автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Повышение эксплуатационной надежности шатунов высокоформированных дизелей технологическими методами

На правахрукописи

СОРОКИНА ЛЮБОВЬ АЛЕКСАНДРОВНА

ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ ШАТУНОВ ВЫСОКОФОРСИРОВАННЫХ ДИЗЕЛЕЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ

Специальность 05.20.03 -Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Саратов 2005

Работа выполнена в Саратовском государственном техническом университете

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Косырев Сергей Петрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Денисов Александр Сергеевич

кандидат технических наук, профессор Калинников Николай Яковлевич

Ведущая организация: ОАО «КАМАЗ-Дизель», г. Набережные Челны

Защита диссертации состоится 26 мая 2005г. 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, 60, ауд. 325.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И. Вавилова.

Автореферат разослан апреля 2005 года

Ученый секретарь диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одной из причин кризисного состояния современного сельского хозяйства страны является резкое снижение его технического оснащения. На техническое обслуживание, текущие и капитальные ремонты двигателей внутреннего сгорания сельскохозяйственного назначения затрачивается средств в 5-6 раз, а труда - в 10-15 раз больше, чем на их изготовление. При этом ресурс отремонтированных двигателей составляет 40-50% ресурса новых. По данным машиноиспытательных станций, 25-30% двигателей при обкатке и испытании имеют показатели эксплуатационной надежности ниже нормативных и стандартных.

Как показали исследования эксплуатационной надежности современных дизелей сельскохозяйственного назначения, 40-50% отказов и неисправностей приходится на двигатель внутреннего сгорания, а после капитального ремонта этот показатель увеличивается до 75%. При этом, по данным эксплуатации, представленным ОАО «Дизельсервис», около 14% составляют усталостные трещины в кривошипных головках в зоне сопряжения нижнего шатунного болта с крышкой кривошипной головки из-за выполнения цековки мальм радиусом на последней, около 12% составляют изломы зубчатого стыка в соединении «крышка- кривошипная головка», свыше 11%- отказы по обрывам нижних шатунных болтов. Каждая усталостная трещина в указанных деталях способствует полному выходу из строя дизеля (пробит блок-картер, задиры подшипников и поршней, поломки коленчатого вала и др.), что создает ощутимые экономические потери. Так, например, затраты на восстановление аварийных дизелей 6ЧН 21/21 из-за поломок элементов шатунов за 2003 год составили 130 млн. рублей.

Таким образом, ресурсоопределяющими деталями двигателей являются элементы шатуна: головки шатуна, зубчатый стык кривошипной головки, шатунный болт, подшипники поршневой и кривошипной головок, работающих в условиях знакопеременных циклических нагрузок под действием высоких давлений газов, сил инерции до асимметричному циклу и подверженные усталостному разрушению. Характерным отличием развития степени усталостных разрушений элементов шатунов является большее рассеивание по сравнению с закономерностями изнашивания и изменения геометрической формы в процессе эксплуатации, что следует из значений коэффициентов корреляции (по данным Ф.Н. Авдонькина, A.C. Денисова и др.). Следовательно, прогнозирование и предупреждение усталостных разрушений элементов шатуна даже с использованием диагностических средств более сложно, чем износных отказов. Другая отличительная особенность усталостных разрушений деталей шатуна двигателей сельскохозяйственного назначения - их меньшая пригодность к восстановлению и ремонту. Как правило, шатуны, шатунные болты и подшипники скольжения с усталостными трещинами восстановлению и ремонту не подлежат и выбраковываются. Изложенное позволяет констатировать, что для повышения эксплуатационной надежности элементов шатунов

двигателей сельскохозяйственного назначения малоотходными технологическими методами требуются новые подходы. В настоящее время проблема технологического обеспечения для повышения эксплуатационных свойств деталей шатуна решается деформационным упрочнением поверхностного слоя, основными достоинствами которого являются:

- возможность получения поверхностей малой шероховатости ^ до 0,08 мкм);

- небольшие температуры нагрева поверхностного слоя, не вызывающие прижога, больших термических напряжений, обезуглероживания;

-формирование остаточных напряжений сжатия, повышающих эксплуатационные свойства элементов шатуна;

- уменьшение влияния локальных концентраторов напряжений;

-малый коэффициент трения и хорошая смачиваемость смазочными

веществами;

- хорошая адгезия (сцепление) с покрытиями.

Поэтому в диссертации была поставлена и решена проблема, заключающаяся в повышении эксплуатационной надежности элементов шатунов двигателей сельскохозяйственного назначения путем учета комплексного влияния основных факторов в процессе эксплуатации: остаточных, монтажных и рабочих напряжений.

Актуальность работы подтверждается тем, что она является частью исследований, входящих в комплексные научно-технические программы ЗАО «Волжский дизель им. Маминых»: 0.13.07 «Создание и освоение производства новых типов двигателей внутреннего сгорания и агрегатов на их базе», а также других целевых комплексных научно-технических программ по развитию сельскохозяйственного и автомобильного двигателестроения.

Научные и практические результаты работы выполнены в соответствии с грантом № НШ-2064.2003.8 Минпромнауки России и использованы в плановых госбюджетных и хоздоговорных научно-исследовательских работах за 2000-2004 гг., выполняемых на кафедре «Управление и информатика в технических системах» Балаковского института техники, технологии и управления Саратовского государственного технического университета.

Цель исследования: повышение эксплуатационной надежности элементов шатунов дизелей технологическими методами с использованием поверхностного пластического деформирования.

Объект исследования: шатуны высокофорсированных дизелей 6ЧН21/21(6ДМ-21А).

Предмет исследования: технологический метод повышения эксплуатационной надежности шатунов автомобильного дизеля.

Методы и средства исследований. Поставленные задачи требовали параллельного применения теоретических и экспериментальных методов исследования. Теоретические исследования были проведены с использованием рас-четно-аналитических методов теории упругости, строительной механики стержневых систем, сопротивления материалов и метода конечных элементов.

Экспериментальные методы исследований базировались: на электротензометрии, механических методах и приборе «^геввсап-ЗОО» при исследовании начальных остаточных напряжений после дифференцированной гидродробеструйной обработки шатунов и образцов-свидетелей.

Научная новизна. Развиты и решены поставленные практикой задачи теории напряженного состояния шатунов высокофорсированных У-образных автомобильных дизелей на основе метода конечных элементов. Применением метода конечных элементов в сочетании с контактным конечным элементом смоделирован процесс проскальзывания и раскрытия стыка кривошипной головки шатуна, а с учетом изгибных напряжений проанализирована силовая схема работы шатунного болта.

Разработан и апробирован на практике метод поверхностного пластического деформирования шатуна и образцов-свидетелей дифференцированным и гидродробеструйным упрочнением. Теоретически оценены начальные остаточные напряжения в поверхностном слое высоконагруженных элементов шатунов после поверхностного пластического деформирования.

Практическая ценность. Предложенный метод дифференцированного гидродробеструйного упрочнения наружной поверхности шатунов повышает эксплуатационную надежность путем снижения неравномерности результирующих напряжений и повышает коэффициент использования металла.

Конструкционно-технологическое решение шатунного болта снижает концентрацию напряжений и составляющую инерционного нагружения, повышает эксплуатационную надежность болтового соединения кривошипной головки шатуна и дизеля в целом.

Реализация результатов работы. На основании разработанных комплексных методов были выявлены недостатки шатунов, ограничивающие надежность в эксплуатации, определены пути активного совершенствования шатунов, выявлены имеющиеся резервы и направления по снижению металлоемкости и повышению коэффициента использования металла технологическими методами. В ЗАО «Волжский дизель им. Маминых» и других организациях серийно внедрен комплекс мероприятий по повышению эксплуатационной надежности высокофорсированных дизелей малоотходными технологическими методами.

Результаты выполненных в работе исследований нашли отражение в нормативных материалах по автомобильному дизелестроению, в технологических отчетах ЗАО «Волжский дизель им. Маминых». По мере разработки они применялись при проектировании, совершенствовании и эксплуатации нескольких поколений автомобильных высокофорсированных дизелей, созданных в ЗАО «Волжский дизель им. Маминых», в каждом из которых были достигнуты высокий технологический уровень и эксплуатационная надежность, включая модификации, отмеченные государственными премиями, аттестованные на высшую категорию качества и поставленные в ряд зарубежных стран (Иран, Ирак, Алжир, Куба, Йемен, Эфиопия и др.).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: V Российской научной конференции «Векторная энергетика в технических, биологических и социальных системах» (БИБиУ, Балаково, 2002); Международной научно-практической конференции «Современные проблемы технического сервиса в агропромышленном комплексе» (Москва, 2002); Межгосударственных научно-технических семинарах «Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания в АПК СНГ» (СГАУ, Саратов, 2001-2003); VI Всероссийской научно-практической конференции «Современные технологии в машиностроении» (Пенза, 2003); "УШ Международной научно-технической конференции «Проблемы машиностроения и технологии материалов на рубеже веков» (Пенза, 2003).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 13 работ в центральной печати и сборниках научных трудов, в том числе патент РФ на изобретение. Объем публикаций составляет 4,89 п л., в том числе лично автору принадлежит 1,74 л л.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы, приложений. Работа изложена на 133 страницах машинописного текста, содержит 51 рисунок, 15 таблиц, список литературы содержит 100 источников.

На защиту выносятся:

-исследования напряженного состояния поверхностного слоя шатуна методом конечных элементов;

-экспериментальные исследования влияния напряженного состояния поверхности детали в эксплуатационных условиях;

-дифференцированная гидродробеструйная обработка как способ повышения эксплуатационной надежности.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность и новизна темы, дана общая характеристика выполненной работы, сформулированы основные результаты.

В первой главе «Состояние вопроса и задачи исследования» критически рассматривается широкий круг литературных источников, в которых освещены методы повышения эксплуатационной надежности шатунов, расчетные и экспериментальные методы оценки их циклической напряженности, а также результаты применения этих методов при конструировании высокофорсированных дизелей.

Анализ технологических методов повышения эксплуатационной надежности шатунов показал, что поверхностное пластическое деформирование (ППД) гидродробеструйной обработкой (ГДО) является одним из наиболее эффективных методов. Применение ППД позволяет уменьшить эффективный коэффициент концентрации напряжений и обеспечить равнопрочность конструкции по всем участкам поверхности. Упрочнение деталей методом ППД ба-

зируется на закономерностях упругопластического деформирования поверхностного слоя твердым телом. Механизм упрочнения ППД состоит в лавинообразном развитии дислокаций, скапливающихся вблизи линии сдвигов, и последующей их остановке различными препятствиями. В первый момент происходит дробление зерен на блоки с образованием мозаической структуры. Далее, из-за развития сдвигов по плоскостям скольжения образуются новые, более мелкие зерна. Кристаллы, теряя первоначальную форму, сплющиваются и вытягиваются в направлении деформирования с формированием волокнистой структуры с анизотропными свойствами. При неправильно выбранных, «завышенных» режимах упрочнения может произойти перенаклеп металла, который проявляется в образовании микротрещин, снижении начальных остаточных напряжений сжатия, увеличении шероховатости. При этом изменение последней рассматривается как фактор, оказывающий влияние только на момент появления трещин. Перенаклеп снижает эксплуатационные свойства конструкций, не поддающиеся термообработке.

В плане повышения эксплуатационной надежности шатунов высокофорсированных автомобильных дизелей технологическими методами, например, ППД ГДО, имеется ряд публикаций (АЛ. Овсеенко, И.В. Кудрявцев, С Л. Косырев), уделяющих первостепенное внимание вопросам образования начальных остаточных технологических напряжений, возникающих в результате ППД, и объемных изменений материала по сечению при обработке. При этом стабилизация физико-технических параметров поверхностного слоя, перераспределение начальных остаточных напряжений с образованием эпюр, присущих только поверхностному деформированию, эквивалентны снятию внутренних сил от начальных остаточных напряжений.

На основании результатов изучения состояния вопроса и выполненного выше анализа наиболее актуальных путей повышения эксплуатационной надежности шатунов высокофорсированных дизелей технологическими методами был определен комплекс следующих задач:

1. Определить напряженное состояние шатуна в эксплуатационных условиях, используя метод конечных элементов и другие методы расчета.

2. Разработать методику и провести экспериментальную проверку напряженного состояния элементов шатуна.

3. Разработать технологию дифференцированного упрочнения элементов шатунов, позволяющую управлять поверхностным пластическим деформированием различных участков поверхности конструкции.

4. Провести экспериментальную и теоретическую проверку эффективности предлагаемой технологии гидродробеструйной обработки элементов шатунов.

5. Дать технико-экономическую оценку эффективности результатов исследований.

Во второй главе «Теоретические основы напряженного состояния элементов кривошипно-шатунного механизма» выполнены разработки

теоретических основ напряженного состояния элементов шатунов в условиях обработки поверхностным пластическим деформированием.

При ППД шатунов автомобильных дизелей в условиях циклического

„ „01

напряжения конструкция начальных остаточных напряжений Оа определяются зависимостью

<^ = /(аГ)<о0>2,

-раб

где 0„ - среднее напряжение цикла, определяемое зависимостью

^раб _ Фци» ^тш .

О0 2 - предел текучести материала шатуна.

При развитии расчетных методик по определению напряжений в высо-конагруженных деталях транспортных дизелей в настоящее время распространено применение метода конечных элементов (МКЭ), позволяющего решать задачи теории упругости применительно к упругим телам сложных геометрических форм. При этом конкретные рекомендации в технической литературе по эффективному использованию методик на базе МКЭ отсутствуют, а также нет математического пути решения сходимости по МКЭ, а используемое шаговое увеличение числа конечных элементов (КЭ) приводит к тому, что решение по МКЭ сходится при бесконечном увеличении числа КЭ. Поэтому требуется детальное изучение вопросов применения МКЭ в расчетах напряженного состояния высоконагруженных деталей высокофорсированных транспортных дизелей, в частности шатуна как одной из наиболее нагруженных и сложных для исследования конструкций.

Шатун высокофорсированного автомобильного дизеля испытывает циклические знакопеременные напряжения, не превосходящие по условиям прочности предела пропорциональности. В этой связи решение задачи о напряженном состоянии шатуна МКЭ проводится в линейной и в геометрически нелинейной постановках, при этом алгоритм включает решение плоской задачи в прямоугольных и полярных координатах. В общем случае при расчете шатуна применяется треугольная форма КЭ, использование которой позволяет переложить большую часть труда на автоматическую подготовку информации на ЭВМ. В представленной постановке МКЭ используется как дополнительный метод для создания новых конструкций шатунов на стадии проектирования, изготовления и ремонта автомобильных дизелей с решением задачи параметрической оптимизации конструкции.

При определении реакций в шатуне использовалось уравнение МКЭ, решение которого позволяет определить перемещение узловых точек схемы идеализации расчета

где {Р} - вектор узловых усилий; {^г} - вектор-столбец узловых перемещений; [К] - матрица жесткости системы КЭ; [Е|] - диагональная матрица.

[Е,МКШ={Р}

Определение реакций по граничным условиям для поршневой и кривошипной головок шатуна в прямоугольной системе координат нереально, так как требуется учет тангенциальных деформаций и перемещений, соизмеримых между подшипниками и шатунной шейкой коленчатого вала. Поэтому граничные условия рассматриваются в полярной системе координат. Принимая во внимание сказанное, тангенциальное перемещение

ч!=р>-щ, (2)

где р* - радиус вектор к-й узловой точки; АФ1 - угловое перемещение к-й узловой точки.

Для определения вектора перемещений в полярной системе координат преобразован вектор

М= [»]•{?}. (3)

где } - вектор перемещения узловых точек в полярной системе координат; [и] - матрица преобразования координат направляющих косинусов.

Вектор {Рр} узловых усилий в полярной системе координат

И=[«Ж- (4)

Известно, что между узловыми усилиями и узловыми перемещениями существует взаимосвязь

(5)

В полярной системе координат эта связь имеет вид

И=М-И. (6)

где [й'] - матрица жесткости всей системы КЭ в полярной системе координат.

При подстановке (6) в левую и (5) в правую части равенства (4) и преобразовании полученного выражения, окончательно получено

И=[«№М«Г- (7)

По формуле (7) можно перевести решение по определению вектора перемещений из прямоугольной системы координат в полярную. Для сохранения единого алгоритма по определению напряжений в шатуне в прямоугольной системе координат целесообразно преобразовать вектор В Согласно (3),

(8)

Для разработки исходной информации по силовым граничным условиям в кривошипно-шатунных механизмах при любом положении кривошипа с учетом реального распределения массовых сил и данных индикаторной диаграммы готовится одновременный массив с числом элементов, равных числу положений кривошипа, и вспомогательная процедура, результатом которой является массив нагрузки, вводимой в дальнейшем в программу счета без каких-либо изменений и дополнений. В результате расчета шатуна МКЭ опре-

деляются: вес, координаты центра тяжести, моменты инерции и проекции суммарного вектора сил на прямоугольные оси координат, деформированное состояние шатуна, выраженное через перемещения узловых точек, реакция в узловых точках, напряженное состояние конструкции.

Анализ традиционных методов расчета напряженности и прочности кривошипной головки шатуна (метод P.C. Кинасошвили, И.А. Биргера, М.А. Салтыкова, Б.И. Василевского и др.), основанных на гипотезах спаянности и плоскостности стыков, показал их условность в оценке работоспособности стыковых сопряжений, не отражающих физико-механических процессов контактирования поверхностей разъема. Для этих методов специфично отдельное рассмотрение работы контура как монолитной детали, болтового соединения и посадки вкладыша в постель подшипника. Проведенный анализ методов определения характеристик контактного взаимодействия зубчатых стыков позволил сделать вывод о наиболее целесообразном применении для этой цели МКЭ в сочетании с контактным конечным элементом (ККЭ), применение которого имеет ряд преимуществ:

-учитываются особенности шероховатости контактирующих поверхностей зубчатого стыка - тангенциальная Ks и нормальная контактная Кп жесткости и коэффициент трения покоя;

- осуществляется решение нелинейной задачи из-за зависимости криволинейного закона изменения тангенциальной и нормальной жесткостей и коэффициента трения покоя от давления в зубчатом стыке и параметров шероховатости последнего;

- в процессе решения задачи устанавливается возникновение раскрытия стыка;

- определяются законы распределения нормальных и контактных напряжений в зубчатом стыке кривошипной головки шатуна.

Введение ККЭ в аппроксимацию кривошипной головки позволяет не только использовать их для решения контактной задачи, но и более достоверно моделировать нагружение шатунного болта в предварительно затянутом соединении кривошипной головки, позволяет определить уровень изгибных напряжений в стержне болта, являющихся следствием сложной деформации кривошипной головки.

В третьей главе «Разработка методики и экспериментальная проверка напряженного состояния элементов шатуна» разрабатывается и проводится экспериментальная проверка напряженного состояния элементов шатуна высокофорсированного дизеля в эксплуатационных условиях.

Детали сложной конфигурации типа шатун изготавливают с низкими коэффициентами использования металла обусловленными

большим припуском под механическую обработку. Одной из причин, сдерживающих повышение коэффициента считается наличие дефектного обезуглероженного слоя в заготовке и необходимость его удаления. Дефектный слой получается путем выгорания углерода с поверхности при термообработке заготовки. Вместе с тем по каждой конкретной конструкции шатуна

отсутствуют исследования по обоснованию параметров дефектного слоя и оценке степени его разупрочняющего влияния на эксплуатационные свойства детали. Способ компенсации отрицательного влияния дефектного слоя путем задания определенного припуска под последующую механическую обработку представляется пеоптимальным ввиду значительных затрат и потерь металла в стружку.

Для исследования параметров дефектного слоя использовались нормализованные образцы из стали 40ХН2 МА, изготовленные из штатного шатуна, с диаметром рабочей части 7-1 (Г3 м, что соответствовало толщине полки тавра шатуна. Обезуглероженный слой был получен в образцах с помощью термообработки, применяемой в процессе изготовления шатунов. Во всех случаях образцы использовались при консольном знакопеременном изгибе в одной плоскости. В условиях асимметричного цикла нагружения образец дополнительно подвергался воздействию статической растягивающей нагрузки. Начальные остаточные напряжения ст!^' в поверхностном слое образцов оценивали на глубине м и контролировали посредством метода измерения магнитоупругости материала прибором «81ге88сап-500» (США - Финляндия). Полученные данные показывают, что состояние поверхностного слоя шатуна по параметрам не является рациональным, правильно регламентированным в научной технической литературе и технологически не обеспеченным, что не способствует наиболее полному использованию эксплуатационных свойств заготовки.

На основании изложенного анализа практики замера начальных остаточных напряжений определены следующие основные направления повышения эксплуатационной надежности шатунов автомобильных дизелей:

- совершенствование заготовки за счет перевода её на точную штамповку;

-совершенствование технологии упрочнения шатунов, обеспечивающей повышение запаса их усталостной прочности и эксплуатационной надежности технологическими методами;

- совершенствование конструктивной формы шатуна по условиям достижения равнопрочности сечений, снижения и выравнивания напряженности для смежных объемов металла.

В четвертой главе «Разработка и обоснование технологических методов и средств повышения эксплуатационной надежности элементов шатунов» для более полного учета совместного влияния рабочих и остаточных напряжений на напряженно-деформированное состояние поверхностного слоя разработан метод дифференцированного гидродробеструйного упрочнения наружной поверхности шатуна автомобильного дизеля. В шатуне, содержащем стержень, поршневую и кривошипную головки, в поверхностном слое всех сечений уровень начальных остаточных напряжений наводят дифференцированным упрочнением по высоте шатуна от верхней точки поршневой головки (рис. 1):

Рис. 1. Распределение характерных зон в шатуне и эгооры средних рабочих, начальных остаточных и результирующих напряжений по ним:

о™ = —(0,1—0,15)сго^; =-<0,15-0,16) сод

- в зоне протяженностью (0-0,ЗУ

- в зоне протяженностью (0,3-0,6)йГ - в зоне протяженностью 0,(У-0,151

- в зоне протяженностью (0,15-0,7)/ -в зоне протяженностью 0,7/—сЛ

где ¡Г исГ-диаметры поршневой и кривошипной головок соответственно; / - длина стержня шатуна; о" - сжимающие начальные остаточные напряжения; вол - предел текучести материала детали

-<0,0125-0,16) оод; =-(0,03-0,13) ао^; п™ =-(0,125-0,13) сад

Для реализации заданных значений начальных остаточных напряжений, полученных расчетно-аналитическим методом, программируется изменение технологических параметров потока шариков во времени при обработке поверхности шатуна на установке ГДЭУ-5 (рис. 2). Предлагаемая схема ГДУ на установке, содержащей рабочую камеру (на рисунке не показана): шатун 1 установлен на оси привода вращения 2, имеющего движение W, дробеструйный пистолет 3, установленный с возможностью перемещения по осям X и Y и повороту по углу атаки ш от манипулятора 4. При программировании для выявления зон по реле времени устанавливается текущее значение t ГДУ участков шатуна и угла атаки ш как функции от перемещений X Y "" обеспечивающих достижение заданного уровня начальных остаточных напряжений по распределению позиции 5 на рис. 2. В соответствии с программой осуществляется гидродробеструйная обработка дифференцированным упрочнением поверхности шатуна по зонам. Таким образом, в поверхностном слое шатуна формируется начальное остаточное напряжение в строгом соответствии с величиной действующих рабочих циклических напряжений на различных участках поверхности шатуна.

Описанный способ позволяет активно управлять деформационным упрочнением различных участков поверхности конструкции, что дает возможность существенно повысить равномерность нагружения смежных объемов металла, равнопрочность при усталостном нагружении и эксплуатационную надежность по критерию «усталостная прочность».

Рис. 2. Схема дифференцированного ГДУ шатунов автомобильных дизелей: 1 - шатун; 2 - привод вращения; 3 - дробеструйный пистолет; 4 - манипулятор

Для повышения коррозионной прочности зубчатого стыка кривошипной головки шатуна автомобильного дизеля в ЗАО «Волжский дизель им. Маминых» предложен технологический метод (патент РФ № 2219043) - ППД гидродробеструйной обработкой на установке ГДЭУ-5 (рис. 3).

Рис. 3. Метод обработки зубчатого стыка кривошипной головки шатуна: 1 - крышка; 2 - кривошипная головка шатуна; 3,4 - зубчатые стыки; 5 - шарики; 6 - сопла

Устанавливают крышку 1 и кривошипную головку 2 в камеру установки ГДЭУ-5 зубчатыми стыками 3 и 4 под сопла 6. Включают установку ГДЭУ-5 и за время упрочнения 1^=1-2 мин/участок обрабатывают поверхности стыков виброударно шарами 5. Давление эжектируемой жидкости

Рж:=0,7±0,03 МПа создается от насоса установки ГДЭУ-5. Гидродробеструйное упрочнение зубчатого стыка шатуна повышает коррозионную прочность и эксплуатационную надежность путем исключения начальных остаточных растягивающих напряжений после финишной обработки взамен их начальными остаточными напряжениями сжатия от ПОД (рис. 4). Полученные положительные результаты позволяют применять ГДУ как окончательную операцию обработки зубчатых стыков шатунов без влияния на чистоту поверхности и размеры зуба,

Введение ГДО в ремонтную

технологию позволяет нейтрализо-упрочнением(б) вать дефективный слой образованный

в процессе работы дизеля, снижающий эксплуатационные характеристики шатунов, а также повысить предел усталостной прочности в областях, подверженных усталостному разрушению. Многолетняя практика эксплуатации и ремонта дизелей показывает, что значительная часть основных деталей дизеля, поступающих в ремонт, имеет большой неиспользованный ресурс. Анализ технического состояния деталей и узлов дизеля позволяет установить возможность их повторного использования. Восстановление изношенных и поврежденных деталей позволяет значительно сократить простои, увеличить межремонтный срок службы, уменьшить расход сменных деталей, а в связи с этим снизить расход материала на их изготовление и, следовательно, стоимость ремонта.

Задачи исследования некоторых технологических операций, таких, например, как гидродробеструйное упрочнение, выходят за рамки, очерченные законом Гука, и сплошь и рядом приходится рассматривать вопросы, связанные с поверхностным пластическим деформированием (ППД). Изучение механики последнего и установление количественных связей между режимами ПОД и напряженно-деформированным состоянием обработанных ПОД поверхностей деталей составляет предмет исследования важного направления эксплуатационной надежности, так как аналитически учесть факторы, влияющие на формирование поверхностных слоев после ППД, сложно, и эта задача не имеет ни теоретического, ни экспериментального решения. Имеющиеся немногочисленные теоретические разработки базируются на определении начальных остаточных напряжений в режиме «насыщения», то есть на таком этапе процесса, дальнейшее

Рис.4. Кривые начальных остаточных напряжений в шлифованном зубчатом стыке (а) и в шлифованном зубчатом стыке с гидродробеструйным

oois;.

i

f ^

17*

'С

I

U

Г

777777777V77frr7

$77,

Рис. 5. Схема векторного

нагружения стержня разнородной упругости

проведение которого практически не изменяет напряженно-деформированного состояния поверхностного слоя.

Рассматривается схема формирования начальных остаточных напряжений в пластически деформированном поверхностном слое детали после его разгрузки из предельного состояния. Для этого из упрочненной ППД детали вырезан образец-свидетель в виде цилиндрического стержня ВС разнородной упругости (рис. 5), жестко защемленный и нагруженный силой Р. Элемент АС представляет упрочненный слой с приведенным модулем упрочнения высотой 0,015/, элемент АВ - не упрочненный участок с модулем упругости E¡ высотой / (высота 0,015/ соответствует рекомендуемой в литературе минимальной толщине покрытия или максимальной глубине упрочненного слоя, соответствующей 0,3 мм).

В результате решения задачи о напряженном состоянии стержня разнородной упругости в упругой и упругопластической областях начальные остаточные напряжения в поверхностном слое после гидродробеструйного упрочнения определяются зависимостью

о„ =дг(0.015£,-£,) 0.015Е2+Е,

Здесь: <тт =200 МПа-предел текучести материала детали (шатуна); Еi -приведенный модуль упрочнения упрочненного слоя; Ei - модуль упругости не-упрочненного слоя.

Результаты расчета начальных остаточных напряжений в поверхностном слое зубчатого стыка кривошипной головки шатуна по приведенной методике а"а —174,74МПа. Несоответствие между расчетными и экспериментальными значениями составляет 13%, что находится в пределах погрешности измерения. Упрочнение шлифованной поверхности зубчатого стыка гидродробеструйным упрочнением ликвидирует начальные растягивающие остаточные напряже-

(9)

Рис. 6. Зависимость начальных остаточных напряжений от глубины наклепанного слоя в радиусном сопряжении зубчатого стыка

ния, заменяя их начальными остаточными напряжениями сжатия с максимальной величиной на поверхности в 50-200 МПа при глубине наклепа (0,3-0,4)10-3м(рис6).

В шатунах современных конструкций автомобильных высокофорсированных дизелей шатунные болты подвергаются действию знакопеременных циклических нагрузок от сил инерции, поэтому их конструкция должна отвечать в первую очередь требованиям усталостной прочности и высокой эксплуатационной надежности при длительной работе. Так как качество поверхности шатунных болтов достигается на финишных операциях технологического процесса, то окончательная обработка оказывает решающее влияние на эксплуатационные свойства шатунов и дизелей в целом. Использованием гидродробеструйного упрочнения шатунных болтов на ЗАО «Волжский дизель им. Маминых» достигнуто: снижение эффективного коэффициента концентрации напряжений в галтельной зоне шатунного болта до ССо=1,38 (согласно известной формуле Нейбера для этой же зоны без гидродробеструйного упрочнения 0^=1,86, по справочным данным для этой же зоны а„=3,0). Таким образом, ППД снижает уровень концентрации напряжений на 27%, что выходит за пределы погрешности измерений (10%) и обеспечивает повышение эксплуатационной надежности конструкции. В результате ГДУ на поверхности галтели перехода стержня шатунного болта в головку создаются начальные остаточные напряжения сжатия -10,5...-40,8 МПа, что свидетельствует: если на поверхности галтели шатунного болта в процессе эксплуатации возникает усталостная трещина, то основным фактором, определяющим сопротивление усталости детали, будет величина суммарных (рабочих и начальных остаточных сжатия) напряжений на поверхности и прочность поверхностного слоя. Дифференцированная гидродробеструйная обработка шатунных болтов снижает неравномерность распределения результирующих напряжений по отдельным сечениям и повышает равнопрочность конструкций по критериям «усталостная прочность» и «эксплуатационная надежность». В результате применения подголовочного перехода с выполненной на торцевой поверхности кольцевого бурта кольцевой выемкой, плавно сопряженной с центровочным пояском, эксплуатационная надежность шатунного болта повышается за счет снижения амплитуды динамической составляющей в 2,4 раза и уменьшения эффективного коэффициента концентрации напряжений в 1,4 раза.

В пятой главе «Технико-экономическая оценка технологических методов повышения эксплуатационной надежности элементов КШМ высокофорсированных дизелей» приведен расчетный годовой экономический эффект от внедрения гидродробеструйной обработки шатунов на программу высокофорсированных дизелей ЧН21/21

Эш = АС - ЕНШ=2215,62-0,15-1432,57 = 2000,75 тыс. руб.

Снижение удельных затрат на ремонт при введении ГДО в ремонтную технологию составило 145,6%.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

На основании экспериментальных и теоретических исследований, выполненных в настоящей работе, можно сделать следующие выводы:

1. Анализ основных литературных источников показал, что в настоящее время проблема технологического обеспечения повышения эксплуатационных свойств решается деформационным упрочнением поверхностного слоя, но имеющийся опыт нельзя привнести на практику без дополнительных исследований.

2. Результаты исследования напряженного состояния в эксплуатационных условиях знакопеременного циклического нагружения с применением МКЭ позволяют более достоверно оценивать эксплуатационную надежность конструкции по критерию усталостной прочности. Показано, что использование ККЭ в решении задачи стыкового соединения кривошипной головки шатуна более полно моделирует нагружение шатунного болта в предварительно затянутом соединении кривошипной головки. Расчетная методика МКЭ по определению напряжений в шатунных болтах, сохраняя единую схему идеализации упругой системы «шатун - болт», позволяет определить уровень из-гибных напряжений в стержне болта, являющихся следствием сложной деформации кривошипной головки шатуна.

3. Для проверки достоверности расчета напряженного состояния шатуна и его элементов, а также определения среднего напряжения цикла с целью назначения начальных остаточных напряжений при ППД проведена экспериментальная оценка. Сопоставление расчетных напряжений с экспериментальными данными показывает, что разность значений напряжений, полученная тем и другим способами, не превышает 10%, то есть точность расчета МКЭ лежит в пределах погрешности эксперимента.

4. Разработан и освоен на практике малоотходный метод дифференцированного гидродробеструйного упрочнения шатунов, позволяющий активно управлять ППД различных участков поверхности конструкции, что дает возможность существенно повысить неравномерность нагружения смежных объемов металла и равнопрочность конструкции при усталостном нагружении. Предполагаемая технология позволяет снизить материалоемкость процесса до 50%, довести коэффициент использования материала до /¡¡"¡„/=0,8-0,9, снизить трудоемкость изготовления шатуна на 3-4 н.ч., освободить 11-12 фрезерных станков и рабочих, их обслуживающих. Изучены и показаны пути повышения эксплуатационной надежности шатунных болтов и зубчатых стыков (патент РФ № 2219043) шатунов конструкторско-технологическими методами. Гидродробеструйным упрочнением шатунных болтов снижается уровень концентрации напряжений на 27%, что обеспечивает повышение предела усталостной прочности и работоспособности шатунных болтов высокофорсированных дизелей.

5. Проведена теоретическая оценка начальных остаточных напряжений в поверхностном слое высоконагруженных элементов шатунов после поверхностного пластического деформирования. Сравнительный анализ начальных

остаточных напряжений на примере зубчатого стыка шатуна показывает удовлетворительную сходимость результатов расчета с экспериментальными данными. Анализ эпюр показывает, что при дифференцированном ППД гидродробеструйной обработкой неравномерность распределения результирующих напряжений по отдельным сечениям шатуна снижается в 5-5,5 раза и, соответственно, повышается равнопрочность и эксплуатационная надежность конструкции по критерию «усталостная прочность».

6. Анализ технического состояния деталей и узлов дизеля устанавливает возможность их повторного использования. Введение в ремонтную технологию ГДО позволяет нейтрализовать дефектный слой, образованный в процессе работы дизеля, снижающий эксплуатационные характеристики шатунов, а также повысить предел усталостной прочности в областях, подверженных усталостному разрушению. Снижение удельных затрат на ремонт составило 145,6%.

7. Результаты диссертационной работы внедрены в производство и народное хозяйство с годовым экономическим эффектом 2000,75 тыс. руб.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Сорокина Л.А. Упругопластическое деформирование шатунного болта высокофорсированного дизеля / СП. Косырев, Л А. Сорокина // Актуальные проблемы транспорта Поволжья и пути их решения: Межвуз. науч. сб. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2001. С. 124-126 (0,2/0,1 пл.).

2. Сорокина Л.А. Повышение коррозионной прочности зубчатого стыка кривошипной головки шатуна высокофорсированного дизеля технологическим методом / СП. Косырев, Л.А. Сорокина // Инновации в машиностроении: Сб. статей: Пенза, 2002. С. 121-123 (0,26/0,13 пл.).

3. Сорокина Л А Повышение надежности шатунных болтов высокофорсированных дизелей / СП. Косырев, AB. Разуваев, ЛА. Сорокина // Дви-гателестроение. 2002. № 4. С 5-6 (0,39/0,13 пл.).

4. Сорокина ЛА. Конструкторско-технологические методы повышения работоспособности шатунных болтов высокофорсированных дизелей / СП. Косырев, Л.А. Сорокина // Повышение эффективности эксплуатации транспорта: Межвуз. науч. сб. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2002. С 106111 (0,38/0,19 пл.).

5. Сорокина ЛА. Особенности применения метода конечных элементов для расчета напряженного состояния высокофорсированных деталей транспортных дизелей / СП. Косырев, ЛА. Сорокина, P.M. Рафиков // Повышение эффективности эксплуатации транспорта: Межвуз. науч. сб. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2002. С 112-120 (0,68/0,23 пл.).

6. Оценка начальных остаточных напряжений в материалах разнородной упругости нагруженных деталей высокофорсированных дизелей с позиции векторного нагружения/ СП. Косырев, ЛА. Сорокина, P.M. Рафиков,

E.A. Комиссаренко // Векторная энергетика в технологических, биологических и социальных системах: Матер. V Рос. науч. конф. / СООО «АН ВЭ». Балаково, 2002. С. 11-19 (0,5/0,13 пл.).

7. Сорокина Л.А. Остаточные напряжения - резерв прочности нагруженных деталей высокофорсированных дизелей / СП. Косырев, Л.А. Сорокина, P.M. Рафиков // Современные технологии в машиностроении - 2003: сб. статей VI Всерос. науч.-практ. конф. Пенза, 2003. С. 306-308 (0,2/0,1 пл.).

8. Технологические методы обеспечения работоспособности нагруженных деталей высокофорсированных дизелей / СП. Косырев, Л.А. Сорокина, P.M. Рафиков, Е.А. Комиссаренко // Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2004. № 4. С. 22-24 (0,4/0,1 пл.).

9. Исследование остаточных напряжений в высоконагруженных деталях форсированных дизелей / СП. Косырев, A.B. Разуваев, ЛА. Сорокина, P.M. Рафиков, ЕА. Комиссаренко // Двигателестроение. 2003. № 2. С. 21-24 (0,57/0,12 пл.).

10. Сорокина Л А. Особенности поверхностного пластического деформирования высоконагруженных деталей транспортных дизелей / СП. Косы-рев, Л.А. Сорокина, P.M. Рафиков // Проблемы машиностроения и технологии материалов на рубеже веков: VIII Междунар. науч.-техн. конф. Пенза, 2003. С. 7-10 (0,6/0,2 пл.).

И. Сорокина Л.А. Оценка усталостной прочности зубьев стыков шатунов высокофорсированных дизелей/ СП. Косырев, Л А. Сорокина// Повышение эффективности эксплуатации транспорта: Межвуз. науч. сб. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2003. С. 68-73 (0,5/0,25 пл.).

12. Сорокина Л.А. Поверхностное пластическое деформирование высо-конагруженных деталей автомобильных высокофорсированных дизелей/ СП. Косырев, ЛА. Сорокина, P.M. Рафиков // Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания: Матер, межгос. науч.-техн. семинара. Вып. 16. Саратов: Сарат. гос. агр. ун-т им. Н.И. Вавилова, 2004. С. 92-94 (0,2/0,06 пл.).

13. Патент РФ на изобретение. № 2219043 Способ обработки зубчатого стыка кривошипной головки шатуна/ СП. Косырев, A.B. Разуваев, ЛА. Сорокина. 2003. Бюл. № 35.6 с.

Лицензия ИД № 06268 от 14.11.01

Подписано в печать 24.04.05 Формат 60x84 1/16

Бум. тип. Усл.-печ.л. 0,93(1,0) Уч.-изд. л. 0,9

Тираж 100 экз. Заказ 129 Бесплатно

Саратовский государственный технический университет 410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77 Когашринтер СПУ, 410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77

/

,aMH«. - ■ '•'370

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ i . (

1.1 Оценка основных опубликованных материалов по методам и моделям повышения эксплуатационной надежности элементов кривошинно-шатунных механизмов

1.2 Объекты исследований

1.3 Прогнозирование жизненного цикла шатунов комбинированных дизелей

1.3.1 Прогнозирование жизненного цикла шатунов по критерию "вероятность безотказной работы"

1.3.2 Оценка жизненного цикла шатунов по критерию механики разрушения

1.4 Цель работы и задачи исследования

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА

2.1 Особенности применения метода конечных элементов для расчета напряженного состояния шатунов автомобильных V-образных дизелей

2.2 Особенности расчета напряженного состояния шатунных болтов высокофорсированных автомобильных дизелей методом конечных элементов

2.3 Оценка запасов контактной и усталостной прочности в зубчатых стыках кривошипной головки шатуна

3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ШАТУНА

3.1 Исследование параметров дефектного слоя материала шатуна. Оборудование п приборы

3.2 Напряженное состояние шатунов в условиях эксплуатации* Оборудование н приборы

4. РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ПОВЫШЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ ШАТУНОВ

4.1 Дифференцированная гндродробеструнная обработка шатунов

4.2 Повышение коррозионной прочности зубчатого стыка кривошипной головки шатуна

4.3 Теоретическая оценка начальных остаточных напряжений в поверхностном слое высокопагружсппых элементов крнвошпнно-шатунпого механизма после поверхностного пластического деформирования

4.4 Повышение эксплуатационной надежности шатунных болтов высокофорспрованпых дизелей

4.5 Расчстпо-тсорстпческпй сравнительный анализ напряженного состояния подголовочпых переходов шатунных болтов автомобильных дизелей

4.6 Упругопластнческос деформирование шатунного болта высокофорснроваппого дизеля

5 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МЕТОДОВ

ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО ВЫСОКОФОРСИРОВАННЫХ ДИЗЕЛЕЙ ОБЩИЕ ВЫВОДЫ РЕКОМЕНДАЦИИ

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) — самые массовые и мобильные источники энергии. Ими оснащены автомобили, колесные и гусеничные машины сельскохозяйственного, дорожного и специального назначения. Естественно, для этой цели нужны ДВС соответствующей мощности, причем в соответствии с требованиями научно-технического прогресса с более высокими удельными показателями, то есть с меньшими материалоемкостью, габаритными размерами и т.д. Отсюда - тенденция создания ДВС, форсированных по частоте вращения коленчатого вала и по параметрам термодинамического цикла, в том числе автомобильных комбинированных дизелей. Задача, как видим, сложная, с противоречивыми условиями. Тем не менее она решается на высокофорсированных автомобильных дизелях типа ЧН 21/21, например, путем применения рядом стоящих шатунов с относительно узкими шатунными подшипниками. Узкий шатун позволяет снизить инерционные нагрузки в кривошипно-шатунном механизме за счет уменьшения металлоемкости шатуна с одновременным упрощением конструкции последнего и снижением его стоимости изготовления. Кроме того, размещение двух рядом стоящих на одной шатунной шейке шатунов автомобильного V-образного дизеля является залогом минимальной длины последнего.

Непрерывный рост цилиндровых и агрегатных мощностей автомобильных дизелей автомобильного и сельскохозяйственного назначения приводит к возрастанию нагрузок, действующих в элементах кривошипно-шатунного механизма. Для снижения нагрузки в шатунных подшипниках и для повышения жесткости коленчатых валов шейки последние стремятся делать возможно большего диаметра. Ограничения, накладываемые на размеры кривошипной головки необходимостью демонтажа шатунов через цилиндровые втулки, приводят к тому, что с увеличением диаметра шатунной шейки уменьшается длина стыков кривошипной головки. Это существенно ухудшает работу стыкового соединения и делает стык одним из самых опасных элементов кривошипно-шатунного механизма. Увеличить площадь поверхности стыка в этом случае возможно применением косого разъема. Вместе с тем, анализируя векторную диаграмму нагрузок на шатунный подшипник, следует отметить, что с возрастанием угла разъема стыка к оси кривошипной головки увеличивается величина перерезывающей силы, передаваемой разъемом. Указанное обстоятельство вынудило обратиться к использованию шлицевых или зубчатых стыков, которые в настоящее время нашли широкое распространение в отечественном и зарубежном автомобильном дизелестроении. Главным достоинством зубчатого стыка является его способность передавать значительные перерезывающие нагрузки и повышать жесткость упругого контура корпуса подшипника, хотя технологическая обработка зубчатых поверхностей стыков представляет значительные технологические трудности, связанные с жесткими допусками на точность изготовления зубца и площади контактирования. Кроме того, шатун с косым разъемом менее технологичен и требует более жесткого контроля усилия затяжки резьбового соединения и качества монтажа вкладышей подшипников. При этом в кривошипной головке с косым разъемом затруднено оптимальное и рациональное размещение металла, обеспечивающее требуемую жесткость кривошипной головки с точки зрения улучшенной гидродинамики масляного слоя подшипника скольжения. К тому же в условиях эксплуатации зубчатого стыка, как показывает отечественный и зарубежный опыт, его поверхностный слой менее способен противостоять усталости из-за природной склонности к концентрации напряжений, возникновению и развитию усталостных трещин, износу, коррозии и т.д. Изложенное позволяет констатировать, что к сложной проблеме повышения эксплуатационной надежности элементов кривошипно-шатунных механизмов сельскохозяйственных и автомобильных дизелей требуются принципиально новые подходы.

Моторесурс кривошипной головки шатуна таких ДВС дизеля в большей степени зависит от качества сборки ответственных резьбовых соединений шатунных болтов. Прочность последних должна рассматриваться одновременно с прочностью и жесткостью всего шатуна с обеспечением гарантированной замкнутости стыка кривошипной головки. Потеря затяжки приводит к нарушению замкнутости стыка, к выходу из строя шатунного болта и к аварийному разрушению всего дизеля. К тому же задача обеспечения надежности и долговечности шатунных болтов на этапе проектирования не может быть решена полностью. Анализ характера поломок шатунных болтов показывает, что 20 % из них носят усталостный характер, а это доказывает: шатунный болт является сложной и труднодоступной для исследования деталью. Этим и объясняется поиск новых путей решений с целью повышения эксплуатационной надежности высоконагруженного резьбового соединения шатуна.

Важное значение в решении задачи повышения эффективности машиностроения имеет проблема повышения коэффициента использования металла при изготовлении элементов кривошипно-шатунных механизмов. Об актуальности этой проблемы в производстве, например, шатунов для автомобильных дизелей типа ЧН 21/21 ЗАО «Волжский дизель им. Маминых» говорит тот факт, что коэффициент использования металла в них составляет 0,280,40, что является нерациональным. В лучших зарубежных аналогах шатунов фирм «Крупп», СКЛ (Германия), «Вяртсила» (Финляндия) и др. он достигает 0,85-0,95. В связи с этим возникает необходимость изыскания и обоснования перспективных технологий получения заданных эксплуатационных свойств конструкций при сокращении затрат материала. Нет сомнения в актуальности проблем, связанных с разработкой и реализацией мероприятий по повышению указанного критерия. Для их осуществления необходимо знание основ науки о поверхностном пластическом деформировании, включающей оценку параметров и свойств дефектного слоя, получаемого при точной штамповке шатунов, оценку его влияния на прочностные свойства и разработку технологии упрочнения поверхностного слоя, обеспечивающей соответственно компенсацию его негативного влияния.

Изложенное позволяет констатировать, что проблемы повышения эксплуатационной надежности элементов кривошипно-шатуиных механизмов автомобильных и сельскохозяйственных дизелей технологическими и конструкторскими методами актуальны, и последние еще больше возрастают в связи с разработкой и освоением на ЗАО «Волжский дизель им. Маминых» нового семейства дизелей типа ЧН 21/21 рядной и V-образной модификаций для стационарной и передвижной энергетики: дизелей 6ДМ-21А для дизель-генераторов сельскохозяйственных установок по программе «Малая энергетика», дизелей 6ЧН 21/21 для маневровых тепловозов ТГМ-4А, силовых агрегатов СА-10 для буровых установок, автомобильных дизелей ДМ-21А для автосамосвалов БелАЗ. Научные и практические результаты работы выполнены в соответствии с грантом Президента Российской Федерации № НШ-2064.2003.8 и использованы в плановых научно-исследовательских работах в 2000-2003 г,г.

Цель исследования: Повышение эксплуатационной надежности элементов шатунов дизелей технологическими методами с использованием поверхностного пластического деформирования.

Объект исследования: шатуны высокофорсированных дизелей 6ЧН 21/21 (6ДМ-21А).

Предмет исследования: технологический метод повышения эксплуатационной надежности шатунов автомобильного дизеля.

Методы н средства исследований. Поставленные задачи требовали параллельного применения теоретических и экспериментальных методов исследования. Теоретические исследования были проведены с использованием расчетно-аналитических методов теории упругости, строительной механики стержневых систем, сопротивления материалов и метода конечных элементов.

Экспериментальные методы исследований базировались: на электротензометрии, механических методах и приборе «Stresscan - 500» при исследовании начальных остаточных напряжений после дифференцированной гидродробеструйной обработки шатунов и образцов-свидетелей.

Научная новизна. Развиты и решены поставленные практикой задачи теории напряженного состояния шатунов высокофорсированных V-образпых автомобильных дизелей на основе метода конечных элементов. Применением метода конечных элементов в сочетании с контактным конечным элементом смоделирован процесс проскальзывания и раскрытия стыка кривошипной головки шатуна, а с учетом изгибных напряжений проанализирована силовая схема работы шатунного болта.

Разработан и апробован на практике метод поверхностного пластического деформирования шатуна и образцов-свидетелей дифференцированным гидродробеструйным упрочнением. Теоретически оценены начальные остаточные напряжения в поверхностном слое высоконагруженных элементов шатунов после поверхностного пластического деформирования.

Практическая ценность. Предложенный метод дифференцированного гидродробеструйного упрочнения наружной поверхности шатунов повышает эксплуатационную надежность путем снижения неравномерности результирующих напряжений и повышает коэффициент использования металла.

Конструкционно-технологическое решение шатунного болта снижает концентрацию напряжений и составляющую инерционного нагружения, чем повышается эксплуатационная надежность болтового соединения кривошипной головки шатуна и дизеля в целом.

Реализация результатов работы. На основании разработанных комплексных методов были выявлены недостатки шатунов, ограничивающие надежность в эксплуатации, определены пути активного совершенствования шатунов, выявлены имеющиеся резервы и направления по снижению металлоемкости и повышения коэффициента использования металла технологическими методами. В ЗАО «Волжский дизель им. Маминых» и других организациях серийно внедрен комплекс мероприятий по повышению эксплуатационной надежности высокофорсированных дизелей малоотходными технологическими методами.

Результаты выполненных в работе исследований и разработок нашли отражение в нормативных материалах по автомобильному дизелестроению, в технологических отчетах ЗАО «Волжский дизель им. Маминых». По мере разработки они были применены при проектировании, совершенствовании и эксплуатации нескольких поколений автомобильных высокофорсированных дизелей, созданных в ЗАО «Волжский дизель им. Маминых», в каждом из которых был достигнут высокий технологический уровень и эксплуатационная надежность, включая модификации, отмеченные государственными премиями, аттестованы на высшую категорию качества и поставленные в ряд зарубежных стран (Иран, Ирак, Алжир, Куба, Йемен, Эфиопия и др.).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались: на V Российской научной конференции «Векторная энергетика в технических, биологических и социальных системах» (БИБиУ, Балаково, 2002г.); на Международной научно-практической конференции «Современные проблемы технического сервиса в агропромышленном комплексе» (Москва, 2002г.); на Межгосударственных научно-технических семинарах «Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания в АПК СНГ» (СГАУ Саратов, 2001-2003г.); на VI Всероссийской научно-практической конференции «Современные технологии в машиностроении» (Пенза, 2003г.); на VIII Международной научно-технической конференции «Проблемы машиностроения и технологии материалов на рубеже веков» (Пенза, 2003г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 13 работ в центральной печати и сборниках научных трудов, в том числе патент РФ на изобретение. Объем публикаций составляет 4,89 п.л., в том числе только автору принадлежит 1,74 п.л.

Структура п объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы, приложений. Работа изложена на 133 страницах машинописного текста, содержит 51 рисунок, 15 таблиц, список литературы содержит 100 источников.

2. Результаты исследования напряженного состояния в эксплуатационных условиях знакопеременного циклического нагружения с применением МКЭ позволяют более верно судить об эксплуатационной надежности конструкции по критерию усталостной прочности. Показано, что использование ККЭ в решении задачи стыкового соединения кривошипной головки шатуна более достоверно моделирует нагружение шатунного болта в предварительно затянутом соединении кривошипной головки. Расчетная методика МКЭ по определению напряжений в шатунных болтах, сохраняя единую схему идеализации упругой системы «шатун-болт» позволяет определить уровень изгибных напряжений в стержне болта, являющихся следствием сложной деформации кривошипной головки шатуна.

3. Для проверки достоверности расчета напряженного состояния шатуна и его элементов, а также определения среднего напряжения цикла с целью назначения начальных остаточных напряжений при ППД проведена экспериментальная оценка. Сопоставление расчетных напряжений с экспериментальными данными показывает, что разность значений напряжений, полученная тем и другим способами, не превышает 10%, то есть точность расчета МКЭ лежит в пределах погрешности эксперимента.

4. Разработан и освоен на практике малоотходный метод дифференцированного гидродробеструйного упрочнения шатунов, позволяющий активно управлять ППД различных участков поверхности конструкции, что дает возможность существенно повысить неравномерность нагружения смежных объемов металла и равнопрочность конструкции при усталостном нагружении. Предполагаемая технология позволяет снизить материалоемкость процесса до 50%, довести коэффициент использования материала до К0,8-0,9, снизить трудоемкость изготовления шатуна на 3-4 н.ч., освободить 11-12 фрезерных станков и рабочих, их обслуживающих. Изучены и показаны пути повышения эксплуатационной надежности шатунных болтов и зубчатых стыков (патент РФ № 2219043) шатунов конструкторско-технологическими методами. Гидродробеструйным упрочнением шатунных болтов снижается уровень концентрации напряжений на 27%, что выходит за пределы погрешности измерений и обеспечивает повышение предела усталостной прочности и работоспособности шатунных болтов высокофорсированных дизелей.

5. Проведена теоретическая оценка начальных остаточных напряжений в поверхностном слое высоконагруженных элементов шатунов после поверхностного пластического деформирования. Сравнительный анализ начальных остаточных напряжений на примере зубчатого стыка шатуна показывает удовлетворительную сходимость результатов расчета с экспериментальными данными. Анализ эпюр показывает, что при дифференцированном ППД гидродробеструйной обработкой неравномерность распределения результирующих напряжений по отдельным сечениям шатуна снижается в 5-5,5 раз и, соответственно, повышается равнопрочность и эксплуатационная надежность конструкции по критерию «усталостная прочность».

6. Анализ технического состояния деталей и узлов дизеля устанавливает возможность их повторного использования. Введение в ремонтную технологию ГДО позволяет нейтрализовать дефектный слой, образованный в процессе работы дизеля, снижающий эксплуатационные характеристики шатунов, а так же повысить предел усталостной прочности в областях подверженных усталостному разрушению. Снижение удельных затрат на ремонт составило 145,6%.

7. Результаты диссертационной работы внедрены в производство и народное хозяйство с годовым экономическим эффектом 2000,75 тыс. руб.

РЕКОМЕНДАЦИИ

1. В результате разработки теории и практики внедрения поверхностного пластического деформирования дифференцированной гидродробеструйной обработкой шатунов были обеспечены повышение долговечности и надежная эксплуатация шатунов в серийно изготавливаемых высокофорсированных автомобильных дизелях, что является подтверждением важности народнохозяйственного значения выполненной работы. Разработанные технологические методы повышения эксплуатационной надежности шатунов рекомендуются для широкого внедрения в отечественном и зарубежном автомобильном и сельскохозяйственном дизеле-строении.

2. В результате сравнительной оценки расчетных и экспериментальных исследований начальных остаточных напряжений в зубчатом стыке шатуна после ППД установлено несоответствие в 13%, что позволяет рекомендовать разработанную методику с приемлемой точностью для расчета начальных остаточных напряжений в деталях разнородной упругости.

3. Разработаны новая конструкция и технологический процесс ППД шатунных болтов высокофорсированных автомобильных дизелей, повышающие в 2,4 раза эксплуатационную надежность шатунного болта и снижающие эффективный коэффициент концентрации напряжений в 1,94 раза. Конструкторско-технологические методы повышения эксплуатационной надежности шатунных болтов рекомендуются для внедрения в отечественном и зарубежном дизелестроении. Принимая во внимание, что возникновение и развитие усталостной трещины в шатунном болте является событием случайным и независимым, представляется целесообразным изучить этот вопрос с учетом ППД в вероятностном аспекте.

4. Технологический метод повышения коррозионной прочности зубчатого стыка кривошипной головки шатуна ППД гидродробеструйным упрочнением ликвидирует начальные остаточные растягивающие напряжения, заменяя их начальными остаточными напряжениями сжатия. Полученные положительные результаты позволяют применять ППД как окончательную финишную операцию обработки зубчатых стыков шатунов без влияния на чистоту поверхности и размеры зуба.

5. Из-за отсутствия данных по усталостным характеристикам материала шатуна после ППД заключительное суждение о живучести шатуна может быть сделано по результатам статистической серии испытаний натуральных однотипных конструкций. Дальнейшее развитие метода расчета живучести конструкций ППД дифференцированным гидродробеструйным упрочнением основано на вероятностных представлениях, позволяющих обосновать допустимый запас усталостной прочности с необходимой достоверностью и определить ресурс в связи с вероятностью отказа. Зная же с допустимой вероятностью отказа ресурс шатунов, предоставляется возможность прогнозировать живучесть проектируемых и эксплуатируемых шатунов, планировать для них потребность в запасных частях для ремонта.

1. А.с. СССР № 1656205, кл-F 16С7/00, 1991г.

2. Авиационные поршневые двигатели / Под ред. И.Ш. Неймана. М.: Оборонгиз, 1950. 450 с.

3. Биргер И.А. Расчет на прочность деталей машин: Справочное пособие / И.А. Биргер, Б.Ф. Шарр, P.M. Шнейдерович М.: Машиностроение, 1966. 459 с.

4. Биргер И.А. Остаточные напряжения / И.А. Биргер М.: Машгиз, 1963. 232 с.

5. Василевский Б.И. Дискретная модель и граничные условия в расчета шатуна методом конечных элементов / Б.И. Василевский; ЦНИДИ. Л.: 1997. №259.

6. Ваншейдт В.А. Конструирование и расчеты прочности дизелей / В.А. Ваншейдт. Л.: Судостроение, 1969. 639 с.

7. Вахтель В.Ю. Исследование напряжений в шатуне / В.Ю. Вахтель // Тракторы и сельхозмашины. 1962. №7. С. 10-13.

8. Вихерт М.М. Конструкция и расчет автотракторных двигателей / М.М. Вихерт.-М.: Машиностроение, 1964. 552 с.

9. Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы / Р. Галлагео; Пер. с англ. М.: Мир, 1984. 428 с.

10. Дизели: Справочник / Под общ. ред. В.А. Ваншейдта. М.: Машиностроение, 1977. 599 с.

11. З.Докукин Г.И. Исследование процессов отделочно-упрочняющей обработки изделий методами ППД / Г.И. Докукин, С.П. Косырев. Саратов: СПИ, 1989. 26 с.

12. М.Докукин Г.И. Исследование процесса нанесения износостойких покрытий на режущие поверхности инструментов вакуумным ионно-плазменным методом / Г.И. Докукин, В.И. Халин. Саратов: СПИ, 1990. 14 с.

13. Долецкий В. А. Увеличение ресурса машин технологическими методами / В.А. Долецкий и др. М.: Машиностроение, 1978. 215 с.

14. Зенкевич O.K. Метод конечных элементов в технике / O.K. Зенкевич. М.: Мир, 1975. 541 с.

15. Иванов В.П. Экспериментальные исследования кривошипной головки шатуна двигателя Д-70 / В.П. Иванов и др. // ДВС: Сб.; ХГУ.Харьков, 1970. Вып. 12. С. 81-86.

16. Исаев А.И., Выбор оптимальной толщины образца при определении остаточных напряжений в поверхностном слое / А.И. Исаев, А.Н. Овсеенко // Вестник машиностроения 1967. №8. С. 74-76.

17. Кинасошвили Р.С. Расчет прочности шатунов авиационных двигателей / Р.С. Кинасошвили. -М.: ЦИАМ, 1945. Вып. 66. С. 3-69.

18. Клюшин А.Р. Напряженное состояние шатуна высокофорсированного дизеля в связи с технологией изготовления и условиями эксплуатации. / А.Р. Клюшин, С.П. Косырев // Динамика и прочность автомобиля. -М.: Ин-т проблем механики РАН, 1990. С. 109-110.

19. Когаев В.П. Расчеты на прочность при напряжениях, переменных во времени / В.П. Когаев. М.: Машиностроение, 1977. 232 с.

20. Косырев С.П. Упругопластическое деформирование шатунного болта высокофорсированного дизеля / С.П. Косырев, JI.A. Сорокина // Актуальные проблемы транспорта Поволжья и пути их решения: Межвуз. науч. сб. Саратов: СГТУ, 2001. С. 124-126.

21. Косырев С.П. Повышение коррозионной прочности зубчатого стыка кривошипной головки шатуна высокофорсированного дизеля технологическим методом / С.П. Косырев, JI.A. Сорокина. // Инновации в машиностроении: Сб. статей: Пенза: ПДЗ, 2002. С. 121123.

22. Косырев С.П. Повышение надежности шатунных болтов высокофорсированных дизелей / С.П. Косырев, А.В. Разуваев, JI.A. Сорокина//Двигателестроение, 2002. №4. С.5-6.

23. Косырев С.П. Живучесть шатунов высокофорсированных дизелей / С.П. Косырев // Изв. вузов. Машиностроение. 1989. №10. С. 73-76.

24. Косырев С.П. Оценка начальных остаточных напряжений в материалах разнородной упругости нагруженных деталей высокофорсированных дизелей с позиции энергетики векторного нагружения / С.П. Косырев,

25. Jl.A. Сорокина, P.M. Рафиков, E.A. Комиссаренко // Векторная энергетика в технических, биологических и социальных системах: Докл. 5 Российской научн. конф. Балаково: СООО «АН ВЭ», 2002. С. 11-19.

26. Косырев С.П. Циклическая долговечность шатунов форсированных дизелей / С.П. Косырев // Надежность и контроль качества. 1987. №1. С. 37-39.

27. Косырев С.П. Исследование остаточных напряжений в высоконагруженных деталях форсированных дизелей / С.П. Косырев, А.В. Разуваев, JI.A. Сорокина, P.M. Рафиков, Е.А. Комиссаренко // Двигателестроение. 2003. №2. С. 21-24.

28. Косырев С.П. Опыт промышленного применения гидродробеструйного упрочнения шатунов высокофорсированных дизелей / С.П. Косырев // Проблемы экономичности и эксплуатации ДВС в АПК: Материалы Всесоюзного научн.-техн. семинара. Саратов: СГУ, 1991. С. 45-59.

29. Кудрявцев И.В. Основы выбора режима упрочняющего поверхностного наклепа ударным способом / И.В. Кудрявцев М.: ЦНИИТМАШ, 1965. Кн. 108. С. 57-62.

30. Кудрявцев И.В Усталость крупных деталей машин / И.В. Кудрявцев, Н.Е. Наумченко, Н.М. Саввина. М.: Машиностроение, 1981. 240 с.

31. Маковецкий В.А. Распределение усилий в кривошипной головке шатуна мотоциклетного двигателя / В.А. Маковецкий // Труды ЧПИ. 1971. С. 110-115.

32. Морозов Е.М. Метод конечных элементов в механике разрушения / Е.М. Морозов, Г.П. Никишов. М.: Наука, 1980. 256 с.

33. Овсеенко А.Н. Технологические остаточные деформации маложестких деталей и методы их снижения / А.Н. Овсеенко // Тяжелое машиностроение. 1991. №2. С.58.

34. Овсеенко А.Н. Состояние поверхностного слоя лопаточных материалов после различных видов деформационного упрочнения / А.Н. Овсеенко, А.Р. Клюшин //ЦНИИТМАШ, 1989. Кн. 105. С. 73-79.42.

35. Овсеенко А.Н. Влияние напряженного состояния на образование остаточных напряжений и деформаций деталей при ППД / А.Н. Овсеенко, А.Р. Клюшин // Тез. докладов VIII Всесоюзной конференции по конструкционной прочности деталей. Куйбышев: КуАИ, 1981. С.54.

36. Нейбер Г. Концентрация напряжений / Г. Нейбер. М.-Л.: ОГИЗ, 1947. 204 с.45.0рлин А.С. Расчет напряженно-деформированного состояния поршней /А.С. Орлин, Н.А. Иващенко, А.В. Тимохин // Известия вузов. Машиностроение. 1977. № 5. С. 73-78.

37. Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием / Л.Г. Одинцов. М.: Машиностроение, 1987. 327 с.

38. Петросов В.В. Гидродробеструйное упрочнение деталей и инструмента /В.В. Петросов. М.: Машиностроение, 1977. С. 82-85.

39. Плюксне Н.И., Гончаров В.П. Приближенная оценка напряженного состояния кривошипной головки шатуна / Н.И. Плюксне, В.П. Гончаров // Двигатели внутреннего сгорания. Харьков: ХГУ, 1971. № 15. С. 12-18.

40. Повышение прочности и долговечности деталей машин пластическим деформированием: Сб. докладов на Всесоюзной научно-технической конференции М.: ОНТИ ЦНИИТМАШ, 1970. Вып. 90. 262 с.

41. Петросов В.В. Повышение надежности и долговечности деталей двигателей ППД / В.В. Петросов // Конструкционная прочность двигателей: Материалы конф. Куйбышев, 1970. С. 21-22.

42. Петросов В.В. Упрочнение лопаток газотурбинного двигателя обработкой дробью / В.В. Петросов // Влияние технологических факторов на качество и надежность лопаток турбин: Материалы совещания. М., 1962. С. 138-154.

43. Петросов В.В. Гидродробеструйная обработка деталей / В.В. Петросов // Машиностроитель. 1966. № 9. С. 22.

44. Петросов В.В. Новые способы и установки для гидродробеструйного упрочнения деталей / В.В. Петросов // Экспериментальные исследования конструкционной прочности материалов и деталей машин. М.: Машиностроение, 1967. С. 207-213.

45. Петросов В.В. Гидродробеструйный способ упрочнения деталей машин / В.В. Петросов // Размерно-чистовая и упрочняющая обработка ППД. М.: Машиностроение, 1968. С. 68-74.

46. Петросов В.В. Повышение надежности и долговечности деталей двигателей ППД / В.В. Петросов // Конструкционная прочность двигателей. Куйбышев: 1970. С. 21-22.

47. Петросов В. В. Теплофизика дробеударного упрочнения / В.В. Петросов //Теплофизика технологических процессов. Саратов, 1975. С. 97-106.

48. Петросов В. В. Повышение надежности и долговечности деталей гидродробеструйной обработкой / В.В. Петросов // Вестник машиностроения, 1977. № 4. С. 60.

49. Петросов В. В. Некоторые основы теории ГДО / В.В. Петросов // Прогрессивные технологические методы повышения надежности и долговечности деталей машин и инструмента. Куйбышев, 1977. С. 104-110.

50. Петросов В.В., Сулима В. И. Гидродробеструйное упрочнение зубчатых колес / В.В. Петросов, В.И. Сулима // Использование методов ППД в машиностроении. Владимир, 1981. С. 65-66.

51. Полевой С.Н. Упрочнение металлов / С.Н. Полевой, В.Д. Евдокимов. -М.: Машиностроение, 1986. 319 с.

52. Папшев Д.Д. Влияние соотношения механических факторов на степень упрочнения при обработке методами поверхностного пластического деформирования / Д.Д. Папшев, A.M. Пронин // Новые методы упрочнения и обработки металлов. Новосибирск: НЭТИ, 1979. 218 с.

53. Папшев Д.Д. Повышение износостойкости режущего инструмента модифицированием поверхностного слоя с упрочнением / Д.Д. Папшев, JI.H. Човнык, Л.Э. Маслова // Новые методы упрочнения и обработки металлов. Новосибирск: НЭТИ, 1979. 218 с.

54. Певзнер В.Х. Упрочнение инструмента плазменным напылением / В.Х. Певзнер, Р.И. Комиссаренко. Технология и организация производства. 1976. №11. С. 48-49.

55. Повышение износостойкости режущего инструмента из стали Р6М5 / М.С. Борушко, В.Н. Барков и др // Технология и организация производства. 1978. №2.

56. Повышение стойкости инструмента вакуумным напылением / Г.П. Богачев, В.П. Гончаренко и др // Технология и организация производстваю 1976. № 11,.С. 47-48.

57. Полевой С.Н Обработка инструментальных материалов / С.Н. Полевой, В.Д. Евдокимов. Киев: Техника, 1980. 150 с.

58. Применение лазерной закалки для поверхностного упрочнения инструментальных сталей / Е.В. Бративник, B.C. Великих и др // Технология и организация производства. 1980. № 1. С 42.

59. Розин JI.A. Метод конечных элементов в применении к упругим системам / JI.A. Розин. М.: Стройиздат, 1977. 129 с.

60. Рекомендации по применению процессов поверхностного упрочнения деталей машин. М.: ЦНИИТМАШ, 1981. 14 с.

61. Рыковский Б. П. Местное упрочнение деталей поверхностным наклепом / Б.П. Рыковский М.: Машиностроение, 1985. С. 14-16.

62. Саверин М.М. Дробеструйный наклеп / М.М. Саверин М.: Машгиз, 1955.312 с.

63. Серебряков В.И. Технологическое обеспечение качества изделий машиностроения / В.И. Серебряков, А.Н. Овсеенко, М. Гоек. М.: МГТУ «Станкин», 1998. 48с.

64. Серенсен С.В. Несущая способность и расчет детален на прочность: Руководство и справочное пособие / С.В. Серенсен и др / Под ред. С.В, Серенсена. М.: Машиностроение, 1985.488 с.

65. Сухарев И.П. Прочность шарнирных узлов машин / И.П. Сухарев. М.: Машиностроение, 1977. 256 с.

66. Технологические остаточные напряжения / Под ред. А.В. Подзея. М.: Машиностроение, 1973. С. 156.

67. Тимошенко С. П. Механика материалов / С.П. Тимошенко, Дж. Гере. -М.: Мир, 1976. С. 222-223.

68. Туричин A.M. Электрические измерения неэлектрических величин / A.M. Туричин. -М.: Энергия, 1966. 575 с.

69. Цветков В.Т. Двигатели внутреннего сгорания / В.Т. Цветков.- Харьков ХГУ, 1960. 656 с.

70. Хазанов М.С. Влияние обезуглероженного слоя на служебные свойства коррозионной стали 20X1ЗШ / М.С. Хазанов и др. // Энергомашиностроение. 1987. №8. С. 71-78.

71. Швецов А.В. Базовые детали машин / А.В. Швецов и др. JL: Машиностроение, 1967. 252 с.

72. Шляхтов В. А. Исследование напряжений в шатуне быстроходного судового дизеля 64НСП 12/14 при действии статической нагрузки. -ЛИВТ.: 1972., Вып. 133. С. 29-34.

73. Шмидтманн Е. Влияние напряжения, температуры и вязкости разуршения материала на процесс распространения трещины в высокопрочной стали при циклическом нагружении / Е. Шмидтманн. М.: Металлургия, 1983. С. 315-322.

74. Фиргер И.В. Термическая обработка сплавов / И.В. Фирген Л.: Машиностроение, 1982.304 с.

75. Футорянский Ю.В. Эффективные методы упрочнения стальных изделий. Куйбышев, 1978. 88 с.

76. Юдин Д.Л. Упрочнение поверхности зубьев тяговой передачи наклепом по всему профилю / Д.Л. Юдин // Качество поверхностей деталей. №5.М.: Изд-во АН СССР, 1961. 47с.

77. Пат. РФ № 2219043. Способ обработки зубчатого стыка кривошипной головки шатуна / Косырев С.П., Разуваев А.В., Сорокина Л.А., 2003. Бюл. №35. 6с.

78. Auswizkung hoher Druckanstiegsgeschwindigkeiten auf die Bouteilbean-spruchung eines Hubkolbenmotor: Diss.Dokt. Jng / Wachtmeister G.-Fak. Maschinen Techn. Univ. Munchen, C. 1988. 190 c.

79. Affenzeller J., Thien C.E. Some investigations of the schorter Schank of the big end of a diagonally split connecting rod. Barcelone: CJMAC, 1975. P. 191-192.

80. Bremi P. Berechnung der Spaungen und wichtigsten Deformation an einem Schubstangenkopf mit Hilfe eines electronishen Rechenautomaten / P. Bremi //Technishe Rundshau Sulzer. 1971. - №1. - P. 59-64.

81. Chapoux B. Mesures des contraintes dynamiques sur les organes moteuret transmission d'un vechicule automobile / B. Chapoux // Sia. -1956. -№9.-P.5-9.

82. Holt J.S. High Temperature plasticity analisis of diesel engine components / J.S, Holt, B. Parsons. // Non - linear Probl. Stress Anal. - 1978. - P. 437460.

83. Holland J. Beitrog zur Erfassung Schmierver haltnisse in Verbrennungskraft machinen / J. Holland // VDJ. - Forschungen 475, Dusseldorf. - 1959 - S. 33.

84. Schutze B. Probleme bei Modelluntersuchungen an Pleuel kopfen / B. Schutze // Machinenbautechnik. 1967. № 16,2. - P. 7-11.

85. Sproless E.S. The mechanicm of material removal in fretting / T.S. Sproless, D. J. Duguette // Wear. 1978. - V. 49. - JVb 2. - P. 339-352.

86. Kleimola M.E. Vervendung der Fimite Element - Metode bei der Entwiclung von Dieselmotoren / M.E. Kleimola, H.K. Holmgren. // MTZ. Motorvechnische Zeitschrift. -1976. №37.6. -S. 231-234.

87. Chan S.K. A Finite element method of countact Problems of solid Bodies / S.K. Chan, Y.S. Tube // International Journal of Machanical Seience, Part I and II. 7, 1971, vol 13.

88. Satoshi O. Afinite Element Analysis of Reinforced Contact Problems / O. Satoshi. //. Bull of the J.S.M.E., vol 16 №95, May, 1973. P.74-83.

89. Borgeand P. Die Sulzer / P. Borgeand // Motoren, A25 23c.

90. First International Conference on Shot Peening Paris, 14-17 September, 1981.

91. Sproless E.S. The mechanism of material removal in fretting / E.S. Sproless, D.Y. Duguette // Wear. 1978. v. 49, №2. P. 339-352.