автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Повышение точности отремонтированных сборочных единиц при восстановлении деталей полимерными материалами

о

ц цек юза

11а правах рукописи

ИСТПХПН Сергеи Владимирович

ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ ОТРЕМОНТИРОВАННЫХ СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ ДЕТАЛЕЙ ПОЛИМЕРНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ

(на примере главной передачи заднего моста автомобиля ГАЗ-53)

Специальность 05.20.03 - эксплуатация, восстановление и ремонт сельскохозяйственной техники

АВТО Р Н Ф Р А Т диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Саранск 1998

Работа выполнена на кафедре технологии металлов и ремонта машин Института механики и энергетики Мордовского ордена Дружбы народов государственного университета имени П.П.Огарева.

Научный руководите,!],: доктор технических наук Копти А. В.

Официальные оппоненты: Заслуженный деятель науки РМ, доктор

технических наук, профессор Савельев Л. II. кандидат технических наук Давыдов Б.11.

Ведущая организация - АО АРЗ «Саранский»

Защита состоится « ¿Г с£ар 1998 года в -/С? часов

на заседании диссертационного Совета Д 063.72.04 Мордовского госуни-версигета имени Ы.П. Огарева по адресу: 430904, г. Саранск, п. Ялга, ул. Российская, д.5.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке университета.

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного Совета, доктор технических наук

^ A.B. Котин

ОЫЦЛЯ Х'ЛРЛкТЫ'ИСТИКЛ РЛШГЫ

А К IVa.'lbHOCTI. ЧСС.МСДОВаИИЙ Обеспечение ВЫСОКОГО ypOÜIIJI ПаДСЖПО-

сш офсмоптированпон седвскохозяйсшепион техники остается одном и< определяющих задач ремоншого мроишодстшь Решение данном проблемы пеиосредсnieiino связано с обеспечением технических требований по точ- ^ пост м качесшу механической обработки поверхностей доалеп, а ыкже но точности сборочных процессом. Однако сложность заключайся и тм. чю бол1.т1Н1сп;о современных ремонтных предприятии не к состоянии обеспечим» эти требовании из-за отсутствия высокоточного металлорежу-lUCTo оборудования. К тому же применяемые в настоящее время меюды восстановления зачастую не обеспечивают заданные деформационные. фибо1ехпическис и прочностные свойства восстановленных детален. ■

Прогрессивным направлением является применение для восстаиовле-пн;! декией п соединений пемекпличеекпх материалов, в чаешоеш полимерных. чю по ¡волнет не только значительно уменьшить себестпчосп, ремонта мапши, но и снизить интенсивность фреттинг-коррозиоппот п >■-нашиваним контактирующих деталей. Однако подбор полимерного мак'-риала для восстановлении деталей и соединений осуществляется чаще всего на основе эмпирических методов, основанных па исследовании отдельно взяшх физико-механических свойств композиции в статических условиях постановки эксперимента.

При разработке методов восстановления на основе применения полимерных материалов допуски па размеры сопряженных деталей, как правило, назначают без учета возможных упругих и пластических деформации композиции под действием эксплуатационных факторов (нагрузок, температуры, изнашивания). Это может привести к нарушению посадок дет алей, необоснованному увеличению погрешности замыкающих звеньев размер-пых ncneii, что в конечном итоге приводит к снижению долговечности oi-ремоптированпои сборочной единицы.

Остается до конца не решенным- вопрос и по определению степени влияния приращения погрешностей составляющих звеньев на изменение точности замыкающего звена в процессе эксплуатации сборочной! единицы. что по ¡полило бы значительно продвинуться вперед п вопросе анализа и установления причин отказов техники, разработке новых прогрессивных технологий.

Таким образом, тема исследования, посвященная разработке методов повышения точности звеньев размерных цепей отремонтированных сборочных единиц при восстановлении деталей полимерными композиционными материалами,является актуальной.

Актуальность данной проблемы подтверждается Межвузовской научно-технической пршраммой «Агрокомплскс» на 1992...2000 гг. (темы

§53Л10Л-У2, §53/18Л-96), к рамках которой выполнялась работ. 'Гсмашка исследований но \ка!анпой проблеме включалась в планы ПИР Мордовскою i 0CVI1H iscjicit i cía, Ш1ИИТУВИД «Ремдегадь». ВПКТИ «l'ocai рорем-

ПрОСКТ».

Uc.ihio несinhHuiiiiiíi являаея повышение лочносш составляющих п замыкающих звеньев pa.iMcpni.ix цепей мри воссчаповденин изношенных noncp\iiocie¡i даалей пеподвижпыч соединений сборочныч единиц полимерными композиционными материалами.

()0ы-кты н<у\ичинитин • iioi реншосли звеньев icxito.ioi пчеекм.х п мн<>-гонарамелрическич размерных цепей огремоплировапиой сборочной единицы.

Научная iiccinita работы coc í от :

- и усовершенствовании метлики расчета технологических и миого-параметричсских размерных цепей отремонтированной сборочном едими-H1.I с нежесткими компенсаторами износа;

- и развпшп меюда выявления составляющих звеньев. определяющих i очное п. замыкающих звеньев размерных цепей, и npoi но1шровлнпя как до.п овечпост и восстановленных соединений, лак п всей офсиоптнроваи-ной сборочной едшшц|.|;

- н получении реологических, триболсхпических и технологических характсрисшк и консташ раиюнаподнеппых полимерных композиций на основе ana »ройного гермсл ика ускоренно! о от верждепия AnaiepM-615;

- в онредеденин соелавов полимерных комтнпипй для воескшовленпя картера главной передачи заднего мост автомобиля ГЛ'3-53.

Нрчк/ттч'кчя цепи рань исследований заключаемся:

- в ооосновапии допусков посадок подшипниковых соединении главной передачи заднею siocia авюмобнлм ГЛ'3-53, а также paiMcpou калибрующих оправок при восааповлепин посадочных oiBepcun'í Kapiepa полимерными комтиишюпными маюриаламн;

- и pajpaóoiKe ноною технологическою процесса восскшовдеппя т-пошепных посадочных oiiiepeiiiii Kapiepa i длиной передачи полимерными компояшионны.мн мак'риалами и еоотаелнующей для пою технологической оенлелкон

Постна и ниучни-пп'.хннчсскни уроаснь рч ¡рш'шток 11 о; 11 вержде п ы участием в Международных и республиканских научночечничсскич иы-аавкач и конференциях. Разработанным технологический процесс носа а-новлення посадочных 01верешй внедрен на ЛО ЛР'З «Саранский»

Результаты исследований нсиользукнся и учебном процессе Ипсппу-ia механики п niepieiiiKii Мордовскою i осу дара пеший о унивсрсшек! имени II.II. Огарева.

Основные результаты исследований доложены па семинарах, конференциях, советах и т.д.'

- Республиканском научно-технической конференции «Применение прогрессивных 10x110:1(11 ий. композиционных мак'рналов и нокрьмнй с целью понижения долговечной и сборочных единиц при инотвлении и ремонте машин» (Саранск, 1994г.);

- Всероссийской научно-технической конференции «Надежность механических систем» (Самара, 1995г.);

- Международном симпозиуме «Синергетика, структура и евойива маюриалон. Самоорганизующиеся технологии» (Москва, 19%г). •

- научно-практической конференции «Восстановление и упрочнение деталей - современный эффективный способ повышения надежное ш машин» (Москва, 1997г.);

- конференциях профессорско-преподавательскою соскша. научных рабопшков и аспирант» Мордовскою юсуннверситега (1994-|Ч9Х|г ).

-расширенном 'заседании кафедры технологии металлов и ремоша машин Мордовского гасупиверсптега им 11.11. Огарева (19981)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 екпей.

Опьсу и структура атеерппиит Работа сое юн г щ введешг!. жести глаи, общих выводов, списка пенолмуемой л»)Iср;м\ры и приложении 'И?-ложеиа на 171 смр. машинописного текст, содержи! 2~ риелнков. 1 I пю-лиц.

Па ипциту (износятся:

- усовершенствованная методика расчета мши опарамсфичсскпх ра;-мерных цепей отремонтированной сборочной единицы с нежеакпмн составляющими звеньями;

- меюд ранжирования составляющих звеньев размерных пеней по степени их влияния на систематическую и случайную составляющие ширеш-поетм замыкающего звена ратерной цепи:

- резулыаты экспериментальных исследований реологических, фибо-1ех1Н1чееких н юхнологичееких свопав разнонаполненных полимерных композиций;

- результаты расчет» размерных цепей отремонтированных ¡адпих мостов автомобилей ГЛ'3-5.1, допусков размеров сопряженных демлей и калибрующих элемент» приспособлений, а также техноло; ичеекий процесс воеоановления изношенных поверхности отерешй кар1срл редхк-торас применением полимерных композиций.

СОДНРЖЛПИНРЛШТЫ

Во введении обоснованы акту;1ЛМ1осн> темы и приведены основные положения, выносимые на защшу.

В первой главе рассмафивакнся причины снижения начальной ючпо-С1И звеньев 1ечноло1 ических р;нмерных цепей и процессе жеилхакщии

iioi;i.i\ п оi рсмг.111iipoiuiiinмх соорочиыч единиц, существующие теорешче-екпе и icmkuoi ические мстоды повышения точности размеров дсталеи и соединении при и41 оювлепии и ремонте машин.

При анализе состояния »опроса по данной проблеме использовались paöoiu Ьатщева A..II., Ьурумкулова Ф.Х., Власова 11.Л., Воловика IUI.. Гол\бе»а И 1'., Дехтеринского Л.В., 1'рохипа М.И., Игнатьева Г.С., Котина А 13 )\)|)4aiKiiiia 1! В., Лешпа ПЛ., Лнсунова Ii.Д.. Лялякина В.П.. Мельниченко И.М., Михлипа U.M., Полячснко A.B., Сидорова А.И., Ско-воридппа П.Я., Теды юна II.Ф., Ульмана M.Ii., Черепанова С.С., Черпоива-нова В.И., ЧелпанаЛ.К. и других ученых.

Анализ литературных источников показал, что основными причинами нарушения начальной точности взаимного расположения деталей неподвижных соединений сборочной единицы в процессе се эксплуатации являются фрепинг-коррозиоиное и абразивное изнашивание сопряженных поверхностей, а также их деформация под действием временных, температурных и силовых факторов. Причем при расчете технологических размерных цепей на стадии разработки технологий ремонта сборочных единиц возможные эксплуатационные погрешности размеров не учитываются.

Существующие методы восстановления точности составляющих и замыкающих звеньев размерных ценен при ремонте в основном сводятся к нанесению (наращиванию) металлического сплава на изношенные поверхности дсталей с последующей сю точной н качественной механической обрабожои. Основными недостатками этих методов являются высокие фудоемкоеть, себестоимость, энергоемкость производства. К тому^же большинство рс.моншых предприятий не имеет высокоточного металлорежущего оборудования для реализации данных технологий.

Прогрессивным направлением при восстановлении размерных цепей является введение в них нежесткого компенсирующего износ деталей и соединений составляющего звена в виде полимерной пленки определенной толщины. Однако, использование ятя этих целей полимерных материалов часто сводиiся лишь к склеиванию изношенных деталей Gei восстановления прострапствешкыеомстрических параметров как самих деталей, особенно корпусных, так и точности замыкающих звеньев размерных цепей, коюрмс определяю! долговечность всей отремонтированной сборочной единицы.

Па основании проведенного анализа и исходя из условия достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи исследования:

- усовершенствовать методы расчета размерных цепей отремонтированной сборочной единицы с нежесткими компенсаторами износа дешдей и соединений в виде полимерных прослоек;

-ра ¡рано та I т> теоремичсские предпосылки ооосповапия и ооесиечспия точности восстановленных полимерными материалами деталей и соедине-пий сборочных единиц;

- пронести исследования триботехнических, деформационных и технологических свойств полимерных композиций, выявить существующие закономерности и разработать принципы управления этими свойствами;

- провести расчет размерных цепей сборочных единиц, разработать технологические методы повышения точности составляющих и замыкающих звеньен при пх ремонте;

- ра(работать новые ресурсосберегающие технологические процессы с оснасзкой язя восстановления изношенных деталей, внедрить разработки и производство, оценить их экономическую эффективность.

2. Третья глава посвящена разработке теоретических предпосылок обеспечения точности составляющих и замыкающих звеньев технологических и многопарамстрических размерных цепей отремонтированных сборочных единиц при применение нежестких компенсаторов износа.

Допуск замыкающего звена технологической размерной цепи отре-мош нрованпой сборочной единицы при наличии на сборке новых (восстановленных) и бывших в эксплуатации деталей можно рассчитать по формуле:

Ту. - -.}- Дга'г+ /'„л,г -г' Jz.trк;К, <п

А. V V« 1 А V V. и

|.че /'„, , /',„ - вероятности появления на сборке, соответственно, повой (восстановленной) и бывшей в эксмлуапщии, но Iодной но допускаемому параметру / -рй детали;

I ■ ¡'-,„ , !пи - допуск размера, соответственно, повой, бывшей в эксплуатации, по кипой по допускаемому параметру детали. а также суммарный технологический допуск /-то составляющею звена ра ¡мерной цени:

К, . - ко тффшшенты относительного рассеивания / -ю составляющею и ипцлкающсю ¡веньев;

С, - передаточное огнотиепие / -го составляющего звена.

Систематическая погрешность замыкающего звена размерной цепи при вероятностном методе расчета определяется череч координату середины ноля допуска данши о звена, которая равна:

V : 0.5«,.., •» 0.5</:/:, . (2)

1 I

тде .V, - координата середины поля допуска ¡амикаютнеч о ¡вена 1ехнолотиче-ской ра ¡мерной цепи:

\,„, -координата середины ноля .тонуска /-то составляющего ¡вена ратмер-

лои аиш.

u,„,.tt' -ктффициеши ошосшслыюй аеиммечрип кривой распределения р:нмеров /-10 сое ктляющею и замыкающею ¡иепьев.

Допуск замыкающего звена многопарамефической размерной цепи в процессе жепдуазации отремонтированной сборочной единицы изменится на величину Ал- . и при вероятностном методе расчета оудег ранен

i¡Z^-n ■„, ■ „ • ij.

ftv V/ I V'-1 7-1

где /',' - тменепное значение замыкающею звена ра(мерной цепи:

A'/''v -величина изменения значения замыкающего звена размерной цепи в процессе жеплуакщип оцкмон трованной сборочной единицы;

А.',^-ко.)(|)(|)11Ц11еп1ы ошосигелыюго рассеивания соответственно допуска замыкающею звена le.xiio.ioi мчсской размерной цепи и суммарных жеплуа-пщионпых погрешнооей:

А',, А',/, -ьчпффициешы ошоеительного рассеивания coojbcicзвенно /-ю ео-оавляющею звена и ею и imchciihm под денс i вие.м жеплуапщионных фактров;

¡'¡íp -рассеяние ра ¡мера /-т сосзавляюще! о звена под дейсптем А-го факю-ра, дейс1ву iomeiо в начальный моментэксплуа iami>i соединения;

/'.„ -рассеяние ратера /-ю составляющего звена под действием зависимого от napaóoi ки /-i о iKciuyaiamtoiinoi о факзора;

i/ -число жснлуасщионнмх факюров, изменяющих размеры деталей независимо oí времени ее женлуакиши;

/•-число жеплу ai анионных факюров, изменяющих величину составляющею nseiia Ü ¡ависимосп! oí iiapaóoiKii в процессе эксплуатации сборочной единицы.

Смещение координат середины поля допуска замыкающего звена дайной размерной цени под действием эксплуатационных факторов определив"! слсд\ютим оор.нохг

А'/,

(4)

iле \ , - cooiBciciвенно, координат середины ноля допуска и ее приращения в процессе жеплуакщип / ■■ ю сосптляющего звена размерной цепи о i ремой i вроваиноп сборочной единицы;

и, . ií; - ко 1|'|!(Ьп: tiK'i 11 i.i отчете п.ной асиммечрни кривой распределения Техно ¡отческих hoi репшое icii cocían.unomei о и замыкающею ¡иепьев (/.'';.!/"; - ю;ке M'i iKcn.iy а мцичннмх hoi ротноеíeii Норное сла1аемое в формуле'(4) хпраклершхет смещение координа)ы середины полз доп\ска ¡амыкаюшеч о {непа мноншарамсфпчсскон размерной цепи ¡а сче1 рассеивания юхнологнческнх hoi рспиюсíeii, подученных на оадпн рем.чпа сосрочиой единицы, втрое - рассеивания >inx па-

/

раметров за счет деформаций н износа материала деталей в процессе эксплуатации отремонтированной сборочной единицы.

При решении прямой расчетной задачи по известной допустимой величине погрешности замыкающего и составляющих звеньев можно определить предельно-допустимые величины деформации нанесенного при восстановлении детали слоя материма, необходимые его физико-механические, реологические и триботсхнические свойства, и, в конечном итоге, проведя соответствующие теоретические и экспериментальные исследования, подобрать оптимальный по свойствам и составу материал для восстановления изношенных деталей при ремонте сборочной единицы.

При расчете размерных цепей в случае, когда значение замыкающего звена превышает предельно допустимую величину, встает задача корректировки значений составляющих звеньев. Однако, погрешность составляющих звеньев имеют различную степень влияния на точность замыкающего звена, поэтому появляется необходимость определения очередности их корректировки. К тому же существует необходимость определения наименее долговечных поверхностей деталей в сборочной единице с последующей разработкой методов повышения надежности всей сборочной единицы, в первую очередь за счет применения более рациональных способов восстановления изношенных поверхностей деталей.

1>ыли получены зависимости для определения коэффициентов весомости случайных погрешностей составляющих звеньев технологической (4) и многопараметрической (5) размерных цепей на суммарную погрешность замыкающего звена

¿1 tri fl pl tri fl Л и-1 fl

+ & • *2 • „2 + • -И„ =к +к +_+к = 1; (5)

7^2 isL rpl гр2 rr2 \ 1 п 4 '

'Е ' 'е " Къ '£ 'Л-Е

„2 V+-+ ,,2 V = k»i + k«2+-+km = 1. (6)

где со„ , (Ov - координата поля рассеивания, соответственно, составляющих и замыкающего звеньев многопараметрической размерной цепи.

В основу ранжирования звеньев по степени их влияния положен принцип Парето. Вначале определяются коэффициенты весомости каждого составляющего звена размерной цепи и производится их перегруппировка в соответствии с их убыванием. На основе полученного ряда строится кумулятивная кривая. IIa оси абсцисс указываются номера составляющих звеньев в порядке, определенном величиной критерия (коэффициентом весомости), а на оси ординат - собственные значения этою показателя по кумулятивному проценту.

Критерием выбора номенклатуры составляющих звеньев, вносящих доминирующий вклад в суммарную случайную погрешность замыкающего

'тепа размерной цепи (ючка п пома кривой), елужт фсбованнс: величина приращения коэффициент несомое 1 и очередного составляющею -звена должна бьпь (ч)лыпе среднею значения допуска всех •звеньев:

и

где п - количество составляющих ir.ein.eit в размерной цени.

Апало! ичпо определястся степень влияния сне1емаIической пофеш-ности каждого составляющею звена на суммарную погрешность технологической и мпогопарамефическоп размерных цепей

4|(Л„а+0,5а„,,-7;„,) 4,('\„„+ 0,5а,„„•'/;,„)

--------------• - +...-(■ ---------------= /\|+...+/\я = 1; (1)

-I ()Л/Л; Ау + 0,5а¿Ту;

,[ам, + а'{ + о.5(«;я,уя,-юг;//-,'/)]

л'7. +о.5(а1у;

+ Ф-+л"+а5(".....=/с/ =,.

(8)

Огношения 1з зависимости (8) есть ни что иное, как весомости координат середины поля допуска составляющих звеньев многопарамегрпче-ской размерной не пи сборочной единицы. 1! случае, когда мы имеем дело со сборочной единицей, пришедшей в ремонт, то после определения поля рассеивания размеров соопзстетвуюишх дсталей, а также коэффициентов аспммсфии Э1 их распределении, выражение (8) можно представим, в следующем виде

С, (А,л +0,5агм,<»,) | [ ¿¡, (А:/г1 + 0,5«.....«>,,) _ ^ + ^ = ] (Ц)

А,л. + 0,5«А1Л. + 0,5«(/"" ''" где Л^цАЛп — коордшшы ноля рассеивания, соответственно первого и /мо составляющих звеньев многопарамефической размерной цепи.

Учитывая весомость вклада каждого составляющего звена в суммарную погрешность замыкающею звена эшй цепи, коэффициеш до.повеч-пости последнего, соответственно, и сборочной единицы в целом, можно представить следующим обра зом:

Кд, = X К/, ■ ^, (10)

1 -1

где 1\ц£, А'д, - коэффициенты долювсчност, соотнастсшю, замыкающею и м о составляющего звеньев.

Тогда, ресурс офсмошированпой сборочной единицы будет равен:

н)

т ле Ь ч , - соогие rcTiieiiiio ресурсы сборочной единицы при ноной и базовом 10\поло| ия\ ремой ia.

Прн условии псшачителыюй ратины величии приработки соедине-11 it м деталей. восстановленных по первому и второму варианту технологий, коюрой можно пренебречь, и ошосшельной малой величиной мшовспной упругой деформации полимерною мак'риала, коэффициент долтовечиости нового' способа восстановления определится следующим обра ¡ом

к, '• ,:■'■■'[ 12)

В процессе эксплуатации восс[аповлснпых подшипниковых соединений начальный сборочный шият может ослабляться как из-за чпруюго сжатия и пластического течения полимерною материала. так и m-ia фрет-тinn-коррозионной) и ¡нашивания контактирующих noBepxiiocieii. Учитывая вышеперечисленные (|шкторы мипималыто-доп\с1пмый сборочный на- ■ 1Я1. обеспечивающий неподвижность соединения >:> все время ею жендха-i апии. опреде ш iсл след\ ютим обра ¡ом

■V;:m„, .Vr„m- VV, + A.V .. ('/') f AX M. ('/')., (13)

i ;e A, ..., - маномальный расчеi nun наi >n .

IA, ■ 1смпср.и\рнаи компенсации наша; . Will) • iiiMcneiine 11alя■ n влмедст вьс течения полимерною материала: 1А., /!} уменьшение напн а от плюса сое. шнепия

15 paooie представлены аналитические зависимоеiи для расчета всех сое: а г. ! нопшх <[>орм\лы ( 13)

Однако под .leiici вием жсплчшациоппых факторов происходит' не io.ii.No нарушение неподвижноеiи соединений но и шменение начальной ючпости тг.апмпои) расноложеипя поверхностей и осей сопряженных детален *)то пси ¡менно приведет' к и ¡менеиию точности ¡амыкающих ¡вень-ев ра '.мерш.тх цепей сборочной единицы

Ana.ioi нчпо вышей¡ложенным положениям можно определить величину о I пост е. и.нот о смешения осей посадочиото отверситя и наружною кольпа подшипника в процессе жеплуатацпи о1рсмон1нрованной сборочной е пи!ним , (.нпюе от кдопепме определи I ел ;а в не им ос т ыо

!-,. ' .. ! \/...,(/') f А/.„ . ,('/■). (I 1)

: >.• - 1>!К.!1Ч'С1ШС(ЧСИ. по ченпое ири соеркс сое ашешп.

1/ .. „ - при ранте in те oik. мнения ;.т счет mi покойной \ нр\ i ой деформации

] ¡ери I ы но тимерпой прое тонки: 1/ ..ill - при pa и те н не о 1 г. шиенич н-слслс тис ¡счств. полимера .а нарабо i-к\ /,

Д!'я-ш(Г) - приращение отклонения за счет фрепипг-коррозионно! о износа

контактирующих поверхностей за наработку Т.

Относительное смещение осей подшипника й отверстия корпуса можно определить математическим моделированием несущей способности полимерной прослойки в восстановленном подшипниковом соединении.

В третьей главе изложены программа и методики экспериментальных исследований, проводимых в лабораторных и производственных условиях. Весь объем экспериментальных исследований условно можно раздели ть на четыре этапа.

На первом этапе проводились микрометражные исследования технического состояния деталей сборочных единиц, поступивших в ремонт, а также новых и восстановленных деталей. Целью данных исследований являлось установление закономерностей изменения точностных параметров деталей и соединений в процессе эксплуатации сборочной единицы, определение параметров распределения их размеров и пространственно-геометрических отклонений поверхностей и осей.

По результатам данных исследований определялись коэффициенты относительного рассеивания и асимметрии составляющих звеньев много-нараметрических размерных цепей, коэффициенты восстановления деталей, процент их выбраковки при дефектации.

На втором этапе исследовались физико-механические, реологические и триботехнические свойства разнонаполненных полимерных композиций на основе анаэробного герметика ускоренного отверждения Лнатерм-бВ, предназначенных для восстановления изношенных деталей.

Полученные на предыдущих этапах исследования результаты использовались при математическом и физическом моделировании процесса деформирования и износа полимерных композиций в восстановленных соединениях, чему был посвящен третий этап исследований.

Четвертый этап исследования был посвящен расчету технологических и многопараметрических размерных цепей отремонтированной сборочной единицы, в том числе с нежесткими компенсаторами износа; разработке технологических процессов восстановления изношенных деталей с применением полимерных композиций.

В четвертой главе приведены результаты исследования деформационных и триботехнических свойств разнонаполненных полимерных композиций.

Проведенные экспериментальные исследования позволили получить следующие зависимости: мгновенного модуля упругости, начальной и конечной вязкости, остаточной деформации разнонаполненных полимерных композиций от температуры испытания и длительности нагружения, вычислить их реокинстическис константы. Ряд полученных результатов представлен на рис.1 и рис.2. .

Изменение мгновенного модуля упругости полимерной композиции в зависимости от температуры испытания

1 - Анатерм 613-100 м.ч., тальк - 20 м ч , бронзовая пудра - 1 м ч .

2 - Лпатсрм 61! - 100 м.ч., тальк - 20 м ч , бронзовая пудра -2м ч..

3 - Анатерм 6В - 100 м.ч., тальк - 20 м ч , бронзовая пудра - 3 м ч .

а)

Е,

1 - Лпатсрм 6В - 100 м.ч., тальк - 30 м.ч., бронзовая пудра - 1 м.ч..

2 - Лпатсрм 61) - 100 м.ч., тальк - 30 м.ч., бронзовая пудра -2м ч..

3 - Лпатсрм 6В - 100 м.ч., тальк - 30 м.ч., бронзовая пудра - 3 м.ч..

б) Рис. 1

Влияние температуры испытании на кчшечиую тпкосм» комиошции

1 - Анатерм 6В -100 м ч , тальк - 20 м ч , бронзовая пудра - 1 м ч

2 - Анатерм 6В -100 м ч , тальк -20 мч , Оронзоная пудра - 2 м ч

3 - Анатерм 6В -100 м ч , таг.»к - 20 м ч . бронха.п рудрл - 3 м ч

1'ие.2

Анализ полученных значении реокипеппсскич конский полимерных композиций показывает, что достоверно значимою отличия в энергии активации вязкого течения у различных смесей не наблюдается. Чтже касается энергии активации процесса старения, то можно сделан, вывод, что с увеличением концентрации талька г. смеси она уменьшаемся

Па основе полученных рсокинсмичсских конем ант было осуществлено математическое моделирование деформации полимерной прослойки в восстановленных подшипниковых соединениях главной передачи заднею моста автомобиля ГЛЗ-53. Па рис. 3 приведены аппроксимирующие кривые, описывающие изменение величины деформации полимерной композиции.

Анализ графических зависимостей показывает, чю при времени на-гружения 5 ' 10'' с, что соответствует примерно 80 тыс. км пробста автомобиля, наименьшая пластическая .деформация наблюдалась у следующих составов композиций: Лнатерм-бВ - 100 м ч . тадьк-20 м ч . брота-2 м ч . Анатерм-бВ-100 м.ч., тадьк-30 м.ч., бронза-2 м.ч.; Лшперм-бВ - 100 м ч , тадьк-30 м.ч., бронза-З м.ч. Проведенные исследования шнводякн реки мепдопать данные составы ,чля восстановления но/инппниковыч соединений картера заднего моста автомобиля I A3-53.

Проведенные исследования триботехничееких характеристик р.нпона полнетнп.тх полимерных композиций при фреп иш-корро ши покагаш. чю анаэробные материалы имеют износостойкость в среднем в 6 pai ты,е. чем железоуглеродистые сплавы. Это обьясняется большим значением коэффициента трения и меньшим - амплитуды проскальзывания у полимерны4 материалов.

Деформация полимера и восстановленном соединении (Лнагерм-бВ - 100 м.ч.; гальк - 30 м.ч.. Т --= 80ПС, Р - 1000 11/мм)

1 - бронза-1 мл.; 2 - бронза-2 м.ч.; 3 - бропза-3 м Рис. 3

В пягон главе представлены результаты исследования технического состояния деталей редуктора заднего моста автомобиля ГЛЗ-53 и выявлены параметры, лимитирующие долговечность данной сборочной единицы. Гаковыми являются: износ посадочных отверстий под подшипники дифференциала, ненсрпепдикулляриос11> осей лих отверстий и осей о шерсти и под подшипники ведущей шестерни; износ посадочных шеек вала дифференциала; радиальные заборы подшипников. Практически все вышеприведенные точностные параметры входят в виде составляющих звеньев в размерную цепь непсрпепдикуллярности осей ведущей и ведомой шестерен.

Па основе разработанной методики был осуществлен расчет технологической и многопарамсчрической цепей отремонтированного агрегата. Кривые Парето вссомостей составляющих звеньев последней представлены на рис. 4. Анализ полученных данпыхпоказываег, чю домиппрмо-щий вклад как н систематическую, так и случайную суммарные погрешности замыкающих звеньев как технологической, так и многонарамсфпче-ской размерных ценен перекоса осей валок офемошироваппо! о ред\ктора заднего моста вносят такие составляющие звенья, как пзпосы посадочных 01 верстий картера под подшипники дифференциала.

Кривые Нарсто иссомосгсй погрсншосчсй составляющих звеньев

0,9 0,8 0.7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 "0

ф!6 ф20ф|2ф9 Ф>3 Ф8 ф|4ф4ф2|ф|| фю ф|<>. Ч>17 ф7 Обозначение составляющего звена

а)

1К 0,9 0,8 0,7 0,6 0.5 0,4 0,3 0,2 0,1 0

Фа> ф|бф|2ф|| ф8 ф|3 ф21 ф|4ф5ф!7 фЮ ф|1 ф| ф15 ф1Х фб Обозначение составляющего звена

б)

Ч>1 - радиальный зазор подшипника 27308У; <р< - износ отверстия в крышке под подшипник 27308У; ф5 - радиальный зазор подшипника 27709У; ф« - биение подшипника 27709У, ф7 - износ наружного кольца подшипника 27709У; <р« - износ отверстия в крышке под подшипник 27709У; ф,0 - биение подшипника 102605; <?п - износ наружного кольца подшипника 102605, <¡>12 - износ посадочного отверстия под подшипник 102605; <р 1 з - радиальный зазор правого подшипника 6Н807813; фи - биение правого подшипника 6Н807813; «рп - износ наружного кольца правого подшипника 6Н807813; Фи-износ посадочного отверстия под правый подшипник 6Н807813; <рп - радиальный зазор левого подшипника 6Н807813; <ри - биение левого подшипника 6Н807813; фп -износ наружного кольца левого подшипника 611807813, фго-износ посадочного отверстия под левый подшипник 6Н807813; <р21 - неперпендикуллярность оси посадочных отверстий корпуса под подшипники ведущего и ведомого зубчатых колес дифференциала. "

а) - случайные погрешности; б) - систематические погрешности

Рис.4

И >4.

У

V, С

-74 г-

й р-

-ш и Н5

1

--Г и П N

И

И Г

А

я

Шестая глава посвящена разработке технологических мероприятий но повышению точности звеньев размерных цепей как при ремонте, так и при эксплуатации сборочной единицы. Предложено калиброван, слой полимерной композиции на поверхности изношенных отверстий картера главной передачи оправками, жестко «привязанными» к заводским тсхнолош-чеекпм базам детали. ')ю позволяет обеспечим» как размерную. 1ак и пространственную точность Kapiepa без применения дорогостоящей механической обработки.

Согласно проведенным исследованиям для восстановления посадочных отверстий картера рекомендуется следующий состав полимерной композиции: AiiaiepM-6i! - 100 м.ч., тальк - 30 м.ч.. бронзовая пудра - 2-3 м.ч.

Расчешый минимальный натяг дня всех подшипниковых соединений главной передачи заднего моста автомобиля ГЛЗ-53 составил \'г„„,„) - 0.006 мм. Величина температурной компенсации начального натяга в подшипниковом соединении для выбранных нами анаэробных полимерных konÍiíoíh-ций с учетом толщины полимерной прослойки, а также ингредиента тем-nepaiyp составит AS, 0,007 мм.

Возможная г.елнчпна потери на i яга от фрепииг-коррозиопного изнашивания кон>актнр>ющнх поверхностей нару жного кольца подшипника и посадочного отверстия в корпусе за время эксплуатации отремонтированною заднего моста (Т 100000 км) согласно проведенным исследованиям состаиш AS „,('!') 0,01 мм. Тогда минимальный сборочный натяг будет равен Slmm 0,009 мм.

С учетом этого, а также величины технологической усадки полимерной композиции в процессе ее полимеризации диаметры калибрующих оправок специального приспособления составят: для восстановления посадочных омзсрстий дифференциала 01 ÍO^SIIJ"",^ мм; под задний подшипник ведущей шестерни 062To'"s мм> "0;l передний подшипник ведущей шестерни муфма G90 J мм.

Ожидаемое увеличение наработки до отказа заднего моста в межремонтном периоде с учетом весомости восстановленных звеньев многопа-рамстричеекой размерной цепи неперпендикуллярностн осей зубчатых колее главной передачи составит 2,95 раза.

')ксплуа щциоппые испытания отремонтированных по новой те.хноло-i и и задних мостов показали, что средняя наработка опытной партии агре-кмов до ожаза составила 185760 км (нижняя доверительная граница 1.121 10 км. верхняя - 2^9^20 км) а 80% наработка до oiKasa - I2M00 км (нижняя довершельпая i раиица - 68580 км, верхняя - 165420 км). Средняя napaóoiKa до шк;г.а коп i рольной партии задних мостов, отремонтированных но шпоной lexno.ioiiHi - 52200 км при нормативной величине 80"¡> ре-

ey pea до кашпальншо ремоша для дорог третьей icaiсгорим эксплуакщии н 95 тыс. км пробега. Относительная погрешность и сравнении с меюдом прогнозирования составила менее 0,2

Внедрение в производство разработанного технологического процесса восстановления посадочных отверстии картера главной передачи заднего Moeia автомобиля ГЛЗ-53 па основе применения анаэробных полимерных композиций вместо существующей технологии позволяет в среднем в 3,5 рача снизить себестоимость ремонта за счет экономии трудовых и материальных ресурсов.

ВЫВОДЫ И РНКОМПНДАЦИИ

1. Усовершенствован меюд расчета технологических и мпогонарамет-рических размерных цепей офемонтированных сборочных единиц, позволяющий наряду с первичными hoi репшостями составляющих звеньев учитывав погрешносш, возникающие в процессе эксплуатации отремонтированных сборочных единиц.

2. Предложен метод ранжирования составляющих звеньев размерных цепей по степени влияния их случайных и систематических погрешностей на суммарную погрешность замыкающих звеньев, что позволяет определить порядок разработки комплекса технологических мероприя тий но снижению совокупной погрешности механизма с целью повышения долговечности всей сборочной единицы

3. Усовершенствован метод, позволяющий с достаточной eieiieni.io точности прогнозировать изменение ресурса отремонтированной сборочной единицы па основе использования коэффициентов весомости и долговечности составляющих звеньев многоиарамефичееких размерных цепей.

4. На основе проведенных экспериментальных исследований реологических и триботехнических характеристик разнонаполненных полимерных композиций на основе анаэробных герметиков ускоренного отверждения установлено, что:

- закономерное снижение мгновенного модуля у пругости, начальной и конечной вязкости композиций, а. соответственно, увеличение у прут ой и пластической их деформации в восстановленных неподвижных-соединениях деталей непосредственно зависят от увеличения те.миерапры исиьпа-ния;

- износостойкость полимерных композиций в условиях фреттинг-коррозии в среднем в (> раз превышает данный пока кнель же.тезоилероди-сгых сплавов и в 1,3 pasa композиций на основе эпоксидных смол чю объясняется более высоким коэффициентом трения и меньшим значением амплитуды проскальзывания анаэробных полимерных смесей.

5. 11роведснпос маюмашческое моделирование процесса деформирования полимерной пленки в восстановленном подшипниковом соединении редуктора заднего моста автомобиля ГЛЗоЗ поиюлило установки., чю наименьшей деформационном способное'!ыо под действием зкепдуа!анионных на1рузок и температур обладают полимерные композиции следующего состава: Лнатерм-613 - 100 м.ч.. бронзовый порошок 2-3 пее.ч., тальк -30 вее.ч.. Данные композиции рекомендуются для восстановления посадочных отверстий картера г лавной передачи заднего моста.

6. Статистический анализ микромсгражпыс исследования деталей редуктора заднего моста, расчет технологической и мпогопарамезрической размерных цепей нсперпепдикуддярност и осей зубчатых колес отремонтированного агрегата, определение коэффициентов весомости составляющих звеньев и ранжирование их по степени влияния позволило установить, что долговечность редуктора заднего моста автомобиля ГЛ'3-53 лимитируют следующие параметры деталей: износ посадочных отверстий под подшипники дифференциала и задний подшипник ведущей шестерни, а также'радиальные зазоры этих подшипников. Суммарный коэффициент весомоеш данных парамефов составляет более " ~

7. Разработан технологический процесс с оснасткой для восстановления посадочных отверстий картера редуктора заднего моста полпмерпыми композициями, позволяющий без применения методов механической обработки обеспечить необходнммо ра'.мерную и пространственную тчпоси. поверхностей деталей. Па основе проведенных*расчеши минимальных допустимых натягов восстанавливаемы.х подшипниковых соединений определены размеры калибрующих элементов оправок специального приспособления. _

8. Проведенные эксплуатационные испытания показали, что средняя наработка до отказа опыт ной иаршп офемош проваппых по предлагаемой техноло! им задних мостов составила 185760 км (нижняя доверительная граница 122110 км, верхняя - 259620 км), а 80% наработка до ожаза -121400 км (нижняя доверительная граница - 685X0 км, верхняя - 165420 км). Средняя наработка до отказа контрольной партии задних мостов, отремонтированных по типовой технологии - 52200 км при нормативной величине 80% ресурса до капитального ремонта для дорог ipen.eii кактории эксплуатации в 05 тыс. км пробела. Погрешность в сравнении с мстодом прогнозирования не превышает 20%.

9. Разработанный технологический процесс восстановления посадочных отверстий картера редуктора заднего моста автмобидя 1 3-53 внедрен па АО АРЗ «Саранский» с экономическим эффектом 12085 руб. на nporpaxiMv ремоша 100 ai peí а юн в i од

1 lo leve диссермшии опчбликоиапы следующие рабопл:

I. 1 le тми! С.H и др Pesy.ibiaii,] исследования фи ¡ико-мехапических CBOÍÍCIB xieiаллоподнмерны.х композиции Ч XXII Огаревекие чтения Тезн-ci.i докладов научной конференции. - Саранск: Пи-во Мордов. ун-та. 1993. -С.212.

11 с ! i ! \ ! i п СИ и m Рсплькпы исследования деформационных свойств полимерных компошций /. Применение npoi ресспвпых технологии, композиционных материалов и покрытий с целью повышении долт-вечпост сборочных единиц при и ачновлении и ремоше машин. Тешем докладов Республиканской научно-технической конференции. - Саранск: Ц1 Н И, 1994.-С. 21.

3. Котин A.B., Сысуев С.Ii., Истихин C.B., Нулдако» В.А. Результаты исследования термомеханических характеристик полимерных материалов // Техническое обеспечение перспективных технологий. Сборник научных трудов. - Саранск: Изд-во Мордов. Ц11ТИ, 1995. - С. 120-125.

4. Котин A.B., Сысуев С.1>., Ьулдаков В.Д., Исгихин C.B. Повышение долговечности деталей машин, восстановленных полимерными композициями // Надежность механических систем. Тез. док. Междупарод, копф. -Самара: Изд-во Самарского ГТУ, 1995. - С. 107.

5. Котим A.B., Исгихин C.B., Ьулдаков В.А. Методика выбора полимерной композиции для восстановления изношенных деталей // XXIV Огп-рсвскис чтения. Тезисы докладов научной конференции. - Саранск: Изд-во Мордов. ун-та. 1995. - С 6 1.

6. Котин A.B., Исгихин C.B. К механизму износа полимерной прослойки в неподвижном восстановленном соединении детлеи // Повышение чффектнвпосм! использования сельскохозяйственной техники Информационным пес шик дисееркщионнот совет Д 063.72.04. Вып 1. - Саранск' Изд-во Красный Октябрь. 1996. - С. 6-S

7. Котин A.B., Исгихин C.B. Структурный анализ и определение размерных погрешностей поверхностей деталей, восстановленных полимерными-материалами. // Повышение эффективности использования сельскохозяйственной техники. Информационным вестник диссертационно!о совета Д 063.72.04. Вып 2. - Саранск: Изд-во Рузасвский печатник, 1997. -С. 50-54.

8. Котин A.B., Исгихин C.B. Исследование (Jipen иш-коррозионной износостойкости полимерных композиционных мак'риалов /У Повышение эффективности использования сельскохозяйственной техники. Информационный вестник диссеркщионпого совета /I 063.72.04. Вып 3 - Саранск" Изд-во Рузаевский печашик, 1998. - С. 40 -44.

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МОРДОВСКИЙ ОРДЕНА ДРУЖБЫ НАРОДОВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ имени Н.П ОГАРЕВА

На правах рукописи УДК 631.3.004.67+621.43 192

ИСШХИН СЕРГЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ ОТРЕМОНТИРОВАННЫХ СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ ДЕТАЛЕЙ ПОЛИМЕРНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ

(на примере главной передачи заднего моста автомобиля ГАЭ-53)

Специальность 05.20.03 - эксплуатация, восстановление и ремонт сельскохозяйственной техники

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук Котин A.B.

Саранск 1998

t- J\

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ..................................................................................... 5

Ь. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.. 10

1.1. Причины изменения точности звеньев технологических размерных цепей сборочных единиц в процессе их эксплуатации............................:.............................................................. 10

1.2. Существующие подходы к обеспечению точности звеньев размерных цепей при изготовлении и ремонте сборочных единиц........................................................................................ 17

1.3. Технологические методы обеспечения точности звеньев размерных цепей при ремонте сборочных единиц.................. 23

1.4. Цель и задачи исследования................................................. 32

2. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТОЧНОСТИ СОСТАВЛЯЮЩИХ И ЗАМЫКАЮЩИХ ЗВЕНЬЕВ РАЗМЕРНЫХ ЦЕПЕЙ ОТРЕМОНТИРОВАННОЙ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ С НЕЖЕСТКИМИ КОМПЕНСАТОРАМИ ИЗНОСА.................................. 34

2.1. Учет погрешностей звеньев при расчете размерных цепей.. 34

2.2. Определение степени влияния погрешностей составляющих звеньев на суммарную точность замыкающего звена размерных цепей......................................................................... 39

2.3. Определение долговечности восстановленных деталей (соединений) и отремонтированных сборочных единиц.......... 44

2.4. Определение допустимых величин посадок неподвижных соединений и пространственно-геометрических отклонений осей деталей при восстановлении подшипниковых соединений полимерными композициями............................................... 47

2.5. Структурный анализ и определение размерных погрешностей поверхностей деталей, восстановленных полимерными материалами................................................................................. 55

3. ПРОГРАММА И МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ........................................................................62

3.1. Программа исследования...................................................... 62

3.2. Методика микрометражных исследований.......................... 63

3.3. Методы исследования физико-механических и реологических свойств полимерных композиционных материалов...... 67

3.4. Методика исследование фреттинг-коррозионной стойкости полимерных композиций................................................. 73

3.5. Методика расчета технологических и многопараметрических размерных цепей отремонтированных сборочных

единиц с нежестким компенсатором износа............................. 79

3.5.1. Последовательность решения прямой расчетной задачи.. 80

3.5.2. Последовательность решения обратной задачи................. 81

3.6. Стендовые и эксплуатационные испытания отремонтированных сборочных единиц......................................................... 83

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЕФОРМАЦИОННЫХ И ТРИБОТЕХНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ..............,........................................................... 85

4.1. Результаты исследования реологических характеристик полимерных композиций........................................................... 85

4.2. Результаты математического моделирования деформационного поведения полимерной прослойки в восстановленном подшипниковом соединении............................................. 102

4.3. Результаты исследования фреттинг-коррозионной износостойкости разнонаполненных анаэробных полимерных композиций................................................................................. 110

5. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТОЧНОСТИ СОСТАВЛЯЮЩИХ И ЗАМЫКАЮЩИХ ЗВЕНЬЕВ РАЗМЕРНЫХ ЦЕПЕЙ РЕДУКТОРА ЗАДНЕГО МОСТА АВТОМОБИЛЯ ГАЗ-53................ 115

5.1. Результаты исследования технического состояния деталей заднего моста автомобиля ГАЗ-53..................................... 116

5.2. Определение усилий, действующих в гипоидной передаче............................................................................................. 121

5.3. Расчет параметров размерной цепи, определяющей долговечность отремонтированной главной передачи задне-

* го моста автомобиля ГАЗ-5Э.................................................... 128

6. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЗАДАННОЙ ТОЧНОСТИ ЗВЕНЬЕВ РАЗМЕРНЫХ ЦЕПЕЙ ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ КАРТЕРА ГЛАВНОЙ ПЕРЕДАЧИ.......................................... 145

6.1. Разработка технологического процесса восстановления картера редуктора заднего моста полимерными композиционными материалами............................................................ 146

6.2. Результаты эксплуатационных испытаний отремонтированных задних мостов автомобиля ГАЗ-53......................... 150

6.3. Расчет годовой экономической эффективности внедрения технологического процесса восстановления картера

редуктора заднего моста автомобиля ГАЗ-53......................... 151

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ............................................. 157

ЛИТЕРАТУРА.......................................................................... 160

ПРИЛОЖЕНИЯ....................................................................... 174

ВВЕДЕНИЕ

Обеспечение высокого уровня надежности отремонтированной сельскохозяйственной техники остается одной из определяющих задач

я

ремонтного производства. Решение данной проблемы непосредственно связано с обеспечением технических требований по точности и качеству механической обработки поверхностей деталей, а также по точности сборочных процессов. Однако, сложность заключается в том, что большинство современных ремонтных предприятий в настоящее время не в состоянии обеспечить эти требования из-за отсутствия высокоточного металлорежущего оборудования. К тому же применяемые в настоящее время методы восстановления зачастую не обеспечивают заданные деформационные, триботехнические и прочностные свойства восстановленных деталей.

Прогрессивным направлением является применение для восстановления деталей и соединений неметаллических материалов, в частности полимерных, что позволяет не только значительно снизить себестоимость ремонта машин, но и предотвратить разрушающее действие фреттинг-коррозионного изнашивания контактирующих деталей в восстановленном неподвижном соединении. Однако подбор полимерного материала для восстановления деталей и соединений осуществляется чаще всего на основе эмпирических методов, основанных на исследовании отдельно взятых физико-механических свойств композиции в статических условиях постановки эксперимента. Чаще всего исследователи предлагают склеивать сопряженные детали, например поверхности наружного кольца подшипника и посадочного отверстия корпуса, внутреннего кольца и вала. Однако данный метод не позволяет обеспечить требуемое взаимораспо-

ложение поверхностей и осей деталей, что неминуемо приведет к нарушению точности замыкающих звеньев размерных цепей.

При разработке методов восстановления на основе применения полимерных материалов допуски на размеры сопряженных деталей как пра-

»

вило назначают без учета возможных упругих и пластических деформаций композиций под действием эксплуатационных факторов (нагрузок, температуры, изнашивания). Это может привести к нарушению посадок деталей, необоснованному увеличению погрешности замыкающих звеньев размерных цепей, что в конечном итоге приводит к отказу сборочной единицы даже на ранней стадии ее эксплуатации.

Остается до конца не решенным вопрос и по определению степени влияния приращения погрешностей составляющих звеньев на изменение точности замыкающего звена в процессе эксплуатации сборочной единицы, что позволило бы значительно продвинуться вперед в вопросе анализа и установления причин отказов техники, разработке новых прогрессивных технологий.

Таким образом, в вопросе обеспечения высокой долговечности отремонтированной техники возникла проблемная ситуация. С одной стороны необходимо снижать себестоимость ремонта, в частности за счет экономии материальных и энергетических ресурсов путем замены малоэффективных технологических процессов восстановления деталей на более эффективные и достаточно простые в реализации прогрессивные технологии; с другой стороны необходимо обеспечить при производстве и поддерживать в эксплуатации высокую точность размеров деталей и соединений, а также замыкающих звеньев размерных цепей сборочных единиц.

Целью исследования является повышение точности составляющих и замыкающих звеньев размерных цепей при восстановлении изношенных

поверхностей деталей неподвижных соединений сборочных единиц полимерными композиционными материалами.

Для реализации поставленной цели в работе решены следующие задачи исследования:

- усовершенствовать методы расчета размерных цепей отремонтированной сборочной единицы с нежесткими компенсаторами износа деталей и соединений в виде полимерных прослоек;

-разработать теоретические предпосылки обоснования и обеспечения точности восстановленных полимерными материалами деталей и соединений сборочных единиц;

- провести исследования триботехнических, деформационных и технологических свойств полимерных композиций, выявить существующие закономерности и разработать принципы управления этими свойствами;

- провести расчет размерных цепей сборочных единиц, разработать технологические методы повышения точности составляющих и замыкающих звеньев при их ремонте;

- разработать новые ресурсосберегающие технологические процессы с оснасткой для восстановления изношенных деталей, внедрить разработки в производство, оценить их экономическую эффективность.

Объекты исследования - погрешности звеньев технологических и многопараметрических размерных цепей отремонтированной сборочной единицы.

Научная новизна работы состоит:

- в усовершенствовании методики расчета технологических и многопараметрических размерных цепей отремонтированной сборочной единицы с нежесткими компенсаторами износа;

- в развитии метода выявления составляющих звеньев, определяющих точность замыкающих звеньев размерных цепей, и прогнозирования как долговечности восстановленных соединений, так и всей отремонтированной сборочной единицы;

я

- в получении реологических, триботехнических и технологических характеристик и констант разнонаполненных полимерных композиций на основе анаэробного герметика ускоренного отверждения Анатерм-бВ;

- в определении составов полимерных композиций для восстановления картера главной передачи заднего моста автомобиля ГАЗ-53.

Практическая ценность исследований заключается:

- в обосновании допусков посадок подшипниковых соединений главной передачи заднего моста автомобиля ГАЭ-53, а также размеров калибрующих оправок при восстановлении посадочных отверстий картера полимерными композиционными материалами;

- в разработке нового технологического процесса восстановления изношенных посадочных отверстий картера главной передачи полимерными композиционными материалами и соответствующей для этого технологической оснасткой.

Новизна и научно-технический уровень разработок подтверждены участием в Международных и республиканских научно-технических выставках и конференциях. Разработанный технологический процесс восстановления посадочных отверстий внедрен на АО АРЗ «Саранский».

Результаты исследований используются в учебном процессе Института механики и энергетики Мордовского государственного университета имени Н.П. Огарева.

Основные результаты исследований доложены на семинарах, конференциях, советах и т.д.:

- научно-методической конференции «Использование научно-технических достижений в демонстрационном эксперименте и в постановке лабораторных практикумов» (Саранск, 1994г.);

- Республиканской научно-технической конференции «Применение

и

прогрессивных технологий, композиционных материалов и покрытий с целью повышения долговечности сборочных единиц при изготовлении и ремонте машин» (Саранск, 1994г.);

- Всероссийской научно-технической конференции «Надежность механических систем» (Самара, 1995г.);

- Международном симпозиуме «Синергетика, структура и свойства материалов. Самоорганизующиеся технологии» (Москва, 1996г.);

- научно-практической конференции «Восстановление и упрочнение деталей - современный эффективный способ повышения надежности машин» (Москва, 1997г.);

- конференциях профессорско-преподавательского состава, научных работников и аспирантов Мордовского госуниверситета (19941998гг.);

-расширенном заседании кафедры технологии металлов и ремонта машин Мордовского госуниверситета им. Н.П. Огарева (1998г).

Работа выполнена на кафедре технологии металлов и ремонта машин Института механики и энергетики Мордовского ордена Дружбы народов государственного университета имени Н.П. Огарева в рамках Межвузовской научно-технической программы «Агрокомплекс» (темы 53/40А-92, 53/18А-96).

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Причины изменения точности звеньев технологических размерных цепей сборочных единиц в процессе их эксплуатации

Применяемые на практике теоретические положения расчета размерных цепей сборочных единиц позволяют регламентировать только начальную точность составляющих и замыкающих звеньев, получаемую на стадии изготовления или ремонта сборочной единицы. В процессе же дальнейшей эксплуатации машины первичные значения составляющих, а соответственно, и замыкающих звеньев вследствие температурных, силовых, износных и других факторов изменяются, что приводит к потере точности взаимного расположения деталей, увеличению зазоров в их соединениях, а как следствие - возникновению дополнительных нагрузок в кинематических парах, повышению интенсивности изнашивания сопряженных поверхностей. Все это вызывает изменение исходных значений замыкающих звеньев этих размерных цепей, которые и определяют долговечность всей сборочной единицы. Рассмотрим более подробно причины, вызывающие изменение точности звеньев размерных цепей, проанализируем возникающие при этом последствия.

Как правило при работе механизма его составные части испытывают действие температурных полей, изменение которых вызвано действием окружающей среды, трением в соединениях деталей, а также тепловыми факторами процесса горения. Последнее относится к двигателям внутреннего сгорания.

Повышение температуры при эксплуатации сборочной единицы вызывает изменение исходных значений составляющих звеньев размерных цепей за счет теплового расширения, деформаций деталей, релаксационных процессов, происходящих в материале. Причем величина этой по-

грешности будет зависеть как от перепада рабочих температур, так и от размеров и конфигурации каждой конкретной детали. Следует отметить, что наибольшими температурные размерные погрешности будут наблюдаться в соединениях, детали которых изготовлены из различного мате»

риала. Так, например, увеличение зазора посадки стальной вал - полимерное кольцо, из-за значительной разницы коэффициентов теплового расширения материалов, может в десятки раз превышать данный показатель у деталей, изготовленных из однородного материала.

В процессе работы механизма на его детали действуют, как правило, существенные силовые факторы, изменяющиеся как по величине, направлению, так и во времени. В сочетании с тепловым воздействием силовые нагрузки вызывают упругую или даже пластическую деформацию деталей, а соответственно и изменение их исходных размеров, образующих технологическую размерную цепь.

При эксплуатации сборочной единицы в следствие происходящих физико-химических процессов поверхности деталей изнашиваются. Это приводит с одной стороны к росту зазоров и нарушению посадок соединений, с другой стороны - к увеличению пространственно-геометрических погрешностей расположения деталей. В связи с этим происходит ухудшение качественных показателей работы машины, а в отдельных случаях и отказ ее узлов.

Главными из причин, вызывающих нарушение неподвижности соединений деталей в эксплуатации являются : фретшнг - коррозия и абразивный износ сопряженных деталей [1, 2, 3, 4]. Фретгинг - коррозия представляет собой разрушение сопряженных поверхностей номинально - неподвижных деталей в результате их относительных возвратно - поступательных перемещений с очень малой амплитудой и высокой частотой.

Изучению механизма фреттинг-коррозии посвящены работы Р.Б. Уотерхауза, В.В. Шевеля, А.Я. Алябьева, Н.Л. Голего, О.Н. Мурав-кина, A.B. Рябченкова, Ф.Х. Бурумкулова, В.В. Курчаткина, И.М. Мельниченко, A.B. Котина и др. Однако, механизм фреттинг-коррозии полностью не изучен, что обуславливает наличие нескольких научных подходов к его объяснению.

В работе [7] указываются два важных отличительных условия этого процесса: во-первых, скорость относительного перемещения контактирующих поверхностей н�