Diagnostics of the technical condition and predic-tion of accident-free guaranteed operating time of heavily loaded machines gear wheels

Anatoliy Gaydamaka,Yurii Muzykin,Volodymyr Klitnoi

doi:10.30977/veit.2021.20.0.06

Abstract

Problem. This article highlights the current state of diagnostics of gears on the level of accumulated fatigue damage in operation. The generalization of the known information on determination of a technical condition of separate gear wheels, especially with big modules (m> 20 mm), allows to outline prospects of development of such diagnostics of a technical condition of gear wheels directly in the course of operation. Goal. The goal of this study is to develop an algorithm for diagnosing the technical condition and forecasting a fault-free operation of the gears of heavy-duty machines. Methodology. The least squares method and the confidence interval method are used to predict accident-free guaranteed gear operation. Results. A procedure for diagnosing the technical condition of gears by measuring the hardness of the metal has been developed, which includes five main stages: selection of the device; choice of measurement scheme; selection of the number of measurements, number and relative position of measuring points; development of a design of a template for measurements; development of a device for fastening templates. When determining the accident-free guaranteed operating time on the basis of several criteria of the limit state, the final decision is made on the criterion that determines the minimum term. Originality. The method of forecasting accident-free guaranteed operating time of gears is chosen taking into account the stages of running-in and stable in linear function accumulation of damage in operation. Practical value. The use of the developed procedure for diagnosing the technical condition of the gears of gearboxes of heavy-duty machines will significantly increase the efficiency of their operation due to the transition from scheduled preventive maintenance to maintenance according to the actual technical condition.

Highlights

При використанні зазначеного методу треба враховувати, що він працює тільки для феромагнітних матеріалів, також у роботі [28] прийшли до висновку, що параметри гістерезису зазвичай не демонструють значних змін до останніх 10–20% терміну служби при втомному руйнуванні, тобто використання методу за межею текучості потребує чутливого обладнання
Прогнозування безаварійного гарантованого напрацювання зубчастих коліс за результатами діагностики їх технічного стану виконується за рекомендаціями [33]
Розроблено процедуру діагностики технічного стану зубчастих коліс за вимірюванням твердості металу, яка включає п’ять основних етапів: вибір прибору; вибір схеми вимірювань; вибір числа замірів, кількості і взаємного розташування точок вимірювання; розробку конструкції шаблону для вимірювань; розробку пристосування для кріплення шаблонів

Summary

Аналіз публікацій

Зубчасті колеса редукторів важко навантажених машин, наприклад бортова коробка передач танка на максимальних потужностях або привод валків прокатних станів у звичайному режимі працюють зі значними короткочасними перевантаженнями, у середовищі підвищеної вібрації та температури часто з недостатнім змащенням і низьким рівнем повітряної та гідравлічної фільтрації [1,2,3,4,5,6,7]. При оцінці технічного стану зубчастих передач широко розповсюджені такі діагностичні параметри як: інтенсивність зміни температури, кінематична похибка передачі, віброакустичні сигнали [8,9,10,11,12,13,14]. Метод оцінки технічного стану зубчастих передач [10], що базується на аналізі характеру зміни кінематичної похибки передачі, дозволяє виявляти одиничні дефекти зубців, оцінювати нерівномірність зносу як пари, так і багатоступеневого зачеплення. Загальним недоліком двох останніх методів діагностики зубчастих передач є залежність точності оцінки технічного стану від кваліфікації діагноста, його знань про особливості конструкції і функціонування, а також природи вібраційних процесів. Кожен з вищевказаних методів дає інтегральну оцінку для групи коліс і не дозволяє виявити технічний стан окремого зубчастого колеса, оцінити знос чи викришування його зубців. Широко застосований магнітний параметр – коерцитивна сила має високу чутливість до зміни структури металу при навантаженні: приріст величини коерцитивної сили від вихідного положення до стану руйнування, залежно від марки матеріалу, сягає 100–400%

Mechanical engineering

Мета та постановка задачі

CGPTL metallurgicheskogo kombinata