Муфты сцепления траткоров

 

 

 

 

 

АННОТАЦИЯ

 

 

Муфты сцепления тракторов.

 

Цель курсового проекта  – более углублённое, всестороннее и детальное изучение принципов работы муфт сцепления тракторов.

 

В ходе выполнения работы были рассмотрены основные принципы работы, условия работы и требования, предъявляемые, к муфтам сцепления тракторов, расчеты фрикционной муфты и прогнозирование несоосности ее элементов, а так же была рассмотрена гидродинамическая муфта и особенности ее конструкции и расчета.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

1.ВВЕДЕНИЕ. 4

2. КОЭФФИЦИЕНТ ЗАПАСА ФРИКЦИОННОЙ МУФТЫ 4

3. РАСЧЕТ РАБОТЫ ТРЕНИЯ ФРКЦИОННОЙ МУФТЫ 11

4. ВОЗМОЖНЫЙ ИЗНОС ФРИКЦИОННЫХ НАКЛАДОК И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СРОКА СЛУЖБЫ МУФТЫ 20

5. ОСНОВЫ ТЕПЛОВОГО РАСЧЕТА ФРИКЦИОННОЙ МУФТЫ 23

6. НЕСООСНОСТЬ ВАЛОВ ФРИКЦИОННОЙ МУФТЫ 30

7. ГИДРОМУФТА 34

8. ВОЗМОЖНЫЕ УЛУЧШЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ 41

9. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 44

 

 

 

1.ВВЕДЕНИЕ.

 

Фрикционные муфты на современных  тракторах зачастую используются в  качестве основных муфт сцепления, значительно реже — гидродинамические. Фрикционные муфты должны обеспечивать быстрое и полное отключение трансмиссии от двигателя, плавное включение, надежную передачу крутящего момента в течение всего срока службы трактора и предохранение трансмиссии от перегрузок. Если параметры процессов выключения и включения муфты зависят в основном от квалификации тракториста, конструктивного исполнения и параметров механизма управления муфты, то надежность передачи крутящего момента и способность предохранять трансмиссию от перегрузок определяются стабильностью коэффициента запаса муфты. В свою очередь на величину коэффициента запаса и срок службы влияют интенсивность износа пар трения, их конструктивные параметры и тепловой режим.

Подход к оценке стабильности выходных параметров и срока службы фрикционных элементов муфты должен быть вероятностным, так как износно-фрикционпые характеристики пар трения и осевое усилие нажимных пружин не имеют точных значений у наиболее распространенных постоянно замкнутых муфт сцепления одной и той же конструкции, изготовленных в одних и тех же производственных условиях. Эти значения подчинены вероятностным зависимостям. Нагрузки, действующие на элементы муфты (работа трения и передаваемый крутящий момент), также переменны. Их значения могут быть описаны вероятностными характеристиками.

2. КОЭФФИЦИЕНТ ЗАПАСА ФРИКЦИОННОЙ МУФТЫ

 

Одним из основных выходных параметров муфты сцепления, существенно влияющих на динамические качества тракторного агрегата, нагруженность и срок службы элементов трансмиссии и самой муфты является коэффициент запаса β. Его величина определяется по формуле:

 

где М_ф—момент трения полностью включенной муфты, М_дн — номинальный крутящий момент двигателя; Р — суммарное осевое усилие нажимных пружин, c_П и λ_Р — жесткость и величина деформации нажимной пружины включенной муфты, k_П — число пружин в муфте; μ — коэффициент трения, r_ТР — радиус трения; z — число пар поверхностей трения.

Для теоретических расчетов чаще всего используют номинальное, или расчетное, значение коэффициента запаса, исходя из предпосылок, что все входящие в (6.1) параметры в процессе производства и эксплуатации не меняются. Однако в реальных условиях постоянными можно принимать лишь параметры z,k_П и r_ТР, так как в производстве и эксплуатации они либо не претерпевают изменений (z и k_П), либо меняются незначительно (r_ТР). Параметры λр, с_П, μ и М_ДН изменяются случайно, отклоняясь от своих номинальных значений. Они имеют первоначальный разброс, обусловленный нестабильностью свойств материала и технологического процесса. Кроме того, с течением времени эксплуатации трактора эти параметры также претерпевают постепенные изменения, вследствие чего меняется также коэффициент запаса. По этой причине номинальным значением коэффициента запаса целесообразно оперировать лишь при ориентировочных расчетах муфты в основном на стадии эскизного проектирования. Для оценки способности спроектированной муфты выполнять свои функциональные свойства более правильно определять вероятность того, что величина коэффициента запаса β будет находиться в области допустимых значений в течение всего заданного срока службы трактора.

При этом необходимо выбирать область допустимых значений коэффициента запаса следующим образом. Нижняя граница области допустимых значенийдолжна быть такой, переход через которую может привести при прочих равных условиях к интенсивному росту работы трения муфты при ее включении и прогрессирующему износу пар трения, т.е.  С другой стороны, при установившемся режиме работы трактора муфта должна надежно передавать крутящий момент двигателя с учетом его колебаний, т.е. При несоблюдении этого условия возможно проскальзывание ведомых элементов муфты относительно ведущих и как следствие потеря скорости движения трактора и производительности агрегата, а также повышенный износ пар трения. Следовательно,

 

 

За искомую величину принимается большее из найденных значений или . Верхнюю границу области допустимых значений коэффициента запаса можно выбирать из условий, что при β>не достигается ощутимого уменьшения работы трения муфты. Следует учитывать, что при анализе неустановившегося режима работы муфты (ее буксования) в расчет нужно принимать динамический коэффициент трения μ_д, а установившегося режима работы — статистический μ_ст. При этом μ_ст>μ_д. Разница между μ_ст и μ_д зависит от материала пар трения, состояния и продолжительности контакта поверхностей трения. Для фрикционного материала КФ-2 и серого чугуна СЧ 18-36 μ_ст ≈1,25μ_д при незначительной продолжительности контакта (t_конт ≈ 0). Анализ зависимости L = f(β) свидетельствует о том, что для тракторов «Беларусь» можно принимать с учетом

 

При этом большая стабильность коэффициента запаса обеспечивает более  высокие функциональные свойства муфты  и ее долговечность. Однако сузить границы области допустимых значений можно лишь при условии применения высококачественных дорогостоящих материалов, особенно пар трения, и трудоемких технологических процессов изготовления деталей муфты. Все это может привести в конечном счете к увеличению стоимости муфты и трактора в целом и к снижению его экономической эффективности.

Определяем предельные значения коэффициента запаса, отвлекаясь от вероятностной природы изменения параметров отдельных элементов муфты, и сравниваем их с областью допустимых значений. При этом воспользуемся так называемым критерием «худшего случая», в силу которого муфта должна нормально функционировать при условии, что отдельные параметры ее элементов в любых комбинациях одновременно принимают наихудшие значения на границах областей допустимых значений. Тогда с учетом износа

 

 

 

где , , — верхние, а , , — нижние отклонения от номинальных значений соответственно деформации и жесткости пружин и крутящего момента двигателя, — износ рабочих поверхностей фрикционных накладок и сопряженных деталей. Здесь верхние знаки (+) или (—) берутся, при определении , а нижние — . Деформация нажимных пружин определяется по методу «максимума—минимума», когда учитываются предельные отклонения размеров (рис.2.1.) :

 

 

 

где (i=l, 2, ..., n) — положительные звенья цепи (с их увеличением деформация пружин и осевое усилие Р возрастают), (i = l, 2, ..., п) — отрицательные звенья размерной цепи (с их увеличением деформация пружин и усилие Р уменьшаются), — предельные отклонения размеров.

 

Рис.2.1.Конструктивная схема  постоянно замкнутой муфты сцепления

 

 

 

При = 0 подсчитывается номинальное значение деформации, а для неизношенных фрикционных пар принимается = 0. Верхние и , и нижние и отклонения жесткости и деформации нажимных пружин подсчитываются с учетом предельных отклонений размеров по рабочим чертежам деталей муфты. Максимальное и минимальное значения коэффициента трения μ выбираются по соответствующим ГОСТ, а отклонения и номинального крутящего момента подсчитываются с учетом отклонений мощности и частоты вращения коленчатого вала по техническим условиям на двигатель.

Если за основу взят вероятностный  подход к определению возможных значений коэффициента запаса той или иной муфты, то сначала определяют его математическое ожидание

 

 

 

где , , , — математическое ожидание соответственно деформации и жесткости нажимных пружин муфты, коэффициента трения фрикционных пар и номинального крутящего момента двигателя.

 Далее определяем математическое ожидание (среднее значение ) величины деформации для какой-то определенной продолжительности эксплуатации трактора, согласно теоретико-вероятностному методу расчета размерных цепей

 

 

 

и половина поля допуска на величину деформации

 

 

 

где (i=l, 2, ..., п) и (i = 1, 2  т) — средние размеры (по чертежу) положительных и отрицательных звеньев размерной цепи, — половина допуска положительного или отрицательного звена, — коэффициент относительной асимметрии, характеризующий несимметричность распределения отклонений случайной величины относительно середины поля допуска размеров детали, — координата середины заданного поля, —верхний предел звена, — нижний предел звена, — математическое ожидание, — коэффициент относительного рассеивания, служащий для сопоставления величины рассеивания данного звена с рассеиванием при нормальном распределении,— относительное среднее квадратическое отклонение i-гo составляющего звена, — среднее квадратическое отклонение, — относительное среднее квадратическое отклонение при нормальном распределении.

Один из выходных параметров муфты сцепления, ее коэффициент запаса β, связан с параметрами ее элементов ,, μ и крутящим моментом двигателя некоторой зависимостью, f, т. е. β = (,, μ, ). Параметры ,, μ и являются неизвестными случайными величинами. В первом приближении можно принять, что все они подчинены нормальному закону распределения. Поэтому закон распределения значений β также нормальный. Для этого случая среднее квадратическое отклонение σβ при известных средних квадратических отклонениях величин ,, μ и :

 

 

 

Таким образом, определив распределение значений коэффициента запаса β, а также зная область его допустимых значений, можно установить вероятность того, что β находится в области допустимых значений. Для вновь изготовленной муфты (время эксплуатации трактора t_Э=0) решение этой задачи не представляет трудностей. Однако с учетом временного фактора, т. е. продолжительности эксплуатации трактора, решение задачи значительно усложняется, так как в этом случае β = (,, μ, )., где ,, μ, в свою очередь зависят от продолжительности эксплуатации трактора. Изменение этих параметров (особенно с учетом износа Δ_И) в процессе работы трактора происходит под влиянием постоянно действующих факторов, имеющих и случайный, и детерминированный характер. Такими факторами для муфты являются характеристика почвенно-климатической зоны, вид выполняемой работы и состав агрегата, квалификация тракториста, структура машинно-тракторного парка хозяйства и др. Однако установить вероятность того, что βϵ() для какого-то фиксированного момента времени, например t_э= 1000, 2000, ..., 6000 моточасов, можно в первом приближении, если располагать данными по изменению параметров муфты ,, μ и двигателя в процессе эксплуатации трактора, а также знать интенсивность износа фрикционных пар трения.

Рис. 2.2. Распределение плотности вероятностей коэффициента запаса муфты сцепления

 

Распределение плотности вероятностей коэффициента запаса муфты сцепления с учетом продолжительности эксплуатации трактора показано на рис.2.2., нанесена также область допустимых значений коэффициента запаса . Как видно из графика, в начальный момент (t_э = 0) рассеивание величины коэффициента запаса вокруг среднего значения сравнительно небольшое, так как определяется только стабильностью технологических процессов изготовления деталей. С увеличением продолжительности эксплуатации трактора математическое ожидание коэффициента запаса вначале несколько возрастает по мере приработки пар трения, затем уменьшается, а рассеивание относительно растет. Уменьшение связано с ростом износа пар трения, появлением осадки нажимных пружин (уменьшением с_П), ухудшением фрикционных свойств пар трения. Рост объясняется усиливающимся рассеиванием величин Δ_И, μ,  вокруг их средних значений, вызванным значительным различием условий эксплуатации. Вероятность выхода коэффициента запаса за пределы допустимых значений возрастает по мере увеличения продолжительности эксплуатации.

Исходя из данных, полученных в процессе анализа, а также опираясь на опыт конструирования, доводки, испытаний, производства и эксплуатации муфт сцепления можно сделать вывод о том, что основными направлениями повышения стабильности коэффициента запаса являются повышение стабильности фрикционных свойств и износостойкости материалов пар трения, уменьшение жесткости и увеличение деформации нажимных пружин во включенном состоянии муфты с учетом конструктивных и технологических возможностей. При уменьшении с_П и увеличении в значительной мере будет компенсироваться влияние отклонений размеров, влияющих на деформацию нажимных пружин и их суммарное осевое усиление, и износа пар трения.

3. РАСЧЕТ РАБОТЫ ТРЕНИЯ ФРКЦИОННОЙ МУФТЫ

 

Наибольшая величина работы трения достигается при трогании с места тракторного агрегата, поэтому от нее зависит износ рабочих поверхностей пар трения и нагрев элементов муфты. Работа трения муфты за одно включение в свою очередь не остается постоянной. Она зависит от вида сельхозоперации, состава агрегата, почвенно-дорожного фона, номера включенной передачи коробки, квалификации тракториста и др. В основном предлагаются упрощенные аналитические выражения, выведенные для случая мгновенного включения муфты:

 

 

 

Момент инерции I_С тракторного агрегата, приведенный к ведомому валу муфты, рекомендуется определять для высшей транспортной передачи, когда масса прицепа ограничивается силой тяги на крюке, определяемой тяговым расчетом. Однако найденная таким образом величина I_С может оказаться завышенной, так как для обеспечения трогания с места транспортного агрегата на высшей передаче требуется резервировать часть мощности двигателя.

Чтобы расчитать значения работы трения, близкие к реальным при использовании трактора на тех или иных сельхозоперадиях, можно решить систему уравнений на ЭЦВМ методами численного интегрирования. Здесь наряду с параметрами тракторного агрегата учитываются также колесная формула трактора (4X2 или 4X4), податливости элементов трансмиссии, ведущих колес и сцепки, буксование ведущих колес, изменение реакции почвы на колесах и др. Чтобы частота вращения коленчатого вала двигателя при трогании с места тракторного агрегата не снизилась настолько, что двигатель заглохнет, в программе расчета предусмотрены соответствующие ограничения.

Например для того, чтобы  охарактеризовать процесс разгона трактора 4X4 при буксовании муфты необходима следующая система уравнений (рис.3.1):

 

 

 

где φ₁, φ₂, φ₃, φ₄, φ₅ — угол поворота коленвала двигателя, ведомых элементов муфты, трансмиссии, задних и передних колес, x₁, x₂ — горизонтальное перемещение трактора и сельхозмашины, z_T — вертикальное перемещение трактора, I₁, I₂, I₃, I₄, I₅ — момент инерции маховика и движущихся масс двигателя, ведомых элементов муфты сцепления, вращающихся масс трансмиссии, задних и передних колес, m₁, m₂ — масса трактора и сельхозмашины, I, α — момент инерции и угол поворота трактора вокруг горизонтальной оси, проходящей через центр тяжести, e₁, e₂, — податливость ведомого вала муфты и элементов трансмиссии, с_сц — жесткость сцепки, c₁ и c₂ — радиальная жесткость шин передних и задних колес, r_K1, r_K2 — радиус качения передних и задних колес, Т₁, Т₂ — касательная сила тяги на передних и задних колесах, i₁, i₂ — передаточное число между первичным валом трансмиссии и передними и задними колесами, М_Д — крутящий момент двигателя, M_Ф — момент, передаваемый муфтой сцепления, М₁ — момент, передаваемый муфтой в приводе переднего ведущего моста, а, b, Н — продольные и вертикальная координаты центра тяжести трактора, Н₁ — вертикальная координата точки приложения усилия в сцепке, Р_м — сила взаимодействия сельхозмашины или орудия с почвой.

 

 

Рис. 3.1. Схемы действующих на трактор сил (а) и динамической модели

агрегата (б)

 

На регуляторной и перегрузочной ветвях характеристики крутящий момент двигателя изменяется по линейному закону в функции угловой скорости

 

 

 

 где М_дн и М_дмакс — номинальный и максимальный крутящие моменты двигателя, ω_д, ω_н, ω_дх, ω₀ — максимальная и минимально допустимая при разгоне угловая скорость двигателя.

С учетом буксования ведущих колес расчитывается касательная сила тяги

 

 

 

где R_z— вертикальная реакция почвы на колесо, φ_макс — коэффициент сцепления колеса с почвой, v_K=φ_Kr_K и v_Т= x₁ — окружная скорость колеса и поступательная скорость трактора; k — эмпирический коэффициент,             — буксование колес.

Вертикальная составляющая силы реакции почвы на передние и задние колеса

 

 

где G₁ и G₂ — сила тяжести трактора в статике, приходящаяся на передние и задние колеса.

Усилия нажимных пружин P и момент трения муфты сцепления M_Ф в процессе скольжения:

 

 

 

 

где Р_макс — максимальное усилие нажимных пружин, t_M — время включения муфты.

Фрикционная муфта сцепления может находиться в состоянии скольжения () или сцепления () в процессе разгона трактора. В первом состоянии процесс разгона описывается системой уравнений, характеризующий процесс разгона трактора 4X4, описанной выше, во втором объединяются только первое и второе уравнения этой системы, а остальные уравнения сохраняются:

 

Процесс разгона можно охарактеризовать разными системами дифференциальных уравнений в зависимости от состояния фрикционных устройств, что приводит к громоздким программам, особенно при наличии более одной фрикционной связи. Необходимость перехода от одной системы уравнений к другой может быть исключена, если представить муфту сцепления в виде фрикционной связи без упругих элементов (рис. 3.2). Величина внутреннего момента М_в, передаваемого фрикционной муфтой при ее сцеплении, может быть найдена из первого и второго уравнений системы, характеризующий разгон трактора колесной формулы 4X4 при:

 

 

 

Муфта сцепления находится в состоянии сцепления, если <М_Ф, при этом М_м = М_в, и в состоянии скольжения, если _{при этом} М_м=М_Фsign(М_в).

Расчет на ЭЦВМ проводится дискретно для отдельных моментов времени с каким-то определенным выбранным шагом, поэтому момент выравнивания угловых скоростей не всегда находится при непосредственном счете. Здесь необходимо прибегать к методу интерполирования.

Если в данный момент времени  относительная угловая скорость элементов муфты, а в предыдущий момент, то скольжение муфты определяется условием , а переход от скольжения к сцеплению или к изменению направления скольжения —условием .

Аналогично главной муфте сцепления проводится расчет предохранительной муфты привода переднего ведущего моста. Однако моменты инерции полумуфт несоизмеримо малы по сравнению с моментами инерции других элементов динамической системы, поэтому предохранительная муфта представляется как фрикционно-упругая связь (рис. 3.3) . Величина внутреннего момента, передаваемого в этом случае муфтой при ее сцеплении, определяется упругим моментом

 

 

 

где е₃ — податливость элементов привода между предохранительной муфтой и передними колесами, φ₃₅ — угол закрутки, изменяющийся на каждом шаге.

Рис. 3.2. Схемы динамической модели фрикционной муфты без упругих связей (а) и перехода от сцепления к скольжению и наоборот (б).

 

Состояние сцепления фрикционной муфты можно определить равенствами или при (где М_Ф1 — момент трения предохранительной муфты). Если |M₁| < М_Ф1, то сцепление муфты сохраняется, если же  |M₁| ≥ М_Ф1 то происходит переход к скольжению. Тогда M₁ = Мsign(M₁). При скольжении равенство угловых скоростей нарушается. Величина φ₃₅ = const и определяется по формуле

 

.

 

Если , то скольжение сохраняется (

_{). При}  имеет место переход от скольжения к сцеплению.

Работа трения муфты сцепления определяется формулой

 

 

 

Наряду с действительными  значениями работы трения, получаемыми в различных условиях эксплуатации трактора, значительный практический интерес представляет методика определения максимально возможной (предельной) величины работы трения муфты для того или иного трактора. Наличие данных по предельной величине работы трения позволяет производить сравнительную оценку нагруженности и срока службы муфты сцепления разных тракторов.

 Рис. 3.3. Схемы динамической модели фрикционной муфты с упругими связями (а) и перехода от сцепления к скольжению и наоборот (б).

 

 

 

 

 

 

 

В ходе многих исследований было доказано, что при заданном темпе включения муфты работа трения будет иметь наибольшее значение в том случае, когда частота вращения коленчатого вала достигнет минимально допустимой величины . При определенной продолжительности t_м включения муфты можно подобрать такие соотношения приведенного момента инерции I_с разгоняемых масс и коэффициента γ_Д загрузки двигателя, при которых практически для любых величин податливостей трансмиссии, ведущих колес и сцепки, буксования ведущих колес частота вращения коленчатого вала достигнет значения . Поэтому в целях упрощения определим предельное значение работы трения для наиболее простого случая, когда податливости элементов трактора и буксования ведущих колес не учитываются. Рассмотрим теоретическую диаграмму разгона тракторного агрегата (рис. 3.4).

Рис.3.4. Теоретическая диаграмма процесса разгона тракторного агрегата.

 

По мере увеличения передаваемого  муфтой при ее включении крутящего момента M_Ф(t) угловая скорость коленчатого вала ω_Д снижается, а ведомого вала муфты ω_С возрастает. Буксование муфты прекращается, когда угловые скорости ω_Д и ω_С выравниваются. Угловые скорости ω_Д и ω_С могут быть определены из уравнений динамики

 

 и ,

 

откуда

 

 и

 

где t_c — время буксования муфты сцепления при неподвижном ведомом вале, М_с — приведенный к ведомому валу муфты момент сопротивления движению тракторного агрегата, ω_дх — угловая скорость холостого хода двигателя.

 

 

Далее представим интеграл в виде суммы, характеризующей изменение работы трения на отдельных участках диаграммы разгона:

 

 

 

 

где t_рег — время работы двигателя на регуляторе.

Работу трения можно вычислить без больших погрешностей (в пределах 2%) пренебречь снижением частоты вращения коленчатого вала в интервале времени 0 — t_рег и запасом крутящего момента на перегрузочной ветви характеристики, т. е. принять и k_М = 1,0 (k_М — коэффициент запаса крутящего момента). Принимая закон включения муфты линейным и учитывая пределы интегрирования

 и (γ_д — коэффициент загрузки двигателя, равный М_С/М_ДН), а также закон изменения крутящего момента двигателя на регуляторной и перегрузочной ветвях характеристики после подстановки в формулу для вычисления работы трения как суммы интегралов значений ω_д, ω_с, t_c, t_peг, М_ф(t), M_ДН(t), получаем

 

 

 

При  этом время τ₁ буксования муфты можно определить при ω_д=ω_с из соответствующих уравнений после их интегрирования:

 

 

а соответствующую этому  значению времени угловую скорость по формуле

 

 

 

Отсюда найдем максимально возможное из условий разгона значение момента инерции разгоняемых масс агрегата при

 

 

 

Изменение зависимостей величин I_Cдоп=f(γ_д), τ₁=f (γ_д) и L=f(γ_д) для тракторов МТЗ-50 и МТЗ-80 показаны на рис.3.5. Если при разгоне агрегата частота вращения коленчатого вала достигает минимально допустимой величины то τ₁=const и L=const. Эти величины являются предельными для данного типа трактора при заданном режиме включения муфты.

Рис.3.5. Зависимость I_Cдоп, τ₁, L=f(γ_д)

Для расчета предельного  значения работы трения нужно в полученную формулу работы трения подставить γ_д = 1,0 и вместо I_C подставить значение I_Cдоп при γ_д = 1,0, а вместо τ₁ — его значение при γ_д = 1,0 из соответствующих уравнений. Тогда

 

 

Здесь — (20-30) рад/c, , ω₀ — угловая скорость двигателя при максимальном крутящем моменте по стационарной характеристике, δ_рег — степень неравномерности регулятора.

Из этого уравнения  видно, что предельная величина работы трения зависит от параметров двигателя (М_ДН, ω_ДХ, , I_Д), муфты сцепления (β) и продолжительности включения муфты (t_M) и не зависит от параметров тракторного агрегата и эксплуатационных факторов. В связи с этим значительно упрощается методика оценки предельной нагруженности муфт сцепления и повышается эффективность расчетных методов анализа, особенно при оценке работоспособности муфты в сравнении с муфтами тракторов аналогичного типа и назначения, которые хорошо зарекомендовали себя в условиях эксплуатации.

Предельные значения удельной работы трения можно вычислить таким образом

 

 

 

где F_TР — площадь одной поверхности трения.

4. ВОЗМОЖНЫЙ ИЗНОС ФРИКЦИОННЫХ НАКЛАДОК И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СРОКА СЛУЖБЫ МУФТЫ

 

Расчетный метод прогнозирования износа пар трения и срока службы муфты основан на предпосылке о том, что интенсивность изнашивания (т. е. величина линейного износа, приходящаяся на единицу удельной работы трения) фрикционных пар на муфте сцепления в условиях рядовой эксплуатации и на образцах при испытании их в соответствии с требованиями ГОСТ или технических условий одинакова:

 

 

где l_M, l₀ — удельная работа трения тракторной муфты сцепления и образцов фрикционного материала, Δ_М и Δ₀ — величины линейных износов фрикционных накладок муфты и образцов материала, соответствующие удельной работе l_M и 1₀, v_C — коэффициент, учитывающий несоответствие режима испытаний образцов материала условиям работы фрикционных накладок в реальном узле. В первом приближении, если данные по коэффициенту v_C отсутствуют, можно принимать v_C=1,0.

Согласно ГОСТ 1786—74 параметры износостойкости образцов фрикционных материалов характеризуются рассеиванием, определяемым кривой распределения, а вероятностный характер износов фрикционных накладок реальной муфты на тракторе определяется конструкцией муфты и вариациями кривых распределения ее работы трения в условиях рядовой эксплуатации. По кривой распределения параметров износостойкости фрикционного материала и вариациям кривых распределения работы трения муфты можно рассчитывать распределение износов при заданной продолжительности эксплуатации τ_МЭ или распределение времени работы муфты при достижении наперед заданной Δ_МЗ и предельной (допустимой) [Δ_М] величин износа.

Значение суммарной удельной работы трения, при которой можно получить кривую распределения параметров износостойкости образцов фрикционного материала можно определить по формуле

 

 

 

где — суммарная работа трения, необходимая для получения значений износов, характеризуемых кривой распределения, F₀ — суммарная площадь трения образцов.

Для определения математического  ожидания суммарной удельной работы трения, соответствующего износу фрикционных накладок муфты на заданную величину

 

 

 

где — математическое ожидание суммарной работы трения, необходимой для получения заданного износа, — площадь одной пары трения.

Узнать значение величины можно, если располагать параметрами кривых распределения работы трения на основных сельхозоперациях в данной почвенно-клнматической зоне, а также статистическими данными по длительности использования трактора на этих сельхозоперациях и данными по частоте включения муфты: