agroengineeringАгроинженерияAgricultural Engineering (Moscow)2687-11492687-1130РГАУ-МСХА10.26897/2687-1149-2020-2-33-39agroengineering-21Research ArticleТЕХНИЧЕСКИЙ СЕРВИС В АПКTECHNICAL SERVICE IN AGRICULTUREТЕХНОЛОГИЯ ТЕРМОМЕТРИЧЕСКОГО НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ АГРЕГАТОВ МЕХАНИЧЕСКИХ ТРАНСМИССИЙTECHNOLOGY FOR THERMOMETRIC NON-DESTRUCTIVE TESTING OF MECHANICAL POWER TRANSMISSION UNITSПастуховАЛЕКСАНДР ГЕННАДИЕВИЧPastukhovALEKSANDR G.pastukhov_ag@mail.ruТимашовЕВГЕНИЙ ПЕТРОВИЧTimashovYEVGENIY P.timachov@mail.ruБелгородский государственный аграрный университет им. В.Я. ГоринаРоссияBelgorod State Agricultural University named after V. GorinRussian FederationБелгородский университет кооперации, экономики и праваРоссияBelgorod University of Cooperation, Economics and LawRussian Federation202007052020023339Copyright © Пастухов А.Г., Тимашов Е.П., 20202020Пастухов А.Г., Тимашов Е.П.Pastukhov A.G., Timashov Y.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://agroengineering.timacad.ru/jour/article/view/21

Работоспособность механических трансмиссий энергетических, транспортных и технологических машин определяется техническим состоянием основных силовых узлов, которые чаще всего являются объектами, лимитирующими показатели их надёжности. Достоверное диагностирование таких объектов актуально для существующих стратегий технического обслуживания по наработке и техническому состоянию. Применение вибродиагностики и анализа геометрических форм и расположения поверхностей деталей затруднено для реализации встроенных бортовых систем диагностирования. В статье обоснован и апробирован метод неразрушающего термометрического контроля подшипниковых узлов на примере шарниров карданных передач. Разработана аналитическая математическая модель тепловыделения карданных подшипниковых узлов с учётом конструкционных, технологических и эксплуатационных параметров. Расчётная оценка аналитической модели показала, что при эксплуатационных режимах нагружения по крутящему моменту 600 Нм при частоте вращения 104,7 рад/с и угле излома в шарнирах 9° прогнозируемая температура элементарного тепловыделяющего узла карданного шарнира составляет 84,9°С. Методами конечно-элементного анализа произведено имитационное моделирование температурных полей с учётом тепловыделения узлов, сопряжённых с исследуемым. Анализ температурных полей показал, что значение диагностической температуры для единичного карданного подшипникового узла составляет 17,7°С, для карданного шарнира с учётом четырёх источников тепловыделения – 17,5°С, а для карданного шарнира с учётом сопряжённых конструктивных элементов – 16,8°С. На основе результатов предварительных стендовых ресурсных испытаний карданных шарниров подтверждена адекватность аналитической математической модели и работоспособность предлагаемой технологии термодиагностирования. Установлена взаимосвязь между величиной начального радиального зазора в карданных подшипниковых узлах с диагностической температурой – приращение температуры на 0,3309°С обуславливается увеличением радиального зазора в 1 мкм. В результате обобщения полученных результатов исследований разработан алгоритм диагностирования агрегатов механических трансмиссий на примере карданных шарниров термометрическим методом неразрушающего контроля.

Operability of mechanical power transmissions of energy converting, transport, and technological machines is determined by the technical condition of the main power units, which, most often, tend to limit the indicators of their reliability. Reliable diagnosis of such facilities is relevant for existing maintenance strategies on operating time and technical condition. Application of vibration diagnostics and analysis of geometric shapes and part surface location is diffi cult to implement using built-in onboard diagnostics systems. The paper determines and tests the method of non-destructive thermometric testing of bearing units as exemplifi ed by joints of drive shafts. The authors have developed an analytical mathematical model of heat generation of drive shaft bearing units taking into account structural, technological, and operational parameters. A calculated evaluation of the analytical model has shown that under a torque loading of 600 Nm, a rotary speed of 104.7 rad/s and fracture angle in joints of 9°, the predicted temperature of the elementary the heat-producing unit of the drive shaft joint equals 84.9°C. Using the methods of fi nite-element analysis, the authors similated temperature fi elds taking into account heat emission of units conjugated with the analysed one. The analysis of temperature fi elds has shown that the diagnostic temperature for a single drive shaft bearing assembly amounts to 17.7°C, for a universal joint with four heat sources – 17.5°C and for a universal joint with mating structural elements – 16.8°C. Based on the results of preliminary bench endurance tests of universal joints, the authors confi rmed the adequacy of analytical mathematical model and operability of proposed technology of thermal diagnostics. The study has established a relationship between an initial radial bearing clearance value in drive shaft bearing assemblies and diagnostic temperature – a temperature increment by 0.3309°C is caused by a radial clearance increase of 1 micrometer. Generalizing the obtained research results, the authors have developed an algorithm of diagnosing mechanical power transmission units by thermometric method of nondestructive testing as exemplifi ed by universal joints.

диагностированиетермометрический контролькарданный шарнирподшипниковый узелтемператураконечно-элементный анализалгоритмdiagnosticsthermometric controluniversal jointbearing unittemperaturefinite element analysisalgorithmReferencesШевцов С.М., Ереско С.П. Совершенствование системы измерения вибрации // Решетневские чтения. 2012. Т. 1. С. 286-287.Шевцов С.М., Ереско С.П. Совершенствование системы измерения вибрации // Решетневские чтения. 2012. Т. 1. С. 286-287.Шевцов С.М., Ереско А.С., Ереско С.П. Автоматизация процессов измерения вибрации // Механики XXI веку. 2008. № 7. С. 38-40.Шевцов С.М., Ереско А.С., Ереско С.П. Автоматизация процессов измерения вибрации // Механики XXI веку. 2008. № 7. С. 38-40.Шевцов С.М., Ереско А.С. Измерительные преобразователи вибрационных процессов // Системы. Методы. Технологии. 2010. № 3 (7). С. 42-49.Шевцов С.М., Ереско А.С. Измерительные преобразователи вибрационных процессов // Системы. Методы. Технологии. 2010. № 3 (7). С. 42-49.Ереско А.С., Ереско С.П., Ереско Т.Т., Кукушкин Е.В., Орлов А.А. Разработка модуля измерения деформаций с помощью тензорезисторов с использованием АМшш) // Механики XXI веку. 2017. № 16. С. 82-85.Ереско А.С., Ереско С.П., Ереско Т.Т., Кукушкин Е.В., Орлов А.А. Разработка модуля измерения деформаций с помощью тензорезисторов с использованием АМшш) // Механики XXI веку. 2017. № 16. С. 82-85.Леонов О.А., Бондарева Г.И., Шкаруба Н.Ж., Вергазова Ю.Г. Качество сельскохозяйственной техники и контроль при её производстве и ремонте // Тракторы и сельхозмашины. 2016. № 3. С. 30-32.Леонов О.А., Бондарева Г.И., Шкаруба Н.Ж., Вергазова Ю.Г. Качество сельскохозяйственной техники и контроль при её производстве и ремонте // Тракторы и сельхозмашины. 2016. № 3. С. 30-32.Ерохин М.Н., Леонов О.А. Взаимосвязь точности и надёжности соединений при ремонте сельскохозяйственной техники // Вестник ФГОУ ВПО «МГАУ имени В.П. Горячкина». 2006. № 2. С. 22-25.Ерохин М.Н., Леонов О.А. Взаимосвязь точности и надёжности соединений при ремонте сельскохозяйственной техники // Вестник ФГОУ ВПО «МГАУ имени В.П. Горячкина». 2006. № 2. С. 22-25.Пастухов А.Г., Тимашов Е.П. Перспективные стенды для ресурсных испытаний карданных передач // Вестник Орловского государственного аграрного университета. 2011. № 2 (29). С. 66-69.Пастухов А.Г., Тимашов Е.П. Перспективные стенды для ресурсных испытаний карданных передач // Вестник Орловского государственного аграрного университета. 2011. № 2 (29). С. 66-69.Pastukhov A.G., Timashov E.P., Parnikova T. Monitoring of reliability of agricultural machinery on the basis of methods of thermodiagnostics of drive lines // Traktori i pogonske masine. 2017. Т. 22. № 1-2. Р. 31-38.Pastukhov A.G., Timashov E.P., Parnikova T. Monitoring of reliability of agricultural machinery on the basis of methods of thermodiagnostics of drive lines // Traktori i pogonske masine. 2017. Т. 22. № 1-2. Р. 31-38.Пастухов А.Г., Тимашов Е.П. Обеспечение реализации цифровых систем диагностирования элементов трансмиссии на основе тепловыделения // Технический сервис машин. 2019. № 4 (137). С. 68-75.Пастухов А.Г., Тимашов Е.П. Обеспечение реализации цифровых систем диагностирования элементов трансмиссии на основе тепловыделения // Технический сервис машин. 2019. № 4 (137). С. 68-75.Тимашов Е.П. Mоделирование температурного режима подшипникового узла карданного шарнира // Инновации в АПК: проблемы и перспективы. 2019. № 2 (22). С. 87-100.Тимашов Е.П. Mоделирование температурного режима подшипникового узла карданного шарнира // Инновации в АПК: проблемы и перспективы. 2019. № 2 (22). С. 87-100.Ильин П.А. Моделирование технического состояния подшипников дисковых борон по тепловому излучению // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. 2016. № 42. С. 340-346.Ильин П.А. Моделирование технического состояния подшипников дисковых борон по тепловому излучению // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. 2016. № 42. С. 340-346.Тишкин Л.В., Ильин П.А. Экспериментальное исследование коэффициента теплоотдачи подшипникового узла дисковой бороны БДТ-7 // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. 2014. № 34. С. 176-179.Тишкин Л.В., Ильин П.А. Экспериментальное исследование коэффициента теплоотдачи подшипникового узла дисковой бороны БДТ-7 // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. 2014. № 34. С. 176-179.Ильин П.А. Диагностика технического состояния подшипников дисковых борон на основе инфракрасного излучения: автореф. дис. канд. техн. наук / П.А. Ильин. Санкт-Петербург - Пушкин, 2012. 18 с.Ильин П.А. Диагностика технического состояния подшипников дисковых борон на основе инфракрасного излучения: автореф. дис. канд. техн. наук / П.А. Ильин. Санкт-Петербург - Пушкин, 2012. 18 с.ГОСТ Р ИСО 18434-1-2013 «Контроль состояния и диагностика машин. Термография». М.: ФГУП «Стандартинформ», 2014, 22 с.ГОСТ Р ИСО 18434-1-2013 «Контроль состояния и диагностика машин. Термография». М.: ФГУП «Стандартинформ», 2014, 22 с.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.