Практическое занятие № 12 Диагностирование неисправностей трансмиссии тракторов и автомобилей

Практическое занятие № 12

Диагностирование неисправностей трансмиссии тракторов и автомобилей

Сопряжения и детали трансмиссии ра­ботают в условиях знакопеременных нагрузок, зависящих от вида вы­полняемой работы, рельефа поля и его размеров, от физико-механи­ческих характеристик почвы, от тягового усилия, запыленности окру­жающей среды, от состояния основных деталей и других факторов.

Несвоевременное и некачественное техническое обслуживание, а также нарушение правил эксплуатации резко сокращают срок службы агрегатов трансмиссии и приводят к интенсивным износам и отказам.

Основные причины отказов следующие:

• нарушение регулировок;

• разгерметизация картеров;

• нарушение режимов смазки;

• образование чрезмерных зазоров, вызывающих значительные ди­намические нагрузки в элементах кинематических пар трансмиссий.

Отсутствие возможности предупреждения отказов осложняет ра­боту хозяйств и вызывает значительное увеличение затрат на тех­ническое обслуживание и ремонт машин, поэтому особое значение имеет разработка методов и средств диагностирования систем и ме­ханизмов трансмиссий без их разборки.

Одним из основных показателей технического состояния меха­низмов трансмиссий, который характеризует их работоспособность, является износ дета­лей и сопряжений, главным образом зубьев зубчатых колес, под­шипников, шлицевых соединений, дисков фрикционных муфт, эле­ментов пар трения механизмов.

Известно несколько методов оценки технического состояния пе­речисленных элементов тракторов. Их можно разделить на две ос­новные группы:

1. Методы, обеспечивающие определение комплексных показателей технического состояния механизмов и систем (расход трансмисси­онного масла, содержание продуктов износа в масле, уровень виб­рации, температура масла и т. д.).

2. Методы, обеспечивающие определение параметров, характе­ризующих износное состояние отдельных элементов (зазоры в под­шипниках, износы зубчатых колес, нарушение герметичности уплот­нений, вязкость трансмиссионного масла и др.).

К перспективным методам диагностирования трансмиссий отно­сятся виброакустические.

Так, например, разработан метод определения степени изношен­ности зубьев шестерен и подшипников, основанный на измерении виброакустического сигнала, идущего от шестерен при их работе на различных передачах. Для повышения точности измерений и раз­решающей способности метода наряду с измерением средних зна­чений сигналов с помощью пьезоэлектрического датчика, устанав­ливаемого на корпусной детали (муфты сцепления, коробки пере­дач, заднего моста и т. д.), измеряют также максимальные значения виброакустических сигналов.

В Швеции фирма SKF разработала метод ударных импульсов и выпускает прибор MEPA-10A для оценки состояния подшипников качения, основанный на свойстве поврежденного (изношенного) под­шипника вызывать механические удары, которые приводят к высоко­частотным вибрациям, передаваемым на кольца подшипников.

Вибропреобразователь через переходник устанавливают в резь­бовое отверстие, выполненное в корпусе проверяемого узла в непо­средственной близости от подшипника. Степень повреждения под­шипников определяют по интенсивности ударов. При контакте ша­риков или роликов с поврежденными поверхностями беговых доро­жек колец возникают механические удары, которые вызывают виб­рации. Эти удары возбуждают электрические сигналы, амплитуды которых регистрирует показывающий или записывающий прибор (может быть и компьютер). По величине ударных импульсов опре­деляют состояние подшипника.

К недостаткам описанного метода оценки состояния подшипников качения относится необходимость сверления отверстий под установку датчиков в непосредственной близости от каждого про­веряемого подшипника.

В настоящее время довольно хорошо разработаны методы, позво­ляющие выделять ударные импульсы, генерируемые отдельными эле­ментами (деталями), из общего спектра ударных импульсов, создава­емых узлом. Поэтому отверстия для установки датчиков могут вы­полняться в потенциально проблемных зонах корпусов еще на стадии их изготовления и затем закрываются резьбовыми пробками.

По концентрации продуктов износа в смазке определяют износ деталей и сопряжений механизмов. Содержание химических элементов в смазке механизма прямо пропорционально скорости изнашивания его деталей. Зная химиче­ский состав материалов деталей и имея статистические данные о сравнительной скорости их изнашивания, можно проследить за ди­намикой изнашивания различных деталей или по резкому возраста­нию содержания продуктов износа определить начало аварийного износа деталей (шестерен, валов, подшипников).

Пробы масла для анализа отбирают сразу же после остановки ма­шины, когда масло горячее и продукты износа находятся во взве­шенном состоянии .

Основные методы измерения концентрации продуктов износа в масле:

• спектральный;

• колориметрический;

• магнитно-индукционный;

• радиоактивный.

Известен также экспресс-метод оценки содержания абразивных примесей (железа и кремния) в нефтепродуктах. Сущность этого метода заключается в измерении силы трения между пластинами, разделенными слоем испытываемого масла при определенных тем­пературе и усилии прижатия пластин. Этот метод позволяет в тече­ние нескольких минут практически в любых условиях (в том числе и в полевых) определить количество абразивных примесей в масле и по их концентрации выявить необходимость замены масла или углубленного диагностирования.

На рис. 5.1 показана схема уста­новки для определения содержания абразивных примесей в масле, а на рис. 5.2 - экспериментально полученная зависимость силы тре­ния от концентрации примесей.

Р ис. 5.1. Схема устройства для определения абразивных примесей в масле: 1 - неподвижная пластина; 2 - подвижная пластина; 3 - заданный груз; 4 - приводной механизм; 5 - ползунок; 6 - датчик; 7 - указатель

Концентрация абразивных примесей, %

Рис. 5.2. Зависимость силы трения от концентрации примесей

Широко применяются температурные методы оценки техниче­ского состояния трансмиссий, позволяющие бесконтактно измерять температуру с высокой точностью и низкой трудоемкостью. К этим методам относятся следующие:

• метод оптической и цветовой пирометрии;

• электроакустический метод;

• термошумовой метод;

• методы с использованием жидких кристаллов.

Широкое использование для интегральной оценки технического состояния трансмиссий тракторов получил метод оценки по сум­марному угловому зазору. Известно, что этот зазор в кинематиче­ских парах складывается из боковых зазоров отдельных сопряже­ний, входящих в кинематическую цепь той или иной передачи. По­этому по величине суммарного углового зазора можно судить о зазорах и износе трансмиссии в целом.

Исследования показывают, что изменение суммарного углового зазора зависит от наработки машин, условий работы и качества тех­нического обслуживания.

Предельное значение суммарного углового зазора в агрегатах транс­миссии характеризует значительный износ зубчатых колес, шлицевых соединений и подшипников и служит основанием для разборки, например, коробки передач и заднего моста с целью измерения отдельных зазоров и определения конкретных подшипников и зубча­тых колес, подлежащих замене. Для измерения суммарных боковых зазоров разработан и выпускается прибор КИ-13909. Этот прибор состоит из корпуса с магнитами для крепления угломера на веду­щем колесе трактора, жидкостной ампулы с пузырьком воздуха и шкалы, расположенной на корпусе. Пределы измерения угломера 0—9°, цена деления шкалы 15'.

Угловой зазор определяют в следующей последовательности. Освобождают ведущие колеса (звездочки) гусеничного трактора, разъединив гусеничные цепи, или кожух одной из полуосей колес­ного трактора поднимают домкратом до отрыва колеса от опорной поверхности. С помощью магнитов устанавливают угломер на ве­дущем колесе гусеничного трактора или на освобожденной полуоси колесного трактора. Включают передачу, в зацеплениях которой не­обходимо определить зазор. Вращая колесо в одну сторону, выби­рают зазор в зацеплениях (момент на колесе должен быть в пределах 100-120 Нм). Поворотом угломера вокруг его оси левый или правый конец пузырька ампулы устанавливают на отметку «0» шкалы. Мед­ленно вращая колесо в другую сторону до устранения зазора, по по­ложению конца пузырька на шкале определяют суммарный зазор ки­нематической цепи на данной передаче. Номинальные ф_н и предель­ные ф_пред значения суммарных угловых зазоров в трансмиссии на раз­личных передачах для тракторов МТЗ-82 и ДТ-75М даны в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Суммарные угловые зазоры в механизмах трансмиссий (по углу поворота ведущего колеса)

Для трактора МТЗ-1025 суммарный угловой зазор в зацеплении шестерен переднего ведущего моста, замеренный на ведущей ше­стерне главной передачи, установлен равным 2-6° (номинальное значение) и 10° (предельное значение). Предельное значение сум­марного углового зазора в трансмиссиях тракторов МТЗ-1005/1025 на всех передачах составляет 5°.

Методика определения углового зазора в конечной передаче тракторов аналогична рассмотренной выше, но в этом случае стоя­ночным тормозом необходимо затормозить ведущую шестерню со­ответствующей конечной передачи. Для тракторов МТЗ-80/82, МТЗ-1005/1025, ДТ-75М номинальные и предельные значения зазо­ров в конечных передачах соответственно равны 20' и 2°, 20' и 1°20', 1°40' и 4^о30'.

Применяются также методы оценки технического состояния отдельных механизмов, деталей и сопряжений. К ним относятся стробоскопический и силовой методы определения технического состояния фрикционных муфт сцепления, методы раздельного определения герметичности сальниковых уплотнений.

Общее техническое состояние фрикционных муфт сцепления определяют по степени их пробуксовки под нагрузкой - по времени проскальзывания ведомого диска относительно ведущего на 360°. Проскальзывание замеряют стробоскопическим прибором, муфту за­гружают тормозной установкой.

Разработан метод безразборной оценки фрикционных муфт по усилию, прикладываемому к педали управления муфтой. Сущность метода заключается в определении усилия, приложенного к педали в момент трогания трактора с места при плавном включении муфты.

Этот же метод может быть использован для оценки технического состояния муфт поворота гусеничных тракторов.

В процессе эксплуатации тракторов неисправности муфт сцеп­ления возникают вследствие износа или поломки фрикционных накладок, изменения свободного хода педали сцепления, из-за не­исправностей выжимных подшипников и нажимных пружин.

Некоторые из этих неисправностей можно выявить «на слух».

Общее состояние муфты сцепления можно достаточно просто определить по степени пробуксовки дисков под нагрузкой. Для это­го в процессе движения при средней частоте вращения коленчатого вала полностью затормаживают трактор, не выключая муфту сцеп­ления. Если двигатель остановится - муфта сцепления исправна. если же двигатель будет работать с меньшей частотой вращения, то это означает, что муфта пробуксовывает.

Метод раздельного определения герметичности сальниковых и других уплотнений картеров агрегатов машин заключается в пода­че воздуха под определенным давлением через заливную горловину в картер. По расходу воздуха (по утечкам) судят об общей разгер­метизации картера. При превышении параметров разгерметизации возникает необходимость определения конкретного места наруше­ния герметичности. Естественно, что при использовании этого ме­тода соответствующие сапуны должны быть заглушены.

4