УДК 62 - 587. 5: 620. 169. 1. 001. 18. 629. 114. 42

Н.Т. Тищенко, канд. техн. наук, доцент,

Ю.А. Власов, канд. техн. наук, доцент

Прогнозирование остаточного ресурса редукторов мотор-колес автомобилей БелАз

В работе показана возможность и приведены некоторые результаты прогнозирования остаточного ресурса зубчатых цилиндрических передач редукторов мотор - колес (РМК) автомобилей БелАЗ с применением эмиссионного спектрального анализа масла (ЭСАМ).

Исследования закономерностей процессов изнашивания были выполнены в двух качественных уровнях технической эксплуатации:

I уровень - рядовые условия эксплуатации;

II уровень - подконтрольная эксплуатация (с выполнением диагностических мероприятий по параметрам работающего масла, промывкой РМК и работой на свежем масле).

На основе закономерностей процесса изнашивания определен остаточный ресурс зубьев цилиндрических шестерен РМК. Установлено, что при рядовых условиях технической эксплуатации ресурс РМК составляет от 80 до 114 тыс. км. При подконтрольной эксплуатации ресурс возрастает в 1,5...1,8 раза и соответствует сроку службы зубчатых шестерен РМК по контактным и изгибным напряжениям.

В настоящей работе показана возможность и приведены некоторые результаты прогнозирования остаточного ресурса зубчатых цилиндрических передач редукторов мотор - колес автомобилей БелАЗ с применением эмиссионного спектрального анализа масла (ЭСАМ).

Прогнозирование остаточного ресурса редукторов мотор-колёс методом ЭСАМ осуществляется путем сравнения массы металла G, снятого с трущихся поверхностей зубьев шестерен от начала работы до момента прогнозирования, с допустимым (предельным) Gдоп, которое может быть снято с поверхности деталей прежде, чем наступит их отказ. При этом величина линейного износа _ИЗН., принятая за критерий отказа, пересчитывается в массу поступившего в масляную систему химического элемента-индикатора износа. В качестве элемента индикатора износа для зубьев шестерен РМК, которые изготовлены из стали 20Х2Н4А, принято Fe, доля которого составляет 95 % от общей массы материала шестерен [3, 4].

В общем виде остаточный ресурс определяется по формуле

, (1)

где G_доп. - допустимая (предельная) масса, поступившего в масляную систему РМК элемента - индикатора износа (Fe), кг;

U_G - скорость накопления элемента - индикатора в масляной системе РМК, 10 ^-6 кг/км;

l₀ - пробег автомобиля на момент прогнозирования, 10³ км.

Допустимая (предельная) масса поступления Fe в масляную систему РМК определяется по формуле

(2)

где - допустимый (предельный) объем снятого металла, м ;

 - удельная масса стали,  = 7800 кг/м [3];

K_c - коэффициент, определяющий долевое содержание элемента- индикатора износа (Fe) в сплаве зубчатых шестерен, K_c = 0,95 [3, 4];

K_и - коэффициент, определяющий долевое поступление индикатора износа от других деталей РМК в общей массе металла.

Для определения предельно допустимого объема снятого металла (ΔV) была построена схема износа зубьев цилиндрических шестерен РМК (рис. 1). При этом было определено общее число одноименных деталей, участвующих в процессе изнашивания. Удельная масса металла и его химический состав определялись по справочнику [3].

Рис. 1. Схема износа зуба цилиндрической шестерни РМК

В работах С.А. Гашинова и А.М. Попова [1, 2] показано, что предельный износ зубчатых передач для условий широкого диапазона нагрузок колеблется от 10% до 30%. Так как РМК является тяжело нагруженной передачей, работающей в условиях абразивной запыленности, то предельно допустимый износ не должен превышать 10...12%.

Предельно допустимый объем снятого металла шестерен РМК, при условии равномерного изнашивания, рассчитывался по формуле

, (3)

где 2h - высота головки зуба, м;

B - ширина зуба, м;

- допустимое уменьшение толщины зуба по делительной окружности, м;

z - число зубьев шестерни.

При добавлении в работающее масло РМК противоизносных присадок, с целью учета их влияния на износ деталей при определении остаточного ресурса, следует ввести коэффициент П_прис. Остаточный ресурс деталей РМК, в этом случае, рассчитывается по формуле

, (4)

где П_прис. – коэффициент, учитывающий антифрикционное действие присадки на износ зубьев шестерен.

На базе установленных закономерностей процесса изнашивания выполнено прогнозирование остаточного ресурса РМК автомобилей БелАЗ-7519-75191 (табл., рис. 2). Исследования закономерностей процессов изнашивания были выполнены в двух качественных уровнях технической эксплуатации: