автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Повышение долговечности двигателей путем обеспечения и разработки процессов восстановления звеньев размерных цепей сборочных единиц

>,14 31! /

МОРДОВСКИЙ СРОЕНА ДРУЖБЫ НАРОДОВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ У(р£РСИТЕТ икени Н.Л.ОГАРЕВА

Ив правах рукописи УЗ 621.822.6.004.67:67У:631.3

ВАСИЛЫШ Юрий Иванович

ГЮВШШШ ДОЛГОВЕЧНОСТИ дЗИГАТЕЛЕЙ ПУТЕМ ОБЕСПЕЧЕНИЯ И РАЗРАБОТКИ ПРОЦЕССОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЗВЕНЬЕВ РАЗЖРНЫХ ЦЕПЕЙ СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ

( на примере двигателя ЭЮ-53 )

.тьность 05.<0.03 - эксплуатация, восстановление и ремонт сельскохозяйственной техники

Автореферат диссертации на соисксние ученой степени кандидата технических наук

Ч

Саранск 1991

"у/ ' / л;,-)

? * V

Работа выполнена на кафедре технологии металлов и ремонта машин Мордовского ордена Дружбы народов государственного университета кузни Н.Л.Огарева.

Научный руководитель - доктор технических наук профессор »Ы.ЛЕЗИН.

Научные оппоненты - доктор технических наук профессор В.з.КУРЧАТЕШ; кандидат технических наук ¿.А.КОМАРОВ.

¿»едущее предприятие - Мордовское республиканское объединение " Агросервис "

Защита состоится " 2}" Но.Э..цр,А.1991 г. в Ю ч. на заседании специализированного совета K-063.7ii.05 Мордовского ордена Дружбы народов государственного университета имени Н.Л.Огарева.

Адрес: 43()С00, г. Саранск, ул. Большевистская, 68, Мордовский госуниверситет.

О диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУ.

Автореферат разослан " ¡9 "ОшДАй р5.1991 г.

Стзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью, просим направлять ученому секретарю специализированного совета ¡/¡ГУ по защите кандидатских диссертаций.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук -/

доцент ^ [ Ы.К.ВОЛКОВ

¡ГСТЕЕГ^,

л^СТСН\ р

. -..Леш»

-тдел

-ертаций

СБф« ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Ритуальность темы: Повышение надежности отремонтированной

сельскохозяйственной техники является важной задачей и носит общегосударственный характер. Недостаточная надежность отремонтированной техники обусловлена тем, что в настоящее время не хватает эффективных способов восстановления корпусных деталей, имеющих сложную пространственную конфигурацию, а также далеки от совершенства методы размерного анализа этих изделий. При этом необходимо учитывать возросшие требования к ресурсосбережению и экологической чистоте процессов восстановления этих деталей.

Долговечность автомобиля во многом зависит от ресурса составляющих его узлов. Среди них одними из наиболее распространенных элементов являются поцашлниковые узлы, отказы которых ведут к снижению ресурса агрегата. К одной из основных причин отказов подшипниковых узлов можно отнести износ посадочных мест под подшипники корпусных деталей. Широкое распространение имеющихся в настоящее время способов восстановления посадочных мест под подшипники в ремонтном производстве сдерживается сложностью технологических процессов, их высокой трудоемкостью и себестоимостью, необходимостью механической обработки, большим расходом дорогостоящих материалов.

Поэтому создание эффективной технологии восстановления посадочных мест под подшипники, обеспечивающей повышение долговечности и снижение себестоимости восстановления подшипниковых узлов, является актуальной и представляет практическую ценность.

Работа входила в тематический план НИР Мордовского госуниверситета на 19313-1990 г.г. по теме "Разработать и внедрить технологические процессы восстановления посадочных мест под подшипники анаэробными полимерными композициями", № ГР 01660049302.

Цель исследований. Обосновать оптимальные параметры и разработать экологически чистые,, ресурсосберегающие технологические процессы восстановления посадочных мест под подшипники корпусных деталей анаэробными полимерными материалами, обеспечивающие повышение долговечности отремонтированных двигателей.

Объектом исследования выбран двигатель ЗЩ-53 автомобиля ГАЗ-оЗ и его модификаций.

Научная нсвизна. Усовершенствована методика анализа причин отказов машин путем учета влияния коэффициента весомости состав-.

ляидих евеньев размерных цепей, разработаны алгоритм поиска причин отказов автомобильных двигателей, установлены зависимости фреттинг-коррозионного изнашивания эпоксидных композиций и композиций на основе анаэробного герметика АН-6В, ьависимости предела прочности при сдвиге от процентного содержания наполнителей, температуры и времени полимеризации.

Новизна результатов исследований подтверждена положительным решением по заявке № 4627421/27.

Практическая значимость. Ремонтному производству предложены технологические процессы восстановления посадочных мест под вкладыши коренных опор блгка цилиндров и отверстий нижних головок шатунов двигателя ЭМЗ-53 полимерными композициями на основе анаэробных.гер-метиков ускоренного отверждения, конструкторская документация технологической и контрольной оснастки для восстановления корпусных деталей.

Апробация работы-. Основные положения диссертационной работы докладывались на Огаревских чтениях Мордовского госуниверситета (г.Саранск, 1983...1991 г.г.), областной научно-технической конференции в Мордовском госуниверситете "Долговечность и эксплуатационная надежность материалов, элементов изделий и конструкций I г.Саранск, 1287 г.), областной научно-технической конференции "Интенсификация производства и повыгаение качества изделий поверхностным пластическим деформированием" (г.Тольятти, 1989 г.), областной научно-технической конференции "Дуги повышения качества машиностроительной продукции" (г.Саранск, 1989 г.), всесоюзном научно-техническом совещании по повышению эффективности эксплуатации машин ( ВНИИНШАШ, г.Горький, 1989 г.), областной научно-технической конференции "Обеспечение надежности сельскохозяйственной техники", (г.Саранск, 1990 г.).

Внедрение. Результаты настоящей работы внедрены на авторемонтных заводах "Саранский" Мордовской СССР, "Сальский" Ростовской области, "Элистинский" Калмыцкой АССР.

[¡убликация. Основное содержание диссертационной работы отражено в 12 публикациях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения , пяти разделов, основных выводов и рекомендаций, списка использованных источников, приложений. Она изложена на 'Уъ страницах машинописного текста, включает 27 иллюстраций, /У таблиц, библиографию на страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЪ

Во введении обоснована актуальность темы и приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первом разделе "Состояние вопроса и задачи исследований" рассмотрено влияние характерных износов и деформаций основных деталей двигателя на его долговечность, дан анализ существующих методик поиска и устранения причин отказов, вызванных изменением пространственно-геометрических параметров деталей.

Рассмотренные работы показывают, что одним из основных параметров, определяющих долговечность двигателя, является перекос поршня э цилиндре, который зависит от износа и несоосности постелей под вкладыши коренных подшипников блока цилиндров, перекоса и непараллельности верхней и нижней головок шатуна и др. При этом вопросам влияния этих параметров на надежность двигателя достаточного внимания не уделялось. Значительный разброс данных параметров по величине, а такие противоречивые выводы ряда авторов указывают на необходимость дальнейших исследований причин отказов двигателей путем анализа параметров звеньев размерных цепей и степени их влияния на появление той или иной причины.

В настоящее время разработано большое число, методов компенсации износа деталей и соединений при ремонте двигателя путем их восстановления. Основными недостатками этих методов явчяются либо высокая себестоимость восстановления, либо же недостаточная устойчивость нанесенных покрытий к внешним силовым и температурным воздействиям. Яри этом способы восстановления разрабатываются, как правило, без учета влияния пространственно-геометрических параметров восстановленных деталей на долговечность дзигагеля. В связи с этим необходимо решать задачу выбора наиболее эффективного способа их восстановления.

Во втором разделе 'Теоретические исследования" рассмотрены предпосылки восстановления звеньев размерных цепей компенсаторами в виде полимерных пленок с целью устранения причин характерных отказов.

В процессе эксплуатации под воздействием различных факторов, в частности, усталости, тяжелых нагрузочных и температурных режимов, неправильных условий эксплуатации происходит нарушение пространственно-геометрических параметров деталей двигателя'.

Изменение пространственно-геометрических параметров деталей двигателя, являющихся, как правило, составляющими или замыкающими звеньями размерных цепей, приводит к появлению отказов в эксплуатации В целях их предотвращения необходимо устранить вызвавшие данные отказы причины, учитывая при этом, что каадая из них имеет различные вероятность появления и стоимость обнаружения. Чтобы выязить оптимальную последовательность поиска причин, вызвавших тот или иной отказ, необходимо выделить те причины, которые имеют максимальную вероятность появления, наибольшее влияние на замыкающее звено, минимальную стоимость обнаружения.

Оптимальная последовательность при поиске причин отказов будет обеспечена при проведении анализа в соответствии с неравенством:

Р< • Кб/ у, Рг. • /Саг X Р3 - Кв> у . . . > & '

С1- Сг С* С;

где Р^ - вероятность изменения размера замыкающего звена за

счет износа ¿-го составляющего звена размерной цепи;

К а - коэффициент, оценивающий влияние ¿-го составляющего звена на замыкающее звено размерной цепи;

С1 _ стоимость обнаружения i -ой причины.

Реализация данного критерия осуществляется с помощью разработанных алгоритмов поиска причин отказов, которые построены с использованием теории "деревьев". Получение стоимостей обнаружения производится путем иммитации процесса поиска причины, а вероятности

р. определяются методом дельцы. Коэффициент , оценивающий

влияние составляющего звена на замыкающее звено размерной цели, определяется из выражения:

2— + «а.—;>

где Инр- предельное значение замыкающего звена;

[I - передаточное отношение ¿-го составляющего звена;

К1 - коэффициент относительного рассеивания I -го составляющего звена;

Ка - коэффициент относительного рассеизания замыкающего звена;

"П. _ допуск I -го составляющего звена;

Щц. - приращение допуска I -го составляющего звена;

К^и. - коэффициент относительного рассеивания приращения допуска I -го составляющего звена;

Лбш - коэффициент относительного рассеивания приращения допуска замыкающего звена.

По полученным Р ¡- , С< , а'л/ строится алгоритм поиска причин отказов. После выявления звена или звеньев, ответственных за отказ, разрабатываются мероприятия по снижению их весомости использование новых износостойких покрытий и материалов, расширение или ужесточение допусков, применение компенсаторов и т.д.) с'целью предотвращения появления этих отказов при дальнейшей эксплуатация.

При восстановлении звеньев размерной цепи, изменение пространственно-геометрических параметров которых, является причинами отказов могут быть использованы различные методы компенсации. Предлагаемый метод компенсации нежесткими компенсаторами заключается в получении необходимой величины компенсации путем калибрования полимерных пленок оправками. Положительным моментом з этом случае является возможность наряпу с получением точности замыкающего звена восстанавливать составляющее звено. То есть данный метод выступает как метод компенсации применительно к замыкающему звену, в то же время и как способ восстановления составляющего звена.

Так, для получения требуемого значения параллельности осей верхней и нижней головки шатуна (замыкаюцее звено) восстановление диаметра отверстая нижней головки ( составляющее звено) осуществляется путем применения полимерной пленки (компенсатор).

Основным условием п{и использовании метода компенсации в данном случае является соблюдение неравенства:

Тг* ^ Ти. +. Ни ,

/

где Та - допуск на непараллельность осей верхней и нижней головок шатуна;

1са - приращение допуска на непараллельность осей верхней и нижней головок шатуна в результате его изгиба;

Ти. - допуск на диаметр отверстия нижней головки шатуна;

Ни - приращение допуска на диаметр отверстия нижней головки шатуна в результате его износа;

[и. - передаточное отношение составляющего звена.

.Невая часть неравенства представляет собой изменение непарзл-лельносги осей верхней и нижней головок датуна за сяет нарушения геометрии шатуна из-за износа и деформации в процессе эксплуатации,

а правая - износ диаметра отверстия нижней головки шатуна. Применение компенсатора в этом случае позволяет восстановить эаоьгкаа-щее звено без применения механической обработки шатуна Справки).

Так как применение нежестких компенсаторов в ввде полимерных пленок выступает как способ восстановления составляющих звеньев, необходимо определить является ли его выбор правомерным не только с точки зрения физико-механических свойств полимерных пленок, но и с точки зрения обеспечения надежности агрегата в целом.

В третьзм разделе "Методические вопросы исследования" приведена программа экспериментальных исследований. Представлен выбор и описание средств измерений» прибороз и оборудования, применяемых при проведении экспериментальных исследований.

йикрометрические измерения контролируемых дефектов проводились по существующим стандартным методикам.

Для контроля несоосности гнезд под коренные подлипники блока цилиццров двигателя 3к3-53 и межиентровогс расстояния между осями киленчатого и распределительного валов разработаны и изготовлена специальные приспособления.

Для систематизированного исследования и выявления общих закономерностей распределения величин изьосов-деталей использовался аппарат теории вероятностей математической, статистики.

Испытания на фретгинг-коррозионное изналшваше полимерных пленок: проводились на специальной установке, разработанной в ШПО "Ремдеталь" по РГМ 70.0009.034-84.

Объектами исследований являлись натурше шатуны, которые испытывались в условиях растяжения-сжатия при симметричном цикле с изгибом.

В качестве критерия предельного состояния принимали полное разрушение шатуна.

Стендивые испытания д.ля определения износостойкости деталей и безотказности двигателей при работе осуществляли в соответствии

С I 001 1ч64бч.Ч.

Объектом испытаний являлся двигатель ЭШ-53 с восстановленными пс рекомендуемым разработкам гнездами под коренные вкладыши блока цилиндров и отверстиями нижних головок шатунов.

Ь четвертом разделе "Результаты экопер'лментальных исследов&ч нлл" приведены результаты исследований к их.анализ, дано описание разработанных технологических процессов восстановления гнезд под коренные подшшники блока цилиндров и отверстий нижних головок жатунов двигателя 3143-53 компенсаторами в виде полимерных

пленок.

Анализ результатов микрометражных исследований иэмосного состояния гнезд под вкладыши коренных подлип никоя блока цилиндров показывает, что величины износа гнезд под коренные вкладыши имеют не только положительное, но и отрицательное значение. Средние значения х диаыетров гнезд вкладышей коренных под-шипникоз легсат а пределах 74,48 +■ 74,53 мм. Предельные ке значения находятся в пределах 74,33 * 75,04 мм. Наибольший средний "отрицательный" износ (-0,030 мм) имеет отверстие второго коренного подшипника в вертикальной плоскости. Максимальный средний положительный износ наблюдается в отверстии пятой коренной опоры. Это объясняется влиянием нагрузок от маховика, сцег.ления и усилий, передаваекых от ведущего вала коробки передач. На основании полученных данных определены максимальные значения конусности и овальности для каждого гнезда коренных подшипников, которые показывают, что их значения лежат практически в пределах, допустимых техническими требованиями.

Ыикроыегражный анализ шатунов показал, что среднее значение х диаметров гнезд шатунных подшипников составляет 63,516 мм. Предельные же значения находились в пределах 63,39 4- 63,63 мм.

У отверстий нижних головок шатунов конусность изменяется от первого ко второму поясу незначительно. Наибольшая овальность обнаружена в первом поясе.

Одной из основных причин изгиба шатуна в поперечном направлении является действие силы инерции от собственной массы шатуна. Микрометражные исследования позволили выявить значения непарэллель-ности и порекоса осей верхней и нижней головок шатуна. Среднее значение непараллельности осей верхней и нижней голозок шатуна составляет С,15 мм. Максимальное значение изгиба шатуна равно 0,61 мм. Перекос осей верхней и нижней головок шатуна меняется в пределах 0,005-0,60 мм. Среднее значение перекоса составляет 0,20 мм.

Анализ расчетов статистических характеристик износного состояния деталей позволил установить коэффициенты повторяемости дефектов.

Так у 12/{ блоков цилиндров диамзтры гнезд под коренные под-иипники находятся в допустимых пределах; у 36 °/а блоков цилиндроЕ отверстия гнезд имеют отрицательное значение износов и требуют растачивания; блоки цилиндров, гнезда которых требуют восстановления доставляют 14,^; у 30блоков цилиндров требуется растачива-

ние 4-х гнезд и восстановление 5-го гнезда; 8 блоков требуют восстановления пятого гнезда.

Для шатунов процент деталей ; требутацих восстановления по дефекту "износ отверстия нижней головки шатуна", равен 62 % . Для 29У„ шатунов, иыещих отрицательное значение износа, требуется предварительное растачивание с последующим восстановлением. По дефекту "непараллельность осей верхней и нижней головок шатуна" число деталей, подлежащих восстановлению, равно 88,1%. Число шатунов, перекос осей верхней и нижней головок которых выше допустимого, составляет 86,2 %.

С целью изучения возможности применения компенсаторов в виде полимерных пленок на основе анаэробных герметиков ускоренного отверздения для восстановления звеньев размерных цепей и предотвращена фреттинг-коррозионного изнашивания были проведены стендовые нзносные испытания полимерных составов.

Результаты исследований образцов на износ показали, что износ нормализованной стали 45 при фреттинг-коррозии в среднем в два раза превышает износ полимерных образцов. Так, если для стали величина износа после 25' 10^ циклов нагружения составила 0,35 мм3, то для эпоксидной композиции соответственно 0,23 мм3, анаэробного герметика Анатерм-бВ - 0,19 мм3, герметика Анатеры-бВ с наполнителями - 0,16 мы3.

Результаты исследования изменения коэффициента трения при испытаниях материалов на фреттинг-коррозионкое изнашивание представлены на рис.1.

Для соединения сталь 45 - сталь 45 характерным является начальное увеличение коэффициента трения. На промежутке от О до 20 тыс. циклов нагружения коэффициент трения возрастает от 0,3 до 0,41. В это время происходит процесс приработки сопряженных поверхностей, увеличивается площадь контакта, и,соответственно, уменьшается амплитуда проскальзывания(рис.2). В интервале от 20 . до 80 тыс. циклов нагружения происходит уменьшение коэффициента трения и увеличение амплитуды проскальзывания. В этот период поверхности образцов подвергаются интенсивному абразивному износу порошкообразными продуктами фреттинга, что вызывает снижение контактного давления. После'80 тыс. циклов нагружения процесс фреттинг-коррозии стабилизируется, при этом коэффициент трения и амплитуда проскальзывания не изменяется и составляет соответственно 0,20 и 14,1 м.км.

"il

Для полимерных композиций характерным является увеличение коэффициента трения в процессе приработки и его стабилизация после 30-40 тыс. циклов нагружения. Так при испытаниях эпоксидной композиции процесс пр1работкн протекал в интервале от 0 до 30 тыс. циклов нагружения, после этого сила трения стабилизировалась на протяжении всего времени испытаний. При этом коэффициент трения был равен 0,28, а амплитуда проскальзывания, которая стабилизировалась после 50 гас. циклов нагружения, составила 12,5 мкм.

Для Анатерма.-оЗ характерным является увеличение коэффициента тремия от 0,26 до 0,640 в интервале от 0 до 40 тыс. циклов нагружения и последующая его стабилизация. Амплитуда проскальзывания мехду образцами изменяется п пределах от 10 до 12 мкм.

Испытания анаэробного полимерного состава Анатерм-бВ с наполнителями в виде талька и бронзовой пудры показали стабильность процесса фреттинга. Коэффициент трения после 15 тыс. циклов нагружения стабилизировался и был равен 0,1<1, амплитуда проскальзывания при этом составила 13,5 мкм. Это обгясняется тем, что процесс приработки сокращается за счет введения в полимерную композицию талька, который является смазочным материалом, причем амплитуда проскальаы-вакия значительно возрастает по сравнению с другими полимерными композициями.

Результаты стендовых испытаний образцов материалов на фреттинг-коррозию показывают, что применение полимерных композиций значительно снижает процесс изнашивания. Это обгясняется увеличением силы трения за счет увеличения коэффициента трения материала и соответствующего снижения амплитуды проскальзывания.

С целью определения оптимального состава полимерных композиций были проведены исследования изменения предела прочности при сдвиге в зависимости от процентного содержания наполкителей(рис.3). времени и температуры полимеризации композиций (рис.4).

Для композиций на основе Акатерм-бВ характерным является начальное увеличение значения предела прочности на сдвиг, которое достигает максимума при I % -ей концентрации. Лри дальнейшем увеличении содержания наполнителя значения предела прочности при сдвиге снижается. Это ыожно объяснить тем; что увеличение концентрации наполнителя ведет к повышению дефектности структуры из-за возникновения значительных внутренних напряжений, и как следствие -к хрупкости и пористости, егга зависимость вполне правомерна и для композиций на основе герметика Анатерм-бК.

0,4 0,5

'0,2 0,1

1 \ 0

/ у. 1 Г" V

V 2 щ \ •

10 го 30 ДО 50 250 ЛЛ/03

Рис Л. Изменение коэффициента трения в процессе фреттинг-

' коррозионного изнашивания: I - сталь 45 норы&лизов&нмм; 2 - АН-6В.

И,

мкм

10

1 О о »О а

• • о • « • * •

я 0 • •

о

< О >

О

Ю 20 30 ЧО 30 150 Н-М3

Рис.2. Изменение амплитудыпроскальзывания в процессе фрегтинг-коррозионного изнашивания: I - сталь 45 нориалиэованшуг^ 2 - А11-6В.

г,МЛа

<ч

¡2 в к

» • 9

4 • 2 • 1 • * •

/г/« • • •

^^^^ < о л » \—

\

^ г 5 ч 5 в 7 п

Рис.3. Зависимость предела прочности на сдвиг от процентного содержания бронзовой пудры в полимерной композиции на основе: I -АН-6В; 2 - АН-£К.

Т.ИПа

II в

Ч 8 12 16 *0 2.4 28 ^ч

Рис.4. Зависимость предела прочности на сдвиг полимерной композиции на основе АН-6В в зависимости от: I - температуры полимеризации; 2 - времени полимеризации. _

С целью определения величины усадки полимерных композиций проводились исследования изменения тохщзны пленки в зависимости от концентрация бронзовой пудра, а также от величина восстанавливаемого зазора (рас.5). Было установлено, что оптшальная композиция, содержащая 0,4 в/ч талька и 0,01 в/ч бронзовой пудры на I в/ч АН-6В при толщине пленки 0,0-4 мм имеет усадку 0,01 мм, при толщине пленки 0,20 мм - 0,02 мм. С увеличением величины восстанавливаемого зазора усадка полимерной композиции возрастает.

Увеличение концентрации наполнителя также ведет к возрастанию усадки композиции. Так при концентрации наполнителя в 0,1 в/ч на I в/ч АН-6В при первоначальной толщине пленки 0,4 мм усадка составляет 0,03 мм, т.е. увеличивается в 3 раза по сравнению с усадкой композиции, содержащей 0,01 в/ч наполнителя при восстановлении зазора в 0,4 мм. Таким образом при определении возможности применения композиции при восстановлении пространственно-геометрических параметров ЗЕеньев размерных цепей нежесткими компенсаторами необходимо сопоставлять величину усадки с допусками на восстановление.

Для оценки сопротивления усталости шатунов новых, ремонтного фонда и восстановленных полимерными композициями были проведены их испытания на трех уровнях' нагрузок ( 30 • 10"^ Н; 26 • Н; 22> IG3 Н), возбуждаемых испытательной машиной.

В результате использования экспериментальных данных получена зависимость между уровнем нагрузки Р и предельным числом циклов N до разрушения:

Цй = 36,2*2 - 6,92 tgP

или

1<}N =2Û,849-6,92 ¿два. .

На основании данного уравнения можно найти значение числа ffj циклов до разрушения для любого уровня нагрузок (напряжений), находящихся в пределах упругой зоны работы новах л восстановленных шатунов, в том числе и для уровней, соответствующих эксплуатационным значениям.

Испытания показали практически равную циклическую долговечность и предел выносливости у новых шатунов, ремонтного фонда и восстановленных полимерами. Предел ограниченной выносливости

л.ми

О.ОЙ

0,06

0,04 0.02

О ° о

\ < О о О 1 и

1 о ' 0 Ь

1 ) ^ \ ч т ; * «-: • • .у •

9 У «^Г I 0 • • •• «

о.оч

0,03

0,12

0^6 О,го 0,-Ы 0,28 э.им

0,09 0,10 0,(5 0,20 0 25 030 0,35 "-Х Рис.5. Зависимость изменения объема полимерной композиции на

основе АН-6В от: I - величины восстанавливаемого зазора; 2 - концентрации бронзовой пудры при толщине пленки 0,4 мм.

32

— 30

о

2<5

а

э 26

г-1 с( 24

x

22

20

1

« х,

"о

.Рис.О,

0,1 о^ 0,3 0,4 0,6 0,8 1 2 НЮ

\ Долговечность, и^клоЬ

Усталостная прочность шатунов двигателей ЗЮ-53 при переменном растяжении-сжатии.

испытанных шатунов на базе числа циклов N =1,7 * 10® нагружения составляет 21 • IC^ Н ( (Хл = I2G,5I Ulla). Это подтверящается расположением кривой усталости ь зоне рассеивания долговечности яо всем сериям испытанных шатунов.

За время эксплуатационных наблодений отказов двигателей по восстановленный соединениям зарегистрировано не было.

Средняя наработка подконтрольной партии двигателей до отказа составила 178200 км / нижняя доверительная граница - IG224C км, верхняя - 249720 км), а 80 % наработка до отказа - II5500 км. Нормативная величина 8С% -ой наработки дг капитального ремонта двигателей автомобилей ГАЭ-53 для третьей категории эксплуатации составляет 95 тыс. км. Фактическая средняя наработка контрольной партии двигателей составила 93 тыс.км.

Результаты эксплуатационных испытаний показывают на правильность выбора компенсаторов и эффективность способа восстановления изношенных помелей под коренные и шатунные подшипники подимзраши составами на основе анаэробного герметика ускоренного отверпдения Анатерм-бВ.

В пятом разделе "Оценка технико-экономической эффективности исследований" определены экономические показатели разработан!¡ах технологических процессов восстановления изношенных гнезд под коренные подшипники и отверстий нижних головок шатунов полимерная композициями в сравнении с существующими на авторемонтном заводе "Саранский". Результаты расчета экономической эффективности подтверждают целесообразность разработки и внедрения в производство технологических процессов восстановления. Годовой экономический эффект при программе ремонта 500 блоков составляет 8,4 тыс.рублей.

I ОСНОВНЫЕ вывода И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Усовершенствована методика анализа причин отказов путем разработки частной методики расчетно-экспериментальной оценки влияния составляющих ззеньев размерной цели на замыкающее звено.

Анализ и обобщение результатов экспериментальных исследований позволили получить алгоритмы поиска причин отказов отремонтированных двигателей.

2. Исследованиями установлено, что средние значения диаметров гнезд вкладышей коренных подшипников лежат в пределах 74,48 +74,53 мм.

Предельные значения - 74,33 75,04 мм . Среднее значение диаметров гнезд шатунных подшипников составляет 63,516 мм. Предельные

значения - 63,39 + 63,63 мм . Среднее значение непараллельное™ осей верхней и ьижкей головок шатуна составила 0,15 мм. Максимальное значение изгиба катунз равно 0,61 мм. Перекос осей верхней и нижней головок шатуна меняется в пределах 0,005 - 0,80 мм. Среднее значение перекоса составляет 0,20 мм.

3. Анализ статистических хзрактеристиь изноского состояния деталей позволил установить коэффициенты повторяемости дефектов: по дефекту "износ диаметров гнезд под коренные подшипники" - 0,52; по дефекту "износ гнезд под шатунные вкладыши" - 0,62; по дефекту "непараллельность осей верхней и нижней голорок шатуна" - 0,88;

по дефекту "перекос осей верхней и нижней головок шатуна" - 0,86.

4. Показано, что слой полимерного компзнсатора между сопрягаемыми поверхностями неподвижных соединений резко снижает процесс фреттинг-коррозионного изнашивания. Результаты .исследований образцов на износ показали, что износ нормализованной стали 45 при фреттинг-коррозии а среднем в дьа раза превышает износ полимерных образцов. Так, если для стали величина износа после 25* 10^ циклов

о

нагружения составила 0,35 мм , то для эпоксидной композиции соот-

о о

вегственно 0,23 мм' , анаэробного герметика АН-6В - 0-15 их' , герметика АК-63 с наполнителями - 0,16 им^.

5. Проведенные исследования изменения предела прочности при сдвиге в зависимости от процентного содержания наполнителей позволили выявить оптимальный состав полимерной композиции, содержащей 0,01 в/ч бронзовой пудры и 0,30 +0,40 в/ч талька на I в/ч герметика АН-бВ.

Установлено, что изменение та.щиш пленки зависит от концентрации бронзовой пудры и величины восстанавливаемого зазора. Так, при толщине пленки 0,04 км полимерная композиция имеет усадку 0,01 мм, а при толщине пленки 0,20 ым - 0,02 им. Увеличение концентрации наполнители также ведет к возрастанию усадки композиции.

6. Испытания иатунов на сопротивление усталости показали практически разную циклическую долговечность и предел выносливости у новых иатунов, ремонтного фонда и восстановлении* полимерными композициями. Лолучена зависимость между уровнем нагрузки Р и предельным числом N циклов до разрушения:

Ц N =36,2/2 ~ ¿у Р

или

N =20,849 - Ц За .

Ц

На основании данного уравнения можно найти значение числа циклов до разрутления для любого уровня нагрузок ( напряжений).

Предел ограниченной выносливости испытанных шатунов на базе числа циклов N = 1,7 * Ю® нагружения составил 21 г 1(Я Н ( 6-1 = 126,51 МЛа).

7. На основании проведенных исследований разработаны эффективные технологические процессы восстановления посадочных мест под коренные и шатунные подлинники полимерными композициями на основе анаэробного герметика АН--6В, а также комплекты технологической и контрольной оснастки для их осуществления.

Производственная проверка технологических процессов восстановления посадочных мест под коренные и шатунные подшипники двигателя ЗШ-53 полимерными коыпозищями показала их простоту, отсутствие потребности в сложном технологическом оборудовали и могут получить широкое распространение на ремонтных предприятиях. Эксплуата-' ционные испытания подтвердили высокую долговечность и эффективность способов восстановления изношенных постелей под коренные и шатунные подшипники полимерными составами на основе анаэробного герметика АН-6В.

8.. Себестоимость восстановления посадочных мест под коренные подшипники блока цилиндров двигателя 3M3-53 полимерными композициями на ochobp АН-63 ниже по сравнению с наплавкой в среце аргона в 4,6 раза и в 2,4 раза - по сравнению с эпоксидными композициями.

Годовой экономический эффект от внедрения разработанных технологических процессов составил: на AF3 "Саранский" - 8,4 тыс. рублей, на АРЗ "Сельский" - 13,6 тыс.рублей, на АРЗ "Элистинский" -13,5 тыс.рублей.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАБОТЫ ИЗЛОШШ В СЛВДУВДХ ПУБЛИКАЦИЯХ:

1. Архипоз B.C., М.Н.Ветчинников, Ю.И-Вясилькин, Ф.Ф.Алуев Совершенствование управления надежностью отремонтированных зерноуборочных комбайнов. - В кн.: Обеспечение надежности отремонтированной сельскохозяйственной техники. -Саранск, 1985, с.76-80. ,

2. Лезин ¡Т.П., Сенин П.З., Василькик О.И. Восстановление постелей под вкладыши коренных подшипников блоков цилиндров двигателей 3M3-53. - В кн.: Повышение надежности сельскохозяйственной техники. - Саранск, 1237, с.22-28.

3. Котин A.B., Василькин ¿3.И., Хотекко A.A., Копотя D.K. Результаты исследования полимерных материалов на фреттинг-корро-зиокное изнашивание. - В кн.: Повышение надежности сельскохозяйственной техники. - Саранск, 1987, с.44-49.

4. Котин A.B., Василькин Ю.И. Повышение долговечности соединений корпусных деталей путем применення металлополимеров при ремонте автотракторных двигателей // Гез докл. областной научно-технической конференции "Повышение долговечности и надежности деталей машин методами упрочняющей обработки". -Саранск, 1988. -с. 7-10.

5. Котин A.B., Василькин Ю.И. Восстановление шатунов автотракторных двигателей // Тез.докл. областной научно-технической конференции "Цути повышения качества машиностроительной продукции". - Саранск, 1989. - С.57-59.

6. Дезкн П.П., Василькин С.И., Котин A.B. Исследование усталостной долговечности иатунов двигателей 3JJ3-53, восстановленных металлополимерными композициями // Тез.докл. областной научно-технической конференции "Цути повышения качества машиностроительной продукции". - Саранск, 1989. - с.19-21.

7. Лезин П.П., Василькин Ю.И., Крисанов A.A. Поверхностно-пластическое деформирование иетеллополимерной при восстановлении деталей. // Тез.докл. областной научно-технической конференции "Интенсификация производства и повышение качества изделий поверхностным пластическим деформированием". - Тольятти, 1989. -с.66.

8. Лезик U.U., Василькин Ю.И. Выбор способов восстановления изношенных деталей, обеспечивающих оптимальную или заданную надежность. // Тез.докл. всесоюзного научно-технического совещания "Повышение эффективности эксплуатации машин и оборудования на основе стандартизации". - Горький, 1999. - с.10-14.

9. Василькин Ю.И., Котин A.B. Определение коэффициента весомости звеньев размерной цепи. // Гез.докл. областной научно-технической конференции "Методы и средства повышения надежности ^машиностроительных изделий". - Саранск, 1989. - с.66-68.

10. Василькин Ю.И., Сенин JI.B. Поиск и устранение причин отказов. // Гез.докл. областной научно-технической конференции "Методы и средства повышения надежности машиностроительных изделий". - Саранск, 1989. -'е.. 72-74.

11. Котин A.B.; Василышн Ю.И. Оптимальная полимерная композиция для восстановления неподвижных соединений деталей. // Тез. докл. областной научно-технической конференции "Обеспечение надежности сельскохозяйственной техники". - Саранск, 1990. - с.40-42.

12. Способ восстановления отверстий в корпусных деталях путем нанесения полимерной композиции. Положительное решение на заявку № 4627421/27. Лезин Л.П., Котин А.Б., Басилькин Ю.И. и др.). ■