автореферат диссертации по транспорту, 05.22.10, диссертация на тему:Повышение послеремонтного ресурса механизма сцепления грузового автомобиля обеспечением центрирования ведущих дисков

¡ах рукописи

Хуснетдинов Шамиль Сабирович

ПОВЫШЕНИЕ ПОСЛЕРЕМОНТНОГО РЕСУРСА МЕХАНИЗМА СЦЕПЛЕНИЯ ГРУЗОВОГО АВТОМОБИЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЕМ ЦЕНТРИРОВАНИЯ ВЕДУЩИХ ДИСКОВ

05.22.10 - Эксплуатация автомобильного транспорта

15 АПР 2015

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Оренбург-2015 005567472

005567472

Работа выполнена в Набережночелнинском институте (филиале) федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Казанский (Приволжский) федеральный университет».

Научный руководитель -

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Кулаков Александр Тихонович

Асоян Артур Рафикович,

доктор технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.», профессор кафедры автомобилей и автомобильного хозяйства;

Ведущая организация -

Славненко Владимир Петрович,

кандидат технических наук, филиал ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный авиационный технический университет» в г. Кумертау, доцент кафедры технологии производства летательных аппаратов

ФГБОУ ВПО «Нижегородский государственный технический университет имени P.E. Алексеева»

Защита диссертации состоится 4 июня 2015 г. в 15:00 на заседании диссертационного совета Д 212.181.02, созданного на базе ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет», по адресу: 460018, г. Оренбург, пр. Победы, 13, ауд. 170208.

С диссертацией и авторефератом диссертации можно ознакомиться в библиотеке и на сайте (www.osu.ru) ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет».

Автореферат диссертации разослан О Я апреля 2015 г.

Ученый секретарь ~

диссертационного совета ' Рассоха Владимир Иванович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. С каждым годом повышаются требования к производительности грузовых автомобилей, их эксплуатационной надёжности, а также к уровню материальных затрат на эксплуатацию, обслуживание и ремонт. Для этого ведутся постоянные изыскания путей повышения ресурса деталей, узлов и агрегатов автомобилей.

Значительная доля (до 30 %) от общих затрат на ремонт автомобилей КАМАЗ приходится на силовые агрегаты, для которых характерны частые отказы сцеплений с крестово-фрикционной муфтой (КФМ). Средняя наработка до предельного состояния сцеплений составляет менее 80 тыс. км. Послеремонтный ресурс сцепления еще ниже вследствие несовершенства применяемых технологий. Отказы сцепления приводят к потере автомобилем работоспособности, к увеличению простоев автомобилей, материальных и трудовых затрат, а также являются причиной ухудшения технико-экономических, экологических параметров силового агрегата.

В связи с этим, исследования, направленные на повышение послеремонгного ресурса сцеплений с КФМ, выполненные в рамках научного направления Набережно-челнинского института (филиала) ФГАОУ ВПО «Казанский (Приволжский) федеральный университет» (НЧИ КФУ) и научно-практических мероприятий ОАО «Ремдизель» (г. Набережные Челны), являются актуальными.

Объект исследования - процесс изменения технического состояния крестово-фрикционной муфты механизма сцепления грузового автомобиля в эксплуатации.

Предмет исследования - закономерности образования дисбаланса из-за износа рабочих поверхностей крестово-фрикционной муфты и смещения ведущих дисков.

Цель исследования - повышение послеремонтного ресурса механизма сцепления и эффективности эксплуатации грузовых автомобилей обеспечением центрирования ведущих дисков при ремонте.

Задачи исследования:

1) разработать модель, объясняющую высокую интенсивность изнашивания сопряжений «шип-паз», образование динамических нагрузок, потерь мощности, низкий ресурс сцепления;

2) теоретически обосновать способы центрирования ведущих дисков сцеплений с КФМ;

3) разработать усовершенствованный ремонтный комплект сцепления с центрированием ведущих дисков и экспериментально исследовать эффективность его применения;

4) разработать технологию центрирования ведущих дисков при ремонте и для различных условий эксплуатации.

Методы исследования, достоверность и обоснованность результатов.

Исследования выполнены с использованием теории надёжности автомобилей; теории автомобильных двигателей; теории вероятностей и математической статистики. Экспериментальные исследования выполнялись с использованием принятых в ремонтном производстве методик и оборудования, разработанных лично автором. Достоверность научных положений работы обуславливается методологической базой исследования, обоснованностью принятых допущений при разработке расчет/

ных моделей, высокой сходимостью экспериментальных данных с результатами собственных теоретических исследований и данными других авторов.

Положения, выносимые на защиту, обладающие научной новизной:

- модель образования динамических нагрузок и их влияния на снижение ресурса, механические потери при изнашивании рабочих поверхностей КФМ сцепления;

- закономерность изнашивания КФМ сцепления и изменения взаимного положения ведущих дисков и маховика в процессе эксплуатации;

- методика оценки технического состояния сцепления по виброакустическим параметрам двигателя;

- способы и технологии центрирования ведущих дисков сцепления при ремонте в различных условиях.

Практической значимостью работы является:

- повышение ресурса сцепления после ремонта до 122 тыс. км;

- повышение технико-эксплуатационных показателей автомобилей, а также снижение уровня вибраций и шума силовых агрегатов и трансмиссии в эксплуатации при центрировании ведущих дисков сцепления.

Реализация результатов работы. Ремонт сцеплений с применением усовершенствованного ремонтного комплекта сцепления с центрированием ведущих дисков внедрен в ОАО «Ремдизель». Прошли производственные испытания на заводе двигателей ОАО «КАМАЗ» усовершенствованные ремонтные комплекты сцепления с центрированием ведущих дисков для производства в запасные части.

Основные результаты используются в учебном процессе Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А., Казанского (Приволжского) федерального университета, Оренбургского государственного университета.

Апробация работы. Основные результаты работы обсуждались и получили одобрение на всероссийской научно-практической конференции (ВНПК) «Проблемы функционирования систем транспорта» (Тюмень, 2011 г.), IV международной научно-практической конференции (МНПК) «Перспективные направления развития автотранспортного комплекса» (Пенза, 2011 г.), ВНПК «Машиностроение: проектирование, конструирование, расчет и технологии ремонта и производства» (Ижевск, 2012 г.), III ВНПК «Инновационно-промышленный салон. Ремонт. Восстановление. Реновация» (Уфа, 2012 г.), международном научно-техническом семинаре «Проблемы экономичности и эксплуатации автотракторной техники» (Саратов, 2013 г.), первой всероссийской научно-технической конференции «Современная техника и технологии: проблемы, состояние и перспективы» (Рубцовск, 2011 г.), МНПК «Ремонт. Восстановление. Реновация» (Уфа, 2014 г.), МН11К «Транспорт. Экономика. Социальная сфера. (Актуальные проблемы и их решения)» (Пенза, 2014 г.), межкафедральных научных семинарах автомобильного отделения НЧИ КФУ (2010-2015 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 19 печатных работ, в числе которых 4 статьи в рецензируемых научных журналах из «Перечня...» ВАК и решение о выдаче патента РФ на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка использованных источников из 136 наименований, приложений, и содержит 181 страницу, в том числе 24 таблицы и 63 рисунка.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследования, определены объект, предмет, цель и задачи исследования, отражены научная новизна полученных в работе результатов и их практическая значимость.

В первом разделе представлены анализ причин низкого фактического ресурса и больших затрат в эксплуатации на ремонт, а также сущности протекающих рабочих процессов в сцеплении автомобиля. Дано обоснование влияния центрирования ведущих дисков сцепления на снижение надёжности.

Большой вклад в разработку основных принципов ремонта и надёжности деталей, узлов и агрегатов автомобилей внесли такие ученые, как Ф.Н. Авдонькин,

A.Р. Асоян, Н.Я. Говорущенко, Б.В. Гольд, М.А. Григорьев, A.C. Денисов, Г.В. Кра-маренко, Р.В. Кугель, Е.С. Кузнецов, В.М. Михлин, A.C. Проников, В.П. Славненко, М.М. Хрущев, В.А. Шадричев. Обеспечению работоспособности механизмов сцепления посвящены работы A.C. Антонова, А.И. Гришкевича, И.А. Долгова, Ю.К. Есеновского-Дашкова, A.B. Карпова, И.В. Мельникова, JI.A. Румянцева,

B.М. Шарипова, В.Я. Юденко и других. В основном труды этих ученых посвящены расчету геометрических параметров, сил и моментов трения, определению тепловых и силовых нагрузок, долговечности и испытаниям фрикционных элементов. Несмотря на их значительный вклад в области ремонта и надёжности сцеплений в эксплуатации существуют проблемы по отказам из-за больших износов поверхностей, образующих КФМ.

Только в гарантийный период за первый год эксплуатации завод-изготовитель ОАО «КАМАЗ» получает в среднем 0,14 % рекламаций по отказам сцепления с КФМ, таких как: «заклинивание шипов ведущих дисков в пазах маховика» - 32 %; «поломка коленчатого вала» - 28 %; «включение сцепления рывком» - 12 %; «поломка механизма автоматической регулировки» - 12 %; «износ, поломка шипов маховика и ведущих дисков» - 4 %; «обрыв болтов крепления маховика» - 4 %. В послегарантийный период отказы сцепления интенсифицируются, ресурс вырабатывается в среднем до пробега 80 тыс. км. После качественного капитального ремонта силовых агрегатов в условиях ремонтного завода ОАО «Ремдизель» также отмечаются низкий фактический ресурс сцепления и характерные поломки и износы, а, кроме того, после пробега до выработки ресурса выявляются поломки и износы в элементах, связанных со сцеплением: «разрушение подшипника первичного вала»; «износ шлицевых поверхностей ступиц ведомых дисков и первичного вала»; «износ рычагов и направляющей выжимного подшипника»; «обрыв маховика и поломка коленчатого вала»; «износ шлицевых поверхностей синхронизатора и вторичного вала коробки перемены передач». Это указывает на несовершенство конструкции и технологии ремонта и недостаточную изученность явлений и процессов, снижающих фактический ресурс сцепления.

Рабочие поверхности шипов среднего и нажимного дисков и пазов маховика имеют большие и неравномерные износы по местам сопряжения (рисунок 1). Интенсивность изнашивания пазов маховика самая большая по месту сопряжения со средним диском в сечении 2-2 и нажимным диском в сечении 4-4, где величина износа достигает 2,5-3,0 мм.

Плотность распределения размера 60 мм. паза маховика а различных его сечениях

Д ; \

/ Ч

/ № \

/ ¡е. V А'. -

0:4 0,3

—■—Оиение 1-!

• Очение 3-3

1.2 1.6

—•— С2-<

а)

б)

Рисунок 1 - Распределение износа пазов маховиков, поступивших в ремонт, в характерных сечениях и схема измерений: а) пазов маховика; б) шипов среднего и нажимного дисков

Отдельно исследованы три комплекта сцеплений с характерными отказами в эксплуатации с различными наработками для оценки суммарных износов и интенсивности изнашивания (таблица 1).

Таблица 1 - Суммарные износы по номерам шипов крестовой муфты трех комплектов сцеплений с различной наработкой

Наработка, тыс. км. Наименование диска Суммарный износ в сопряжениях пазов и шипов, мм Средний износ, мм Средняя интенсивность изнашивания, мм/тыс. км

1 2 3 4

57 средний 2,94 2,14 7,35 4,68 4,28 0,075

нажимной 0,57 2,84 5,0 1,39 2,45 0,043

41 средний 3,26 2,64 1,36 2,12 2,35 0,057

нажимной 1,45 2,27 1,3 0,26 1,32 0,032

160 средний 6,4 1,6 1,15 3,92 3,27 0,020

нажимной 1,87 0,29 0,43 1,82 1,10 0,007

Сделано предположение, что низкий фактический ресурс и высокая интенсивность изнашивания шипов КФМ обусловлены применением серого чугуна СЧ 21 с твердостью 210 НВ с рабочими поверхностями без упрочнения, а также применением при ремонте для наплавки рабочих поверхностей проволоки ПАНЧ 11. Была выдвинута гипотеза о том, что износ сопряжений «шип-паз» приводит к нарушению центрирования среднего и нажимного дисков и способствует их смещению, вследствие чего образуется дисбаланс и динамические нагрузки, возникает вибрация, интенсифицируются износные процессы и отказы сцепления, а также снижаются технико-экономические параметры двигателя. На основе выдвинутой гипотезы сформулированы цель и задачи исследования.

Во втором разделе проведено аналитическое исследование изменений параметров сцепления в процессе эксплуатации при изнашивании КФМ, представлены результаты структурно-функционального анализа изменения схемы передачи крутящего момента, а также модель образования динамических нагрузок и потери мощно-

сти двигателя при работе.

Пазы маховика образуют направляющие для шипов ведущих дисков и обеспечивают передачу крутящего момента. Одновременно на них возложена функция центрирования ведущих дисков. При изнашивании рабочих поверхностей, являющихся одновременно центрирующими, происходят радиальные смещения ведущих дисков относительно маховика и оси вращения, что вызывает образование и про-грессирование смещения центра масс диска и дисбаланса.

В зависимости от величины смещения ведущих дисков возможны три схемы передачи нагрузок при эксплуатации силового агрегата:

- через четыре сопряжения «шип-паз» в приработочный период (рисунок 2, а);

- через два сопряжения «шип-паз» при незначительных износах (рисунок 2, б);

- через два сопряжения «шип-паз» с дополнительной опорой по внешней поверхности с маховиком при больших износах (рисунок 3).

Рисунок 2 - Схема передачи крутящего момента в приработочном состоянии (а) и при смещении центра массы диска (б): 1 - маховик; 2 — ведущий диск; 3 — зазор; 4 - поверхности передающие нагрузку, Т - сила от крутящего момента, приходящаяся на шипы диска; Я - смещение центра масс диска; со - угловая скорость

Рисунок 3 — Схема передачи нагрузок и опорных реакций в сцеплении с КФМ в завершающей стадии при значительных износах:

I - маховик; 2 - средний ведущий диск; а - работающие сопряжения «шип-паз»; б - зазоры между поверхностью диска и маховика; в - контакт поверхности диска и маховика; О - исходный центр массы; 0| — смещенный центр массы

На ведущие диски действует центробежная сила от смещения центра масс:

„ (хпУ „ /г =т\ — Я I 30 ^

(О

где - центробежная сила; т — масса диска, кг; п - частота вращения диска, мин" ; Л - смещение центра масс диска, м.

На рисунке 4 представлены расчетные величины центробежной силы в зависимости от смещения центра масс и частоты вращения, а также удерживающей силы трения, приходящейся на средний ведущий диск.

O.ÖÖt 0,002 tl,OSJ «,ии

{ ишгй«г «r.'fjtlic« ^.IWtKft. M

Рисунок 4 - Центробежная сила в зависимости от частоты вращения и величины смещения диска: 1 - 800 мин"1; 2 - 1000 мин"1; 3 - 1200 мин"1; 4- 1400 мин"1; 5 - 1600 мин"1; 6 - 1800 мин"1; 7 -2000 мин"1; 8 - 2200 мин"1; 9 - 2400 мин"1; 10 - 2600 мин"'; 11 - 2800 мин"1; 12 - вес диска; 13 - величина силы трения, приходящейся на средний ведущий диск

Рассмотрим модель образования динамических нагрузок в КФМ сцепления и их влияния на снижение ресурса и механические потери. Кроме передаваемого крутящего момента в сопряжениях «шип-паз» действуют дополнительные динамические нагрузки от наличия зазоров в данных сопряжениях (монтажных и вследствие изнашивания) и центробежной силы от смещения центра масс ведущих дисков. Поскольку сопряжения являются динамически нагруженными, то возрастание зазоров в них в процессе эксплуатации приводит к росту интенсивности изнашивания и усталостного разрушения. Из работ профессора A.C. Денисова известно, что для динамически нагруженных сопряжений интенсивность изнашивания а возрастает по экспоненциальной зависимости от наработки /:

а=а0еы, (2)

где а0 - интенсивность изнашивания в конце приработки, приведенная к началу эксплуатации; b - изменение а на единицу пробега /.

При реальных износах сопряжений динамические нагрузки увеличиваются в 1,5-2 раза, что существенно повышает интенсивность их изнашивания и сокращает ресурс. Ресурс сопряжений КФМ будет сокращаться по зависимости:

1г =

~ S, S - S0

(3)

где /30 - ресурс при начальной интенсивностиа0; /30 = (5„р - 50) / а0; - предельный износ; - износ в конце приработки.

По мере изнашивания сопряжений «шип-паз» в процессе эксплуатации и увеличения динамических нагрузок происходит снижение доли передаваемой эффективной мощности двигателя в трансмиссию. Увеличение мощности механических потерь N¿„,-6 от дисбаланса можно считать пропорциональным скорости V виброколебаний в вертикальной плоскости двигателя массой

^диоб=0дв-У- соз®?, (4)

где со - угловая скорость вращения вала, рад/с, со = тся/ЗО; ? - время, с.

Вертикальная составляющая полной скорости центра масс:

— -V -coRcosat. dt

Скорость перемещения двигателя V является функцией от угловой скорости вращения вала со, угловой координаты центра масс диска соt и выражается через ускорения а (м/с2), измеряемые в данной работе по опорам двигателя:

2 г) ■

— =а = —со Rsinat; dt

V = a>Rcosa>t =wRsj\- sin2 (¡>t = >/cü 2R2 - a>2R2 sin2 №>t = -Jco2R2 +áRsincot. (5)

Эффективная мощность на валу снижается на величину:

N = 116,2MJ -QM\l(o2R2 +aRsina>t. (6)

Удельный расход топлива двигателя ge увеличивается из-за появления дополнительных потерь мощности:

g =-g7 (7)

Л/ 7 \6,2М édn — Q^sJ (ü2R2 +aRsinat

Работа сцепления при смещении центра масс ведущих дисков приводит к увеличению вибронагруженности, снижению эффективной мощности двигателя, интенсификации отказов, снижению ресурса.

Анализ модели привел к принципу разделения опорных силовых поверхностей от центрирующих. Для исключения смещения ведущих дисков, обеспечения центрирования даже при предельном износе сопряжений КФМ в целях снижения динамических нагрузок было предложено использование специальных опорных поверхностей на внешней стороне диска. Для оценки эффективности предложенного решения с точки зрения эксплуатационных свойств силовых агрегатов и повышения ресурса сцепления проведены экспериментальные исследования.

В третьем разделе представлена общая методика исследования отказов и изно-сов сцеплений в эксплуатации, благодаря которой получены данные, представленные в первом разделе работы и явившиеся основой для теоретических исследований.

Экспериментальная оценка работоспособности сцепления и его влияния на параметры двигателя в стендовых испытаниях производилась с применением предложенных усовершенствованных ремонтных комплектов, в которых центрирование ведущих дисков и маховика (рисунок 5) с поверхностей шипов и пазов перенесено на опорные поверхности, установленные по внешней стороне ведущих дисков по обе

Рисунок 5 - Центрирование ведущих дисков относительно маховика опорными поверхностями: 1 - маховик; 2 - шип (четыре шт.) ведущего диска; 3 - паз (четыре шт.) маховика; 4 - заклепка для центрирования (восемь шт. на каждый ведущий диск)

стороны от шипов, а передача крутящего момента осталась через сопряжение «шип-паз».

На втором этапе для оценки вибронагружености разработана методика стендо- 1 вых испытаний двигателя в сборе со сцеплением. Методика предусматривала после- ; довательную установку на эталонный двигатель сцеплений с различным состоянием по износу сопряжений «шип-паз»: новое серийное сцепление, серийное сцепление с предельным износом сопряжений «шип-паз» без центрирования и с центрированием ведущих дисков. Оценка велась по показателям вибрации и шума, мощности двигателя и удельного расхода топлива в соответствии с ГОСТ 14846 по внешней скоростной характеристике в диапазоне от 1000 до 2600 мин"1 и характеристике холосто го хода в диапазоне от 800 до 2800 мин"'. Объектом испытаний являлся двигатель КАМАЗ 7403.09.10 в сборе со сцеплением. Для создания условий работы как в силовом агрегате стенд был доработан для передачи крутящего момента на балансир-ную машин}' от сцепления через первичный вал. Испытания проводились в ОАО | «Ремдизель» на стенде фирмы «Вилати», укомплектованном необходимыми обору- 1 дованием и средствами измерений (рисунок 6). \

а) б) ;

Рисунок 6 - Переходная муфта от двигателя в сборе со сцеплением к балансирной машине испытательного стенда (а) и система сбора данных «MULTIDATA МЗ INTEGRA 3» (б) j

Измерения вибрации проводились с использованием системы сбора данных [ «MULTIDATA МЗ INTEGRA 3», которая содержит функции регистрации, обработ- ! ки и хранения данных полученных сигналов. Пьезоэлектрические датчики ускорения АС 2-ЮМ устанавливались на картере сцепления над осью вращения для измерений в вертикальной плоскости и на площадке левой задней вибрационной опоры стенда для измерений в горизонтальной плоскости.

Третьим этапом экспериментальных исследований являлись ходовые испытания в процессе эксплуатации автомобиля, на котором установлен усовершенствованный ремонтный комплект сцепления с центрированием ведущих дисков. В ходовых : испытаниях проведена апробация технологии изготовления усовершенствованного ремонтного комплекта путем наплавления опорных поверхностей на ведущих сред- ! нем и нажимном дисках, которая внедрена в ОАО «Ремдизель». Пробег автомобиля j до окончания испытаний определен исходя из 0,25 ресурса до предельного состояния по статистическим данным, полученным в эксплуатации, и составил 18200 км. В ходе эксперимента определялись изменения работы силового агрегата при различных нагрузках и переключениях передач по работе сцепления, а также проводилась оценка предлагаемого способа ремонта сцепления по работоспособности сцепления

с центрированием ведущих дисков и сравнение данных по износам испытуемого сцепления со значениями из рядовой эксплуатации.

В четвертом разделе представлен анализ проведенных экспериментальных исследований. 11ри стендовых испытаниях установлено, что при центрировании ведущих дисков сцепления виброускорения снижаются до пяти раз. На рисунках 7, 8 приведены виброграммы и зависимости виброускорения по частоте вращения для различных комплектов сцепления.

......:

-.......• ГН : 4|Ш

а)

б)

в)

Рисунок 7 - Виброускорения при работе двигателя на режиме холостого хода для 2400 мин"' с различными комплектами сцепления: а - новое; б - с износом в сопряжении «шип - паз»; в - усовершенствованный ремонтный комплект

Рисунок 8 - Зависимости среднего значения суммарного виброускорения от частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу при разных комплектах сцепления: ] - с износом в сопряжении «шип-паз»;

2 - усовершенствованный ремонтный комплект с центрированием ведущих дисков;

3 - новое

При 1800 мин" и выше уровень виброускорений изношенного и неизношенного сцепления различаются значимо, центрирование ведущих дисков снижает уровень виброколебаний до двигателя с новым сцеплением.

При центрировании ведущих дисков с предельными износами шипов значения эффективной мощности и эффективного удельного расхода топлива улучшились на 0,81 % (1,85 л.с.) и 0,34 % (0,78 г/л.с.ч) и стали лучше, чем у двигателя в сборе с серийным сцеплением на 0,36 % (0,61 л.с.) и 0,12 % (0,19 г/л.с. ч).

В пятом разделе представлены результаты исследований по применению усовершенствованного ремонтного комплекта сцепления с центрированием ведущих дисков в условиях ремонтного предприятия, в эксплуатации и при производстве запасных частей.

При капитальном ремонте опорные поверхности для центрирования ведущих дисков образовываются наплавкой (рисунок 9) в среде углекислого газа проволокой ПАНЧ-11 и обработкой до высоты не более 6 мм. В этом случае при сборке ведущий диск входит в пазы маховика и центрируется наплавленными выступами по внутренней расточке маховика с зазором 0,2 мм на радиус (рисунок 10).

Рисунок 9 - Наплавка опорных поверхностей центрирующих элементов на ведущих дисках при капитальном ремонте: 1 - маховик; 2 — внутренняя расточка маховика; 3 - пазы маховика; 4 - опорные поверхности; 5 - шипы ведущего диска;6 - внешняя поверхность ведущего диска; 7 - ведущий диск

Рисунок 11 - Усовершенствованный ремонтный комплект сцепления с прилитыми обработанными поверхностями центрирования в производстве запасных частей: I - ведущий диск; 2 - прилитые опорные поверхности; 3 - два шипа ведущего диска

При производстве запасных частей изготовление усовершенствованного ремонтного комплекта с центрированием ведущих дисков предложено осуществлять из отливки с двумя шипами и прилитыми обработанными центрирующими поверхностями (рисунок 11).

Рисунок 10 - Центрирование сменными элементами при текущем ремонте ведущих дисков с обломом шипов: 1 - ведущий диск; 2 - созданные опорные поверхности; 3 — два шипа ведущего диска

Маховик изготавливается с дополнительными ремонтными пазами через 30 и 60 градусов (рисунок 12, поз. 2, 3), которые используются для переустановки ведущих дисков разворотом на соответствующий угол при ремонте.

Рисунок 12 - Маховик предлагаемого узла сцепления при производстве запасных частей (решение о выдаче патента на изобретение от 17.02.2015г.: I - основной комплект 4-х пазов; 2, 3 - дополнительные комплекты пазов маховика

11рименение предложенного усовершенствованного ремонтного комплекта позволяет обеспечить быстрый качественный ремонт сцепления без съёма маховика с двигателя, без наплавки и механической обработки и повысить ресурс сцепления. Ходовые испытания автомобиля с отремонтированным силовым агрегатом, в кото) ром применён усовершенствованный ремонтный комплект ведущих дисков с цен; трированием методом наплавки опорных поверхностей, показали, что параметры | двигателя находятся в пределах, установленных для нового двигателя. На шипах ве-I дущих дисков отмечены следы нормальной приработки. Определена интенсивность I изнашивания сопряжений «шип-паз» в механизме сцепления с применением усо-1 вершенствованного ремонтного комплекта сцепления с центрированием (таблица 2). 1

\ Таблица 2 — Износы в сопряжениях «шип-паз» крестовой муфты после опытной

эксплуатации узла сцепления с центрированием ведущих дисков

Наименование диска Суммарный износ в сопряжениях пазов и шипов, мм Средний износ, мм Средняя интенсивность износа, мм/тыс. км

1 2 3 4

средний 0,71 0,73 0,69 0,68 0,70 0,037

нажимной 0,31 0,31 0,34 0,29 0,31 0,016

Сравнительный анализ данных таблиц 1 и 2 показывает, что интенсивность из) нашивания деталей узла сцепления с центрированием ведущих дисков значительно меньше, чем серийного сцепления: среднего диска в 1,36 раза, нажимного - в 1,72 раза. Внедрение на ОАО «Ремдизель» технологии ремонта с центрированием !: ведущих дисков повысило надёжность сцепления. Средний ресурс отремонтированного сцепления увеличивается до 122,3 тыс. км, что приводит к уменьшению потребности в ремонтах в год в 1,5 раза и снижению простоя автомобиля в ремонте. Это позволяет получить экономический эффект в эксплуатации от снижения простоев автомобиля около 21500 руб. на один автомобиль в год.

|

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

; I. Решена важная задача повышения ресурса сцепления грузовых автомобилей в

' условиях высокой интенсивности изнашивания крестовой муфты.

2. Теоретически исследованы и определены причины и механизмы изнашивания сопряжений «шип-паз», образования динамических нагрузок, потерь мощности, снижения КПД трансмиссии, топливной экономичности, ресурса сцепления грузового автомобиля.

3. Обоснована необходимость центрирования ведущих дисков при ремонте путём образования на них дополнительных опорных поверхностей, не участвующих в передаче крутящего момента.

4. На основе разработанных оригинальных методик экспериментально подтверждена эффективность центрирования ведущих дисков при ремонте по снижению динамических нагрузок от сцепления и получены данные по снижению уровня виброускорений до пяти раз, снижению потерь эффективной мощности на 1,1 % (1,85 л.с.) и удельного эффективного расхода топлива на 0,4 % (0,78 г/л.с. -ч).

5. Разработаны усовершенствованные ремонтные комплекты сцеплений с центрированием ведущих дисков для условий капитального ремонта, текущего ремонта и для производства запасных частей. В ОАО «Ремдизель» внедрена технология ремонта ведущих дисков с восстановлением опорных поверхностей способом наплавки с последующим центрированием. Эксплуатационными испытаниями установлено снижение интенсивности изнашивания сопряжений «шип-паз» при центрировании ведущих дисков в 1,5 раза, повышение ресурса сцепления до 122 тыс. км., что позволило исключить один текущий ремонт и снизить затраты на эксплуатацию одного автомобиля до 21500 рублей в год.

ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИОННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ:

- в рецензируемых научных журналах из «Перечня...» ВАК:

1. Хуснетдинов, Ш.С. Восстановление работоспособности сцеплений грузовых автомобилей усовершенствованным ремонтным комплектом / А.Т. Кулаков, С.Ю. Коваленко, Ш.С. Хуснетдинов // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2013. - № 12. - С. 233-240.

2. Хуснетдинов, Ш.С. Изнашивание и повреждение деталей маховика и механизма сцепления при эксплуатации / A.A. Макушин, Ш.С. Хуснетдинов // Механизация строительства. - 2014. - № 2. - С. 29-31.

3. Хуснетдинов, Ш.С. Ремонт и восстановление маховика и механизма сцепления силовых агрегатов грузовых автомобилей / A.A. Макушин, Ш.С. Хуснетдинов, Д.Р. Шафеев // Грузовик. - 2014. - № 6. - С. 37-39.

4. Хуснетдинов, Ш.С. Диагностирование сцепления автомобиля по показателям вибрации силового агрегата / Ш.С. Хуснетдинов, Е.А. Пеньков, Р.И. Гарипов // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2014. - № 10. - С. 146-151.

- патенты Российской Федерации:

5. Узел сцепления / Ш.С. Хуснетдинов, A.A. Макушин, Д.Р. Шафеев, А.Т. Кулаков, И. А. Якубович, Д. А. Большаков. Решение о выдаче патента на изобретение от 17.02.2015г. по заявке № 2013111090; опубл. 20.09.2014,- Бюл.№26.

- в других изданиях:

6. Хуснетдинов, Ш.С. Проблемы сцепления силовых агрегатов КАМАЗ / А.Т. Кулаков, A.A. Макушин, Ш.С. Хуснетдинов, М.А. Максимов // Проблемы функционирования систем транспорта: материалы всерос. науч.-практ. конф. - Тюмень: ТюмГНУ, 2011.-С. 221-223.

7. Хуснетдинов, Ш.С. Износы и образование дисбаланса в механизме сцепления автомобилей КАМАЗ / А.Т. Кулаков, A.A. Малаховецкий, A.A. Макушин, Ш.С. Хуснетдинов // Перспективные направления развития автотранспортного комплекса: материалы четвертой междунар. науч.-практ. конф. - Пенза: РИО ПГСХА,

2011.-С. 105-109.

8. Хуснетдинов, Ш.С. Пути повышения эффективности фрикционного сцепления большегрузного автомобиля / Ш.С. Хуснетдинов, А.Ю. Барыкин // Проектирование и исследование технических систем: межвузовский науч. сб. - Наб. Челны: ИНЭКА, 2011. - С.43-49.

9. Хуснетдинов, Ш.С. К вопросу повышения нагрузочной способности ведущего диска сцепления автомобиля КамАЗ / А.Ю. Барыкин, Ш.С. Хуснетдинов // Машиностроение: проектирование, конструирование, расчет и технологии ремонта и производства: материалы всерос. науч.-практ. конф. - Ижевск: Иж1 ТУ им. М.Т. Калашникова, 2012. - С. 85-93.

10. Хуснетдинов, Ш.С.Особенности эксплуатации, изнашивания деталей и дисбаланс механизма сцепления грузовых автомобилей / А.Т.Кулаков, A.A. Малаховецкий, A.A. Макушин, Ш.С. Хуснетдинов // Машиностроение: проектирование, конструирование, расчет и технологии ремонта и производства: материалы всерос. науч.-практ. конф. - Ижевск: ИжГТУ им. М.Т. Калашникова, 2012. - С. 95-100.

11. Хуснетдинов, Ш.С. Проблемы повышения надёжности и ремонтопригодности деталей сцепления / А.Ю. Барыкин, Ш.С. Хуснетдинов // Инновационно-промышленный салон. Ремонт. Восстановление. Реновация: материалы третьей всерос. науч.-практ. конф. - Уфа: БашГАУ, 2012. - С. 10-12.

12. Хуснетдинов, Ш.С. Центрирование ведущих дисков узлов сцепления силовых агрегатов относительно маховика регулировочными болтами / A.A. Макушин, Ш.С. Хуснетдинов // Инновационно-промышленный салон. Ремонт. Восстановление. Реновация : материалы третьей всерос. науч.-практ. конф. - Уфа: БашГАУ,

2012.-С. 18-20.

13. Хуснетдинов, Ш.С. Восстановление ведущих дисков сцепления с обломом шипов / A.A. Макушин, Ш.С. Хуснетдинов // Инновационно-промышленный салон. Ремонт. Восстановление. Реновация : материалы третьей всерос. науч.-практ. конф. -Уфа: БашГАУ, 2012. - С. 217-219.

14. Хуснетдинов, Ш.С. Изменение состояния элементов сцепления в процессе эксплуатации и их влияние на работоспособность двигателя и трансмиссии автомобиля / A.A. Макушин., А.Т. Кулаков, Ш.С. Хуснетдинов, Р.И Гарипов // Современная техника и технологии: проблемы, состояние и перспективы: материалы второй всерос. науч.-практ. конф. / Рубцовский индустриальный институт. — Рубцовск: 2012.-С. 131-135.

15. Хуснетдинов, Ш.С. Изнашивание элементов маховика и деталей сцепления силовых агрегатов грузовых автомобилей / A.A. Макушин, А.Т. Кулаков, Ш.С. Хуснетдинов, Р.И. Гарипов // Совершенствование технологий и организации обеспечения работоспособности машин : сб. науч. тр. - Саратов: Саратовский гос. техн. ун-т им. Гагарина Ю.А., 2013. - С. 19-24.

16. Хуснетдинов, Ш.С. Изнашивание элементов механизма сцепления и маховика и их влияние на работу двигателя грузового автомобиля / Ш.С. Хуснетдинов, А.Т. Кулаков, A.A. Макушин // Актуальные проблемы автотранспортного комплекса: межвузовский сб. науч. статей. - Самара: Самарский гос. техн. ун-т, 2013. — С. 80-86.

17. Хуснетдинов, Ш.С. Влияние изменения конструктивных элементов сцепления в эксплуатации на работоспособность узлов силового агрегата и трансмиссии автомобилей КАМАЗ / Ш.С. Хуснетдинов, A.A. Макушин, Р.И. Гарипов // Проблемы экономичности и эксплуатации автотракторной техники : сб. статей междунар. науч.-техн. семинара. - Саратов, 2013. - С. 103-109.

18. Хуснетдинов, Ш.С. Повышение надёжности сцеплений грузовых автомобилей восстановлением их работоспособности усовершенствованным ремонтным комплектом / Ш.С. Хуснетдинов, С.Ю. Коваленко // Ремонт. Восстановление. Реновация: материалы междунар. науч.-практ. конф. - Уфа: Башкирский ГАУ, 2014. -С. 242-246.

19. Хуснетдинов, Ш.С. Оценка технического состояния двухдискового сцепления по характеристикам виброакустических процессов, сопровождающих его функционирование / Ш.С. Хуснетдинов, Р.И. Гарипов // Транспорт. Экономика. Социальная сфера. (Актуальные проблемы и их решения): материалы междунар. научн.-практ. конф. - Пенза: РИО ПГСХА, 2014. - С. 144-147.

Подписано в печать 30.03.2015. Формат 60x90 1/16. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 110экз. 3аказ№318. Отпечатано с готовогооригинал-макета01.04.2015 г. Типография ПринтСтудия. 460000, г. Оренбург, ул. Рыбаковская, 55. тел. (3532) 25-77-35