Управление техническим обслуживанием путем оптимизации режимов приводов сельскохозяйственной техники

Эффективность эксплуатации сельскохозяйственной техники определяется деятельностью службы технического сервиса [1–3]. Кроме выполнения плановых ТО и ремонтов необходимо иметь достоверную информацию о техническом состоянии узлов, агрегатов и подсистем тракторов [4–6]. Для этого применяются технологии диагностирования и контроля технического состояния, как периодического, так и непрерывного [7–11]. Для некоторых механизмов тракторов такой контроль не может быть реализуем из-за особенностей конструкции. В подобных случаях возможна некоторая конструктивная доработка для автоматического поддержания оптимальных значений параметров технического состояния, а также создания условий существенного снижения износа деталей трущихся пар. Примерами являются фрикционные муфты сцепления тракторов, тормозные механизмы задних мостов гусеничных тракторов и привод ВОМ тракторов Минского тракторного завода. Рассмотрим конструктивную доработку на примере ВОМ [12].

Вал отбора мощности (ВОМ) включает в себя планетарный редуктор. Включение-выключение вала производится торможением барабанов лентами с фрикционными накладками. При существующей конструкции механизма управления ВОМ торможение барабана включения происходит неравномерно, с увеличивающимся замедлением.

За время т включения ВОМ барабан совершает некоторое число оборотов, равное площади под кривой угловой скорости на рис. 1. Износ фрикционных накладок лент определяется величиной пути трения, пропорционального числу оборотов барабана от ©0 до 0 при заданном времени включения ВОМ. Для увеличения срока службы привода

включения ВОМ необходимо снизить износ фрикционных накладок ленты путем снижения пути трения.

Рис. 1 . Изменение частоты вращения барабана включения ВОМ

Методы исследования

Для решения поставленной задачи необходимо доработать конструкцию механизма включения так, чтобы кривая co(t) была вогнутой. Предложено отказаться от существующего механизма натяжения ленты рычагами и тягами и перейти к электромагнитному приводу [13] (рис. 2).

Рис. 2. Управление ВОМ (патент 185594): 1 – тормозная лента;

2 – барабан включения; 3 – электромагниты; 4 – выходной вал ВОМ

Неодновременное включение электромагнитов против часовой стрелки от левого верхнего к правому верхнему позволяет получить желаемое изменение скорости барабана включения (рис. 3).

Рис. 3 . Требуемое изменение частоты вращения барабана включения ВОМ

Остановка тормозного барабана происходит с уменьшающимся замедлением, вследствие чего угловая скорость барабана снижается по вогнутой кривой.

В соответствии с существующими методиками расчета износа получено выражение для износа фрикционных накладок ленты барабана включения:

Uk^A »0 ^R

fS

^M M

A ₀ тmR

R _[г +(^1+ 4 A 1)]²

1 ^1+4 A 1   ( 1  4 A 1)

ln

.   ^1+ 4 A 1       2 A

, мкм, (1)

где k – коэффициент износа, характеризующий материал пары трения и условия изнашивания; А – коэффициент, вводимый для перехода от канонической гиперболической кривой к требуемой (пересекающей оси координат), 1 А 1,5; й) 0 – частота вращения барабана включения, с^–1; Т – время включения, с; R – радиус барабана включения, м; f – коэффициент трения; S – площадь фрикционного слоя, контактирующего с поверхностью барабана, м²; ММ – момент сопротивления на барабане включения, Нм.

После введения коэффициентов К1 и К2 выражение (1) будет иметь следующий вид:

kAK 2(У M   kAK 1 K 2 ² R ² m 1

U          ^{0 M             0}, мкм.                   (2)

Результаты исследования

Исследования математической модели проводились с целью выяснения износа U (мкм) от следующих величин [14]:

• –    коэффициента А;

• –    времени включения т, с;

• –    момента сопротивления приводной сельскохозяйственной машины, М М , Нм;

• –    коэффициента трения f .

Предварительные расчеты показали, что при изменении коэффициента А от 1,1 до 1,5 теоретическая величина износа U изменяется не более чем на 5,5% (рис. 4).

а) А = 1,1

б) А = 1,3                          в) А = 1,5

Рис. 4. Топографические линии поверхности U = ф(f, ) при ММ = 20 Нм, при различных значениях коэффициента А

В дальнейшем исследование математической модели производилось при фиксированной величине коэффициента А.

Результаты расчетов при фиксированной величине М М представлены в графическом виде на рис. 5.

а) U = ф(f) при различных т ( М М = 20 Нм)

б) U = ф(т) при различных f ( М_М = 20 Нм)

в) U = ф (f, т) ( М М = 20 Нм)

Рис. 5 . Изменение величины износа накладок ленты U в зависимости от f и т

г) топографические линии U = ф (f,т) ( М М = 20 Нм)

При известном коэффициенте трения материала накладки о поверхность стального барабана определяют, какой износ накладки будет при установленном времени включения ВОМ. Можно задать допустимую величину износа накладки U, при этом определить время включения для известных характеристик материала накладки.

Результаты расчетов при установленном времени включения т представлены на рис. 6.

а) U =

ММ (т = 1,3 с)             б) U = ф(ММ) при различных f (т = 1,3 с)

в) U = ф(/ Мм) (т = 1,3 с)

Рис. 6. Изменение величины износа накладок ленты U в зависимости от/и М_М

г) топографические линии U = (>(М,М_м)

(т = 1,3 с)

При известной нагрузке на барабане включения ВОМ определяют, какие фрикционные накладки должны быть на тормозных лентах, чтобы их износ был в требуемых пределах. Для установленных лент можно определить, какой будет износ накладок при известной нагрузке на барабан включения. Исходя из этого, подсчитывают вероятное число включений ВОМ до предельного износа накладок лент, таким образом прогнозируя работу трактора с приводной сельскохозяйственной машиной [15-16].

Заключение

Эффективность использования сельскохозяйственной техники определяется эффективностью мероприятий службы технического сервиса [17–19]. Этому способствует применение диагностических и контролирующих устройств. При невозможности контроля отдельных узлов, агрегатов и подсистем сельскохозяйственной техники необходимо производить некоторую конструктивную доработку. Она позволяет существенно сократить затраты времени на обслуживание этих узлов. При этом появляется возможность управления периодичностью обслуживания. Все это положительно сказывается на эффективности использования техники.

A.A. LuchinovichOmsk State Agrarian University named after P.A. Stolypin, Omsk

Maintenance management by optimizing the drive modes of agricultural machinery