автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Повышение долговечности ведущих мостов тракторов и автомобилей путем восстановления корпусных деталей бандажированием

На правах рукописи

гт-У-

ШЕСТАКОВ АНДРЕЙ ОЛЕГОВИЧ

Повышение долговечности ведущих мостов тракторов и автомобилей путем восстановления корпусных деталей бандажированием

Специальность 05.20.03 - Технология и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Саратов 2006

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

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор

Богатырев Сергей Аркадьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор

Михайлов Владилен Васильевич

кандвдат технических наук Гришин Антон Павлович

Ведущая организация:

ФГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет»

Защита диссертации состоится «28» сентября 2006 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 220.061.03 при ФГОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова» по адресу: 410056, г. Саратов, ул. Советская, д, 60, ауд. 325

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан «¿3 » СТО! 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Н.П. Волосевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Важнейшей задачей современного сельскохозяйственного производства является рациональное использование имеющихся материальных ресурсов. Из-за низкой сменности парка машин происходит обвальное старение ресурсоопределяющих элементов машин, сопровождающееся снижением до критического уровня показателей их долговечности.

Известно, что надежность машины в значительной мере определяется работоспособностью деталей трансмиссии, в частности тяжело нагруженных корпусных деталей задних мостов: рукавов полуосей колесного трактора и кожухов дифференциала грузового автомобиля, процент выбраковки которых при капитальном ремонте составляет более 60%. Существующие технологии восстановления подобных металлоемких деталей не обеспечивают необходимый уровень долговечности и потребность ремонтных предприятий в запчастях. В связи с этим актуальным является решение комплекса вопросов по повышению долговечности и созданию эффективного способа восстановления корпусных деталей, имеющих дефекты в районе посадочных мест под подшипники.

Актуальность темы связана с необходимостью разработки эффективной технологии восстановления корпусных деталей с наивысшим коэффициентом использования ремонтных материалов и подтверждается существующим уровнем потребности в запасных частях данного наименования.

Всем этим требованиям отвечает способ восстановления деталей многослойным бандажированием, разработанный в Саратовском государственном аграрном университете. Он обеспечивает не только устранение дефектов посадочных мест корпусных деталей, но и способствует повышению запаса усталостной прочности.

Научная проблема — существующие теоретические исследования процесса бандажирования не обеспечивают снижения металлоемкости технологии и необходимый уровень долговечности восстановленных посадочных мест под подшипники корпусных деталей. .

Поэтому необходимо провести дополнительные теоретические исследования для обоснования возможности снижения металлоёмкости бандажирования и увеличения долговечности корпусных деталей.

Цель работы состоит в повышении долговечности корпусных деталей задних мостов тракторов и автомобилей, а также эффективности их восстановления путем обоснования и совершенствования технологии бандажирования.

Объект исследования - рукава полуосей задних мостов трактора МТЗ-80 и кожуха дифференциала автомобиля КамАЭ-5320.

Предмет исследования - усовершенствованный способ ремонта данных деталей бандажированием.

Методика исследований использует современные методы замера физических величин, теоретических расчетов и обработки экспериментальных данных. Для определения оптимальных значений параметров бандажирова-

ния использовалась прикладная программа «Eureka», предназначенная для вычисления полиноминальной регрессии. Микронапряжения определялись рентгенографическим способом на дифрактоскопе ДРОН-3. Структура исследовалась на микроскопе МИМ-7, микротвердость контролировалась прибором ПМТ-3. При оптимизации формы бандажного кольца использовались современные методы расчетов, принятые в сопротивлении материалов.

Научная новизна заключается в теоретическом и экспериментальном обосновании параметров процесса восстановления рукавов полуосей и кожухов дифференциала методом бандажирования, обеспечивающим устранение дефектов и повышение долговечности, реализованного в 2-х патентах на полезные модели № 34109 и 41269.

Практическая цеппостъ работы состоит в разработке по результатам исследований комплекта конструкторской и технологической документации, позволившей изготовить и внедрить технологию и оснастку для восстановления корпусных деталей ведущих мостов тракторов и автомобилей в условиях ремонтного предприятия.

Достоверность результатов работы подтверждается адекватностью разработанных аналитических выражений реальному рабочему процессу бандажирования, применением современных методик исследования, оборудования и высокоточной измерительной аппаратуры, обработкой экспериментальных данных методами математической статистики, высокой сходимостью теоретических и экспериментальных данных.

Реализация результатов исследований. Технологический процесс с комплексом оборудования и оснастки внедрен в ремонтной мастерской ЗАО «Промстрой-С» Саратовской области.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных работников и аспирантов кафедры «Надёжность и ремонт машин» СГАУ им. Н.И. Вавилова в 2005 г. В виде стендового доклада материалы работы представлялись на 15, 16 и 17 Межгосударственном научно-техническом семинаре по проблемам экономичности и эксплуатации в АПК СНГ в 2003, 2004 и 2005 г.г., экспонировались на выставке «Золотая осень-2003» ВВЦ г. Москва.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, из которых 2 - в изданиях, указанных в "Перечне..." ВАК, 2 патента на полезную модель. Общий объем публикаций составляет 1,34 пл., в т.ч. 0,91 пл. принадлежат лично соискателю.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 разделов, выводов и приложений, включает 141 страницу текста, 10 таблиц и 42 рисунка. Список литературы состоит из 146 наименований.

Научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту:

- теоретическое обоснование напряженно-деформированного состояния корпусных деталей ведущего моста, восстановленных бандажированием;

- результаты экспериментально-аналитического моделирования технологического процесса многослойного бандажирования;

- рекомендации по формированию гарантированных показателей качества деталей в процессе их восстановления и по промышленной реализации предлагаемого способа.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

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

В первом разделе «Состояние изучаемого вопроса и задачи исследований» приведен анализ условия работы и нагруженного состояния базовых

Рисунок 1. Рукав полуоси ведущего моста трактора МТЗ-80

деталей ведущих мостов, дефектного состояния и способов восстановления посадочных мест под подшипники корпусных деталей, дана структурная модель проведения исследований.

Рисунок 2. Схема установки кожуха дифференциала в заднем мосту автомобиля КамАЭ-5320 1 — кожух дифференциала; 2 - полуось; 3 — роликовый подшипник; 4 - ступица колеса

Одними из малоизученных представителей сложных, ответственных и металлоемких деталей являются корпусные детали задних мостов мобильной техники. До настоящего времени подобные детали, в частности рукава полуосей (рисунок 1) и кожуха дифференциала (рисунок 2), имеющие дефекты в месте установки подшипника качения, подвергались утилизации при капитальном ремонте.

К технологиям, обеспечивающим дополнительный запас прочности, являющимися малоотходными и не требующими для осуществления сложного технологического оборудования, относятся способы восстановления, разработанные российскими учеными Н.В. Валуевым, СЛ. Ландо, К.А. Ачкасо-вым, П.А. Пенчуком, Н.В. Молодык, А.И. Таратутой, ВА. Шадричевым, М.И. Черноволом, С.М. Бабусенко, Н.И. Доценко, EJL Воловиком, Е.С. Кер-жимановым, предусматривающие установку дополнительной ремонтной детали. Одной из разновидностей является принятая в данной работе в качестве объекта исследований малоизученная технология многослойного бандажиро-вания.

Из теории динамики трактора известно, что при движений на колёса трактора и детали заднего моста действуют следующие силы (рисунокЗ):

а) сила тяги Р, экстремальное значение которой определяется по формуле:

Р -

мах

Мт • • 77

т tnp imp

(1)

Рисунок 3. Силы действующие на ведущее колесо трактора

где Мт — крутящий момент, развиваемый двигателем, Н' м; ¡тр — общая величина передаточного отношения трансмиссии; Птр - к. п. д. трансмиссии; Г« - расчетный радиус колеса, м. б) Тормозное усилие:

( <7

Т = —•Кх-(р , (2)

где в2 - сила тяжести деталей остова и заднего моста, приходящаяся на ведущие колёса машины; К\ — коэффициент перераспределения массы при торможении, К\ = 0,9 ... 0,95; <р - коэффициент сцепления шин с почвой.

в) сила тяжести:

где Кг — коэффициент перераспределения масс при различных условиях движения, /<2= 1,1... 1,2.

г) реакция бокового скольжения Я:

где Л — высота расположения центра тяжести машины относительно земной поверхности, м; В - расстояние между колёсами, м.

Так как задний мост, корпусные детали и жестко связанные с ними детали остова не имеют амортизаторов, а суммарная масса перечисленных деталей значительна, то возникают дополнительные инерционные силы. Поэтому, предлагается вертикальную нагрузку, возникающую за счет инерционных сил С™, при расчетах увеличить вдвое по сравнению со статической нагрузкой:

вт=2 С = т2ёК2. (5)

Рукава полуосей, изготовленные из серого чугуна СЧ 25 ГОСТ 1452-85, имеют сложную конфигурацию и сравнительно тонкие стенки, в которых под воздействием деформирующих нагрузок при погрузочно-разгрузочных работах и транспортировке грузов, возникают трещины. Длина трещин колеблется в широких пределах от 0,5 до 70 мм.

Коэффициент годности кг корпусных деталей для сборки с бывшими в эксплуатации сопрягаемыми деталями составляет от 0,12 до 0,3.

Технической задачей исследований, проведённых в данной работе, является обоснование и создание дополнительного элемента конструкции ре-сурсоопределяющего элемента машины, обеспечивающего повышение запаса прочности наиболее загруженного участка корпусной детали ведущего моста в месте расположения посадочного отверстия под подшипник с одновременной заделкой усталостных трещин и экономией материала. Поставленная задача решена путем применения бандажа для восстановления и упрочнения посадочного места корпусной детали заднего моста трактора и грузового автомобиля, выполненного в виде кольца, имеющего форму, копирующую наружную поверхность восстанавливаемой детали, которое напрессовывается со стороны гнезда подшипника и крепится к ней точечной элекгродуговой сваркой. Для снижения металлоёмкости вместо кольца предлагается также использовать многослойный ленточный бандаж.

Установка бандажного кольца создаёт дополнительный запас прочности благодаря увеличению сопротивления инерции полученного сечения, происходит заделка продольных усталостных микро- и макротрещин. Увеличение сопротивляемости усиленного бандажом участка детали способствует повышению ресурса ходовой части транспортного средства. Предварительные расчеты показали, что момент инерции бандажируемого сечения почти в 4 раза превышает общий момент инерции аналогичного сечения в заводской серийно изготовленной детали.

Применение предлагаемого способа ремонта позволит достичь следующих результатов:

— увеличить запас прочности наиболее нагруженных участков деталей, работающих в условиях значительных знакопеременных нагрузок;

— избежать появления трещин в стенках корпусной детали в районе установки подшипников качения;

— снизить расходы металла при восстановлении металлоемких корпусных деталей ведущего моста за счет использования в качестве бандажа ленточного материала.

Структурно - логическая схема проведения исследований качества деталей включает технологическое обоснование ключевых операций процесса их восстановления, комплексное исследование механических и физико-химических свойств, проведение металлографических, структурных и прочностных исследований, анализ химического состава материала, проверку твердости и микротвердости, анализ напряженного состояния, точное определение размеров и их соответствие требованиям рабочих чертежей, усталостные и эксплуатационные испытания, оценку экономических показателей.

Анализ условий и особенностей работы рукавов полуосей заднего моста колесного трактора и кожухов дифференциала грузового автомобиля, способов восстановления подобных корпусных деталей, основных дефектов • и износного состояния ремонтного фонда, позволил сделать следующие предварительные выводы:

1. Корпусная деталь рукав полуоси наиболее интенсивно изнашивается в месте установки подшипника качения заднего моста трактора.

2. Наиболее распространенным в настоящее время способом устранения дефектов данных деталей является применение различных видов дополнительных ремонтных деталей, обеспечивающих исходный уровень прочности.

3. Рассматриваемые в данной работе детали ведущего моста воспринимают крутящий момент, осевые и радиальные знакопеременные нагрузки.

4. Выбраковочными дефектами исследуемых деталей являются: износы посадочных мест под подшипники и трещипы.

5. Использование бандажного кольца при ремонте рукава полуоси ведущего моста трактора МТЗ - 80 позволит увеличить запас прочности наиболее . нагруженного участка детали, работающей в условиях значительных знакопеременных нагрузок; позволит избежать появления трещин в стенках корпусной детали в районе установки подшипника качения; снизит расход ремонтного материала.

Исходя из анализа состояния вопроса, цели работы и принятой рабочей гипотезы, предлагается решить следующие задачи:

1. Произвести анализ условий работы ресурсоопределяющих корпусных деталей и патентный поиск по вопросам совершенствования технологии восстановления корпусных деталей задних мостов тракторов и автомобилей бандажированием.

2. Экспериментально исследовать и теоретически обосновать основные , операции технологического процесса восстановления и их оптимальные

режимы.

3. Разработать программу и методику, исследовать физико-механические, геометрические, структурные и ресурсные показатели восстановленных деталей задних мостов.

4. Разработать безотходную технологию восстановления корпусных деталей задних мостов тракторов и автомобилей, провести производственную

_ апробацию и обосновать технико-экономическую эффективность.

Во втором разделе «Теоретическое обоснование процесса вос-

становления корпусных деталей ведущих мостов мобильной техники бандажированием», исходя из основных положений рабочей гипотезы, обоснована рациональная схема бандажирования; приведен постадийный силовой расчет корпусных деталей ведущих мостов с определением результирующих моментов в наиболее нагруженных участках;

выведены аналитические зависимости для определения напряженного состояния и оптимальных размеров сечений и формы бандажных колец, наносимых на изношенные поверхности корпусных деталей ведущих мостов; обоснованы рабочие параметры устройства для восстановления бандажированием типа рукава полуоси и кожуха дифференциала.

При прочностном расчете конструкция заднего моста трактора МТЗ рассматривалась как балка, подвергаемая изгибу силами тяжести, скручиванию тормозным или реактивным моментами, ударной нагрузке инерционных сил, согласно схеме на рисунке 4.

При возникновении препятствий на пути колесного трактора на балку заднего моста кроме тягового усилия Р , силы тяжести узлов трактора Ст и навесных орудий Сн , усилия на крюке от прицепных орудий Ртсх, реактивного момента А/р, дополнительно воздействуют динамические нагрузки,' как результат инерционных сил тяжести элементов трактора и навесных-; орудий,

которые из-за возникающих значительных ускорений превосходят силы тяжести в условиях бездорожья в 10 раз.

• Опорные реакции колес определялись из уравнений:

Ы(2/3-0+',п!5°(/з +0+ Рдпр

В

2% +13)-Рдпр!3 -12)+К„р-в=о

К (А + 0+ зт 15 °(11+13)+ (2'з-Л)}

В

(7)

(8)

(9)

Эпюра результирующих моментов показывает, что максимальные нагрузки испытывают сечения в местах крепления подшипников в рукавах полуосей и навески орудий.

Для проведения прочностного анализа посадочного места под подшипник качения определялся момент инерции (Ц) и момент сопротивления (НО опасного сечения в корпусной детали. Схема разбивки расчетного сечения на элементы для определения приведена на рисунке 5.

Величина суммарного момента инерции сечения равна:

+ 4+ иА, - - 4./

¿0.01

4/

д ая

(10)

Рисунок 5. Схема условной разбивки наиболее нагруженного сечения рукава полуоси на элементы для определения момента инерции и момента сопротивления относительно оси у

Соответственно, расчетные напряжения в наиболее нагруженном сечении рукава полуоси составили атм = 206,9 МПа при №= 3,57- Ю-4 м3. Аналогично определялись нагрузки и напряжения в рукавах полуосей в режимах скольжения и торможения.

В результате теоретических прочностных расчетов результирующий момент в «опасном» сечении кожуха дифференциала автомобиля КамАЗ составил Мрег= 17855,4 Н-м, а максимальное напряжение СТтах = 500 МПа.

Для повышения запаса прочности и более равномерного распределения напряжений по сечению тонкостенного участка рукава полуоси, применялась схема многослойного ленточного бандажа (рисунок 6).

Рисунок 6. Расчетная схема конструкции многослойного бандажа

Сборочные напряжения при такой схеме вызывают сжатие внутреннего кольца и растяжение наружного. Наложение этих напряжений на напряжения, возникающие от действия внутреннего давления со стороны опорного подшипника при воздействии циклических нагрузок, способствует снижению растягивающих напряжений на внутренних волокнах материала стенки гнезда подшипника.

При расчетах сборочных напряжений в местах сочленения бандажных колец и для определения оптимального их количества используются формулы Ламе, которые определяют соотношение между напряжениями, деформациями и геометрическими параметрами бандажа.

Нормальные напряжения в любой точке поперечного сечения сочлененных колец бандажа определяются по формуле:

- РпЛ\ )"

г/)

О г =

о 01 Р 12 Г12 .

Ы -г£ )

1

(11)

Величина радиальной деформации бандажного кольца:

' I Я Г Н-г^) I £

И)

(Ро

"И

риЫЗП (О

~~т~. 'И'

(12)

где Роь Р12 — внутреннее и наружное давление на элементы детали в месте установки бандажа, н/м2; Гои Г1ъ П — внутренний, наружный и текущий (расчетный) радиусы элементов бандажного кольца, м; Д/ - коэффициент Пуассона; £-модуль упругости, н/м2.

Суммарные (эквивалентные) напряжения при прочностном расчете бандажа определяются по формуле Мора с учетом асимметричности прилагаемых нагрузок:

&ЭКв=СТ„б-У'С!'нм, (13)

где ст„<5 — наибольшее нормальное напряжение, н/м2; а„„ — наименьшее нормальное напряжение, н/м2; V — коэффициент асимметричности механических характеристик, принимается равным: V = 0,27 ... 0,29.

Расчетные напряжения, возникающие в сопряжении деталь-бандаж, и эквивалентные напряжения определяются из условия равнопрочности материалов детали и бандажных колец:

= =Р

эк* 3

= ... = /?

л-1.

(14)

где Р — коэффициент равнопрочности; п — порядковый номер бандажного кольца.

Величина коэффициента /3 с учетом применяемых пар материалов, принимается в интервале 1,1 ... 1,3.

Для получения минимальных значений эквивалентных напряжений в бандажных кольцах необходимо, чтобы соблюдалось равенство соотношений между геометрическими параметрами (радиусами колец):

к. =

' 23

(15)

'12 '23 '34

Принимая для расчетов крэсч. — 0,96, и исходя из габаритных размеров сечения рукава полуоси (170 * 170 мм), определяем оптимальную толщину бандажной ленты ? = 3 мм.

Для расчета прочности каждого элемента конструкции бандажа корпусной детали, находящейся под действием внутреннего и наружного давлений, составлялась исходная система уравнений:

жеГ~ Рог

И

+1Л-Р,

23

И

(16)

(1 + к рт

и

+ V

p.*

500

375 250

В результате математических преобразований получены расчетные выражения для определения напряжений и давлений, действующих на элементы конструкции исследуемой детали и многослойного бандажа.

На рисунке 7 представлена гистограмма изменения предельных

значений рабочего давления в зависимости от числа бандажей, построенная по результатам теоретических расчетов.

Судя по графику, на поверхность восстанавливаемой детали целесообразно наносить не более 3...4 слоев бандажной стальной ленты.

1

2 3 4

число бандвжеА Рисунок 7. Гистограмма изменений предельных значений рабочих давлений в зависимости от числа бандажных колец

Величины предельно допустимых воспринимаемых рабочих давлений для различных конструктивных схем исполнения бандажа корпусной детали на примере рукава полуоси ведущего моста колесного трактора следующие:

- для безбандажной схемы Popped i 206,9 МПа при ав = 180 ... 250 МПа;

- для однобандажной схемы Poinpei 5310 МПа;

- для двухбандажной схемы Poinped ~ 370 ... 410 МПа;

- для трехбандажной схемы Poinpea = 410 ... 450 МПа.

Поверочные расчеты позволили получить численные значения эквивалентных напряжений в поперечном сечении, трехслойного бандажа в наиболее нагруженных точках:

Оэга 1 - 185,6 МПа; аж,2= 170,7 МПа; стэкв3= 128 МПа.

В случае применения монолитной цельной бандажной втулки максимальное эквивалентное напряжение в сечении составит 330 МПа.

Эквивалентные напряжения, возникающие в волокнах наружных поверхностей бандажных колец, определяются по формулам:

СГ , =-

(17)

'жег

we 3

Р23 2кг

(18)

(19)

Характер распределения напряжений в поперечном сечении трехслойного бандажа представлен на рисунке 8. Пунктиром показана эпюра напряжений, действующих на цельное бандажное кольцо. Как видно из рисунка 8, применение ленточного бандажа способствует более равномерному распределению напряжений в поперечном сечении и, как следствие, создает предпосылки для уменьшения габаритов бандажа без ущерба его прочностным характеристикам.

Для сопряжения поверхности детали с первым бандажным кольцом натяг должен составлять: До» = 0,00262 мм/мм; натяг между первым и вторым витками ленточного бандажа: А« = 0,00185 мм/мм; для сопряжения второе — третье кольцо: Дгз = 0,00075 мм/мм.

К расчетным величинам натяга обычно необходимо прибавлять величину смятия микронеровностей, возникающую при сборке.

Оэк&ЯПа

Рисунок 8. Распределение напряжений в многослойном ленточном бандаже восстановленного рукава полуоси ведущего моста трактора МТЗ-80

Величины односторонних натягов определялись по формуле (20) и составили: До* = 0,223 мм; Д»2 = 0,163 мм; Дгз — 0,07 мм.

(20)

Расчетно-графическим методом по формуле (21) установлен более чем 3-х кратный запас усталостной прочности упрочненного бандажом посадочного места под подшипник в исследуемой детали.

ов

где ОВ и АО — величины отрезков прямой из диаграммы усталостной прочности рукава полуоси, представленной на рисунке 9.

14

Рисунок 9. Диаграмма усталостной прочности рукава полуоси, упрочненного многослойным бандажом.

Благодаря установке бандажного кольца с фигурным отверстием на наружной поверхности восстанавливаемой детали, создаётся дополнительный запас прочности из-за увеличения инерции сопротивления бандажного сечения с одновременной заделкой продольных усталостных микротрещин. Увеличение сопротивляемости усиленной с помощью дополнительного бандажного кольца корпусной детали в конечном итоге способствует повышению ресурса ходовой части трактора.

Бандажное кольцо предлагается изготавливать и устанавливать двумя способами:

- фигурным фрезерованием контура из листа малоуглеродистой стали с последующей напрессовкой в нагретом состоянии на наружную поверхность изношенной детали;

- намоткой с натягом в несколько витков стальной ленты с расчётной длиной и размерами поперечного сечения на наружную поверхность с фиксацией бандажных колец между собой точечной сваркой.

Проведенные расчеты показали, что с учетом уже имеющегося запаса прочности, установка бандажа позволит достичь 3-х кратного запаса усталостной прочности, что соответствует критериальным требованиям, предъявляемым к ходовой части трактора.

Применение альтернативного цельному кольцу ленточного бандажа упрощает изготовление, способствует резкому уменьшению расхода металла, обеспечивает большую безопасность при работе, поскольку не может разрушиться мгновенно, снижает габариты, обеспечивая при этом заданный запас прочности, уменьшает машинное время на восстановление детали.

Выбор варианта конструкционного исполнения бандажа определяется возможностями ремонтного производства конкретного предприятия.

В третьем разделе «Программа и методика экспериментальных исследований» изложены общая программа экспериментов и частные методики прочностных и эксплуатационных испытаний.

Экспериментальные исследования заключались в анализе износного состояния ремфонда, в определении оптимальных режимов бандажирования

С», иги,

(усилия натяжения стальной ленты, частоты вращения детали, величины натяга между витками и толщиной ленты), оценке качества восстановленных деталей, проведении прочностных, усталостных и ресурсных испытаний.

Проведение многофакторного эксперимента и регрессионный анализ полученных данных с помощью программы «MathCad Plus 5.0» позволили упростить трудоемкую процедуру определения оптимального сочетания режимов восстановления.

Стойкость против образования трещин, характеризующая способность сопротивления разрушающей нагрузке, проверялась на круговых трубчатых образцах, вырезанных в районе установки бандажного кольца. Испытания на статическое сжатие проводились на модернизированном гидропрессе ОКС-1671М.

Микроструктурный анализ шлифов применялся для сравнительной оценки строения металла по глубине слоя на различных стадиях технологического процесса и включал определение величины и формы кристаллов, обнаружение микропороков (трещин, раковин, неметаллических включений).

. Испытания на усталостную прочность на оригинальной цеховой установке, смонтированной на базе токарного станка 1А64.

Остаточные напряжения определялись рентгенографическим способом, подсчет микронапряжений определялся методом аппроксимации.

Межремонтный ресурс исследуемых сопряжений прогнозировался, исходя из величины предельно допустимого износа и скорости изнашивания.

I Для иссле-

дования процессов, протекающих при восстановлении корпусных деталей бан-дажированием, было спроектировано и изготовлено устройство, представляющее собой специальную оснастку, смонтированную на суппорте токарного

станка 1А64. Устройство предназначено для направления и закрепления ремонтной ленты на бандажируемую наружную поверхность корпусной детали. На рисунке 10 приведена схема устройства, которое работает следующим образом. Стальная лента 1 закрепляется на наружной поверхности восстанавливаемой детали 2 при помощи струбцины 3. При этом кончик 4 ленты 1 должен выступать из струбцины на 20...25 мм для обеспечения возможности приварки к последующему витку. Усилия Pi и Рг , которыми затягиваются болты суппорта 5, обеспечивают заданный натяг ленты 1. При вращении па-

Рисунок 10. Экспериментальное устройство для многослойного бандажирования корпусной детали

трона происходит наматывание ленты на поверхность детали до момента прилегания второго витка к поверхности кончика 4. В этот момент происходит остановка вращения, второй виток приваривается с торца ручной электродуговой сваркой на участке соприкосновения к выступающему из струбцины кончику ленты. Убедившись в прочности соединения, струбцину снимают и перемещают на пол оборота в противоположную вращению сторону. Затем процесс повторяется. Для сохранения натяга витки ленты должны привариваться друг к другу не менее, чем в 4-х точках. Предлагаемое устройство позволяет обеспечить плотное с натягом прилегание слоев наматываемой стальной ленты друг к другу и к контуру наружной восстанавливаемой поверхности корпусной детали. Новизна устройства подтверждена патентом на полезную модель № 41269.

В четвертом разделе «Результаты экспериментальных исследований» получена регрессионная модель, адекватно описывающая зависимость между исследуемыми факторами, которая имеет вид: г> _ д0.206 (-0,006 Я+0,25)., 1,075

Г — IX е I . (22)

Гипотеза адекватности модели, проверенная по критерию Фишера с доверительной вероятностью 0,91 подтвердилась.

Графические интерпретации полученной модели при фиксированных значениях толщины бандажной ленты ^ = 2 мм и ^ — 3 мм представлены на рисунке 11. Состоятельность модели в приведенной режимной области поверхности отклика подтверждается экспериментом, а за её пределами она позволяет прогнозировать влияние технологических режимов на качество бандажа.

Частота ■раадсиия, Л, мин''

Величии* 1ИТЖГВ, Д,, мм

Рисунок И. Графическая интерпретация математической модели процесса бан-дажирования, описывающая зависимость усилия натяжения ленты от частоты вращения детали, величины натяга и толщины бандажного кольца

Наиболее оптимальные режимы бандажирования соответствуют усилию натяжения ленты Р =2,5 ЮТ при частоте вращения детали п = 5 мин"1, толщине ленты мм и гарантированном натяге между первым витком ленты и поверхностью упрочняемой детали Д о< - 0,15 мм.

Прочностные испытания стенок восстановленных деталей на статическое растяжение и сжатие указывает на более чем 2-х кратное превышении предела допустимого внутреннего давления со стороны опорного подшипника, а стенки бандажированного участка выдерживают нагрузки в 1,12 раза выше, чем серийная деталь.

Микроструктурные исследования показали на наличие полостей, занятых пластинчатым графитом, которые можно рассматривать как потенциальные зоны возникновения трещин в металлической структуре чугуна.

Рентгенографические исследования выявили в бандажных кольцах остаточные напряжения 2-го рода, имеющие растягивающий характер на внутренней поверхности в месте напрессовки на наружную поверхность детали и уменьшающиеся по мере приближения к внешней поверхности бандажа.

Эти напряжения связаны с закономерными неоднородными изменениями межплоскостных расстояний в кристаллической решётке из-за натяга, возникающего в сопряжении кольцо-деталь.

Полученные результаты, представленные на рисунке 12, свидетельствуют о том, что бандажное кольцо не является концентратором напряжений, а применение многослойного бандажа способствует незначительному их уменьшению, предположительно, благодаря перераспределению натяга меж-

Рисунок 12. Распределение микронапряжений в бандаже

Сравнительными испытаниями на усталостную прочность, проводились на оригинальной цеховой установке, установлено значительное (почти в 2 раза) превышение предела выносливости восстановленного бандажом рукава полуоси уровня серийной детали.

Номограмма, приведенная на рисунке 13, позволяет не производя трудоемких вычислений получить с достаточной точностью численные значения величин натягов между витками бандажного многослойного кольца в зависимости от сборочных напряжений в местах сочленения колец.

ду слоями стальной ленты. МГ1а1

ь—~ _______ * •

1 Д

и

О 5 10 15 20 25 . мм

расстояние от поверхности посадочного места под подшипник - --Д- многослойный бандаж Ч Ь»сплошнов (монолитное) бандажное кольцо

Трёхбандажная схема является оптимальной с точки зрения обеспечения предельно возможной прочности конструкции, дальнейшее увеличение числа бандажей не позволит увеличить предельное рабочее давление, воспринимаемое бандажом, а лишь будет способствовать более равномерному распределению напряжений по его сечению. Исходя из этого предположения, пользуясь номограммой, получим наиболее оптимальное сочетание величин односторонних натягов для ленты толщиной 3 мм при сборочном напряжений 150 МПа: между поверхностью детали и первым бандажным кольцом натяг составил 0,22 мм; между первым и вторым витками - 0,17 мм; между вторым и третьим — 0,08 мм.

Ресурс рукава полуоси, восстановленного бандажированием, выше, чем у нового, серийно изготовленного и составляет 2647 моточасов, т.е. 53% от межремонтного ресурса машины. Эксплуатационными испытаниями трактора МТЗ-80 установлено, что применение разработанной технологии восстановления позволит продлить ресурс ходовой части в 3,4 раза, что подтверждает положение рабочей гипотезы о возможности повторного использования изношенных металлоёмких деталей данного наименования путем их восстановления и упрочнения бандажированием.

Согласно полученным аналогичным методом в результате эксплуатационных испытаний автомобилей данным, ресурс кожуха дифференциала

благодаря установке бандажного кольца в наиболее нагруженном месте на 25% продлевает срок службы данной корпусной детали.

Восстановленные рукава полуоси трактора необходимо заменять не чаще 1 раза до постановки трактора на капитальный ремонт, в то время как ресурс серийно изготовленных аналогичных деталей составлял всего 15% от ресурса ходовой части машины.

На основании проведенных исследований разработаны ремонтные технологии, позволяющие упростить процесс бандажирования, снизить его трудоемкость за счет экономии металла, увеличить запас прочности деталей, работающих в условиях значительных знакопеременных нагрузок и передающих крутящий момент, расширить номенклатуру автотракторных деталей с элементами модернизации их конструкции. Технологические процессы внедрены в производство и относятся к разряду ресурсосберегающих.

В пятом разделе «Технико-экономическая эффективность внедрения технологического процесса» определена экономия металла при ремонте чугунных корпусных деталей, образующаяся за счет разницы между необратимыми потерями металла.

Годовой экономический эффект определялся с учетом коэффициента дисконтирования, учитывающего изменения покупательной способности денег и возможности частичного возврата полученного кредита в виде банковских процентов.

Расчет технологической себестоимости базировался на определении расходов по каждому элементу калькуляции.

Приведенные расчеты свидетельствуют об экономической целесообразности проделанной работы, а внедрение разработанных технологических процессов позволит с выгодой для ремонтных предприятий самостоятельно решить проблему обеспечения запчастями мобильной техники.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ условий работы ресурсоопределяющих деталей ведущих мостов колесных тракторов и грузовых автомобилей показал, что наиболее интенсивно рукава полуоси и кожухи дифференциала изнашиваются в месте установки опорных подшипников качения, воспринимающих крутящий момент, осевые и радиальные знакопеременные нагрузки. Результаты исследований напряженно-деформируемого состояния указывают на то, что наибольшие нагрузки возникают при движении вперед по бездорожью с преодолением препятствий. Результирующие напряжения в «опасных» сечениях близки к пределу прочности чугуна и составляют с учетом циклических нагрузок от 180 до 250 МПа для рукава полуоси и 460...500 МПа для стального кожуха дифференциала, являясь причиной появления торцевых трещин. Т.

2. Для обеспечения регламентируемого 2—3-х кратного запаса усталофой прочности и увеличения ресурса рукава полуоси и кожухи дифференциала требуют упрочнения в процессе восстановления или модернизации конструкции путем увеличения толщины стенки с 8 до 16 мм за счет применения бандажного кольца. Сравнительные прочностные расчеты ленточного бандажа показали, что оптимальной конструктивной схемой является 3-х витко-вая обмотка стальной лентой толщиной 3 мм с односторонним натягом до 0,22 мм. Применение альтернативного цельному кольцу ленточного бандажа упрощает, процесс восстановления, будет способствовать более равномерного

му распределению эквивалентных напряжений, металлосбережению, снижению габаритов с одновременным обеспечением запаса прочности.

3. Разработана математическая модель процесса бандажирования, позволившая выявить наиболее благоприятные режимы намотки ленты (Рмж= 2,5 КН, П.рщц = 5 мин'1, Аигшг = 0,15 мм) с достоверностью 92,5%. На основании экспериментально-аналитических исследований построена номограмма, позволяющая без трудоемких расчетов графически получить с достоверность 95% численные значения величин натягов между витками многослойного бандажа ^ зависимости от сборочных напряжений, толщины стальной ремонтной Денты и количества витков.

4. Испытания на статическое растяжение и сжатие показали, что стенки деталей в месте установки бандажа выдерживают внутреннее давление со стороны опорного подшипника более, чем в 2 раза превышающее допустимое. Рентгенографическими исследованиями выявлены в бандажных кольцах остаточные напряжения 2-го рода, имеющие равномерное распределение по толщине слоя. Микроструктурными исследованиями установлены потенциальные зоны возникновения торцевых трещин. По пределу выносливости восстановленные бандажом детали в 2 раза превышают серийные.

5. Эксплуатационными испытаниями установлено, что использование бандажа в наиболее нагруженных сечениях рукавов полуосей ведущего моста колесного трактора позволит продлить ресурс ходовой части почти в 3,4 раза. Ресурс кожуха дифференциала грузового автомобиля благодаря установке бандажного кольца в месте нахождения опорного подшипника увеличился на 25%. Технологические процессы разработаны с использованием патентов на полезные модели № 34109, 41269 и внедрены в ремонтное производство на механическом участке ЗАО «Промстрой-С» с годовым экономическим эффектом 118 тыс. руб.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Патент на полезную модель № 34109 РФ. Бандаж для восстановления рукава ведущего моста колесного трактора [Текст] / заявители и потентооб-ладатели А.О.Шестаков, С А. Богатырев, И.В. Купин - №20031182219/20; заявлено 20.06.2003; опубл. 27.11.2003, Бюл. № 33.

2. Патент на полезную модель № 41269 РФ. Бандаж для восстановления и укрепления посадочного места под подшипник в корпусе ведущего моста колесного трактора [Текст] / заявители и потентообладатели А.О. Шестаков, С.А. Богатырев, И.В. Купин, Ю.А. Чаркин - №2004114105/22. заявлено 06.05.2004, опубл. 20.10.2004, Бюл. № 29.

3. Шестаков, А.О. Технология восстановления рукавов ведущего моста трактора МТЗ-80 бандажированием [Текст] /А.О. Шестаков// Молодые ученые. ФГОУ ВПО "Саратовский ГАУ"- агропромышленному комплексу Поволжского региона,- Саратов, 2003. С. 569-571. (0,15 / 0,15 печ. л.)

4. Шестаков, А.О. Технологический процесс восстановления корпуса ведущего моста трактора «Беларусь» [Текст]/ А.О.Шестаков// Информлисток № 11-2003, ЦТНИ, Саратов, 2003. -2 с. (0,15 /0,15 печ. л.)

5. . Шестаков, А.О., Купин, И.В. Анализ условий и особенностей работы рукава полуоси заднего моста трактора МТЗ-80 [Текст]/ А.О. Шестаков// Проблемы экономичности и эксплуатации ДВС в АПК СНГ: Матер, межгос. науч.-техн. семинара / Сарат. гос. агр. ун-т им. Н.И. Вавилова. Саратов, 2003. С 96-99. (0,25 / 0,18 печ. л.)

6. Богатырев, С.А., Шестаков, А.О. Результаты микроструктурных исследований восстановленных рукавов ведущего моста трактора МТЗ-80 [Текст] /С.А. Богатырев, А.О. Шестаков// Проблемы экономичности и эксплуатации ДВС в АПК СНГ: Матер, межгос. науч.-техн. семинара / Сарат. гос. агр. ун-т им. Н.И. Вавилова. Саратов, 2004. С. 3-4. (0,15 / 0,1 печ. л.)

7- Богатырев, С.А., Шестаков, А.О. Кольцо повышает прочность [Текст] / С.А. Богатырев, А.О. Шестаков //Сельский механизатор. № 2. - М., 2004. С. 11. (0,04/0,03 печ. л.)

8. Шестаков, А.О. Бандаж для восстановления и укрепления посадочного места под подшипник в корпусе заднего моста трактора «Беларусь» [Текст]/А.О. Шестаков// Информлисток № 10-2004, ЦТНИ, Саратов, 2004. -2 с. (0,1/0,1 печ. л.)

9. Богатырев, С А.., Шестаков, А.О. Анализ напряженного состояния многослойного ленточного бандажа [Текст]/ С.А. Богатырев, А.О. Шестаков //ВЕСТНИК САРАТОВСКОГО ГОСАГРОУНИВЕРСИТЕТА им. Н.И. ВАВИЛОВА/ Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова 2006. С 34-36. (0,24/0,12 печл.)

Подписана« печать 02.08.2006. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Гарнитура «Тайме». Пс$ л. 1,0. Тираж 1 00. Заказ 990.

Отпечатано в типографии «Новый ветер», г. Саратов, ул. Б .Казачья, 113

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧАЕМОГО ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Обоснование объекта исследований.

1.2. Анализ условий работы и нагруженного состояния базовых деталей ведущих мостов.

1.3. Характер повреждений и анализ дефектного состояния деталей.

1.4. Анализ известных способов восстановления корпусных деталей.

1.5. Структурная модель исследовательской работы.

1.6. Выводы и задачи исследований.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ ВЕДУЩИХ МОСТОВ МОБИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ БАНДАЖИРОВАНИЕМ.

2.1. Основные положения рабочей гипотезы.

2.2. Разработка общей модели напряженного состояния рукава полуоси трактора МТЗ и кожуха дифференциала ведущего моста автомобиля КамАЗ.

2.2.1. Расчет напряжений в рукавах полуосей при максимальном окружном усилии при движении вперед при спокойной езде.

2.2.1.1. Определение моментов инерции и сопротивления сечения в месте установки опорного подшипника.

2.2.2. Определение запаса усталостной прочности.

2.2.3. Расчет напряжений в рукавах полуосей при движении трактора вперед с преодолением препятствий.

2.2.3.1. Определение моментов инерции и сопротивления сечения в месте установки навесных орудий.

2.2.4. Определение нагрузок на рукава полуосей при торможении.

2.2.5. Определение нагрузок на рукава полуосей при повороте трактора и в режиме скольжения.

2.2.6. Результаты расчета напряженного состояния кожуха дифференциала ведущего моста автомобиля КамАЗ.

2.3. Анализ напряженного состояния многослойного ленточного бандажа.

2.4. Оптимизация формы и геометрических параметров бандажного кольца.

2.5. Выводы.

3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Методика анализа конструктивных особенностей и дефектов корпусных деталей ведущих мостов.

3.2. Методика анализа напряженного состояния базовых деталей ведущего моста.

3.3. Методика определения оптимальных значений параметров бандажирова-ния.

3.4. Методика испытаний полых деталей на прочность.

3.5. Методика исследования структурного состояния восстановленных деталей и определения микротвердости.

3.6. Методика определения остаточных напряжений.

3.7. Методика испытаний на усталостную прочность.

3.8. Методика сравнительных ресурсных испытаний.

3.9. Экспериментальное устройство для восстановления посадочных мест под подшипник многослойным бандажированием.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

4.1. Результаты регрессионного анализа режимов многослойного бандажирова-ния.

4.2. Результаты испытаний на усталостную прочность.

4.3. Результаты прочностных испытаний восстановленных деталей на статическое растяжение и сжатие.

4.4. Результаты сравнительных структурных исследований и определения микротвердости.

4.5. Результаты исследований остаточных микронапряжений.

4.6. Результаты определения односторонних сборочных натягов.

4.7. Результаты эксплуатационных испытаний.

4.8. Технологический процесс восстановления деталей бандажированием.

4.9. Выводы.

5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА.

Важнейшей задачей современного сельскохозяйственного производства I является рациональное использование имеющихся материальных ресурсов. Из-за отсутствия средств на приобретение новой техники, увеличения сезонной нагрузки на каждую машину резко возросла трудоёмкость ремонтных работ машинно-тракторного парка. Ежегодные затраты хозяйств агропромышленного комплекса на запасные части составляют более 50% от стоимости капитальных ремонтов [1]. Как показывает практика, особое место в решении задачи увеличения валового сбора и уменьшения потерь сельскохозяйственной продукции отводится колесным тракторам и грузовым автомобилям. Согласно данным министерства сельского хозяйства Саратовской области доля новых в парке машин I! составляет не более 2%, остальные прошли хотя бы один капитальный ремонт. Аналогичная картина наблюдается в соседних областях. Удельная нагрузка на каждую машину составила в среднем в 2,7 раза больше, чем в США и в 8,7 раза больше, чем в Западной Европе из-за почти 4-х кратного за последние 10 лет сокращения численности МТП [2].

Из-за низкой сменности парка машин происходит обвальное старение ре-сурсоопределяющих элементов машин, сопровождающееся снижением до критического уровня показателей их долговечности. Известно, что надежность машины в значительной мере определяется работоспособностью деталей трансмиссии, в частности тяжело нагруженных корпусных деталей задних мостов: рукавов полуосей колесного трактора и кожухов дифференциала грузового автомобиля, процент выбраковки которых при капитальном ремонте составляет более 60% [3]. Существующие технологии восстановления подобных металлоемких деталей не обеспечивают необходимый уровень долговечности и потребность ремонтных предприятий в запчастях. В связи с этим актуальным является решение комплекса вопросов по созданию эффективного способа восстановления корпусных деталей, имеющих дефекты в районе посадочных мест под подшипники.

Российскими учеными: Н.В. Валуевым, С.Я. Ландо, К.А. Ачкасовым, П.А. Пепчуком, Н.В. Молодык, А.И. Таратутой, В.А. Шадричевым, М.И. Черноволом, С.М. Бабусенко, Н.И. Доценко, Е.Л. Воловиком, Е.С. Кержимановым и др. [5 -29] разработан ряд технологических процессов восстановления подобных изношенных деталей, позволивших получить некоторую экономию материальных и трудовых ресурсов. Однако ни один из известных способов не обеспечивает комплексного устранения дефектов у деталей типа рукав полуоси или кожух дифференциала ведущих мостов тракторов и автомобилей с одновременным повышением запаса их прочности. Так, например, приваркой металлических заплат, вырезанных из малоуглеродистой стали [5], обеспечивается лишь исходный уровень прочности. А использование в качестве бандажа стаканной втулки с утолщенной стенкой не обеспечивает должную прочность сцепления с основной деталью, работающей в условиях динамических нагрузок [6]. Такое состояние вопроса вызвало необходимость разработки новой более совершенной технологии восстановления корпусных деталей, отвечающей требованиям безотходности, отличающейся простотой реализации, обладающей высокими показателями ресурсосбережения и доступной стоимостью ремонта.

Всем этим требованиям отвечает способ восстановления деталей многослойным бандажированием, разработанный в Саратовском государственном аграрном университете [30]. Он обеспечивает не только устранение дефектов посадочных мест корпусных деталей, но и способствует повышению запаса их прочности. Исходя из преимуществ, присущих анализируемым в работе способам бандажирования, проведение исследовательских работ в данном направлении представляет научный интерес и производственную целесообразность.

Актуальность темы связана с необходимостью разработки эффективной технологии восстановления корпусных деталей с наивысшим коэффициентом использования ремонтных материалов и подтверждается существующим уровнем потребности в запасных частях данного наименования.

Цель работы состоит в повышении долговечности корпусных деталей задних мостов тракторов и автомобилей, а также эффективности их восстановления путем обоснования и совершенствования технологии бандажирования.

Объектами исследований являются рукава полуосей задних мостов трактора МТЗ-80 и кожуха дифференциала автомобиля КамАЭ-5320, а также усовершенствованный способ ремонта данных деталей бандажированием.

Научная новизна работы заключается в теоретическом и экспериментальном обосновании параметров процесса восстановления рукавов полуосей и кожухов дифференциала задних мостов методом бандажирования, обеспечивающим устранение дефектов, повышение долговечности и исходного уровня прочности.

Практическая ценность диссертации состоит в разработке по результатам исследований комплекта конструкторской и технологической документации, позволившей изготовить и внедрить технологию и оснастку для восстановления корпусных деталей задних мостов тракторов и автомобилей в условиях ремонтного предприятия.

Реализация результатов исследований. Технологический процесс с комплектом оборудования и оснастки внедрен в ремонтной мастерской ЗАО «Промстрой-С» Саратовской области.

Научные положения, выносимые на защиту:

- теоретическое обоснование напряженно-деформированного состояния корпусных деталей ведущего моста, восстановленных бандажированием;

- результаты экспериментально-аналитического моделирования технологического процесса многослойного бандажирования;

- рекомендации по формированию гарантированных показателей качества деталей в процессе их восстановления и по промышленной реализации предлагаемого способа.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных работников и аспирантов кафедры «Надёжность и ремонт машин» СГАУ им. Н.И. Вавилова в 2005 г. В виде стендового доклада материалы работы представлялись на 15, 16 и 17 Межгосударственном научно-техническом семинаре по проблемам экономичности и эксплуатации в АПК СНГ в 2003, 2004 и 2005 г.г., экспонировались на выставке «Золотая 0сень-2003» ВВЦ г. Москва.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, из которых 2 - в изданиях, указанных в "Перечне ." ВАК, в том числе 2 патента на полезную модель, общим объемом 1,34 пл., в т.ч. 0,91 п.л. принадлежат лично соискателю.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 разделов, выводов и приложений, включает 140 страниц текста, 10 таблиц и 42 рисунка. Список литературы состоит из 146 наименований.

-129-ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ условий работы ресурсоопределяющих деталей ведущих мостов колесных тракторов и грузовых автомобилей показал, что наиболее интенсивно рукава полуоси и кожухи дифференциала изнашиваются в месте установки опорных подшипников качения, воспринимающих крутящий момент, осевые и радиальные знакопеременные нагрузки. Результаты исследований напряженно-деформируемого состояния указывают на то, что наибольшие нагрузки возникают при движении вперед по бездорожью с преодолением препятствий. Результирующие напряжения в «опасных» сечениях близки к пределу прочности чугуна и составляют с учетом циклических нагрузок от 180 до 250 МПа для рукава полуоси и 460.500 МПа для стального кожуха дифференциала, являясь причиной появления торцевых трещин.

2. Для обеспечения регламентируемого 2,.,3-х кратного запаса усталосной прочности и увеличения ресурса рукава полуоси и кожухи дифференциала требуют упрочнения в процессе восстановления или модернизации конструкции путем увеличения толщины стенки с 8 до 16 мм за счет применения бандажного кольца. Сравнительные прочностные расчеты ленточного бандажа показали, что оптимальной конструктивной схемой является 3-х витковая обмотка стальной лентой толщиной 3 мм с односторонним натягом до 0,22 мм. Применение альтернативного цельному кольцу ленточного бандажа упрощает процесс восстановления, будет способствовать более равномерному распределению эквивалентных напряжений, металлосбережению, снижению габаритов с одновременным

I обеспечением запаса прочности.

3. Разработана математическая модель процесса бандажирования, позволившая выявить наиболее благоприятные режимы намотки ленты (Р^ж-2,5 КН, Пвращ = 5 мин"1, Днагяг = 0,15 мм) с достоверностью 92,5%. На основании экспериментально-аналитических исследований построена номограмма, позволяющая без трудоемких расчетов графически получить с достоверность 95% численные значения величин натягов между витками многослойного бандажа в зависимости от сборочных напряжений, толщины стальной ремонтной ренты и количества витков.

4. Испытания на статическое растяжение и сжатие показали, что стенки деталей в месте установки бандажа выдерживают внутреннее давление со стороны опорного подшипника более, чем в 2 раза превышающее допустимое. Рентгенографическими исследованиями выявлены в бандажных кольцах остаточные напряжения 2-го рода, имеющие равномерное распределение по толщине слоя. Микроструктурными исследованиями установлены потенциальные зоны возникновения торцевых трещин. По пределу выносливости восстановленные бандажом детали в 2 раза превышают серийные.

5. Эксплуатационными испытаниями установлено, что использование бандажа в наиболее нагруженных сечениях рукавов полуосей ведущего моста колесного трактора позволит продлить ресурс ходовой части почти в 3,4 раза. Ресурс кожуха дифференциала грузового автомобиля благодаря установке бандажного кольца в месте нахождения опорного подшипника увеличился на 25%. Технологические процессы разработаны с использованием патентов на полезные модели № 34109, 41269 и внедрены в ремонтное производство на механическом участке ЗАО «Промстрой-С» с годовым экономическим эффектом 118 тыс. руб.

1. Медведев Ж.А. Сельскохозяйственный кризис и аграрные реформы. Степные просторы, № 5-6,1998. С. 11-14

2. Черноиванов В.И., Северный А.Э. и др. Проблемы технического сервиса в АПК России.- М.: ГОСНИТИ, 2000. 299 с.

3. Нугаенко A.A. Возможные пути стабилизации развития народного хозяйства. М.: Колос 1989. 239 с.

4. КамАЗ: Что ожидает автогигант в будущем? // Бизнес, 2003. С. 29

5. Ландо С.Я. Восстановление автомобильных деталей. М.: Транспорт, 1987.45 с.

6. Молодык Н.В. Восстановление деталей машин. Справочник.- М.: Машиностроение, 1989.420 с.

7. Ачкасов К.А. Прогрессивные способы ремонта сельскохозяйственной техники. М.: Колос, 1975.194 с.

8. Таратура А.И. Прогрессивные методы ремонта машин. Минск.: Урожай, 1975.344 с.

9. Черновол М.И. и др. Повышение качества восстановления деталей машин.-Киев.: Техника, 1989. 169 с.

10. Шадричев В.А. Основы технологии автостроения и ремонт автомобилей.- М.: Машиностроение, 1976.560 с.

11. Микотин В.Я. Технология ремонта сельскохозяйственных машин и оборудования.- М.: Колос, 1997.367 с.

12. Черновол М.И. Восстановление и упрочнение деталей сельскохозяйственной техники.- Киев.: УМКВО, 1989.256 с.

13. Бабусенко С.М. Современные способы ремонта машин.- М.: Колос, 1977. 180 с.

14. Иващенко Н.И. Технология ремонта автомобилей.- Киев.: Высш. шк., 1971.360 с.

15. Ремонт дорожно-строительных машин и тракторов / В.П. Крюков и др.-М.: Высш. шк., 1984. 223 с.

16. Восстановление автомобильных деталей: Технология и оборудование / В.Е. Каранчук и др.- М.: Транспорт, 1995.303 с.

17. Intellectual prophecy network: WEB-страница.-www.patent.ibm.com/ibm.html

18. Тракторы фирмы New Holland с автоматическим включением привода переднего моста: Отчет НАТИ / А.П. Парфенов и др.- М., 1999.96 с.

19. Пройкштат А. Шасси автомобиля. Типы приводов / Пер. с нем.- М.: Машиностроение, 1991. 320 с.

20. Износ деталей сельскохозяйственных машин / Под ред. Севернева М.М. М.: Колос, 1972.120 с.

21. Козлов Ю.С. Техническое обслуживание и ремонт машин в сельскомIхозяйстве.- М.: Высш. шк., 1980.222 с.

22. Степанов В.А. Ремонт тракторных коробок передач и задних мостов,-М.: Колос, 1968. 86 с.

23. Доценко Н.И. Восстановление автомобильных деталей сваркой и наплавкой. М.: Транспорт, 1972.134 с.

24. Воловик E.J1. Справочник по восстановлению деталей.- М.: Колос, 1981.351 с.

25. Каталог деталей тракторов «Беларусь» МТЗ.- М.: Колос, 1968.403 с.

26. Серый И.С. и др. Курсовое и дипломное проектирование по надежности и ремонту машин.-М.: Агропромиздат, 1991. 184 с.

27. Долженков А.Т. и др. Ремонтное дело.- М.: Сельхозиздат, 1970.190 с.

28. Пат. 5125443, США, МКИ В60В9/26. Spring-mounted wheel assembly / 1 Gil Schwartzman

29. Пат. 4553577, США, МКИ В60В9/26. Wheel structure with resilien spokes /JohnD.W. Gregg

30. Технические условия на капитальный ремонт автомобиля КамАЗ. Мин-автотранс РСФСР.- М.: ОНТИ-ГОСНИТИ, 1971.80 с.

31. Руководство по капитальному ремонту трактора МТЗ-80. Минавто-транс РСФСР. М.: ОНТИ-ГОСНИТИ, 1979. 95 с.

32. Серенсен C.B. и др. Валы и оси.- М.: Машиностроение, 1970.255 с.

33. Машков Е.А. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей Ка-мАЗ-5320, 53211, 53212, 53213, 5410, 54112, 55111, 55102 / Иллюстрированное издание-М.: Издательство «Третий Рим», 1997. 88 с.

34. Наливайко В.Н. Восстановление деталей сельскохозяйственной техники электролитическими покрытиями на основе железа. М.: МашиностроеIние.- 1993.367 с.

35. Румянцев С.И. и др. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей: Учебник для ПТУ и СУЗов / С.И. Румянцев, А.Ф. Синельников, Ю.Л. Штоль.- М.: Машиностроение, 1989.272 с.

36. Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобилей: Учебник / Ю.И. Боровских, Ю.В. Буралев, К.А. Морозов, В.М. Никифоров, А.И. Фешенко.- М.:: Высшая школа; Издательский центр «Академия», 1997. 528с.38. Сайт www.CLAAS.com

37. Надежность и ремонт машин. / Под. ред. В.В. Курчаткина. М.: Колос, 2000.125 с.

38. Tyres and Traction. By J. Rutherford and M. Allester. England, 1983. 206 c.

39. Есенберлин P.E. Восстановление автомобильных деталей сваркой, на-1 плавкой и пайкой.- М.: Колос, 1994.200 с.

40. Синичкин В.П. Технологии восстановления полуосей задних мостов автомобилей давлением. Диссертация, СГАУ, Саратов, 2000.249 с.

41. Китаев А.М. Справочная книга сварщика.- М.: Машиностроение, 1985. 385 с.

42. Николаев Г.А., Ольшанский H.A. Специальные методы сварки.-М.: Машиностроение, 1975. 190 с.

43. Масино М.А. Повышение долговечности автомобильных деталей при ^ ремонте. М.: Транспорт, 1972.148 с.

44. Колпашков А.И., Вялов В.А. Гидропрессование металлов. М.: Металлургия, 1973.255 с.

45. Рудик Ф.Я. Восстановление давлением. Степные просторы, № 4, 1990. 23-24 с.

46. Пашин Ю.Д. Восстановление деталей автомобилей, тракторов, комбайнов и других сельскохозяйственных машин способом давления.- Саратов: ЦНТИ, 1983. 8 с.

47. Батищев А.Н., Голубев Н.Т., Лялякин В.П. Восстановление деталей сельскохозяйственной техники. М.: Информагротех, 1995. 122 с.

48. Юрченко А.Н. Ходовая часть автомобиля.- М.: Колос, 1983.211 с.

49. Черноиванов В.И., Бледных В.В., Северный А.Э., Ольховский А.К. и др. Техническое обслуживание и ремонт машин в сельском хозяйстве: Учебное пособие для вузов. М.-Челябинск, 2001.398 с.

50. Черноиванов В.И., Северный А.Э., Пильщиков JI.M. Система технического обслуживания и ремонта машин в сельском хозяйстве. М.: ГОСНИТИ, 2001.293 с.

51. Какуевицкий В.А. Ресурсосберегающие технологии восстановления деталей автомобилей.-М.: Машиностроение, 1993. 148с.

52. Альбом технических карт и технических условий на ремонт и контроль деталей шасси и ходовой части трактора «Беларусь».- М.: Колос, 1986. 147 с.

53. Шестаков А.О. Технология восстановления рукавов ведущего моста трактора МТЗ-80 бандажированием // Молодые ученые. ФГОУ ВПО "Саратовский ГАУ"- агропромышленному комплексу Поволжского региона.- Саратов, 2003. 569-571 с.

54. Бошберов Э.А. Каталог деталей и сборочных единиц тракторов «Беларусь».- М.: Машиностроение. 1986.215 с.-13557. Кононов А.О. Справочник по тракторам «Беларусь». М.: Колос, 1964. 68 с.

55. Барский И.Б., Антилович В.Я., Кутьков Г.М. Динамика трактора,- М.: Машиностроение, 1973.280 с.

56. Антилович В.Я., Водолажченко Ю.Т. Конструирование и расчет сель-ско-хозяйственных тракторов: Справочное пособие.-2-е изд.- М.: Машиностроение, 1976.456 с.

57. Платонов В.Ф., Леиашвили Г.Р. Гусеничные и колесные тягово- транспортные машины.- М.: Машиностроение, 1986. 544 с.

58. Осыков В.В. и др. Устройство и эксплуатация автомобиля КамA3-4310: Учебное пособие / Осыков В.В., Петриченко И.Я., Алленов Ю.А., Цветков В.Н., Лысов М.А.- М.: Патриот, 1991.351 с.

59. Котаев В.П. Прочность и износостойкость деталей машин.- М.: МашIгиз, 1960. 130 с.

60. Тракторы. Проектирование, конструирование и расчет / Под ред. И.П. Ксеневича.- М.: Машиностроение, 1991. 280 с.

61. Курганов А.И. Основы расчета шасси тракторов и автомобилей.- М.: Изд-во с.-х. литературы, 1967. 612 с.

62. Беспятый Ф.С., Троицкий И.Ф. Теория, конструкция и расчет тракторов,- М.: Высш. шк., 1987. 197 с.

63. Бухарин H.A., Прозаров B.C., Щукин М.И. Автомобили. Конструкция, нагрузочные режимы, рабочие процессы, прочность агрегатов автомобиля. Учебное пособие для вузов. Л.: Машиностроение, 1973. 153 с.

64. Чудаков Е.А. Теория автомобиля,- М.: Машиностроение, 1970. 210 с.

65. Тарт С.М. Краткий курс теоретической механики.- М.: Машинострое-' ние, 1987.345 с.

66. Анурьев В.Н. Справочник конструктора-машиностроителя. Т.1.- М.: Машиностроение, 1980.325 с.

67. Курганов А.И. Основы расчета шасси тракторов и автомобилей.- М.: Изд-во с.-х. лит-ры, 1967. 612 с.

68. Краткий справочник машиностроителя / Под ред. С.А. Чернышевского. М.: Машиностроение, 1976. 798 с.

69. Справочник технолога-машиностроителя. Т.2./ Под ред. A.B. Ачерка-на.- М.: Машиностроение, 1975. 541 с.

70. Селиванов А.И., Артемьев Ю.Н. Теоретические основы ремонта и надёжности сельскохозяйственной техники.- М.: Колос, 1978. 298 с.

71. Вохминов Д.Е. Методика расчета тягово-скоростных свойств и топливной экономичности автомобиля на стадии проектирования.- М.: Колос 1992. 180 с.

72. Исаков П.П. Автоматизация расчетов тягово-механических характеристик промышленных тракторов,- М.: Колос, 1988. 256 с.

73. Ксеневич И.П. Тракторы. Проектирование и расчет.- М.: Наука, 1991. 125 с.

74. Гришневич А.И. Проектирование трансмиссий автомобилей.- М.: Наука, 1984. 89 с.

75. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов: Учеб. для вузов. 9-е изд., перераб. — М.: Наука, 1986.

76. Альгин В.Б. Динамика трансмиссии автомобилей и трактора.- М.: Колос, 1986.387 с.

77. Фесик С.П. Справочник по сопротивлению материалов. Киев: Буди-вельник, 1970,674 с.

78. Беляев Н. М. Сопротивление материалов.- М.: Наука, 1979. 608 с.

79. Федосеев В.И. Сопротивление материалов.- М.: Наука, 1976. 560 с.-13786. Ицкович Г.М. Сопротивление материалов.- М.: Высш. шк. 1970.230 с.

80. Рубашкин А.Г. Лабораторные работы по сопротивлению материалов.-М.: Высш. шк., 1971. 78 с.

81. Шипачев B.C. Высшая математика.- М.: Высш. шк., 1998.

82. Томленов А.Д. Теория пластичного деформирования металлов.- М.: Металлургия,. 1964.408 с.

83. Бабичев М.А. Методы определения внутренних напряжений в деталях машин.- М.: Машиностроение, 1975.373 с.

84. Хилл Р. Математическая теория пластичности.-М.: ГИТТЛ, 1966.408 с.

85. Грачев Ю. П. Математические методы планирования эксперимента.-М.: Наука, 1981.218 с.

86. Информатика / C.B. Симонович и др.- СПб.: Питер, 2001.

87. Корн Г. Справочник по математике.- М.: Наука, 1977. 831 с.

88. Румшинский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента.-М.: Наука, 1971.212 с.

89. Деденко Л.Г. Математическая обработка и оформление результатов эксперимента.- М.: Изд-во МГУ, 1977. 280 с.

90. ГОСТ 27.503-81 Надежность в технике. Система сбора и обработки информации,- М.: Изд-во стандартов, 1981.

91. Финк К. Измерение напряжений и деформаций.- М.: Машгиз, 1963. 340 с.

92. Роговцев В.Л. и др. Устройство и эксплуатация автотранспортных средств: Учебник водителя / Роговцев В.Л., Пузанков А.Г., Олдфильд В.Д-М.: Транспорт, 1989.432 с.

93. Панкратов Г.П. Двигатели внутреннего сгорания, автомобили, тракторы и их эксплуатация.- М.: Колос, 1992. 189с.

94. Налимов В.В. Теория эксперимента.- М.: Наука, 1976.230 с.

95. Адлер Ю. П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1996. 280 с.

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

97. Унксов Е.П. Теория пластических деформаций металла.- М.: Машиностроение, 1983. 597 с.

98. ГОСТ 2055-83 Форма и размеры образцов для испытаний на растяжение.- М.: Госстандарт. 1983. 36 с.

99. ГОСТ 1524-82 Механические испытания на ударную вязкость.- М.: Госстандарт, 1982.34 с.

100. Авдеев Б.А. Испытательные машины и приборы.- М.: Машгиз, 1967. 154 с.

101. Металлография железа. Кристаллизация и деформация чугуна с атласом микрофотографий / Пер. с англ.- М.: Металлургия, 1972. 655 с.

102. ГОСТ 8233-75. Эталоны микроструктуры.- М.: Госстандарт 1975. 12 с.

103. Материаловедение и технология металлов / Под ред. Г.П. Фетисова.-М.: Высш. шк., 2000. 387 с.

104. СТСЭВ 469-77. Металлы и сплавы. Метод измерения твердости по Ро-квеллу. Шкалы А, В и С.- М.: Госстандарт, 1979. 7 с.

105. Геллер Ю.А. Материаловедение. М.: Металлургиздат, 1975.455 с.

106. Кобрин М.М. Определение внутренних напряжений в цилиндрических деталях.- М.: Машиностроение, 1975.120 с.

107. Коганов H.H. Рентгеноструктурный анализ,- М.: Машгиз, 1970. 216 с.

108. Горелик С.С. и др. Рентгенографический и электроннооптический анализ металлов. М.: Металлургия, 1970.366 с.

109. Техническая эксплуатация автомобилей: Учебник для вузов / С.С. Кузнецов, А.П. Болдин, В.М. Власов и др.- М.: Наука, 2001.340 с.

110. Гаркунов Д.Н. Триботехника, износ и безызносность.- М.: МСХА, 2001.266 с.

111. Черноиванов В.И., Северный А.Э., Буклагин Д.С., Михлин В.М., Голубев И.Г., Колчин A.B. и др. Руководство по техническому диагностированию при техническом обслуживании и ремонте тракторов и сельскохозяйственных машин.- М.: Информагротех, 2001. 228 с.

112. Вадивасов Д.Г. Рекомендации по организации и технологии восстановления изношенных деталей. М.: 1970.120 с.

113. Информационный листок № 10-2004 ГРНТИ 68.85.83. Бандаж для восстановления и укрепления посадочного места под подшипник в корпусе заднего моста трактора «Беларусь» / Шестаков А.О.- Саратов, ЦНТИ, 2004.2 с.

114. Богатырев С.А., Шестаков А.О. Кольцо повышает прочность / Сельский механизатор, №2.- М.: 2004. С. 11.

115. Трефилов М.А. Разработка метода упреждающего диагностирования редукторов ведущих мостов автомобиля М.: Машиностроение, 1991.413с.

116. Супрун В.А. Обоснование программы исследовательских работ при разработке технологий восстановления / Улучшение эксплуатации машинно-тракторного парка: Сб. науч. тр.СГАУ, Саратов: СГАУ, 1997. 115 с.

117. Юрченко А.Н. Ходовая часть автомобиля.- М.: Колос, 1983. 211 с.

118. Загниев A.A., Дидманидзе О.Н., Митягин Г.Е. Повышение эффективности работы сервисных служб машинно-технологических станций.- М.: Агро-консалт, 2001. 218с.

119. Ермолов JI.C. Основы надежности сельскохозяйственной техники. М.: Колос, 1982.271 с.

120. Артемьев A.M. Основы надежности сельскохозяйственной техники.- М.: Колос, 1972.250 с.

121. Решетов Д.Н. и др. Надежность машин.- М.: Высшая школа, 1988.238 с.

122. Информационный листок № 11-2003 Сер. Р.68.85.83. Технологический процесс восстановления корпуса ведущего моста трактора "Беларусь" / Шес-таков А.О. Саратов, ЦНТИ, 2003. 2 с.

123. Черноиванов В.И., Черепанов С.С., Северный А.Э., Михлин В.М., Халфин М.А. Научные основы технической эксплуатации сельскохозяйственных машин. М.: ГОСНИТИ, 1999.403 с.

124. Монтаж, эксплуатация и ремонт технологического оборудования перерабатывающих отраслей АПК: Справочник. А.Н. Батищев, Т.В. Чижикова, И.Г. Голубев, И.А. Спицин.- М.: Информагротех, 1997. 156 с.

125. Бабусенко С.М. Проектирование ремонтных предприятий.- М.: Колос. 1981.295 с.

126. Молоков В.М. Определение объема восстановления деталей при ремонте машин / Техника в сельском хозяйстве, 1979, №2

127. Масино М.А. Организация восстановления автомобильных деталей. -М.: Транспорт, 1981.176 с.

128. Методика определения экономической эффективности использования новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. М.: Экономика, 1987. 40 с.

129. Экономика и организация ремонтно-обслуживающего производства АПК. М.: Агропромиздат, 1987.175 с.

130. Экономика. Справочное пособие / Под ред. Д.В. Валовой и др.- М.: Интел-Синтез, 2001.

131. Экономия и организация ремонтно-обслуживающего производства

132. АПК.- М.: Агропромиздат, 1997. 175 с. МЗ.Мелкумов Я.С. Экономическая оценка эффективности инвестиций.- М.: ИКЦ«ДИС», 1997.160 с.

133. Романов В.И. Экономическая эффективность организации и технологии ремонта МТП.- М.: Урожай, 1988. 88 с.

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

135. Консон A.C. Экономика ремонта машин.- JI.: Машиностроение, 1988. 216 с.I

136. ПРОГРАММА ЗАВИСИМОСТИ РЕЖИМОВ НАМОТКИ1. СТАЛЬНОЙ ЛЕНТЫinclude "stdafx.h" //include "CreateGridDIg.h"ifdefDEBUGdefine new DEBUGNEWundefTHISFILEstatic char THISFILE. = FILEjendifiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiihii

137. CCreateGridDlg::CCrcateGridDlg(CWnd* pParent /*=NULL*/) : CDialog(CCreateGridDlg::IDD, pParent){AFXDATAINIT(CCreateGridDIg)mstrName = GenerateNameO;mnCols = 0;mnRows = 0;1. AFXDATAINITvoid CCreateGridDlg::DoDataExchange(CDataExchange* pDX) {

138. CDialog::DoDataExchange(pDX); //{{AFXDATAMAP(CCreateGridDlg) DDXText(pDX, IDCGRIDNAME, mstrName); DDXText(pDX, 1DCGRIDC0LS, mnCols); DDXText(pDX, 1DCGRIDR0WS, mnRows); //}} AFXDATAMAP

139. BEGINMESSAGEMAP(CCreateGridDlg, CDialog) //{{AFXMSGMAP(CCreateGridDlg) //}} AFXMSGMAP ENDMESSAGEMAPO

140. HCURSOR CCursorManager::mCursor6.;eCursorType CCursorManager::mCurrentCursor = CursorDefault;