Підвищення ресурсу транспортної техніки удосконаленням технології ремонту колінчастих валів - Автореферат

Відповідно до поставленої мети в роботі вирішувались такі задачі: - виконати аналіз науково-технічної інформації з оцінки ресурсу колінчастих валів, існуючих способів їх зміцнення і відновлення працездатності корінних і шатунних шийок; запропонувати новий спосіб ремонту - дискретне зміцнення робочих поверхонь корінних і шатунних шийок колінчастих валів як альтернативу стандартним технологіям (азотуванню і гартуванню СВЧ) при відновленні деталей і виготовленні запасних частин, проаналізувати зміни механічних властивостей поверхневого шару матеріалів колінчастих валів після дискретного зміцнення; провести експериментальну оцінку підвищення ресурсу, ремонтопридатності і працездатності трибосистеми шийка колінчастого вала - вкладиш підшипника ковзання після дискретного зміцнення, розробити технологічне оснащення й устаткування для реалізації дискретного зміцнення колінчастих валів у ремонтному виробництві; Розроблений спосіб дискретного зміцнення дозволяє удосконалити технологічний процес ремонту колінчастих валів за рахунок підвищення зносостійкості деталей, що виготовляються як зі сталі, так і з чавуну: - встановлено позитивний вплив технології дискретного зміцнення корінних і шатунних шийок колінчастого вала на працездатність трибосистеми шийка колінчастого вала - підшипник ковзання; сформульована вимога до матеріалу електрода для дискретного зміцнення й обрано електрод для здійснення зміцнення колінчастих валів, виготовлених як зі сталі (двигуни КАМАЗ-740 і 5Д49), так і з чавуну (двигуни типу Д80);Існуючі технології виготовлення і ремонту колінчастих валів і застосовувані способи зміцнення їх робочих поверхонь (корінних і шатунних шийок) не забезпечують необхідного ресурсу і ремонтопридатності даної деталі. На підставі проведених досліджень вперше науково обґрунтована й експериментально підтверджена можливість удосконалення технології ремонту транспортної техніки за рахунок застосування запропонованого нового способу обробки - дискретного зміцнення робочих поверхонь шийок колінчастих валів, виготовлених з чавуну і сталей, що підвищує їх зносостійкість і ремонтопридатність. Установлено, що основними технологічними факторами дискретного зміцнення, що визначають триботехнічні властивості матеріалів і експлуатаційні характеристики деталей, є дискретність зміцнення ?j (%), величина струму розряду Ір (А), товщина і матеріал електрода S (мм). При обробці виробу на даних режимах забезпечується найвищий рівень зносостійкості робочої поверхні шийок колінчастих валів при ремонті (виготовленні) двигунів транспортних засобів.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

1. Реальний ресурс двигунів транспортної техніки після ремонту в даний час в Україні складає, в порівнянні з новими двигунами, 30-50 %, хоча має бути не нижче 80 % (ГОСТ 23465-79). Існуючі технології виготовлення і ремонту колінчастих валів і застосовувані способи зміцнення їх робочих поверхонь (корінних і шатунних шийок) не забезпечують необхідного ресурсу і ремонтопридатності даної деталі.

2. На підставі проведених досліджень вперше науково обґрунтована й експериментально підтверджена можливість удосконалення технології ремонту транспортної техніки за рахунок застосування запропонованого нового способу обробки - дискретного зміцнення робочих поверхонь шийок колінчастих валів, виготовлених з чавуну і сталей, що підвищує їх зносостійкість і ремонтопридатність. Установлено, що основними технологічними факторами дискретного зміцнення, що визначають триботехнічні властивості матеріалів і експлуатаційні характеристики деталей, є дискретність зміцнення ?j (%), величина струму розряду Ір (А), товщина і матеріал електрода S (мм).

3. Виконані дослідження процесу дозволили установити оптимальні режими дискретного зміцнення трибосистем шийка колінчастого вала - вкладиш підшипника ковзання: величина дискретності ?j = 50-70 %; величина струму розряду Ір = 60-70 А; товщина електрода (сталь 08Х18Н10Т) S = 1 мм. При обробці виробу на даних режимах забезпечується найвищий рівень зносостійкості робочої поверхні шийок колінчастих валів при ремонті (виготовленні) двигунів транспортних засобів.

4. Запропонований спосіб дискретного зміцнення корінних і шатунних шийок колінчастих валів забезпечує (у порівнянні зі стандартними способами зміцнення): - зміцнений шар (у плямі) глибиною 250-400 мкм з твердістю в межах 500-1000 МПА;

- достатньо високу втомну міцність чавунного колінчастого вала на рівні ?-1 ? 190 МПА, при цьому встановлено, що межа між зміцненим шаром і основним металом не є технологічним концентратором напружень і не знижує втомну міцність;

- підвищення зносостійкості чавунних колінчастих валів у 8-10 разів в порівнянні з нормалізованими і у 1,3-1,5 рази в порівнянні з загартованими СВЧ, а сталевих - у 1,5-3,5 рази в порівнянні з азотованими. При цьому коефіцієнт тертя в трибосистемі шийка колінчастого вала - вкладиш підшипника ковзання знижується до f = 0,012;

- збільшення задиростійкості поверхні шийок колінчастого вала до значень, що перевищують 2,0 КН (максимально можливе в реальних умовах);

- спрощення процесу відновлення працездатності колінчастих валів і виключення шкідливих енерговитратних технологій виробництва.

5. Установлено, що дискретне зміцнення колінчастого вала не призводить до зниження його втомної міцності, а напруження від крутильних коливань у колінчастому валі нижчі припустимих у 1,9-2,5 рази. При цьому забезпечується зниження трудомісткості робіт з обробки виробу в порівнянні зі стандартними видами зміцнення колінчастих валів мінімум на 30 %.

6. Для впровадження процесу дискретного зміцнення колінчастих валів при виготовленні і ремонті двигунів на ДП “Завод імені Малишева”, ПЗ і ДП МОУ “ХАРЗ-110” були розроблені і впроваджені на ПЗ “Укрзалізниця” технічні умови (ТУ У 29.1-22615920-001:2005) на ремонт колінчастих валів, спроектоване і виготовлене устаткування і технологічне оснащення, що дозволяє виконувати зміцнення як корінних, так і шатунних шийок. Крім цих підприємств технологія дискретного зміцнення деталей була апробована на ВАТ “Харківський завод самохідних шасі” при ремонті двигунів Д120, ОП “Добропольская автобаза” і ДП “Добропольеуголь” при ремонті двигунів КРАЗ і КАМАЗ.

7. Економічний ефект від упровадження дискретного зміцнення при ремонті колінчастих валів двигунів 5Д49, експлуатованих на ПЗ, за 2005 рік склав 4,5 млн. грн., а для ДП МОУ “ХАРЗ-110” при ремонті двигуна КАМАЗ-740 - 21116 грн.

1 Гончаров В.Г., Савченков Б.В. Исследование износостойкости стальных коленчатых валов. // Вісник ХДТУСГ. - Харків: Изд-во ХДТУСГ. - 2003. - Випуск 17 - С. 71-76. Автором проведений огляд існуючого стану в області зносостійкості транспортних засобів, а також запропонований спосіб підвищення надійності роботи трибосистем методом дискретного зміцнення.

2. Подригало М.А., Гончаров В.Г., Савченков Б.В. Повышение надежности коленчатых валов дизельных двигателей нанесением дискретных покрытий. // Вестник НТУ “ХПИ” - Харьков: Изд-во НТУ “ХПИ”. - 2003. - № 4 - С. 115-123. Автором проведені теоретичні дослідження методів підвищення зносостійкості елементів трибосистем, а також їхніх недоліків. Обґрунтовано необхідність розробки альтернативного способу підвищення зносостійкості деталей, дискретним зміцненням.

3. Гончаров В.Г., Савченков Б.В. Повышение износостойкости трибосистем. // Автомобильный транспорт. - Харьков: Изд-во ХНАДУ, 2004 - Выпуск 13. - С. 117-119. Автору належить обґрунтування переваг дискретного зміцнення перед суцільними зносостійкими покриттями при ремонті деталей машин.

4. Савченков Б.В., Гончаров В.Г., Александров Н.Г., Самсоник А.Л. Влияние режимов дискретного упрочнения на эксплуатационные свойства деталей автомобилей. // Автомобильный транспорт. - Харьков: Изд-во ХНАДУ, 2005 - Выпуск 16 - С. 83-85. Автор провів дослідження впливу дискретного зміцнення на структуру, фазовий склад і зносостійкість чавуну, а також аналіз триботехнічних характеристик.

5. Гончаров В.Г. Математическое планирование оптимизации коэффициента трения при дискретном упрочнении элементов трибосистем. // Вестник ХНАДУ. - Харьков: Изд-во ХНАДУ. - 2005. - Выпуск 30 - С. 36-39. На підставі аналізу технології дискретного зміцнення, результатів попередніх досліджень автором виконане математичне планування експерименту, що дозволило визначити основні технологічні параметри (дискретність зміцнення - ?, величина струму - Ір, товщина електрода - Ѕ).

6. Подригало М.А., Гончаров В.Г., Савченков Б.В. Методы упрочнения дискретными покрытиями шеек коленчатых валов автомобилей для повышения ресурса их работы. // Мир техники и технологии. - 2004. - № 10 - С. 52-55. Автор провів дослідження триботехнічних властивостей сталі 42ХМФА з дискретним зміцненням.

7. Дьяченко С.С., Савченков Б.В., Гончаров В.Г., Понамаренко И.В., Аксенова С.И., Сапожников В.М. Исследования ремонтопригодности тепловозного коленчатого вала. // Локомотив - информ. - 2007. - август - С. 16-17. Автору належить обґрунтування необхідності заміни повторного азотування шийок колінчастих валів на дискретне зміцнення.

8. Спосіб формування зносостійкої поверхні металевих виробів. Патент на винахід № 79336 Україна, МПК Е 21 Д 21/00, В 23 Н 9/00 / В.Г. Гончаров, О.П. Клімова (Україна), - № 200505863; Заявлено 14.06.05, Опубл.17.10.05. Бюл. № 10 - 17 с. Автору належить розробка способу формування зносостійкої поверхні металевих виробів.

9. Гончаров В.Г., Савченков Б.В., Александров Н.Г. Дискретные покрытия - эффективный способ упрочнения деталей автомобилей. // Сб. докл. Девета научно - техническа конференция с международно участие. “Транспорт, экология - устойчиво развитие” - Варна: Изд. ТУ - Варна, - 2003. - С. 282-289. Автору належить обґрунтування необхідності впровадження у виробництво альтернативних методів зміцнення чавунних деталей, що використовуються в транспортній техніці. Проведено експериментальні роботи й аналіз їхніх результатів.

10. Гончаров В.Г., Олейник А.К., Гринченко Г.Г. Исследование изменения характеристик трения по глубине дискретного слоя // Зб. наук. пр. ІХ Міжнародної науково-технічної конференції “Нові конструкційні сталі та стапи і методи їх обробки для підвищення надійності та довговічності виробів” - Запоріжжя: ЗНТУ, - 2003. - С. 100-101. Автор провів дослідження з визначення зміни параметрів тертя і зношування по глибині зміцненого шару.