автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Повышение долговечности коленчатого вала двигателя КамАЗ-740 увеличением числа ремонтных размеров

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДСГОЛ) КРАСНОГО ¡дмвм ИНСТИТУТ ШШЯВГОВ ШШОХОЗиИСТиВШЮШ 11Г0ИЗЕ0Д0ТИА имени В.П.ГОРЛЧКИНА

Па прглпх рукописи

ШХЛЙЛ013 Валентин Николаевич

ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА ДНШ'А'ПЖ КамАЗ-740 УВРЛИЧИВШ ЧИСЛА РЕМОНТИЧл РАЗМЕРОВ

Специальность С5.20.03 - эксплуатация, восстановление

л ремонт сельскохозяйственной техники

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москна 1<Л>2

Работа выполнена на кафедре сопротивления материалов Московского ордена Трудовою Красного Ьнамени института инженеров сельскохозяйственного производства ии.'В.П.Горячкина и в лаборатории № II Всесоюзного научно-производственного объединения восстановления деталей (В1Ш0 "Ремдеталь").

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

ImoßiioB Г.Г.

Научний консультант - доктор технических наук, профессор

Бурумкулов ФД.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Бугаев 15.fi. '

ютдидат технических наук, доцент . Любимов H.A.

Ведущее предприятие - Министерство сельского хозяйства и

продовольствия республики Татарстан

Ьащпта состоится " " ке^а^/з^ 1993 г. в часов па заседании специализированного совета К 120.12.Ю при Московском ордена Трудового Красного Знамени институте инженеров сельскохозяйственного производства имени В.П.Горячкина.

Отзшш на автореферат в двух '.экземплярах, заверенных печатью, прооим направлять по адресу: 127550, г.Москва, ул.Тши-. р:зевская, дом 5В, Учении Совет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ш1ИСП.

Автореферат разослан " 16 "ЮЗ^г..

Ученый секретарь

вста

специализированного совета кандидат экономических наук, ''

доцент - 'ж/s-;; ^у/ В.И.Осинов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РА К) TU

Актуальность теглы.. В различных отраслях- на родного хозяйства эксплуатируются более I млн. автомобилей семейства КамАЬ. Вследствие износа, разрушения соединений и деталей цплттдро-поркпевой группы и кривошшшо-шатунного механизма двигателя большое их количество простаивает. Особенно опасным по последствиям является усталостное разрушение коленчатого вала (КЗ).

IIa заводе по ремонту двигателей (ЗГД) г.Набере;тае Челны при деректащш КВ в 1937-88 г.г. их выбраковывалось по различным технически.! причинам 33,5...36,2$. Б связи с этим расход новых КВ при ремонте двигателей-в 1,2... 1,65 pasa превышает нормативное значение.

Одной из причин повышенного расхода новых КВ двигателя КамАЗ--740 является ограниченность диапазона ремонтных размеров, используемых в ремонтном производстве. Расширение диапазона ремонтных размеров дозволит восстанавливать КВ с некоторыми дефектамл: прогибы боле« 0,4 пм, iipi>v>'rt»iu!t imoo («о I,Ul ш), неглубокие трещины и задиры на поверхности пеек. Б результате буДет всзмо;шцч восстановление 30... 36"' шбраковирйемшг валов. Однако для этого необходимо убедиться в надежности и достаточной работоспособности восстановленных гали^ованием пед высокие ремонтные размеры КВ.

Перспективным направлением оыонки качества восстановленных деталей являются ускоренные испытания. По метода и средства уско- ■ репных испытании восстановленных деталей, в частности КВ, разработаны недостаточно. Поэтому развитие науччо-обссновашшх ускоренных методов определения предела выносливости и долговечности новых и восстановленных деталей, исследование их триботехшпеской работоспособности является актуальной задачей.

Настоящая работа выполнена в соответствии с научно-технической программой "Надежность" на 1987...90 годы и на период до 1995 года, утвержденной 7 мая 1987 года ШГГ СССР и Президиумом Акадении наук СССР, и планами ШГ ВНПО "Ремдеталь" на 1988...91 года.

Цель работы. Оценка работоспособности КН двигатели Ka.uA.'VAíÜ, восстановленных шлифованием под ремонтные размеры, установление возможности рас;пирения диапазона ремонтных размрров, сои';рг:е.;!от-вование методов ускоренной оценки долговсшости, предела шноелл-вости новых и посстаноплепнух деталей юагш.ч.

Объекты и 'метода исследований. Объекта.-.!-/! исследований олу*к-

ли новые и восстановленные шлифованием под 1-й, 2-й, :з-й и '1-11 ремонтные размеры К13 двигателя КамАЗ-740.

Теоретические исследован:«! базировались па законах (физики твердого тела, методах статистической динамики, на математическом моделировании закономерностей усталостного разрушения ЮЗ.

Экспериментальные исследования и обработка статистических дашшх проводились н соответствии с Ш"Г 23.224-80,100! 27000-80, 10СТ 25.002-70 и РД 70. ООО'.). 000-815, Р'Ш 70.(АЛЛ*.1)34-84, РЛ 70.ou09.ooc-;;:).

1мучпая повпзпа работп. Состоит в определении показателей работоспособности новых и восстановленных шлифованием под ремонтные размеры ЮЗ двигателя КамЛ"—740; экспериментальном обосновании возможности раеншреш', Ч11сла ремонтнпх размеров шеек К1> двигателя Кам/.3-740; разработке средств испытании; совершенствовании методики ускоренных испытании Юз па усталость и .обработки их резуль- ■ татов.

Новизна разработки защищена авторским свидетельством (а.с. ..¡V 1010096). ' .

Практическая ценность работп и реализация ее зультат ов. ¡¡а основании проведенных исследовании усовершенствована методика ускоренных испытании на усталость Ю), установлены продели выносливости новых и восстановленных шлифованием под ремонтные размеры ЮЗ двигателя КамЛ0-740. Оценены изменения показателе!: -триботехни-ческон работоспособности соединения "шатунная шейка - В1сдадиш" по ■мере шшфовапия нала после эксплуатации под ремонтные размеры. !Голученп;е расчстно-окснериментальпие результаты позволили опре-' делить степень еппгеиил запаса прочности валов по мере восстановления после их гжепдуатации, а таю/.с потери несущей способности соединения "шатунная шейка - вкладыш".

!! результате комплексно!' оценки сопротивления усталости и •^риботохшноских ово!;ств И! двигатели ]'СамЛС—74(з с доверительной вероятностью 0,3 и относительной погрешностью 0,2 дана рекомендация ЗРД г.Набережные Челпи н ремонтным заводам агропромышленного комплекса о целесообразности расширения диапазона ремонтных размеров до 4-го (диаметр шатунных шеек 7Н,0 мм, корепшх - 03,0 мм). Рекомендации приняты ОРд г.Набережные челны I; внедрению.

Лостаиовленисм Гллввнставкома №!«Х ШЛ> -V 74-И от 27 июля 1991 года результаты данно;: работы отмечены поощрительной премией и серебряной мсдолър В.ШК СССР.

' Оенои;пк> положения доссептмнип. винеееннне на .защиту: - усовершенствованная методика ускоренно;; оценки предела вы-

нослшгости и долговечности новых и восстановленных Kii;

- результата расчетно-окспершепталыюп оценки пределов выносливости новых и восстановленных шлифованием под ремонтные раз-мери ivH двигателя КамЛо-'МО;

- результаты раечотно-экеперипептальпо;! оценки трпботехыч-«icoKoií jíj<k)Tocimcof>HocTit соедшошй "вал-под'пшнчк" 13», ыой'-и которых восстановлены пипт;ог,а1п;пм под ремонтные размори;

- предложения о расширении диапазона ремонтных размеров пеек. КН двигателя КамЛР-740 и оконоглическип эфГект от проведения я того мероприятия.

Апробация работы. Оспоныые результаты исследовании доложены и обсуждены па научных конференциях профессорско-преподавательского состава, научных работников и аспирантов Московского ордена Трудового Красного Глшмени института тшенгров ссльскохозяПотвеи-ного производства имени Н.И.Горнчкиня ( И ¿4?, H'lM'r.r.); областной иаучно-тсхштской конференции "Методы и средства повышения надежности машиностроительных изделий" {'Л-'-f' декабря П'ЗОг., г.Сч-ранок); паучно-техпнческоп конференции "Ресурсосберегающие методы и средства экспресс-контроля структурно-механического состояния материалов" (G-V декабря П.'Шг., г. ¡Гспза); научной конфорсташ профессорско-преподавательского состава и аспирантов Казанского сольскохозчКстп'.-ниого института (IMKár.); заседании кач'едры ремсы-та и падгегЭ'ооти машин .'.ШСП шл.В.П.Горлчкина ().

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в G статьях, вклпчая авторское свидетельство, одном отчете по научно-исследовательской работе, зарегистрированном в ЦПГГЛ.

Структура и объем работы. Ддсссртация состоит из введения, пяти глав, обгих выводов, списка использованных литчратурынх источников и пршю'г.енпп. Работа изложена на 164 страницах мятшо-писпого текста, содержит 41 рисунка, 19 табллц, библзюграфию из 13^ наименований и 1С прилонопнп.

COJLKPKAÜUH PAimu Состояние попиоса и задачи псследопагнч

Исследования падгмиостч автомобиле!' -СтелА» поглглч'т-« , чт'> доля отка?оп двигатели составляет 22,'!.. ,<М> от суммарного оггл.'а. узлов и агрегатов автомобиля э цело?.:, а на дидп дет-гий кйиголап-по-патуиного механизма приходится % отказчп. Срсдий' допемочт).'.' ресурс двигателя КамЛ:--740 составляет 2:/2,С тис.гм, г меяреуонт-ныл - ICC.7 тыс .'ил. '

Анализ износов шеек 1® двигателя показал, что максимальный износ коренных шеек достигает 0,09 ш, а шатунных - 0,05 ш. Около половины валов, поступающих на ЗРД г.Набережные Челны, имеют повышенные прогибы (более 0,05 ым). Поэтому все КВ подвергаются восстановлению шлифованием под ремонтные размеры коренных и шатунных шеек.

Разрушения КО двигателя КамЛЗ-740 происходят: по щекам в зоне перекрытия шеек (62,0/5), по цилиндрической части шатунной шейки б золе галтелей (14,3$), по цилиндрической части шатунной шейки по кромке основания грязесборншса перпендикулярно оси шейки Щ,1%) и по цилиндрической части шатунной шейки под углом 40°... 45к оси шейки (5,Т/о). Это свидетельствует о преимущественной опасности изгибаюксих г ..грузок в плоскости кривошипа.

Из-за отсутствия научной-обоснованной технологии восстановления КЗ двигателя 1СамЛЬ-740 восстанавл1шаются только шлифованием под два ремонтных размера, что приводит к большому расхода новых КВ в качестве запасных частой.

Основным мероприятием по сокращению выбраковки КВ и расхода запасных частей является увеличение объема восстановления изношенных деталей за счет расширения диапазона ремонтных размеров. Ото связано с уменьшением диаметров к перекрытия шеек КВ и его разупрочнением.

Исследований влияния шлифования шеек КВ двигателя КамЛЗ-740 и накопленных усталостных повреждений на сопротивление усталости к триботехническую работоспособность ранее не проводились.

Одним из основных показателей работоспособности восстановленного КВ является предел выносливости, который определяет его остаточную долговечность. Однако большинство из применяемых на практике ускоренных методов оценки величины предела выносливости и характеристик левой ветви кривой усталости не позволяют прогнозировать поведение материала при -напряжениях ниже предела выносливости, соответствующего выбранной базе испытаний.

В соответствии с изложенным в работе решаются следующие задачи:

- разработать усовершенствованную методику оценки долговечности и предела выносливости новых и восстановленных КВ;

- расчетпо-эксиерююнтальным методом определить пределы выносливости новых и восстановленных шлифованием под ремонтные раз-мери КВ двигателя КэмА.Ч-740;

- экспериментально оценить трпботохничссг.ую работоспоооб-

ность соединений "вал-подшипник" КЗ, шейки которых, восстановлены линкованием под ремонтные размеры;

- обосновать возможность расширения диапазона ремонтных размеров шеек КВ и дать технико-экономическую оценку целесообразности проведенной работы;

- внедрить на ремонтных предприятиях результаты исследовании .

Решение задач, поставленных в настоящей работе, будет способствовать повышении долговечности КВ двигателя КамАЗ-740.

2. Программа и методика экспериментальных исследований

Экспериментальные- исследования включали проведешь сравни- . тельных ускоренных стендовых испытании на усталость л уруботех-ническую работоспособность Ki3 двигателя КамЛЗ-740, наад' и бывших в эксплуатации, восстановленных шлифовашгем под ремонтные размеры коренных и шатунных шеек.

Испытания KI3 ка усталость и обработка их результатов производились по методике, описанной в пункте 3. Для испытаний использовалась стендовая установка резонансного типа (В1Ш0 "Ремдеталь").

Объектами экспериментальных исследований являлись натурные КЗ двигателя ltauA3-7-lU: новые, изготовленные из стали 42X1;15А, поставленной Челябинским металлургическим комбинатом, и бившие в эксплуатации - из стали, поставленных фирмой Японии, Серовским и Челябинским металлургическими комбинатами. Коленчатые валы подвергались переменному чистому изгибу в плоскости кривошипа. Испытания проводились па нескольких уровнях пагружеиия в диапазоне ®а г (1,1.. Л,7)б-| (где 6-, - предел выносливости КВ при симметричном цикле пагружеиия для 50д-й вероятности разрушения) по 3...G образцов па каждом уровне. В качестве критерия предельного состояния принималось полное разрушение образца.

Триботехнические испытания проводились на серийной установке 2070 СПТ-Гпо методикам ГОСТ 23.224-8S и ГОСТ 27060-88. Объектами исследований являлись образцы-ролики, изготовлешше из шеек КЗ, новых и восстановленных шлифованием под ремонтные размеры. D качестве коптртела использовались образцы-колодки, вырезанные из серийных вкладышей подшипников (материал - свинцовистая бронза па сталыюл подлома; с покрытием, включающим индий).

Измерение износа образцов-роликов производилось методом про— ; илогра."Провами:, (ГОСТ 27В0и-8Я) с использованием профилогра(а~ iijio'l lUTOuevj.u " ТА LY SUR F-4" .¡деш TAYLOR HOBSOV (Англия).

Исследование микротвердости закаленного поверхностного слоя образцов производили в соответствии с ГОСТ 9450-75 на приборе ШТ-3. На натурных ИЗ твердость измерялась твердомером T1ÍII-I но ГОСТ 9013-59.

Математическая обработка результатов исследовании производилась на основе методов теории вероятности и математической статистики (РД 50-398-83).

3. Методика ускоренной оценки долговечности и предела выносливости коленчатых валов

Усталостные испытания изучаемого изделия проводятся на нескольких уровнях нагружения (не менее трех) при постоянных значениях амплитуды напряжений 6aj С j = 1,2,3,..., т г), соответствующих ограниченной долговечности 5-Iü'1< Л/ < 10! циклоп нагружения. На каждом уровне испытывают по три-шесть изделий до разрушения. Для каждого уровня нагружения Ga¿ "составляют вариационный ряд долговечности (в циклах нагрукения) и находят числовые характеристики этого ряда - среднее значение логарифма долговечности fyA/j и выборочную дисперсию s^ • Для каждого члена вариационного ряда вычисляют соответствующую накопленную частость по формуле Елома:

. (I)

где пj - количество испытываемых образцов на j -м уровне нагружения; ¿ - порядковый номер долговечности в вариационном ряду.

Результаты усталостных испытании, на кал-дом уровне нагружения представляют в виде омииричсской пункции распределения на вероятностной бумаге распределения Лейбулла. Из отпх графиков определяют долговечности деталей душ заданной вероятности разрушения Q на каздом уропне нэгружешя - AJfl .

Для исключения систематических ошибок и выбросов зпачзчл"; долюве^ьостп при вероятности разрушения G экспериментальные данные A/ja сглаживаются гра.Тоаналиттескпм методом по зависимости:

№ бч = -Щг= + п° • ('-)

ыЩй

Сглаживание экспериментальных дани!« долговечнеетп осуществляет методом линейных опера того в (M'ÍC;, который уицг..№.м;? асрс— ценность дисперсии лолар;ь(г.а д:с.тга;еч!'Ост;| с изданенкг»! ypjb:¡>.

нагружешш.

Выборка из т экспериментальных дашшх ^^¿а аппроксимируется прямой линией

Х/я = 9а + Ь Ъ* > (3)

где % , - параметры; -\JfyWja ФФ^о/ • И случае незави-

симых , но имеющих разлшнше дисперсии , оценки параметров % и по ¡.иГО определяются по (¡орчулам: т

.(4)

а

где щ - число уровней нагружения;

'V = >/г4 = ; 11 = ' х0=ЕЭДв/Л ;

По получоашр! значениям опенок (Д, и ^ определяются параметры зависимости (''.):

. '//б • I?)

[¡о начислен!! ¡и значениям С^ и Ц,' оцениваются значения долговечности экспсргслсмтаашгс дашшх по сглгтйщвдей пдошН.

В оснолу метода ускоренной оценки долговечности и предела выносливости деталей манит при различных режимах нагружепия положена математическая модель семейства кривых усталости при различной вероятности разрушения, которая имеет вид:

где - число циклов нагружепия (долговечность) до разрушения для соответствующей вероятности разрушения на (^ +2 )-м уровне нагружепия; - амплитудное значение напряжения на выбранном ( ^-м) уровне нагружепия; б^д - напряжение, представляющее собой разность между вибраншлд (/-м) уровнем нагружения и фактическим пределом выносливости деталей; Ад,у30 - параметра, определяемые по результатам испыташш; а^, - ~ отношение напряжения выбранного (.¿-то) и (у \ 2 )-го уровней нагруяе-женлч; 2 -•- (;,],.?.....(/Л-1).

о

В частном случае, для выбранного -го) уровня нагрукения 2 =0, й,о= I и выражение (8) преобразуется в следующий вид:

' О)

Из совместного решения уравнений (8) и (9) получаем формулу дал определения параметра уЗ^ :

Ы

In

' Ùl[l- aj-г * (6tyV6gj ) Ctji ]

(10)

1

MV/М

•Параметр pa для вероятности разрушения Q 'определяется методом последовательных приближении, задаваясь на каждом шаге приближения величиной б^о . При определении параметра ра мо;ию применить аналитический пли графоаналитический метод. В первом случае должно соблюдаться критериальное условие постоянства параметра flQ при различных вариациях ajg , а во втором случае критериальным условием является горизонтальность графика зависимости раг --f(ciji) при различных вариациях aji .

При определении параметра ра графоаналитическим методом график зависимости pai~f{ajz) бУДет криволинейным (рис.1). Прямая, соединяющая крайние точки уз0( -f(ctji) и Pam-f(ajr») кривой графика

/а*

Ра,

бсуо'^бу0

Оуо

счг

ajm ajz

ajm

>(V

uoj,

Ot<6<yo

Рис Л. К граф'.гческой оценке параметра р0 :

a) djz> I ( Gaj - верхниа уровень нагру;.;енил) ;

б)

« I ( Gaj - и'ггспии уровень пагру^сшш )

раг *f(cifi) , будет убивающей или возраставши::;, сел:; гт.;-,аг будет болкле i5.ni мекь;:;е искомой неткано.'; вс

БйГД!ЧЧП!а 6ajoi Hi; 6ajo . а при бс

■aj с

aé°

:-та

ну за неличину параметра ра принимается среднеарифметическое значение у302 .

Вычислив значение параметра ра , подсчитывают значение параметра Аа но формуле

= (''«/г + ■ <п>

Ра Величину параметра Аа принимается среднеарифметическое значение Адг .

Для построения семейства кривых усталости при различной вероятности разрушения 0. и прогнозирования долговечности и предела выносливости детален машин используются полученные значейия параметров А3 , ра и величина ( бф - )а> 0. Математическая модель (8) семейства кривых усталости при различной вероятности разрушения после математических преобразований принимает вид:

. еа^ЧЪ-Ъо^-ечП^)**]}-1. (12)

"б

Для прогноза долговечности А/а на заданном уровне нагружения 6а при различных вероятностях разрушения 0 используется математическая модель (8) кривых усталости, а для прогноза предела выносливости при различных базах - уравнение (12), где вместо Мщ'^г) подставляется значение Л^- .

4. Результаты экспериментальных исследований и их обработка

Ускоренным стендовым усталостным испытаниям были подвергнуты ЮЗ двигателя КамАЗ-740, новые, бившие в эксплуатации и восстановленные шлифованием под ремонтные размеры. Испытания КВ выполнены с целью получения математической модели долговечности КВ в виде Функции связи ме:кду числами циклов нагружения Ыа до разрушения, вероятностью разрушения (2 , амплитудой действующего изгибающего момента М^ и фактически?,1 предельным моментом выносливости (Мц-Муо) по формулам (8) и (12), в которых напряжения б^ . заменяются на На (так как ба - Ма/мх , где - момент сопротивления опасного сечения).

Исследование изломов показывает, что стендовые испытания достаточно точно моделируют типичные эксплуатационные разрушения

При восстановлении ЮЗ шли>1ювапием под 3-й и 4-й ремонтные размеры момент сопротивления пек вала с учетом перекрытия шеек, определенный на основе микрометрана фактических изломов, уменьшается га б£ по сравнению с таким же моментом сопротивления щек

нового КВ. Следовательно, расчетный предел выносливости КВ двигателя КамАЗ-740 уменьшается также на &%.

Для исследования фактического снижения предела выносливости КВ, восстановленных шлифованием под ремонтные размеры, па основе испытаний 12...20 отсеков оценивались параметры формул (0) и (12) и вычислены пределы выносливости валов при различных вероятностях разрушения, которые приведет в таблице.

Таблица

Результаты обработки данных усталостных испытаний ГЛ двигателя КамАЗ-740, новых и восстановленных шлифованием под ремонтные размеры

Q | Мсйоа, ! 1Ьм j (Mqj-Myc '! Н-м ,Q'j fid j ! Аа-< ! циклы ! II-м ! Ml Та

Номинальный размер

0,9 .542,0 6143,2 4,4810 0,050 6387,7 . 360,9

0,5 1088., 0 5528,3 3,8670 0,099?! 5741,8 324,4

0,1 1650,0 4958,3 3,1505 0,102 5027,5 284,0

, I- -й. ремонтный размер

0,9 ■ 1076,0 5119,4 3,8723 0,212 5486,3 310,0

0,5 1Т60,0 4969,4 ' 3,48SI 0,154 5157,5 291,4

0,1 1237,0 4913,5 3,1097 0,069 '1948,4 279,6

2- -и ремонтный размер

0,9 495,0 4988,0. 3,7883 0,099 5163,5 309,2

0,5 642,0 4919,0 3,5027 0,0634 4990,8 ■ 298,85

0,1 964,0 4408,5 2,9806 0,0698 <1130,9 265,3

3-й ремонтный размер

0,9 766,0 4281,7 3,745 0,3627 4697,6 281,3

0,5 952,0 4154,9 3,3753 0,2406 4373,7 261'', 9

0,1 1300,0 3810,1 2,8410 0,1640 3865,6 231,5

4-G ремонтный размер

0,9 623,0 5267,1 3,8572 0,1014 5471,2 327,0

0,5 В85,0 4802,7 3,3746 ОД 260 4930,2 ООП, ') »°

0,1 1040,0 4388,5 2,0373 0,1080 4-120,3 264,7

Анализ таблицы показывает,'что.параметры y3Q , Аа кривых усталости КВ при технологических воздействиях, связанных со шлифованием шеек КЗ после эксплуатации под ремонтные размены, изменяются. Пои этом параметр ра имеет тенденции к ук,?нкя(.нгас, а зча-чеялч лир&метра Аа существенно не гсч;:ю■;■(■■•. Г. тому же параметру^

п

для одного размера шеек КВ при увеличении значения вероятности разрупепия увеличивается. Это говорит о том, что кривые усталости КБ двигателя 1СамЛ 3-740 для различных вероятностей разрушения при технологических воздействиях, связанных со шлифованием их шеек под ремонтные размеры, изменяют свою форму.

Установлено, что :,.-.чI пипосливости КВ, восстановленных шлифованием под 3-й и 4-й ремонтные размеры, составляют, соответственно, С',877 и 0,853 от экспериментально определенного предела выносливости нового КВ при вероятности разрушения £? - 0,5 (график 4 рис.2); 0,915 и 0,830 от расчетного предела выносливости нового КБ при а ^ 0,5 (график 5 рис.2). Это свидетельствует о достаточном сопротивлении усталости К13, восстановленных шлифованием под 3-й и 4-!] ремонтные размеры, так как их остаточный предел выносливости превышает нормативное значение 0,85, установленное ГД 70.0009.102-436.

<4 МПа

330

310

290

270

250

250

Рис.2.

Ремонтный размер

Пределы выносливости (б., ) КВ разных размеров при вероятностях разрушения: 1 - при (1-0,9; 2 -при £Н),5; 3 - при Ц--о,1 и относительный предел выносливости (ур) КВ ремонтных размеров при Ц-=и,5; 4 - по отношению к ; 5 - по

отношению к

Пределы выносливости новых ИЗ из стали, поставленной Японией, Серовским и Донецким металлургическими комбинатами, по данным 1П'Ц АО КАМАЗ составляют 0,75... 0,92 предела выносливости новом КВ из стали, посташгегагоЛ Челябинским металлургическим комбинатом.

Оценка триботех-нической работоспособности восстановленных КВ производилась по результатам

ускоренных стендовых испытаний образцов-роликов, изготовленных из шеек КВ, в парс с об~ ра'?ц™.-л-колодклми, вырезанными из серийшп: вкладышей, в соответствии с ГОСТ 23.224-80 и ГОСТ 27060-88.

Исследование шероховатости рабочих поверхностей образцов-роликов показано, что в процессе приработка! и испытаний ла износостойкость не происходят ее существенного сикяенля.

В результате дюраметрического анализа выяснено, что шлифование шеек КБ под ремонтные размеры практически не влияет па микротвердость и твердость приповерхностных слоев образцов, она лежит в пределах допустимых значений твердости поверхности шеек новых КВ по рабочему чертежу.

Максимальная несущая способность приработанных соединений для всех типоразмеров образцов, независимо от шлифования под ремонтные размеры, приближается к Р = 50 Ш1а. Однако значения несущей способности приработанных соединений существенно зависят от качества обработки поверхностей шеек - от параметра шероховатости. Это выявлено на основе регрессионного анализа влияния параметров образцов-роликов на несущую способность соединений "шейки КТ! -вкладыши". Увеличение параметра шероховатости 1?а приводит 1: значительному снижению несущей способности, что проявляется независимо от размеров шеек (новых и ремонтных) валов и вкладышей (рис. 3). Заложенная в рабочий чертеж нового КВ двигателя КамЛЗ-7-Ю средняя шероховатость поверхности и коренных шеек Т?а= 0,2 мш является оптимальной и для КВ ремонтных размеров. Другие факторы -диаметр шеек Ко в зависимости от илпфования под ремонтнпо размеры и твердость рабочих поверхностей шеек статистически малозначащ. Твердость шеек нулно выбирать из услепня ее влияния па сопротивление усталости, а именно, 52...С2 ПШ.

Соответствующее минимуму коэффициента трения давление Роп, являющееся максимально допустимым при длительном пагружении, находится .примерно на одном уровне для всех соединений "шатунная шейка - вкладыш". Для новых и восстановленных шшфосг"иш под 3-й, <1-й ремонтные размеры оно равно 20,0 !.П!а, 20,Г М11а и 28,^о Ша, соответственно. Для псе/, партий серийных Соединений среднее значении* .максима лт.по долус^лпо.': нагрузки Г - 14 КЯа, а среднее значение мини:.■ его го;>1>;Л!ц:оига тр'Чл!1;

р

МГ1а 40 30 20

10 О

°о„ 0 8 •

V 6 оо а о 0

оо 0

о о

о о

0.1

0,2

0,5

ОЛ 0,5

Рис.З. Зависимость максимальной нагрузки приработки Рш от пара-раметра шероховатости 5а образцов-роликов

^(Р ) = 0,0041. Однако в случае нагрева смазочного масла выше 80°С величина длительно действующей нагрузки снижается до 23,75 МПа, величина минимального коэффициента трения повкшкется до 0,0070.

Показатели прирабатываемости соединений определены по формуле, предложенной д.т.н.Буруглкуловым Ф.Х.:

Я - Р

, (13)

Уп-РспЦРоп)

где 0П - средняя интенсивность изнашивания соединения за период приработки; Рш, Роп - средние предельная и оптимальна^ несущие способности приработанных соединений; /(Г)П) - средний мпншалъ-ннй коэффициент трещит.

Экспериментально установлено, что показатель прирабатываемости для стандартных соединений по мере шлифования шеек КБ под ремонтные размеры изменяется незначительно. Зго величина дет новых и восстановленных шлифованием под 3-й+ 4-п ремонтные размерившее!: КБ в паре с вкладышами равна 42,4.ЮЛ-1, 42,6*1011 и 4.[,0-10-1, соответственно.

Исследования износостойкости показали, что интенсивность изнашивания соединений "шеиют-вкладкшк" нового и восстановленного шлифованием под 3-й, 4-й ремонтные размеры составляет ,3• Ю-, 3,3-10~^' и 3,0-10" Интенсивность изнашивания слабо зависит от шлифования под ремонтные размеры и ее средняя величина для всех серий соединений находится на уровне 7 = 3,5-Ю"11-.

Испытания серии образцов-роликов ремонтных размеров понижен-. ной твердости (НУ = 470) а паре с образцами-колодками из стале-алюминиевых вкладышей с антифрикционным сплавом АО 20-1 показал!, что данные образцы, юле., относительно серийных худшие показатели шероховатости и более низкие значения твердости, обладают примерно такой же триботехнической работоспособностью. А кмзнно, максимальная нагрузка приработки Р(Ш = 50 Ша; средняя нагрузка, соответствующая минимуму коэффициента трения, Р 25 ,'№,; показатель прирабатываемости II,.. -- 33,1-Ю-1*; критическая температура масла Т = Э0°С, интенсивность изнашивания 3,27-10 , коэффициент трения / = 0,0041. Сопоставив Еэменеш'л параметра шероховатости в процессе пш работки в зависимости от исходной твердости рабочих поверхностей шеек, ото явление можно объяснить тем, что более мягкие образцы склонны к более интенсивному уменьшению терохоьнтости. А это приводит к улучшению условий формирования емг.зочной пленка

и соответственно несущей способности.

Эксплуатационные испытания двигателей КамАЗ-740 с восстановленными шлифованием под 3-й'и 4-й ремонтные размеры КБ в течение 28 месяцев поклзали их высокую надежность. Отказов двигателей но вине восстановленных КБ не наблюдалось.

Расчетным путем показано, что долговечность КБ при увеличении числа рег-.онтпых размеров с двух до четырех увеличится в 1,27 раза.

Г), ^поношческая объективность и внедрение результатов исследования

Научно-обоснованная в работе рекомендация по восстановлению КБ двигателя КамАУ-740 шлифованием под четыре ремонтных размера принята к внедрению ¡ОД г.Набережные Челны.

После внедрения рекомендаций и других организационных и технологических мероприятий количество выбраковываемых КВ на ИРД г. Набережные Челны уменьшилось более, чем в 2 раза и составило 16,1/о. При атом изменилась и структура выбраковываемых дефектов.

Ожидаемым среднегодовой экономический »М'окт за расчетный период от внедрения предложенного метода восстановления ИЗ двигателя КамА^74и при програше 3?Ю валов в год составит 12,400 млн. рублей. А окоиопическш эффект'от снижения затрат по оценке, работоспособности КВ двигателя КлмЛР-740 различных ремонтных размеров составил 5И) тыс,рублей (по ценам 1988 года). '

ощиз вююды '

1. Имеющиеся статистические данные показывают, что при ремонте двигателей КамЛ,г->-740 требуется замена более 30% коленчатых налов вследствие разрушения и повышенных прогибов, износов, зеди-ров, треидон на шейках и других дефектов, что увеличивает себестоимость ремонта двигателей. Длч сокращения затрат целесообразно расширять диапазон ремонтных размеров, обосновав допустимость такого раош;рения с позиций надежности и работоспособности восстановленных х'.;ле;."ат|;х налов.

2. 1 .'.-.еюдикл ускоренного определения продола ?-Ы.:г»л'ч'.;хч"'Тл кеш-ичп-т: пало* короля от еок.ратлти расход до^юго-

детиле!: г;>и читтаяил мфиьчуи п два раза и предолуитель-З'осчлепк?<1ки!: - .^кчимум в. [,'• ¡аз.

Не громкость определены: предела выносливости не превышает

— V-' Л • .

3. Усталостными ист;тчнш;мм установлено, что пределы выносливости коленчатых валов, восстановленных шлифованием под 3-й и 4-й ремонтные размера, составляют соответственно и,877 и 0,853 от предела выносливости нового коленчатого вачп, что свидетельствует об их достаточном сопротивлении усталости и возможности их использования при ремонте .двигателей.

4. Триботехнические испытания показали, что несущая способность" приработанных соединений "шатунная гаейкя колешатого 'ала -вкладыш" двигателя 11амДЗ-740 не уменьшается по мере шлифования под ремонтные размеры в .диапазоне размеров 30...78 глл, при твердости поверхностей пеек в диапазоне 820...020 [IV и зависит только от качества обработки поверхности - от се параметра шероховатости На. Оптимальными значениями параметров шерохозатоети шеек ):олсичатого вала двигателя "¿л1ЛС-740 ремонтных размеров явлллтея

- 0,К...0,20 и.

5. Установлено, что соединения "шатунная шекка - вкладыш" нового коленчатого зала двигателя КамЛЗ-740 имеют следующие триботехнические показатели: минимальный коэффициент тиония равен 0,0(335; нагрузка, соответствующая минимуму коэффициента треппл,-20,0 Ша; показатель прпрабатнваемости - 42,4-10 , а коленчатых валов, восстановленных шлифованием под 3-Я и 4-й ремонтные размеры, - минимальный коэффициент треЛшя равен, соответственна,0,0033 ц 0,0040; нагрузка, соответствующая минимуму коэффициента трения, - 20,6 МПа и 28,95 МПа; показатель прпрабатнваемости -

п 41,0'Ю''"^. Ото свидетельствует о том, что триботехническая работоспособность этих соединений не зависит от шлифования под ремонтные размеры шеек коленчатого вала.

6. Испытаниями на износостойкость установлено, что интенсивность изнашивания соединений "шатунная ше'ка - вкладыш" нового коленчатого вала равен 3,6-Ю-1-', а восстановленного щлировапием под 3-й и 4-й ремонтные размеры - соответственно 3,3-10 и

Это показывает, что интенсивность изнашивания соединений по мере шлифования под ремонтные размеры изменяются незначительно.

7. Расчетпо-экспер'шентальпга.,' методом доказана технкко-пко-номичсская возможность расширения диапазона ремонтных размеров шеек коленчатого вала двигателя нз.гД0-740 в два раза.

8. При увеличении числа рсмонт.ных размеров с двух до четырех расчетная долговечность коленчатого вала увеличится в 1,27 раза.

9. Рекомендации го применению 3-го 'и 4-го ремонтных размеров при восстановлении коленчатых валов двигателя KaMA3-74G приняты ЗРД г.Набережные Челны к внедрению. Ожидаемым среднегодовой экономический эффект от их внедрения составит 12,460 млн.рублей.

По тело диссертации опубликованы слс-дуюцпе работы :

1. II вопросу о ремонтопригодности коленчатых валов двигателя КамЛ^740//2нерготехнологические средства сельскохозяйственного назначения и их технические системы. Сб.научн.тр. ЫИИСП.-ГЛ. ,1989, с.98...Г01 (соавторы Бурумкулов Ф.Х., Лельчук Л.Ц.).

2.-Метод ускоренной оценки долговечности и предела выносливости деталей машин при различных режгыах нагружешя/Аез .докл.на областной няучно-техн.конф."Методы и средства повышения надежности машиностроительных изделий".- Саранск, 1989, с.49...51 (соавторы Лурхлков IL!, С., Бурумкулов »Д., Коьаков Л .В.).

3. Оксдерчмзнталыю--раочеттзд метод ускоренного определения предела выносливости натурных кзделий//Тез.докл.научн.-техн.конф. ''Ресурсосберегающие методы и средства экспресс-контроля структурно-механического состояния материалов".- Пенза, ДЩГГП, 1990, с.66 ...68 (соавтор« Пурханов II1. С., Гурумкулов Ф.Х.,'Кбнаков В.В.).

4. Методика ускоренной оценки долговечности и предела выносливости новых и восстановленных деталей машин//Падежпость и ре-глент сельскохозяйственной техники. Сб.научн.тр. МИИСП.-М., 1990, с.94.. .104 (соавторы Пурханов Hi.С., Бурумкулов Т-.Х., Конаков В.В.)

5. Экспериментальная оценка ресурса колешатых валов и шатунов двигателей, восстановленных различными методами. Оценка ремонтопригодности коленчатого вала двигателя 1СамАЗ-740.ГТ1;01900058660. Ил9.!'- 02.9.100079150./Лук.раб. Бурумкулов Ф.Х. - ГЛ.: В1Ш0 "Ревде-таль", 1990. - 147с.

С. Л.с.15 1619096 (СССР). Стенд для испытания'валов машин. (Авторы изобретения Бурумкулов Ф.Х., Пурханов 11!.С., Михайлов B.II., Кононов В.В.).- Опубл. в Б.И. JS I, J.99I.

7. Методика ускоренной оценки долговечности и предела выносливости новых и восстановленных деталей машин.- (Рукопись деп. в 'Лнфсрмг'.гротсх 28.г:,. 1991). .'.'• 372 ох .Я., 1991. 47с. (соавторы Бу-ргш'улов ;•.>"., Пурханов VI.П., Конаков В.В.).

А