автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Повышение послеремонтного ресурса гильз цилиндров автотракторных двигателей финишной антифрикционной безабразивной обработкой (ФАБО)

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО 3!1/ЩНН1 ИНСТИТУТ ЮЫЕНШЮ СЕЛЬСК0Х0аЯ!1С7;^:Н0Г0 ПРОИЗВОДСТВА ' имени В.П.ГОРЯЧКИПЛ (МЖСП)

На правах рукописи

ПРИХОДЬКО ИГОРЬ. ЛЕСКИДСБИЧ

уда 021.771.3:621.801:221.923.5

ПОВЫШЕНИЕ ПОСЛЕРИОКТНОГО РЕСУРСА ГЛЛЬЗ ЦИЛИНДРСЕ АВТОТРАКТОРНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ «¡ШКЕИОЙ ^ТШМКЩЮННОЙ БЕ2ЛБРА5ЙЫЮЙ ОБРАБО'ЛЮЙ (ФАБО)

Специальность 05.2С.СЗ - эксплуатация, восстановлено а

рзмон-г сольскохозяйствепксМ техинки

А в т о р <з ф е р а т

даесортацы: на соисзсачие ученом степени • кандидате, технических заук

Москва - 1ЭЭЗ

Работа выполнена, на кафедре технологии машиностроения и в отраслевой научно-исследовательской лаборатории № 1 Московского института инженеров сельскохозяйственного производства имени В.П.Горячкика

Научный руководргтель: доктор технических наук,

профессор С.С.НЕКРАСОВ

Официальные оппоненты: доктор технических наук, !

профессор А.В.ПОЖЧЕНКО, '■

кандидат технических наук, . профессор К.А.АЧКАСОВ -

I ■

Ведущая организация: Главное управление механизации и •

электрификации Министерства с&льсксго • хозяйства Российской Федерации

Залита состоится "17." У.ая 1993 г. в 13^ часов на заседании специализированного Совета К 120.12.03 Московского ордена Трудового Красного Знамени анститута инженеров сельскохозяйственного производства имени В.П.Горячкина

С диссертацией мс~но ознакомиться в библиотеке института.

Вали отзывы и замечания по автореферату в двух экземплярах, заверенных гербовой печатью учреждения, просим направлять по ' ' адресу: 127550, Москва, Тимирязевская ул.,'дом 58, №ШСП, .. . Ученый совет. ' .

Автореферат разослан " дпр^нЛ 1993 года.

Ученье секретарь специализированного совета /

кандидат экономических наук, А^уп // доцент _ В.И.Осиков

ОВДАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Важным резервом повышения качества ремонта автомобилей, тракторов и сельскохозяйственных машин, экономии материальных и других ресурсов является применение прогрессивных технологических процессов восстановления деталей, обеспечивающих ловышение ресурса отремонтированных мазшн.

Двигатели автомобилей, тракторов и комбайнов за весь срок слук-5ы ремонтируются до 5 раз, а их ресурс после ремонта составляет 30...50$ ресурса нового двигателя. Малый ресурс двигателей после ремонта обусловлен низким качеством обработки трущихся поверхностей цеталей, отсутствием надежных средств промывки детален перед сборкой, плохой приработкой агрегатов, отсутствием современного стендового хозяйства и приборов, контролирующих процесс приработки, загрязненностью абразивами и др. Все это приводит к тому, что ресурс отремонтированных двигателей вырабатывается до 20,..30% за первые часы его эксплуатации, т.е. в период приработки после ремонта.

Одним из направлений повышения ресурса новых я отремонтированных двигателей является применение финишной антифрикционной бззабра-зивной обработки (ФАБО) деталей, лимитирующих ресурс двигателей. К числу таких деталей относятся гильзы цилиндров, коленчатые валы, шатуны и др.

ФАБО обеспечивает повышение износостойкости деталей в 1,5.,. ...2,0 раза, антифрикционных и противозадирных свойств трушихся поверхностей, сокращение времени приработки. ФАБО гильз цилиндров позволяет повысить ресурс двигателей до 30%.

Работа выполнена в соответствии с общесоюзной научно-технической программой на 1986...1990 гг. № 0.51.11. "Разработать и освоить прогрессивные методы организации, технологические процессы и оборудование, обеспечивающие повышение уровня использования, технического обслуживания, ремонта тракторов, автомобилей и сельскохозяйственных машин и восстановления изношенных деталей" утвержденной ГКНТ СССР от 30 октября 1985 г. за № 555.

Цель работы - разработка нового экономичного технологического процесса финишной антифрикционной безабразивной обработки гильз цилиндров автотракторных-двигателей, повышающего их качество к износостойкость, при использовании оборудования и инструмента, применяемого на ремонтных предприятиях Минсельхоза Российской Федерации.

Объект исследований - гильзы цилиндров капитально отремонтированных двигателей 3м3-53 автомобилей ГАЗ-58А, широко применяемых е

сельском хозяйстве России.

Методика исследований включала лабораторные исследования по подбору режимов ФАБО, износостойкости образцов из материалов гильз цилиндров и поршневых колец двигателя ЗМЭ-53, стендовые испытания гильз цилиндров на обкаточно-тормозном стенде КИ-5543 ГОСНИТИ, эксплуатационные испытания двигателей ЗЛЗ—53 в хозяйствах Московской области. Качество и эффективность процесса ФАБО оценивали по изменению момента.трения, температуры масла,'величине износа, шеро ховатости поверхности, толщине антифрикционных покрытий и другим параметрам.

Теоретические исследования проведены с использованием положений аналитической химии, физики процесса трения и расчетов интенси: ности изнашивания гильз цилиндров.

Экспериментальные исследования выполнены на основе общепринятых методик и действующих ГОСТов. Результаты экспериментальных исс. дований обработаны с использованием электронно-вычислительной техники .

Научная новизна. Разработан новый технологический процесс ФАЫ гильз цилиндров автотракторных двигателей, соединяющий в себе ФАБО металлоплакируюлшх рабочих средах и антифрикционное хонингование. Проведено теоретическое обоснование осуществления ФАБО. Предложена формула для определения интенсивности изнашивания гильз цилиндров I антифрикционным покрытием. Проведены стендовые и эксплуатационные испытания гильз цилиндров двигателей ЗМЭ-53, обработанных по новой технологии." Подтверждена эффективность разработанного технологического процесса ФАБО гильз цилиндров.

Практическая значимость работы. Разработаны технологические.• процессы ФАБО гильз цилиндров двигателей ЗМЗ-бЗ и СЭД-60, выполнимые на универсальном оборудовании ремонтных заводов и позволяющие-повысить износостойкость гильз цилиндров в 1,6...2,3 раза, поршне-'вых колец в 1,35...1,8 раза. Ресурс двигателей ЗМЗ-БЗ при обработю гильз по новой технологии ФАБО повышается на 30$.

Пути реализации работы. Результаты исследований могут быть использованы на ремонтных заводах и ремонтно-технических предприятиях (РТП) сельского хозяйства при восстановлении гильз цилиндров способом ремонтных размеров.

Внедрение. Процессы ФАБО гильз цилиндров внедрены на ремонтно-механическом заводе "Краснопахорский" (двигатели 2.13-53) и Ростокш ком ремонтном заводе (двигатели СВД-60 и его модификации) Мособл-.агропрома РФ.

Апробация работы. Основные положения работы доложены, обсушены и одобрены на научных конференциях професСорско-преподавательс-ого состава, научных работников и аспирантов ГЖСП имени В.П.Горячила в 1989 - 1992 гг.; технических советах РМЗ "Краснопахорскии" в 989 г. и Ростокинского-ремонтного завода в 19Э2 г.; ведомственных омиссиях Госагропрома нечерноземной зоны РСФСР в 1989 г. и Главмех-лектро Минсельхоза РФ в 1992 г.; научно-техническом семинаре "Рабо-ы в области восстановления и упрочнения деталей" в ВДНТП в 1991 г.; овещании ВГКО "Росагрореммаш" на авторемонтном заводе "Саранский" г. Саранск) в 1992 г.

. Публикации. Результаты диссертационной работы опубликованы в бзорной информации АгроНИИТЭИИТО, 4 статьях и 2 научно-исследова-ельских..отчетах. ■ ■ .

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, ;еми глав, общих выводов-, библиографического списка и приложений, 'абота изложена на 150 стр. машинописного текста, содержит 55 рисун-:ов, 22'таблицы, библиогра1|шю из 195 наименований и прштожония на '2 стр.

На защиту выносится: теоретическое.обоснование осуществления [роцесса ФАБО; результаты экспериментальных исследований (лабораторных, стендовых), различных способов ФАБО; результаты эксплуатационных испытаний двигателей 3M3-53; разработанный технологический гроцесс ФАБО гильз цилиндров; результаты внедрения и их экономичес-:ая оценка.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Состояние вопроса и задачи исследований

До последнего времени основным направлением в работе по укеаь-юнию износа и трения было повышение твердости трущихся- поверхностей деталей машин. Разработано много методов повышения твердости деталей, эаботающих на-износ и трение: цементация, азотирование, хромирование, шанирование, поверхностная закалка, наплавка твердыми материалами i др. Разработанные методы повышения твердости трущихся деталей спо-;обствовали увеличению .износостойкости деталей, а следовательно, и 1адежности машин.

С возрастанием удельных нагрузок, ухудшением в некоторых слу-*аях условий смазки трущихся деталей, повышением требований к КПД еханизмов, применением в узлах трения специальных смазок традицпсн-

ные методы повышения износостойкости деталей путем увеличения тве дости уже себя не оправдывают. Одна из причин заключается в том, площадь фактического контакта деталей высокой твердости из-за воз можного перекоса, большой шероховатости и волнистости поверхяосте составляет очень малую величину - 0,1...О,01 от номинальной повер ности трения. В результате на участках фактического контакта созд ся высокие удельные нагрузки, способствующие интенсивному разруше поверхностей трения. 1

Для обеспечения высокой несущей способности контактирующих п верхностей трения все большее распространение находит финишная ан фрикционная безабразивная обработка поверхностей трения деталей, метод разработан Д.Н.Гаркуновым и В.Н.Лозовским. Первоначально он назван фрикционным латунированием. В настоящее время под ФАБО пон мают различные способы финишной обработки, основанные на использо нии в процессе трения явлений схватывания поверхностей и избирате ного переноса (ИЛ). Изучению процессов ФАБО посвящены работы изве ных отечественных и зарубежных ученых: Д.Н.Гаркунова, В.Н.Лозовск Ф.Х.Бурумкулова, Г.Польцера, А.К.Прокопенко, Л.М.Рыбаковой, Л.И.К сеновой, С ..С. Некрасова, Г.К.Потапова, И.Х.Чеповецкого и др.

Сущность ФАБО состоит в том, что поверхности трения деталей покрывают тонким слоем (1....5 мкм) меди, латуни, бронзы или други антифрикционными твердосмазочными материалами; вследствие чего ок приобретают высокие антифрикционные свойства и контактную жесткое

Поверхности деталей обрабатывают прутком, бруском или диском из антифрикционных сплавов с использованием поверхностно^активных веществ, содержащихся в специальных рабочих средах.

В настоящее время основные способы ФАБО можно разделить на'д группы:

1. Нанесение металлических покрытий:

- фрикционно-механическим способом прутковым инструментом (фрикционное латунирование, бронзирование и меднение);

- фрикционно-химическим способом (ФАБО в металлоплакирующих рабочих средах, содержащих в своем составо поверхностно-активные вещества и химические соединения металлов, способных восстанавливаться на поверхностях обрабатываемых деталей при воздействии рол ков, дисков, брусков, щеток или других инструментов из неметаллич кого или металлического материалов);

2. Нанесение слоистых твердосмазочных покрытий в виде графит, дисульфида молибдена и других соединений контактным намазыванием,

. суспензии твердой смазки или специальными методами хонингования

[антифрикционное плосковершинное и антифрикционно-деформационное сонингование).

Для осуществления ФАБО в настоящее время используют сложные сонструкции приспособлений, что затрудняет их практическое использо-зание на ремонтных предприятиях. ФАБО фрикционно-механическими способами вызывает значительное повышение трудоемкости восстановления деталей, например, время обработки одной гильзы составляет 15...20 лин. Метод ФАБО в металлоплакирующих рабочих средах позволяет полугать металлические покрытия с регулируемой толщиной на деталях различной конфигурации. Необходимые удельные нагрузки при этом на два порядка меньше, чем при ФАБО прутковым инструментом и составляют ],5...1,0 МПа. Исходя из выше изложенного целесообразно вести исследования по совершенствованию фрикционно-химических способов ФАБО и методов нанесения слоистых твердосмазочиых покрытий (ТОП).

В научной литературе отсутствуют данные о получении комбинированных многослойных покрытий на гильзы цилиндров с использованием зерийио выпускаемых антифрикционных брус&ов и ФАБО в металлоплакирующих рабочих средах.

Целыо данной работы является, разработка нового экономичного технологического процесса ФАБО гильз цилиндров автотракторных двигателей, повышающего качество и износостойкость, при использовании зборудования и инструмента, применяемого на ремонтных предприятиях Йинсельхоза Российской Федерации. Техпроцесс сочетает в себе ФАБО в металлоплакирующих рабочих средах п антифрикционное хонингозанне, т.е. является новым комбинированным .методом, позволяющим получать двухслойные антифрикционные покрытия из меди и дисульфида молибдена.

Для достижения поставленной цели определены следующие основные задачи:

1. Провести теоретическое обоснование■осуществления процесса МБО с рассмотрением химических процессов, объясняющих формирование антифрикционных покрытий.

2. Подобрать состав технологической рабочей среды для осуществления ФАБО гильз цилиндров на хонинговалышх станках.

3. Разработать технологическую оснастку для ФАБО,гильз цилиндров автотракторных двигателей.

4. Для подтверждения эффективности процесса ФАБО провести лабораторные, стендовые и эксплуатационные испытания.

5. Дать прогноз увеличения долговечности капитально отремонтированных двигателей 3M3-53 с гильзами, обработанными по новой технологии ФАБО.

6. Разработать технологические процессы ФАБО гильз цилиндров двигателей 3;.!3-53 и СУД-60.

7. Внедрить практические результаты на ремонтных предприятиям и сделать экономическую оценку процесса ФАБО гильз цилиндров.

2. Теоретическое обоснование осуществления процесса ФАБО • гильз цилиндров ^ •

Для объяснения формирования антифрикционных покрытий при ФАБС .рассмотрены химические процессы, происходящие при этом. В технологической среде используется глицерин, который в результате механо-химических процессов на поверхностях контактирующих тел (деталь и инструмент) при трении окисляется в глицериновый альдегид, акролеи формальдегид, глицериновую кислоту и другие продукты с меньшей, ч€ у глицерина молекулярной массой.

В качестве медьсодержащего химического соединения при ФАБО используется хлорид моди (П) Cu-Ci^^IgO , хорошо растворяющийся в глицерине и воде. При фрикционной обработке происходит.гидролиз сс с образованием соляной кислоты:

2НС£ + СцО

CÜC^2-2H20

H2t.

Соляная кислота способствует удалению оксидных пленок, а на трущихся поверхностях в результате взаимодействия с оксидами желег образуются зацитные слои в виде хлоридов железа.

В результате взаимодействия продуктов превращения глицерина, находящихся в зоно фрикционной обработки, происходит восстановлена продуктов коррозии и растворение активных металлов и их соединений Приведем некоторые из этих реакций: • ''

Н - С ^ (формальдегид)

СцО

Н - С

О

ОН '

(муравьиная кислота)

Н

I

Н

I

*О •Н

2С = С - С

I

н

(акролеин)

H. H | '

+ 2СцО — H-C-C-C I I

он он

•он

+. H2! + 2Са f

Не

(глицериновая кислота) СцО Н^О + Си i ;

Ре + СиО

РеО + Cui .

+

Взаимодействие продуктов превращения глицерина приводит также к образованию высокомолекулярных соединений и полимеров трения. Таким образом при ФАБО на обрабатываемой поверхности формируется антифрикционное покрытие из меди и полимеров трения.

Если в качестве инструмента при ФАБО в медьсодержащей рабочей среде применять антифрикционные бруски, содержащие в качестве твердой смазки дисульфид молибдена, то на рабочей поверхности гильзы формируется композиционное покрытие"из меди и дисульфида молибдена, который, находясь в металлической основе, облагораживает медь, резко снижает сопротивление сдвигу на площадках контактирования поверхностей. Такая микроструктура медьдисульфидмолибденового покрытия обеспечивает сравнительно короткий период приработки и высокое сопротивление задиру. Важным свойством дисульфида молибдена является, кроме того, способность вступать в химическое взаимодействие с деформированными слоями поверхности металла с образованием сульфидов, повышающих несущую способность трущегося соединения.

Согласно концепции механизма антифрикционного действия тонкой пленки пластичного металла, предложенной Ф.П.Боуденом и Д.Тейбором, если поверхность твердого металла.покрыть тонкой пленкой более мягкого металла, то нагрузка через пленку будет восприниматься подложкой, т.е. более твердым металлом, а слой ТСП претерпевает пластический сдвиг. Коэффициент трения по ТСП.в этом случае определяется по

формуле:

¿ = . а)

где - сопротивление сдвигу твердого смазочного материала; • рк - контактное давление.

Наиболее удобно вычислять значение касательного напряжения с учетом, двучленного'закона трения по формуле: .

Тед = ЧГо + ОС-р* , (2)

где . Т0 - сопротивление сдвигу при отсутствии контактного давления; ос - пьезокоэффициент ТСП. " • . Тогда

. 5 = + ОС . ' , - (3)

Отсюда следует, что коэффициент трения ТСП зависит от нагрузки, пьезокоэффициента и исходного сопротивления сдвигу плонки ТСП.

Для определения долговечности работы пар трения важное значение имеет знание интенсивности изнашивания пар трения.

'Скорость изнашивания гильз цилиндров и поршневых колоц зависит

от механического напряженного состояния контактирующих тел, величин смазочного слоя, физико-химических поверхностных процессов, наличия •защитных ТСП, уровня температуры и других факторов. Ф.М.Клемушиным сделана попытка получить расчетное уравнение для определения интенсивности изнашивания гильз цилиндров на основе использования физически информативных инвариантов (комплексов). Получение точных значений интенсивности изнашивания затруднено нестационарностью полей напряженийдеформаций, температур, значительным химическим воздейс вием среды, смазки, топлива, продуктов сгорания, абразивных частиц. Для гильз цилиндров' с ТСП необходимо в уравнение интенсивности изна шивания включить три безразмерных комплекса, учитывающих несущую способность твердой смазки:

Л ' Я ' ' Д ' . .

гда 'Д. - толщина антифрикционного покрытия; А - радиус кривизны микронеровностей;■ Сг - предел текучести материала гильзы цилиндра; ■ • Л - модуль упругости материала гильзы цилиндра;

" Тсо- сопротивление сдвигу твердой смазки. '

Учитывая уравнение (2) последний комплекс примет вид:

. ■ (5)

О 7»

Анализируя полученные комплексы (4) и (5), видим, что для снижения интенсивности изнашивания гильз цилиндров необходимо' применят антифрикционные покрытия с наименьшими значениями сопротивления сде гу 2~0 и пьезокоэффициента ОС . Толщина антифрикционных покрытий. Л должна быть оптимальной, так как с ее ростом интенсивность изнашива ния будет увеличиваться. Таким образом применение антифрикционных-покрытий целесообразно при следующем условии:

ш • ичг^;■ <« .

Для реализации этого условия разработан новый способ получения двухслойного медьдясульфидмолибденового покрытия на рабочей поверхности гильз цилиндров.

3. Методика проведения исследований

Для исследования процессов ФАБО гильз цилиндров использован комплексный метод, включающий: лабораторные исследования на образ-

цах и гильзах, стендовые и эксплуатационные испытания гильз цилиндров и двигателей.

Исследования проведены на вертикально-хонинговальном станке модели ЗГ8ЭЗ. В качестве технологической оснастки при нанесения антифрикционных покрытий на образцах применяли хонголовку диаметром 40 мм и механическое приспособление для жесткого крепления образцов, а для нанесения покрытий на гильзы цилиндров двигателей ЗГ.13-53 применяли двухпозипионную хоНголовку диаметром 90 мм и одноместное диафрагменное приспособление '• (конструкции МИИСП). Для подачи технологической среды при ФАБО использовали установку конструкции мшсп (УПТС).

Для лабораторных исследований ФАБО испбльзовали образцы-втулки диаметром 42 мм из серого чугуна марки СЧ 25 по ГОСТ 1413-85, химический состав которого аналогичен химическому составу гильз цилиндров двигателей 3M3-53.- В качестве натирающих элементов использовали на хонголовке бруски, размером 50x8x4 из следующих материалов: резина 7В-14 (ТУ ЗВ-105-1082-76); медь МЗ (ГОСТ 859-78); латунь Л62 (ГОСТ 17711-80); бронза БрОЦ4-3 (ГОСТ 5017-74); антифрикционные бруски MA (М5-15) и алмазные хонинговальные бруски АС6 80/63 Р9/Р11-5С$.

Давление брусков при ФАБО определяли по тарировочным графика!.!, построенным для используемых конструкций хонголовок, в зависимости от давления в пневмосистеме вертикально-хонинговального станка.

В качестве технологических рабочих сред при нанесении покрытий при ФАБО были использованы семь составов, выбранных на основании патентного и литературного обзора, а также подобранных в ходе исследований. Среднее.содержание компонентов в составах рабочих сред приведено в табл. 1.

Толщину-медных покрытий определяли химическим методом капли, сущность которого заключается в последовательном растворении покрытия раствором азотнокислого серебра.

Исследование износостойкости антифрикционных покрытий на образцах-втулках проводили на матине трения СМЦ-2 с применением самоустанавливающейся' колодки и охлаждении моторного масла М-8В^ (ГОСТ 10541-78). В качестве образцов-колодок использовал:! секторы, вырезанные из образцов-втулок, а в качестве контробрззцов - ролики из специального чугуна, близкого по химическому составу к материалу поршневых колец двигателей 3M3-53. Режим проведения испытаний: л = 500 мин"^; F = 1200 Н. Продолжительность опытов составляла 120 мин для выбора наиболее эффективного покрытия и 70 ч для оценки качества покрытия в течение длительной работы. Во время опытов по-

Таблица 1

Содержание составов рабочих сред для ФАБО

Компоненты, мас.% Номера составов

1 2 3 4 5 6 . 7

Хлорид меди (П) 5 - - - - : . - • 3

Глюкоза 3 - - - ■

Оксид кремния 4 - . - ■ ■. - • - - '

Антраниловая кислота - - - 5 -

Гидрохинон - - - . 5 -

.Глицерин 88 - ' - ' 35

Вода . -' - - ' ■ - - 59.

Змульсол НГЛ-205 - - - - - ; - 3

Присадка ОПЛ-1 - 100 80 60 95 • 95' - ■

Присадка МКФ-18 - - - .20 - - -

Присадка ЛЗ-ЗОЭ/2 - - 20 20 - - • -

тенциометрами КСП-4 производилась запись изменения момента трения и температуры масла.

Для определения эффективности антифрикционных покрытий прове- ' дены стендовые испытания .гильз цилиндров. Б блок устанавливали в шахматном порядке четыре гильзы, обработанные по типовой технологии и четыре гильзы, обработанные по новой технологии ФАБО. Испытания проводили в течение обкатки двигателей Ш3-53 по типовой методике ГОСНИТИ и 'в течение 50 часов.

Износ деталей и образцов определяли микрометрированием и взвешиванием согласно ГОСТ 18509-80. Для проведения измерений использовали: индикаторный нутромер с точностью измерения 0,001 мм, лабораторные весы ВЛА-200М с точностью 1*10-4 г, профилограф-профиломет] модели 201 завода "Калибр".

Для оценки эксплуатационных свойств антифрикционных покрытий: проведены испытания гильз цилиндров двигателя 2МЗ-53 (пробег двигателя составил 23000 км) и двух партий двигателей (по 24 шт.) в условиях эксплуатации. Наблюдения за двигателями согласно ГОСТ 17510-79 вели по плану ыим до поступления двигателей в капитальный ремонт. •

4. Лабораторные исследования процесса ФАБО

В результате проведенных исследований было установлено, что ФАБО в технологических составах И 1, 6 и 7 позволяет наносить мед-

ние покрытия при использовании брусков из всех шести испытываемых материалов. Состав № 1 обладает рядом недостатков при его использовании на хонинговальных станках (большая вязкость, наличие абразивного материала - оксида кремния и др.). Состав Л 6 представляет собой густую пасту и его также неудобно использовать при хонингова-нии. Таким образом для ФАБО гильз цилиндров на хонинговальных станках рекомендуется использовать состав № 7.

Оптимальный режим обработки: частота вращения хонголовки П = = 155 мин-1 и скорость возвратно-поступательного движения хонголовки Уп = 8 м/мин. Для определения оптимального давления брусков ■была установлена зависимость■толщины покрытия от давления брусков. Покрытие толщиной порядка 5 мкм можно получить при давлении брусков р = 0,6... .0,8 МПа и времени обработки TQ =.30. ..40 с. При меньшем 'времени опыты не проводились, т.к. оптимальное время обработки брусками MA (М5-15) для насыщения поверхности гильзы дисульфидом молибдена составляет 30 с.

Исследование износостойкости поверхностного слоя образцов-втулок было проведено на машине трения СМЦ-2 для пяти образцов, обработанных по следующим технологиям.: .

М, Н-м

5,5 5,0 4,5

0

,—л

V N

20 40

60

80 1Г , мин.

И

0,040,03 0,02 0,01 П

N

1 2 3 4 5

- средний износ колодки

1 У7/\ - средний износ ролика

Рис. 2. Диаграмма износа образцов за 120 мин испытаний

Рис. 1. Изменение момента трения от .продолжительности испытания образцов

1- - колодка без покрытия; 2 - колодка с дисульфидмолибденовым покрытием; 3 - колодка с медным покрытием, полученным резиновыми брусками в составе № 1; 4 - колодка с медным покрытием, полуленным резиновыми брусками в составе № 7; 5 - колодка с медьдисульфидмолибденовим покрытием

г

1. Алмазное хонингоьание по типовой (заводской) технологии.

2. Алмазное плосковершпнное хонингование антифрикционными брус нами MA всухую, без подачи СОК (дисульфидаолибденовое покрытие).

3. ФАЕО резиновыми брусками в рабочей среде состава № 1 (медное покрытие).

4. ФАЕО резиновыми брусками в рабочей среде состава № 7 (медное покрытие).. ,

5. ФАЕО антифрикционными брусками MA (М5-15) в рабочей среде состава'# 7 (медьдисульфидмолибденовое покрытие).

Рехим обработки образцов-втулок: Г) = 155 мин" р é 0,8 МПа; TQ = 40 с.

На рис. 1 представлены кривые изменения момента трения исследованных' образцов. Все антифрикционные покрытия позволяют уменьшит! момент трения, при этом в конце приработки наименьший момент трения был у образцов с медьдисульфидмолибденовым покрытием. Износ колодок и роликов за время испытания представлен на рис. 2. Суммарный износ колодки и ролика по сравнению с образцами без покрытия уменьшился:

в 1,4 раза для образцов с ди-

.-1.

Vn = 8 м/миь

И, г

0,10

0,08 0,06 0,04

0,02

1

3

3_ 4

10 20 .30 40 50 f

Рис. 3. Изменение износа образцов от продолжительности испытаний: колодка (1) без покрытия и работающий с ней в паре ролик (2); колодка (3) с медьдисульфидмо-либденовым покрытием и работающий с ней в паре ролик 14)

сульфидмолибдоновым покрытием; е 1,11 раза для образцов с мед-Н1/м покрытием в составе № 1; в 1,95 раза для образцов с медным покрытием в составе I 7; в 2,5 раза для образцов с медьдисульфидмолибденовым покрыта ем

На.рис. 3 показано изменение износа образцов без покрытия и с медьдисульфидмолибденовым покрытием в течение длитель ного времени ' (70 ч). Из графиков видно, что антифрикционное покрытие сохраняет свою работоспособность в течение длительно го времени.

Проведенные лабораторные исследования показали, что наиболее эффективным является медь дисульфидмолибденовое покрытие.

5. Стендовые испытания гильз цилиндров двигателей

■ В условиях РМЗ "Краснопахорский" были проведены стендовые испытания двух двигателей 343-53 с четырьмя гильзами, обработанными по типовой (заводской) технологии, и с четырьмя гильзами с медьдисуль-фидмолибденовым покрытием. Первый двигатель испытквался в течение 115 мин (типовая технология обкатки), а второй двигатель в течение 50 часов. На рис. 4 показаны средние - (по четырем гильзам) диаметральные износы по высоте гильзы для второго'двигателя.

Стендовые испытания двигателей SM3-53 показали, что использование ФАЕО позволяет повысить износостойкость гильз цилиндров в 1,9... ...2,3 раза. Износостойкость порэне-вых колец при этом повышается в 1,4.. ... 1,8 раза. ,

В условиях Ростокинского ?3 были проведены стендовые испытания гильз цилиндров дизеля СЦЦ-62, которые показали, что ФАБО гильз цилиндров повышает их износостойкость в 2 раза, а износостойкость- поршневых колец в 1,88 раза.

Рис. 4. Средние значения диаметральных износов гильз цилиндров двигателей 3M3-53 по высоте после 5С-ти часовых' стендовых испытаний:

1 - гильзы с медьдисульфидмолибдено-вым покрытием;

2 - гильзы без покрытия

6. Эксплуатационные испытания.

Испытания проведены по двум вариантам.

В первом варианте испытан двигатель 3M3-53 (с четырьмя гильзами, обработанными по типовой технологии, и четырьмя гильзами с медьди-сульфидмолибденовым покрытием) в колхозе "Путь Ленина".Рйменского района Московской области. Пробег двигателя составил 23000 км. Эти испытания показали, что применение ФАБО гильз цилиндров повышает их износостойкость в 1,6...1,75 раза, а поршневых колец в 1,35...1,4 раза.

По второму варианту эксплуатационные испытания двигателей 2.13-53

Плоскости измерения:'

осуществлены путем наблюдения за двумя партиями двигателей, в одной из которых были на двигатели установлены гильзы, обработанные по типовой технологии, а в другой - гильзы с медьдисульфидмолибденовым покрытием. Испытания проходили в хозяйствах Раменского района Московской 'области. Б испытываемых партиях было по 24 двигателя. Для выравнивания опытных информация о межремонтных ресурсах использовали закон нормального распределения (ЗПР) и закон распределения Вей-булла-Гнеденко (ЗРЕГ). Основные характеристики распределений приведены в табл. 2.

Таблица 2

. Характеристики распределений межремонтных ресурсов двигателей

Параметры распределений

Среднее значение межремонтного ресурса, км

Среднее квадратическое откло-

Партии двигателей с гильзами

типовыми ;. после ФЛБО ЗНР I Sir I ЗНР~ | ЗРВГ

46215 46215 ■ 60241 60241

некие, км '.

8С$ межремонтный ресурс, юл

Коэффициент вариации

Критерий согласия Пирсона

Критерий согласия Колмогорова-Смирнова л.0

20061 20061 ' 20920 20920

29364 28162 42668 41501

0,434 0,434 0,347 0,347

0,107 0,134 0,418 ' 0,179

0,561 0,412 . 0,606 ' 0,443

Для выравнивания опытных информации о межремонтных ресурсах рекомендуется использовать закон распределения Бейбулла-Гнеденко по' критериям согласия Пирсона j:2 и Колмогорова-Смирнова SLQ..Результаты эксплуатационных испытаний двигателей 2.'ЛЗ-53 позволяют сделать' .вывод о повышении их ресурса в 1,3 раза при'использовании для обработки гильз цилиндров новой технологии ФАБО.

7. Разработка и внедрение технологического процесса ФАБО.

Технико-экономическая эффективность процесса

Для внедрения в производство были разработаны технологические процессы ФАБО гильз цилиндров автомобильных двигателей 3M3-53 и дизелей СГ'Д-60 и его модификаций. Технология ФАБО включает следующие операции: расточная, слесарная, хонинговальная, ФАБО, окончател ный контроль. Технологические процессы внедрены на РМЗ "Краснопахор

кий" (двигатели Ш3-53) и на Ростокинском ремонтном заводе (дизели ЗЗД-60 и его- модификации). Процессы приняты и рекомендованы к внедрению на ремонтных предприятиях ведомственными комиссиями Госагропрома НЗ РСФСР в 1939 г. (двигатели Э.13-53) и ГлаЕмехэлектро. Улнсельхоза РФ в 1992 г. (двигатели СВД-GO).

Сравнительный среднегодовой экономический эффект от внедрения ФАБО гильз цилиндров двигателей 3vl3-53.ua РМЗ "Крлснопахорский" за расчетный период (6 лет) составляет 2747,8 тыс. руб. (в ценах 1990 года с учетом коэффициента удорожания, равного в 1992 г. КуД= 46), при программе ремонта 9350 двигателей в год.

. Экономический эффект от внедрения процесса 'ФАБО гильз цилиндров дизелей СЦД-60 и его модификаций на Ростокинском РЗ составил 1114,7 тыс. руб... (в ценах 1992 г.) при программе ремонта 5С0 двигателей в год. _ ' '

ОНЦИЕ ВЫВОДЫ

1. Одним из наиболее перспективных методов повышения износостойкости, ресурса-и противозадирных свойств поверхностей трущихся деталей двигателей является финишная антифрикционная безабразивная обработка (ФАБО).

2. Существуют.следующие основные способы ФАБО: нанесение покрытий фрикционным латунированием (бронзированием, меднением) прутковым инструментом; ФАБО в металлоплакирующих рабочих средах;' нанесение слоистых твердосмазочных покрытий.

З..ФАБ0 только начинает находить применение в основном произ-. водстве - машиностроении в виду малой изученности, а на ремонтных предприятиях Минсельхоза РФ практически но применяется. Различные направления осуществления ФАБО требуют дальнейшей разработки применительно к восстановлению изношенных деталей, в частности гильз цилиндров, лимитирующих ресурс двигателей.

4. Рассмотрение химических процессов при ФАБО объясняет получение антифрикционного покрытия. На'основании использования физически информативных инвариантов (комплексов) получена формула для определения интенсивности изнашивания гильз цилиндров с ТСП,

5. Для нанесения-антифрикционных медных покрытий на хонинговальных станках целесообразно 'использовать предложенный состав рабочей среды, содержащий хлорид меди, эмульсол НГЛ-205, глицерин и воду.

6. В качестве брусков для хонголовки рекомендуется'использовать антифрикционные бруски MA (М5-15), позволяющие при обработке в медьсодержащей рабочей среде получать комбинированное покрытие из меди

и дисульфида молибдена.

7. Шероховатость поверхности образцов, подготовленных для ФАБ( Еа = 0,25___0,32 мкм, после ФАЕО остается практически без измененш

8. При осуществлении ФАБО гильз цилиндров двигателей 3м3-53 р( комендуется следующий реким обработки: ~\/0 = 45 м/мин; Уа = 8 м/мш р = 0,6.. .0,8 МПа, Т0 = 40 с.

9. Антифрикционное медьдисульфидмолибденовое покрытие толщин о1 порядка 5 мкм позволяет повысить износостойкость образцов в период приработки в 2...2,5 раза.

10. Стендовые и эксплуатационные испытания гильз цилиндров двигателей £7,3-53 и СМД-62 показали, что использование ФАБО позволяет повысить'износостойкость гильз цилиндров в 1,6...2,3 раза. Износостойкость поршневых колец при этом повышается в 1,35...1,8 раза. ФАБО гильз цилиндров позволяет .повысить ресурс двигателей 3м3-53

в 1,3 раза.

11. Разработаны технологические процессы восстановления гильз цилиндров двигателей Э.МЗ-53 и СМД-60 с использованием ФАБО, позволь щие сформировать на рабочей поверхности гильзы медьдисульфидмолибд< новое покрытие. Разработана технологическая оснастка для внедрения процесса ФАЕО: двухпозиционная двонадцатибрусковая хонголовка для . совмещения двух операций хонинго'вания и установка для подачи в зон^ обработки рабочей среды для ФАБО.

12. Технологические процессы ФАБО гильз цилиндров внедрены на ЕЛЗ "Краснопахорский" (двигатели 27,3-53) и на Ро.стокинско'м ремонтн< заводе (двигатели СУД-60 и его модификации). Сравнительный•среднег< довой экономический эффект от внедрения ФАБО гильз цилиндров двигателей БМЗ-53 за расчетный период составляет 2747,8 тыс. - руб. (в ценах 1992 года) при программе ремонта 9350 двигателей в год. Эконогл ческий эффект от внедрения ФАБО гильз цилиндров дизелей СЦЦ-60 составил 1114,7 тыс. руб. (в ценах 1992 года) при программе ремонта 5( двигателей в год. Процессы приняты ведомственными комиссиями Главм! ханизации Мянсельхоза РФ и рекомендованы к внедрению на ремонтных предприятиях АПК.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Антифрикционные покрытия деталей и эффективность их примеш ния: Обзорная информация. - (Сер. Ремонт машинно-тракторного парка восстановление деталей).-М.: АгроНИИТЭИИТО, 1988. - 28 с. '(Соавтор! Некрасов С.С. и Паршин И.II.)

2. Разработка и внедрение технологического процесса финишной-

[тифрккциопной бсзабразизнои обработки (ФЛБО) гильз цилиндров дьига-!л5й ЗМЗ--53: Отчет о НИР, № гос. регистрации 01860053205, инв. Jp !.9.10012287. - Ii.: ММИСП, 1990. - 141 с. (Соавторы Некрасов С.С., 1ршин И-П. и др.).

3. Разработать и внедрить г. сельскохозяйственное производство югрессивные технологические процессы и оборудование, ооеспечиваю-to повышение уровня надежности, производительности ^руца, качества ¡хнического обслуживания, ремонта тракторов, автомобилей к сельско->зяйственных машин и восстановление их деталей: Отчет с НИР, гос. ¡гистрации 01860053205, инв. № 02.91.0030612. - М.: МИИСП, 1Ö91. -

> с. (Соавторы Некрасов С.С., Паршин И.II. и др.).

4. Повышение послеремонтного ресурса гильз цилиндров методом lEO // Работы в области восстановления и упрочнения детатей: №ато-галы семинара. - М.: МДНТП, 1991. - Ч. 2. - С. 23-24. (Ссагторы гкрасов С.С. и Паршин.И.П.).

5. Стендовые испытания гильз цилиндров двигателя 5МЯ-53 посла 1Б0 //Совершенствование хозрасчетных отношений, повышение качества лгакта и использования телеки в сельском хозяйстве: Сб. науч. тр. ИСТ. - М.: МИИСП, 1991. -С. 29-32. (Соавтор Некрасов С.С.).

' 6. Эксплуатационные испытания двигателей 3.13-53 с гильзами цл-гндров, обработанных методом <?AF0 // Совершенствование хозрасчетных гношенип, повышение качества ремонта и использования техники в )льском хозяйстве: Сб. науч. тр. МЖСП. - М.: ШИСП, 1991. -, 23-29. (Соавтор Некрасов С.С.).

7.. Расчет параметров долговечности гильз цилиндроЕ двигателей '3-53 // Технический сервис ъ агропромышленном комплексе: Сб. науч. >. МИШ1, - М.: МИИСП, 1992. - С. 82-86.

Подписано' в почать 5.04.93

Объем 1 уч.изд.л. Тираж '».00 экз. Раказ $ ZOQ

Ротапринт Московского института инженеров сельскохозяйственного производства имени З.П.Горячкина 127550, Москва, Тимирязевская ул., д. 58