автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Совершенствование технологии ремонта головок цилиндров дизелей

САРАТОВаШЙ ОРДЕНА "ЗНАК ПОЧЕТА" ИНСТИТУТ МЕХАНИЗАЩИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА ки.М.И.КАЛИШНА

На правах рукописи ЧЕШАШИН Николай Александрович

I

удк б21лзб-ггч.а

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ РЕМОНТА ГОЛОВОК ЦИЛИНДРОВ ДИЗЕЛЕЙ

Специальность 05.20.03 - Эксплуатация, восстановление и ремонт сельскохозяйственной техники

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Саратов 199Н

САРАТОВСКИЙ ОРДЕНА "ЗНАК ПОЧЕТА" ИНСТИТУТ МЕХАНИЗАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА им.М.И.КАЛШМНА

На правах рукописи ЧЕРКАНИИ Николай Александрович

I

УДК 621.436-224.2

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ РЕМОНТА ГОЛОВОК ЦИЛИНДРОВ ДИЗЕЛЕЙ

Специальность 05.20.03 - Эксплуатация, восстановление и ремонт сельскохозяйственной техники

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Саратов 1992

Работа Енполнена на кафедре "Технология машиностроения" Са' горского ордена "Знак Почета" института механизации сельского зяйства им.М.И.Калинина.

Научна руководитель - кандидат технических наук, доцент 'МЕКЕЦКИЙ Г.Д.

Оит'иальные оппоненты: доктор технических наук, про^ссор , ' ЦЫПЦЫН В.И.,

кандидат технических наук, доиент ОСИПОВ К.Г.

Еецутаая организация - Управление сельского хозяйства Саратовскс области.

Защита состоится " Л£~ " ^иихл^и 199 Д. года в 12. часо! на заседании социализированного совета К.120.04.01 в Саратове! ордена "Знак Почета" институте механизации сельского хозяйства иуени М.И.Калинина.

С диссертацией можно ознакомиться в ^и^лиотеке института.

Отзмян на автореферат (в двух экземплярах, заверенные печ просим направить по адресу: 410740, г.Маратов, Советская, 60, СИМСХ, ученому секретари.

Автореферат разослан " И ." МЯи ¿А Л_199Л_г.

Учены? секретарь специализированного совета, кандидат технических дг-тент

наук, /?

/двЖои.

С.А.ИВКЕНКО

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ '

Актуальность работы. Головки цилиндров дизелей относятся телу дорогих и металлоемких деталей. В процессе работы они ^принимают значительные термические и механические нагрузки, шдствие этого наиболее типичным дефектом головок цилиндров >елей являются тзрмоусталостнке трещины перешчки между форс>-шым отверстием и отверстиями под клапанные гнезда. Этому де-сту подвержены около "УЪ% голозок цилиндров дизелей КПЗ. Еже-;но подлежит выбраковке по причине наличия трещин 40...50?» го-зок цилиндров тракторных и комбайновых двигателей. По этой же <чине за полный срок слудбы дизеля они заменяются до 3...4 з. Годовые затраты на покупку новых и восстановление бывших зксплуатации головок цилиндров,по данным ГОСНИТИ,составляет ...40 миллионов рублей.(в ценах 1076 г.)

Подавляющее большинство работ по увеличению надежности го-зок цилиндров направлено на снижение температур и термических тряжений, возникающих в процессе работы дизеля. Но учет лигаь зго одного фактора не решает полностью задачи повышения надеж-:ти и долговечности. Отсутствуют исследования вчияния на дол-зечность головок цилиндров такого фактора как,монтажные напря-шя, возникающие при ее сборке. Эти напряжения могут достигав зчительных величин, что в конечном счете не может не отразить-на долговечности данной детали. Этот Аактор имеет тенденцию увеличению всвязи с повышением уцельных мощностных показате-

и его роль в общем напряженном состоянии головок цилиндров ' зрастает.

Все это свидетельствует о том, что разработка новых ..посо-) повышения долговечности головок цилиндров, является весьма дуальной задачей и имеет важное народнохозяйст-ениоз значение.

Паль работа. Повышенв« долговечности головок цилиндров дк-залеЗ путем саяженжя монтажных напряяекхй.

Объект «сследованяя - головкя цялхндров дизеле! Ш3-238НБ, ШЗ-240Н.

Методика ясследования предусматривала разработку теоретических положвн«а к получевхя на их основе расчетных формул для определения' монтажных яапряженхИ и расчета сопротивления термической усталостя с учетом мехаяхчеекоД нагрузке. С целью проверка достоверности основных пслокекаЛ теорхх я обоснования оптимальных параметров конструкции были проведевв лабораторию, стендовне к прохзводственные хспнтаная.

Теоретические «следования проводзлхсь с использованием известил положений теорал упрутостх, расчета пластхв а сболовек.

Экспериментальные исследования выполнялись на основе общепринятых методик, деЗствущдх ГОСТов х разработанных частных ме-тодхк о использованием теории млогофакторкого эксперимента. Результаты экспериментальных исследований обрабатывались методами вариационной статистики с использованием электронно-вычислительной машины.

Научная новизна результатов исследований заключается в получения математической модели в виде уравнения, характеризующего долговечность головки цилиндров с учетом монтажных напряжений, предложена методика расчета монтажных напряжений, вс никающих в огневом днище при сборке головки цилиндров. Предложены расчетные формулы для определения конструктивных параметров форсуночного, „зла головки цилиндров.

Катодом планирования факторного экспериме .та выявлена степень влияния различных факторов на долговечность головки цилиндров дизелей.

Практическая ценность и реализация результатов исследования.

В результате тзорзтачэсяих и окзпоримзнтальных исследований разработан способ сшспзнпя мснтаглых напряжений з огневом дни™? головки цилиндров, вследствие чего долговечность ее увеличится. Дчя рзалкзец!:и предлагаемого способа в услоьйях ремонтного производства разработан технологический процесс снижения ноитаглих напрлтаний, который внедрен на Пугачевском ремонтном зазоде Саратовской области.

.Апробация. Основные полсхечня диссертационной работы долоке-ны, обсуждены и одобрг-ни на научно-технических конференциях Саратовского ордена "Знак Почета" института механизации сельского хозяйства имени М.И.Калинина (1991, 1992 гг.); Самарского СХИ (I990-IS9I гг.); на пятом межгосударственном научно-технической семинаре "Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгоран:;л в'АГК СНГ" (Саратов, 1992 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано ?

статей.

Структура и объем работ». Диссертация состоит из введения, ? глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа иэлояена на 1Сг. страницах машинописного текста, содержит рисунков, // таблиц, список использованной литературы из tijT наименований, 6 на иностранном языке и '¿Т страниц приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы и изложены основные положения, которые выносятся на защиту.

В первой разделе "Состояние вопроса. Цель и задачи исследования" дан анализ опубликованного материала по вопросам исследования напряженного состояния головок цилиндров, термоуст^лостной 1рочности и путей ее повышения.

Исследованию этой проблемы посвящены работь. Орлина A.C.,

Ча'нова H.Д., Сошна З.М., Вознесенского II.П., Б.А. Взорова, Е.З.Исаева, Красавина А.И., Вахтеля C.B., л других. В них показано, что общее напряженное состояние головки цилиндров можно разделить на чэтырь состамладх части: остаточные, монтажные, рабочие и тершческие папрлкения. Однако, главную роль в разгзитии и образовании трещин термичоскоЗ усталости играют термические и nujhtc.'-<huq иадуженкл. '.'.оитакпив напряжения, возникающие при установке форсунки и {орсунсчного стакана, могут достигать значи-твлышх величин и их дайствио сконцентрировано в зоне мм:клапан-. ¡шх перокнчек, где возникают термоусталостные трепаны, которые втаодят головку цилиндров из строя. Поэтому образование и развитие трещин можно рассматривать как результат действия термических

и монтажных нгпрякекиЗ. «

Проанализировали сущаствуодкв способа повыагвкяя надеялоетп к восстановления головок цилиндров с твркоусталостпыми трецинаыи в меяклапанных перемычках. Подавляющее большинство работ по увеличению надежности направлено г.а снижение теь'лератур и термичос-ких напряженна, возникающих в процессе робота дизеля. Практически отсутствуют исследования влияния на термостойкость головок цшшндров,.такого фактора, как кантатам напряженность, возникаю-вдя при сборке этой детали. Этот фактор имеет тенденции к увеличению в связи с повышением уделышх мо.цностиых показателей дазе-ле5, и его роль в общем напряженном состоянии головок цилиндров . будет зозр&статЬц поэтому монтагвые напряжения могут значительно сократить долговечность этой детали.

Исходя из поставленной цели исследования определены следующие задачи:

1. Теоретически обосновать влияние монтажных напряжений на долговечность головок цилиндров дизолой.

2. Исследовать влияние монтажных напряжений на сопроглвле-

гае терм-тческоЗ усталости и динамику роста термоусталостггах тратт в !/.з?.клалаг.пих перомлках головок цилиндров лизэлеЛ.

довать влияние этого способа иг. налрялазячов состояние головок цилиндров дизеле"!.

4. ТТровост.ч стендовые и гжсплуадсадшшке испта-нпя экспериментальных головок цилиндров дизе-юл.

5. Разработать технологически.! процесс сшгхекля монтг-шых напря;,;онлЗ з головках цилиндров при пх восстановлении и опрег;з-ллть тохпяко-зксногглсскуп э-*'Тркткеность его Епедраняя э роь'внт-ноз производство.

Во втором ряз.ттела "Теоретические предпосылки к снижению монтр-кких нанряя<зни2 в головках цилиндров" рассмотрен мехаяязг образования теркоусталосишх трещин в кгааклапапких перетиках с учетом действия монтажных кг-прячани."..

Рассь;атрявач силы, действутопзте па мояялапаану» лэрэкычку (рлс.1) необходимо откатить, что наряду с реакцией Рт перефе-рийной зоны огневого днища на тепловое расиириние мачсклапанвой перемотки в центрально;! частя огневого днища действует сила Рм дашшния форсунки к форсуночного стакана, воз.чикоющря при их установке и креплении. Действие этих сил вызывает калряления растяжения на теплсвоспршшмащеи поверхности мекклапапяол перемычки. Диаграмма аапрятанно-деформиров; иного состояния для этого случая представлена (рис.2).

В этом случае имеют место следующие зависимости:

где £ р - напряжения и дес^ор:!ация от термической нагрузки т/ т

сбютветствешю; ¿Я - н&пря-кения и деформация от мехапкчисро" нагрузки

'МI м

соответственио.

3. Разреботать способ снду.йпия контеячих яхиряквгай и нссль-

(I)

г / \ "ч

N

N

г N

К4 4

Ркс.1. Силы, действующе ка аожклапаннуъ перемгчку:

1 - ыежкдапаякая перашчка головки 'цилиндров;

2 - форсунка; '3 - ^орсуночшй стакаЕ.

Рис.2. Диаграмма налряжеи-но-деформировгнпого состояния кеяклапсш-ноЗ перемычки

Термические напряжения для головки цилиндров определяются из ьырьяэиал:

ЕскйТ

бт* 8

цггру

(2}

- модуль упругости материала головки цилиндров (чугуна),

- коэффициент теплового расширения;

- разность температур;

- коэффициент Пуассона материала головки цилиндров. Для расчета механических напряжений головку цилиндров,

смонтированную на блок, можно рассматривать как плиту, лезедую

где £

дТ

- s -

¡¡а основами. Наиболее нагружена ее центральная зона пневого днища вокруг форсуночного отгврстия, вследствие монтажа форсунки и форсуночного стакана. il03T0vy, указши-у» зону глоуно рассматривать как кольцевую пдиту, защемлош'ую по внеэному контуру ( рис.3 ).

Рис.3. Расчетная схема для определения монтачних напряжений в менклаланних перзгдлках.

Нагрузка % , действующая на кольцевой учгсток сгнового днища, распределена симметрично относительно вертикальной оси. Во всех точках, равноудаленных от цонтра форсуночного отворотил, в пределах вибранного участка, прогиби и усилия будут одинаковы, и дифференциальное уравнение для этого случая будет иметь вид:

Цг^ ТЗг* гаг* гёг ~ 1

где Г - токуцй радиус;

СО - прогиб плити. 3 результате прилетенно2 нагрузки в плит«5 возникают радиальный момент Пг , окружной момент

Ме и поперечная сила Ы (рис.4). Эти моменты и силы определены следующими вк^иконлж.щ:

(4)

(5)

о

а ( d2a> . ci uj \

T) / Л

^ dr \ d !

rdr)

гле

D

- цглш<др;гческая жесткость плиты.

D = Е fi Vf/2 ff-^jj ,

fi - T!J!UtfH£l IUÎHTU.

(G)

Fiic.4. CxGi/.a действия :.'.OM'?t¡TOB и поперечной силы.

Последовательна!,■. интегрированием уравнения (3) получи:.;:

С. Г*

со - G,ù\r * Czf2ùir + Сз +Cí,r£ i

(7)

Ллл сярадолошт окружного к радиального ьомикта необходимо найти пернув ы вторую производную вырал.еп.л (7).

IfzCtrlnr + Czr + (ß)

иТ¥.-~71 +¿l>zair*-dlz • ¿Li, тт •

(3)

cirî.- ri '-»24«. ■-«■'■И' /6jy

Подставляя зтн значения производных в ур-'ияюп.'.л (4), (5), (6)

и олучи:.

.¡рахшшя для моментов и сил

Mr

'le

. а .

Mr = ^ с, <г№+гепг+г№г) ; ао)

Mo- Z\jr-flf¿(i*k£nr)*zrC4 ; л

u г Ш

di) (12)

Для определения постоянных интегрирования , необходимо задать гренотиив услог.:;я (условия закрепле^т). Ддя предложенной расчетной схогы (р'/с.З):

при Мг=0: 0 = 0. (13)

пря г"а> ' (1';)

С учетом граничны:: условий (13) г (14) и после преобразований урав::опиЗ (10), (II) и (12) получим выри-.-ешш для постоянных ИПТОГрИрОЕОНШ! СI,

С г- ^[е'М+гаЧ-а'р^л]; «5,

Со*-—-, (1С)

8В '

С.- Ш1$Н

(17)

где 6*(/1Л-1)аг-{1+р)ёг;

0-3

Л= 1+Ч&а .

Радиальные напряжения €?г и окружное напряжение ¿е ¡.-е-няются по толщине п.чити по линейному ьчкону, их максимальные значения у поверхности определяются из вирусе над:

¿п Яр; "6>

Подставляя в уравне^ш (II) и (12) значе;,ия текущего радиуса Г~рО и, определяя знгчения ёг и (эо по (Тор.-'улал. (18) получим значения напряжений на различных участках нижней стороны кольцево! плиты, принятой в качестве расчетной схемы для центральной части огневого даища головки цилиндров.

Величина эквивалентногс напряжения 6})еА определяется через глав-\ ^

ные напряжения ё, и ёз . В нашем случае это О® и (£г-бм-бо-Хбг (15)

где U - бвр./ёвс

Öze - предел прочности при растяжении чугуна; 6»с _ продел прочности при сжатии чугуяа, иахшшчвс1шб напряжения, возникающие и ызиклапижй церз-мычко определяются из' выракоиия:

, (20)

гдо U't - »оэффациоая ковдостроцпз г.вхгрдг.оглй ушшшэдгй reo-«отрзчосхло йарамвтри исякдешшпоЗ перошчкв. Головка цилиадров относится к деталям лепативгадхи цриш-чеаг/о '¿'оруяческуа нагрузку. Поэтому к ней предъявляется рлд трабопгЕИй, ерэда которых васоков сопротивление тормлчссг.сД ус-«ялости. Этот показатель характеризует долговечность при цикля-, ческо:.: потру* зиип и оценивается по количеству теплоембк (гхгрев-охяахцсико) до появления признаков разруашш. Число цгодш теплосиав (J сглзако с характеристиками материале. головки цилиндров и деформацией, возникающей прп действии нагрузки слада в-цо£ зашгСЕЫоотьв:

fnM = С , (21)

гд*. С, ГП - характеристик материала; ¿п - величина деформации;

отсица:

i«!

(22)

Вырау.ая дой-ориацап через каиряжешю н уч ;тивая уравнение (I) виржекие (23) можно представить в виде:

н-Ш".

Коэ-ЗДициенти С, tTi , хврш'.теризуощио материал головки ци-лиид]Ю11 (чугун), рассчитываются по методу иаимоньг х квадратов, при г,гot< используются Л'ччше, пол/чолнно при ировАдошш экспорн-

Логарлдкаруя обо ппегя урявлеиия (23) получим

>лкм образом логаря<1«« А/ п ( ) спязапн диввЯаоЧ аа-

гнеиностьг) вида: ^

У з

и-чя п виду, что = Сп ¡4 ; Хё = Сп(ёт 1ёп) • !аоЗходл:/5, птобн су?.т.а кгаг^ятсз розкостзЗ эна'.^пЛ получзптх экспорт:-ептяльпо и эпапзна!'. пз'.'лгатои лл^иЛней чупкцял б'.^а "и-жгльг*, Эта разность бу;гс.' ГуккцкоЯ недзвоотяих параметров

Чп ;?

' V » ' /г I

(25)

я

Зпглепия п о га.и.'.нз!!пту "у;п:ц"->э лг".1".;:'; удсзлчтг-о-

р-ГГЬ С:!СТ0!-'3: Г -г , ^

Вводя обозначен!.!:

1»| ' ' гь!

[I ропак систему 525) получим:

■Ч-а&гЛII ■

~пв- 1 " л О -Л'"

ОпрпдеЛЛЛ КОЭ^'ПЦИОИТН С и л« получим:

т - - -г > (27)

С-е ш

Подставляя в ург.вичкпв (23 ) значения ко^'-'ттпокто* С , ГП л гшачвтгл б'ти б1,,, «о*но определить иышчгиу смфоткг.'тия т<з$-(личесгоП уст.члости , которг^ хар^ктеризу:? голготич-гость с

- 14 _

учетом ыолтатшых шпряленяй,

В третьем ру.здодй "Программа и оСщая кзтодака исследования" в соответствии с целью и псстызлбшадкй задача»« била намечена программа исследовать!, вкдогяюцая эксперлглентодышв комплексные исследования (лабораторные, стендовые и эксплуатационные), разработку технологического П1'.оцосса.

В четвертом Т|йз7грлп " Результаты экспорго-ектальгоис исследований" приводятся данные подтверцдалцио теоретические исследования влияния монтажных напрямокий на долговечность головок цилиндров дизелей.

Из приведенных графических зависимостей (рис.5) видно, что сопротивление термической усталости значительно снижается с увеличением монтажных наиря-таний. Тагсг.е значительно интенсивнее происходит рост термоусталостнцх трепан в кег.клапанных перемычках головок цилиндров дизеле" ({>**«. б)

N 60

45 30 ИГ

20 , ио 60 80 бц,НПа

Рис.5. Зависимость сопротивления тер.'ическоГ. усталости (М ] от величины монтажных напряжений (¿и

_ экспериментальная зависимость;

- -- - теоретическая зависимость.

/-'V'' „."-Г

! .-Я

'г/ Пто.6

!

\

1.1 а"

^лг-:сл:.'ость гт."г/:::ч тар-суст. от !:сл:г!сст;: л ;';г!"о::1П1лсз ( .

ос- г;«:';!;! (.п. }

сааузтйгяввпя. гор-псокоГ. ::

.чиротанн.-а ■Т'^г.юрг'.сго

В абряботг:;: ¡/атриг^ ....

"Г,Г

пол;".:;:"! ургг-^онрз'г^лгл""

попиз рсгр-зсс:':! глогхг.?т> ели:':' тзр'глес::сД усталости:

У - 35,75 - ^'¡Х?. , (29)

где К« - тз;.,лоритуга сгнзгзгз £ з т:ог!:гоппчпгм X?. - ягзрсзг".* (а кодированном гида).

Лн?л::ч урггиегся (23) что :/х.сгапно подряжай:

значительно долгог'имзсть голого:: цидпадтоз. Оспсг"оГ;

путь склоняя коит'&етх г.гпрг'Ч'лЗ и хоздезеяя долгог^мьосг-: -Зу.зп-еоя;ю удельного давления л ч:а;г.1чпгл разгрузка нс-ябоде-з лултодпы;: участков - кроток фсрсуноч: эго отверстия. "сходя из этих полотеннЛ лгадлс-ана конструкция )орс:у?;сп;'огз уз.'.а, уень-гк""~;ого ноптагаь'о кглр.тагатя ( рис." ). Сни^м:--? ;.;спт:"н>!Х .чаярл-гчеиЗ достигнуто за счет угрнкгеивя уделг.нзго дс глен/я

Рис.?. Форсуночный узел экспериментальной головки цилиндров дизеля:

I - опорная шайба: 2 - коническая фаска; 3,4,5 - уплот-нительные шайбы; б - форсуночный стакан; 7 - форсунка; Ь - резиновое уплотнение; 9 - гайка крепления Форсуночного стакана;/О - гнездо клапана.

я "форсуночного стакана и разгрузки наиболее напряжешэх учгсткзв-кромох форсуночного отверстия. Дяя этого, под форсуночный стакгиз устанавливается опорная паИба I, плечздь контакта которой значительно больяо чем плсщпдь носка форсуночного стакана о нижней гшгаоЗ головки цилиндров.

Для частичной разгрузки кромок форсуночного отверстия под спорной пайбоЗ игаолнепа коническая фг.ска 2, Наличие подобий $аокя яекквчвот прякзо силовое воздействие на зеяу пняпеЗ юта головки цилиндров, округалщув форсуночное отверстие. Это .происходит за счет обеспечения гашмапьного зазора между указанлей зоной и опорной палбой, которая воспринимает давление форсунки а форсуночного стакана.

Для обзепечегля герш-тичЕости и' теплопроводности предусмотрены прокладки 3 и 4.

Основными геометрическими параметрами, опроделяащткл работоспособность прздлагаемоИ конструкции являются толщина опорноЭ иаДбы л- л ¿тол наклон?, сбраэуптэй конусной фаски ¿-о (рис.В). Они должки отвечать следующим требованиям: толи;ннз опорной игЗ-бп должка обеспечить необходимую прочность, чтобы выдержать давление форсунки и форсуночного стакана; угол наклона обргзувдзй конической фаски должен обеспзчлть минкмалыпй зазор о учетом прогиба опорной шайбы. Только в этом случае будет достигнут эффект разгрузки кромок форсуночного отверстия. Так как спорная саЗба првдетаагчет тонкую пластину о опорой на пссадочпое место прилива форсуночного отакана, то определение толщнш ее будет сводится к расчету тонкой кольцевой пластину свободно опертой по внешнему контуру с разномерно распределенной пзгрузкоЗ ^ (рис.8).

Рис.8. Расчетная схема к определению параметров

экспериментально!; конструкции форсуночного узла.

Учитывая, что максимальные окру>;шые напряжения достигает максимума на внутреннем контуре пластина, толщина шайбы будет рав на:

Гё л л?

(30)

ИТ'

где ^ - коэффициент интенсивности окрукиых надряжешш;

о

Ц, - распределеннал нагрузка , Н/м . О - радиус отверстия, м. '[бе] ~ предел прочности на растянение материала детали,МПа. Угол наклона образующей конусной фаски <? зависит от величины угла наклона внутреннего контура опорной шайбы

(31)

Так как

¿ф = &н + Д ,

оСн = йгс,

где ц)г - прогиб внутреннего.контура ааГ;бы. Учитывая, что

Шг -

ЕЯ-

(32)

(33)

где >(а> - коэффициент прогиба,

Учитывал уравнения (32) и (33) выражение (3.1) мозно записать в

виде:

ЕР (ё-а)

А

(з'О

г13: Д - величина угла,сбелпечивзсиая миши'чльныП зазор при установке и крепления форсуночного стакана и форсунки.

Для ясслвдовепгл влияния предлагаемого способа сплквния m2.ht8t.ekx напряг.енпД <5цяп проведены сравшпгелыюо лсслодсвакил величины мон^алных кспряйсеип2 (рлс.9), ссЬте п?лрег.з1:иД (рио.Ю), а тагже допаял-л роста тормоустолсстпих трзцнп з мелиелгланких перемычках (рис.II). Данные экспериментов показали, что предлагаемая конструкция форсуночного узла уменьшает моптежнно ¡шпрл^енля на 30...40,1. Вследствие этого сшкготся сбгде иопражопяя з мег.-клапакной перемычке голоеки цилиндров. Рост глубины термоусталост-нкх треон умещайся з 1,2...1,3 раза.

В пятом гагдрлс . " Стзвдогаз к гкеплуатешонннв испытания" изложены результаты исследования гтявия предлагаемого способа седоепоя монтажных испразесай на работу дизеля в полом. Головки цилиндроз дизеля были подготовлены таким образом, что форсуночные узлы под установку форсуночного стакана имеющие конструктивные изменения чередовалась с сериЯшв.я бзз изменений.

90}

I !

(2-рентный вариант

50 5-

VI

/

га ь

/ я- v'

г //

/

М1

мз

Рис. 9. '''с.чтс.".пчл 1и>иря7енкя (б ) в голевке цилиндров:

Н1 - момент затяяаш форсуночного стакана (108 Км); f»'¡2 - момент затяжки силовых спиле:; (235 Им); МЗ - ксмент затяташ форсунки (61 Км).

s.-.i Ü,l't.'!a

/SO IZO

SO

40

rt ''P

-/ * /

é ■ Af f У s-

{ - cepi ■шныц tía púaiim

2 -ояыт/ый i?af>uah/-n

10 ВО 30 40 hl

Рис.Ю, Сравнительные зависимости общих напряжений ( б ) от количества термоциклов ( N ).

Испытания заключались в проведении тер:лог/.етрирования экспериментальных головок цилиндров без нагрузки и в нагрузочном но-шшальном режимо включительно. Такие определялись показатели мощности и расходы топлива.

Температуры огневых днищ с серийными ¿орсуночными y3.iai.ii практически совпадают с температурами в тех яе точках огневых диищ с опытным! форсуночными узлами. При этом мощностные показатели и показатели расхода топлива остались без изменений Аг.МП

1 -i

i-ti PUÜHhtl • iapua 4m

2-CÍ ЛУПИ»!* ¿apua> vrr»

100 ioo 300 ЧОО 500 N

глубины

от количества термоциклов (N ).

Рис.11. Сравнитальные зависимости глубины трещин (Ат )

- 21 -

Эксплуатационные испытания опытных головок цилипдров, которые проводились в хозяйствах Саратовской области показали, что цина'.шка роста глубины термоусталостных тревдн в мекклапаь..их юремнчках с уменьшенными монтажными напряжения;/:! значительно :ш:е чем у серийных образцов (на 25...3515).

В ¡гестом разделе излокен технологический процесс снижения ионтачшых напряжений в головках цилиндров, разработанный для знедрения в условиях ремонтного производства. Сопротивление тер-дгческой усталости головок цилиндров после внедрения технологи-геского процесса снижения монтажных напряжений выше в 1,2 ...1,3 эаза. Предлагаемая технология внедрена-па РЗ "Пугачевский" "ОРП Заратовагроремонт.

В седьмом раздело изложены расчеты технико-экономической эффективности Епедрения с »особа снижения монтажных напряжений э головках цилиндров дизелей. Моторесурс повысился на 27...32^, расходы на приобретение запчастей снизились на 13,1;?. Годовой экономический эффект от внедрения предлагаемого способа снижения донтаяных напрякониЯ составил 133484 рубля.

оп:;пз вшюда

I. Анализ литературных дачных показал, что более 70? головок цилиндров дизелей ЯМЗ-238НБ поступаицях в капитальный ремонт, тмеют термоусталосткые трещина в перемолках ма»;ду форсуночным зтверстием и гнездами клапанов. Частота появления тревдн выше ■ ж огневых днищах крайних цилиндров, и эти трещины имеют больпуп глубину, так как монтажные напряжения, появляющиеся в процессе сборки головки цилиндров достигает в указанных зонах максималь-зых значений прл прочих равных условиях. Сущоствущив способы повышения долговечности головок цилиндров не учитывают влияние этого фактора.

- 22 -

2. Теоретические исследования позволили: - установить, что монтажные напряжения увеличивают общее напряженное состояние межклапанных перемычек головок цилиндров дизелей, что значительно сокращает ресурс этой детали; - получить аналитические зависимости для определения монт&илых напряжении по ширине межклапанной перемычки головки цилиндров дизеля;.

-^получить формулы для определения величины сопротивления термической усталости, характеризующей долговечность головок цилиндров дизелеЗ и коэд&ициентов характеризующих свойства чугуна.

3. Экспериментальные исследования показали, что монтажные напряжения, возникающие в процессе установки и крепления форсуночного стакана и форсунки составляют Солее В0% от общеЯ механической напряженности головки цилиндров и достигают 70...75 МПа.

Эти напряжения снимают сопротивление термической усталости мпя-кладанных перемычек головки цилиндров в 1,5...2 раза.

Получена математическая модель, описывающая факторную зависимость сопротивления термической усталости головки цилиндров с учетом ионтажннх напряжений.

4. На основании результатов теоретических и экспериментальных исследований обоснован и разработал способ снижения монтажных надрямониЦ от форсунки и форсуночного стакана. Снижение напряжений осуществляется путем уменьшения удельного давления от форсуночного стакана и форсунки на поверхность ме^клапанной перемычки и разгрузхи наиболее напряженных участков - кромок сорсу-ночного отверстия.

Рассчитаны конструктивные параметры элементов,обеспечивающих сш^ет'е монтажных нкпря'/еш'Г:: толпкна опорной шайбы = 2,2...2,5мм; угол концческоЗ £г>скя Лт - -1,5..,6,5°.

3 результате применения этого способа коита'-'нкв напряке-

нй^ в межклапанных перемычках снизились на 30.т.40*. Уменьшилась их деформация в 1,3...1,35 раза. Сопротивление термической усталости возросло на 25...30/5. Динамика роста трепня в центральной зоне огневого днища головки цилиндров уменьшилась в 1,25..1,3 раза.

5. Проведенные стендовые испытания дизеле* с опытными головками цилиндров показали, что температура их огневого днища

не изменилась по сравнении с серийными. 1'ощностные и экономические показатели их соответствуют требованиям, предъявляемым к капитально отремонтированным дизелям.

6. Эксплуатационные испытания дизелей И.13-23оКБ с опытными головками цилиндров показали их достаточно высокую надежность. Ресурс головок цилиндров с уменьшенным уровнем монтажных напряжений увеличился на 27...'¿2%.

7. Разработан технологический процесс снижения монтажных напряжений в головках цилиндров дизелей при их восстановлении.

Годоеой экономический эффект от внедрения предлагаемого способа снижения монтажных напряжений в условиях ремзавода "Пугачевский" составит 133484 руб. на программу ремонта 2600 дизелей ЯмБ-238НБ в год. Снижение затрат на приобретение запчастей составит 19,1%.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Термомеханическая напряженность головок блоков автотракторных .дизелей /Дезисы докл. науч.-практ.конф. Вклад молодых ученых в интенсификацию сельского хозяйства Дуйбыоев, 125С- С.36-37.

2. Анализ существующих способов устранения третан гежкла-панных перемычек головок блоков автотракгпркку дизелей //Тези-

си докл. науч.-практ.кокф. Вклад молодых ученых в интенсификацию сельского хозяйства Дуйбышев, 1990,- С.57-58.

3. Форсуночный узел головки цилиндров дизеля ЯМЗ-238НБ с пониженными 'монтажными напряжениями: Инф,листок К 145-92 /Саратов, ЦНТИ. - 1992 г.

4. Головка цилиндров с увеличенным сроком службы //Степные просторы. - 1992. - 7-8. С.40-41 ( Соавтор ¡.'ежецкий Г.Д.)

5. Методика исследования термоусталостно2 прочвости головок блоков дизельных двигателеС Я»13—23ВНБ // Тезисы науч.-практ.какф. молодых ученых Самарского СХИ /Самара, 1932.

6. Анализ дефектов головок блоков цилиндров дизельных двигателей // Тезисы науч.-практ.конф. молодых ученых Самарского СХИ /Самара, 1992.

7. Методика исследования остаточных напряжений и деформаций в головках блоков дизелой Я»3-233ЕБ //Совершенствявашю отдельных узлов тракторных'и комбайновых дизелей: Сб.пауч.работ./ Сарат.с.-х. ин-т им. Н.И.Вавилова. Саратов, 1991,

С. 105-110.( Соавтор МежецкиХ Г.Д.).