Определение допустимых и предельных состояний контролируемых параметров деталей стригальной машинки при эксплуатации

На стригальных пунктах отсутствуют средства технической диагностики. Поэтому в процессе эксплуатации машинок практически невозможно дать точное заключение о необходимости ремонта какого-либо узла, если не произошел отказ. С другой стороны, чтобы в сезон стрижки была гарантирована безотказность их работы, машинки ремонтируют, заменяя отдельные узлы и детали, хотя необходимость замены еще не наступила.

Стригальные машинки ремонтируют обычно в начале весны, перед стрижкой, поэтому часть машинок поступает в ремонт с недоиспользованным ресурсом, что приводит к необоснованному увеличению эксплуатационных расходов.

Возникает необходимость изучения закономерностей износа деталей и узлов стригальных машинок путем замера их параметров. Микрометраж позволит установить предельные и допустимые величины износа контрольных деталей и прогнозировать остаточный ресурс машинки.

Для достоверной оценки технического состояния стригальной машинки необходимо исследовать статистический материал микрометража процесса изнашивания деталей и проанализировать причины потока отказов.

Ввиду сложности процесса изнашивания до настоящего времени нет конкретного уравнения для расчета износа. Уравнение износа можно представить в самом общем виде [1]:

H = ʃ f ( M,B,H,C ) dt ,           (1)

где Н – износ;

М – материал детали (его физико-механические свойства, химические и др.);

В – взаимодействие трущихся деталей (род и вид трения, форма контакта, чистота обработки поверхности т.д.);

Н – нагрузки внешние (давление, скорость и др.);

С – среда (смазка и ее свойства, газовая среда и ее свойства, давление, температура и др.);

t – время, в течение которого совершается процесс трения и изнашивания.

Эксплуатируемый объект – машинка – состоит из нескольких сборочных единиц:

А = (а 1 ,а 2 ,...,а п ),         (2)

где n – количество сборочных единиц.

A=B 1 (a 1 ,a 2 ,… ,a k )+B 2 (a k+1 ,a k+2 ,…,a k+m ),

где к, т - число контролируемых параметров в группе.

Все группы объединяются по одному из следующих признаков:

– замкнутость размерной цепи;

– соответствие контролируемых параметров технологическим или энергетическим требованиям.

Анализ размерных цепей дает возможность оценить влияние износов всей совокупности составляющих звеньев размерной цепи с учетом их реальных взаимосвязей на работоспособность механизма [2]. Размерная цепь имеет звено, которое носит название исходного или замыкающего. Замыкающее звено определяет точность размеров других звеньев. Замыкающее звено характеризует расстояние между поверхностями, например, в нажимном механизме. Это расстояние может быть определено в результате специального эксперимента.

Объединение групп по второму признаку связано с техническим состоянием машинки – по воздействию на технологический процесс. Например, состояние режущей пары влияет на качество стрижки, состояние паза рычага и ролика – на работу машинки без повышенной вибрации и шума.

Основным требованием при объединении в группы является правильность и полнота набора контролируемых параметров, соответствующих техническому состоянию стригальной машинки.

Все контролируемые параметры делятся на общие и конкретные: общие параметры дают возможность судить о техническом состоянии машинки, а конкретные – указывают на конкретную неисправность. Например, звонкие стуки и повышенная вибрация стригальной машинки в руке стригаля означают, что изношены паз рычага и ролик, а также центр вращения рычага.

Набору сборочных единиц машинки соответствует определенный набор контролируемых параметров.

Все параметры можно разбить на группы ( В 1 , В 2 , . . ., Вn ) .

Общие параметры, как правило, задаются техническими условиями. Например, для режущей пары – частота двойных ходов ножа, для редуктора – передаточное отношение, для электродвигателя, пристроенного к корпусу машинки, развиваемая мощность и частота вращения ротора на холостом ходу и при работе. Из этого следует, что число параметров, требующих контроля, сокращается.

По выбранным параметрам определяется динамика изменения величины каждого параметра. Динамика должна иметь графическое и аналитическое выражение.

В качестве обобщающей может быть принята функция вида

U ( t ) =V 0 t ^α' + U 1 ,            (4)

где U ( t ) – изменение параметра состояния в зависимости от наработки;

V 0 – интенсивность изменения параметра;

а ' - показатель степени функции изменения параметра;

U 1 – показатель, отражающий изменение параметра а ' в режиме приработки.

С помощью приведенной функции и предельного значения исследуемого параметра (например, износа) находится время t доп , по истечении которого должен быть проведен контроль состояния параметра.

Время t доп , находится как отношение оптимального допустимого износа скорости изнашивания. Скорость изнашивания

U' ( t )= V 0 α' t ^α-1.            (5)

Оптимально допустимое изменение параметра износа дано в работах [2, 3]:

∆D= D д – H ном ,          (6)

где D д – допустимое изменение параметра износа;

H ном – номинальное значение зазора.

Тогда найдем t доп :

t доп

∆ D

α - 1

₀ ⋅ α ⋅ t _доп

или

∆ D t доп =            ^.

V0 ⋅ α

Время t дon будет крайним максимальным ресурсом элемента сборочной единицы А стригальной машинки.

Управляющее воздействие на эксплуатируемую систему «стригальная машинка» осуществляется в виде так называемой позиционной стратегии , соответствующей управлению состоянием системы по принципу обратной связи. Управляющее воздействие на эксплуатируемую систему формируется апостериорно, на основании дополнительной информации о состоянии системы, которая становится известной при измерении параметров, узлов и деталей машинки в процессе эксплуатации. Такая стратегия управления системой называется эксплуатацией системы по состоянию .

Нами были проведены испытания стригальной машинки непосредственно в условиях стрижки с целью определения предельно допустимого износа по диаметру головок центра вращения. Диаметр головки постепенно уменьшали на 0,1 мм.

Ухудшение качества среза стало наблюдаться при уменьшении диаметра на 4 мм или при одностороннем износе на 2 мм.

В процессе стрижки возникали отказы при одностороннем износе головок центра вращения более 2 мм. Такой односторонний износ головки (сферы вращения) не позволяет отрегулировать «вылет» ножа по отношению к заходной части зубьев гребёнки, в результате чего ухудшается качество стрижки (на овце остаются полосы с неравномерными срезами шерсти по высоте) и были случаи схода ролика с поводка вала-эксцентрика (отказ относится к самым сложным – необходима разборка машинки, связанная с заменой центра вращения и восстановления зацепления рычага и вала-экцентрика).

Вывод . Для сохранения постоянства прижима лапками рычага ножа к гребёнке и равномерного износа головки центра вращения необходимо каждый день перед началом работы поворачивать на ¼ оборота центр вращения (по часовой стрелке).