автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Повышение долговечности подвижных сопряжений ходовой части лесных машин при ремонте с применением композиционных материалов

кандидата технических наук
Марков, Виктор Александрович
город
Санкт-Петербург
год
2010
специальность ВАК РФ
05.21.01
цена
450 рублей
Диссертация по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева на тему «Повышение долговечности подвижных сопряжений ходовой части лесных машин при ремонте с применением композиционных материалов»

Автореферат диссертации по теме "Повышение долговечности подвижных сопряжений ходовой части лесных машин при ремонте с применением композиционных материалов"

Марков Виктор Александрович

Повышение долговечности подвижных сопряжений ходовой части лесных машин при ремонте с применением композиционных материалов

05.21.01 - Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 7 ИЮН 2010

004604445

На правах рукописи

Марков Виктор Александрович

Повышение долговечности подвижных сопряжений ходовой части лесных машин при ремонте с применением композиционных материалов

05.21.01 — Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена в Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии им. С.М. Кирова

доктор технических наук, профессор Балихнн Владимир Васильевич

доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техник Патякии Василий Иванович

кандидат технических наук, доцент Скобцов Игорь Геннадьевич

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский Государственный Университет Леса

Защита диссертации состоится 23 июня 2010 г. в 16 часов на заседании диссертационного Совета Д212.190.03 при Петрозаводском государственном университете по адресу: 185910, Россия, Республика Карелия, г. Петрозаводск, пр. Ленина, 33.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Петрозаводского государственного университета.

Автореферат разослан «__»_____2010 г.

Научный руководитель Официальные оппоненты

Ведущая организация

Ученый секретарь диссертационного Совета (пр. 301 от 22.04.2010 г.)

Рогов А. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящей работе предлагается новое решение проблемы повышения долговечности деталей лесных машин с использованием порошковых композиционных материалов при восстановления. Благодаря возможности варьирования физико-механическими свойствами порошковых спеченных композиций их можно использовать как для восстановления малонагруженных деталей машин (редуктора, транспортеры, насосы, компрессоры), так и применительно к тяжело- нагруженным деталям и узлам машин (шасси лесных автомобилей и тракторов). Также следует учитывать тот факт, что многие детали шасси и подъемного механизма лесных тракторов при износе подшипников скольжения по заводской технологии следует заменять, а использование композиционных материалов позволяет их восстанавливать. А это в свою очередь приносит значимую экономию материала.

Цель работы. Повышение долговечности подшипников узлов при ремонте путем применения композиционных материалов.

Объекты и методы исследования. Объектом исследований являются подвижные сопряжения ходовой части лесных машин. Теоретические и экспериментальные исследования выполнены на основании принятия оптимальных решений, теории вероятностей и математической статистики.

Научная новизна. Установлены теоретические и подтверждены экспериментально зависимости выходных факторов технологического процесса нанесения покрытия с применением композиционных материалов при ремонте деталей лесных машин с эксплуатационными показателями. Установлено, что рассмотренные в работе материалы значительно меньше подвержены коррозии чем сталь 45, из которой изготовлено большинство подшипников скольжения. Экспериментально доказана адекватность разработанной математической модели оптимизации технологического процесса нанесения покрытий композиционными материалами, определяющая качество процесса, технологическую себестоимость. На защиту выносятся следующие положения:

• Наиболее целесообразным способом восстановления рабочих поверхностей стальных втулок лесных машин с износом до 1,0 мм является метод спекания композиционных материалов.

• Параметрические зависимости влияния факторов технологического процесса восстановления рабочих поверхностей втулок композиционными материалами на прочность сцепления и износостойкость.

• Математическая модель оптимизации режимов технологического процесса восстановления рабочих поверхностей втулок с применением композиционных материалов.

• Оптимизационные режимы процесса восстановления втулок лесных машин с применением композиционных материалов при ремонте.

• Рекомендации по восстановлению рабочих поверхностей втулок лесных машин и получения износостойких покрытий из композиционных материалов на конкретных ремонтных предприятиях отрасли. Практическая значимость работы заключается в том, что разработан перспективный технологический процесс восстановления подшипниковых узлов лесных машин с учетом специфики их эксплуатации, обеспечивающая при его внедрении в производство повышение ресурса в 1,4-1,5 раз по сравнению с базовым вариантом. Результаты исследований могут быть использованы при разработке перспективного способа изготовления втулок на машиностроительных предприятиях, выпускающих лесные машины. Вследствие эксплуатационных испытаний установлено, что с внедрением композиционного покрытия отказы блоков шарниров трактора ЛХТ-100 снизились на 40%.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях Санкт-Петербургской Государственной Лесотехнической академии имени С.М. Кирова и Санкт-Петербургского Государственного Политехнического университета, а также на второй международной научно-практической интернет-конференции «Леса России в XXI веке» в 2008-2010 гг., и отражены в отчетах по НИР.

Публикации. По результатам исследований опубликованы 4 печатных работы, из них 1 в издании, рекомендованном ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи разделов, основных выводов и рекомендаций, а также списка литературы. Общий объем работы 119 стр. Диссертация содержит 34 рисунка, 24 таблицы, список литературы содержит 101 наименование из которых 5 иностранная литература.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении сформулирована актуальность темы, цель работы, научная новизна и научные положения, выносимые на защиту, и практическая значимость.

1.АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОДШИПНИКОВЫХ УЗЛОВ И ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Под восстановлением деталей понимается комплекс технологических операций по приданию деталям изначальной геометрической формы и размеров, путем нанесения покрытий в соответствии с технологическими условиями изготовления, а также приобретением ими высоких эксплуатационных и физико-механических свойств, не уступающих аналогам, изготовленным по базовой технологии.

В настоящее время в мире разработано более 40 способов восстановления деталей и более 200 их разновидностей.

В ремонтном производстве России и за рубежом наибольшее распространение получили механизированные дуговые способы наплавки: авто-

матическая и полуавтоматическая наплавка под флюсом, вибродуговая, электроконтактная, в защитных средах (СОг, водяном паре, аргоне и др.), порошковой проволокой, газопламенное и плазменное напыление, композиционные материалы.

Кафедра Технологии лесного машиностроения и ремонта СПбГЛТА многие годы занимается вопросами восстановлением деталей лесных машин и это нашло свое отражение в работах, следующих ученых: Андреева B.H., Абашина Э.Я., Балихина В.А., Корыхалова В.Д., Ивановой И.В., Вик-торенковой C.B., Чугунова A.B., Маркова А.Н., Кретинина В.И., Садовни-кова В.И., Шильникова В.В., Чаусова A.A. и других. Данной проблемой также занимались, в связи с ее актуальностью, занимались ГОСНИТИ, ВНПО «Ремдеталь», МГАУ и многие другие.

В настоящем разделе работы рассматриваются наиболее распространенные способы восстановления деталей, которые нашли свое применение в условиях лесных ремонтных предприятий России.

В качестве представительной детали выбрана втулка 55-31-118, так как она встречается в наибольшем количестве узлов трактора ЛХТ-100 и изнашивается в наибольшей степени. Данную втулку можно встретить как в блоках шарниров трактора, так и в рычагах подъемного механизма.

В соответствии с поставленной целью и на основании результатов аналитического обзора основными задачами исследования являются:

1. Выполнить анализ износа подшипниковых узлов шасси лесных машин на примере трактора ЛХТ-100.

2. Определить параметрические зависимости эксплуатационных показателей (прочность сцепления покрытия с основным материалом, износостойкость спеченного покрытия) в зависимости от режимов технологического процесса восстановления.

3. Разработать математическую модель процесса восстановления и определить его оптимальные технологические режимы.

4. Выполнить эксплуатационные испытания подшипниковых узлов шасси лесных машин, восстановленных с применением композиционных материалов.

5. Разработать рекомендации по внедрению технологии восстановления деталей класса «втулка» с применением композиционных материалов на предприятиях лесного комплекса с определением экономической эффективности от ее внедрения. А также рекомендации по внедрению покрытии из композиционных материалов при изготовлении деталей класса «втулка» для заводов лесного машиностроения.

2.ТЕХНОЛОГИЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИМИНИТЕЛЬНО К ПОДШИПНИКОВЫМ УЗЛАМ ЛЕСНЫХ МАШИН

Структурная схема технологического процесса восстановления рабочих поверхностей втулок машин композиционными материалами представлена на рисунке 1.

Рис. 1. структурная схема технологического процесса

В качестве материалов для проведения исследований выбраны три современных композиционных материала: АНС. 100.29, ЖГр05Д18 и ЖГр07Д25, так как покрытия, изготовленные из них наиболее соответствуют условиям эксплуатации сопряжений лесных машин.

Таблица 1. Оценочные показатели способов нанесения покрытия

Показатель Пт г/ч п, г/ч Н. кВт Кех кВт к2 г/кВт'ч к, г/кВт'ч

Железнение 180 144 2,76 4,85 65,2 37,1

Композиционные материалы 478,5 382,2 2,7 4,75 177,2 100,7

Наплавка под флюсом 835,9 503,2 3,64 7,98 392,4 180,3

Вибродуговая наплавка 1125 601,2 2,7 5,67 441,7 210,1

Наплавка в СОг 1008 480,2 2,74 6,38 725 429

Электроконтактная наплавка 808,8 379,2 3,86 , 4,37 209,5 185

В таблице 1 представлены впервые полученные данные оценочных показателей (Пт- технологическая производительность, П1 - действительная производительность, Мл» - техн. мощность, N,1 -полезная мощность, К2 -энергопроизвод. процесса, К1 - энергопроизвод. оборудования).

по композиционным материалам, что позволяет устанавливать более рациональные методы нанесения покрытия, а с учетом коэффициента долговечности и выбирать рациональный маршрут восстановления изношенных поверхностей детали.

Из таблицы 1 видно, что способ восстановления деталей лесных машин композиционными материалами имеет лучшие показатели, чем же-лезнение и находится на одном уровне с наплавочными методами, но восстановление внутренних поверхностей наплавками невозможно.

3. ОБЩАЯ МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ В соответствии с поставленными задачами исследования спланированы и осуществлены два полнофакторных эксперимента второго порядка типа 24 и 23 с преобразованием параметра оптимизации и факторов. Для определения адекватности, однородности и значимости уравнения регрессии использовались критерии Стьюдента Кохрена и Фишера.

Воссгановлсинс

Способ 2 Композиционные материалы

ггтгггг

Р

т

Механическая

- _°£1>аб01ка____

.Хо.юлное прсссоналис

Высоко! ем нершурное спекание

шшш

т„(Ю, Р.Т, 1°)

I (Р, т, о

| Опгпмидаиив |

С, (Кг, Г, Т, г°Нт!п;

Т,„(К7,Р.Т,1°)>Т„,,„,;

!!/'"' <|Ъ< .Т14 < Т < Т"

р < (О <1^*1

■> С'рзшшмельимн опенка сппсобон

') ком омическая эффСКТИВНОСТЬ Долговечность Кя>1,0

Эксплуатационная | 'Экспериментальная

Рис. 2. Структурная схема исследований

Перед проведением опытов составлялась матрица планирования и по таблице случайных чисел определялась последовательность проведения опытов. Каждый из опытов проводился трехкратно. После получения математической модели исследуемых параметров и проверки их адекватности осуществлялся переход к их натуральным значениям.

Структурная схема проведенных исследований представлена на рисунке 2.

4.ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

При прогнозировании ресурса восстановленных деталей необходимо учитывать физико-механические и эксплуатационные свойства наносимых покрытий.

Микроструктура. Анализ микроструктуры спеченного покрытия (рисунок 3) проведен с целью определения влияния термодеформационного цикла спекания в зоне соединения покрытия с основным металлом. АНС. 100.29 ЖГр05Д18 ЖГр07Д25

,, и».* ■ -у

_ sffij

Рис. 3. Структура металла в переходной зоне

Результатом диффузии является образование переходной зоны, которая обеспечивает прочность соединения слоев и предотвращает отслоение покрытия от втулки в процессе эксплуатации детали.

Кроме того установлено, что поры являются характерной составляющей в структуре покрытия. В исследуемых образцах форма пор различная: близкая к окружности, эллипсу, разветвленная. Поры образуются как в результате неполноты контакта частиц металла, так и в результате выгорания отдельных составляющих в исходной шихте.

Твердость. Результаты проведения исследования по твердости трех исследуемых композиционных материалов представлены на графике, рисунок 4.

В результате исследований установлено, что твердость всех исследуемых композиционных материалов меняется по длине втулки, а по толщине покрытия меняется незначительно. Это связано с тем, что при двухстороннем прессовании давление на порошок по краям покрытия выше чем в середине.

Также из графика видно, что покрытие из композиционного материала ЖГр07Д25 имеет более высокую твердость, чем остальные.

ЛНС.100.28

7

ЖГР05Л«1

ЖГр 07А25

Рис. 4. Твердость композиционных покрытий

Микротвердость. Измерение микротвердости проводилось согласно ГОСТ 9450-80. Учитывая тот факт, что микротвердость является характеристикой частиц композиционного материала и не зависит от пористости, измерения микротвердости производились и по длине и по ширине покрытия, рисунок 5.

I, АЛМ

ЖГр05Д18

2000

0 4~*

I, мм

ЖГр07Д25

Рис. 5. Микротвердость композиционных материалов.

Из графиков следует, что покрытие, изготовленное из композиционного материала АНС. 100.29 обладает меньшей микротвердостью, чем остальные, и, соответственно, оно более подвержено разрушению. Выбирая между двумя другими покрытиями, более рациональным является покрытие ЖГр07Д25, так как его микротвердость более стабильна по длине и ширине помытая.

Пористость. В качестве образцов для исследования на пористость использовались кольца следующих габаритных размеров: внешний диаметр Бцнеш. =37,55 мм, внутренний диаметр Овнугр. =31,75 мм, при высоте образца около 3 мм. Измерялась масса образца на воздухе (твозд) и в воде (твод). В результате исследования пористости (таблица 2) установлено, что пористость покрытия ЖГр07Д25 в большей степени соответствует условиям эксплуатации подшипников скольжения.

Таблица 2. Пористость композиционных материалов

Рк, г/см И, мм Швдзд твод р, г/см3 П,%

1 АНС.100.29 7,8 3,15 5,3285 4,4205 5,87 24,7

2 3,90 5,7850 4,8603 6,26 19,7

3 3,0 4,5975 3,7972 5,74 26,4

4 ЖГр05Д18 7,7 3,3 5,2065 4,2810 5,63 26,9

5 4,0 6,7287 5,7250 7,21 6,4

6 3,2 5,5723 4,7501 6,78 11,9

7 ЖГр07Д25 7,66 3,1 5,5943 4,8033 7,07 7,7

8 2,9 4,6682 4,0145 7Д4 6,9

9 3,8 6,4794 5,5723 7,14 6,9

Коррозийная стойкость. Для проведения испытания на коррозийную стойкость композиционных материалов использовались три образца различных покрытий (АНС.100.29, ЖГр05Д18 и ЖГр07Д25) приблизительно одной и той же массы. По результатам исследований построен график, рисунок 6.

Рис.б. Исследование коррозионной стойкости

Проведя аппроксимацию, были вычислены следующие зависимости: Y(AHC. 100.29)=0,155+0,061х (при Ккор=0,986) (1)

У(ЖГр05Д18)=0,191+0,037х (при К«ор=0,948) (2)

У(ЖГр07Д25)=0,027+0,027х (при Ккор=0,994) (3)

В результате исследования коррозийной стойкости установлено, что покрытие ЖГр07Д25 имеет лучшие физико-механические свойства и менее подвержено коррозии, чем остальные.

5.ИССЛЕДОВАНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ КОМПОЗИЦИОННЫХ

ПОКРЫТИЙ

Прочность сцепления нанесенного покрытия с основой является одним из основных критериев, позволяющих определить область применения и эксплуатационные характеристики восстанавливаемой детали. Широкое распространение среди наиболее известных методов оценки прочности сцепления покрытия с основой получил метод испытания на сдвиг

Проведение испытаний на адгезионную прочность сцепления осуществляли на гидравлическом прессе ЗИМ Р-10 №276 ГОСТ 7835-70 с точностью определения прикладываемой нагрузки ± 100 H.

Напряжение, возникающее при отрыве покрытия от основы определяем по формуле:

г = P/F, (4)

где Р - нагрузка, при которой происходит отрыв покрытия от основы, H;

F - площадь контакта покрытия с основой, м2.

Для определения оценки прочности сцепления покрытия по всей длине образца, измерения проводились в трех сечениях (по краям и в центре образца).

В этом случае прочность сцепления покрытия с основой для одного образца определится по формуле:

— _ t/-j + + ^^

где г,_,, т„_„, тш.,„ - напряжение, возникающее при отрыве покрытия от основы в сечениях I-I, II-II, III-III, МПа.

Для точной оценки прочности сцепления покрытия с основой необходимо провести испытание не менее 3-х образцов.

Коэффициент прочности сцепления ксц определяем по формуле:

где тср - усредненное значение прочности сцепления покрытия с основой, МПа.

ы- допустимое значение прочности сцепления покрытия с основой для данного вида сопряжения, МПа.

В качестве покрытия использовался порошок ЖГр07Д25.

В результате обработки матрицы планирования и результатов эксперимента, получена зависимость:

тсц= 1,436+0,162хз+4,87-10^+1,87-10Лс3х4+3,57-10'7х2х3х4 (7)

Расчет проводился при помощи программы МаЛСаё 7.0. Оптимальными значениями факторов являются: Ыг=160 мкм; Р=355 МПа; Т=4,224; 1=1129°С.

Коэффициент сцепления определяется по формуле:

= 346,5 (8)

** тсч(доп) 200,0

где тсц(опт) - касательное напряжение отрыва при оптимальном значении факторов, МПа

тСц(доп) - допустимое касательное напряжение отрыва при эксплуатации подшипниковых узлов трения, МПа.

Таким образом, при оптимальном режиме технологического процесса восстановления установлено значение Ксц=1,73, что свидетельствует о высокой надежности работы сопряжения.

Износостойкость. Учитывая специфику работы лесозаготовительных машин в условиях повышенного абразивного износа, в качестве предмета исследования по известной методике выбрано сопряжение деталей 55-31-318; 55-31-309 (ходовая часть).

В качества оценочного показателя износостойкости была выбрана интенсивность изнашивания сопряжения в целом.

Для оценки интенсивности изнашивания приняты следующие зависимости:

1=£или1 = Н (9)

где и - износ сопрягаемых деталей, мм;

N - количество циклов нагружения до наступления периода интенсивного изнашивания;

г - время работ установки, час.

В качестве базового варианта для сравнения интенсивности изнашивания выбраны образцы, изготовленные на Онежском тракторном заводе. В предлагаемом варианте сопрягаемая деталь типа "вал" - выполнена по заводской технологии, а на деталь типа "втулка" наносилось покрытие из композитного материала при различных технологических режимах.

Стендовые испытания проведены согласно методики проведения испытаний пар трения типа "втулка-вал", изготовленных из различных материалов, с целью определения интенсивности их изнашивания на установке для испытания шарниров "ДМ-28", согласно методике разработанной на Онежском тракторном заводе:

Для проведения испытаний применялись близкие к реальным условия эксплуатации узла. Так, в данном случае, помимо нагрузки Р= 15000 Н,

устанавливаемой динамометром ДОСМ-5-t, ТУ25.06.629-74, строго соблюдены следующие условия: характер движения -вращательный, максимальная скорость скольжения в паре трения Vraax=0,095 м/сек при выходной частоте вращения вала п=38 мин"1, передающего крутящий момент на рычажный механизм установки. Применялась одноразовая смазка -«УНИОЛ-1» (ГОСТ 1033-79), а также каждый кронштейн имел по одному каналу для подвода к сопрягаемым деталям кварцевого песка (около 10 г/мин).

Пары трения испытывались при нагрузке на динамометре стенда Р=15000Н, что соответствует приблизительно Руд=75 МН/м2 на каждой втулке, причем каждому этапу соответствовала приработке трущихся пар в объеме 1700 циклов, в том числе: 1 ООО циклов при нагрузке Р=2500Н; 700 циклов при нагрузке Р=5000Н

Во время испытания проводилась фиксация температуры при помощи термопары и ртутного термометра с ценой деления 1°С и диапазоном измерений 0-200°С. При проведении испытания через каждые 500 циклов работы стенда производилась остановка стенда для снижения температуры до Т=25...30°С. Критерием преждевременного окончания испытании является резкое (за период 500 циклов) поднятие температуры до 150°С, в то время как на период нормального изнашивания, она выдерживается постоянно и составляет для данного вида испытаний, Т=9б...103°С.

Учитывая тот факт, что исходный комплект деталей не позволяет дать качественной оценки определения износа весовым способом, для определения износа выполнялось микрометрированне деталей. При этом суммарная интенсивность изнашивания сопряжения определялась по выражению

I=I.+I„ (10)

где 1в- интенсивность изнашивания вала, мм/час;

1ВТ - интенсивность изнашивания втулки, мм/час.

Для оценки влияния факторов технологического процесса получаемого покрытия на интенсивность изнашивания в целом сопряжения, был проведен полнофакторный эксперимент 23 второго порядка, что позволяет оценить не только влияние каждого из факторов по отдельности на процесс износа, но также и их сочетания. В качестве факторов, влияющих в той или иной мере на интенсивность изнашивания были выбраны: Р - давление прессования, t°C - температура спекания, Т - время выдержки.

Матрица планирования эксперимента 23 вида abc, be, b, ас, с, ab, а, а2, Ь2, с2 (результаты эксперимента приведены в таблице 3).

В результате обработки данных таблицы 3, получено выражение: 1=0,8664-1,83-1 О^Р-О.ОбЗТ-г.Дб-10"V+1,98' 10"ТГ-4,57-1 oV-

-0,042T2+7,7-10-7t'2 (11)

Проведя оптимизацию, получаем оптимальные значения факторов: Р=312±5 МПа Т=3,7±0,1 часа t=1155±!0°C

Таблица 3. Матрица планирования эксперимента и результаты испытаний _ в условных единицах I = 0,0073 мм/час = 1 _

№ Р, МПа Т, час t, •с 1сред, мм/час Sv2 Iv, мм/час

1 - - - 2,05 0,072 1,468 0,582

2 - - + 1,11 0,031 0,795 0,315

3 - + - 1,40 0,029 1,003 0,397

4 - + + 0,81 0,011 0,58 0,23

5 + - - 1,92 0,093 1,375 0,545

6 + - + 0,96 0,014 0,688 0,272

7 + + - 1,26 0,06 0,903 0,357

8 + + + 0,66 0,081 0,473 0,187

9 0 0 -а 2,14 0,108 1,533 0,607

10 0 0 +а 1,36 0,029 0,974 0,386

11 0 -а 0 1,73 0,046 1,239 0,491

12 0 +а 0 1,22 0,027 0,874 0,346

13 -а 0 0 1,56 0,039 1,117 0,443

14 +а 0 0 1,34 0,155 0,96 0,38

15 0 0 0 1,42 0,037 1,017 0,403

Интенсивность изнашивания пары трения при базовом варианте по данным результатов исследований, проводимым на Онежском тракторном заводе составляет:

1(5=0,0091 мм/час

На основании этих данных можно подсчитать коэффициент повышения износостойкости сопряжения:

1,52 (12)

min

Таким образом, при оптимальном режиме восстановления представительного сопряжения за счет применения композиционных материалов достигнуто повышение износостойкости сопряжения более чем в полтора раза.

Определение коэффициента долговечности. Согласно рекомендациям Шадричева В.А. и Масино M.A. определяется долговечность восстановления деталей, оцениваемая коэффициентом долговечности - Кд, который является функцией трех аргументов:

cm Ки, КО

где Ксц - коэффициент прочности сцепления;

Ки - коэффициент износостойкости;

Кв - коэффициент выносливости.

Установлено, что в реальных узлах (шарнирных соединений ходовой части трактора ЛХТ-100) отсутствуют ударные нагрузки, влияющие на выносливость сопрягаемых поверхностей.

Режимы восстановления тсц, МПа I, мм/час

Р, НМ/м2 1 °С Т, час

355 1129 4,2 346,5 0,0069

312 1155 3,7 325 0,006

Анализ показал, что рациональный режим восстановления втулок следующий:

„ 355 + 312 г ^_1129 +1155 .....л _ 4,2 + 3,7 _,

Р=---=333,5 МПа, 1=---=1142 С, Т- ■■ ■■■' =3,95 час, при

1^2=160 мкм. Приданном режиме прочность сцепления с основой тсц=335МПа, а интенсивность изнашивания 1=0,0061 мм/час.

Согласно полученным результатам, окончательно можно сделать вывод, что коэффициент долговечности исследуемых сопряжений при оптимальном режиме спекания определяется коэффициентом износостойкости /т, 0,0091 ,

(Кг=—-=1,5) и численно равен ему.

4 0,0061 ' V }

Следует отметить, что критический износ представительного сопряжения палец 55-31-309 - втулка 55-31-318 блока шарниров происходит при =3300 моточасов, что не совпедает с периодом технического обслуживания трактора ЛХТ-100. Из-за этого приходится прерывать производственный процесс лесозаготовки для ремонта трактора, а с внедрением покрытия из порошковых композиционных материалов при повышении коэффициента долговечности срок службы сопряжения равен

3300хКд=200х1,5=4950 моточасов, (13)

где Кд - коэффициент долговечности.

Можно сделать вывод, что критический износ данного сопряжения произойдет при 4950 моточасов, что соответствует времени проведения капитального ремонта, согласно ремонтного цикла трактора ЛХТ-100.

Исследование структуры покрытия из ЖГр07Д25, спеченного в оптимальном режиме, с использованием оптического микроскопа №о-рЬо1 32 с помощью системы анализа видеоизображений «Видео Тест-Мастер».

Установлено, что у стали и композита отсутствует четкая переходная зона. Это свидетельствует о частичной диффузии железа и углерода в данной зоне. Именно за счет этого явления прочность сцепления (тсц) при данном режиме так высока.

6. ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ОПЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СЕБЕСТОИМОСТИ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ

Учитывая, что производительность процесса восстановления деталей композитными материалами в данном случае на различных технологических режимах остается практически постоянной, в качестве критерия эффективности при оптимизации параметров технологического процесса восстановления деталей данным способом была выбрана технологическая себестоимость процесса - Ст , которая должна быть минимальной. Она определяется следующим выражением.

С учетом теории производительности труда удельная технологическая себестоимость равна:

С С С Сг =G-(—+ — + —)-> min H4Ï

т Я, щ п/ 1v

G=Gm-a (15)

где а - коэффициент полезного использования порошка а=0,95

G=50-0,95=47,5 где, G - масса наносимого покрытия

Ci - сумма часовых затрат приходящихся на заработную плату, амортизации оборудования и так далее; Сг- стоимость кВт-ч электроэнергии; Сз- часовые затраты на вспомогательные материалы или инструмент в зависимости от операции маршрута восстановления

Nn = QH/T„ (16)

Q = С • m (t°K - t°Ha4.)

, 324 _3_ 14,34ч

.1Ll+ c-(m + M)-t°C + m-n

^t rrt ^Я m rry

О *■О ■*£>

_50/__324__3__14,36

\0 50-100+ .„ 0,6-(50+100)-f°C + 50-100

U.o --— U,5 / --- -

T T T

л О ■* a 1 о

где M - масса втулки без покрытия, грамм; с - теплоемкость изделия (принимаем 0,6); m - масса порошка, грамм; п - число втулок в восстанавливаемой партии, шт; Т0 - основное время спекания, час; t° - температура спекания, °С; rit - коэффициент, учитывающий теплопотери; т|п - КПД вакуумной печи.

Решая оптимизационную задачу методом геометрического программирования обеспечивающую минимальную себестоимость

4о* =

Г С, \-r\-r2 ( С } 2 Л Г

_С,(1-г1-гг)_ \Г\°1 ) \

А

г г

Где я0* - себестоимость 1 грамма покрытия, руб;

Т\ и гг - временные переменные равные: Г|=0,01757 и г2-0,03364

224 д 11-0,01757-0,03364 г „ л0,01757

9о* =

324,9(1-0,01757-0,03364)

14,34

0,01757x200;

= \,042р/гр

,0,03364x500;

Отсюда следует, что стоимость 1 1рамма полученного покрытия ~ 1 рубль. Тогда легко подсчитать себестоимость покрытия для втулки любого размера.

Для представительной втулки 55-31-318 себестоимость нанесения покрытия составит:

Q„eK=G-qo*=50-1,042=52,1 руб

Решив данную задачу в обратном порядке можно вычислить рациональные режимы спекания.

Для вычисления оптимальных значений Т0 и t° пользуемся версией (v. 13) программы SPSS, позволяющей решать подобные задачи без перевода данных в безразмерные единицы.

С учетом знаков допусков, были определены двухсторонние границы управляемых переменных. Полученные оптимальное значение функции представлены в таблице 5:

Управляемые переменные Целевая функция Ссп, руб

Т0, час t°C

2 1150 52,1

Установлено что технологическая себестоимость восстановления втулки с использованием композиционных материалов в рациональном режиме составит 120,75 рублей при параметрах 1^=160 мкм=еот1; Р=350 МПа=сопз1:

Стс=(Ср+СПр)+Яо*хт=68,65+1,042х50=120,75руб где Ср+Спр - суммарная себестоимость растачивания и прессования, руб.

В таблице 6 приведены значения управляемых переменных.

Таблица б. Допуски и значения управляемых переменных

Параметр Управляемые переменные Целевая функция Стс, РУб

Яг, мкм Р, МПа Т, час

Значении 160 350 2 1150 120,75

Допуск 8 17,5 0,1 57,5 6

7. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТ ВНЕДРЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ВТУЛОК ЛЕСНЫХ МАШИН НАНЕСЕНИЕМ КОМПОЗИЦИОННОГО

ПОКРЫТИЯ

Эксплуатационные испытания блоков шарниров (правого и левого) проводились в ООО «Ижора» (Гатчинский район Ленинградской области).

Средний износ (за период 200 моточасов) на сторону восстановленных поверхностей деталей «втулка» составил 0,04 мм, а деталей «палец» составил 0,02 мм, а в базовом варианте 0,06 мм и 0,04 мм соответственно.

Таким образом, экспериментально установлено, что средний ресурс представительного сопряжения в базовом варианте составит ТсрБ=3300 моточасов, а в предлагаемом ТсрПр=4950 моточасов, что позволяет сделать вывод о существенном экономическом эффекте от внедрения новой технологии на предприятиях лесного комплекса.

Согласно теории профессора Мурашкина Н.В., суммарный экономический эффект от внедрения детали с новыми показателями качества определятся по формуле:

к

>

Где У1 и У г- ущерб, соответственно, по базовому и внедряемому узлу из-за простоев по техническим причинам за период наработки ресурса, руб;

п п

^п - суммарные эксплуатационные затраты по

/=1 , м

сравниваемому комплекту выполняемых работ при использовании базовых и внедряемых узлов за наработку их ресурса, руб; Т1 и Тг - экономически рациональный ресурс наработки до

капитального ремонта, соответственно по базовому и внедряемому узлу, моточасов.

Учитывая вышеприведенные данные, получим следующие показатели прогнозируемого ущерба:

АУ=((116-2000)+15960+14452)-1,05=275532 руб. Срок окупаемости капвложений определяется по формуле:

э„„= к+2сл - У2+£С/2

К 1600000 ....

Тг„ =-=-= 0,72 года

АУ-Ы 275532-8 Где К - капитальные вложения на обеспечения технологии восстановления, руб;

N — количество обращений по данной неисправности в год для конкретного предприятия, шт/год.

Таким образом, в результате внедрения технологии восстановления втулок методом спекания композиционных материалов повышается ресурс сопряжений в целом по сравнению с базовым вариантом в 1,4-1,5 раз. Данная технология способствует увеличению эффективности работы лесных машин за счет снижения количества отказов.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Анализ результатов исследований предлагаемого способа восстановления указывает на то, что данный метод относится к безотходным технологиям ремонта деталей машин и не требует последующего проведения термической и механической обработки после нанесения покрытия.

2. Экспериментально доказано, что наиболее рациональной схемой, позволяющей получить высококачественное покрытие является двухстороннее прессование.

3. Измерениями износов сопряжений определено, что восстановление композиционными порошковыми материалами применимо к широкой номенклатуре деталей лесных машин как слабонагруженных, так и к испытывающим средние значения нагрузок, поскольку прочность сцепления покрытия с основой превышает 200 МПа.

4. По оценочным показателям метод восстановления композиционными материалами превосходит железнение и не уступает наплавкам, которые не позволяют восстанавливать внутренние поверхности втулок.

5. Коррозийная стойкость композиционных материалов выше, чем у стали 45, применяемой в рассматриваемых сопряжении, а для покрытия ЖГр07Д25 в 1,5-2,0 раза выше аналогичных материалов. Это свойство позволяет рекомендовать порошковые покрытия при изготовлении и ремонте сопряжений, подверженных воздействию влаги.

6. Порошок ЖГр07Д25 наиболее удовлетворяет физико-механическим и эксплуатационным требованиям, предъявляемым к подшипникам скольжения.

7. Оптимальным режимом спекания следует принять: Р=333,5 МПа, 1=1142°С, Т=3,95 час при 112=160 мкм. При данном режиме прочность сцепления с основой Тсц=335МПа, а интенсивность изнашивания 1=0,0061 мм/час.

8. Эксплуатационные испытания показали целесообразность применения композиционных материалов при ремонте подшипниковых узлов лесных машин, так как ресурс увеличивается по сравнению с базовым вариантом в 1,4-1,5 раз.

9. Себестоимость восстановления деталей композиционными материалами ' ниже 3-10 раз (в зависимости от сопряжения) чем стоимость новых запчастей.

10. За срок эксплуатации трактора прогнозируемое число отказов блоков шарниров снизилось на 40% по сравнению с базовым вариантом.

11. Композиционное покрытие может рекомендоваться при изготовлении подшипников скольжения для заводов лесного машиностроения.

Материалы диссертации опубликованы в следующих печатных

работах:

1. Марков 6.А., Марков А.Н., Кретинин В.И. Перспективные способы восстановления деталей лесных машин // Известия Санкт-Петербургской Лесотехнической академии. СПб.: СПбГЛТА. 2007 г. С. 116-129.

2. Марков В.А., Марков А.Н. О современных методах применения порошковых материалов в лесном машиностроении и при ремонте. / Сборник материалов международной конференции «Ресурсосберегающие технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования инструмента и технологической оснастки от нано- до макроуровня». СПб.: СПбГПУ. 2009 г. С. 51-57.

3. Марков В.А., Марков А.Н. Испытание прочности сцепления композиционных покрытий, используемых при восстановлении деталей лесозаготовительных машин/ Сборник материалов второй международной научно-практической конференции «Леса России в XXI веке». СПб.: СПбГЛТА 2010 г. С. 63-68.

4. Марков В.А., Марков А.Н. Исследование физико-механических свойств композиционных материалов/ Сборник материалов второй международной научно-практической конференции «Леса России в XXI веке». СПб.: СПбГЛТА 2010 г. С. 72-76.

МАРКОВ ВИКТОР АЛЕКСАНДРОВИЧ АВТОРЕФЕРАТ

Подписано в печать с оригинал-макета 27.04.10. Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Печать трафаретная. Уч.-изд. л. 1,0. Печ. л. 1,25. Тираж 100 экз. Заказ №91. С За.

Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия Издательско-полиграфический отдел СПбГЛТА 194021, Санкт-Петербург, Институтский пер., 5.

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Марков, Виктор Александрович

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОДШИПНИКОВЫХ УЗЛОВ И ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Аналитический обзор способов восстановления деталей машин.

1.2. Применение порошковых материалов в машиностроении и ремонте.

1.3. Анализ отказов и условий эксплуатации подшипниковых узлов трения шасси лесных машин.

1.4. Анализ изнашиваемости подшипниковых узлов трения шасси лесных машин.

1.5. Выбор представительной детали и формулирование цели работы и задач исследования.

2. ТЕХНОЛОГИЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИМИНИТЕЛЬНО К ПОДШИПНИКОВЫМ УЗЛАМ ЛЕСНЫХ МАШИН.

2.1. Разработка технологического процесса восстановления.

2.2. Разработка пресс-формы для восстановления втулок с применением композиционных материалов.

2.3. Определение оценочных показателей восстановления деталей лесных машин с использованием композиционных материалов.

3. ОБЩАЯ МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ.

4.1. Микроструктура спеченного покрытия.

4.2. Исследование твердости по длине и толщине покрытия.

4.3. Исследование микротвердости по площади покрытия.

4.4. Исследование пористости покрытия.

4.5. Исследование коррозийной стойкости композиционных материалов.

5. ИССЛЕДОВАНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ.

5.1. Испытание влияния параметров технологического процесса на прочность сцепления с основным материалом.

5.2. Исследование влияния параметров технологического процесса на интенсивность изнашивания сопряжений.

5.3. Определение коэффициента долговечности.

5.4. Исследование структуры покрытия из ЖГр07Д25 спеченного в оптимальном режиме.

6. ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ОПЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СЕБЕСТОИМОСТИ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ.

7. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТ ВНЕДРЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ВТУЛОК ЛЕСНЫХ МАШИН

НАНЕСЕНИЕМ КОМПОЗИЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ.

7.1. Эксплуатационные испытания.

7.2,Определение условного ресурса сопряжения.

7.3. Расчет экономического эффекта от внедрения способа восстановления втулок путем нанесения композиционного покрытия.

Введение 2010 год, диссертация по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, Марков, Виктор Александрович

Прогресс в машиностроении основывается в значительной степени на прогрессивных технологиях, обеспечивающие необходимые ресурсы и надежность машин и оборудования. Возрастающее значение этих показателей обусловлено непрерывным ростом требований к качеству современной техники при одновременном ее усложнении.

Лесная промышленность характеризуется рядом специфических особенностей: технологическая разобщенность предприятий, влияние природных и транспортных условий, необходимость комплексного использования сырья, весьма ограничена (особенно на лесозаготовках) возможность комбинирования и специализации производства.

Как показала экспертная оценка прогноза развития лесозаготовок до 2010 года, одной из причин, снижающей темп лесозаготовки является низкий коэффициент технической готовности средств механизации труда и неудовлетворительный ремонт и техническое обслуживание. Основное техническое обслуживание на многих предприятиях лесной промышленности происходит по причине отказов, а не по графику. Основная причина, обуславливающая значительный процент отказов — низкая надежность лесозаготовительных машин, которая закладывается при проектировании, дополняется ошибками производства и находит прямое отражение в процессе эксплуатации. По данным КарНИИЛПа отказы по трелевочным тракторам ЛХТ-100 превышают нормативные данные более чем на 27%. При этом по трансмиссии, ходовой части, навесной системе нормативы превышены соответственно в 2,6; 2 и 1,6 раза. Подавляющее число отказов приходится на трансмиссию, ходовую часть, двигатель, гидросистему, несущую систему, что составляет около 78% всех отказов трактора. Данные получены по тракторам не прошедшим еще первый капитальных ремонт. Не лучше обстоят дела и при капитальном ремонте лесозаготовительной техники. Срок службы отремонтированных машин не превышает 50-60% от нормативных показателей.

В технологических процессах ремонта и восстановления не учитывается влияние природно-производственных факторов, влияющих на износ техники, как это внедрено в других отраслях машиностроения. Затраты на запасные части и материалы составляют при капитальном ремонте не более 50% от себестоимости ремонта машин.

Значительная часть запасных частей изготавливается силами ремонтных заводов отрасли со значительными отклонениями от требований технической документации, что снижает качество ремонта и приводит к повышенному расходу металла. В настоящее время на изготовление запасных частей к автомобилям расходуются свыше 40 процентов, а к тракторам — около 50 процентов металла необходимого для изготовления этих машин.

Ремонт машин является объективной необходимостью, которая обусловлена техническими и экономическими причинами, а также некоторыми особенностями развития всей отрасли. Во-первых, имеющиеся мощности по производству машин недостаточны для полного удовлетворения лесной промышленности. Поэтому эти потребности частично удовлетворяются путем эксплуатации отремонтированных машин. Во-вторых, ремонт обеспечивает дальнейшее использование тех элементов машин, которые не полностью изношены. В результате этого некоторые узлы продолжают функционировать в производственном процессе. В-третьих, проведение ремонтов приводит к экономии материалов, идущих на изготовление новых машин. Так, например, при изготовлении одного автомобиля средней грузоподъемности затрачивается около 4000 кг металла, а на капитальный ремонт с учетом применения новых запасных частей только 200 кг.

Общее число деталей в современной лесозаготовительной технике составляет тысячи наименований. Однако число деталей, лимитирует срок службы технических средств до капитального ремонта, не превышает нескольких десятков наименований. Задача заключается в том, чтобы повысить долговечность этих деталей до уровня, обеспечивающего наибольшую долговечность машин.

В условиях ускоренного научно-технического прогресса одной из главных задач является всемирное развитие ресурсосберегающей технологии. К ресурсосберегающей технологии можно отнести и восстановление деталей.

Актуальность темы. В настоящей работе предлагается новое решение проблемы повышения долговечности деталей лесных машин с использованием порошковых композиционных материалов при восстановления. Благодаря возможности варьирования физико-механическими свойствами порошковых спеченных композиций их можно использовать как для восстановления малонагруженных деталей машин (редуктора, транспортеры, насосы, компрессоры), так и применительно к тяжело- нагруженным деталям и узлам машин (шасси лесных автомобилей и тракторов). Также следует учитывать тот факт, что многие детали шасси и подъемного механизма лесных тракторов при износе подшипников скольжения по заводской технологии следует заменять, а использование композиционных материалов позволяет их восстанавливать. А это в свою очередь приносит значимую экономию материала.

Цель работы. Повышение эффективности лесных машин за счет увеличения долговечности подшипниковых узлов путем применения композиционных материалов при ремонте.

Объекты и методы исследования. Объектом исследований являются сопряжения лесных машин. Теоретические и экспериментальные исследования выполнены на основании принятия оптимальных решений, теории вероятности и математической статистики.

Научная новизна. Установлены теоретические и подтверждены экспериментально зависимости выходных факторов технологического процесса нанесения покрытия с применением композиционных материалов при ремонте деталей лесных машин с эксплуатационными показателями. Проведены исследования по коррозийной стойкости современных композиционных материалов вследствие которых было установлено, что рассмотренные в работе материалы значительно меньше подвержены коррозии чем сталь 45, из которой изготовлено большинство подшипников качения трактора JIXT-100. Экспериментально проведена и доказана адекватность разработанной математической модели технологического процесса нанесения покрытий композиционными материалами, определяющая качество процесса, технологическую себестоимость. На защиту выносятся следующие положения:

1. Нанесение покрытий с применением композиционных материалов — наиболее целесообразный способ восстановления рабочих поверхностей стальных втулок лесных машин с износом до 1,0 мм.

2. Параметрические зависимости влияния факторов технологического процесса восстановления рабочих поверхностей втулок композиционными материалами на прочность сцепления и износостойкость.

3. Математическая модель оптимизации режимов технологического процесса восстановления рабочих поверхностей втулок с применением композиционных материалов.

4. Оптимизационные режимы процесса восстановления втулок лесных машин с применением композиционных материалов при ремонте.

5. Научно-обоснованные рекомендации по восстановлению рабочих поверхностей втулок лесных машин и получения износостойких покрытий из композиционных материалов на конкретных ремонтных предприятиях отрасли.

Практическая зависимость работы заключается в том, что разработан перспективный технологический процесс восстановления подшипниковых узлов лесных машин с учетом специфики их эксплуатации и обеспечено его внедрение в производство с повышением ресурса в 1,4-1,5 раз по сравнению с базовым вариантом (использование запасных частей). Результаты исследований могут быть использованы при разработке перспективного способа изготовления втулок на машиностроительных предприятиях, выпускающих лесные машины. Вследствие эксплуатационных испытаний было установлено, что с внедрением композиционного покрытия отказы блоков шарниров трактора JIXT-100 снизились на 40%.

Материалы диссертации докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях Санкт-Петербургской Государственной Лесотехнической академии имени С.М. Кирова и Санкт-Петербургского Государственного Политехнического университета, а также на интернет-конференции «Леса России в XII веке» в 2008-2010 гг.

Заключение диссертация на тему "Повышение долговечности подвижных сопряжений ходовой части лесных машин при ремонте с применением композиционных материалов"

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Анализ результатов исследований предлагаемого способа восстановления указывает на то, что данный метод относится к безотходным технологиям ремонта деталей машин и не требует последующего проведения термической и механической обработки после нанесения покрытия.

2. Экспериментально доказано, что наиболее рациональной схемой, позволяющей получить высококачественное покрытие является двухстороннее прессование.

3. Измерениями износов сопряжений определено, что восстановление композиционными порошковыми материалами применимо к широкой номенклатуре деталей лесных машин как слабонагруженных, так и к испытывающим средние значения нагрузок, поскольку прочность сцепления покрытия с основой превышает 200 МПа.

4. По оценочным показателям метод восстановления композиционными материалами превосходит железнение и не уступает наплавкам, которые не позволяют восстанавливать внутренние поверхности втулок.

5. Коррозийная стойкость композиционных материалов выше, чем у стали 45, применяемой в рассматриваемых сопряжении, а для покрытия ЖГр07Д25 в 1,5-2,0 раза выше аналогичных материалов. Это свойство позволяет рекомендовать порошковые покрытия при изготовлении и ремонте сопряжений, подверженных воздействию влаги.

6. Порошок ЖГр07Д25 наиболее удовлетворяет физико-механическим и эксплуатационным требованиям, предъявляемым к подшипникам скольжения.

7. Оптимальным режимом спекания следует принять: Р=333,5 МПа, t=1142°C, Т=3,95 час при Rz=160 мкм. При данном режиме прочность сцепления с основой Тсц=335МПа, а интенсивность изнашивания 1=0,0061 мм/час.

8. Эксплуатационные испытания показали целесообразность применения композиционных материалов при ремонте подшипниковых узлов лесных машин, так как ресурс увеличивается по сравнению с базовым вариантом в 1,4-1,5 раз.

9. Себестоимость восстановления деталей композиционными материалами ниже 3-10 раз (в зависимости от сопряжения) чем стоимость новых запчастей.

10. За срок эксплуатации трактора прогнозируемое число отказов блоков шарниров снизилось на 40% по сравнению с базовым вариантом.

11. Композиционное покрытие может рекомендоваться при изготовлении подшипников скольжения для заводов лесного машиностроения.

Библиография Марков, Виктор Александрович, диссертация по теме Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства

1. Адлер, Ю.П., Маркова, Е.В., Грановский, Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий текст.. - М.: Наука, 1976.-279с.

2. Андреев, В.Н., Балихин, В.В., и др. Ремонт и техническая эксплуатация лесохозяйственного оборудования текст. Л. Агропромиздат, 1989.-312с.

3. Андреев, В.Н. Математическое планирование эксперимента: Учебное пособие текст. Л.: РИО, ЛТА, 1982.-37с.

4. Анисимов Г.М., Исследование влияния процесса трелевки древесины и условий эксплуатации на нагруженность трансмиссий трелевочного трактора при работе на лесозаготовках. Дисс. на соиск. учен, степени д-ратехн. наук текст. Л: ЛТА, 1973.-371с.

5. Анисимов Г.М. Основные направления повышения эксплуатационной эффективности гусеничных трелевочных тракторов текст. СПб.Гос. политехнический университет.: СПб.Гос. политехнический университет, 2007. -456 с.

6. Астапчик, С.А. Лазерные технологии в машиностроении и металлообработке текст. Минск: Белорусская наука, 2006 - 252 с.

7. Ахназарова, С.Л., Кафаров, В.В. Методы оптимизации в химии и химической технологии текст. 2-е изд. - М: Высшая школа, 1985.-327с.

8. Бабусенко, С.М. Ремонт тракторов и автомобилей текст. М: Агропромиздат, 1987-351 с.

9. Бадуев, А.П. Основы резания металлов текст. — Архангельск, 2009 — 145 с.

10. Ю.Балихин, В.В. Восстановление элементов трансмиссий лесозаготовительных машин. Дисс. на соиск. ученой степени д-ра техн. наук текст. Л.: ЛТА, 1988-371с.

11. П.Балихин ,В.В., Марков, А.Н. Технология и организация восстановления деталей и сборочных единиц при сервисном обслуживании текст. -СПб: ЛТА, 2004 год. 115 с.

12. Батищев, А.Н., Голубев, И.Г., Ляляхин В.П. Восстановление деталей сельскохозяйственной техникитекст.-М: Информагротех, 1995 296 с.

13. И.Батаев, А.А., Батаев, В.А. Композиционные материалы: строение, получение, применение текст. М: Логос, 2006 — 400 с.

14. Беккерт, М., Клем, XX Справочник по металлографическому травлению текст. -М.: Металлургия, 1979-336с.

15. Бакулин, В.Н. и др. Методы оптимального проектирования и расчета композиционных конструкций. В 2 т. Оптимальное проектирование конструкций из композиционных и традиционных материалов текст. -М: Механика, 2008 256 с.

16. Банин, П.Р. Экономические расчеты при восстановлении деталей машин. Методические указания текст. Киев: 2000 - 54 с.

17. Белов, А.Д., Комчарова, Е.А. Повышение качества деталей из порошкового материала, применяемых в тракторах. — В сб.: Совершенствования ремонта сельскохозяйственной техники текст. — Л.: CXII, 1982.

18. Болынов, Л.Н. и др. Таблицы математической статистики текст. М: Наука, 1965г - 474с.

19. Бортзакас, Д.И., Забнин, А.И. Математическое моделирование физических процессов в композиционных материалах периодической структуры текст. М: Едиториал, 2003 - 376 с.

20. Бортов А.П. Современные материалы в машиностроении текст. — М: 2001 -233 с.

21. Бурумкулов, Ф.Х. и др. Повышение износостойкости инструментов электроискровым упрочнением, журнал «Техника в сельском хозяйстве» текст. М: 2000 — 124 с.

22. Варава, В.И. Основы динамики машин текст. -СПб.: СПбГЛТА, 2007. -72 с.

23. Волочко, А.Т. Переработка и использование алюминиевых отходов в производстве порошков, паст, композиционных и керамических материалов текст. Минск: Белорусская наука, 2006 - 304 с.

24. Гамбург, Ю.Д. Гальванические покрытия текст. М: Техносфера, 2006-216 с.

25. Грабчак, А.К., Радомжельский, И. Д., Сердюк, Г.Г. Расчет и конструирование пресс-форм для прессования металлических порошков текст. Киев. Изд. ИПМ АН УССР, 1983.-140с.

26. Григорьев, А.К., Грохольский, В.П. Порошковая металлургия и применение композиционных материалов. Опыт внедрения текст. — JI: Лениздат., 1982.-143с.

27. Зайцев, Г.Н. и др. Нормирование точности геометрических параметров машин текст. М: Academia, 2008 - 368 с.

28. Ивашенко, Н.Н. Технология ремонта автомобилей текст. — Киев: Высшая школа, 1992 374 с.

29. Иванов, М.Н. Детали машин текст. — М: Высшая школа, 2007 408 с.

30. Исследование эксплуатационной надежности трелевочных тракторов ТДТ-55 выпуска 1970-71гг. за наработку 3000 моточасов (заключительный отчет) ГР №74023035, инв. № Б 413791, текст. КарНИИЛП, 1974.-130с.

31. Исследование эксплуатационной надежности машин TB-I, ПЛ-IA, ЛП-30, ТДТ-55А в условиях опорных пунктов текст.- Петразоводск, КарНИИЛП. 1977.-96с.

32. Калагин, Ю.М., Шевченко, В.П. Централизованное восстановление деталей. Лесная промышленность текст. — 1987. №5. — с.28.

33. Калугина, Е.В. и др. Полиалканамиды, текст. М: 2008 - 262 с.

34. Кацев, П.Г. Статистические методы исследования режущего инструмента текст. Изд. 2-е., перераб. и доп. М, Машиностроение. 1974г., 231с.

35. Кершенбаум, В .Я. Механико-термическое формирование поверхностей трения, текст. М: Машиностроение, 1987 — 231 с.

36. Кипарисов, С.С., Падалько, О.В. Оборудование предприятий порошковой металлургии текст. -М: Металлургия, 1988.-443с.

37. Кряжков, В.М., Малышев, В.И. Методика выбора способа централизованного восстановления изношенной детали с учетом его экономической эффективности. Записки ЛСХИ, т.210. текст. Л.: СХИ, 1972, с. 136-142.

38. Крушинский, А.Н. Спекание изделий из металлических порошков текст. М., Металлургия, 1979.-217с.

39. Колежников Н.Н. Экономика и управление в машиностроении текст. — М: Академия, 2007 208 с.

40. Композиционные материалы. Справочник (под ред. В.В. Васильева) текст.-М: 1990-512 с.

41. Консон, А.С. Экономика ремонта машин — М: Машиностроение, 1970 текст. 216 с.

42. Кудинов, В.В. Нанесение плазмой тугоплавких покрытий текст. М: Машиностроение, 1981 - 192 с.45 .Контроль качества продукции машиностроения. Издательство стандартов, текст. 1974-200 с.

43. Лебедев В.Д., Повышение долговечности деталей лесозаготовительных машин газопламенным напылением при ремонте. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук текст. Л: ЛТА, 1989.-196с.

44. Ледовников, В.А. Надежность подвижных сопряжений машин текст. — Минск: 1993-223 с.

45. Леса России в XXI веке. Материалы международной конференции СПб текст., НПО СПбГЛТА, 2009 г.

46. Литовченко, Н.Н. и др. Ремонт трелевочного трактора текст. М: Лесная промышленность, 1977.-224с.

47. Материаловедение. 4.1. Лаб. практикум/ Под ред. В.П. Канева текст.— М.: МИСиС. 2004. -143 с. (№> 14).

48. Марков, А.Н., Чугунов, А.В. Восстановление деталей лесных машин с применением композитных материалов. «Проектирование, эксплуатация и ремонт лесных машин и оборудования», Межвуз. сб.науч.тр. текст. Л.: ЛТА, 1993.-С.69-71.

49. Марков, А.Н. Повышение долговечности подшипниковых узлов лесных машин применением композиционных материалов текст. — СПб, ЛТА, 1996-160 с.

50. Мармер, Э.Н. Электропечи для термовакуумных процессов текст. М: 1977-216 с.

51. Масино, М.А. Организация восстановления автомобильных деталей -М: Транспорт, 1981.-176с.

52. Машины и оборудование лесозаготовок. Справочник / Е.И.Миронов, Д.Б.Рохленко, Л.Н.Беловзоров и др. текст. М: Лесная промышленность, 1985.-320с.

53. Методика проведения испытаний пар трения типа «втулка-ось», изготовленных из различных материалов на установке для испытания шарниров «УИШ-1» текст., Петрозаводск. ОТЗ.

54. Михайлин, Ю.А. Конструкционные полимерные композиционные материалы, текст. М: 2008 - 822 с.

55. Михайлин, Ю.А. Специальные полимерные композиционные материалы, текст. М: 2009 — 660 с.

56. Молодцов Г.А. и др. Формостабильные и интеллектуальные конструкции из композиционных материалов текст. — М: 2000 — 352 с.

57. Молодцов Г.А. Интеллектуальные свойства композиционных материалов текст. М: 1999 — 200 с.

58. Молодых, Н.В., Зенкин, А.С. Восстановление деталей машин текст. -М.: Машиностроение, 1989 476 с.

59. Мурашкин, Н. В. Гусейнова, Н. Э. Гусейнов, Э. М. Тюкина, О. Н. Методы оценки технологий, систем машин и форм организации лесозаготовок текст. СПб: СПбГУ, 2008. -108 с.

60. Мурашкин Н.В., Гусейнов Э.М. и др. Экономика и менеджмент лесозаготовительного предприятия текст. СПб.: Изд-во СПб гос. университета, 2007. -963 с.

61. Мурашкин Н.В. Экономическая эффективность новой техники. Лекции текст.-СПб, 1992-96 с.

62. Надежность и ремонт машин. Учебник (под ред. В.В. Курчаткина) текст.-М: 2001 -776 с.

63. Нефедов, Б.Б. Расчет режимов плазменно-порошковой наплавки текст. М: ГОСНИТИ, 1992 - 30 с.

64. Остров, П.Н. Показатели безотказности промышленного оборудования текст. Челябинск, 1999 - 189 с.

65. Пелих, А.С., Баранников М.М. Экономика машиностроения текст. — М: Феликс, 2004 256 с.

66. Петросян, А.С. Порошковая металлургия и технология композиционных материалов текст. М: Авторское издание, 2007 — 240 с.

67. Попов, В.Н. Композиционные материалы: строение, получение, применение текст. Сочи 2006 -1331 с.

68. Пленки и покрытия. Материалы международной научно-практической конференции текст. СПб изд. СПбГПУ 2001-2009 гг.

69. Позняк, Г.Г., Рогов В.А. Современные машиностроительные материалы и заготовки текст. — М: Academia, 2008 — 336 с.

70. Проников, И.Н. Надежность машин текст. М: Машиностроение, 1978-592 с.

71. Разработка номенклатуры и плановых коэффициентов восстановления деталей трелевочных тракторов ТДТ-55А и ТБ-I: Отчет о НИР, АЛТИ; Руководитель Н.И.Кузнецов. № ГР 089380. текст. Архангельск, 1981.-134с.

72. Рейлейтис, Г., Рейвиндран, А., Рэгедел, К. Оптимизация в технике: В 2-х кг., Кн.1. Пер. с англ. текст. -М.: Мир, 1986.-350с.

73. Семенова, И.С. и др. Коррозия и защита от коррозии текст. М: 2006 -376 с.

74. Современное оборудование и технологические процессы для восстановления изношенных деталей машин. (Ремдеталь 83). 4. I.:

75. Тезисы докладов на научно-технической конференции стран членов СЭВ и ОФРЮ. текст. - М.: 1983.-224с.

76. Стандартизация металлических материалов и изделий металлургического производства текст. М: Издательство стандартов, 1973 г., с. 1-328.

77. Степаненко, А.В., Исаевич, JI.A. Непрерывное формование металлических порошков и гранул текст. Минск: Наука и техника, 1980, с.214-228.

78. Суслов, А.Г. Технологическое обеспечение и повышение эксплуатационных свойств деталей и их соединений текст. М: Машиностроение, 2006 — 448 с.

79. Соломонов Ю.С. Методы расчета цилиндрических оболочек из композиционных материалов текст. — М: 2009 — 264 с.

80. Тимохин, В.С Оборудование для обработки порошков и метал лоотходов: специальные виды кузнечно-прессовых машин текст.- М: МГИУ, 2007 37 с.

81. Трелевочный трактор ТДТ-55М. Специальные требования к составным частям шасси текст. М: СПКТБ НПО «Союз лесреммаш», 1980.-630с.

82. Трелевочный трактор ТДТ-55. Шасси, часть 2. Восстановление деталей текст. -М: Лесреммаш, СПКТБ, 1974.-480с.

83. Уткин, B.C., Уткин, Л.В. Надежность машин и оборудования: Учебное пособие текст. Вологда.: ВоГТУ, 2007. -159 с.

84. Хасуй, А., Моригаки, О. Наплавка и Напыление текст. М.: Машиностроение, 1985.-237с.

85. Харламов, Ю.А. Современные газотермические покрытия. Машиностоитель текст. — 1983 — 44 с.

86. Чаусов А.А. Повышение долговечности деталей лесозаготовительных машин электроконтактной наплавкой при ремонте. Диссертация насоискание ученой степени кандидата технических наук текст. Л: ЛТА, 1983, 152с.

87. Черноиванов, В.И., Лялякин, В.П. Организация и технология восстановления деталей машин текст. — М: 2003-487 с.

88. Черноиванов, В.И. Восстановление техники — приоритетная задача сельхозмашиностроения и ремонтной базы АПК текст.-М: 2000-112 с.

89. Чугунов, А.В. Повышение долговечности деталей ходовой части трелевочных тракторов при ремонте наплавкой порошковой проволокой. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук текст. Л.: ЛТА, 1984.-212с.

90. Шадричев, В.А. Основы выбора рационального способа восстановления деталей металлопокрытиями текст. Л: Машгиз, 1962.-296с.

91. Ярин, А.П. Статистические методы исследования отказов текст. — Магадан, 2002 225с.

92. Яшинов, П.П. Нормирование технологических операции при ремонте, Учебное пособие текст. М: 2004 - 114 с.

93. Billard, W.E. Metall Spraying and the Deposition of Ceramics текст., Griffin, London 1963.

94. Fogel, A. Die modernen Technologien im Maschinenba текст. Berlin, 2006-304

95. Wilson, T. Repair of details of machines текст. USA, 2001 540 c.

96. Zitter, H.U. Composite materials. The directory текст. Geneva.-1999-100

97. Zol, D. Forest machine текст. USA, 2002 339 c.