Моделювання ресурсу молотильного барабана зернозбирального комбайна

УДК 631.3-1/-9

Подольський М., канд. тех. наук, доцент, Південно-Украінська філія УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого

Тел.: +380508001727 Podolsky.Mihail@gmail.com https://orcid.org/0000-0002-1149-4275

Лілевман І., Південно-Українська філія УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого Тел.: +380950050336 igorlilevman@ukr.net

Лілевман О., Південно-Українська філія УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого Тел.: +380507821893 lilevman60@mail.com

Анотація (Abstract). Значна частина сільгосптехніки має сезонний характер використання, коли раптові відмови вкрай небажані. Виходячи з цього, моделювання реальних умов роботи підшипників у проектних розрахунках є актуальним, а новизна рішення задачі полягає у використанні для цього сучасних цільових комп'ютерних програм автоматизованого проектування.

Мета досліджень. Теоретичне визначення терміну служби підшипників сільгосптехніки із застосуванням цільового комп'ютерного програмного забезпечення з урахуванням реальних умов їх експлуатації. Складання рекомендацій конструкційного характеру щодо усунення чинників, які прискорюють знос підшипників та підвищують їхню надійність.

Методи. Математичне моделювання умов роботи підшипників молотильного барабана зернозбирального комбайна з використанням цільового програмного забезпечення.

Результати. У статті наведені основні причини передчасного виходу з ладу підшипникових вузлів сільськогосподарської техніки, розглянуті види методик, які використовуються для розрахунку та моделювання умов роботи підшипників кочення з урахуванням специфіки машин і механізмів, у яких вони застосовуються.

На прикладі молотильного апарата зернозбирального комбайна проведена оціночна характеристика адаптації наявних комп'ютерних програмних додатків з розрахунку підшипників до умов експлуатації сільгосптехніки. Обрано найбільш достовірний програмний додаток, який враховує максимальну кількість факторів впливу на термін служби підшипникових вузлів.

Встановлено причину розбіжності значень розрахункового та фактичного ресурсу роботи підшипникових вузлів молотильного барабана зернозбирального комбайна, яка обумовлена досі неврахованим фактором температурної деформації (подовженням вала барабана), що призводить до зникнення теплового зазору між кільцями та тілами кочення підшипників та зниження ефективності роботи вузлових ущільнювачів.

Висновки. 1. Встановлена залежність впливу зміни і різниці температури складових елементів вузла молотильного апарата на довговічність роботи підшипників. З'ясовано, що за різниці між температурами корпусами підшипників і валом молотильного барабана більш ніж 20 °С тепловий зазор між його кільцями і тілами кочення зникає через термічне подовження вала барабана, що призводить до розкриття стику ущільнювача, а отже - до зниження ресурсу підшипників.0

Запропоновано конструкційне рішення з модернізації вузлів підшипникових опор, за якого досягається нівелювання негативного впливу термічного подовження вала за мінімізованого втручання у базову конструкцію і пов’язані із цим матеріальні витрати. Подібне рішення може бути застосовано у більшості механізмів сільгосптехніки, де через низьку жорсткість чи з інших причин неможливе стале взаємне розміщення компонентів, які обертаються на підшипниках.

Ключові слова (Key words): сільськогосподарська техніка, зернозбиральні комбайни, підшипники кочення, знос, ресурс, аналітичне моделювання, програмне забезпечення.

Читати повну версію статті

УДК 631.3-1/-9

Моделирование ресурса молотильного барабана зерноуборочного комбайна

Подольский М., канд. тех. наук, Южно-Украинский филиал УкрНИИПИТ им. Л. Погорелого Тел .: +380508001727

Podolsky.Mihail@gmail.com https://orcid.org/0000-0002-1149-4275

Лилевман И., Южно-Украинский филиал УкрНИИПИТ им. Л. Погорелого

Тел .: +380950050336 igorlilevman@ukr.net https://orcid.org/0000-0002-3123-5684

Лилевман А., Южно-Украинский филиал УкрНИИПИТ им. Л. Погорелого Тел .: +380507821893 lilevman60@mail.com

https://orcid.org/0000-0003-1316-1674

Аннотация. Значительная часть сельхозтехники имеет сезонный характер эксплуатации, когда внезапные отказы крайне нежелательны. Исходя из этого, моделирование реальных условий работы подшипников в проектных расчетах является актуальным, а новизна решения задачи заключается в использовании для этого современных целевых компьютерных программ автоматизированного проектирования.

Цель исследований. Теоретическое определение срока службы подшипников сельхозтехники с применением целевого компьютерного программного обеспечения с учетом реальных условий их эксплуатации. Составление рекомендаций конструкционного характера по устранению факторов, ускоряющих износ подшипников и повышающих надежность.

Методы. Математическое моделирование условий работы подшипников молотильного барабана зерноуборочного комбайна с использованием целевого программного обеспечения.

Результаты. В статье приведены основные причины преждевременного выхода из строя подшипниковых узлов сельскохозяйственной техники, рассмотрены виды методик, используемых для расчета и моделирования условий работы подшипников качения с учетом специфики машин и механизмов, в которых они применяются.

На примере молотильного аппарата зерноуборочного комбайна проведена оценочная характеристика адаптации имеющихся компьютерных программных приложений по расчету подшипников к условиям эксплуатации сельхозтехники. Избрано наиболее достоверное программное приложение, которое учитывает максимальное количество факторов влияния на срок службы подшипниковых узлов.

Установлена причина расхождения значений расчетного и фактического ресурса работы подшипниковых узлов молотильного барабана зерноуборочного комбайна, которая обусловлена еще неучтенным фактором температурной деформации (удлинением вала барабана), что приводит к исчезновению теплового зазора между кольцами и телами качения подшипников и снижения эффективности работы узловых уплотнителей.

Выводы. 1. Установлена зависимость влияния изменения и разницы температуры составляющих элементов узла молотильного аппарата на долговечность работы подшипников. Выяснено, что при разнице между температурами корпусами подшипников и валом молотильного барабана более чем 20°С происходит исчезновение теплового зазора между его кольцами и телами качения вследствие термического удлинения вала барабана, что приводит к раскрытию стыков уплотнителя, а значит - к снижению ресурса подшипников.

Предложено конструкционное решение по модернизации узлов подшипниковых опор, при котором достигается нивелирование негативного влияния термического удлинения вала при минимизированных вмешательствах в базовую конструкцию и связанных с этим материальных затратах. Подобное решение может быть применено в большинстве механизмов сельхозтехники, где за счет низкой жесткости или по другим причинам невозможно устойчивое взаимное расположение компонентов, вращающихся на подшипниках.

Ключевые слова (Key words): сельскохозяйственная техника, зерноуборочные комбайны, подшипники качения, износ, ресурс, аналитическое моделирование, программное обеспечение.

UDC 631.3-1/-9

Simulation of a grain harvester threshing drum resource

Podolsky M., Cand. Tech. Scs, South-Ukrainian branch of L. Pogorilyy UkrNDIPVT

Tel.: +380508001727 Podolsky.Mihail@gmail.com https://orcid.org/0000-0002-1149-4275

Lilevman I., South-Ukrainian branch of L. Pogorilyy UkrNDIPVT Tel.: +380950050336 igorlilevman@ukr.net

https://orcid.org/0000-0002-3123-5684

Lilevman О., South-Ukrainian branch of L. Pogorilyy UkrNDIPVT Tel.: +380507821893 lilevman60@mail.com https://orcid.org/0000-0003-1316-1674

Abstract. A significant part of agricultural machinery has a seasonal nature of operation, when sudden failures are extremely undesirable. Proceeding from this, modeling the real operating conditions of bearings in design calculations is relevant, and the novelty of solving the problem lies in the use of modern target computer-aided design programs for this.

Research goal. Theoretical determination of the service life of agricultural machinery bearings using targeted computer software, taking into account the real conditions of their operation. Making recommendations of a structural nature to eliminate factors that accelerate bearing wear and increase reliability.

Methods. Mathematical modeling of the operating conditions of the bearings of the threshing drum of a combine harvester using the target software.

Results. The article presents the main reasons for the premature failure of the bearing units of agricultural machinery, considers the types of methods used to calculate and simulate the operating conditions of rolling bearings, taking into account the specifics of machines and mechanisms in which they are used.

On the example of the threshing apparatus of a combine harvester, an evaluation characteristic of the adaptation of the existing computer software applications for the calculation of bearings to the operating conditions of agricultural machinery has been carried out. The most reliable software application was selected, which takes into account the maximum number of factors influencing the service life of the bearing assemblies.

The reason for the discrepancy between the values of the calculated and actual service life of the bearing assemblies of the threshing drum of a grain harvester is determined, which is due to the still unaccounted temperature deformation factor (drum shaft elongation), which leads to the disappearance of the thermal gap between the rings and rolling elements of the bearings decrease in the efficiency of the nodal seals.

Conclusions. 1. The established dependence of the influence of the change and the difference in temperature of the constituent elements of the threshing apparatus unit on the durability of the bearings. It was found that when the difference between the temperatures of the bearing housings and the threshing drum shaft is more than 20 ° C, the thermal gap between its rings and the rolling elements disappears due to the thermal elongation of the drum shaft, which leads to the opening of the seal joints, and therefore to a decrease bearing life.

A structural solution is proposed for the modernization of bearing assemblies, which achieves the leveling of the negative impact of thermal elongation of the shaft with minimized interventions in the base structure and associated material costs. A similar solution can be used in most agricultural machinery mechanisms, where, due to low rigidity or for other reasons, it is impossible to have a stable mutual arrangement of components rotating on bearings.

Key words: agricultural machinery, grain harvesters, rolling bearings, wear, resource, analytical modeling, software.