100989, плоскогубцы 78140304	0,25
Отвернуть гайку 55-18-сб5	—	15	Ключ торцевой 9691-368	0,3
Спрессовать подшипник 50409АК из картера, снять кольцо пружинное	—	16	Инструмент для снятия подшипников, плоскогубцы с полукруглыми губками 7814-0304	0,6
Вывести вал вторичный 95-1701028 из отверстия картера	—	17	—	0,1
Спрессовать с вторичного вала подшипник 2310	—	18	Инструмент для снятия подшипников	0,4
			Всего: ТДТ-55А/ТЛТ-100	12,9/10,9

Замена вторичного вала КП трактора ТЛТ-100 производится быстрее на 16 % времени, чем замена того же вала КП трактора ТДТ-55А. Оценку совершенства конструкций коробок передач можно проиллюстрировать и произвести с помощью метода графов. Применим метод графов для анализа конструкций рассматриваемых коробок передач с позиции оценки доступа к деталям, определяющего ремонтные трудозатраты при устранении отказов КП. Графы доступа к деталям коробок передач тракторов ТДТ-55А и ТЛТ-100 на примере замены вторичного вала КП приведены на рисунках 1 и 2.

На рисунке 1 а обозначено: 1 — пробка сливная магнитная 55А-12-сб226; 2 — болты крепления крышки с вилками переключения; 3 — шайба отгибная 55-18-147А; 4 — гайка 40М-18-148 с шайбой 55-4506025; 5 — болты крепления обоймы и крышки сальника; 6 — болты крепления крышки; 12-12-19; 7 — крышка с вилками переключения; 8 — вилки переключения; 9 — валики вилок переключения; 10 — механизм блокировки; 11 — вилка 55-12-21; 12 — обойма сальника 12-12-30; 13 — крышка сальника 12-12-29А; 14 — крышка сальника 12-12-19; 15 — стопорная проволока ПЖ-14 × 100; 16 — болты крепления шайбы 55-12-415; 17 — болты крепления шайбы; 18 — шайба 55-12-415; 19 — подшипник

50409АК; 20 — шестерня ведомая 4-й передачи 55-12-9Б; 21 — втулка распорная 4ОМ-12-383; 22 — шестерня ведомая 5-й передачи 55-12-10Б; 23 — шестерня ведомая 2-й передачи 55-12-6; 24 — подшипник 2310; 25 — шестерня ведомая 1-й передачи 55-12-131; 26 — вал вторичный 55-12-12.

а                                      б

Рисунок 1: а — граф доступа к вторичному валу КП ТДТ-55А; б — граф доступа к вторичному валу КП трактора ТЛТ-100

На рисунке 1 б обозначено: 1 — пробка сливная магнитная 55А-12-сб226; 2 — болты крепления крышки с вилками переключения; 3 — шплинт 5 × 45.019; 4 — гайка 50-18-сб.5; 5 — болты крепления обоймы и крышки сальника; 6 — болты крепления крышки;12-12-19; 7 — крышка с вилками переключения; 8 — вилки переключения; 9 — валики вилок переключения; 10 — механизм блокировки; 11 — вилка 55-12-21; 12 — обойма сальника 1212-30; 13 — крышка сальника 12-12-29А; 14 — крышка сальника 12-12-19; 15 — шплинт

5 × 45.019; 16 — гайка 50-18-сб.5; 17 — подшипник 50409АК; 18 — подшипник 2310; 19 — вал вторичный 95-1701028.

Рисунок 2. Граф доступа к вторичному валу КП трактора  ТЛТ-100

с использованием специальной оправки для замены вала

На рисунке 2 обозначено: 1 — пробка сливная магнитная 55А-12-сб226; 2 — шплинт 5 × 45.019; 3 — гайка 50-18-сб.5; 4 — болты крепления обоймы и крышки сальника; 5 — болты крепления крышки;12-12-19; 6 — вилка 55-12-21; 7 — обойма сальника 12-12-30; 8 — крышка сальника 12-12-29А; 9 — крышка сальника 12-12-19; 10 — шплинт 5 × 45.019; 11 — гайка 50-18-сб.5; 12 — подшипник 50409АК; 13 — подшипник 2310; 14 — вал вторичный 95-1701028.

4.    Анализ результатов работы

Применяя метод графов к оценке ремонтопригодности КП, устанавливаем конструктивные особенности КП, заложенные в ней при проектировании.

Последовательный процесс разборки для замены вторичного вала КП трактора ТДТ-55А состоит из тринадцати уровней доступа, а для замены того же вала КП трактора ТЛТ-100 осуществляется семь уровней доступа. Это говорит о том, что КП ТЛТ-100 лучше приспособлена к ремонтно-восстановительным операциям. В КП трактора ТДТ-55А на вторичном валу имеется бурт, который предназначен для перемещения шестерни 1-й передачи на валу. Бурт не даёт возможности снять вторичный вал без снятия шестерён.

В КП трактора ТЛТ-100 вторичный вал можно легко снять, при этом шестерни остаются в картере, т. е. процесс замены вторичного вала здесь менее трудоёмкий.

При анализе доступа к вторичному валу можно использовать основные свойства графа. Первое свойство — это расстояние от корневой вершины графа, которое определяется кратчайшим путём и выражается целыми положительными числами. Для вершин 2, 3, 4, 5, 6 (рисунок 1) кратчайший путь равен двум, для вершин 7—14 — трём и т. д. Расстояние от корневой вершины до вторичного вала КП трактора ТДТ-55А равно тринадцати, а то же расстояние для КП ТЛТ-100 — семи.

Вторым важным свойством графа является его вес, который характеризует количество одновременно снимаемых узлов и деталей, связанных с корневой вершиной. Чем больше вес вершины графа, тем совершенней конструкция узла, т. к. при одном рассоединении снимается несколько деталей, что сокращает затраты труда. Если рассмотреть вершину (рисунок 1), включающую детали 7—10, и вершину, включающую детали 11—13, то они имеют вес, соответственно равный четырём и трём.

Подобный анализ позволяет разработать рекомендации по повышению ремонтопригодности узла с целью сокращения времени разборочно-сборочных работ и уменьшения трудозатрат при выполнении ремонтно-восстановительных работ.

На рисунке 2 представлен граф доступа к вторичному валу КП трактора ТЛТ-100 с использованием специальной оправки, позволяющей усовершенствовать технологический процесс замены вторичного вала КП за счёт сокращения операций путём ввёртывания оправки на вторичный вал и выведения его из картера, продвигая оправку в картер КП. В результате продолжительность процесса снятия вторичного вала сокращается на 27 %.

5.    Выводы и рекомендации

• 1.    Апробированный метод по оценке эксплуатационно-ремонтной технологичности агрегатов ЛЗМ на примере КП тракторов ОТЗ может быть рекомендован при выборе, совершенствовании и оценке вариантов конструкций на стадиях проектирования и создания опытных образцов отечественных ЛЗМ.

• 2.    Уровень эксплуатационной технологичности, а значит, ремонтопригодности КП трактора ТЛТ-100 с шестернями постоянного зацепления превышает уровень ЭТ КП трактора ТДТ-55А. Уменьшение нормативного времени замены вторичного вала КП тракторов ТЛТ-100 составляет 16 %.

• 3.    За счёт совершенствования технологического процесса путём использования оправки продолжительность, а значит, и трудоёмкость замены вторичного вала КП трактора ТЛТ-100 сокращается на 27 %.

• 4.    Исследования могут быть продолжены применительно к другим агрегатам и другим маркам ЛЗМ.