СРОК ЗАМЕНЫ МАСЛА КОРОБКИ ПЕРЕДАЧИ ТРАКТОРОВ, РАБОТАЮЩИХ В ЗАПЫЛЕННЫХ УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

АННОТАЦИЯ

В статье приводятся результаты исследования по получению аналитических зависимостей для расчета срока замены масла агрегатов машин, с зубчатыми передачами, при активном участии в процессе изнашивания абразивных частиц. Проведенные испытания на тракторах с целью определения динамику накопления механических примесей показывают, что при замене масла общая концентрация абразивных частиц в масле составляет в среднем 1,3 %, состоящие из продуктов износа, кремния и алюминия.

ABSTRACT

The article presents the results of a study on obtaining analytical dependencies for calculating the oil change period of machine units with gears, with active participation in the wear process of abrasive particles. Tests carried out on tractors to determine the dynamics of accumulation of mechanical impurities show that when oil is replaced, the total concentration of abrasive particles in the oil is on average 1.3%, consisting of wear products, silicon and aluminum.

Ключевые слова: кремний, алюминиий, замена масла, зубья шестерен, агрегаты машин, абразивные частицы, плотность.

Keywords: silicon, aluminum, oil change, gear teeth, machine assemblies, abrasive particles, density.

Абразивные частицы, находящиеся в клиновидном зазоре между зубь­ями шестерен, под воздействием силы трения продвигаются в направлении зоны контакта. При этом они по мере движения воспринимают всю возрас­тающую нормальную нагрузку, в результате чего глубина их внедрения по отношению к по­верхностям трения увеличивается. В зависимости от глубины внедрения, абразивные частицы могут подвергать поверхности трения упругопластической деформации или микрорезанию [1; 2].

В момент, когда контактное дав­ление, действующее на абразивные частицы, достигнет значения предела прочности, они подвергаются дроблению. При этом в ре­зультате многократной повторной деформации объема металла поверхности трения абразивными частицами, находящимися в клиновидном зазоре зубьев шестерен, происходит их разрушение при активном участии абразивных частиц [1–3].

В процессе изнашивания участвуют активные абразивные частицы. Необходимая износостойкость зубьев шестерен, в условиях эксплуатации, обеспечивается при наличии в масле агрегата допустимой концентрации абразивных частиц. Проведенные исследования показывают, что абразивные частицы в масле аг­регатов накапливаются в результате воздухообмена картера агрегата с внеш­ней средой. Концентрация накапливающихся в масле агрегата абразивных частиц зависит от герметичности агрегата и количества циклов нагружения зубчатых передач в период их эксплуатации с момента замены масла [1–3].

Допустим, ведомая шестерня в агрегате имеет среднюю частоту вращения nк, тогда возможное количество циклов нагружения зубьев шестерен за один срок замены масла в агрегате Тсm равно:

                                                  (1)

Допустимая концентрация абразивных частиц, обеспечивающих заданную износостойкость материалов шестерен в агрегате, определялась по количеству активных абразивных частиц поступающих в масло агрегата за один цикл нагрузки ведомой шестерни, . Умножив его значение на k_s из (1) и долю раздробленных абразивных частиц B, получим:

.                                (2)

Общая величина линейного износа зубьев шестерен U за один срок за­мены масла в агрегате, при наличии абразивных частиц, состоят из суммы линейных износов с активным U_a и пассивным U, участием абразивных час­тиц [1]:

,мм                                               (3)

Рисунок 1. Изменение общей концентрации механических примесей (1), кремния (2) и алюминия (3) в масле коробки передач трактора  от продолжительности  эксплуатации

Проведенные исследования [1] показывают, что износ с активным уча­стием абразивных частиц для головки (ножки) зубьев составляет 84-86 % от общего износа зубьев шестерен, для зоны чистого качения он составляет 25 %. Тогда срок замены масла в агрегате, работающей в абразивной среде, с учетом величины износа головки (ножки) и зо­ны чистого качения зубьев шестерен при активном участии абразивных час­тиц вычисляем:

, час,    (4)

где L – длина зуба шестерен; i – передаточное отношение зубчатой передачи; Н_w,k – твердость материала ведущей (ведомой) шестерни; n_p(w,k)- число циклов повторных деформаций, приводящие к разрушению деформированного слоя поверхности трения; σ_а – прочность абразивной частицы на сжатие; d_sr- средний размер абразивных частиц, участвующих в процессе изнашивания; n_w,k- частота вращения ведущей (ведомой) шестерни; γ_а, γ_m- плотность абразивной частицы и масла соответственно; z_k, z_{w –} число зубьев ведущей, ведомой шестерни; G_w,k- соотношение твердости поверхности трения шестерни и прочности абразивной частицы; ε_k – концентрация активных абразивных частиц; m- модуль зацепления; k- коэффициент высоты зуба; α – угол зацепления.

Накопление механических примесей в масле агрегата в процессе эксплуатации. Результаты испытаний, проведенных на коробке передач трактора с целью определения количества загрязнителей отработанного масла, показывают, что при замене масла агрегатов накапливается значительное количество твердых частиц [1–3], состоящих из почвенной пыли и продуктов износа, количество которых в несколько раз превышает установленную норму (0,25 %), обеспечивающую износостойкость зубьев шестерен, коробки передач тракторов.

Зависимости, полученные по результатам испытания, представленные на рисунке 1 можно условно разделить на три характерных участка.

Третий характерный участок зависимости соответствует работе агрегата более 400 часов, где накопление механических примесей происходит более интенсивно.

Таблица 1.

Изменение концентрации и размера абразивных частиц в масле коробки передач трактора от продолжительности эксплуатации

Данные приведенные в таблице 1 [1] показывают, что с увеличением продолжительности эксплуатации относительное содержание абразивных частиц мелким фракционным составом 4–8 мкм в масле увеличивается. Так, после 250 ч работы абразивные частицы с размером 4–8 мкм составляют в масле коробки передач – 64,4 %.

После 1000 ч работы содержание абразивных частиц размером 4–8 мкм в масле коробки передач увеличились, и составляют 71,7 %. Повышение количества мелких абразивных частиц с увеличением продолжительности эксплуатации коробки передач, свидетельствуют о дроблении крупных абразивных частиц, проникающих в клиновидный зазор зубьев шестерен и перехода активных абразивных частиц в пассивное состояние.

Таким образом, по результатам проведенных исследований можно сделать следующие выводы.

1. Для повышения срока замены масла в коробке передач тракторов, с зубчатыми передачами работающих в абразивной среде необходимо повышать: длины зуба; передаточного отношения зубчатого зацепления; твердости материала зубчатых колес; уменьшить поступления извне абразивных частиц, за счет повышения герметичности агрегата; модуля зацепления и степени относительного проскальзывания, происходящих между зубьями шестерен.

Список литературы:

1. Икрамов У.А., Иргашев А. Расчет активности абразивных частиц // Совершенствование машин для хлопководства: сб. науч. трудов ТашПИ. – Ташкент, 1990. – С. 91–96.
2. Иргашев А., Хамроев Р.K. Экспериментальная оценка концентрации продуктов износа в масле агрегатов машин // Universum: технические науки. – №11 (80). – Москва, 2020. – С. 66–68.
3. Крагельский И.В., Добычин М.Н., Комбалов В.С. Основы расчетов на трение, износ. – М.: Ма­шиностроение. 1977. – 526 с.