Підвищення довговічності відремонтованих дизельних двигунів прискореною обкаткою електротрибохімічним методом - Автореферат

Одним із головних агрегатів мобільної сільськогосподарської техніки є дизельний двигун, від довговічності роботи якого суттєво залежить довговічність роботи машини в цілому. Відомо, що ця техніка експлуатується переважно в надважких умовах зі змінною питомою потужністю, яка підвищує теплове і механічне навантаження на деталі циліндро-поршневої групи, що призводить до таких негативних наслідків, як зниження задиро-і зносостійкості робочих поверхонь деталей в період обкатки та експлуатації двигунів; збільшення механічних втрат в парах тертя, і як наслідок, зростання витрат пального та масла на вигар; підвищення прориву газів в картер; зменшення терміну експлуатації двигунів. В звязку цим, до дизельних двигунів висуваються такі вимоги: зменшення тривалості часу та витрат на стендову і, особливо, на експлуатаційну обкатку; Дослідження і впровадження цього методу є безумовно актуальним, оскільки дозволяє скоротити тривалість обкатки двигунів мобільної сільськогосподарської техніки порівняно з обкаткою на базовому маслі, а також підвищити триботехнічні характеристики робочих поверхонь деталей циліндро-поршневої групи і подовжити міжремонтний ресурс дизельного двигуна. виявити основні закономірності електротрибохімічного процесу та встановити аналітичні залежності впливу його параметрів на тривалість обкатки дизельних двигунів;Дано опис модернізованих машин тертя СМЦ-2 і 77МТ-1 для реалізації ЕТХП та методику дослідження триботехнічних характеристик поверхонь тертя сполучення "ролик - колодочка" і зразків деталей ЦПГ: коефіцієнт тертя, знос, температура в зоні тертя, момент тертя, тривалість припрацювання, витрати потужності на тертя і зношування. При цьому перевіряли відповідність параметрів деталей ЦПГ технічним вимогам згідно ГОСТ 18509-88, визначали швидкість спрацювання деталей ЦПГ, кількість продуктів спрацювання в маслі, питому витрату палива, витрату масла на вигар і прорив газів в картер. В третьому розділі розглянуто механізм формування мікрогеометрії поверхонь тертя деталей ЦПГ при обкатці двигуна з використанням ЕТХП, наведена динаміка зміни мікрообємів в трибосистемі "гільза циліндра - поршневе кільце" з урахуванням механізму формування поверхневого шару міді (рис.2) та характеру взаємодії композиційного масла з поверхнями тертя. Показано, що припрацювання поверхонь тертя з ЕТХП характеризується спрямованим на них переносом іонів металу з композиційного масла й формуванням антифрикційного шару металу під впливом зовнішнього електричного поля постійного струму. ,(2) де І1,І2 - відповідно інтенсивність зношування і нарощування антифрикційного металу на поверхневі шари деталі в композиційному маслі; , де В=І02 - початкова інтенсивність зношування, що характеризує реакційну здатність середовища до матеріалів тертя; с - концентрація присадки в маслі; К1, К2 - емпіричні коефіцієнти, що характеризують швидкість подавлення та ініціювання процесів зношування.Показано, що кількісні і якісні характеристики взаємодії композиційного масла з поверхнями тертя залежать від фізико-хімічних властивостей масла і матеріалів сполучених деталей, триботехнічних та електричних параметрів процесу. На основі умови врівноваженості процесів формування і зношування шару міді при ЕТХП отримано аналітичний вираз для визначення оптимальної концентрації гліцерату міді в композиційному маслі, яка становить 4,5...5,0%, що узгоджується з даними експериментальних досліджень. Встановлено, що під час припрацювання деталей ЦПГ в композиційному маслі з використанням ЕТХП можна досягти врівноваженої шорсткості (Ra=0,08 мкм) поверхонь тертя за 40 хв., в той час як такий рівень шорсткості при ТХП можна отримати за 60 хв. Дослідження динаміки формування шару міді показали, що залежність його товщини при ЕТХП від концентрації гліцерату міді має нелінійний характер, а швидкість нарощування при цьому в 1,3...1,7 разів більша ніж при відсутності зовнішнього електричного струму. Очікуваний економічний ефект від впровадження запропонованої технології обкатки з ЕТХП на один двигун за рахунок зменшення її тривалості, зменшення витрат масла на вигар і підвищення міжремонтного ресурсу становить 1003,76 грн.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

1. Вперше запропоновано електротрибохімічний метод прискореної обкатки для підвищення довговічності дизельних двигунів. Напрацювання двигунів СМД-60, СМД-62, обкатаних по запропонованому методу, збільшилось на 30-35% у порівнянні з двигунами обкатаними за стандартною технологією.

2. Показано, що кількісні і якісні характеристики взаємодії композиційного масла з поверхнями тертя залежать від фізико-хімічних властивостей масла і матеріалів сполучених деталей, триботехнічних та електричних параметрів процесу.

3. На основі умови врівноваженості процесів формування і зношування шару міді при ЕТХП отримано аналітичний вираз для визначення оптимальної концентрації гліцерату міді в композиційному маслі, яка становить 4,5...5,0%, що узгоджується з даними експериментальних досліджень.

4. Встановлено, що під час припрацювання деталей ЦПГ в композиційному маслі з використанням ЕТХП можна досягти врівноваженої шорсткості (Ra=0,08 мкм) поверхонь тертя за 40 хв., в той час як такий рівень шорсткості при ТХП можна отримати за 60 хв. При обкатці на базовому маслі значення врівноваженої шорсткості не спостерігали. За 60 хв. припрацювання шорсткість мала рівень тільки Ra=0,24 мкм.

5. Виявлено неоднозначний вплив щільності струму на мікрогеометрію поверхні деталей при ЕТХП. Шорсткість зменшується зі збільшенням щільності струму до величини j=350 А/м2, а далі збільшується. При великій щільності струму спостерігається переважність процесів зношування над процесами нарощування шарів міді на поверхнях тертя.

6. Дослідження динаміки формування шару міді показали, що залежність його товщини при ЕТХП від концентрації гліцерату міді має нелінійний характер, а швидкість нарощування при цьому в 1,3...1,7 разів більша ніж при відсутності зовнішнього електричного струму. Щільність дислокацій у поверхневих шарах міді на 2...3 порядки нижча ніж при терті у звичайних умовах, встановлено також наявність ефекту пластифікування нанесених шарів міді, який є більш виражений при збільшенні питомого тиску в трибосистемі. В залежності від режимів протікання процесу ЕТХП твердість нанесеного шару міді змінюється в межах 180...230 НВ. Мікротвердість в зоні тертя пропорційна навантаженню і має нелінійну залежність від щільності струму. Її величина в 1,25...1,40 рази більша від мікротвердості поза нею і характерним є зміна її величини за глибиною.

7. Використання ЕТХП зменшує тривалість припрацювання в 1,3...1,5 разів у порівнянні зі стандартною обкаткою. Витрати потужності під час припрацювання запропонованим методом на 35...40% менші ніж при стандартній обкатці.

8. Проведені стендові випробування відремонтованих двигунів СМД-60, СМД-62 показали, що величина зносу гільз циліндрів з використанням ЕТХП в 1,5 рази менша, а верхніх компресійних кілець - в 1,4 рази менше ніж за стандартною технологією обкатки. При цьому момент механічних втрат знизився на 14,3%, середні витрати картерних газів знизились у двигунів СМД-62 на 8,7%, а у СМД-60 - на 8,1% у порівнянні зі стандартною технологією обкатки. Середнє напрацювання відремонтованих і обкатаних з використанням ЕТХП двигунів СМД-62 в умовах агропідприємств Кіровоградської області становить 3240 мото-годин, що у 1,25...1,30 разів більше від традиційного методу.

9. Очікуваний економічний ефект від впровадження запропонованої технології обкатки з ЕТХП на один двигун за рахунок зменшення її тривалості, зменшення витрат масла на вигар і підвищення міжремонтного ресурсу становить 1003,76 грн.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗДОБУВАЧА ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Лисенко С.В. Електротрибохімічний процес для прискореної обкатки відремонтованих двигунів // Зб. наук. праць Кіровоградського держ. техн. університету / Техніка в сільськогосподарському виробництві, галузеве машинобудування, автоматизація. - 2001. - №8. - С. 171-175.

2. Власенко М.В., Лисенко С.В. Деякі теоретичні аспекти прискореної обкатки відремонтованих двигунів мобільних сільськогосподарських машин із застосуванням електротрибохімічного методу // Зб. "Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин". - Кіровоград. - 2001. - №30. - С. 149-155. (Отримано вираз для розрахунку сили струму в ЕТХП).

3. Власенко М.В., Аулін В.В., Лисенко С.В. Електротрибохімічний метод прискореного припрацювання пар тертя при обкатці двигунів // Проблеми трибології (Problems of Tribology). - Хмельницький. - 2001. - №2(18). - С.3-7. (З теоретичної точки зору розкрито сутність ЕТХП).

4. Власенко М.В., Аулін В.В., Лисенко С.В. Вплив електротрибохімічного процесу на швидкість припрацювання та зносостійкість поверхонь тертя // Міжнародна науково-технічна конференція "Зносостійкість і надійність вузлів тертя машин (ЗНМ-2001). Тези доповідей. - м. Хмельницький. - 2001. - С. 34-35. (Експериментально досліджено вплив ЕТХП на швидкість припрацювання і зносостійкість поверхонь тертя).

5. Власенко М.В., Лисенко С.В. Визначення коефіцієнта тертя при електротрибохімічному методі припрацювання в процесі прискореної обкатки двигунів СМД-60 // Зб. "Техніка в сільськогосп. виробництві, галузеве машинобуд., автоматизація". - 2003. - №13. - С. 330-334. (Проведені експериментальні дослідження динаміки зміни шорсткості та спрацювання гільз циліндрів і поршневих кілець).

6. Власенко М.В., Лисенко С.В. Коефіцієнт тертя при обкатці дизельних двигунів електротрибохімічним методом // Перша міжн наук-техн. конф. "Машинобудування та металообробка - 2003". Тези доповідей. - Кіровоград. - 2003. - С. 39-40. (Експериментально визначені зміни коефіцієнта тертя).

7. Власенко М.В., Аулін В.В., Лисенко С.В. Триботехнічні характеристики поверхонь тертя при електротрибохімічному методі припрацювання // Проблеми трибології (Problems of Tribology). - Хмельницький. - 2003. - №3,4. - С.140-144. (Експериментально досліджені триботехнічні характеристики).

8. Власенко М.В., Аулін В.В., Лисенко С.В. Визначення оптимальних параметрів прискореної обкатки двигуна СМД-60 // Міжн. наук.-техн. конф. "Зносостійкість і надійність вузлів тертя машин (ЗНМ-2003). Тези доповідей. - м. Очаків. - 2003. - С. 47-48. (Проведено стендові випробування).

9. Власенко М.В., Аулін В.В., Лисенко С.В. Утворення мідної плівки на поверхнях тертя при електротрибохімічному методі прискореної обкатки двигунів // Зб. "Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин". - Кіровоград. - 2004. - №34. - С. 111-118. (Теоретично і експериментально досліджено швидкість нарощування шару міді при ТХП і ЕТХП).

10. Аулін В.В., Лисенко С.В., Батєхін В.Б. Фізичне моделювання процесу припрацювання спряження деталей ЦПГ // Сучасні проблеми триботехніки: Матеріали міжн. наук.-техн. конф. - Миколаїв: НУК, 2005. - С. 91-93. (Запропонована фізична модель ЦПГ).

11. Аулін В.В., Лисенко С.В. Підвищення довговічності дизельних двигунів, обкатаних з реалізацією електротрибохімічного процесу // Зб. наук. праць Луганського національного аграрного університету. Серія: Техн. науки. -ЛНАУ. - 2005. - №49(72). - С. 32-38. (З теоретичної точки зору проведено обґрунтування підвищення довговічності ЦПГ при ЕТХП).

12. Аулін В.В., Лисенко С.В., Батєхін В.Б. Аналіз та можливості технологій триботехнічного відновлення спряжених деталей // Зб. "Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин". - Кіровоград. - 2005. - №35. - С. 165-172. (Розкрито механізм зносу і відновлення ЦПГ при ЕТХП).

13. Аулін В.В., Солових Є.К., Лисенко С.В. Використання можливостей технологій триботехнічного відновлення для підвищення довговічності відремонтованих дизельних двигунів // Вісник Харківського нац. техн. університету сільгосп. ім. Петра Василенка / Техн. сервіс АПК, техніка та технології у сільськогосп. машинобудуванні. - Харків. - 2005. - №39. - С. 105-111. (Проведені експериментальні дослідження ЕТХП на модифікованих машинах тертя СМЦ-2 і 77МТ-1).

14. Аулін В.В., Лисенко С.В., Солових Є.К., Жулай О.Ю. Формування та швидкість нарощування шару міді на поверхнях тертя при електротрибохімічному процесі // Проблеми трибології (Problems of Tribology). - Хмельницький. - 2006. - №1. - С.164-172. (Запропоновано методику визначення ступеню заповнення поверхні тертя покриттям ).

15. Пат. 9496 Україна, МПК 7 В 23 H 9/00, F 02 B 79/00. Спосіб припрацювання механізму / Аулін В.В., Лисенко С.В. (Україна); Кіровоградський національний технічний університет. - № а 200500192; Заявл. 10.01.2005; Опубл. 15.09.2005; Бюл. № 9.

Размещено на .ru