автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Обеспечение работоспособности и ресурсосбережения при восстановлении и упрочнении сложнопрофильных шлицевых деталей накаткой

На правах рукописи

004607278

Годунов Николай Борисович

ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЯ ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ И УПРОЧНЕНИИ СЛОЖНОПРОФИЛЬНЫХ ШЛИЦЕВЫХ ДЕТАЛЕЙ НАКАТКОЙ (НА ПРИМЕРЕ ШЛИЦЕВЫХ ДЕТАЛЕЙ АВТОТРАКТОРНЫХ КАРДАННЫХ ПЕРЕДАЧ)

Специальность 05.20.03 - «Технологии и средства технического

обслуживания в сельском хозяйстве»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Саратов 2010

2 2 \Ш 2010

004607278

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова».

Защита диссертации состоится «23» июля 2010 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 220.061.03 при ФГОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова» по адресу: 410056, г. Саратов, ул. Советская, д. 60, ауд. 325.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова».

Отзывы на автореферат направлять но адресу: 410012, г. Саратов, Театральная пл., 1, ученому секретарю диссертационного совета.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Цыпцын Валерий Иванович, доктор технических наук, профессор Истомин Сергей Викторович, доктор технических наук Кулаков Александр Тихонович

Ведущая организация

ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет»

Автореферат разослан «15» июня 2010 г. и размещён на сайте ВАК: http://vak.ed.gov.ru/

Ученый секретарь совета по защите докторских и кандидатских диссертаций

Н.П. Волосевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Важным резервом повышения эффективности использования техники, экономии материальных и топливно-энергетических ресурсов и наряду с этим ресурсосбережения и экологической защиты окружающей среды является восстановление изношенных деталей.

В сельском хозяйстве порядка 95 % основных производственных фондов имеют промышленное происхождение; и они создаются в других отраслях народного хозяйства. Поэтому резкое удорожание сельскохозяйственной техники и запасных частей к ней на современном этапе ведет к удорожанию сельскохозяйственной продукции. Ценовой диспаритет и слабая государственная поддержка сельскохозяйственных производителей являются причинами диспропорции доходной составляющей сельскохозяйственного производства - по сложившейся цене продукта он не реализуется, а по заниженной цене -теряется смысл его производства. Все это дополнительно усугубляется нынешними кризисными явлениями.

Приобретение новой дорогостоящей техники для большинства хозяйств не представляется возможным по причине современной финансовой несостоятельности, а старое оборудование не может решить проблему технического обеспечения производства; низкая его производительность, частые отказы и необходимость их постоянного устранения приводят к значительным финансовым потерям, растянутым по времени, что в итоге приблизительно равнозначно. Это, несомненно, повышает себестоимость производимой продукции, резко снижает конкурентоспособность отечественной сельскохозяйственной продукции.

При литье заготовок выход годных деталей не превышает 65 - 68 %, при этом порядка 6 - 7 % металла выгорает - безвозвратные сырьевые потери значительны. Не менее значительны и энергетические потери из-за постоянного необоснованного повышения тарифов, которые превышают экономически целесообразные величины.

Переработка металлолома на металлургических заводах сопровождается вредными экологическими последствиями: при производстве 10 млн т стали в год выбросы оказывают вредное воздействие на площадь порядка 250 тыс. га.

Восстановительные же технологии обладают значительными потенциальными возможностями, так как наряду с возобновлением ресурса деталей активно используется и их остаточный ресурс, они прогрессивны также по показателям материалоемкости, так как' объемы поверхностей деталей, не подвергающиеся изменениям при эксплуатации, как правило, многократно превышают объемы, приходящиеся на износ. Исходя из этого, проблема активного использования прогрессивных безотходных технологий восстановления деталей в нынешних условиях резко возрастает. Существенный научно-исследовательский вклад в разработку технологий, оборудования и оснастки для возобновления ресурса изношенных деталей внесли такие ученые, как Д.Г. Вадивасов, М.Н. Ерохин, Б.П. Зогородских, В.И. Казарцсв, И.С. Левитский, В.П. Лялякин, Ю.Н. Петров, Ю.Д. Пашин, Ф.Я. Рудик, А.И. Селиванов, В.В. Стрельцов, И.Е. Ульман, В.А. Шадричев, В.И.'Цыпцын, М.И. Черновол и др.

В связи с этим исследования, направленные на повышение качества восстановления ресурсообеспечивающих сложнопрофильных деталей путем применения современных высокоэффективных технологий, являются актуальными и практически значимыми для экономики агропромышленного комплекса страны.

Актуальность работы подтверждается также и тем, что она выполнялась в соответствии с планами развития Саратовской области по научному направлению 1.2.9. «Комплексная региональная программа научно-технического прогресса в агропромышленном комплексе Поволжского экономического региона» на двадцать лет до 2010 года (№ ГР 840005200), по комплексной теме № 5 НИР СГАУ им. Н.И. Вавилова «Повышение надежности и эффективности использования мобильной техники в сельском хозяйстве» и планам НИОКР ОАО «Ульяновский автомобильный завод»

Научная проблема Поставленная в работе проблемная ситуация заключается в том, что существующие научно-технические решения не позволяют обеспечить восстановление шлицевых деталей высокими, соответствующими нормативным, показателями прочности. В диссертации предложены принципиально новые процессы, основанные на размерном перемещении запасов металла деталей и формировании профиля шлицев с возобновлением ресурса передачи.

Цель работы: повышение работоспособности сложнопрофильных шлицевых деталей автотракторных карданных передач путем разработки прогрессивных ресурсосберегающих технологий их восстановления и упрочнения.

Объект исследования: шлицевые детали карданных передач автомобилей ЗИЛ, ГАЗ и УАЗ.

Предмет исследований: закономерности формообразования шлицевых втулок и валов при их восстановлении накаткой с перемещением запасов металла с нерабочих поверхностей на изношенные шлицы и их размерным профилированием.

Научные положения и результаты, выносимые на защиту:

1. Закономерности условий работы и износа шлицевых поверхностей деталей карданных передач.

2. Математическое описание эффективности технологических процессов восстановления деталей пластической деформацией с гарантированным обеспечением качественных и ресурсосберегающих показателей.

3. Расчетно-теоретические методы обоснования и назначения технологических параметров и режимов при восстановлении шлицевых втулок и валов.

4. Параметры управляющих технологических воздействий, обеспечивающих увеличение ресурса и ресурсосбережения восстановленных шлицевых деталей накаткой с профилированием поверхностей.

5. Способы, устройства, технологические процессы, технико-экономические и ресурсосберегающие показатели эффективности восстановления сложнопрофильных шлицевых поверхностей накаткой с профилированием шлицев.

Научная новизна работы заключается в комплексном подходе к решению проблемы возобновления ресурса сложнопрофильных шлицевых втулок и валов, в результате чего:

1. Теоретически обоснована технико-экономическая целесообразность восстановления сложнопрофильных шлицевых деталей методом накатки с профилированием шлицев, обеспечивающим высокое качество и эффективность технологического процесса.

2. Исследованы и теоретически проанализированы схемы формообразования и напряженно-деформированного состояния процесса восстановления деталей накаткой с

профилированием шлицев, необходимые для проектирования оснастки и разработки технологических процессов.

3. Разработаны математические модели напряженно-деформированного состояния, оптимизирующие технологические режимы восстановления сложнопрофильных шлицевых поверхностей накаткой с профилированием шлицев.

4. Разработаны комплекты оборудования и оснастки для восстановления сложнопрофильных шлицевых втулок и валов накаткой с профилированием шлицев.

Практическая ценность работы состоит в том, что в результате проведенных исследований:

1. Разработаны технологические направления восстановления сложнопрофильных шлицевых деталей накаткой, обеспечивающие возможность комплексного устранения износных дефектов с возобновлением ресурса без использования дополнительных компенсирующих износ материалов.

2. Созданы принципиально новые технологические процессы и оснастка для восстановления сложнопрофильных поверхностей накаткой с размерным профилированием на доступном универсальном оборудовании.

3. Появилась возможность анализировать, рассчитывать, выбирать и назначать рациональные конструктивные параметры оснастки, инструмента и технологические режимы для профилирующей накатки шлицевых деталей при их восстановлении.

Реализация результатов работы. Технологические процессы с комплектами оснастки для восстановления шлицевых деталей карданных передач накаткой с размерным профилированием шлицевых поверхностей внедрены и прошли проверку на предприятиях:

-ОАО «Новозахаркинский ремонтный завод» (1996 г.); -ОАО «Саратовский ГПЗ» (1999 г.); -ОАО «КамАЗ» (1999 г.);

-ОАО «Ульяновский автомобильный завод» (2008-2009 гг.); -«Автоваз» (2009 г.).

Материалы работы используются в лекционных курсах, курсовом и дипломном проектировании студентами ФГОУ ВПО «СГАУ им. Н.И. Вавилова».

Апробация работы. Материалы исследований были доложены, обсуждены и получили положительную оценку:

-на научных конференциях профессорско-преподавательского состава СИМСХ и СГАУ

им. Н.И. Вавилова (Саратов, 1997-2009); -на Международных конференциях «Вавиловские чтения» (Саратов 2007-2009); -на Международных конференциях к юбилейным датам профессоров Красникова В.В.,

Рыбалко А.Г. и Вадивасова Д.Г. (Саратов 2008-2009); -на научно-техническом совете Саратовского государственного подшипникового завода № 3 в (1993);

-на научно-техническом совете ОАО «Автоваз» (2009);

-на научно-техническом совете ОАО «Ульяновский автомобильный завод»(2009); -на Международной конференции Санкт-Петербургского технического университета (Санкт-Петербург 2007);

Публикации. По теме диссертации опубликованы 28 печатных работ, в том числе: 1 монография с подробным изложением материалов работы, 1 рекомендации, 11 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ, 1 патент на изобретение и 1 патент на полезную модель. Общий объем печатных работ составляет 13,65 п. л., из них лично автору принадлежит 9,54 п. л.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести разделов, выводов, списка использованной литературы из 217 наименований и приложений на 32 страницах. Содержит 231 страниц текста, в том числе 12 таблиц, 88 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, дана общая характеристика направления исследований, изложены научные положения и результаты работы, выносимые на защиту.

В первом разделе «Постановка проблемы, цель и задачи исследования» рассмотрены особенности работы деталей шлицевых передач, выполнен обзор и анализ существующих способов их восстановления.

Исходя из анализа динамических составляющих работы шлицевого соединения сделаны следующие заключения о износном состоянии и событиях, интенсифицирующих износ: наиболее активное воздействие на работоспособность шлицевых деталей оказывают контактные напряжения Ст(, вызывающие изменение размера зуба по ширине; изгибающий момент стг, возникающий при передаче зубом крутящего момента, вызывает усталостное разрушение зуба у его основания; несовпадение осей шлицевых деталей, имеющее место при увеличении межшлицевого зазора, ведет к изменению размера зуба по высоте; постоянное перемещение шлицевого вала в шлицевой ступице при эксплуатации ведет к неравномерному износу зуба по ширине и высоте по всей его длине; интенсивность изнашивания шлицевых деталей в функции времени от наложения последствий износа резко ускоряется.

Надежность шлица по контактной прочности определяется вероятностью события, когда контактные напряжения меньше предела контактной выносливости. Это говорит о том, что в случае массового производства и восстановления при работе шлицевых соединений в одинаковых условиях их надежность определяется в вероятностно-статистической форме. Очевидно, что даже в условиях промышленного производства добиться какого-то постоянного равновесного состояния в событии очень сложно. Вероятность того, что лимитируемая нагрузка меньше прочности,^ <стИ1п1,не представляется возможной. Даже в случае изменения нагрузочного состояния ст,- легко добиться высокой надежности за счет обоснованного выбора состояния предела контактной выносливости <зП1п1 шлицевого соединения, зависящего от воспринимаемой нагрузки.

Для случая возобновления работоспособности шлицевого соединения величина контактной нагрузки с^ в своем интервальном состоянии остается неизменной, а вот предел контактной выносливости ст( ит всецело зависит от размеров шлицевого соединения и принятого способа восстановления. Очевидно, что способ восстановления должен обеспечивать высокую прочность поверхности, оптимальное напряженное состояние по профилю и основанию шлица и,

что очень важно, соответствующую воспринимаемым нагрузкам прочность на изгиб. Повышение твердости поверхности зуба ведет к уменьшению прочности на изгиб, а, уменьшение твердости в свою очередь, к уменьшению износостойкости профиля.

В исследовательской практике существует несколько способов оценки контактной и изгибной прочности шлицев, основанных на применении полуэмпирических формул, полученных по результатам эксперимента или путем использования реальной схемы нагружения шлица, имеющего аналитико-численное решение.

Первый подход не универсален, и в нашем случае его использование, когда необходима аналитическая оценка способов восстановления шлицевой поверхности, не представляется возможным.

Второй подход универсален, и им, по нашему представлению, с достаточной степенью точности можно охарактеризовать возможность той или иной технологии восстановления шлицевых поверхностей.

По условиям работы максимальный крутящий момент на ведомом валу коробки перемены передач возникает при подключении первой передачи, следовательно, и расчет максимальной нагрузки должен вестись для этого варианта нагружения.

Усилие Т и его составляющие Р н Я приводят к возникновению изгибающих нагрузок. Максимальный суммарный изгибающий момент М£ зависит от максимальных моментов в условных вертикальной Мтл и горизонтальной плоскостях:

А£ = (1)

Приведенный момент М„р учитывает дополнительно крутящий момент:

Отсюда следует, что нагрузки, приходящиеся на шлицевой вал карданной передачи, идентичны нагрузкам ведомого вала, и тогда

- Н -

, "в.Ш

г „ММ. (3)

иЮ' '

Величина крутящего момента Нм, позволяет исследовать размер диаметра сечения детали:

(4)

где IV = — момент сопротивления сечения цилиндра; [т,ф] - предельно допустимые напряжения при кручении, Нм.

Следовательно оптимальный диаметр вала карданной передачи с!в, м, равен

з/тщ; ...

= гаг?-у *м

Выражение (5) дает простейшее заключение о диаметре гладкого состояния вала, следовательно, расчетную формулу необходимо дополнить шлицами как элементами сечения вала, а это в свою очередь позволит рассчитать их основные размеры - ширину шлица - 5, высоту шлица -1 и длину -1. Данные расчеты необходимы для последующего обоснования наличия в шлицевых деталях запасов металла, перемещаемых с целью компенсации износа и создания припусков на механическую зубопротяжную и зубофрезерную операцию с обеспечением нормативных прочностных показателей передачи.

Шлицы при передаче крутящего момента испытывают напряжения смятия и среза (рисунок 1).

, А к^А

Рисунок 1 - Схема для анализа прочностных параметров шлицевого соединения

Площадь поверхности шлица 5бок, м , на которой возникают напряжения смятия, определяется по формуле

5бок=2/£ = 2(^,М2, (6)

где г - число зубьев; / -длина шлицевой детали; / -высота шлица.

Окружное усилие, вызывающее смятие шлица, определяется исходя из условия его приложения к средней линии шлица, определится выражением

п о-л

иср = -у, тогда величина окружного усилия

р _ мкр _ 2Мкр _ 4Мкр _ 0ср/2 ~ Оср ~~ £>-<)'

В свою очередь предельно допустимая величина окружного усилия ограничивается допустимым напряжением смятия [<тсм] материала, тогда

Р„р = Ч^Ю^. где ср - коэффициент, учитывающий нормативную нагрузку:

Из выражения (8) определяется рекомендуемая длина шлица /. мм:

1 =_

(7)

(8)

(9)

Допустимое изменение сечения размера от шлица И до полости вала Дг

определяется из равенства

«,„• 16

4тч>]

= О4 - Р};

(Ю)

Проведенный анализ прочностных составляющих шлицевых деталей карданных передач показал на достаточно высокий запас их прочности, причем уменьшение размера толщины стенки внутренней нерабочей поверхности ступицы возможно с 6,875 до 4,425 мм, т. е. в 1,55 раза, уменьшение внешней нерабочей поверхности втулки с 4,9 до 2,5 мм, т. е. в 1,96 раза.

Следовательно, анализ прочностных показателей изношенных шлицевых деталей карданных передач указывает на наличие достаточного для восстановления деталей запаса металла с соблюдением нормативных прочностных показателей.

В пользу целесообразности восстановления говорит и возможность ресурсосбережения.

В нашем случае анализируется второй уровень ресурсосбережения, проявляющийся в период эксплуатации техники. Специфика данного случая вытекает из потребляемых ресурсов. Ряд ресурсов в процессе изготовления техники потребляются полностью (металл, энергетические ресурсы и пр.), другие же ресурсы потребляются частично, и остаточная часть их может быть использована с высокой степенью эффективности.

Не следует пренебрегать и последствиями третьего уровня ресурсосбережения, когда отходы от производственной деятельности ложатся тяжким грузом на окружающую среду.

Рациональное хозяйствование предполагает полное использование трудовых, материальных, энергетических, финансовых и прочих ресурсов.

Принято, что существенным моментом при исследовании технологических процессов восстановления сложнопрофильных деталей является соблюдение как прочностных показателей, обеспечивающих высокую надежность передачи, так и ресурсосберегающих, обусловливающих экономическую целесообразность восстановления.

При этом важной составляющей этой научной проблемы является теоретическое обоснование закономерностей формообразования при исследовании кинематики и динамики перемещения металла из нерабочих зон и формирования размеров восстанавливаемых поверхностей.

На основании поставленной цели в работе сформулированы и решались следующие задачи:

1. Исследовать характер работы шлицевых соединений карданных передач, выявить закономерности, обусловливающие причины и характер возникновения дефектного состояния, проанализировать имеющиеся способы восстановления и дать качественную оценку их технической состоятельности.

2. Теоретически и экспериментально исследовать износное состояние профиля, обосновать возможность изменения нерабочих размеров шлицевых деталей с целью назначения поверхностей с наличием запасов металла для компенсации износа и создания припусков на механическую обработку.

3. Теоретически исследовать и обосновать процессы формообразования при перемещении запасов компенсирующего износ металла, напряженно-деформированное состояние деталей при накатке с размерным профилированием шлицев.

4. Разработать математические модели выбора рациональных режимов накатки с профилированием шлицевых поверхностей; ресурсосберегающей технологии восстановления и упрочнения деталей.

5. Исследовать физико-механические, геометрические и структурные составляющие качества и эффективности восстановления шлицевых деталей накаткой.

6. Представить элементы конструктивного решения оснастки для восстановления внутренних и внешних шлицевых поверхностей накаткой, провести их производственную апробацию и дать технико-экономическую оценку результатов работы.

Во втором разделе «Теоретическое обоснование закономерностей формообразования при восстановлении шлицевых поверхностей накаткой»

рассмотрены направления приложения сил деформирующей оснастки, линии скольжения металла при деформации и исходя из этого - конструктивная форма и размеры деформирующего и профилирующего инструмента.

Особенностью проектирования и разработки технологий восстановления сложнопрофильных поверхностей накаткой является ограниченность объема перемещаемого металла, связанная с небольшими величинами износа профиля и дефицитом металла по телу детали. Ввиду этого рассматриваются различные схемы формообразования, позволяющие оценить то или иное техническое решение с позиций наличия запасов металла, потребного для восстановления деталей; минимизации количества перемещаемого металла; направления и траектории перемещения металла; обеспечения оптимального напряженно-деформированного состояния при формообразовании восстанавливаемого профиля.

При моделировании процесса осадки шлицевой втулки установлены исходные соотношения основных технологических режимов, описывающие рациональные сочетания между степенью деформации А, температурой нагрева Т, диаметром осаживаемой поверхности Г> и усилием деформации Р (рисунок 2).

Рисунок 2 - Модель режимов осадки шлицевой втулки

Полученная математическая модель имеет вид

р _ ^0Д9В7е(-0,0083Г+16,3641)д1,035 (j

При этом экспериментально установлены: температура начала и конца пластической деформации 1150.. .850 0 С; усилие деформации, обеспечивающее перемещение металла, 200 -650 кН.

Исследованиями процесса деформации при принятых факторных областях: N -частота вращения детали - 200 мин"1; Ar - приращение (уменьшение) радиуса - 0,5...2,0 мм; Г - температура преддеформационного нагрева детали - 950 0 С и Р - усилие накатки - 200 кН - получена эмпирическая формула без учета эффекта подстуживания детали в функции времени (рисунок 3).

Р = е*р(0,9329 1п(п) - 0,0054Т + 5,8883 + 0,6404 1п(Аг)). (12)

щ цб ц7 аа о? га V 12 и & 0 а 17 га ¡9 го

Глубина ееода инструмента, ,Ш1

Рисунок 3 - Модель изменения усилия накатки без учета процесса подстуживания.

Для того, чтобы связать все параметры процесса деформации, принято, что показатель 2, характеризующий глубину ввода деформирующего инструмента за единицу времени, изменяется от 0 до 1. Если учесть, что скорость прохода деформирующего инструмента по обрабатываемой поверхности постоянна, то при частоте вращения детали N она будет введена в поверхность на глубину 7. за время I = йн, следовательно, на глубине ввода инструмента в деталь 2 температура ее нагрева изменяется на величину

Т= 950 - АТ-Х или Г=950-Дган. (13)

Тогда экспериментальный график зависимости усилия накатки Р от глубины ввода инструмента в деталь и частоты вращения патрона токарно-винторезного станка N при заданном изменении радиуса детали Дг = 1 примет несколько иной вид (рисунок 4).

7000

02 03 01 05 06 07 03 Глубина ееода инапрементп, лш

Рисунок 4 - Модель изменения усилия накатки с учетом подстуживания детали

Возрастание усилия деформации обусловливается эффектом подстуживания детали в функции времени ее накатки. Следовательно, для обеспечения постоянства процесса деформации необходимо уменьшить время прохождения детали сквозь накатное устройство. Для данного случая поверхность усилия накатки примет вид, изображенный на (рисунке 5).

Частота вращения, мин"1

Рисунок 5 - Двухмерная номограмма поверхности усилия накатки

Максимум локальных изменений поверхности наглядно отображается на рисунке 7 в виде целевой области изменения режимных параметров, при этом качественная оценка двухмерной поверхности описывается поверхностью отклика, заключенной режимами (рисунок 6): частотой вращения 125..Л70 мин"'; глубиной внедрения инструмента 0,9... 1,6 мм.

Рисунок 6 - Локальные изменения двухмерной системы режимов накатки

12

В общем виде функция цели, призванная обеспечить качество восстанавливаемой детали характеризуется конструктивными К, технологическими Т и экономическими факторами

п п п

F0.K. = ^ К + ^Г Т + ^ Э -»min.

i=l i—1 i=l

(И)

Функция цели по конструктивным факторам

п

]Г А" = (Nt/KDtl i=l

(15)

где Ni - годовой объем производства, зависит от программы восстановления Qi и конструктивной приспособленности оснастки и оборудования к высокой ритмичности производства Ti, = f((?j,Tj) -> max; Коi - коэффициент долговечности, он характеризует прогрессивность принятой технологии с позиции обеспечения нормативных показателей. При этом в зависимости от принятых решений по способу восстановления в конструктивные цели входят такие показатели, как механические, физические, структурные и геометрические восстановленных деталей.

Функция цели по технологическим факторам обусловливается совершенством принимаемых технологических решений, в той или иной мере обеспечивающих качество восстановления:

п ¡=1

(16)

где tn, - технически обоснованная и наиболее приемлемая технология восстановления.

Функция цели по ресурсосберегающим факторам характеризуется экономией ресурсных составляющих на восстановление детали по принятой Гпр и сравниваемой Гср технологии.

п

£=(Гпр./Гср.)<1.

1 = 1

(17)

Для решения задачи определения деформируемых поверхностей и величины перемещаемого объема металла при формировании восстанавливаемого профиля шлицев проведены износные микрометражные исследования. Установлено, что величина максимального износа шлицев ступицы составляет 1,2 мм, а шлицевой втулки 1,6 мм. Это и является основным условием величины приращения профиля шлицев и требует исследования процессов формообразования, связанного с определением мест расположения перемещаемых объемов металла, а также с усилием деформации, обеспечивающим формирование восстанавливаемых поверхностей (рисунки 8, 9).

Рисунок 7 - Расчетная схема площади поперечного сечения шлица

Рисунок 8 - Расчетная схема необходимого объема металла для восстановления шлицевой ступицы

Площадь шлица описывается равенством

= + (18) Площадь обусловливается размерами высоты перемещенного радиуса Я„ и радиуса дна впадины Я, в изношенном состоянии с угловыми координатами Е\ и Ег.

i

Fj =2 J [(Rj - Z?n)/2]d<p.

(19)

где ф - переменный угол.

F2 = 2[(ттЯи2ср/21г) - (яй2ф/2я)]. (20)

Поперечное сечение шлицевой впадины

F,u, = йв2{(1/3) [(М^)/ «в3 - [(л/й^й!)/«»] + + arctg [(JRI-Rl)/RB) + (R„2 - Rl) {ti/2Z) +

/«в-arctg

(21)

+a/ed +

- [(V^F«!)/^] + arctg[(VR„2-RB2)/ffB]).

Переменный радиус R„ изношенного шлица

йи = K1-acos2ll9- (22)

Переменный радиус R. восстанавливаемого шлица

RB = (Яг + b) + a cos211ф. (23)

Нужное приращение площади поперечного сечения шлица AS = S2 - Si = n[(Ri + Ъ)2 + + Ъ)а + (За2/8)] - Tt[i?2 + Rta + (3a/8)]. (24)

Исходя из полученного, объем металла, необходимый для формообразования шлица по длине /, равен

У{ = 11££ = пЫ1(2111 + Ь + а). (25)

С целью создания универсальных технологий восстановления шлицевых деталей различных типоразмеров исследованию напряженно-деформированного состояния подвергались шесть схем формообразования.

Рисунок 9 - Схема формообразования при Рисунок 10 - Схема формообразовшшя раздачей продольной накатке и профилировании полости пуансоном 2 и профилированием шлица 1 шлица 2 роликом 3 роликом 3

Усилие, необходимое для пластической деформации втулки по рассматриваемой схеме формообразования (рисунок 9), имеет вцд

[(1/2)агс5т - № + б)2/^)], (26) где ст5 - напряжение текучести материала, Па; <5 - припуск на устранение износа и механическую обработку, мм.

Усилие деформации по схеме на рисунке 10: Р = 2ДЬа55т

[(1/2)агс51п(1/й)Л/(2й • г • Дг)/(г - Я)]. (27)

Рисунок 11 - Схема раздачи отверстия ступицы пуансоном в разъемном штампе

Рисунок 12 - Схема формообразования при поперечной накатке внешней поверхности деформирующим роликом 1 и профилировании внутреннего шлица 2 калибрующим пуансоном 3

Усилие раздачи отверстия ступицы пуансоном (рисунок 11) имеет вид

Р = гтгаДСЙ! - Df/8)[1 + l,lí.n(D2/Di) + (2D3h/nDí) + (Dj - 2h)] - (D? - D03/24h)}. (28) При поперечной накатее шлицев (рисунок 13) усилие определяется выражением

Р = 2fíhassin [(l/2)arcsin(l/fl)V(2Kr- Дг/К + г)]. (29) Продольная прокатка внешней поверхности (рисунок 13) описывается выражением

А-А

Рисунок 13 - Схема деформации при продольной прокатке внешней поверхности с одновременной

накаткой шлицев 16

Р = гйЬог^т|(1/2)агсБШ ^Д2 - (Я + Дг)/й]}. (30)

Исходя из приведенного агнализа схем формообразования сконструированы универсальные установки для восстановления внешних и внутренних шлицевых поверхностей накаткой (рисунок 14).

На рисунках 15, 16 представлены шлицевые ступица и втулка до восстановления -

Рисунок 14 - Общий вид установки для восстановления шлицевых поверхностей

а б

Рисунок 15 - Изношенная и восстановленная ступица карданных передач

а б

Рисунок 16-Изношенная и восстановленная втулка карданных передач

В третьем разделе «Математическое моделирование ресурсосберегающего эффекта при разработке восстановительных технологий» определялась оптимальная с позиции ресурсосбережения технология в условиях ограниченности запасов тех или иных ресурсов на ремонтном предприятии.

Для выбора ресурсосберегающей технологии восстановлении упрочнения деталей сельскохозяйственной техники построена экономическая математическая модель (рисунок

Рисунок 17 - Схема модели выбора ресурсосберегающей технологии восстановления и упрочнения деталей

Поскольку восстановленная деталь, с одной стороны, должна иметь высокий ресурс, а с другой - высокую безотказность, коэффициент оптимальности принятой технологии восстановления R. определяется как произведение коэффициента г/, учитывающего восстановление ресурса детали, на коэффициент безотказности г* :

Äi = rit-ri4, (31)

где

riT = Ti Лг и г? = qj/qr. (32)

За критерий оптимизации рассматриваемой задачи принимался минимум затрат ресурсов в расчете на комплексный коэффициент восстановления эксплуатационной способности детали. То есть необходимо найти максимум интенсивности технологий восстановления Л при которых достигает ся минимум целевой функции С(Х):

п

С(Х) = ^(ai/ßj) • (TiPT + М,Рм + ЩРЕ + Ъ + Щ • Xj -> min. i=l

(33)

где aj - производительность i-ой технологии с единичной интенсивностью; Г, -

трудоемкость i-ой технологии с единичной интенсивностью; Рт - среднечасовая

заработная плата рабочего; Мj - металлоемкость i-ой технологии с единичной

интенсивностью; Рм - цена единицы материальных ресурсов; £j - энергоемкость i-ой

технологии с единичной интенсивностью; РЕ - цена единицы энергетических ресурсов;

Ki - капиталоемкость i-ой технологии с единичной интенсивностью; D, - прочие

удельные затраты по i-ой технологии с единичной интенсивностью.

При решении поставленной задачи вводятся следующие ограничения:

по условию выполнения программы восстановления деталей

п

¡=1

(34)

Ресурсы на восстановление всегда ограничены, и конъюнктура рынка трудовых,

материальных, энергетических, финансовых и прочих ресурсов накладывает свои

ограничения на выбор технологии восстановления деталей:

по условию использования трудовых ресурсов

п

Ä <5Т;

1=1

(35)

по условию использования материальных ресурсов

п

^ Mi а^ < 5М; ¡=1

(36)

по условию использования энергетических ресурсов

п

^ Ei < 5е; i=i

по условию использования финансовых ресурсов

по условию использования прочих производственных ресурсов

п

1=1

(39)

по условию использования на неотрицательность переменных

Х1 = 0(1 = 1,2,3,4 ...,п). (40)

Функция цели (35) и ограничения (36) - (40) представляют собой строго формализованную математическую модель выбора ресурсосберегающей технологии восстановления деталей, учитывающую технический и экономический аспекты ресурсосбережения.

Ресурсосберегающий эффект при восстановлении и упрочнении деталей пластическим деформированием проиллюстрирован на рисунке 18 и в таблице 1. Эффективность восстановления деталей по этой технологии обосновывается путем сопоставления трех возможных вариантов. По первому варианту детали изготавливаются на механическом заводе из переплавленного на металлургическом предприятии изношенного ремонтного фонда и затем через службу сбыта поставляются потребителю. Переработка вторичного сырья на металлургическом предприятии сопровождается вредными выбросами в атмосферу. По второму варианту осуществляется восстановление деталей пластическим деформированием непосредственно на участке ремонтного предприятия. Наиболее дорогостоящий, третий вариант, связан с добычей металла вновь.

Рисунок 19 - Ресурсосбережение за счет восстановления и упрочнения деталей

Таблица 1 - Ресурсосберегающие показатели применяемых технологий в сфере ремонта

сельхозтехники

№ Наименование Технико _

п/ п применяемой технологии технологическая х ара ктери стика Показатели ресурсоемкое™

а Л н . ■а н О О >3 §

X V т а X « 3 •й н О Н и О £ л е о е> О ■X л 5 _ = н £ СГ С 5 в ¡-

Л Я о о ^ $ ? и * г? а* ^ —' 1-е- и Н г о о Ч _ Ч 3 я 5 5 и в ^ о.-г <и н © К 1 1 ч ^ ® г 2 и я ° 3 § О 8 « . Я ? 1

£ § £ й 1 «С X СП X й £ С л * £

1. Литье 0,89 0.84 0,75 0.25 2,99 30,41 39,0 50 0,33

2. Обработка резанием 1,00 0,96 0,96 0,92 3,55 11,62 42,71 17 1

3. Штамповка 1.35 1,11 1,49 0,28 2,70 9.81 43,53 100 1

4. Восстановление пластическим

деформированием из 1,08 1,43 0,18 0 7,20 3733 160 1

5. Восстановление

наплавкой 0,90 0.87 0,78 0,31 0,40 5,57 20,52 25 0,85

В четвертом разделе «Исследование технологического процесса восстановления шлицсвых деталей карданных передач накаткой» представлены результаты теоретического и экспериментального исследования разработанных технологий.

Теоретическое моделирование основывалось на следующих технических вводных.

Нагретая до температуры пластической деформации 1° деталь 1 перемещают под действием усилия Р с постоянной скоростью V между вращающимися с частотой N накатными роликами 2 и профилирующими шлицевые впадины роликами 3. При этом происходит перераспределение металла с наружной на внутреннюю поверхность детали 1 за счет установленной величины перемещаемого для устранения износа и создания припуска для механической обработки металла Ь (рисунок 19).

Рисунок 19 - Схема деформации внешней поверхности и втулки карданной передачи

накаткой:

1 - восстанавливаемая деталь; 2 - деформирующие ролики; 3 -профилирующие ролики

В качестве основных факторов эксперимента были приняты частота вращения накатников К\, температура нагрева Хг и припуск на накатку Xi, параметром оптимизации являлось осевое усилие накатки Р. Факторный эксперимент типа 23 проведен в двукратной повторности. Выборка составляла 30 экспериментов.

Для Xi уровни факторов являются величинами дискретными (100, 125, 160, 200 мин "'), так как частота вращения шпинделя изменяется не плавно, а ступенчато в соответствии с конструктивными особенностями коробки станка. Кроме того, исходя из условий пластичности, принято, что при скорости вращения накатников ниже 100 мин"1 из-за интенсивного остуживания детали процесс в начальной стадии крайне затруднен и практически невозможен в конце по всей ее длине, а при частоте вращения выше 200 мин"1 происходит заклинивание накатных роликов.

Для Хг при нижнем уровне ниже 650 "С резко увеличивается напряжение текучести металла, что требует значительных усилий накатки и, соответственно, ведет к усложнению конструкции оснастки. Верхний уровень в 950 °С выбран потому, что при этой температуре деформация переходит в пластическую.

Для Xз уровни фактора определялись величиной износа рабочих поверхностей восстанавливаемой детали.

Гипотеза адекватности модели, проверенная по критерию Фишера, с доверительной вероятностью 0,95 подтвердилась. Уравнение регрессии имеет вид

Р = nae(-bT+cVhd, (41)

где а =0,93297, b = 0,00542475, с = 5,8883303, d = 0,6404138.

Новизной данного метода является многоэтапный подход к планированию эксперимента, включающий в себя: выбор функции распределения; составление матрицы планирования; определение границ уровней факторов; предварительный расчет коэффициентов уравнения; уточнение и окончательный расчет кривых; проверка сходимости и построение кривых.

Этот способ позволяет избежать или свести к минимуму ошибки и существенно ускорить процесс обсчета результатов эксперимента.

На основании полученных коэффициентов регрессии и результатов анализа уравнения можно сделать следующие выводы:

-с увеличением частоты вращения накатников осевое усилие незначительно увеличивается;

-с уменьшением температуры обрабатываемой детали из-за ее остуживания в функции времени накатки усилие деформации изменяется по экспоненциальному закону;

-с увеличение припуска на прокатку осевое усилие возрастает по линейной зависимости.

Реализация эксперимента позволила найти теоретически оптимальные режимы восстановления.

Рисунок 20 - Зависимость осевого усилия накатки от температуры обрабатываемой детали и глубины накатки

Графическая интерпретация в результате регрессионного анализа модели при фиксированной частоте вращения 100 мин"1 представлена на рисунке 20.

Исходя из данных, представленных на графике, наиболее оптимальными теоретическими режимами накатки полых шлицевых деталей карданных передач являются следующие: частота вращения накатников п = 100 мин"1; осевое усилие, прикладываемое к детали при накатке, Р = 200кН; температура преддеформа-ционного нагрева детали Г =900...950 °С.

Результаты экспериментальных проверок технологии и их сравнение с теоретическими приведены на рисунках 21, 22 и 23.

Температура преЭЗеформационного нагреба, °с

Рисунок 21 - Исследование технологических режимов при восстановлении шлицевой ступицы карданной передачи

Рисунок 22 - Исследование технологических режимов при восстановлении шлицевой втулки карданной передачи

Температура преЭЭеформационного нагреЬо, 0 С

Рисунок 23 - Исследование технологических режимов при восстановлении шлицевой ступицы раздачей отверстия пуансоном

В пятом разделе «Анализ показателей качества и эффективности технологий восстановления накаткой сложнопрофильных шлицевых деталей карданных передач» приводятся результаты и анализ геометрических, физико-механических и структурных показателей восстановленных деталей.

Анализируя данные микрометражных исследований следует, отметить, что диаметр впадины ступицы, имеющей внешнее расположение шлицев, после деформации достиг 55,4. ..57,4 мм (рисунок 24). Это дает общее приращение шлица в 2,8...3,4 мм.

24

Пнкрвап рашеров. ы-103

1 2

1 \ \

г' А Л \

/ И \ ч X1 1 V

Пнгсрвал размеров, мм

Рисунок 24 - Состояние шлицевой ступицы до (1) и после (2) восстановления по параметру «диаметр по впадине шлица»

Рисунок 25 - Состояние шлицевой втулки

до (1) и после (2) восстановления по параметру «диаметр по впадине шлицав»

Если из общей величины приращения размера исключить 0,6...0,8 мм, приходящихся на износ, то 1,6... 1,8 мм вполне достаточны для зубофрезерной операции.

У шлицевой втулки приращение профиля шлица составляет 2.3...2,4 мм. Исключив величину 1,2... 1,6 мм, приходящуюся на износ, получаем 1,1...0,8 мм - этого вполне достаточно для зубопротяжной операции (рисунок 25).

Данные микрометражных исследований подтверждают теоретические и экспериментальные предпосылки о высоких возможностях, заложенных в технологию накатки с размерным профилированием.

Исследованиями микротвердости поверхностного слоя шлица ступицы и втулки (рисунки 26, 27) в исходном состоянии установлено, что на глубине 0,1 мм от поверхности контролируемый параметр находится в пределах 260 МПа, далее, по мере углубления от поверхности, показатель микротвердости падает и на глубине 0,3 мм достигает 210 МПа. Это объясняется зоной термического воздействия при ТМО и процессами поверхностного упрочнения детали при эксплуатации.

0.5 1 1.5 2 :.5 Расстояние по гл\шне слоя, мм

1

1 - сосапаноспснная 2 - изношенная

-1

о.5 1 1.5 : :.5 Расстояние по глубине слоя, мм

Рисунок 26 - Микротвердость шлицев ступицы по глубине слоя

Рисунок 27 - Микротвердость шлицев втулки по глубине слоя

После восстановления шлицев ступицы накаткой микротвердость на глубине 0,1 мм от поверхности шлица возрастает на 37 %. Данное превышение объясняется двумя факторами: во-первых, упрочнением, протекающим при поверхностно-пластической деформации, и, во-вторых, вторичной деформацией поверхностного слоя, наблюдаемой при профилировании шлица. Упрочнение поверхностного слоя при восстановлении шлицевой поверхности накаткой с профилированием объясняется сдвиговыми и двойниковыми характеристиками процесса деформации. Тангенциальный сдвиг происходит на первой стадии деформации и характеризуется перемещением одной части кристалла по отношению к другой по определенной плоскости. А в конечной стадии деформации, при достижении перемещаемым металлом поверхности профилирующего ролика, наблюдается двойникование. Оно сопровождается ограничением перемещения металла в направлении профиля шлица и изменением направления касательной скольжения к поверхности профилирующего ролика.

Из данных эксперимента на статическую прочность (таблица 2) следует, что карданные валы автомобилей семейства ЗИЛ и ГАЗ, укомплектованные восстановленными накаткой шлицевыми ступицами и втулками, по показателям, характеризующим предел прочности, полностью отвечают требованиям, предъявляемым к новым изделиям.

Таблица 2. Статическая прочность восстановленных карданных валов автомобилей семейства ЗИЛ и ГАЗ

Номер детали Приложенная нагрузка, при которой произошло разрушение, кН Место и характер разрушения Заключение

ЗИЛ-1 9,5 Скручивание трубы Превышает допустимые

ЗИЛ-2 8,4 Скручивание трубы

ЗИЛ-З 8,8 Скручивание трубы -II-

ГАЗ-1 5,0 Скручивание трубы -II-

ГАЗ-2 5,2 Скручивание трубы -II-

ГАЗ-З 5,1 Скручивание трубы -II-

Испытания карданных валов автомобилей семейства УАЗ проводились в соответствии с инструкцией на автомобильном заводе в Ульяновске. Исходя из заводской инструкции, карданные валы должны выдерживать крутящий момент, равный 211 кН. Установлено, что статическая прочность карданных валов на 23-47 % превышает допустимый показатель.

Повышенные сжимающие напряжения в поверхностном слое (рисунок 28) шлица ступицы объясняются активным ограничением перемещения металла профилирующим роликом, воздействующим постепенно, рассредоточенно по времени, степени и глубине при поверхностно-пластической деформации. Разница в показателях остаточных напряжений шлицев ступицы в сравнении с шлицами втулки объясняется пассивным воздействием калибрующей оправки на поверхность формируемого шлица.

Данные о распределении остаточных напряжений у новых и восстановленных изделий обосновывают упрочнение поверхностного слоя восстановленного шлица сжимающими остаточными напряжениями. Кроме этого, отрицательные остаточные напряжения способствуют повышению сопротивления поверхности шлица усталостному разрушению.

Повышение показателей плотности дислокаций у восстановленных шлицев ;унок 29) объясняется поверхностно-пластической деформацией поверхности шлица, ¡ышение плотности дислокаций ведет к улучшению прочностных показателей ерхностного слоя. Характер распределения плотности дислокаций по глубине слоя эрит об относительно равномерном их распределении в поверхностном слое, данное тоятельство способствует повышению сопротивления их скольжению, что увеличивает чность деформированного металла. Показатели плотности дислокаций восстановленных гцевых поверхностей находятся в пределах (2,5...2,8)-1012 см"2, что не достигает дельнных показателей 10 см"2, при которых искажение кристаллических решеток ведет 5разованик> субмикротрещин, являющихся зародышем очагов усталостного износа.

+

о

-4

-5' -10 -12 -1-1

1 / 2

3 Ч

--

—' \ 4

1 поношенная вт\лка восстановленная вплка

' , 4 » '.ношенная ступица восстановленная ст\шша

1 2 4

Глубина слоя от поверхности шлица, мм

исунок 28 - График напряженного состояния изношенных и восстановленных шлицевых

деталей

1,5 1

0,5

2

-1

—--— \

/

37

I изношенная втулка восстановленная втулка изношенная ступица восстановленная стгпныа

4

Глубина слоя от поверхности шлица, мм

Рисунок 29 - График плотности дислокаций изношенных и восстановленных шлицевых

деталей

Макроструктура восстановленных шлицев (рисунок 30) характеризуется июшностью по глубине слоя, отсутствием зародышей трещин, наличие которых возможно >и выборе ошибочных режимов преддеформационного нагрева и схемы деформации при эрмообразовании. Сравнение макроструктуры восстановленных деталей с изношенными исунок 30) показывает на явное улучшение поверхностного и глубинного слоев остановленных шлицев. Наблюдаемое при этом уменьшение пористости и вытянутая

ориентация зерен подтверждают гипотезу о возможности управления процессом упрочнения поверхности восстанавливаемых деталей.

Рисунок 30 - Макроструктура изношенных и восстановленных шлицев ступиц (о) и втулок (б) (хЗ)

Микроструктура шлицев ступицы после калибрующей накатки (рисунок 31, а) по торцу шлица, на глубину до 0,5 мм характеризуется сорбитизированным перлитом. Сердцевина шлица состоит из перлита и феррита мелкозернистого строения. Основной металл представлен тонкопластинчатым перлитом с ферритом по границам аустеиитного зерна (рисунок 31, б). Тип, повышенная плотность распределения зерен, геометрия и топография структуры говорят об упрочнении фаз, происходящем при поверхностно-пластическом деформировании в процессе восстановления деталей накаткой с профилированием.

Рабочая поверхность восстановленных шлицев втулок по всей высоте шлица имеет нормализованную структуру (рисунок 31, а) состоящую из скрытопластинчатого перлита с ферритом по границам зерен. В процессе накатки втулок с последующим активным воздействием профилирующей оправки по впадинам и боковым поверхностям шлица наблюдается вытянутая вдоль оси втулки волокнистость структуры. В поперечном сечении зуба (рисунок 31, б) видны торцы вытянутых зерен, что говорит о начале процесса двойникования и о соответствующем упрочнении структуры восстановленного шлица.

Основной металл (рисунок 31, в) состоит из крупнозернистого перлита и феррита.

Структура после термообработки характеризуется однородностью мелкодисперсного мартенсита 1.. .2 балла.

Сравнение микроструктур термически обработанных восстановленных с серийными деталями указывает на различие в состоянии мартенсита; у серийной детали наблюдается его неоднородность (рисунки 32, 33).

Структура металла детали после восстановления и термообработки характеризуется однородностью мелкодисперсного мартенсита 1...2 балла.

Рисунок 32 - Микроструктура Рисунок 33 - Микроструктура шлица

восстановленного шлица после до восстановления (хЗОО)

термообработки(хЗОО)

Сравнительный микроструктурный анализ восстановленных и серийных деталей в закаленном состоянии показывает улучшение поверхностного слоя восстановленных методом профилирующей накатки деталей и подтверждает данные механических и физических характеристик.

В шестом разделе «Показатели технико-экономической эффективности технологии восстановления шлнцевых деталей» выполнен расчет годового экономического эффекта от внедрения результатов исследования в производство. В соответствии с ним себестоимость восстановления шлицевой втулки на 40 % и шлицевого вала более чем в 4 раза ниже стоимости новых изделий. Суммарный экономический эффект от внедрения результатов исследования при производственной программе 10 тысяч карданных передач составит порядка ! 0 млн рублей.

Технологический процесс с комплектами оснастки прошли производственную проверку и внедрены на предприятиях:

- ОАО «Новозахаркинский ремонтный завод» в 1996 г.;

- ОАО «Саратовский подшипниковый завод» в 1999 г.

Результаты работы доложены и получили положительную оценку на заседаниях техсоветов ОАО «Автовазтранс» и ОАО «Ульяновский автомобильный завод» в 2009 г.

Общие выводы

1. Анализом условий работы шлицевых сопряжений установлено, что на показатели работоспособности и долговечности превалирующе воздействуют контактные о„ и изгибающие а/ напряжения. Контактные напряжения при прокатывании шлицев друг относительно друга ведут к активному износу профиля, наибольшая величина которого наблюдается у вершины шлица. Напряжения на изгиб вызывают усталостные дефекты, ослабление прочности у основания, выкрашивание и поломку шлицев. Восстановление

шлицевых деталей способами нанесения дополнительных материалов на рабочие поверхности ведет к уменьшению прочностных показателей на 20-25 %, негативное воздействие на ресурс оказывает недостаточная контактная прочность и прочность на изгиб, а также зона термического воздействия от нанесения компенсирующего износ металла по всему профилю, и особенно у основания шлица.

2. Теоретические исследования рабочего процесса позволили выявить, что запас прочности у шлицевых деталей карданных передач, установленный заводом-изготовителем, обеспечивает возможность уменьшения толщины стенок деталей на 10-12 % (2-2,5 мм). Доказано, что наиболее высокой эффективностью обладают технологии, основанные на горячей пластической деформации и перемещении запаса металла накаткой в направлении восстанавливаемого шлица с одновременным размерным профилированием всей его поверхности от основания и до вершины. Новизной данных технических решений является обеспечение приращения профиля с минимальными припусками на механическую обработку, сохранение мономерной, упрочненной структуры, сопутствующей пластической деформации.

3. Теоретически исследованы схемы формообразования деталей с внешним и внутренним расположением шлицев. Предложены расчетные зависимости для прочностного анализа износного состояния шлицевых соединений, определения объемов изношенного и перемещаемого с целью восстановления металла эвольвентного профиля шлица. Установлены динамические закономерности перемещения металла накатными устройствами для схем формообразования:

- при продольной деформации шлицевой ступицы (ф. 26);

- при поперечной деформации шлицевой ступицы (ф. 27);

- при раздаче отверстия ступицы пуансоном в разъемном штампе (ф. 28);

- при формообразовании шлицевой втулки поперечной накаткой внешней поверхности (ф. 29);

- при одновременной продольной прокатке внешней поверхности и профилирования шлицев (ф. 30).

Применен новый метод разделения усилий по осям деформации, позволяющий снизить потребное усилие деформации до 30 %. Предложенные зависимости являются основой для инженерных расчетов конструкций оснастки для восстановления шлицевых деталей различных типоразмеров.

4. Математическим моделированием технико-экономических составляющих ресурсосбережения при выборе рационального способа восстановления установлены 22 основных критериальных значения многофакторной функции, оценивающей ресурс, безотказность, затраты ресурсов с позиции интенсивности технологий восстановления деталей Х{, при которых достигается минимум целевой функции С(Х) (ф. 33). Установлен ресурсосберегающий эффект при использовании способа пластической деформации, позволяющий сократить необратимые потери металла на 35 %, затраты труда на 86 % и энергозатраты на 77 %.

5. Теоретическим анализом схем формообразования шлицев при восстановлении деталей профилирующей накаткой с принятой фиксированной частотой вращения детали 100 мин"1 установлены рациональные режимы:

- осевое усилие, прикладываемое к детали при деформации, - 200-220 кН;

- температура преддеформационного нагрева - 900-950 °С;

- глубина внедрения деформирующего инструмента - 1-1,2 мм;

- скорость продольной подачи накатной оснастки - 0,5-0,7 мм/с.

Экспериментальной проверкой математической модели режимов формообразования

подтверждена 95 % сходимость данных.

6. На основании теоретических и экспериментальных исследований разработаны, изготовлены и проверены опытно-промышленные образцы оснастки для восстановления внутренних зубчатых профилей (патент 2108887 РФ) и оснастки для восстановления внешних шлицев (патент на полезную модель 73814 РФ). Накатные устройства позволяют получить критериальные показатели: увеличить диаметр впадин шлицев вала на 2,8-3,4 мм и уменьшить диаметр впадин шлицев втулки на 2,3-2,4 мм. Данные приращения профилей шлицев позволяют устранить износы и увеличить размеры восстанавливаемых вала на 2,2-2,6 мм и втулки на 1,6-1,7 мм, что достаточно для последующих зубофрезерных и зубопротяжных операций, обеспечивающих номинальные размеры деталей.

7. Анализом качественных составляющих разработанных технологий установлено, что высокотемпературная накатка с размерным профилированием внутренних и внешних шлицев и воссозданием первоначальных физико-механических и структурных свойств рабочих поверхностей установлено, что:

- микротвердость поверхностного слоя после профилирующей накатки возрастает на 25 %, что обусловливает протекающий процесс термомеханического упрочнения за счет пластического деформирования металла детали;

- показатель предела статической прочности, характеризующий стойкость восстановленного шпицевого соединения к напряжениям изгиба при кручении, на 20-25% превышает допустимый, установленный заводом-изготовителем.

- рентгеноструктурный анализ показал отсутствие концентраторов напряжений в опасных сечениях шлица; наведенные сжимающие остаточные напряжения сг1 + о2 распределены равномерно по всему периметру профиля шлица и повышаются на 15 %. Плотность дислокации, характеризующая изменения, протекающие в кристаллической решетке, повышается на 10-12 % и находится в пределах (2,5...2,8)-1012, что также подтверждает эффект упрочнения поверхности шлица;

- макро- и микроструктурное состояния образцов восстановленных профилирующей накаткой деталей характеризуются нормализованной структурой, состоящей из скрытопластинчатого перлита с ферритом по границам зерен. По впадинам и боковому профилю шлицев наблюдается вытянутая вдоль оси детали волокнистость структуры, что говорит о начале процесса двойникования при остановке процесса пластического перемещения металла профилирующим инструментом.

8. Проведенный технико-экономический анализ показал, что себестоимость восстановления шлицевой втулки на 40 % и шлицевого вала более чем в 4 раза ниже стоимости новых изделий. Суммарный годовой экономический эффект от внедрения результатов исследования при производственной программе 10 тысяч карданных передач составит 10247 тыс. руб.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Годунов, Н. Б. Пути повышения прочностных показателей шлицевых деталей карданных передач при их восстановлении/ Н. Б. Годунов, Ф. Я. Рудик //Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н. И. Вавилова. - 2008 - № 1. - С. 56-58 (0,23/0,15 п. л.).

2. Годунов, Н. Б. Проектирование параметров формообразования при восстановлении давлением шлицевых ступиц/ Н. Б. Годунов, Р. Я. Магомедов //Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н. И. Вавилова. - 2008 - № 1. - С. 57-59 (0,24/0,2 п. л.).

3. Годунов, Н. Б. Факторы, обеспечивающие долговечность шлицевых и зубчатых соединений/ Н. Б. Годунов Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н. И. Вавилова. - 2008 - № 6. - С. 61 - 63 (0,25 п. л.).

4. Годунов, Н. Б. Восстановление шлицевых втулок карданных передач профилирующей накаткой/ Н. Б. Годунов, Ф. Я. Рудик //Техника в сельском хозяйстве. - 2009 -№ 3. - С. 38-39 (0,15/0,1 п. л.).

5. Годунов, Н. Б. Восстановление шлицевых валов карданных передач профилирующей накаткой/Ф. Я. Рудик, С. А. Богатырев, Р. Я. Магомедов [и др.]// Технология машиностроения. - 2009.-№ 6. -С. 18-20 (0,25/0,15 п. л.).

6. Годунов, Н. Б. Обеспечение ресурсосбережения при разработке технологий восстановления/ Н. Б. Годунов//Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н. И. Вавилова. -200910. -С. 51-54 (0,4 п. л.).

7. Годунов, Н. Б. Восстановление шлицевых поверхностей накаткой с профилированием шлицев/Н. Б. Годунов//Справочник. Инженерный журнал. -2009.-№ 11,- С.14-17 (0,15 п. л.).

8. Годунов, Н. Б. Расчет параметров формообразования при восстановлении давлением шлицевых втулок карданных передач/ Н. Б. Годунов//Ремонт, восстановление, модернизация. - 2010. - № 1. - С. 30-32 (0,15 п. л.).

9. Годунов, Н. Б. Восстановление внешних шлицевых поверхностей пластической деформацией/ Н. Б. Годунов, СЛ. Богатырев, Р.Я. Магомедов//Вестник Саратовского гостехуниверситета. - 2010. -Хг 1 (44). - С.14-18 (0,45/0,2).

10. Годунов, Н. Б. Обоснование объема перемещаемого металла при восстановлении профиля шлицев раскаткой/ Н. Б. Годунов, //Вестник Саратовского гостехуниверситета. - 2010. - № 1 (44). - С. 21-24 (0,25).

11. Годунов, Н. Б. Оснастка для восстановления сложнопрофильных шлицевых поверхностей накаткой/ Ф. Я. Рудик, С. А. Богатырев, Н. Б. Годунов, Р. Я. Магомедов //Вестник Саратовского гостехуниверситета. - 2010. - № 2 (45). - С. 49-52(0,15/0,08 п. л.).

Патенты на изобретение

12. Патент С1 № 2108887, К и МПК В21Н5/00. Способ накатки внутренних зубчатых профилей/Богатырев С. А., Годунов Н. Б., Рудик Ф. Я. и [др.] - № 97107072; заявл. 30.04.98; Б.И. № 11.

13. Патент на полезную модель Ш 73814 ГШ МПК В23Р 6/00. Устройство для восстановления шлицевых поверхностей/Годунов Н. Б., Рудик Ф. Я., Богатырев С. А., Магомедов Р. Я. - № 2008104098 ; заявл. 04.02.2008; опубл. Б.И. №16.

Публикации в сборниках научных трудов, материалах конференций и семинаров

14. Годунов, Н. Б. Восстановление полых шлицевых деталей калибрующей накаткой/ Н. Б. Годунов, Ф. Я. Рудик, С.А. Богатырев//Рекомендации МСХ Сар. обл. -Саратов, 1997. - 29 с. (2,2/1,0 п. л.).

15. Годунов, Н. Б. Оценка показателей качества восстановленных деталей/ Н. Б. Годунов//Улучшение эксплуатации МТП: сб. науч. тр./ Саратовской госсельхозакадемии - 1997. - С. 58-64 (0,3/0,1 п. л.).

16. Годунов, Н. Б. Устройство для восстановления втулок карданной передачи накаткой/Ф. Я. Рудик, Н. Б. Годунов, С. А. Богатырев, А. Я. Змеев //Инф. л. № 19397. - Саратов : ЦНТИ, 1997. - 4 с. (0,1/0,05 пл.).

17. Годунов, Н. Б. Устройство для восстановления шлицевых ступиц карданных передач/Ф. Я. Рудик, Н. Б. Годунов, С. А. Богатырев, А. Я. Змеев //Инф. л. № 194- 97. - Саратов: ЦНТИ, 1997. - 4 с. (0,1/0,05 п. л.).

18. Годунов, Н. Б. Факторы, обуславливающие долговечность шлицевых соединений, и анализ ресурсосберегающих способов их восстановления/Н. Б. Годунов, Н. И. Кузнецов; ФГОУ ВПО Саратовский госагроуниверситет им. Н. И. Вавилова . 2007. -76 с. (4,75/3,5 п. л.)

19. Годунов, Н. Б. Восстановление шлицевых втулок карданных передач профилирующей накаткой/ Н. Б. Годунов, Ф. Я. Рудик //Технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструментов и технологической оснастки, 41: сб. материалов 10-й Междунар. науч.-практ. конф. - Санктпетербургский госполитехуниверситет , 2008. - С.56-61 (0,31/0,2 п. л.).

20. Годунов, Н. Б. Формирование и развитие системы ресурсосбережения в сфере восстановления деталей/ Н. Б. Годунов// Технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструментов и технологической оснастки, 42: сб. материалов 10-й Междунар. науч.-практ. конф. - Санктпетербургский госполитехуниверситет, 2008. - С. 61-65 (0,38 п. л.).

21. Годунов, Н. Б. Определение нагрузок от крутящего и изгибающего моментов на ведомый вал КТО Н. Б. Годунов, Р. Я. Магомедов// Технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструментов и технологической оснастки, 42: сб. материалов 10-й Междунар. науч.-практ. конф. - Санктпетербургский госполитехуниверситет. 2008. - С. 65-72 (0,62/0,4 п. л.).

22. Годунов, Н. Б. Обоснование возможности изменения размеров нерабочих поверхностей шлицевых деталей при их восстановлении давлением/Н. Б. Годунов //

Междунар. конф. «Вавиловские чтения», 4.2. — Саратовский госагроуниверситет им. Н.И. Вавилова. 2008. - С. 235-237 (0,24 п. л.).

23. Годунов, Н. Б. Устройство для восстановления шлицевых полых валов раскаткой отверстия/ Ф. Я .Рудик, Н. Б. Годунов, Р. Я. Магомедов //Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 100-летию проф. Красникова В.В. - Саратовский госагроуниверситет им. Н.И. Вавилова, 2008. - С. 103-108 (0,46/0,2 п. л.).

24. Годунов, Н. Б. Расчет технологических параметров при восстановлении полых шлицевых ступиц карданных передач давлением/ Ф. Я. Рудик, Н. Б. Годунов// Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 100-летию проф. Красникова В.В. -Саратовский госагроуниверситет им. Н.И. Вавилова, 2008. - С. 98-103 (0,47/0,25 п. л.).

25. Годунов, Н. Б. Расчет усилий при восстановлении шлицевых полых валов раскаткой отверстия/Н. Б. Годунов, Р.Я.Магомедов// Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 100-летию проф. Красникова В.В. - Саратовский госагроуниверситет им. Н.И. Вавилова, 2008. - С. 27-31 (0,38/0,22 п. л.).

26. Годунов, Н. Б. Бизнес-проектирование технологической модернизации отраслей АПК/Н. Б. Годунов, И. Л. Воротников//Сб. трудов 12-й Междунар. науч.-прукт. конф. независ, агр.-эк. общ. России. - М. : РГАУ; МСХА, 2008. - С. 323-326 (0,31/0,26 п. л.).

27. Годунов, Н. Б. Испытания на прочность восстановленных накаткой шлицевых деталей карданных передач автомобилей/ Н. Б. Годунов, Р. Я. Магомедов //Сб. мат. Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 100-летию проф. Вадивасова Д.Г. -Саратовский госагроуниверситет им. Н.И. Вавилова.: Сар.ГАУ, 2009. - С. 33-36 (0,3/0,2 п. л.).

28. Годунов, Н. Б. Формирование и развитие системы ресурсосбережения в сфере технологического обслуживания и ремонта сельскохозяйственной техники/Н. Б. Годунов/ЛТроблемы и персп. развития АПК : сб. материалов III Всерос. науч.-практ. конф. - Саратов : Наука, 2008. - С. 46-48 (0,24 п. л.).

Подписано в печать 30.04.10. Формат 60x84 1/16 Бумага офсетная. Гарнитура Times Печ. л. 2,0. Тираж 100. Заказ 395/347.

Федеральное государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования «Саратовский государственный агарный университет им. Н.И. Вавилова» 410600, г. Саратов, Театральная пл., 1.

Введение.

1 Постановка проблемы, цель и задачи исследования.

1.1 Напряженное состояние шлицевых соединений.

1.2 Основные дефекты шлицевых деталей карданных передач.

1.3 Способы восстановления сложнопрофильных деталей шлицевых и зубчатых соединений.

1.3.1 Анализ и техническая характеристика способов восстановления сложнопрофильных шлицевых и зубчатых поверхностей с нанесением компенсирующего износ металла.

1.3.2 Анализ и техническая характеристика способов восстановления сложнопрофильных шлицевых и зубчатых поверхностей без нанесения компенсирующего износ металла.

1.4 Обоснование условий обеспечения прочностных показателей шлицевых деталей при восстановлении.

1.4.1 Анализ напряженного состояния ведомого вала коробки передач.

1.4.2 Прочностной анализ шлицевого соединения.

1.4.3 Прочностной анализ толщины сечения стенки шлицевого вала.

1.5 Оценка ресурсосберегающего эффекта при восстановлении и упрочнении деталей сельскохозяйственной техники.

1.6 Выводы, цель и задачи исследования.

2 Теоретическое обоснование закономерностей формообразования при восстановлении шлицевых поверхностей накаткой.

2.1 Рабочая гипотеза и программа исследования.

2.2 Исследование и обоснование рациональных режимов восстановления шлицевых поверхностей накаткой.

2.3 Теоретическое моделирование процесса накатки шлицев.

2.4 Модель формирования качества при восстановлении сложнопрофильных шлицевых деталей накаткой.

2.5 Анализ износного состояния шлицевых деталей карданных передач.

2.5.1 Методика исследования износного состояния шлицевых деталей карданных передач.

2.5.2 Анализ износного состояния внешних и внутренних шлицевых поверхностей.

2.6 Теоретическое обоснование объема перемещаемого металла, компенсирующего величину износа и припусков на механическую обработку.

2.7 Расчет величины перемещаемого объема металла при восстановлении шлицевых ступиц.

2.8 Анализ и обоснование схем формообразования шлицевых поверхностей при их восстановлении накаткой.

2.9 Теоретический анализ напряженно-деформированного состояния при формообразовании шлицевых поверхностей.

2.9.1 Анализ схемы продольной деформации шлицевой ступицы.

2.9.2 Анализ схемы поперечной деформации шлицевой ступицы.

2.9.3 Анализ схемы раздачи отверстия ступицы пуансоном в разъемном штампе. 117 >

2.9.4 Анализ схемы формообразования шлицевой втулки поперечной накаткой внешней поверхности.

2.9.5 Анализ схемы одновременной продольной прокатки внешней поверхности и профилирования шлицев.

2.10 Выводы.

3 Математическое моделирование ресурсосберегающего эффекта при разработке восстановительных технологий.

3.1 Математическое моделирование рационального технологического процесса.

3.2 Моделирование ресурсосбережения при восстановлении деталей.

3.3 Выводы.

4 Исследование технологического процесса восстановления шлицевых деталей карданных передач накаткой.

4.1 Конструкции оснастки для восстановления шлицевых ступиц и втулок.

4.1.1 Конструкция оснастки при одновременной продольной деформации и поперечном профилировании шлицев ступицы.

4.1.2 Конструкция оснастки при одновременной прошивке отверстия деформирующим пуансоном и профилирующей накатки шлицев ступицы.

4.1.3 Конструкция оснастки при поперечной накатке внешней поверхности втулки с формированием шлицев полости профилирующей оправкой.

4.1.4 Конструкция оснастки при одновременной продольной накатке внешней поверхности втулки с продольным профилированием шлицев.

4.2 Обоснование и назначение режимов восстановления.

4.2.1 Теоретическое моделирование режимов технологического процесса в зависимости от принятых схем формообразования.

4.2.2 Исследование и оптимизация режимов восстановления сложнопрофильных шлицевых деталей накаткой.

4.3 Выводы.

5 Анализ показателей качества и эффективности технологий восстановления накаткой сложнопрофильных шлицевых деталей карданных передач.

5.1 Геометрические показатели качества восстановления.

5.1.1 Методика микрометражных исследований геометрических пара метров шлицевых деталей.

5.1.2 Методика анализа износного состояния ремфонда.

5.1.3 Геометрические показатели качества восстановленных накаткой шлицевых ступиц.

5.1.4 Геометрические показатели качества восстановленных накаткой шлицевых втулок.

5.2 Физико-механические показатели качества восстановления.

5.2.1 Методика исследования механических показателей качества восстановления.

5.2.2 Анализ механических показателей качества восстановления сложнопрофильных шлицевых деталей накаткой.

5.2.3 Методика исследования остаточных напряжений.

5.2.4 Методика исследования плотности дислокаций.

5.2.5 Анализ результатов исследования физических показателей качества восстановления.

5.2.6 Анализ исследования структурных составляющих.

5.3 Выводы.

6 Показатели технико-экономической эффективности технологии восстановления шлицевых деталей.

6.1 Апробация результатов исследований.

6.2 Показатели технико-экономической эффективности технологий восстановления шлицевых деталей накаткой.

Несмотря на то, что на современном этапе развития в стране рыночных отношений найдены пути и направления решения многих производственно-экономических отношений, проблема технического обеспечения всех отраслей и, особенно сельскохозяйственной, не решена по настоящее время.

Сложность ситуации связана прежде всего с тем, что производственникам приходится работать с устаревшей, мягко говоря, недостаточно надежной отечественной техникой. Следствием этого является постоянное нарастание такого критериального оценочного показателя техники как параметр потока отказов.

По данным профессора Денисова A.C. [1] уже после исчерпания половины установленного срока службы параметр потока отказов шасси автомобиля КАМАЗ возрастает приблизительно в два раза, рисунок 1.

М-1 i 0,35 I i 0,25~ js о ?

0,150 100 200 300 400 500

Наработка, тыс. км

Рисунок 1,- Изменение параметра потока отказов шасси автомобиля КАМАЗ: 1 - экспериментальная зависимость; 2 — теоретическая зависимость.

Важным резервом повышения эффективности использования техники, экономии материальных и топливно-энергетических ресурсов и наряду с этим источником, способствующим развитию эколого-ресурсосберегающих мероприятий является восстановление изношенных деталей [2]. у

V

Вовлечение в хозяйственный оборот возобновляемых источников ресурсосберегающих технологий во всех сферах производственной деятельности позволит частично решить проблему громадного перерасхода материально-энергетических ресурсов в стране. Производственная сфера в России в среднем превышает показатели развитых капиталистических стран по энергоемкости в 1,4 раза и по металлоемкости в 2,0 раза [3].

Экономическая целесообразность восстановления деталей обусловлена возможностью неоднократного их использования. При этом себестоимость восстановления зависит от принятой технологии восстановления и, как правило, не превышает 75 % стоимости новых. Ресурс восстановленных изделий также находится в прямой зависимости от принятой технологии восстановления и может составлять от 0,8 до 1,2 ресурса новых, что также говорит о высоком техническо-экономическом потенциале данного производственного направления [4].

Резкое удорожание сельскохозяйственной техники и запасных частей к ней на современном этапе ведут к удорожанию продукции в сельскохозяйственной сфере. Это объясняется, прежде всего, тем, что в сельском хозяйстве порядка 95 % основных производственных фондов имеют промышленное происхождение и они создаются в других отраслях народного хозяйства. А это означает прямую взаимосвязь промышленности и сельского хозяйства [5]. Зависимость ценового диспаритета от используемой техники и слабой государственной поддержки сельскохозяйственных производителей ведет к диспропорции доходной составляющей сельскохозяйственного производителя - по произведенной цене продукта он не реализуется, а по заниженной цене - теряется смысл его производства. Все это дополнительно усугубляется нынешними кризисными явлениями.

В связи с этим приобретение новой дорогостоящей техники для большинства хозяйств не представляется возможным, а старое оборудование не может решить проблему технического обеспечения производства. В итоге получается экономически курьезная ситуация — приобретение новой техники 9 не представляется возможным по причине современной финансовой несостоятельности, а частые отказы и необходимость их постоянного устранения и низкая производительность старой приводят к значительным финансовым потерям, растянутым по времени, что в итоге приблизительно равнозначно. Это, несомненно, повышает себестоимость производимой продукции, резко снижает конкурентоспособность отечественной сельскохозяйственной продукции. \

Подтверждением этому являются данные о том, что совокупные цены на промышленную продукцию для села росли в 3,5 раза быстрее, чем на сельскохозяйственную продукцию. Все это в итоге привело к тому, что в техническом отношении сельское хозяйство все более деградирует и в соответствии с анализом, проведенным россельхозакадемией [6] уже на 1993 год энергетическая мощность с 4 млн. л. с. снизилась до 1,6 млн. л. с. Парк тракторов сократился на 1/3, зерноуборочных и пр. комбайнов в 2 раза. Эта тенденция только с большей интенсивностью сохраняется и на текущий период.

В результате резкого количественного снижения парка машин возросли нагрузки на имеющуюся технику, которые и в относительно благополучные времена в 5 - 6 раз превышали идентичные нагрузки в развитых странах.

Все эти неблагоприятные обстоятельства привели к устареванию техники и, соответственно, снижению показателей безотказности и долговечности. Устаревший парк машин и невысокие показатели надежности обуславливают необходимость более частых ремонтно-обслуживающих воздействий, организации подразделений по восстановлению дорогостоящих, дефицитных и материалоемких деталей. Причем, технологии должны быть в высокой степени прогрессивными, обеспечивающими высокий ресурс восстановленных деталей, гибкими, обладающими возможностью легкой переналадки на другие изделия и, что Ю 5 очень важно, не превышать по показателям себестоимости восстановления 70-80% рубеж стоимости новых.

Восстановление изношенных деталей целесообразно также и с позиций ресурсосбережения и экологии [7 - 12].

При литье заготовок выход годных деталей не превышает 65 - 68 %, при этом порядка 6 - 7% металла выгорает — безвозвратные сырьевые материальные затраты значительны. Не менее значительны и энергетические потери, складывающиеся из постоянного повышения тарифов, которые необоснованно превышают экономически целесообразные величины.

Переработка металлолома на металлургических заводах сопровождается вредными экологическими последствиями. Установлено [13], что при производстве 10 млн. т. стали в год за счет выбросов вредное воздействие оказывается на площадь порядка 250 тыс. га.

Восстановительные же технологии обладают значительными потенциальными возможностями, так как наряду с возобновлением ресурса активно используется остаточный, они прогрессивны также по показателям материалоемкости, так как объемы поверхностей деталей, не подвергающихся изменениям при эксплуатации, как правило, многократно превышают объемы, приходящиеся на износ. Исходя из этого, проблема активного использования прогрессивных безотходных технологий восстановления деталей в нынешних условиях резко возрастает.

Вопросам создания основ прогрессивных технологий восстановления деталей уделено значительное внимание в трудах Д.Г. Вадивасова, В.И. Ерохина М.Н., Казарцева, И.С. Левитского, В.П. Лялякина, Г.Д. Межецкого, Ю.Н.Петрова, Ф.Я. Рудик, А.И. Селиванова, И.Е. Ульмана, В.А. Шадричева, Ю.Д. Пашина, С.А. Богатырева, В.И. Цыпцына, С.Ю. Элькина и др. ученых [14-29].

Из анализа литературных источников следует, что одним из наиболее прогрессивных направлений реализации задач по повышению долговечности восстановленных деталей, ресурсосбережения и сохранности природы являются технологии, основанные на пластической деформации металла.

Наиболее ощутимый вклад в развитие нового научного направления, основанного на использовании различных методов пластической деформации при восстановлении деталей пластической деформацией, внесли ученые СГАУ и ВНИИВИД. В работах [30 - 35] и др. исследователей представлена разнообразная по форме, размерам, величинам износов и массе номенклатура деталей, рекомендуемых к восстановлению методами пластической деформации. Однако проведенный анализ позволил сделать вывод о том, что еще целый ряд поверхностей могут представлять определенный научно-исследовательский и производственный интерес ввиду своих конструктивно -технологических особенностей. К этой разновидности можно отнести детали длинномерного внутреннего и внешнего шлицевого зацепления, представителями которых являются шлицевые детали карданных передач.

В ремонтной практике существует несколько направлений восстановления посадок, изношенных поверхностей.

Наибольшее применение при этом получили два — это восстановление деталей с использованием компенсирующего износ материала и - с использованием собственных запасов металла.

При разработке рациональной технологии назначение того или иного направления восстановления требует индивидуального инженерно ответственного подхода по отношению к каждому рассматриваемому объекту. Существующие методики определения рациональной технологии восстановления с использованием коэффициента долговечности не дают возможности получения достоверного прогноза ресурсных составляющих восстановленных деталей. Очевидно, что в своем лучшем состоянии восстановленная деталь должна соответствовать по своим ресурсополагающим показателям новым.

В этой связи особо важное значение приобретает анализ работы детали в сопряжении. Оценка нагруженного состояния деталей, места их

12 превалирующего нахождения и в целом необходимые физико-механические показатели должны составлять основу для разработки техпроцесса.

В связи с этим исследования, направленные на возобновление работоспособности деталей с высокими показателями качества и эффективности восстановления являются актуальными и практически значимыми не только для аграрного производства страны, но и при производстве новых машин.

Актуальность работы подтверждается также и тем, что она выполнялась по планам развития Саратовской области по научному направлению 1.2.9. «Комплексная региональная программа научно-технического прогресса в агропромышленном комплексе Поволжского экономического региона» на двадцать лет до 2010 года (№ Государственной регистрации 840005200), комплексной темы № 5 НИР СГАУ им. Н.И. Вавилова «Повышение надежности и эффективности использования мобильной техники в сельском хозяйстве» и планов НИОКР ОАО «Ульяновский автомобильный завод»

В настоящей работе решалась научно-техническая проблема, заключающаяся в том, что существующие научно-обоснованные методы, подходы и технические решения не позволяют обеспечить восстановление предельно-изношенных, металлоемких и ресурсообеспечивающих длинномерных шлицевых деталей без ущерба запасу прочности деталей, предложены принципиально новые процессы, основанные на размерном перемещении запасов металла в изношенной детали и формировании профиля без дополнительных, компенсирующих износ материалов с минимальными припусками на механическую обработку.

Цель работы: Повышение работоспособности сложнопрофильных шлицевых деталей автотракторных карданных передач путем разработки прогрессивных ресурсосберегающих технологий их восстановления и упрочнения.

Объект исследования: Шлицевые детали карданных передач автомобилей ЗИЛ, ГАЗ и УАЗ.

Предмет исследований - закономерности формообразования шлицевых втулок и валов при их восстановлении накаткой с перемещением запасов металла с нерабочих поверхностей на изношенные шлицы и их размерного профилирования.

Научные положения и результаты, выносимые на защиту:

1. Закономерности условий работы и износа шлицевых поверхностей деталей карданных передач.

2. Математическое описание эффективности технологических процессов восстановления деталей пластической деформацией с гарантированным обеспечением качественных и ресурсосберегающих показателей.

3. Расчетно-теоретические методы обоснования и назначения технологических параметров и режимов при восстановлении шлицевых втулок и валов.

4. Параметры управляющих воздействий, обеспечивающих увеличение ресурса и ресурсосбережение восстановленных шлицевых деталей накаткой с профилированием поверхностей.

5. Способы, устройства, технологические процессы, технико-экономические и ресурсосберегающие показатели эффективности восстановления сложнопрофильных шлицевых поверхностей накаткой с профилированием шлицев.

Научная новизна работы заключается в комплексном подходе к решению проблемы возобновления ресурса сложнопрофильных шлицевых втулок и валов, в результате чего:

1. Теоретически обоснована технико-экономическая целесообразность восстановления сложнопрофильных шлицевых деталей методом накатки с профилированием шлицев, обеспечивающим высокое качество и эффективность технологического процесса.

2. Исследованы и теоретически проанализированы схемы формообразования и напряженно-деформированного состояния процесса восстановления деталей накаткой с профилированием шлицев, необходимые для проектирования оснастки и разработки технологических процессов.

3. Разработаны математические модели напряженно-деформированного состояния, оптимизирующие технологические режимы восстановления сложнопрофильных шлицевых поверхностей накаткой с профилированием шлицев.

4. Разработаны комплекты оборудования и оснастки для восстановления сложнопрофильных шлицевых втулок и валов накаткой с профилированием шлицев.

Практическая ценность работы заключается тем, что в результате проведенных исследований:

1. Разработаны технологические направления восстановления сложнопрофильных шлицевых деталей накаткой, обеспечивающие возможность комплексного устранения износных дефектов с возобновлением ресурса без использования дополнительных, компенсирующих износ материалов.

2. Созданы принципиально новые технологические процессы и оснастка для восстановления сложнопрофильных поверхностей накаткой с размерным профилированием на доступном универсальном оборудовании.

3. Появилась возможность анализировать, рассчитывать, выбирать и назначать рациональные конструктивные параметры оснастки, инструмента и технологические режимы для профилирующей накатки шлицевых деталей при их восстановлении.

Реализация результатов работы. Технологические процессы с комплектами оснастки для восстановления шлицевых деталей карданных передач накаткой с размерным профилированием шлицевых поверхностей внедрены и прошли проверку на:

- ОАО «Новозахаркинский ремонтный завод» - 1996 год.

- ОАО «Саратовский ГПЗ» - 1999 год.

- ОАО «Камаз» - 1999 год.

- ОАО «Ульяновский автомобильный завод» - 2008 - 2009 г.г.;

- Автоваз - 2009 год.

Материалы работы используются в лекционных курсах дисциплин «Надежность и ремонт машин», «Монтаж, эксплуатация и ремонт оборудования», «Диагностика, эксплуатация и ремонт оборудования», курсовом и дипломном проектировании студентами ФГОУ ВПО «СГАУ им. Н.И. Вавилова».

Апробация работы. Материалы исследований были доложены, обсуждены и получили положительную оценку:

- на научных конференциях профессорско-преподавательского состава СИМСХ и СГАУ им. Н.И. Вавилова (г. Саратов 1997 -2010 г.г.);

- на международных конференциях «Вавиловские чтения» (г. Саратов 2007-2009 г.г.);

- на международных конференциях к юбилейным датам профессоров Красникова В.В., Рыбалко А.Г. и Вадивасова Д.Г. (г. Саратов 2008 - 2009 г.г.);

- на научно-техническом совете «Саратовского государственного подшипникового завода № 3» в 1993 г.;

- на научно-техническом совете ОАО «Автоваз» в 2009 году;

- на научно-техническом совете ОАО «Ульяновский автомобильный завод» в 2009 году;

- на международной конференции С. Петербургского технического университета (г. С.-Петербург 2007 г.);

- на научно-технических советах ОАО «Саратовский ГПЗ»в 1999 г. Публикации. По теме диссертации опубликовано 28 печатных работ, в том числе: 1 монография с подробным изложением материалов работы, 1 рекомендации, 11 статей, рекомендованных ВАК РФ, 1 патент на изобретение и 1 патент на полезную модель. Общий объем печатных работ составляет 13,65 п.л., из них лично автору принадлежит 9,54 п.л.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести разделов, выводов, списка использованной литературы из 217 наименований и приложений 30 страниц.

Общие выводы:

1. Анализом условий работы шлицевых сопряжений установлено, что на показатели работоспособности и долговечности превалирующе воздействуют контактные <ТН и изгибающие напряжения. Контактные напряжения при прокатывании шлицев друг относительно друга ведут к активному износу профиля, наибольшая величина которого наблюдается у вершины шлица. Напряжения на изгиб вызывают усталостные дефекты, ослабление прочности у основания, выкрашивание и поломку шлицев. Восстановление шлицевых деталей способами нанесения дополнительных материалов на рабочие поверхности ведет к уменьшению прочностных показателей на 20%-25%, негативное воздействие на ресурс оказывает недостаточная контактная прочность и прочность на изгиб, а также зона термического воздействия при нанесении компенсирующего износ металла по всему профилю и, особенно, у основания шлица.

2. Теоретические исследования рабочего процесса позволили выявить, что запас прочности у шлицевых деталей карданных передач, установленный заводом-изготовителем, обеспечивает возможность уменьшения толщины стенок деталей на 10-12% (2-2,5 мм). Доказано, что наиболее высокой эффективностью обладают технологии, основанные на горячей пластической деформации и перемещении запаса металла накаткой в направлении восстанавливаемого шлица с одновременным размерным профилированием всей его поверхности от основания и до вершины. Новизной данных технических решений является обеспечение приращения профиля с минимальными припусками на механическую обработку, сохранение мономерной, упрочненной структуры, сопутствующей пластической деформации.

3. Теоретически исследованы схемы формообразования деталей с внешним и внутренним расположением шлицев. Предложены расчетные зависимости для прочностного анализа износного состояния шлицевых соединений, определения объемов изношенного и перемещаемого с целью восстановления металла эвольвентного профиля шлица. Установлены динамические закономерности перемещения металла накатными устройствами для схем формообразования:

- при продольной деформации шлицевой ступицы (ф. 71, 72,73);

- при поперечной деформации шлицевой ступицы (ф. 82, 832, 84);

- при раздаче отверстия ступицы пуансоном в разъемном штампе (ф. 92);

- при формообразовании шлицевой втулки поперечной накаткой внешней поверхности (ф. 102,103,104);

- при одновременной продольной прокатке внешней поверхности и профилирование шлицев (ф. 109,110, 111).

Применен новый метод разделения усилий по осям деформации, позволяющий снизить потребное усилие деформации до 30%. Предложенные зависимости являются основой для инженерных расчетов конструкций оснастки для восстановления шлицевых деталей различных типоразмеров.

4. Математическим моделированием технико-экономических составляющих ресурсосбережения при выборе рационального способа восстановления установлены 22 основных критериальных значений многофакторной функции, оценивающей ресурс, безотказность, затраты ресурсов с позиции интенсивности технологий восстановления деталей Xi, при которых достигается минимум целевой функции С(Х) (ф. 114). Установлен ресурсосберегающий эффект при использовании способа пластической деформации, позволяющий сократить необратимые потери металла на 35%, затраты труда на 86% и энергозатраты на 77%.

5. Теоретическим анализом схем формообразования шлицев при восстановлении деталей профилирующей накаткой с принятой

209 фиксированной частотой вращения детали 100 мин"1 установлены рациональные режимы:

- осевое усилие, прикладываемое к детали при деформации - 200 -220 кН;

- температура преддеформационного нагрева — 900-950° С;

- глубина внедрения деформирующего инструмента - 1 -1,2 мм;

- скорость продольной подачи накатной оснастки- 0,5-0,7 мм/с. Экспериментальной проверкой математической модели режимов формообразования подтверждена 95% сходимостью данных.

6. На основании теоретических и экспериментальных исследований разработаны, изготовлены и проверены опытно-промышленные образцы оснастки для восстановления внутренних зубчатых профилей (патент 2108887 РФ) и оснастки для восстановления внешних шлицев (патент на полезную модель №73814 РФ). Накатные устройства позволяют получить критериальные показатели: увеличить диаметр впадин шлицев вала на 2,8 - 3,4 мм и уменьшить диаметр впадин шлицев втулки на 2,3 - 2,4 мм. Данные приращения профилей шлицев позволяют устранить износы и увеличить размеры восстанавливаемых вала на 2,2 - 2,6 мм и втулки на 1,6 - 1,7 мм, что достаточно для последующих зубофрезерных и зубопротяжных операций, обеспечивающих номинальные размеры деталей.

7. Анализом качественных составляющих разработанных технологий установлено, что высокотемпературная накатка с размерным профилированим внутренних и внешних шлицев и воссозданием первоначальных физико-механических и структурных свойств рабочих поверхностей установлено, что:

- микротвердость поверхностного слоя после профилирующей накатки возрастает на 25%, что обуславливает протекающий процесс термомеханического упрочнения за счет пластического деформирования металла детали;

210

- показатель предела статической прочности, характеризующий стойкость восстановленного шлицевого соединения к напряжениям изгиба при кручении, на 20-25% превышает допустимый, установленный заводом-изготовителем;

- рентгеноструктурный анализ показал отсутствие концентраторов напряжений в опасных сечениях шлица; наведенные сжимающие остаточные напряжения С"1+ 0? и распределены равномерно по всему периметру профиля шлица и повышаются на 15%.

Плотность дислокации, характеризующая изменения, протекающие в кристаллической решетке, повышается на 10-12% 1 и находится в пределах (2,5.2,8) ■ 10 что также подтверждает эффект упрочнения поверхности шлица;

- макро- и микроструктурное состояния образцов восстановленных профилирующей накаткой деталей характеризуются нормализованной структурой, состоящей из скрытопластинчатого перлита с ферритом по границам зерен. По впадинам и боковому профилю шлицев наблюдается вытянутая вдоль оси детали волокнистость структуры, что говорит о начале процесса двойникования при остановке процесса пластического перемещения металла профилирующим инструментом.

8. Проведенный технико-экономический анализ показал, что себестоимость восстановления шлицевой втулки на 40% и шлицевого вала более чем в 4 раза ниже стоимости новых изделий. Суммарный годовой экономический эффект от внедрения результатов исследования при производственной программе 10 тысяч карданных передач составит 10247 тыс. руб.

1. Денисов A.C. Основы формирования эксплуатационно - ремонтного цикла автомобилей. - Саратов: СГТУ, 1999. - 352 с.

2. Черновол М.И., Поединок С.Е., Степанов Н.Е. Повышение качества восстановления деталей машин. — К.: Техника, 1989. — 168 с.

3. Смирнов К.И., Растегаев Н.Е. Экономное использование топливно-энергетических и материальных ресурсов в АПК. М.: ЦНТИПР МСХиПр РФ, 1989.-84 с.

4. Рудик Ф.Я. К проблеме обеспечения машин запасными частями /Сб.трудов СИМСХ. Саратов: СХИ, 1991.-е. 12-22.

5. Отчет о работе отделения механизации, электрификации и механизации сельскохозяйственного производства за 1992 год. — М.: Россельхозакадемия, 1993.-61 с.

6. Лялякин В.П., Кононогов A.M. Совершенствование организации восстановления деталей в СССР и за рубежом /Аналитический обзор/ М.: Информагротех, 1991. -40 с.

7. Черноиванов С.С. Пути дальнейшего развития восстановления деталей //Техника в сельском хозяйстве. 1981, № 6. с. 51-52.

8. Ю.Рассказов М.Я. Восстановлению деталей индустриальную основу //Техника в сельском хозяйстве. 1978, №11. — с. 42-45

9. Техническое обслуживание и ремонт сельскохозяйственной техники в хозяйствах. Справочник. М.: ГОСНИТИ, 1992. - 201 с.

10. Воротников И.Л., Годунов Н.Н. Организационно-экономические основы ресурсосберегающей деятельности в сельском хозяйстве (на примере Саратовской области) //Вестник СГАУ, 2007. с. 53-55.

11. Экономное использование топливно-энергетических и материальных ресурсов в АПК. М.: ЦНТИПиР, 1989. - 85 с.

12. Вадивасов Д.Г. К проблеме решения технологических и организационных основ восстановления изношенных деталей машин /В кН. «Ремонт и диагностика машин». Калуга: 1973. - с. 56-61.

13. Казарцев В.И. Ремонт машин. М.: - Л.: Сельхозиздат, 1981. - 583 с.

14. Левитский И.С. Технология ремонта машин и оборудования. М.: Колос, 1975.-559 с.

15. Межецкий Г.Д. Повышение долговечности головок и крышек цилиндров дизелей путем совершенствования технологий ремонта. Автор, дисс. .докт. техн. наук- Саратов: 1994. — 42 с.

16. Петров Ю.Н. Основы ремонта машин. — М.: Колос, 1972. 350 с.

17. Рудик Ф.Я. Технологические основы восстановления деталей сельскохозяйственной техники калибрующей накаткой. Автор, дисс. докт. техн. наук Саратов: 1994. - 33 с.

18. Селиванов А.И. Справочная книга по технологии ремонта машин в сельском хозяйстве. -М.: Колос, 1975. 600 с.

19. Ульман И.Е. Ремонт машин. — М.: Колос, 1967. 504 с.

20. Шадричев В.А. Ремонт автомобилей. М.: Высшая школа, 1970. -325 с.

21. Сафонов В.В. Повышение долговечности ресурсосберегающих агрегатов мобильной сельскохозяйственной техники путем применения метало держащих смазочных композиций. Автор дисс. докт. тех. наук. Саратов, 1999. - 36 с.

22. Цыпцын В.И. Повышение долговечности отремонтированных деталей совершенствованием технологии приработки и применением упрочняющих покрытий. Автор, дисс. докт. техн. наук. - М.: 1991.-36 с.

23. Рудик Ф.Я., Элькин С.Ю. Электромеханическая обработка при восстановлении пружин и рессор. Саратов ФГОУ ВПО «СГУ», 2002.- 132 с.

24. Элькин С.Ю. Технологические основы восстановления упругих элементов мобильной сельскохозяйственной техники. Автор, дисс. . докт. тех. наук. Саратов, 2002. - 44 с.

25. Пашин Ю.Д. Исследование некоторых технологических процессов восстановления деталей шестеренчатых насосов тракторных гидросистем. Автор, дисс. канд. техн. наук Саратов: 1967. — 40 с.

26. Богатырев С.А. Теоретические основы восстановления деталей сельскохозяйственной техники пластическим деформированием. Автор дисс. докт. тех. наук. — Саратов: 2002. 37 с.

27. О.Богатырев С.А. Технология восстановления втулок сборных звеньев гусениц тракторов и комбайнов давлением. Автор, дисс. канд. техн. наук Саратов: 1989. - 20 с.

28. Бисекенов А.Б. Разработка и исследование процесса восстановления давлением шестерен, изношенных по торцам и толщине зубьев. Автор, дисс. канд. техн. наук Саратов: 1978. - 24 с.

29. Миклин В.Г. Исследование и разработка технологического процесса восстановления давлением прецизионных деталей тракторных гидрораспределителей. Автор, дисс. канд. техн. наук-Саратов: 1983.- 19 с.

30. Садчиков A.B. Технология восстановления шатунов карбюраторных двигателей давлением. Автор, дисс. канд. техн. наук Саратов: 1987.- 18 с.

31. Хурин Г.А. Исследование процесса упрочнения восстанавливаемых давлением звеньев гусениц тракторов класса Зтс. Автор, дисс. канд. техн. наук Саратов: 1974. — 25 с.

32. Левитский И.С. Организация ремонта и проектирования сельскохозяйственных ремонтных предприятий. М.: Колос, 1977. — 240 с.

33. Воловик Е.П. Справочник по восстановлению деталей. М.: Колос, 1981.-352 с.

34. Кос и.И., Зорин В.А. Основы надежности дорожных машин. М.: Машиностроение, 1978. - 165 с.

35. Ермолов Л.С., Кряжков В.М., Черкун В.Е. Основы надежности сельскохозяйственной техники. -М.: Колос, 1982. 271 с.

36. Трикозюк В.А. Повышение надежности автомобиля. — М.: Транспорт, 1980.-88 с.

37. Лукинский B.C., Костиков Ю.Г., Зайцев Е.И. Расчет надежности узлов трансмиссии и подвески автомобиля. О.: ЛИСИ, 1976. - 80 с.

38. Сафонов В. А. Исследование взаимного влияниясопряжений трансмиссии. Авт. дисс. канд. наук-Л.: ЛИСИ, 1982., 18 с.

39. Когаев В.П. Расчеты на прочность при напряжениях, перемещенных по времени. М.: Машиностроение, 1993. - 364 с.

40. Когаев В.П., Дроздов Ю.Н. Прочность и износостойкость деталей машин. М.: Высшая школа, 1991. - 320 с.

41. Гузенков П.Г. Детали машин. М.: Высшая школа, 1986. - 359 с.

42. Кудрявцев В.Н. Детали машин. Л.: Высшая школа, 1980. - 265 с.

43. Партон В.З., Морозов Е.М. Механика упругопластического разрушения. -М.: Наука, 1985. 502 с.

44. Трощенко В.Т. Деформирование и разрушение металлов при многоцикловом нагружении. К.: Наукова думка, 1981. - 342 с.

45. Bily M. Dependability of Mechanical Sistems. Elsevier. Amsterdam-Oxford-New York Tokyo, - 390.

46. Gabner E. Zur experimentallen Lebensdanermitlung von Konstruktionselementen mit zufallartigen Beanspruchungen// Materiallprutung. 1973. Bd. 15.N6.-S. 197-228.

47. Автомобиль: Основы конструкции /Под редакцией А.Н. Островцева. М.: Машиностроение, 1976. - 279 с.

48. Автомобиль ГАЗ — 3102 «Волга»: Основы конструкции /Под редакцией А.Н. Островцева. М.: Машиностроение, 1976. — 304 с.

49. Автомобиль ГАЗ — 66: Описание конструкции и технического обслуживания.- М.: Высшее издательство, 1970. — 488 с.

50. Автомобиль: Устройство, эксплуатация и безопасность движения. -М.: Машиностроение, 1972. 305 с.

51. Автомобили КАМаЗ 5320 и УРАЛ - 4320: Учебное пособие для подготовки водителей. -М.: Машиностроение, 1981. - 375 с.

52. Автомобили ГАЗ 69: Описание конструкции. - М.: Машгиз, 1963254 с.

53. Лопата А.Я., Тартаковский И.П. Шпоночные и зубчатые (шлицевые) соединения. М.: - К.: Машгиз, 1960. - 130 с.

54. Пастухов А.Г. Теоретическое обоснование направлений повышения надежности агрегатов механических трансмиссий. — Харьков, Вестник ХНТЧСХ, 2006, вып. 47. с. 240-244.

55. Пастухов А.Г. Формирование и контроль, исследование и прогнозирование надежности агрегатов механических трансмиссий с.х. техники М.: 11 Сб. материалов международной конференции, МГАУ, 2007, 41, - с. 218-263

56. Скундин Г.Н., Никитин В.Н. Шлицевые соединения. М.: Машиностроение, 1981.-126 с.

57. Скундин Г.Н. Вейнценфельд И.Н., Морозов К.П. Исследование закономерности неравномерного износа шлицев вдоль их длины //Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1975. №9. с. 39-40.

58. Скундин Г.Н., Никитин В.Н. Влияние геометрических параметров шлицевых соединений на износостойкость шлицев //Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1973. №8. - с. 42-43.

59. Гуревич A.M. Конструкция тракторов и автомобилей. М.: Агропромиздат, 1989. - 318 с.

60. Bily М. Dependability of Mechanical Sistems. Elsevier. Amsterdam oxford New-York - Tokyo, 1989. - 390 c.

61. Детали машин /Под редакцией A.B. Ачеркана, т. 1 М.: Машиностроение, 1978. -430 с.

62. Справочник технолога-машиностроителя /Под редакцией A.B. Ачеркана, т. 2. — М.: Машиностроение. 1975. 541 с.

63. Добровольский В.А. Детали машин. М.: Машгиз, 1967. - 360 с.

64. Батурин А.Г. Детали машин. М.: Машгиз, 1968. - 315 с.

65. Попов А.И. Техническая механика и детали машин. М.: Машиностроение, 1974.— 298 с.

66. Справочник металлиста, т.2 М.: Машиностроение, 1967. - 768 с.

67. Годунов Н.Б. Повышение долговечности полых длинномерных шлицевых деталей сельскохозяйственной техники при их восстановлении давлением. Саратов, СГАУ, дис. канд. наук, 1997. - 156 с.

68. Грохольский Н.Ф. Восстановление деталей машин и механизмов сваркой и наплавкой. — M.: -JL: Машиностроение, 1968. 320 с.

69. Н.И. Доценко. Восстановление автомобильных деталей сваркой и наплавкой. — М.: Транспорт, 1972. 351 с.

70. Амелин Д.В., Рыморов Е.В. Новые способы восстановления и упрочнения деталей машин электроконтактной наваркой. М.: Агропромиздат, 1987.- 151 с.

71. Аскинази Б.М. Упрочнение и восстановление деталей электромеханической обработкой. JL: Машиностроение, 1977. - 151 с.

72. Авдеев Н.В. Металлирование. М.: Машиностроение, 1978, - 184 с.

73. Metallpulver Flammspritzen reparatur Technologie für kleine Werkstatier //Agrartechnik. № 11. S 488 - 490.

74. Instandsetzung von Ventilfuhmngen^Craftland, 1985, lg. 59, №9. - S 636-637.79.1nstandsetzung von Zahnradern durch chemische Vernickeln// Agrartechnik. 1985, № 11, - S 502-503.

75. Потальевский А.Г. Сварка в углекислом газе. — М.: Машиностроение, 1984.-85 с.

76. Растошинский M. А. Восстановление полуосей наплавкой. Автомобильный транспорт, 1966, № 2. — с.22-29.

77. Черноиванов С.С. Востановление шестерен и шлицевых валов. — М.: ЦНИТЭИ, 1978.-с. 13-21.

78. Вальцев А.П. и др. Восстановление шлицевых валов//Техника в сельском хозяйстве, 1981, № 1.-е. 54-56.

79. A.C. 1590307, СССР, МКИ В23Р6/00. Способ восстановления шлицевых поверхностей. Бюл. № 33, 1990.

80. Молодых Н.В. Восстановление деталей машин. Справочник. М.: Машиностроение, 1989. - 480 с.

81. А.С. № 307877/СССР/Способ восстановления изношенных поверхностей/А.В. Поляченко, Л.Б. Рогинский, Бюл № 21, 1971.

82. A.C. № 505554/СССР/Способ восстановления изношенных поверхностей/ Л.Б. Рогинский, В.П. Михайлов, В.М. Волфсон, A.B. Поляченко, Бюл № 9, 1976.

83. Кириллов A.B. Разработка технологии восстановления горячей объемной штамповкой цилиндрических деталей дисковых зубчатых колес непостоянного зацеплении. Автор, дисс. канд. техн. наук -Саратов: 1983. —23 с.

84. Методические указания по нормированию расхода материалов на восстановление изношенных деталей машин. М.: Госкомсельхозтехника. ВНИИВИД «Ремдеталь», 1983. - 98 с.

85. Коротун Н.Н. Исследование процессов восстановления прямобочных шлицев на валах пластическим деформированием роликовым инструментом. Авт. дисс. канд. наук. М.: 1974. — 20 с.

86. Уткин B.C. Определение надежности зуба прямозубой передачи по условию контактной прочности. М.: Вестник машиностроения, 2007, № 3. с. 25-28.

87. Рудик Ф.Я., Годунов Н.Б., Богатырев С.А. Оценка показателей качества восстановленных деталей. /Улучшение эксплуатации МТП. // Сб. трудов СГАУ Саратов: 1997. - с. 18-21.

88. Рудик Ф.Я., Годунов Н.Б. Пути повышении прочностных показателей шлицевых деталей карданных передач при их восстановлении. -Саратов, Вестник СГАУ, 2008. №1, с. 53-56.

89. Годунов Н.Б. Факторы, обеспечивающие долговечность шлицевых изубчатых соединений. Саратов, Вестник СГАУ, 2008. - с. 61-63.220

90. Короткин В.И. Расчет изгибной прочности зубьев цилиндрических зубчатых передач Новикова. М.: Вестник машиностроения, 2007, № 4.-с. 9-12.

91. Кудрявцев В.Н., Державец Ю.А., Глухаров Е.Г. Конструкция и расчет зубчатых редукторов. Справочное пособие. Л.: Машиностроение, - 328 с.

92. Байнударов B.C., Павноченко A.B. Исследование напряжений изгиба в зубьях цилиндрических колес. М.: НИИ информтяжмаш, 1967, № 18.-9 с.

93. Брагин В.В. Определение напряженно-деформированного состояния зубьев цилиндрических колес. М.: Известия ВУЗов, Машиностроение, 1981. - с. 31-34.

94. ГОСТ 21354 87. Передачи зубчатые цилиндрические эвольвентные. Расчет на прочность. - М.: Издательство стандартов, 1988.-125 с.

95. Зеленин С.Ф., Молоков В.А. Учебник по устройству автомобиля. М.: «Русь Автокнига», 2002. 80 с.

96. Кудрявцев В.Н. Детали машин. JL: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1980. - 464 с.

97. Биргер И.А. и другие. Расчет на прочность деталей машин. Справочник. М.: Машиностроение, 1993. - 640 с.

98. Бренштейн И.Н., Селиванов К.А. Справочник по математике. М.: 1967.-60 с.

99. Н.Б. Годунов. Расчет параметров формообразования при восстановлении давлением шлицевых втулок карданных передач. /Ремонт, восстановление, модернизация. 2010, №1. с. 30 - 32.

100. Ю.Годунов Н.Б. Обоснование возможности изменения размеров нерабочих поверхностей шлицевых деталей при их восстановлении давлением. /Международная конференция «Вавиловские чтения», Саратов, СГАУ, 2008 г. с. 235-237.

101. Ш.Конкин М. Ресурсосбережение и его этапы. АПК экономика, управление. - 2000. - № 6. - с. 70-77.

102. Tietenberg Т. Environmental and Natural Resource Economics. Glenview Illinois-London, Scottt, Foresman and Company, 1984.-p.280.

103. Rus j. Natural Resource. Allocation, Economics and Policy.London.-N.Y., Methuen, 1985.-p. 166.

104. Смирнов К. А. Нормирование и рациональное использование материальных ресурсов / К. А. Смирнов. М.: Высшая школа, 1990. -304 с.

105. Крушевский A.B. Справочник по экономико-математическим моделям и методам. К.: Техника, 1982. - 208 с.

106. Опыт внедрения ресурсосбережения и безотходных производств // Тез. докл. науч. конф. Донецк: ИЭПАН УССР, 1987. - 186 с.

107. Рудик Ф. Я. Проектирование технологических процессов и конструирование оснастки для восстановления деталей калибрующей накаткой. М.: ВНИИМ, 1993. - 54 с.

108. Деев В. А., Батенков П.С. Экономическое обоснование технологического процесса восстановления детали. — Саратов: СХИ, 1993.-44 с.

109. Методика определения экономической эффективности новой техники. М.: Экономика, 1977. - 34 с.

110. Методика определения экономической эффективности применения новой техники //Вопросы экономики. — 1984. — № 9. — с. 141-152.

111. Краюхин Г.А. Экономическая эффективность изобретений и рационализаторских предложений. Л.: Лениздат, 1983. - 120 с.

112. Батеенков П.С. Расчет экономической эффективности внедрения новой техники.- Саратов: ЦНТИ, 1994.- 18 с.123 .Методика определения экономической эффективности новой технологии в АПК. М.: Минсельхоз РФ, 1998. - 168 с.

113. Конкин Ю.А. Экономика ремонта сельскохозяйственной техники. -М.: Колос, 1983.-414 с.

114. Шадричев В. А. Основы выбора рационального способа восстановления автомобильных деталей металлопокрытиями. М.: Машгиз, 1962. - 296 с.

115. Лебедев A.C. Технико-экономическая оценка покрытий при восстановлении деталей. Л.: Госвузиздат, 1964. - 43 с.

116. Воловик Е. Л. Технико-экономическая оценка современных методов восстановления. Ремонт и диагностика машин. Калуга: ГОСНИТИ, 1973.-с. 13-29.

117. Брин В.К., Закатов Ю.А., Масино М.А. Выбор рациональных способов восстановления автомобильных деталей. М.: ЦНТИ, 1976.-30 с.

118. Батищев А.Н. Обоснование рационального способа восстановления деталей. Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1992, № 9. - с. 30-31.

119. Рудик Ф.Я. Технологические основы восстановления деталей сельскохозяйственных машин калибрующей накаткой: Автор, дис. докт. техн. наук.- Саратов: 1994.-33 с.

120. Петухов Р. М. Оценка эффективности промышленного производства. -М.: Экономика, 1990. 35 с.

121. Карпунин М. Г. Жизненный цикл и эффективность машин. М.: Машиностроение, 1989. -312 с.

122. Воловик E.JI. Восстановление деталей, ремонт и диагностика машин. Калуга: ГОСНИТИ, 1977. - 320 с.

123. Крушевский А. В. Справочник по экономико-математическим моделям и. Киев: Техника, 1982. - 208 с.

124. Кроли О. А. Материально-техническое снабжение ресурсосберегающей деятельности. — М.: Экономика, 1988—207с.

125. Годунов Н.Б., Кузнецов Н.И. Факторы, обуславливающие долговечность и ресурсосбережение шлицевых соединений и анализ способов их восстановления. Саратов, СГАУ, 2007. - 76 с.

126. Ф.Я. Рудик, Н.Б. Годунов. Пути повышения прочностных показателей шлицевых деталей карданных передач при Pix восстановлении. /Вестник СГАУ, 2008 г. № 1, с. 56-58.

127. Н.Б. Годунов. Формирование и развитие системы ресурсосбережения в сфере восстановления деталей. /Материалы международной конференции, ч.1 С.-Пб.: С.-Пб ГТУ. 2008. - с. 61-65.

128. Рудик Ф.Я. Планирование многофакторного эксперимента при восстановлении муфт сцепления давлением/Повышение эффективности использования и ресурса сельскохозяйственной техники. //Сб. н. ст. Саратов, СГАУ, 1998. - с. 135-141.

129. ИО.Рудик Ф.Я. Богатырев С. А., Демченко Ю.А. Планирование многофакторного эксперимента при восстановлении деталей /Улучшение эксплуатации МТП: Сб. н.ст. Саратов, ГСХА, 1997. -с. 103-108.

130. Липкинд А.Г. Ремонт автомобиля ЗИЛ 130. - М.: Транспорт, 1970. -420 с.

131. Руководство по капитальному ремонту автомобиля УАЗ 460. -Алма Ата, 1978. - 46 с.

132. Технические условия на капитальный ремонт автомобиля КАМАЗ. -М.: ОНТИ-ГОСНИТИ, 1978. 125 с.

133. Корн Г. Справочник по математике. М.: Наука. — 831 с.

134. Деденко Л.Г., Керженцев В.В. Математическая обработка и оформление результатов эксперимента. — М.: Изд. МГУ. 1977. 280 с.

135. Нб.Румшинский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента. М.: Наука, 1971. - 212 с.

136. ГОСТ 27 503 81. Надежность в технике. Система сбора и обработки информации. -М.: Изд. стандартов. 1981.

137. Уик 4. Обработка металлов без снятия стружки. М.: Мир. 1965. -235 с.

138. Губкин С.И. Пластическая деформация металлов. М.: Металлургия, 1960. - 350 с.

139. Рудик Ф.Я. Проектирование оснастки для восстановления деталей калибрующей накаткой./Рекомендации. М.: ВНИИМ, 1993. - 58 с.

140. Годунов Н.Б., Магомедов Р.Я. Проектирование параметров формообразования при восстановлении давлением шлицевых ступиц. /Вестник СГАУ, 2008, №3. с. 57-59.

141. Рудик Ф.Я., Годунов Н.Б. Расчет технологических параметров при восстановлении полых шлицевых ступиц карданных передач давлением. /Международная конференция, посвященная 100-летию профессора Красникова В.В. Саратов: СГАУ, 2008. - с. 98-103.

142. Годунов Н.Б. Расчет параметров формообразования при восстановлении давлением шлицевых втулок карданных передач /Ремонт, восстановление, модернизация. 2010 г., №1. с.

143. Годунов Н.Б. Восстановление шлицевых поверхностей накаткой с профилированием шлицев /Справочник. Инженерный журнал. 2009, №11.-с.

144. Годунов Н.Б. Факторы, обеспечивающие долговечность шлицевых и зубчатых соединений. /Вестник СГАУ, 2008 г., №6. с. 61-63.

145. Рудик Ф.Я., Годунов Н.Б. Восстановление шлицевых втулок карданных передач профилирующей накаткой. /Материалы Международной конференции, 4.1 — С.-Пб.: С.-Пб ГТУ. 2008 г. с. 56-61.

146. Годунов Н.Б., Магомедов Р.Я. Расчет усилий при восстановлении шлицевых полых валов раскаткой отверстия. /Международная конференция, посвященная 100-летию профессора Красникова В.В. Саратов: СГАУ, 2008 г. - с. 27-31.

147. Годунов Н.Б. Восстановление шлицевых поверхностей накаткой с профилированием шлицев. /Справочник. Инженерный журнал. 2009, №11.-с. 15-19.

148. Рудик Ф.Я., Годунов Н.Б., Богатырев С.А., Магомедов Р.Я. Восстановление шлицевых валов карданных передач профилирующей накаткой /Технология машиностроения. 2009 г. № 6.-с. 18-20.

149. Годунов Н.Б., Рудик Ф.Я. Восстановление шлицевых втулок карданных передач профилирующей накаткой / Техника в сельском хозяйстве. 2009, №3. с. 38-39.

150. Рудик Ф.Я., Годунов Н.Б., Богатырев С.А., Змеев А.Я. Устройство для восстановления втулок карданной передачи накаткой, /инф. л. №193-97 от 23.09.1997 г. Саратов ЦНТИ.

151. Рудик Ф.Я., Годунов Н.Б., Богатырев С.А., Змеев А.Я. Устройство для восстановления шлицевых ступиц карданных передач. / инф. л. № 194-97 от 23.09.1997 г.163 .Morrow J. P. Cuclic plastic stain energi and fatigus of metals/ASTM STR, 1986-245 p.

152. Калининский A.A., Бастуй В.Н. Деформационное упрочнение металлов при переменных процессах нагружения. — Киев: Наукова думка, 1985- 168 с.

153. Смирнов-Аляев Г. А. Механические основы пластической обработки металлов. JL: Машиностроение. 1968. — 269 с.

154. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением. -М.: Машиностроение, 1977. -423 с.

155. Губкин С.И., Звороно Б.П. и др. Основы теории обработки металлов давлением. М.: Машгиз, 1959. - 540 с.

156. Джонс В., Куде X. Механика процесса выдавливания металлов. -М.: Металлургия, 1965. 174 с.

157. Унксов Е.П. Инженерная теория пластичности. Методы расчета усилий деформирования. М.: Машгиз, 1959. - 328 с.

158. Wanhein T., Friction at light normale pressures. Wear, 1973.П. 25 S. 225-244.

159. Патент № 2108887 РФ, В21Н5/00 от 20.04.1998. Способ накатки внутрнних зубчатых профилей. Годунов Н.Б. и др. Бюл. №11, 1998.

160. Рудик Ф.Я., Годунов Н.Б., Магомедов Р.Я. Устройство для восстановления шлицевых полых валов раскаткой отверстия. /Международная конференция, посвященная 100-летию профессора Красникова В.В. Саратов, СГАУ, 2008. - с. 103-108.

161. Рудик Ф.Я., Годунов Н.Б., Богатырев С.А., Магомедов Р.Я. Патент на полезную модель № 73814 РФ, В23Р 6/00. Устройство для восстановления шлицевых поверхностей, от 04.02.2008, Бюл. №16 от 10.06.2008.

162. Годунов Н.Б., Богатырев С.А., Магомедов Р.Я. Восстановление внешних шлицевых поверхностей пластической деформации// Вестник Саратовского гостехуниверситета. — 2010. №1 (44). -с. 14-18.

163. Годунов Н.Б. Обоснование объема перемещаемого металла при восстановлении профиля шлицев накаткой// Вестник Саратовского гостехуниверситета. 2010. - №1 (44). - с. 21 — 24.

164. Годунов Н.Б., Рудик Ф.Я., Богатырев С.А., Магомедов Р.Я. Оснастка для восстановления сложнопрофильных шлицевых поверхностей накаткой// Вестник Саратовского гостехуниверситета. 2010. - №2 (45). - с. 49 - 52.

165. Технические требования на капитальный ремонт автомобиля ГАЗ-53.-М.: ГОСНИТИ, 1978.

166. Технические требования на капитальный ремонт автомобиля ЗИЛ -130. М.: ГОСНИТИ, 1978.

167. Сборник научных программ/перевод с англ. Вып. 1. М.: Статистика, 1984. - 180 с.

168. Рудик Ф.Я. , Годунов Н.Б., Супрун В.А. Оценка показателей качества восстановленных деталей /В сб. трудов СГАУ. Улучшениеэксплуатации МТП. Саратов: ГСХА, 1997. - с. 58-64.

169. Никифоров А.Д., Бойцов В.В. Инженерные методы обеспечения качества в машиностроении. М.: Изд. стандартов, 1987. - 382 с.

170. Киркпатрик Э. Практика обеспечения качества на производстве. — М.: Изд. стандартов, 1978. -265 с.

171. Дунаев И.М., Скворцов Т.П., Чупырин В.Н. Организация проектирования системы технического контроля- М.: Машиностроение, 1981. 376 с.

172. Методика испытаний деталей на статическую прочность ПМ 37.104.04.571-87. Набережные челны, КАМАЗ, 1987. - 32 с.

173. Инструкция испытаний деталей на прочность 37.212.014. 80. -Ульяновск: АвтоУАЗ. - 34 с.

174. ГОСТ 3565-80. Металлы, методы, испытания, заключения. Технологическое описание и инструкция по эксплуатации КН 50 -1.

175. Методика № 6 ЦЗЛ. Механические испытания образцов на кручение. Ульяновск, 2005.

176. Уманский Я.С. Рентгенография металлов и полупроводников. М.: Наука, 1969.-364 с.

177. Финк К.И., Робах X. Измерение напряжений и деформаций (Перевод с немецкого). М.: Машгиз. 1969. - 253 с.

178. Биргер И.А. Остаточные напряжения. — М.: Машгиз, 1963. 311 с.

179. Хаимова-Малькова Р.И. Методика исследования напряжений поляризационно-оптическим методом. М.: Наука, 1970. - 32 с.

180. Технологические остаточные напряжения. Под ред. Подзея A.B. -М.: Машиностроение, 1973. 194 с.

181. Русаков A.A. Рентгенография металлов. М.: Атомиздат, 1977. -348 с.

182. Лахтин Ю.М., Леонтьев В.П. Материаловедение- М.: Машиностроение, 1990. 528 с.

183. Монасевич А.Д. Физические основы напряженного состояния и прочность металлов. М.: Машгиз, 1962. - 200 с.

184. Методы исследований напряжений /Под редакцией Гигоровского Н.М. М.: Наука, 1965. - 320 с.

185. Горелик С.С., Расторгуев А.Н., Скаков Ю.Н. Рентгенографический анализ. М.: Металлургия, 1970 - 350 с.

186. Геллер Ю.А., Рохштарт А.Г. Материаловедение. М.: Металлургиздат, 1975. - 447 с.

187. Коваленко B.C. Металлографические реактивы. Справочник. М.: Металлургиздат, 1970.- 133 с.

188. Смирнов К.Л. Нормирование и рациональное использование материальных ресурсов. М.: Высш. шк., 1990. - 304 с.

189. Зотова Л.В. Критерий эффективности, долговечности и надежности техники. -М.: Экономика, 1983. — 103 с.

190. Методика определения экономической эффективности применения новой техники /Вопросы экономики. 1984, № 9. с. 141-152.

191. Краюхин Г.А. Экономическая эффективность изобретений и рационализаторских предложений. Л.: Лениздат, 1983. - 120 с.

192. Батеенков П.С. Расчет экономической эффективности внедрения новой техники. Саратов: ЦНТИ, 1994. - 18 с.

193. Методика определения экономической эффективности новой технологии в АПК. М.: Мин. с/х и прод. РФ, 1998. - 168 с.

194. Ю.Конкин Ю.А. Экономика ремонта сельскохозяйственной техники. -М.: Колос, 1983.-414 с.

195. Петухов P.M. Оценка эффективности промышленного производства. — М.: Экономика, 1990. 35 с.

196. Карпунин М.Г. Жизненный цикл и эффективность машин. М.: Машиностроение, 1989. — 312 с.

197. Ресурсосбережение объективная потребность производства/Сб.работ. -М.: Знание, 1988. - 64 с.2Н.Смирнов К.И., Расстегаев Н.Е. Экономное использование топливно-энергетических и материальных ресурсов в АПК. М.: ЦНТИПиР, 1989.-85 с.

198. Годунов Н.Б. Восстановление полых длинномерных шлицевых деталей калибрующей накаткой. Рекомендации. Саратов: СГСХА, 1997.-28 с.

199. Машко М.А. Организация восстановления деталей в сельском хозяйстве. М.: Колос, 1979. - 192 с.

200. Молоков В.М. Организация восстановления деталей в сельском хозяйстве. М.: Колос, 1979. - 192 с.