Бесплатная публикация статей в журналах ВАК и РИНЦ

Уважаемые авторы, образовательный интернет-портал «INFOBRAZ.RU» в рамках Всероссийской Образовательной Программы проводит прием статей для публикации в журналах из перечня ВАК РФ по направлениям: экономика, философия, политология, педагогика, филология, биология, сельское хозяйство, агроинженерия, транспорт, строительство и архитектура и др.

Возможна бесплатная публикация статей в специализированных журналах по многим отраслям и специальностям. В мультидисциплинарных журналах возможна публикация по всем другим направлениям. 

Журналы реферируются ВИНИТИ РАН. Статьям присваивается индекс DOI. Журналы включены в международную базу Ulrich's Periodicals Directory и РИНЦ.

Подпишитесь на уведомления о доступности опубликования статьи. Первую рекомендацию вы получите в течении 10 минут - ПОДПИСАТЬСЯ

ВИБРАЦИОННАЯ ДИАГНОСТИКА СЦЕПЛЕНИЯ КАК СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ АВТОМОБИЛЕЙ

На многих моделях большегрузных автомобилей (КамАЗ-4310, Урал-4320, КрАЗ-260 и др.) применяется двухдисковое сцепление, содержащее маховик, нажимной и средний ведущие диски, сцентрированные и соединенные между собой для передачи крутящего момента четырьмя шипами и пазами (модели 14, 142 и др.) [1, 7]. Работая в тяжелых экстремальных условиях (знакопеременные динамические и ударные нагрузки, воздействие вибрации, сухое трение, сильный нагрев и т. д.), сцепление должно сохранять в установленных пределах свои эксплуатационные параметры в течение всего назначенного срока службы [3]. От его технического состояния зависит ресурс целого ряда деталей силового агрегата, а выход из строя, как правило, приводит к потере работоспособности автомобиля и длительному прекращению транспортного процесса [4, 11].

Несмотря на постоянное улучшение качества сцепления, совершенствование методов технического обслуживания и ремонта, проблемы обеспечения надежности не решены в полном объеме. Так, к примеру, среди отказов наименее надежной составной части автомобилей многоцелевого назначения КамАЗ – агрегатов трансмиссии – преобладающими являются отказы сцепления.

Повышения надежности и про дления жизненного цикла агрегатов колесных машин можно достичь не только совершенствованием их эксплуатационных свойств, но и за счет применения эффективных средств и неразрушающих методов технической диагностики [9]. Важно осуществлять оперативный контроль фактического состояния наиболее ответственных узлов и прогнозировать их изменения в процессе эксплуатации. Возможность своевременного выявления неисправности позволяет оперативно реагировать на развивающийся дефект, тем самым предотвратить вероятный отказ механизма.

В настоящее время развивается тенденция внедрения бортовых систем диагностики ответственных агрегатов в автомобилях отечественного и зарубежного производства. При этом основными сдерживающими факторами их реализации являются специфичность методов, положенных в основу функционирования таких систем, и конструктивные особенности средств, реализующих эти методы. Обеспечение приемлемой достоверности результатов диагностирования в основном достигается применением сложных и дорогостоящих программных и аппаратных решений. В ряде случаев не удается достичь соответствия таким критериям, как простота эксплуатации, быстродействие, надежность, устойчивость к внешним воздействиям (тряскам и вибрации), широкий рабочий температурный диапазон и компактность.

В сцеплениях моделей КамАЗ- 14(142), ЯМЗ-238 и других используется принцип работы крестово-фрикционной муфты. Передача крутящего момента двигателя на ведущие диски сцепления осуществляется через их крестообразно выступающие по наружному диаметру шипы, входящие в ответные пазы маховика (рис. 1).

По этим же рабочим поверхностям пазов маховика и шипов ведущих дисков выполняется и центрирование среднего и нажимного дисков, а также их осевое перемещение при включении сцепления. Это является характерной особенностью таких сцеплений и в то же время их некоторой конструктивной недоработкой. Обеспечение удовлетворительного центрирования не имеющих внутренней опоры ведущих дисков сцепления в маховике представляет собой технологически сложную задачу.

Изнашивание выполняющих центрирующие функции сопрягаемых поверхностей пазов маховика и шипов ведущих дисков приводит к смещению среднего и нажимного дисков, образованию и непрерывному росту дисбаланса в механизме [5, 8, 10]. По массовости и последствиям влияния на надежность целого ряда деталей силового агрегата этот дефект, безусловно, можно считать одним из основных для двухдисковых сцеплений грузовых автомо билей.

Изменение зазора в сопряжениях пазов маховика и шипов ведущих дисков, по мере изнашивания их контактных поверхностей приводит к усилению сопутствующих работе сцепления вибрационных процессов, которые могут быть использованы в качестве диагностического параметра при оценке технического состояния сцепления неразрушающими методами вибродиагностики.

Дифференциальное уравнение движения ведущего диска под действием силы от дисбаланса можно представить как

, (1)

Вынуждающая сила от дисбаланса:

Выражение для установления амплитуды колебаний А и сдвига фазы β вынужденных колебаний по отношению к фазе возмущающей силы имеет вид

;

; (3)

– квадрат собственной частоты; – коэффициент демпфирования.

Для повышения точности диагноза, как правило, определяют не физические величины диагностических параметров, а их первую или вторую производную по времени или наработке (например, вместо амплитуды колебаний – их скорость или ускорение) [2].

Возможность контроля технического состояния сцепления методами вибрационного диагностирования обосновано проведенными на ремонтном предприятии АО «Ремдизель» стендовыми испытаниями двигателя КамАЗ-740.11-240, последовательно укомплектованного сцеплениями модели 142 различного технического состояния. В ходе экспериментальных исследований определены метод обработки вибрационного сигнала, необходимый состав аппаратного обеспечения диагностирования, оптимальные места установки виброизмерительного датчика на картере сцепления, нормативные значения диагностического параметра, а также другая важная диагностическая информация.

Полученные таким способом статистические данные после корректировки при эксплуатационных испытаниях могут быть использованы при разработке системы вибродиагностики сцепления.

Выбор наиболее эффективной системы диагностики конкретного объекта проводится с учетом его назначения, экономических критериев и предъявляемых к средствам диагностирования требований [6]. При разработке системы вибродиагностики сцепления предусматривается возможность ее последующей реализации в бортовой системе диагностики агрегатов трансмиссии.

Для автоматической оценки технического состояния сцепления в процессе выполнения функциональных задач может быть использована автоматизированная диагностическая система (АДС), оснащенная комплексом средств получения и обработки диагностической информации в режиме реального времени, выдачи диагностического заключения.

В своей структуре АДС могут содержать следующие элементы:

– виброизмерительные датчики (для получения диагностической информации);

– приборы преобразования выходного сигнала виброизмерительного датчика в удобный для дальнейшей обработки вид;

– устройства обработки диагностической информации, проводящие по заданной программе анализ и оценку полученных данных и выдачу в виде электронных сигналов конечного результата диагноза;

– устройства выдачи заключения о состоянии объекта, фиксирующие результаты диагностирования на носителе информации.

Структурная схема АДС для примера представлена на рисунке 2.

В простейшем случае принцип работы такой системы заключается в обработке анализатором полученного с установленного на объекте виброизмерительного датчика сигнала, формировании диагностического заключения о состоянии контролируемого объекта и выдачи его на средство отображения информации (индикатор).

Процесс диагностирования состоит из следующих этапов:

– занесение в память устройства обработки данных (детектор или блок обработки данных) нормированных значений информативного параметра (характеристик вибросигнала), установленных в процессе разработки системы вибрационной диагностики сцепления;

– формирование пороговых значений дискретных отчетов, соответствующих дефектному функционированию механизма;

– систематический контроль через определенный период диагностирования в установленном порядке параметров вибрационных процессов работающего механизма;

– занесение в память блока обработки данных полученной диагностической информации;

– сравнение этих значений с вновь поступившими данными при очередном опросе;

– сравнение вновь поступивших при очередном опросе значений данных диагностической информации с данными предыдущего опроса, а также хранящимися в памяти блока обработки нормированными значениями информативного параметра;

– принятие решения о принадлежности к тому или иному классу состояний, т. е. постановка диагноза;

– построение трендовых характеристик изменения вибрационного сигнала.

Постановка диагноза осуществляется на основании сравнения текущих диагностических признаков с хранящимися в блоке долговременной памяти эталонными данными. На основе анализа трендовых характеристик параметров технических состояний прогнозируется остаточный ресурс технического объекта.

Аналогичный алгоритм диагностирования сцепления в дальнейшем может быть использован для реализации в бортовой системе диагностики агрегатов трансмиссии автомобиля. Подобно успешно используемым на сегодня системам бортовой диагностики ответственных агрегатов автомобиля (например, ЭСУД), она обеспечит самостоятельную оценку технического состояния и прогнозирование остаточного ресурса, а также позволит выработать рекомендации по поддержанию работоспособности, повышению надежности и продлению жизненного цикла сцепления.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Автомобили: конструкция, конст ру и рование и расчет. Транс мис сия / А. И. Гришкевич, В. А. Ва вуло, А. В. Карпов [и др.] ; под ред. А. И. Гришкевича. – Мн. : Выш. шк., 1985. – 240 с.
  2. Баркова Н. А. Неразрушающий контроль технического состояния горных машин и оборудования: учебное пособие / Н. А. Баркова, Ю. С. Дорошев. – Владивосток : Изд-во ДВГТУ, 2009. – 157 с.
  3. Борисов С. Г., Эг лит И. М. Муфты сцепления тракторов. – М. : Машиностроение, 1972. – 208 с.
  4. Васильченков В. Ф. Военные автомобили и гусеничные машины. Основы конструкции шасси : учебник для военных вузов по автомобильной специальности. – Рыбинск : Рыбин. дом печати, 1996. – 487 с.
  5. Восстановление деталей автомобиля КамАЗ / Р. А. Азаматов, В. Г. Да жин, А. Т. Кулаков, А. И. Мо дин. – Набережные Челны : КАМАЗ, 1994. – 215 с.
  6. Говорущенко Н. Я., Туренко А. Н. Системотехника транспорта (на примере автомобильного транспорта) : в 2 ч. Ч. 1. – Харьков : РИО ХГАДТУ, 1998. – 255 с.
  7. ГОСТ Р 53409-2009. Сцепления сухие фрикционные. Общие технические требования и методы испытания. – Введ. 07.01.2010. – М. : Стандартинформ, 2010. – 12 с.
  8. Износы и образование дисбаланса в механизме сцепления автомобилей КамАЗ / А. Т. Кулаков, А. А. Ма лаховецкий, А. А. Ма кушин, Ш. С. Хус нетди нов // Перспективные направления развития автотранспортного комплекса: сб. cтатей IV Междунар. науч.-практ. конф. МНИЦ ПГСХА. – Пен за : РИО ПГСХА, 2011. – С.105–109.
  9. Мирошников Л. В. Диагности рование технического состояния автомобилей на автотранспортных предприятиях. – М. : Транспорт, 1977. – 263 с.
  10. Сцепления транспортных и тяговых машин / И. Б. Барский, С. Г. Борисов С. Г., Ф. Р. Геккер [и др.] – М. : Машиностроение, 1989. – 344 с.
  11. Кулаков А. Т. Повышение надежности автотракторных дизелей путем совершенствования процессов смазки, очистки и технологии ремонта основных элементов : автореф. дис. ... д-ра техн. наук / Саратовский государственный аг рарный университет им. Н. И. Ва вилова. Саратов, 2007. – 40 с.

Метки: Транспорт, Сельское и лесное хозяйство