metod_nad_Rabota_No2_

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт Кафедра технологии металлов и ремонта машин Надежность и ремонт машин Определение полного ресурса сопряжения и допустимых без ремонта размеров сопрягаемых деталей в месте их наибольшего износа МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к практической работе студентов 4 курса специальности 311300 «Механизация сельского хозяйства»,специализаций: 311301 «Эксплуатация сельскохозяйственной техники», 311303 «Эксплуатация и сервис автотранспортных средств», 311304 «Механизация переработки и хранения сельскохозяйственной продукции» Кемерово АНО ИПЦ «Перспектива» 2006

УДКЭ Рецензент М.В. Чибряков - доктор технических наук, профессор, декан инженерного факультета Кемеровского государственного сельскохозяйственного института. Утверждены на заседании кафедры технологии металлов и ремонта машин (протокол № __ от 20.09.2005 г.) Рекомендованы к изданию методической комиссией инженерного факультета (протокол № 30 от 21.09.2005 г.) Э Надежность и ремонт машин. Определение полного ресурсасопряжения и допустимых без ремонта размеров сопрягаемых деталей вместе их наибольшего износа: методические указания к практической работестудентов 4 курса по специальности 311300 «Механизация сельскогохозяйства», специализаций: 311301 «Эксплуатация сельскохозяйственнойтехники», 311303 «Эксплуатация и сервис автотранспортных средств»,311304 «Механизация переработки и хранения сельскохозяйственнойпродукции» / сост. В.Н. Терехин, А.П. Черныш; Кемеровский ГСХИ. -Кемерово: АНО ИПЦ «Перспектива», 2006 – 19 с. Методические указания к практической работе для студентов 4 курса очнойи заочной форм обучения инженерного факультета составлена в соответствии срабочим учебным планом специальности 311300 «Механизация сельскогохозяйства» с учетом специализаций 311301 «Эксплуатация сельскохозяйственнойтехники», 311303 «Эксплуатация и сервис автотранспортных средств» и 311304«Механизация переработки и хранения сельскохозяйственной продукции». В методических указаниях изложена методика определения полного ресурсасопряжения деталей тракторов и автомобилей. © Кемеровский ГСХИ, 2006 © АНО ИПЦ «Перспектива», 2006 2

СОДЕРЖАНИЕЦель работы ............................................................................................................. 41 Порядок выполнения работы .............................................................................. 52 Основные теоретические положения ................................................................. 63 Задание ................................................................................................................ 104 Методика расчета ............................................................................................... 11Список рекомендуемой литературы.................................................................... 15Приложение ........................................................................................................... 16 3

ЦЕЛЬ РАБОТЫ Практическая работа посвящена изучению и освоению методикиопределения полного ресурса сопряжения деталей тракторов и автомобилей. Цель работы: научиться самостоятельно определять и оценивать ресурссопряжений любых деталей технических средств; освоить предложенную вметодических указаниях методику определения полного ресурса; составитьотчет о проделанной работе. Работа рассчитана на 4 часа. 4

1 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1. Ознакомится с теоретическими положениями. 2. Произвести необходимые расчеты по определению полного ресурсасопряжения и допустимых без ремонта размеров сопрягаемых деталей. 3. Вычертить расчетную схему изнашивания деталей соединения взависимости от наработки. 4. Расчет и схему занести в отчет и сдать преподавателю послеокончания занятий. Защита отчета проводится на следующем занятии приположительном результате его проверки. Отчет по работе оформляется на стандартных листах бумаги (форматА4). 5

2 ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 1. Любая машина состоит из отдельных деталей, сопряженных друг сдругом, поэтому изменение рабочих характеристик машины происходитвследствие изменений в ее сопряжениях. Эти изменения приводят кнарушению посадок, другими словами, к нарушению заданных допустимыхзазоров в подвижных соединениях. При определенной величине зазоровдальнейшая эксплуатация сопряжения становится невозможной - наступаетпредельное состояние. 2. Предельным называют такое техническое состояние машины и ееэлементов, при которых их эксплуатация должна быть прекращенавследствие выхода заданных характеристик работоспособности задопустимые пределы, достижения деталями предельной величины износа,возникновения ресурсного отказа, и необходимости проведения ремонта. 3. Износ - результат изнашивания поверхности деталей и пар тренияпод действием физического и химического полей при внешнем трении тел.Величина износа зависит от большого количества различных факторов и вобщем качественном виде выражается следующим уравнением: t (1)И = ∫ P ( M , B , H , C , t ) · dt 0где И - износ детали; М - материал детали, его химическая природа, физико-механическиесвойства; В - характер взаимодействия, учитывающий род и вид трения, посадкусопряжения или взаимодействие детали с перерабатывающим продуктом; Н - нагрузка (статическая или динамическая); С - среда (химическое поле), в которой протекает процесс6

изнашивания; t - время изнашивания; dt - приращение времени процесса изнашивания. Зависимость (1) не функциональная, а корреляционная. Онапоказывает, какими характеристиками надо варьировать, чтобы управлятьпроцессом изнашивания. 4. Многие исследователи представляют процесс изнашивания в видеклассической кривой износа в координатах: наработка - величина износа -(т.е. здесь учитывают влияние одного из многих факторов - величинынаработки - см. рисунок 1). Рисунок 1 – Классическая кривая износа Участок \"ОА\" xapaктеризует начальную работу детали (сопряжения) иназывается участком приработки. Он отличается малой продолжительностьюи большой интенсивностью изнашивания. Нагрузка на этом участке должнабыть меньше номинальной, чтобы не возникли задиры в сопряжении. Участок \"АБ\" на кривой износа характеризует нормальную работудетали (сопряжения). Здесь износ увеличивается постепенно, достигая в 7

точке \"В\" предельного значения – Ипp. Однако прямая зависимость междунаработкой и износом является условной (ее используют для расчетовресурса сопряжения). В хозяйственных условиях величина И зависит нетолько от наработки, но и от изменяющихся во времени эксплуатационныхфакторов: силового и температурного режимов, количества и длительностипусковых периодов, почвенно-климатических условий, качестваэксплуатации технического обслуживания. Участок за точкой В на кривой износа называют зоной форсированногоили аварийного изнашивания, которая наступает после достиженияпредельной величины износа. 5. Предельным износом Ипр, и зазором Sпр называются такие ихзначения, при которых наступает предельное состояние детали илисопряжения и исчерпывается их полный ресурс Тп. Предельные износы и зазоры служат ориентирами для выбраковки илиопределения остаточного ресурса деталей и сопряжения непосредственно вхозяйствах в процессе эксплуатации. При ремонте предельное состояниеоценивают по допустимым значениям при ремонте Идр и Sдр, которыерассчитывают так, чтобы соответствующий этим значениям износа и зазораостаточный ресурс был равен межремонтному ресурсу Тмр, установленномудля данного узла или машины. Идр и Sдр используют на ремонтныхпредприятиях, как выбраковочные показатели. Допустимым при ремонтеизносом Идр или зазором Sдр называется такой, при котором остаточныйресурс детали или сопряжения равен установленному межремонтномуресурсу Tмp для машины или aгрегaта. 6. Для сопряжения из двух деталей зависимость между наработкой иизносом иллюстрируют следующей схемой (см. рисунок 2). 8

Рисунок 2 – Зависимость между наработкой и износом для сопряженияиз двух деталей: Идр, Ипр - износы соответственно: допустимый при ремонте,предельный; Sнач, Sдр, Sпр - зазоры соответственно: начальный (по чертежу),допустимый при ремонте, предельный; Тмр, Тдп, Тсп - ресурсы соответственно: межремонтный, средний, полныйдетали, средний полный сопряжения; Индексы ' и \" относятся соответственно к детали 1ой и 2ой.В соответствии со схемой величины Идр и Sдр находят по уравнениям:Ипр = И'пр + И\"пр = Sпр – Sнач max; (2)Тсп = Ипр / W; (3) W = W1 + W2, (4)где W – средняя скорость изнашивания сопряжения;W1, W2 – средние скорости изнашивания сопрягаемых деталей.9

3 ЗАДАНИЕ 1. Определить полный ресурс соединения и допустимые без ремонтаразмеры сопрягаемыx деталей в месте их наибольшего износа. 2. Вычертить расчетную схему изнашивания деталей сопряжения вфункции от наработки. 3. Вариант задания соответствует порядковому номеру в спискестуденческой группы. 4. Исходные данные для расчета взять из Приложения 1. Для всехвариантов средняя межремонтная наработка (ресурс) Тмр равна 2000 мото-ч. 10

4 МЕТОДИКА РАСЧЕТАТаблица 1 - Данные из технических условий на дефектацию сопряженийтракторных деталей.Наименование Размеры деталей Предельный зазор Средняя деталей по чертежу, мм в сопряжении, Sпр, скорость изнашивания, соединений мм W1,2,мм/мото-чВтулка ведомой 42 +0,038 5·10-5 шестерни +0,023 0,25Палец ведомой 42 +0,001 2·10-5 шестерни −0,009Для рассматриваемого примера получаем:Идр = 0,11 - 0,047 = 0,063 ммИпр = 0,25 - 0,047 = 0,203 ммW = 5·10-5 + 2·10-5 = 7·10-5 мм/мото-ч 0,203Тсп = 7⋅10−5 =2900 мото-ч Полученные расчетные данные W и Тсп нужно рассматривать каксредние из-за возможных отклонений, прежде всего вследствиенестабильности условий эксплуатации сельскохозяйственной техники. Предельные износы сопрягаемых деталей (Ипр.вт – предельный износвтулки; Ипр.п - предельный износ пальца) можно определить следующимобразом: 11

Ипр.вт = Ипр ×W1 = 0 ,203×5×10−5 = 0,145 мм; W 7×10−5Ипр.п = Ипр ×W2 0 ,203×2×10−5 = 0,058 мм. W = 7×10−5 Допустимые износы деталей соединения при заданном значениимежремонтной наработки Тмр = 2000 мото-ч составят: Идр.вт = Ипр.вт - Тмр × W1 = 0,145 - 2000×5× 10-5 = 0,045 мм; Идр.п = Ипр.п - Тмр × W2 = 0,058 - 2000×2×10-5 = 0,018 мм. Тогда допустимые без ремонта размеры деталей сопряжения в месте ихнаибольшего износа с учетом значений максимального диаметра отверстияDmax и минимального диаметра dmin, определяются следующим образом: для втулки:Dдр = Dmax + Тмр × W1 = 42,038 + 2000×5× 10-5 = 42,138 мм;для пальца:dдр = dmin – Тмр × W2 = 41,991 - 2000×2×10-5 = 41,951 мм. В заключение вычерчивается расчетная схема изнашивания деталейсопряжения в зависимости от наработки Т с указанием значений полногоресурса сопряжения Тсп, допустимых без ремонта и предельных износовдеталей и зазоров в сопряжение. Пример выполнения расчетной схемы длязаданного варианта исходных условий дан на рисунке 3. Выполнение схемы начинается с нанесения и обозначения на осяхкоординат масштабных делений износа и наработки. Затем откладывают отначала координат значения начального зазора Sнач max полного ресурса 12

соединения Тсп, предельного износа для обеих деталей (Ипр.вт, Ипр.п) ипроводят линии износа деталей. Далее обозначают зазоры Sпр и Sдр,межремонтную наработку Тмр и допустимые без ремонта износы деталей(Идр.вт, Идр.п). Начальные точки линии износа соответствуют предельнымотклонениям размеров отверстия и вала по техническим условиям наизготовление деталей. На схеме указывают значения Идр и Ипр, для обеих деталей, а также Sдp,Sпр, Тмр, Тсп для соединения в целом. 13

14 Рисунок 3 – Расчетная схема изнашивания деталей соединения 14

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Надежность и ремонт машин / В.В. Курчаткин, Н.Ф.Тельнов, К.А.Ачкасов и др.; Под ред. В.В. Курчаткина. - М.: Колос, 2000. - 776 с.: ил. 2. Ермолаев Е.С., Кряжков В.М., Черкун В.Е. Основы надежностисельскохозяйственной техники. - М.: Колос, 1982. – 236 с. 15

Приложение 1Данные из технических требований на дефектацию сопряжений тракторныхдвигателейНомер Наименование деталей Размер по Средняя варианта чертежу, мм Предельные скорость индивидуа12 зазоры, Sпр, изнашивания Блок цилиндров 3 мм W1,2× 10-5 1 25+0,052 мм/мото-ч. Толкатель Втулка распред. вала 25 −0,008 67 −0,022 2,16 2 Вал распределительный 50+0,025 0,30 Втулка направляющая 1,9 клапана 50 −0,050 3 −0,089 5,38 Клапан впускной Втулка направляющая 11+0,027 0,40 клапана 1,8 4 Клапан выпускной 4,25 Коромысло клапана 0,40 5 11 −0,035 2,0 Валик коромысла −0,060 3,25 Вкладыши шатунные 11+0,027 6 Вал коленчатый 11 −0,070 0,40 3,0 Вкладыши коренные −0,090 0,35 3,18 7 Вал коленчатый 0,30 19 +0,053 0,30 4,0 +0,020 3,85 19-0,021 1,3 3,61 68 +0,025 −0,010 1,2 68 −0,075 −0,090 75 +0,031 −0,016 75 −0,080 −0,095 16

1 2 3 67 Втулка 50+0,027 4,258 Фланец установочный 50 −0,050 0,40 2,0 топливного насоса −0,085 0,25 2,2 Втулка ведомой шестерни 0,20 18 +0,060 1,29 Палец ведомой шестерни +0,030 1,7 Втулка промежуточной 18-0,012 0,810 шестерни 5,0 40 +0,050 Палец промежут. шестерни +0,025 Втулка распред. вала 40-0,025 50+0,02711 0,40Вал распределительный −0,050 50 −0,085 2,18Корпус масляного наноса 42,25 +0,160 4,81(диаметр гнезд под +0,07512 шестерни) 0,50Шестерня масляного 42,25 −0,050 1,44насоса −0,085Корпус масляного наноса 28+0,060 0,75(глубина гнезд под13 шестерни) 0,20Шестерня масляного 28 −0,040 0,5насоса −0,070 1,5Крышка корпуса ротора 19+0,02314 19 −0,040 0,20 1,0 Ось ротора −0,070 0,20 2,12 Насадок 19 −0,063 1,015 Ось ротора −0,084 1,3 Корпус ротора 19 −0,110 −0,145 18+0,01916 −0,030 0,18 Ось ротора −0,055 18 1,2 17

12 3 6 7 Втулка шестерни 45,2+0,050 0,60 5,41 1,0017 Вал редуктора 45,1 −0,050 1,20 2,40 −0,085 0,70 4,4 Втулка толкателя18 14+0,240 1,85 9,1 Толкатель 14 −0,120 Втулка специальная −0 , 240 3,419 Плунжер 4,0 13 +0 , 240 Ступица +0,120 2,2520 13 −0,240 Вал редуктора −0,360 28+0,045 27,8 −0,060 −0,095 18

Учебное издание Терехин Владимир Николаевич Черныш Алексей Петрович Надежность и ремонт машин Определение полного ресурса сопряжения и допустимых без ремонта размеров сопрягаемых деталей в месте их наибольшего износа практическая работаКомпьютерная верстка: А.П. ЧернышРедактор: Д.В. Королев Подписано к печати . .2006. Формат 84×108 1/32. Усл. печ. л. . Тираж 300 экз. Заказ № . Издательство АНО ИПЦ «Перспектива» Кемеровского государственного сельскохозяйственного института 650056 Кемерово, ул. Марковцева, 5. тел. 73-23-59

Надежность и ремонт машинОпределение полного ресурса сопряжения и допустимых без ремонта размеров сопрягаемых деталей в месте их наибольшего износа МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к практической работе Кемерово 2006