Вибрационный метод и технология низкочастотной балансировки двигателей и агрегатов сельскохозяйственных тракторов и комбайнов

нические средства производства продукции растениеводства и животноводства в Северо-Западной зоне России: Сб. науч. тр. - СПб. СЗНИИМЭСХ, 1999. - Вып. 70. - С. 5-13.

4. Кузьмин В.Н. Машинно-технологические станции в сельском хозяйстве: Обзор, информ. - М.: Информагротех, 1997. - 59 с.

5. Кузьмин, В.Н., Михлин В.М., Суржиков B.C. Функционирование и улучшение деятельности МТС: Практ. Рекомендации. - М.: Информагротех, 1998. - 40 с.

6. Кузьмин В.М. Опыт работы машинно-технологических станций: Ан. обзор. - М.: ФГНУ Росинформагротех, 2000. - 88 с.

7. Сегал Л.Б. Структура и методика эксплуатационной оценки базы технического обслуживания машинно-тракторного парка в сельском хозяйстве (на примере Северо-Запада РСФСР): Дисс. д-р техн. наук. - Л., 1983. - 472 с.

Получено 11.03.02.

УДК 629.11: 621.436: 511.3

В.А. АЛЛИЛУЕВ, д-р техн. наук; Г.В. КАЛЕДИН, канд. техн. наук

ВИБРАЦИОННЫЙ МЕТОД И ТЕХНОЛОГИЯ НИЗКОЧАСТОТНОЙ БАЛАНСИРОВКИ ДВИГАТЕЛЕЙ И АГРЕГАТОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ТРАКТОРОВ И КОМБАЙНОВ

Рассмотрены вопросы целесообразности применения вибрационного метода и технологии низкочастотной балансировки различных двигателей внутреннего сгорания, позволяющих снизить вибрации машинно-тракторных агрегатов (МТА) и повысить ресурс двигателя и узлов машин не менее чем на 20% при снижении расхода топлива до 18%.

Высокопроизводительное использование современной техники во многом определено техническим состоянием её механизмов и агрегатов. Работа двигателя, механизмов и агрегатов машины формирует вибрации на частотах, кратных частоте вращения валов и вра-

щающихся механизмов. Интенсивность вибрации непосредственно зависит от величины возмущающих сил, которые увеличиваются в процессе эксплуатации машин из-за износа подшипников, нарушения соосности, дисбаланса вращающихся частей и др. Кроме того, неровности поля и вызванные ими колебания составных частей машины при увеличении скорости приводят к ухудшению агротехнических, эксплутационно-технических и эргономических свойств МТА. В этом случае, на основе вероятностно-статистического анализа взаимосвязи микропрофиля поля, технического состояния агрегатов и режима работы МТА возможно установить степень влияния каждого фактора на эксплуатационную надёжность, технологические и эргономические показатели МТА.

Проведённые исследования вибрационного состояния агрегатов машин показывают, что изменение их вибрационных характеристик в процессе эксплуатации зависит как от неуравновешенности вращающихся масс самой машины, так и от неуравновешенности движущихся и вращающихся масс энергетической установки [1].

В общем виде, величина вибрации, вызванная неуравновешенностью вращающихся масс дизеля и роторных механизмов сельскохозяйственных машин определяется центробежной силой

Рц=тнсо\,

где тн - неуравновешенная масса, кг; гк - радиус вращения неуравновешенной массы, м; со - угловая частота, рад/с.

При этом амплитуда виброимпульса, формируемая дисбалансом в диагностируемой зоне агрегата, описывается выражением

АЛ=КВКЪД,

где Ад - амплитуда виброимпульса, мВ; К0 - коэффициент пропорциональности; Кв - коэффициент преобразования акселерометра, Вс2/м; Д - дисбаланс агрегата; кг-м.

Д = тнгк .

В процессе эксплуатации машин численное значение дисбаланса увеличивается в 2-4 раза, что ведёт к росту вибрации и интенсивному износу ресурсных сопряжений в 1,7-2,6 раза. Износ, вызванный вибрациями, представляет значительную опасность. Вибрации вредно влияют на организм человека, вызывая физиологические расстройства, ухудшают показатели технологического процесса. С целью снижения этого влияния в практической деятельности проводят балансировку вращающихся частей машины.

На рис. 1 показана амплитуда вибрации при наличии дисбаланса (кривая 1) и после установки корректирующего груза (кривая 2).

i Г4 \ 1 1 1 1 1 1 wj 1 1 / 1 1 / 1 1 / 1 1 / 1 1 / 1 1 / ' 1 / 1 1 / 1 1 у 1 » / • 1 / 1 ь

. Si \ 2V М^г \ • / • \ • / 1 \ • / 1 \ • / • \ 1 / 1 \ • / 1 \ 1 / 1 \ 1 / 1 \ 1 / 1 \ 1 / 1 \ 1 / 1 \|/ 1 Г | 1 1 50 5

Рис. 1. Фрагмент осциллограммы виброимпульса дисбаланса двигателя (дизеля):

1 - форма виброимпульса при наличии дисбаланса; 2 - форма виброимпульса после установки корректирующего груза

В механизмах с плоскопараллельным движением рабочих органов сила инерции, например, ножа режущего аппарата, описывается выражением [2]

Ри =т

где т - масса ножа, кг; со - угловая скорость вращения ведущего вала, рад/с; X - перемещение ножа за время I.

При появлении зазоров АХ в сопряжениях

Ри =тсо2

Возрастание инерционных воздействий от центробежных сил обусловливается увеличением эксцентриситета при увеличении радиальных зазоров в подшипниках

Риэ=тю2 Е,

где Е — эксцентриситет.

При этом амплитуда ускорения вибраций описывается уравнением

¿2х/л2+

где со20х - жёсткость крепления акселерометра; т - приведённая масса системы.

Значение дисбалансов и моментов дисбалансов, вызываемых зазорами в коренных подшипниках, определяются по выражениям:

Д М

ТТ _ ^ то рт .

Дтг~-> <А>

т

рщ

М

тк ,, ' У '

МрК£О

где Дто, Мто - дисбалансы и моменты дисбалансов в плоскостях, соответственно маховика и шкива базового двигателя; трт (трт0) и трЬ (трьо) - массы вращающихся деталей, приведённые к плоскостям соответственно маховика и шкива, г; £; („ - расстояние между плоскостями коррекции рассчитываемого и базового двигателя, мм.

С учётом этого разработан метод и технология низкочастотной балансировки на основе одновременного измерения амплитуды и фазы виброимпульса прибором КИ-28062 [2]. Метод испытан на двигателях Д-240 тракторов МТЗ-80, комбайнах Дон-1500, СК-5 (Нива), СК-6 (Колос), СКД-5 (Сибиряк), кормоуборочных комбайнах КСК-100А, Е-281С (Марал 125) и позволяет определить месторасположение и величину остаточного дисбаланса двумя пусками моторной силовой установки (один пуск с начальным дисбалансом, второй - с пробной массой). В этом случае зависимость амплитуды виброимпульса от величины неуравновешенной массы аппроксимируется линейным выражением

AD=KnKuKKDocm,

где Кп - коэффициент преобразования акселерометра, Вс2/м; Ки - коэффициент преобразования электрической цепи диагностического прибора; Кк - постоянная для определённого силового агрегата и режима диагностирования; D0CT - дисбаланс моторно-силовой установки комбайна; D0CT=Dd+DBcn; Dd - дисбаланс дизеля; Dd=0,001empd; mpd - приведённая масса вращающихся частей дизеля; DBcn - дисбаланс вала съёма мощности; DBcn=0,001empBcn; трвсп - приведённая масса ротора вала съёма мощности.

Средняя оперативная трудоёмкость проведения балансировочных работ энергетической установки комбайна и трактора с использованием модернизированного цифрового индикатора КИ-28062-М (с компьютером) составляет 0,15-0,25 чел.-ч.; измельчи-тельного барабана кормоуборочного комбайна Е-281С и молотильного барабана зерноуборочных комбайнов с использованием автоматизированного машинотестера AMT КИ 13950, соответственно, 0,3-0,4 чел. - ч. Колебания движущегося трактора и комбайна, вызванные неровностями поля и скоростью движения (Va), определяются амплитудой и частотой колебаний агрегата, связанных с характеристикой поля по выражениям:

sin^-^;

Л

2 л

где Ад - амплитуда колебаний агрегата, м/с2; Ьтах - максимальная высота неровностей, м; С - длина неровностей, м; к - коэффициент затухания; ^ - частота возмущающей силы,1/с.

рис. 2.

Колебательный контур при движении агрегата представлен на

ттзах

Рис. 2. Схема колебательного контура при движении агрегата

Его рассмотрение говорит о том, что частота возмущающей силы Гп( 1/с), скорость МТА Уа (км/ч) и длина неровностей (С) связаны между собой зависимостью

3,6/,

Совпадение частот колебаний, вызванных неровностями поля и работой механизмов машин, приводит к резонансным явлениям увеличения вибрации механизмов и агрегатов, повышенному износу сопряжений, снижению эксплутационной надёжности, технологических и эргономических показателей МТА, которые также возможно контролировать на основе разработанного вибрационного метода диагностирования и определять оптимальные режимы работы МТА, отстроенные от резонансных частот.

Экономический эффект от внедрения балансировочных операций во время эксплуатации, сервисного обслуживания и ремонта машин ожидается за счёт увеличения ресурса двигателя и агрегатов машин не менее чем на 20%, увеличения производительности МТА -до 15% и качественных показателей технологического процесса, а также уменьшения расхода топлива - до 18%.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Аллилуев В.А., Муравьёв К.Е., Цогаев А.Ю. Определение параметров дисбаланса и общего уровня вибрации двигателей и роторных механизмов с помощью индикатора КИ-28062 //Юбилейный сборник трудов инженерного факультета СПГАУ. - СПб, 1997. - С. 15 - 20

2. Аллилуев В.А., Новиков М.А., Перекопский А.И. Рекомендации по диагностированию самоходных уборочных машин виброакустическим методом с помощью электронного прибора КИ-28062 и комплекта механических устройств КИ-11382-ГОСНИТИ. - Деп. в НИИТЭИагропрома № 154 ВС-97.

Получено 18.03.02. УДК 631.3-5

Г.М. АРСЕНЬЕВ, канд. техн. наук; Г.В. КАЛЕДИН, канд. техн. наук; Н С. ТИХОМИРОВ, канд. техн. наук

ЭФФЕКТИВНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОРМОУБОРОЧНЫХ КОМПЛЕКСОВ В ХОЗЯЙСТВАХ ЗОНЫ ОБСЛУЖИВАНИЯ МТС

В статье приведены результаты апробации разработанных методических и теоретических исследований по эффективному использованию техники МТС в хозяйствах на примере Тотемского района Вологодской области.

С целью увеличения объемов и улучшения качества кормов из трав для крупного рогатого скота необходимо освоение в хозяйствах