Підвищення експлуатаційних властивостей деталей двигунів внутрішнього згоряння за рахунок удосконалення фінішних абразивних способів обробки - Автореферат

У звязку з цим розвиток теоретичних основ фінішних методів обробки, розкриття закономірностей знімання металу з урахуванням виду і властивостей інструментів і МОТС, утворення системи МПД («МОТС продукти диспергування») і формування поверхневого шару деталей, створення екологічно чистих інструментів, МОТС і паст, а також використання нетрадиційних видів абразивів і сполучних матеріалів є актуальною комплексною науково-технічною проблемою, що має важливе народногосподарське значення. Провести дослідження для визначення впливу властивостей абразивних і мастильно-охолоджувальних середовищ на продуктивність процесу обробки, шорсткість поверхні та стан матеріалу поверхневого шару і, як наслідок, - на експлуатаційні властивості оброблюваних деталей. Розробити математичні моделі формування шорсткості поверхні деталей, які враховують вплив складу і властивостей запропонованих МОТС та концентрацію абразиву в інструменті при фінішних методах обробки для прогнозування досягнення потрібного рівня якості обробки. Створено і розроблено методологію оцінки контактної взаємодії пари «інструмент - деталь», яка вперше враховує особливості різних способів фінішної абразивної обробки і дозволяє аналітично визначити вплив складу і властивостей абразивних і мастильно-охолоджувальних середовищ на продуктивність технологічної системи. Третій розділ - «Моделювання впливу робочого середовища на утворення поверхневого шару деталі» - присвячено дослідженню механіко-хімічних процесів, які протікають у зоні контакту «інструмент - деталь» із урахуванням впливу властивостей МОТС і паст у разі фінішних методів обробки.Створено наукові основи підвищення якості та експлуатаційних властивостей деталей ДВЗ через удосконалення фінішних абразивних способів обробки та нових властивостей абразивних та мастильно-охолоджувальних технологічних середовищ, які вирішують важливу наукову народногосподарську проблему. Розроблено узагальнену модель контактної взаємодії пари «інструмент - деталь», яка вперше враховує особливості способів фінішної обробки: хонінгування, доводки і вібраційної обробки та аналітично визначає через комплексний безрозмірний параметр вплив реологічних властивостей шару «МОТС продукти диспергування» що дозволяє прогнозувати продуктивність технологічної системи. Отримано аналітичне розвязання контактної задачі при взаємодії двох поверхонь, розділених шаром «МОТС продукти диспергування» (МПД), в якій уперше враховуються вплив теплових ефектів на швидкість руху робочого середовища, тиск і силу тертя в зоні пластичної деформації. Розроблено нові принципи прогнозування величини шорсткості поверхні та визначено необхідний на її досягнення час, на основі математичної моделі, яка враховує, на відміну від відомих, вплив складу і властивостей МОТС, концентрації абразиву в інструменті. Запропоновано спосіб абразивної обробки із застосуванням нових активованих кремніємістких середовищ, які забезпечують утворення поверхневих плівок з модулем зсуву більшим за модуль зсуву оброблюваного матеріалу, що приводить до формування дислокаційних структур наклепаного зміцненого металу, які дозволили підвищити мікротвердість поверхневого шару після обробки на 20 - 25% порівняно з поверхнями, обробленими на традиційних абразивних та мастильно-охолоджувальних технологічних середовищах.

Створено наукові основи підвищення якості та експлуатаційних властивостей деталей ДВЗ через удосконалення фінішних абразивних способів обробки та нових властивостей абразивних та мастильно-охолоджувальних технологічних середовищ, які вирішують важливу наукову народногосподарську проблему.

1. Розроблено узагальнену модель контактної взаємодії пари «інструмент - деталь», яка вперше враховує особливості способів фінішної обробки: хонінгування, доводки і вібраційної обробки та аналітично визначає через комплексний безрозмірний параметр вплив реологічних властивостей шару «МОТС продукти диспергування» що дозволяє прогнозувати продуктивність технологічної системи.

2. Отримано аналітичне розвязання контактної задачі при взаємодії двох поверхонь, розділених шаром «МОТС продукти диспергування» (МПД), в якій уперше враховуються вплив теплових ефектів на швидкість руху робочого середовища, тиск і силу тертя в зоні пластичної деформації. Установлено, що із збільшенням тиску робочого середовища спостерігається збільшення шорсткості оброблюваної поверхні.

3. Розроблено нові принципи прогнозування величини шорсткості поверхні та визначено необхідний на її досягнення час, на основі математичної моделі, яка враховує, на відміну від відомих, вплив складу і властивостей МОТС, концентрації абразиву в інструменті. Перевірка адекватності аналітичних моделей показала достатню збіжність розрахункових та експериментальних значень: відхилення від розрахункових значень за продуктивністю та шорсткістю поверхні для хонінгування і доводки - 5 - 15%, для ВІО - 10 - 25%.

4. Запропоновано спосіб абразивної обробки із застосуванням нових активованих кремніємістких середовищ, які забезпечують утворення поверхневих плівок з модулем зсуву більшим за модуль зсуву оброблюваного матеріалу, що приводить до формування дислокаційних структур наклепаного зміцненого металу, які дозволили підвищити мікротвердість поверхневого шару після обробки на 20 - 25% порівняно з поверхнями, обробленими на традиційних абразивних та мастильно-охолоджувальних технологічних середовищах.

5. Виконано експериментальні дослідження під час оброблення матеріалів, з яких виготовлено відповідні деталі типу гільза циліндрів двигуна, шатун, клапан, сідло клапана, важіль натисного диска зчеплення, важіль вилки вимикання зчеплення способами обробки, досліджуваних з використанням абразивних та мастильно-охолоджувальних технологічних середовищ з кремнієм. Установлено, що шорсткість поверхні знизилась: при ВІО на 10%, при доводці на 15% і хонінгуванні на 20%. Продуктивність обробки збільшилась: при ВІО на 20%, доводці та хонінгуванні на 15%.

6. На основі експериментальних досліджень установлено, що матеріали типу: сталі 45, У8А, чавуну СЧ 18-36, СП після оброблення з використанням нових видів середовищ, які містять кремній, дозволяють отримати у пари тертя високі антифрикційні та протизношувальні властивості, а також підвищують на 20% протизадирні властивості оброблюваних поверхонь.

7. Запропоновані нові види абразивних та мастильно-охолоджувальних технологічних середовищ дозволили підвищити продуктивність обробки на 15% за рахунок скорочення часу необхідного для досягнення завданої шорсткості, зменшити шорсткість поверхні на 10 - 15%. Внаслідок чого при експлуатаційних випробуваннях різних типів деталей, оброблених з використанням запропонованих видів абразивних та мастильно-охолоджувальних технологічних середовищ, ресурс роботи пар тертя для деталей типу «гільза - поршень», «шатун - вкладиш-вал», «клапан - сідло» збільшився на 15 - 20%.

8. За результатами роботи розроблено рекомендації щодо використання виконаних досліджень у промисловості. Результати роботи впроваджені на ВАТ «1-й Донецький авторемонтний завод», АТЗТ «Горлівський АРЗ», ВАТ «Концерн Стирол», ЗАТ «Сантарм» (м. Ростов-на-Дону, РФ). Економічний ефект од впровадження А-МОТС на операціях хонінгування, в умовах ВАТ «1-й Донецький авторемонтний завод» при річній програмі виготування 18900 гільз циліндрів двигунів ЗІЛ-130, за рахунок збільшення їх моторесурсу становив 100,25 тис. грн. (на 1.01.2001 р.).

Размещено на .ru