автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Технологическое обеспечение качества восстановленных коленчатых валов дизельных двигателей с учетом их напряженно-деформированного состояния

На правах рукописи

4844533

Горшенина Екатерина Юрьевна

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ВОССТАНОВЛЕННЫХ КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ С УЧЕТОМ ИХ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ

Специальности: 05.02.08 - Технология машиностроения 05.22.10 - Эксплуатация автомобильного транспорта

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

/

/

/

<-7

Саратов - 2011

4844533

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет»

Научные руководители: доктор технических наук, профессор

Денисов Александр Сергеевич

кандидат технических наук, доцент Тугушев Борис Федорович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Аникин Анатолий Афанасьевич

доктор технических наук, доцент Данилов Игорь Кеворкович

Ведущая организация - ГОУ ВПО Камская инженерно-экономическая академия (ИНЭКА), г. Набережные Челны.

Защита диссертации состоится 16 марта 2011 г. в 13.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.242.02 при ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет» по адресу:

410054, г. Саратов, Политехническая ул., 77, СГТУ, корп. 1, ауд. 319.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет».

Автореферат разослан /£ Срг^А.г 2011 г. Автореферат размещен на сайте: Ькр:/и/улд/.sstu.ru

Ученый секретарь диссертационного совета

А.А. Игнатьев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Применительно к автомобильным деталям коленчатый вал является самой дорогой либо второй по величине стоимости деталью, особенно для крупногабаритного (грузовых автомобилей или сельскохозяйственной техники) дизельного двигателя. До 70% затрат на ремонт автомобильной и сельскохозяйственной техники приходится на приобретение новых запасных частей взамен предельно изношенных. Предельные износы 85% деталей не превышают 0,3 мм, причем многие из них имеют остаточные ресурсы 60% и более и только 20% деталей автомобилей и тракторов, поступающих в ремонт, подлежат окончательной выбраковке. Остальные можно восстановить, причем себестоимость восстановления составит 15...70% от себестоимости изготовления.

Малогабаритные коленчатые валы, как показывает практика, дешевле заменить на новые, а крупногабаритные экономичней восстанавливать, так как восстановление позволяет получить существенную экономию металла, материальных, производственных и трудовых ресурсов. Но здесь возникают сложности - технологические проблемы базирования и механической обработки. В связи с этим повышение технологического обеспечения качества восстановления коленчатого вала на основе комплексного изучения базовой операции металлопокрытия, служащей для формирования вторичной заготовки восстанавливаемой детали, и дальнейшей механической обработки явилось актуальной задачей.

Под качеством в данном случае понимается приближение характеристик восстановленного вала к новому вату посредством минимизации или отсутствия дефектов, оптимального по эксплуатационным характеристикам наплавочного материала или совокупности материалов, оптимального режима обработки металлопокрытия коленчатого вала, износостойкости на рабочих поверхностях и вязкости в галтелях как главных концентраторов напряжений.

Цель - повышение долговечности крупногабаритных коленчатых валов на основе анализа напряженно-деформированного состояния и совершенствования технологического обеспечения их восстановления.

Для достижения данной цели поставлены и решены следующие основные задачи:

1. Разработать математические модели для обоснования технологического обеспечения лезвийной обработки и формирования рабочих поверхностей коленчатого вала с учетом базирования шатунных шеек.

2. Разработать физическую и математическую модели коленчатого вала для определения внутренних напряжений на основе метода конечных элементов и метода фотоупругости для прогнозирования мест начала разрушения шеек вала.

3. Обосновать режим термической операции при нанесении наплавочного металлопокрытия для крупногабаритных коленчатых валов с учетом особенностей распределения температур с целью минимизации концентраторов напряжений.

4. Проанализировать изменение микротвердости по глубине металла коленчатого вала при нанесении различных наплавочных покрытий, что является основанием для формирования технологического процесса восстановления и обработки вала.

5. Выявить особенности макро- и микроструктуры металлопокрытий, на основе рентгенографических методов проанализировать остаточные внутренние напряжения второго рода.

6. Обосновать основные элементы режимов резания при обработке наплавленных слоев.

7. Разработать комплекс технологических операций, необходимых для достижения высокого качества восстановленных крупногабаритных коленчатых валов и дать технико-экономическую оценку повышения их долговечности.

Объект исследования - технологический процесс восстановления коленчатого вала двигателя КамАЗ-740, изготовленного из стали 42ХМФА ТУ 14-1-1296-75.

Предмет исследования - физические закономерности, происходящие при эксплуатации вала и реализации технологического процесса восстановления крупногабаритного коленчатого вала дизельного двигателя.

На защиту выносятся:

1. Математические модели технологической операции лезвийной обработки рабочих поверхностей шеек крупногабаритного коленчатого вала дизельного двигателя.

2.Методика прогнозирования мест разрушения в коленчатых валах с использованием метода конечных элементов.

3.Расчетный метод определения напряженно-деформированного состояния кривошипа с использованием стержневой системы.

Д.Системный анализ результатов исследования: трешинообразования в коленчатых валах, изменения температур при нанесении наплавочных металлопокрытий, напряженно-деформированного состояния коленчатого вала методом фотоупругости, макро- и микроструктуры металлопокрытий, изменения микротвердости, рентгенографического, основных характеристик процесса резания при обработке наплавленных слоев лезвийным инструментом.

Научная новизна:

1. Разработано технологическое обеспечение для восстановления крупногабаритных коленчатых валов дизельных двигателей, обосновывающее режим резания лезвийным инструментом наплавленного материала и режим формирования наплавляемого покрытия на основе построения новых математических моделей.

2. Разработана математическая модель напряженно-деформированного состояния крупногабаритных коленчатых валов посредством применения методов конечных элементов, фотоупругости и стержневых систем для прогнозирования мест разрушения.

3. Разработана экспериментально-аналитическая модель процесса резания, учитывающая силовые, температурные, износовые характеристики и позволяющая определить основные параметры рациональных режимов лезвийной обработки металлопокрытия.

4. Обосновано рациональное соотношение наплавочных материалов и режим предварительной термической обработки для получения покрытия с минимальным количеством концентраторов напряжений, обеспечивающее качество поверхностного слоя восстановленных крупногабаритных коленчатых валов.

Практическая значимость и реализация результатов работы. Разработано технологическое обеспечение процесса восстановления крупногабаритных ко-

ленчатых валов дизельных двигателей, обеспечивающее ему высокое качество (износостойкость и усталостную прочность), близкое к новым валам, а также экономически выгодное по затратам в современных условиях. Результаты теоретических и экспериментальных исследований, а также предложенное технологическое обеспечение процесса восстановления использовано в эксплуатационном и ремонтном производстве НТЦ «Механик-Т» (СГТУ) при ремонте и восстановлении коленчатых валов дизельных двигателей и подтверждено актом внедрения.

Апробация работы. Материалы диссертации обсуждались:

1. На Международных научно-практических конференциях: «Логистика и экономика ресурсосбережения и энергосбережения в промышленности», Саратов, 2007; «Математические методы в технике и технологиях XXI МНК», Саратов, 2009; «Прогресс транспортных средств и систем - 2009», Волгоград, 2009.

2. На Межгосударственных научно-технических семинарах: «Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания», Саратов, СГАУ, 2009, Саратов, СГАУ, 2010.

3. На Всероссийской научно-технической конференции «Совершенствование техники, технологий и управления в машиностроении» (СГТУ-2009) Саратов, 2009.

4. На конференции молодых ученых «Молодые ученые - науке и производству». Саратов, СГТУ, 2007.

5. На ежегодных конференциях кафедры «Автомобили и автомобильное хозяйство» СГТУ: «Совершенствование технологий и организации обеспечения работоспособности машин», Саратов, 2006 - 2010 гг. и кафедры «Технологии машиностроения», Саратов, 2010 г.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 23 работы, в том числе 7 статей в изданиях, включенных в перечень ВАК РФ.

Структура и объём работы. Диссертационная работа изложена на 214 страницах компьютерного текста и состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы, включающего 123 наименования, и приложений. В работе содержатся 109 рисунков и 19 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновываются актуальность темы диссертационной работы, ее цель, задачи, научная новизна, практическая значимость.

Первая глава посвящена ретроспективному обзору и анализу различных технологических вариантов ремонта и восстановления коленчатых валов, при этом охватывается большой временной диапазон и приводятся различные технологии, принятые в нашей стране и за рубежом.

Вопросами технологического обеспечения восстановления коленчатых валов занимались многие ученые и авторы фундаментальных трудов, такие как: В.В. Ефремов, В.А. Горохов, В.А. Наливкин, A.C. Денисов, И.И. Фрумин, В.В. Погораздов, Ю. А. Юзвенко, И.Р. Пацкевич, Н.Ф. Грохольский, В. Евдокимов, Ю. Мошенский, Н. Павличков, Н.И. Доценко, Г.П. Юдин, И. Белла, М. Кучера, П. Панис, Д. Сли-жик, Б.Ф. Тугушев, М.А. Гоголицын, В.И. Чепеленко, Г.А. Кирилюк, В.В. Бартюк,

B.А. Бабенко и др. За рубежом этим вопросом занимались: William R. Gleason,

C.Е. David, B.S. Robinoff, J.C. Smith, Jay C. Hardy и др.

По результатам анализа литературных источников и научных трудов следует отметить, что технологическому обеспечению восстановления крупногабаритных

5

коленчатых валов уделялось, тем не менее, мало внимания и конкретного общепризнанного отечественного технологического процесса для восстановления крупногабаритных коленчатых валов дизельных двигателей нет, что подтверждает актуальность выбранной темы.

Во второй главе рассматривается общая структура технологического обеспечения процесса восстановления крупногабаритных коленчатых валов дизельных двигателей с выделением доминирующих операций дефектоскопии, наплавочной, термической и обработки наплавленных слоев лезвийным инструментом. Представлена общая методика исследования и ряд частных методик, включающих: исследования ремонтного фонда, исследования распределения температур в детали при наплавке, исследования микротвердости, макро- и микроструктуры, исследования распределения внутренних напряжений методом фотоупругости, методику рентгенографического анализа тонких кристаллических структур и основных характеристик резания при обработке наплавленных слоев точением.

В третьей главе рассмотрены математическая модель напряженно-деформированного состояния крупногабаритных коленчатых валов посредством применения метода стержневых систем и методика прогнозирования мест разрушения в коленчатых валах с использованием метода конечных элементов.

Для анализа возможных дефектов и прогнозирования мест разрушения коленчатых валов необходимо рассмотреть напряженно-деформированное состояние восстановленного крупногабаритного коленчатого вала, испытывающего знакопеременные нагрузки. Наиболее часто усталостное разрушение вала происходит по щеке в зоне перекрытия шатунных и коренных шеек (рис.1), которое для двигателей КамАЗ-740 составляет 27,5 мм при номинальном размере шеек.

При перешлифовывании коренных и шатунных шеек на последний ремонтный размер перекрытие сокращается на 2 мм (7,2%). Расчеты показывают, что уровень напряжений изгиба повышается при этом в среднем на 8%.

Существенно уменьшается размер несущего сечения в процессе эксплуатации за счет распространения усталостных трещин от очагов (в данном случае - галтелей), что показано на рис. 1.

Для анализа силового взаимодействия шатунной и коренной шеек в зоне их перекрытия была предложена плоская модель, представленная на рис. 2.

Здесь Ъ - равнодействующая сила, передаваемая от шатунов; 2А, 2В - реакции опор.

Для простоты рассматривали только правую часть модели, где /„, - толщина щеки; /„„ - длина коренной шейки; р - величина перекрытия шеек. В зоне перекрытия сплошной металл был заменен неизменяемой стержневой системой, состоящей из стержней 2-1, 2-4 и 3-4.

Сами стержни имеют шарнирные соединения в соответствующих узлах и могут испытывать только осевые нагрузки в виде растягивающих или сжимающих усилий. Если рассечь стержневую систему линией 1-1 и рассмотреть правую часть (рис. 3), можно определить усилия в самих стержнях.

Рисунок 1 - Форма усталостного разрушения коленчатого вала по щеке

Рисунок 2 - Плоская модель кривошипа Рисунок 3 - Схема для определения

коленчатого вала усилий

Следовательно, /?, (=-^-(1)

(2)

р

гЛ

Л,.=-2-. (3)

р

В формулах (1 )-(3) Л,., - усилие, передаваемое стержнем,- узел, на который передается усилие стержнем,] - узел от которого передается это усилие.

Верхний стержень 2-1 будет сжат, а два других - 2-4 и 3-4 - растянуты. Если взять в качестве примера перекрытие между 4-ми коренной и шатунной шейками двигателя КамАЗ-740, то I ~ 27 мм (с учетом надгалтельных буртиков), /п„ 36

мм, р = 27,5 мм, то получается, что = 1,64 -Хь\ Я2.4 = 1,40 -Хь, 0,66 . Из этого следует, что самое большое растягивающее усилие - в стержне 2-4 и оно сопровождается растягивающим усилием в стержне 3-4, которое составляет 47% от нагрузки в 2-4. Усилие в стержне 2-1 хоть и на 17,1% превышает нагрузку в 2-4, но оно сжимающее, поэтому считаем, что не несет ответственность за разрушение детали, а опасное сечение соответствует расположению стержня 2-4, что хорошо видно на практическом примере (рис. 1). Далее рассматривалась геометрия опасного сечения, моделью которого служил стержень 2-4.

Для разработки модели, пригодной к анализу процесса разрушения, рассматривалась схема перекрытия шеек (рис. 4,а). Исходя из нее, для величины перекрытия шеек р, имеем

р=^+1(ш-г, (4)

где радиус коренной шейки; - радиус шатунной шейки; г - радиус кривошипа.

Для коленчатого вала двигателя КамАЗ-740 при радиусе кривошипа 60 мм, номинальном диаметре коренной шейки 95 мм и шатунной - 80 мм величина р соответствует 27,5 мм, что указывалось выше. Далее задача состояла в определении координат точек В и С (точек пересечения контуров коренной и шатунной шеек)

относительно осей X и У. Исходя из правил аналитической геометрии, опираясь на уравнение окружности, получаем координаты точек окружностей коренной и шатунной шеек. Решая систему уравнений при вышеуказанных размерах, получаем координаты точек пересечения окружностей шатунной и коренной шеек (в мм) относительно центра окружности коренной: В(-31,594; 35,469)-, С(31,594; 35,469). Отсюда вычисляем все недостающие параметры схемы на рис. 4,а. Тогда

а = 2-|л) = 63,188(ш/), (5)

где а - хорда перекрытия шеек; х - значение абсциссы точки Л или С.

Для определения стрелы сегмента коренной шейки Нк и стрелы сегмента шатунной шейки /г,„ при ординате точек пересечения у использовались следующие зависимости: !\к- 1^-у= 12,03! (мм); (6) Л»= «ш~ (г-у)=15,469(мм). (7) Для определения длины дуги перекрытия, соответствующей коренной шейке 1К и длины дуги перекрытия, соответствующей шатунной шейке /„, использовали значения из (5-7) и формулы:

1

I2+ — •/!( =69,027(иш) ; (8)

.-рф-

72,587(мм) . (9)

Было сделано допущение, что, эти дуги представляют собой границы опасного сечения вдоль направляющей линии цилиндрических поверхностей шеек. Длину опасного сечения / можно определить из рис. 2 по формуле:

+р2 = 38,539(лш). (10)

Численное значение здесь определено для щеки, расположенной между 4-й коренной и 4-й шатунной шейками коленчатого вала двигателя КамАЗ-740 с учетом надгалтельных буртиков.

Таким образом, можно с некоторыми допущениями представить опасное сечение в виде плоской модели, к которой приложено растягивающее усилие (рис. 4,6).

Модель представляет собой равнобедренную трапецию, верхнее и нижнее основание которой равны длинам опорных дуг 1К и /„„ вычисленным по формулам (8) и (9), а высота равна величине I, вычисленной по формуле (10). Верхнее основание имеет распределенную связь по оси У и лишено перемещений по оси X. Нижнее основание нагружено распределенной (условно считали, что равномерно распределенной) нагрузкой ц, направленной вдоль оси У, также нижнее основание лишено перемещений вдоль оси X . Отсутствие перемещений по оси X моделирует влияние на опасное сечение оставшейся части щеки, включая противовес, которые не испытывают рассматриваемых нагрузок.

При выводе аналитического описания кривой многоцикловой усталости, считали, что интенсивность разрушения ае возрастает прямо пропорционально фактической амплитуде действующих напряжений <Уаф, то есть

аг=М=аа<4' (П)

где (¡Рр - элементарно малая площадь разрушения за количество циклов с!М; а - коэффициент пропорциональности, характеризующий изменение^ на единицу амплитуды напряжений а = ¿а^йо^ ■

К&(т<.<р ¡¿¡реки

у.-//у///'.</ У/,У

•ч На^гур лзрёы-О^ ¿ил »г/

ттттттт

я

а б

Рисунок 4 - а - схема перекрытия шеек коленчатого вала; б - плоская модель опасного сечения

и схема ее нагружения

Данное допущение можно объяснить законом Гука, по которому в пределах упругости деформация (приводящая к микропластическим разрушениям) прямо пропорциональна величине приложенных напряжений. Поэтому зависимость оаф от с учетом этих факторов можно принять как второе допущение линейной в виде

(12)

Оаф=°а+с17р

где оа = ег, -<т_,; с - коэффициент пропорциональности, характеризующий изменение амплитуды напряжения на единицу площади разрушения (с = с/сг^/Л/^, )■

Величина <Та применяется в качестве свободного члена вследствие того, что

усталостные разрушения начинают развиваться только при условии <Уа><У-1, то есть при превышении амплитудой предела усталости.

С учетом зависимости (12) дифференциальное уравнение (11) принимает вид

¿И

- = асТ„ + асГ„

(13)

Интегрирование дифференциального уравнения (13) при начальных условиях 0 при N = 0 позволяет получить зависимость площади разрушения от числа циклов /V, следовательно, можем рассчитать зависимость фактической амплитуды напряжений а„ф от числа циклов нагружения и, как следствие, можем определить общую площадь разрушений:

F = + ^ = ^ + -1)= . (14)

При совершенствовании конструкции коленчатого вала и обосновании способов его восстановления необходимо учитывать особенности усталостных разрушений. Это в первую очередь относится к недопущению холодной правки валов, что снижает усталостную прочность на 30% и более. Аналогичное действие оказывает сетка микротрещин в зоне разъема штампа (на 20-40%). Накатка галтелей роликом повышает усталостную прочность на 15%.

Главным критерием анализа в рассматриваемой области является соответствие характера разрушения реального объекта характеру прогнозируемого разруше-

ния модели. Коленчатый вал, наплавленный под слоем флюса АН-348А проволокой 1,6Нп-30ХГСА, был прошлифован (рис. 5), после чего эксплуатировался в реальных условиях до момента его разрушения. Разрушение произошло в двух местах: поперек четвертой кривошипной шейки со стороны заднего торца детали и в зоне прилегающей щеки со стороны переднего фланца вала (рис. 6).

Классическая схема нагружения для расчета коленчатого вала представлена на рис. 7. Расчетными нагрузками при этом являются радиальная 2. и тангенциальная Т (действующая на плече, равном радиусу кривошипа г) составляющие суммарных сил. Точный расчет коленчатого вала на прочность вследствие сложности его формы практически невозможен. Применяют, главным образом, расчет коленчатого вала как плоской двухопорной рамы, один конец которой опирается на подвижный шарнир, а другой - на неподвижный. Осевые нагрузки при этом отсутствуют. Изучение причин поломок коленчатых валов показывает, что в большинстве случаев они являются следствием усталости материала детали. Элементы фракто-графического исследования представлены на рис. 8,9.

Наиболее опасными в этом отношении участками коленчатого вала являются те, где может возникнуть значительная концентрация напряжений.

Априорно известно, что в шатунных и коренных шейках опасными местами являются края отверстий для смазки, а в щеках - места сопряжения их с шейками.

Практический опыт лабораторных испытаний и эксплуатации показывает, что в предельном состоянии коленчатый вал, как правило, бывает разрушен в результате действия нормальных напряжений, вызванных изгибающими нагрузками в плоскости кривошипа.

Рисунок 5 - Четвертая кривошипная шейка коленчатого вала до разрушения

Рисунок 6 - Характер разрушения шейки коленчатого вала в результате его эксплуатации

Крайне редко коленчатые валы имеют характерный вид разрушения от кручения. Теоретически процесс распределения внутренних напряжений в коленчатом вале можно описать, применяя сеточные или вариационные методы расчета. Метод конечных элементов относится к разряду вариационных. Были допущения:

- во-первых, рассматривалась плоская модель, имеющая очертания проекции фрагмента реального коленчатого вала на плоскость, параллельную плоскости кривошипа;

7 а

/с / 2

лМ-.

(а~с)> (15)

- во-вторых, в силу закономерности:

'Ея. А 2 2

где Мш - величина изгибающего момента, 20 - реакция опоры в плоскости кривошипа, а-расстояние от опоры до середины кривошипной шейки,

"р

Рисунок 7 - Классическая расчетная схема коленчатого вала

центробежная сила инерции от вращения противовесов, Рс - центробежная сила инерции от вращения кривошипа, с - расстояние от опоры до

Рисунок 8 - Макроструктура излома в щеке:

переход из зоны развития усталостной трещины в зону хрупкого разрушения (50:1)

Рисунок 9 - Макроструктура поперечного излома шейки: зона развития усталостной трещины (50:1)

щеки вала, мы пренебрегли составляющими Рпр и Рс, условно считая, что они уравновешивают друг друга;

- в-третьих, нагрузку на кривошипную шейку от двух шатунов заменили равномерно распределенной нагрузкой и приравняли ее к единице, последнее, в пределах закона Гука, не ведет к изменению соотношений между собой величин внутренних напряжений, поэтому картина распределения их в детали остается прежней;

- в-четвертых, учитывая, что максимальная нагрузка от давления газов передается через шатун при угле поворота коленчатого вала <р равном, примерно, 15° от верхней мертвой точки такта сжатия, практически вся эта нагрузка Рш, в силу малости указанного угла, прикладывается в качестве перерезывающей силы к кривошипной шейке, а тангенциальная составляющая Т весьма невелика, так же как и Т0, по этой же причине не рассматривался набегающий МК1 и сбегающий МцМ) крутящие моменты.

Таким образом, использовалась двумерная модель (рис. 10). Аппроксимация проводилась треугольными элементами. Разбиение на конечные элементы представлено на рис. 11. Схема предусматривала 194 узла, что было вполне достаточно для визуализации результатов. Расчет осуществлялся в среде программы Е1сШ 4.2. Оценка напряженного состояния проводилась по критерию фон Мизеса <т£„ для которого формула в общем виде выглядит так:

^[{агс

(16)

о, = 2 [\orai)+ {су 2—(Т зу+(<т 1) ]' где 07, а2 и а3 - главные напряжения, упорядоченные по убыванию. При этом в кон кретно рассматриваемом двумерном случае <т; = 0.

1 2 I

Рисунок 10 - Схема нагружения модели четвертого кривошипа коленчатого вала двигателя КамАЗ-740

Результаты расчета представлены на рис. 11.

На рис. 6 и 11 справа (со стороны заднего торца вала) видна характерная 8 - образная область, проходящая поперек кривошипной шейки. Расположение на рис. 11 области напряженного состояния слева от кривошипной шейки (со стороны переднего торца вала) также близка к картине профиля излома, изображенного на рис. 6.

Если уменьшить разрешающую способность, то можно выделить области, в которых будут возникать значительные напряжения (рис. 12).

Рисунок 11 - Результаты расчета напряженно-деформируемого состояния кривошипа

Рисунок 12 - Области значительных напряжений в кривошипе

Идентификация этих областей необходима для проведения исследований усталостных трещин при дефектовке коленчатого вала, как при эксплуатации, так и при ремонте. При этом были получены весьма удовлетворительные результаты, близкие к рассмотренным выше.

Все это делает доступным для прогнозирования и простой визуализации такое явление, как разрушение коленчатого вала. После наплавочной операции необходимо применение механической обработки поверхностей лезвийным инструментом.

Силовое взаимодействие режущего инструмента и обрабатываемой детали представлены на рис. 13.

Реакции опор при базировании в станке: = Рг , (17)

Я»

где Рг - касательная составляющая силы резания;

■ ЬЛ.

I

где 11 - расстояние от левой опоры до зоны резания; I - длина обрабатываемой детали.

Мп

------

Рисунок 13 - Схема нагружения коленчатого вала касательной составляющей силы резания при механической обработке

Максимальный изгибающий момент МР2 от касательной составляющей си-

лы резания Р/.

М„=Р.,1- 1-

Максимальный изгибающий момент М;2 от единичной силы:

м„ =/, ■ 1-

(19)

(20)

Максимальная деформация прогиба Ьг от касательной составляющей силы

резания: л =_!_. I./ .-•/ г Я/ I 2 1 3 1

I

Е]

3

'"7"

(21)

где £- модуль Юнга; У - момент инерции сечения детали.

Четвертая глава посвящена разработке и эксперимент&чьному исследованию технологических операций, от которых, в основном, зависит качество получаемого восстановленного крупногабаритного коленчатого вала. Здесь представлены результаты исследования повреждений коленчатых валов двигателей КамАЗ-740, носящие усталостный или износовый характер, по методикам, рассмотренным в главе 2.

Экспериментально установлено, что при наплавке коренных шеек коленчатого вача без предварительного подогрева детали можно выявить следующие закономерности: повышение температуры каждой последующей коренной шейки от наплавки предыдущей происходит на левых щеках в среднем на 12°С, а на правых щеках в среднем на 7 °С, что в конечном итоге не удовлетворяет рекомендациям по предварительному подогреву восстанавливаемого вала, так как температуры коренных шеек непосредственно перед наплавкой находятся в интервале от 21°С до 83 °С при необходимом диапазоне в 100.. .250°С.

При исследовании методом фотоупругости на прозрачных моделях хорошо визуализируются места концентрации напряжений. На модели четвертой шатунной шейки просматриваются места концентрации в сечении шейки: в зонах галтелей, в местах сопряжения со щеками, то есть в классически принятых местах концентрации сил (рис. 14,а), что подтверждает верность выбранного метода. В зоне перекрытия

наблюдается аналогичная картина (рис. 14,6). При нагружении образцов вследствие явления двойного лучепреломления, в проходящем свете на поверхности образца наблюдается интерференционная картина, идентичная полученной при расчете методом конечных элементов, а также реальной картине излома.

Для удобства исследования микротвердости для отдельных случаев была разработана система координат (рис. 15 и 16). По полученным графикам был сделан вывод о том, что имеются высокие «пики» микротвердости, возникающие от контраста температур самой шейки и наплавляемого метала. При приближении к зоне галтели величины «пиков» снижаются. В зоне галтели «пики» микротвердости отсутствуют, так как шейка вала на момент наплавки зоны галтели была уже подогрета. Выше галтели «пики» микротвердости также отсутствуют, так как шейка вала подогрета.

а б

Рисунок 14 - Распределение напряжений в плоских прозрачных моделях, видимое в полярзованном свете: а — в модели кривошипа; б - в модели зоны перекрытия шеек

Рисунок 15 - Образец, вырезанный из Рисунок 16 - Схема образца с линиями

шатунной шейки коленчатого вала двигателя измерения и соответствующей им

КамАЗ-740 системой координат (х, у, ¡р)

Для коленчатого вала двигателя КамАЗ-740 наплавка центральной части шейки порошковой проволокой марки ПП-Нп-35В9ХЗСФ с последующим отпуском при 500 °С в течение 1 часа и наплавка галтелей проволокой сплошного сечения марки Нп-ЗОХГСА с предварительным подогревом детали до 200...230 °С позволяют получить распределение микротвердости по сечению, близкое к показателям новой детали или имеющей ремонтный размер в результате перешлифовки (рис. 37), а также к показателям современных технологий, применяемых за рубежом для восстановления коленчатых валов дизелей металлопокрытиями.

При анализе микрофотографий макро- и микроструктуры шлифа шатунной шейки коленчатого вала двигателя КамАЗ-740 можно сказать: зона термического

влияния имеет структуру сорбита с вкраплением а-железа, зона наплавленного металла - троостит (наплавка Нп-ЗОХГСА), а зона основного металла - сорбит.

Фазовый рентгеновский анализ образцов с наплавленными металлопокрытиями показал, что основа и металлы, наплавленные проволоками марок Св-08Г2С, Нп-ЗОХГСА и Св-15ГСТЮЦА, являются а-железом и имеют кристаллическую решетку типа объемно-центрированного куба - ОЦК.

Наплавочный материал Св-08Х20Н9Г7Т представляет собой у-железо и имеет кристаллическую решетку типа гранецентрированного куба - ГЦК. Уровень микронапряжений кристаллитов исследуемых зон образцов с наплавленными металлопокрытиями был предварительно оценен по величине полуширины дифракционных максимумов надифрактограммах.

Исследование напряжений второго рода позволило сделать следующие выводы: 1) при наплавке Св-08Г2С в зоне сплавления наблюдается высокий градиент изменения относительных микродеформаций, что говорит о наличии дефектов кристаллической структуры металла; 2) при наплавке Нп-ЗОХГСА изменение внутренних напряжений 2-го рода носит плавный характер, присущий как зоне наплавке, так и другим характерным зонам металла; 3) напряжения в образцах, наплавленных Св-08Х20Н9Г7Т имеют периодически плавно изменяющийся характер, что свидетельствует о наличиях незначительных дефектов в структуре металла; 4 - при наплавке Св-15ГСТЮЦА так же как и в случае с Св-08Г2С наблюдается высокий градиент изменения напряжений. Следовательно, наиболее благоприятными свойствами с точки зрения сопротивления развитию трещин обладают металлопокрытия, наплавленные Св-08Х20Н9Г7Т и Нп-ЗОХГСА.

5500 | 5000 2" 4500 X 4000 Й 3500

о

5 3000

а>

§ 2500 | 2000

5 1500

Рдглтляцшз рт ЯЛЯАПУЦПГТИ у1 П 3 м --А-3

-1 —В-2 —А—3 -К-4

• 1. аппроксимация ......2, аппроксимация ......3, аппроксимация ......4, аппроксимащ

Рисунок 17-Распределение микротвердости: 1-вдоль радиуса рабочей поверхности ненаплавленной шейки; 2- вдоль радиуса галтели ненаплавленной шейки; 3-после наплавки рабочей поверхности шейки ПП-Нп-35В9ХЗСФ и последующего отпуска при 500 °С в течение 1 ч; 4 - после наплавки Нп-ЗОХГСА на предварительно подогретую до 200.. .230 °С поверхность галтели

Исследование основных характеристик процесса резания при обработке наплавленных слоев точением (таблица 1) показало, что дня снятия корки с наплавленных на тело слоев для всех рассмотренных в работе металлопокрытий целесообразно использовать резец с пластинкой из твердого сплава Т5К10. Корку снимать за один проход с глубиной резания I, учитывающей неровности припуска, на подаче 8о не бо-

лее 0,25 мм/об и скорости V = 70...80 м/мин. Подача в данном случае ограничивается прочностью пластинки твердого сплава, а скорость выбирается за границей наросто-образования и интенсивного «схватывания» на передней поверхности инструмента. Для предварительной обработки наплавленных слоев, когда выполняется основная работа резания при устойчивом точении без ударов, рекомендуется резец с пластинкой из твердого сплава Т15К6 с геометрическими параметрами и режимом резания, соответствующими положению об «оптимальной» температуре резания.

Таблица 1

Элементы режима и характеристики процесса резания

Элементы режима резан ия Характеристики процесса резания

08Г2С 30ХГСА 08Х20Н9Г7Т 15ГСТЮЦА

V, м/мин Бо, мм/об мм Р,Н 9,°С Р,н е,°с Р,Н в, "С Р.Н 9,°С

80 0,13 0,1 80 745 83 775 95 792 104 807

80 0,13 0,7 564 923 586 939 653 960 728 980

80 0,13 1,3 1048 988 1089 999 1212 1021 1352 103

80 0,074 0,7 369 815 384 830 427 843 469 861

80 0,13 0,7 564 923 586 939 653 960 728 980

80 0,26 0,7 949 1076 986 1094 1098 1126 125 115

51 0,13 0,7 605 825 627 801 701 658 762 872

80 0,13 0,7 564 925 586 939 655 960 728 980

128 0,13 0,7 526 1038 546 1056 605 1080 675 1180

После обработки данных были получены зависимости, указывающие, что при обработке рассмотренных металлопокрытий резцом зависимости силы и температуры от элементов режима резания сохраняются теми же, что и при обработке пластичных конструкционных материалов на основе железа со сплошной однородной структурой. При прочих равных условиях величины силы и температуры определяются твердостью обрабатываемых слоев и их тенлофизическими свойствами.

Влияние скорости резания на основные характеристики процесса точения исследуемых металлопокрытий формально можно описать общей зависимостью X = СХ- V/', где X - обозначение характеристики; Сх - коэффициент, учитывающий постоянные условия процесса; К, - показатель степени при скорости резания.

Полученные экспериментальные данные после статистической обработки представлены в таблице 2.

Таблица 2

Экспериментальные данные после статистической обработки

Характеристики 08Г2С ЗОХГСА 08Х20Н9Г7Т 15ГСТЮЦА

с. У, С, Г, С, С, У,

Температура резания, °С 257 0,25 261 0,25 266 0,25 260 0,25

Сила резания, Н 231 -0,15 239 -0,15 268 -0,15 340 -0,17

Стойкость, мин 737 -0,7 860 -0,75 980 -0,8 623 -0,75

Шероховатость, мкм 4,54 -0,3 4,26 -0,3 4,67 -0,3 5,63 -0,4

Для окончательной обработки с соблюдением точности и шероховатости и для обеспечения максимальной размерной стойкости инструмента обработка указанных материалов должна вестись на параметрах (= 0,2 мм; Бо = 0,1 мм/об.

Таким образом, обоснованы температурные режимы, режимы обработки лезвийным инструментом и основные технологические операции при восстановлении крупногабаритных коленчатых валов дизельных двигателей.

Пятая глава посвящена технико-экономическому анализу разработанных технологических решении (таблица 3).

Таблица 3

Технологический процесс восстановления

Номер Наименование Цель технологической операции

п.п. операции

! Моечная Тщательная очистка коленчатого вала

2 Слесарная Зачистка шеек перед дефектоскопией

3 Дефектовочная 1. Магнитная дефектоскопия; 2. Контроль-сортировка

4 Круглошлифовальная Предварительная шлифовка с минимальным припуском или на 0,5 мм меньше последнего ремонтного размера

5 Слесарная Удаление, если возможно, трещин

6 Дефектовочная Контрольная магнитная дефектоскопия

7 Термическая Предварительный подогрев шеек коленчатого вала до температуры от 100 °С до 250 °С

8 Наплавочная Наплавка шеек вала (центральную часть шейки - порошковой проволокой марки ПП-Нп-Э5В9ХЗСФ, галтели - проволокой сплошного сечения марки Нп-ЗОХГСА

9 Термическая Отпуск при температуре 500 °С в течение 1 часа

10 Токарно- Черновое точение шеек в пределах 0,5 мм до номинального

винторезная размера

11 Слесарная Вскрытие и зенкование масляных отверстий

12 Термическая Нагрев коленчатого вала в пределах 340.. .400 °С

13 Прессовая Правка вала в горячем состоянии

14 Дефектовочная Магнитная дефектоскопия

1. Восстановление поверхности шлифовального круга к уста-

15 Круглошлифовальная новленному заводом-изготовителем размеру радиуса галтели; 2. Чистовая шлифовка шеек коленчатого вала; 3. Полирование шеек коленчатого вала

16 Слесарная Монтаж съемных противовесов, заглушек и других деталей

17 Балансировочная Динамическая балансировка коленчатого вала

18 Дефектовочная Окончательная магнитная дефектоскопия

19 Моечная Мойка с продувкой маслоканалов

20 Контрольная Контроль основных геометрических параметров коленчатого вала (диаметров коренных и шатунных шеек, величины биения центральной коренной шейки)

21 Упаковочная Упаковка с консервацией

На основании принятых методик расчета экономической эффективности новых технологий за критерии экономической оценки принимались коэффициент относительной экономической эффективности Л"э и уточненная себестоимость Св восстановления шеек коленчатого вала двигателя КамАЗ-740 по рекомендованному выше технологическому процессу. При этом выполнялось условие

Св { Цнов, (22)

где Цнов - цена новой детали.

Расчетная себестоимость одного вала при программе 300 шт. валов в год составила: Св = 6776,49 руб.

Однако в условиях современной рыночной экономики возникают трудности в определении программы восстановления за год. При условии внедрения предла-

гаемого технологического процесса на предприятиях автомобильного транспорта можно определить коэффициент относительной экономической эффективности:

Се (23)

Следовательно Кэ = —0000 = 8 85

6776,49

Отсюда годовой эффект Эг будет равен: Эг = (60000-6776.49)-300 = 15967053 (руб.)

С учетом вышеизложенного можно сделать вывод о том, что при использовании предложенного технологического процесса стоимость восстановленного коленчатого вала будет значительно ниже стоимости нового при качестве, не уступающем новому крупногабаритному коленчатому валу.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ литературных источников свидетельствует о дефиците отечественного технологического обеспечения восстановления и ремонта крупногабаритных коленчатых валов дизельных двигателей. В мировой практике подобные технологии встречаются, причем принято использовать в качестве образца технологию Глисон-процесса, заключающуюся в нанесении металлопокрытий под слоем флюса последовательным применением двух различных проволок. Необходимость в технологическом обеспечении восстановления отечественных крупногабаритных коленчатых валов и обусловливает актуальность исследования.

2. На основании метода конечных элементов разработаны двумерные физическая и математическая модели кривошипа для определения внутренних напряжений. Получены расчетные результаты, подтверждающие статистику разрушения реальной детали в эксплуатации. Также предложена оригинальная модель кривошипа в виде стержневой системы, которая позволила рассчитать распределение внутренних усилий в зоне перекрытия шатунной и коренной шеек.

3. Разработано технологическое обеспечение для крупногабаритных коленчатых валов, причем основное внимание уделяется таким технологическим операциям как наплавка различными металлопокрытиями, предварительный подогрев и контроль за распределением температур при нанесении наплавочных металлопокрытий, обработка шеек вала лезвийным инструментом. Определены внутренние напряжения методом фотоупругости, анализ показал сходство реальных разрушений с результатами, полученными на физической и математической моделях.

4. Выполнен анализ микротвердости образцов, наплавленных различными материалами. Установлено по линиям аппроксимации, что имеется высокая микротвердость, возникающая от контраста температур самой шейки и наплавляемого метала, а в зоне галтели значения микротвердости снижаются, так как на момент наплавки галтель уже подогрета, что говорит о необходимости предварительного подогрева всей детали. При отсутствии последующей термообработки в зоне сплавления наблюдается высокая твердость, это является неприемлемым для дальнейшей эксплуатации детали, но отпуск после наплавки полностью ликвидирует повышенную твердость. При этом оптимальная микротвердость с позиций эксплуатации наблюдалась при наплавке центральной части шейки коленчатого вала порошковой проволокой марки ПП-Нп-35В9ХЗСФ с последующим отпуском при 500 °С в течение 1 часа и наплавке галтелей проволокой сплошного сечения марки Нп-ЗОХГСА с предварительным подогревом детали до 200...230 °С.

5. Выявлены особенности макро- и микроструктуры различных металлопокрытий, проведен рентгенографический анализ, проанализированы внутренние напряжения второго рода, определены периоды кристаллических решеток, а также основные характеристики резания при обработке наплавленных слоев. Фазовый рентгеновский анализ образцов с наплавленными металлопокрытиями показал, что основа и металл, наплавленный проволоками марок Св-08Г2С, Нп-ЗОХГСА и Св-15ГСТ10ЦА, являются a-железом и имеют структуру типа объемно-центрированного куба - ОЦК. Металл, наплавленный Св-08Х20Н9Г7Т, представляет собой у-железо и имеет структуру типа гранецентрированного куба - ГЦК.

6. Обоснованы основные характеристики процесса резания при обработке наплавленных слоев точением. Для снятия корки с наплавленных на тело металлопокрытий целесообразно использовать резец с пластинкой из твердого сплава Т5К10. Корку снимать за один проход с глубиной резания t, учитывающей неровности припуска, на подаче So не более 0,25 мм/об и скорости V ~ 70.. .80 м/мин. Для окончательной обработки с соблюдением точности и шероховатости и для обеспечения максимальной размерной стойкости инструмента обработка должна вестись на параметрах t = 0,2 мм; So = 0,1 мм/об.

7. Предложено аналитическое и экономическое обоснование комплекса технологических операций, необходимых и достаточных для достижения высокого качества восстановленных коленчатых валов, не уступающих новым валам, а также конкурентоспособным по своим характеристикам, как на внутреннем, так и на зарубежном рынках. Статистический анализ ресурса восстановленных и новых коленчатых валов в общем количестве 160 шт., показал, что общий вторичный ресурс - 80,6% от первичного ресурса крупногабаритных валов. Расчетный годовой экономический эффект составил около 16 млн. руб. при программе восстановления 300 коленчатых валов в год. Коэффициент относительной экономической эффективности при этом 8,85, что указывает на целесообразность применяемого технологического процесса.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих 14 работах из общего числа 23 работы Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Технологическое обеспечение качества восстановлешллх коленчатых валов дизельных двигателей / А.С.Денисов, В.В. Погораздов, Б.Ф. Тугушев, ЕЛО. Горшенина // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2010. № 4 (49). С. 49-54.

2. Теоретический анализ изменения напряженно-деформированного состояния коленчатого вала в процессе эксплуатации / A.C. Денисов, А.Т. Кулаков, Б.Ф. Тугушев, Е.Ю. Горшенина, A.A. Видинесв // Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2010. № 9. С.47-51.

3. Анализ значимости процессов, определяющих ресурс коленчатого вала двигателя / A.C. Денисов, Б.Ф. Тугушев, A.A. Видинеев, Е.Ю. Горшенина, О.А Кулаков, В.П. Захаров //Автотранспортное предприятие. 2010. № 5. С. 53-56.

4. Обеспечение эксплуатационных свойств коленчатого вала двигателя КамАЗ-740 при ремонте и восстановлении / A.C. Денисов, А.Т. Кулаков, В.В. Погораздов, Б.Ф. Тутушев, Е.Ю. Горшенина, A.A. Видинеев // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2009. № 3 (41). Вып. 2. С. 74-78.

5. Оценка напряженно-деформированного состояния коленчатого вала автотракторного двигателя / А.С.Денисов, Б.Ф. Тугушев, Е.Ю. Горшенина // Вестник Саратовского государственного т ехнического университета. 2010. № 3 (46). Вып. 1 .С.30-38.

Ii

6. Анализ эксплуатационных дефектов коленчатого вала двигателя КамАЗ - 740 / A.C. Денисов, А.Т. Кулаков, Б.Ф. Тугушев, Е.Ю. Горшенина, A.A. Видинеев // Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2010. № 6. С. 30-38.

7. Анализ результатов экспериментального исследования изменения напряженно-деформированного состояния коленчатого вала в процессе эксплуатации / A.C. Денисов, А.Т. Кулаков, Б.Ф. Тугушез, Е.Ю.Горшенина, АА. Видинеев // Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2011. № 1. С.28-33.

Статьи в других изданиях

8. Горшенина Е.Ю. Исследование особенностей наплавки коленчатых валов / Е.Ю. Горшенина, Б.Ф. Тугушев // Совершенствование технологий и организации обеспечения работоспособности машин: сб.науч. тр. / Сарат. гос. техн. ун-т. Саратов, 2007. С. 57-62.

9.Горшенина Е.Ю. Современные технологии восстановления коленчатых валов / Е.Ю. Горшенина, Б Ф. Тугушев // Логистика и экономика ресурсосбережения и энергосбережения в промышленности: сб. науч. тр. по МНПК / Сарат. гос. техн. ун-т. Саратов, 2007. С. 233-237.

10. Горшенина Е.Ю. Моделирование разрушения коленчатого вала методом конечных элементов / Е.Ю. Горшенина, Б.Ф. Тугушев // Математические методы в технике и технологи::": с 5. науч. тр. XXIМНК/ Сарат. гос. техн. ун-т. Саратов, 2009. С. 114-116.

11. Горижнина Е.Ю. Исследование распределения температур в реальном техноло-гмческо»' процессе наплавки коленчатого вала / Е.Ю. Горшенина, Б.Ф. Тугушев // Совершенствование технологий и организации обеспечения работоспособности машин: сб. науч. тр. / Сарат. гос. техн. ун-т. Саратов, 2008. С. 39-46.

\2. Горшенина Е.Ю. Теоретическое и экспериментальное исследование разрушения наплавленного коленчатого вала в эксплуатации / Е.Ю. Горшенина, Б.Ф. Тугушев // Совершенствование технологий и организации обеспечения работоспособности машин: сб. науч. трудов / Сарат. гос. техн. ун-т. Саратов, 2008. С. 60-67.

13. Горшенина Е.Ю. Исследование микротвердости металла коленчатого вала двигателя КамАЗ - 740, наплавленного порошковой проволокой Нп-35В9ХЭСФ, с различными видами последующей т рмическои обработки / Е.Ю. Горшенина, Б.Ф. Тугушев // Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания: материалы Межгосударственного науч.-техн. семинара, 21. 22 мая 2008 г. Вып. 21 / ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». Саратов, 2009. С. 63-66.

14, Горшенина Е.Ю. Совершенствование технологии восстановления коленчатых валов дчзельных двигателей / Б.Ф. Тугушев, Е.Ю. Горшенина // НАУКА 21 ВЕК. 2010. № 4 (ноябрь 2012). С. 19-27.

Под.: -ано в печать 10.02.11

Бум. офсет. Усл. печ. л. 1,0

Тираж 100 экз. Заказ 22

Саратовский государственный технический университет

410054, Саратов, Политехническая ул., 77 Нттлатано в Издг.";ельстве С7ТУ. 410054, Маратов, Политехническая ул., 77 Тел.: 24-95-70; 99-87-39. e-mail: iz' it@sstu.ru

do

Формат 60x84 1/16 Уч.-изд. л. 1,0 Бесплатно

Введение

1 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ 12 ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ

1.1. История вопроса и обзор технологий

1.1.1 Первые технологии ремонта и восстановления 12 кривошипов металлопокрытиями

1.1.2 Послевоенный этап развития технологий

1.1.3 Технологии институтов СПИ, КазНИИПИАТ и НИИАТ

1.1.4 Зарубежные способы восстановления коленчатых валов

1.2 Анализ отечественного опыта восстановления коленчатых валов

1.3 Современные наплавочные материалы и технологии 32 восстановления коленчатых валов

1.4 Основные задачи, решаемые при восстановлении 39 коленчатых валов

1.5 Постановка основных задач

2 ОБЩАЯ СТРУКТУРА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ 46 И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Общая методика исследования

2.1.1 Наплавочное оборудование

2.1.2 Материалы и образцы

2.2 Частные методики исследования

2.2.1 Методика исследования состояния ремонтного фонда и 50 трещинообразования в коленчатых валах

2.2.2 Методика исследования распределения температур 52 при нанесении наплавочных металлопокрытий

2.2.3 Методика исследования внутренних напряжений 55 методом фотоупругости

2.2.4 Методика исследования структуры и микроструктуры

2.2.5 Методика исследования микротвердости

2.2.6 Методика рентгенографического анализа, исследования 64 внутренних напряжений второго рода и определения^ периодов кристаллических решеток

2.2.7 Методика исследования основных характеристик процесса 70 резания при обработке наплавленных слоев точением

3 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ 77 НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРУЕМОГО СОСТОЯНИЯ КРУПНОГАБАРИТНОГО КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА

3.1 Разработка расчетного метода определения 77 напряженно-деформированного состояния кривошипа с использованием стержневых систем

3.2 Использование метода конечных элементов и прогнозирование 85 мест разрушения в коленчатых валах

3.3 Выводы

4 РАЗРАБОТКА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ 93 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ ВОССТАНОВЛЕНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ

4.1 Исследование состояния ремонтного фонда и 93 трещинообразования в коленчатых валах

4.2 Исследование распределения температуры при нанесении 103 наплавочного металлопокрытия

4.3 Исследование внутренних напряжений 107 в моделях кривошипов методом фотоупругости

4.4 Исследование микротвердости

4.5 Исследование макро- и микроструктуры

4.6 Рентгенографические исследования и определение 127 периодов кристаллических решеток

4.7 Исследование напряжений второго рода

4.8 Исследование основных характеристик обработки 138 наплавленных слоев лезвийным инструментом

4.9 Выводы 150 5 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ И ИХ

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

5.1 Разработка плана операций технологического процесса

5.2 Параметры распределения межремонтного ресурса 152 крупногабаритных коленчатых валов

5.3 Технико-экономическое обоснование восстановления KB 153 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 160 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 163 ПРИЛОЖЕНИЯ

Обозначения и сокращения кв Коленчатый вал госнити Государственный Всесоюзный научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка

КазНИИПИАТ Казахстанский научно-исследовательский и проектный институт автомобильного транспорта

СПИ Саратовский политехнический институт

ТВЧ Ток высокой частоты

ЬЖС Измерение твердости металла по Роквеллу (по глубине вдавливаемого индентора, индентор — алмазная пирамида) мкэ Метод конечных элементов

Нп Наплавочная проволока

ПП Порошковая проволока

КР Кристаллическая решетка гцк Структура типа гранецентрированного куба оцк Структура типа объемно центрированного куба а Среднеквадратичное отклонение х, текущее значение аргумента

X выборочное среднее значение аргумента п размер выборки нормальных напряжений от изгибающей нагрузки ми изгибающий момент

Ж момент сопротивления сечения на изгиб

J момент инерции сечения перекрытия ширина щеки йп минимальное расстояние между галтелями шеек г равнодействующая сила, передаваемая от шатунов реакции опор

1щ толщина щеки

1кш длина коренной шейки р величина перекрытия шеек усилие, передаваемое стержнем г узел, на который передается усилие стержнем з узел от которого передается усилие на стержень р величина перекрытия шеек радиус коренной и шатунной шейки

Г радиус кривошипа хи у координаты точек окружностей шеек а хорда перекрытия шеек стрела сегмента коренной шейки и шатунной шейки

4 и 1ш, длина дуги перекрытия коренной и шатунной шейкеек

1 длина опасного сечения аР интенсивность разрушения

Уаф амплитуда действующих напряжений а коэффициент пропорциональности

N число циклов

РрО площадь разрушения в конце приработки гит радиальная и тангенциальная нагрузки глубина резания ъ подача проволоки, мм/об

V скорость резания, м/мин. опт оптимальная скорость резания р доверительная вероятность

Применительно к автомобильным деталям коленчатый вал является самой дорогой, либо второй по величине стоимости деталью, особенно для крупногабаритного (грузовых автомобилей или сельскохозяйственной техники) дизельного двигателя. До 70% затрат на ремонт автомобильной и сельскохозяйственной техники приходится на приобретение новых запасных частей взамен предельно изношенных. Предельные износы 85% деталей не превышают 0,3 мм, причем многие из них имеют остаточные ресурсы 60% и более и только 20% деталей автомобилей и тракторов, поступающих в ремонт, подлежат окончательной выбраковке. Остальные можно восстановить, причем себестоимость восстановления составит 15.70% от себестоимости изготовления.

Актуальность. Малогабаритные коленчатые валы, как показывает практика, дешевле заменить на новые, а крупногабаритные экономичней восстанавливать, так как восстановление позволяет получить существенную экономию металла, материальных, производственных и трудовых ресурсов. Но здесь возникают сложности - технологические проблемы базирования и механической обработки. В связи с этим, повышение технологического обеспечения качества восстановления коленчатого вала на основе комплексного изучения базовой операции металлопокрытия, служащей для формирования вторичной заготовки восстанавливаемой детали, и дальнейшей механической обработки явилось актуальной задачей.

Под качеством в данном случае понимается приближение характеристик восстановленного вала к новому валу посредством минимизации или отсутствия дефектов, оптимального по эксплуатационным характеристикам наплавочного материала или совокупности материалов, оптимального режима обработки металлопокрытия коленчатого вала, износостойкости на рабочих поверхностях и вязкости в галтелях, как главных концентраторов напряжений.

На практике чаще всего применяются восстановительные технологии, основанные на электродуговой наплавке под слоем флюса. Основные отличия от существующих отечественных технологий заключаются в применении различных наплавочных материалов для галтелей и для рабочих поверхностей шеек валов, в сложной кинематике движения наплавочной горелки и в использовании режима среднего отпуска детали для придания наплавленным поверхностям необходимой повышенной твердости. Также уделяется пристальное внимание режиму предварительного подогрева детали, тщательному проведению дефектовочных операций. Все это отличает зарубежные технологии от отечественных и говорит о необходимости тщательного изучения физики* отдельных операций технологического процесса.

Цель — повышение долговечности крупногабаритных коленчатых валов на основе анализа напряженно-деформированного состояния и совершенствования технологического обеспечения их восстановления.

Объект исследования - технологический процесс восстановления коленчатого вала двигателя КамАЗ-740, изготовленного из стали 42ХМФА ТУ 14-1-1296-75.

Предмет исследования - физические закономерности, происходящие при эксплуатации вала и реализации технологического процесса восстановления крупногабаритного коленчатого вала дизельного двигателя.

На защиту выносятся:

1. Математические модели технологической операции лезвийной обработки рабочих поверхностей шеек крупногабаритного коленчатого вала дизельного двигателя.

2. Методика прогнозирования мест разрушения в коленчатых валах с использованием метода конечных элементов.

3. Расчетный метод определения напряженно-деформированного состояния кривошипа с использованием стержневой системы.

4. Системный анализ результатов исследования: трещинообразования в коленчатых валах, изменения температур при нанесении наплавочных металлопокрытий, напряженно-деформированного состояния коленчатого вала методом фотоупругости, макро- и микроструктуры металлопокрытий, изменения микротвердости, 9 рентгенографического^. основных- характеристик процесса резания при обработки наплавленных слоев лезвийным^инструментом.

Научная новизна:,

1. Разработано технологическое обеспечение для восстановления, крупногабаритных коленчатых валов-'дизельных; двигателей; обосновывающеережимре-заниялезвийныминструментомнаплавленногоматериалаирежимформирования; наплавляемого покрытия на основе построения новых математических моделей.

2. Разработана математическая, модель.напряженно-деформированного-со-" стояния; крупногабаритных коленчатых валов посредством применения методов; конечных элементов, фотоупругости и стержневых систем. для прогнозирования мест разрушения:;

3; Разработана экспериментально-аналитическая; модель процесса резания;. учитывающая' силовые, температурные, износовые: характеристики; и позволяющая определитьосновные параметры,рациональных режимов лезвийной обработки: металлопокрытия.

4. Обосновано ■ рациональное соотношение наплавочных; материалов и режим предварительной; термической обработки; для получения покрытия- с, минимальным- количеством? концентраторов; напряжений; обеспечивающее? качество' поверхностного слоя восстановленных'крупногабаритных.коленчатых валов:

Практическая значимость и реализация результатов? работы. Разработано технологическое обеспечение процесса восстановления» крупногабаритных коленчатых валов дизельных двигателей, обеспечивающее: ему высокое" качество* износостойкость; и усталостную прочность). близкое к новым, валам, а также экономически выгодное по затратам в современных условиях. Результаты теоретических и экспериментальных исследований; а также предложенное технологическое обеспечение процесса восстановления использовано- в эксплуатационном и ремонтном производстве НгЩ«Механик-Т» (СГТУ) при ремонте и восстановлении коленчатых валов дизельных двигателей и подтверждено актом внедрения (приложение 1).

Апробация работы. Материалы диссертации обсуждались:

1. На Международных научно-практических конференциях: «Логистика и экономика ресурсосбережения и энергосбережения в промышленности», Саратов, 2007; «Математические методы в технике и технологиях XXI МНК», Саратов, 2009; «Прогресс транспортных средств и систем - 2009», Волгоград, 2009.

2. На Межгосударственных научно-технических семинарах: «Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания», Саратов, 2009г., СГАУ, Саратов, 2010, СГАУ.

3. На Всероссийской научно-технической конференции «Совершенствование техники, технологий и управления в машиностроении» (СГТУ-2009) Саратов, 2009.

4. На конференции молодых ученых «Молодые ученые — науке и производству». Саратов, 2007, СГТУ.

5. На ежегодных конференциях кафедры «Автомобили и автомобильное хозяйство» СГТУ: «Совершенствование технологий и организации обеспечения работоспособности машин», Саратов, 2006 — 2010 гг. и кафедры «Технологии машиностроения», Саратов, 2010 г.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 23 работы в том числе 7 статей в изданиях, включенных в перечень ВАК (приложение 1).

Структура и объём работы. Текст диссертационной работы изложен на 214 страницах компьютерного текста и состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы, включающего 123 наименований и приложений. В работе содержится 109 рисунков и 19 таблиц.

4.9 Выводы

1. По распределению температур при нанесении наплавочных металлопокрытий на этой основе установлено, что при наплавке без предварительного подогрева, даже на рационально выбранных режимах трудно, а на-некоторых переходах просто невозможно получить классически требуемую температуру подогрева (100. .200°G) наплавляемой детали за счет собственной мощности дуги. .

2. Анализом внутренних напряжений методом фотоупругости, установлено сходство реальных разрушений с выводами физической и математической моделей.

3. Анализ микротвердости образцов разных наплавочных материалов, показал, что имеются высокие пики микротвердости, возникающие от контраста температур самой? шейки и наплавляемого'метала, а в зоне галтели пики снижаются, так как на момент наплавки галтель уже подогрета, что говорит о необходимости предварительного'подогрева'детали. При отсутствии,последующей термообработки в, зоне сплавления- наблюдается^ «пик» твердости, порядка 6800 МПа, что свидетельствует о наличии очень хрупких структур, что является» неприемлемым для дальнейшей эксплуатации детали, но отпуск при 500 °С- влечении 1 часа после наплавки, полностью ликвидирует повышенную твердость, а вот добавление операций закалки и закалки» с последующем, отпуском не привели к существенному выравниванию микротвердости по глубине детали в зоне наплавочного металлопокрытия. При этом оптимальная микротвердость с позиции эксплуатации наблюдалась при наплавки центральной части шейки КВ порошковой проволокой марки ПП-Нп-35В9ХЗСФ с последующим отпуском при 500 °С в течение 1 часа и наплавки галтелей проволокой сплошного сечения: марки Нп-ЗОХГСА с предварительным подогревом?детали до 200. .230 °С.

4. Особенности макро- и микроструктуры различных металлопокрытий, рентгенографический анализ и анализ внутренних напряжений'втор ого рода, периоды кристаллических решеток, а также основные характеристики резания при обработке наплавленных слоев. Фазовый рентгеновский анализ образцов с наплавленными металлопокрытиями показали, что основа и наплавочные металлы марки Св -08Г2С, Нп-ЗОХГСА и Св-15ГСТЮЦА являются Х-Ре и имеют структуру типа объемно центрированного куба - ОЦК. Наплавочный материал Св-08Х20Н9Г7Т представляет собой у-Ре и имеет струк туру типа гранецентрированного куба - ГЦК.

5 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ И ИХ

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ 5.1 Разработка плана операций технологического процесса

На основе проведенного комплекса теоретических и экспериментальных исследований разработан технологический процесс восстановления коленчатых валов дизельных двигателей. Последовательность операций технологического процесса представлена ниже (табл. 5.1).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Анализ литературных источников свидетельствует о дефиците отечественного технологического обеспечения восстановления) и ремонта крупногабаритных коленчатых валов дизельных двигателей, В мировой'практике подобные технологии встречаются, причем принято использовать в качестве образца технологию Глисон-процесса, заключающуюся« в нанесении металлопокрытий под слоем флюса последовательным применением двух различных проволок. Необходимость в технологическом обеспечении восстановления отечественных крупногабаритных коленчатых валов и обусловливает актуальность исследования:

2. На основании метода конечных элементов разработаны двумерные физическая и математическая-модели кривошипа для определения внутренних напряжений. Получены расчетные результаты, подтверждающие статистику разрушения реальной детали в эксплуатации. Также предложена оригинальная модель кривошипа в виде стержневой системы, которая позволила рассчитать распределение внутренних усилий в зоне перекрытия шатунной и коренной шеек.

3. Разработано технологическое обеспечение для крупногабаритных коленчатых валов, причем основное внимание уделяется таким технологическим операциям как наплавка различными металлопокрытиями, предварительный подогрев и контроль за распределением температур при нанесении наплавочных металлопокрытий, обработка шеек вала лезвийным инструментом. Определены внутренние напряжения* методом фотоупругости, анализ показал сходство реальных разрушений с результатами, полученными на1 физической и математической моделях.

4. Выполнен анализ микротвердости образцов, наплавленных различными материалами. Установлено по линиям аппроксимации, что имеется высокая микротвердость, возникающая от контраста температур самой шейки и наплавляемого метала, а в зоне галтели значения микротвердости снижаются, так как на момент наплавки галтель уже подогрета, что говорит о необходимости предварительного подогрева всей детали. При отсутствии последующей термообработки в зоне сплавления наблюдается высокая твердость, это является неприемлемым для дальнейшей эксплуатации детали, но отпуск после наплавки полностью ликвидирует повышенную твердость. При этом оптимальная микротвердость с позиций эксплуатации наблюдалась при наплавке центральной части шейки коленчатого вала порошковой проволокой марки 1И 1-Нп-З 5В 9X3 СФ с последующим отпуском при 500 °С в течении 1 часа и наплавке галтелей проволокой сплошного сечения марки Нп-ЗОХГСА с предварительным подогревом детали до 200. .230 °С.

5. Выявлены особенности макро- и микроструктуры различных металлопокрытий, проведен рентгенографический анализ, проанализированы внутренние напряжения второго рода, определены периоды кристаллических решеток, а также основные характеристики резания при обработке наплавленных слоев. Фазовый рентгеновский анализ образцов с наплавленными металлопокрытиями показал, что основа и металл, наплавленный проволоками марок Св-08Г2С, Нп-ЗОХГСА и Св-15ГСТЮЦА, являются а-железом и имеют структуру типа объемно-центрированного куба - ОЦК. Металл, наплавленный Св-08Х20Н9Г7Т представляет собой у-железо и имеет структуру типа гранецентрированного куба - ГЦК.

6. Обоснованы основные характеристики процесса резания при обработке наплавленных слоев точением. Для снятия корки с наплавленных на тело металлопокрытий целесообразно использовать резец с пластинкой из твердого сплава Т5К10. Корку снимать за один проход с глубиной резания 1:, учитывающей неровности припуска, на подаче Бо не более 0,25 мм/об и скорости V - 70. .80 м/мин. Для окончательной обработки с соблюдением точности и шероховатости и для обеспечения максимальной размерной стойкости инструмента обработка должна вестись на параметрах I = 0,2 мм; Эо = 0,1 мм/об.

7. Предложено аналитическое и экономическое обоснование комплекса технологических операций, необходимых и достаточных для достижения высокого качества восстановленных коленчатых валов, не уступающих новым валам, а также конкурентоспособным по своим характеристикам как на внутреннем, так и на зарубежном рынках. Статистический анализ ресурса восстановленных и новых коленчатых валов в общем количестве 160 шт., показали, что общий вторичный ресурс - 80,6% от первичного ресурса крупногабаритных валов. Расчетный годовой экономический эффект составил около 16 млн. руб. при программе восстановления 300 коленчатых валов в год. Коэффициент относительной экономической эффективности при этом 8,85, что указывает на целесообразность применяемого технологического процесса.

1. Patent 1489699 (US)/Method Of Balancing Machine Parts /C.E.David, 1924.3 p. ' ; ' / .' , ; . :

2. Ефремов В :Bi Ремонт автомобиля; Ч. 1 / В .В. Ефремов. M.-JT.: Гос-трансиздат, 1936. - 536 с.

3. Patent 1782316 (US)/Method Of Welding/B.S. RobinoffetaL 1930. 4p.

4. Истомин C.B. Самые знаменитые изобретатели России / C.B. Истомин. М.: Вече, 2000.-469 с.

5. ГО.Баранов М.С. Восстановление автомобильных и тракторных деталей сваркой и наплавкой / М.С. Баранов. М.: Воениздат, 1957. - 383 с.

6. Сучков O.K. Износостойкая наплавка деталей / O.K. Сучков. М.: Колос, 1974. - 95 с.

7. Сварка в СССР. Т. 1. Развитие сварочной техники и науки о сварке. Технологические процессы, сварочные материалы и оборудование. М.: Наука, 1981. -534 с.

8. Исследование и применение механизированной и автоматической наплавки для централизованного восстановления деталей машин и оборудования / под ред. В.А. Наливкина. Саратов: Приволж. кн. изд-во, 1969. - 124 с.

9. Гоголицын М. Восстановление коленчатых валов двигателей ГАЗ-51 / Гоголицын, В. Евдокимов, Ю. Мошенский, Н. Павличков // Автомобильный транспорт. 1963. № 5. - С. 12-14.

10. Доценко Н.И. Восстановление коленчатых валов автоматической наплавкой / Н.И. Доценко. М.: Транспорт, 1965. - 67 с.

11. Горохов В.А. Ремонт и восстановление коленчатых валов / В.А. Горохов, П.А. Руденко. М.: Колос, 1978. - 159 с.

12. ГОСТ 9389-75. Проволока стальная углеродистая пружинная. Технические условия. -Введ. 1977-01-01. -М.: ИПК «Изд-во стандартов», 2003. -12 с.

13. Наливкин В.А. Централизованное восстановление деталей автоматической наплавкой и сваркой / В.А. Наливкин. Саратов: Приволж. кн. изд-во, 1965. - 188 с.

14. Юдин Г.П. Многоэлектронная наплавка коленчатых валов автотракторных двигателей / Г.П. Юдин // Централизованное восстановление деталей машин: материалы к научно-производственному семинару / Сарат. политехи, ин-т. Саратов, 1969. - С. 77-81.

15. Горохов В.А. Ремонт и восстановление коленчатых валов / В.А. Горохов, П.А. Руденко. М.: Колос, 1978. - 159 с.

16. Наплавочные материалы стран-членов СЭВ. Каталог / под ред. И.И. Фрумина, В.Б. Еремеева. Киев-М.: Международный центр научной и технической информации, 1979. - 620 с.

17. Черноиванов В. И. Организация и технология восстановления деталей машин / В. И. Черноиванов. М.: Агропромиздат, 1989. - 336 с.

18. Киселев JI.A. Современное оборудование и технологические процессы для восстановления и упрочнения деталей машин / JI.A. Киселев, A.JI. Киселев. Тез. докл. техн. конф. стран СЭВ. -Пятигорск, 1988.

19. ТОО "Ремплазма". Патент № 6545 Каз. ог 12.11.96 г. Способ изготовления1 и ремонта изделий Электронный ресурс. URL:http:// www.remplazma.kz/ patent6545.htm (дата обращения: 15.04.2010).

20. Тугушев Б.Ф. Анализ японского опыта восстановления, коленчатых валов / Б:Ф; Тугушев // Проблемы эксплуатации автомобильного транспорта и других машинш пути их решения: сб. науч. трудов / Сарат. гос. техн. ун-т. -Саратову 2005Û- С. 84-89*

21. Горшенина Е.Ю. Итальянский опыт восстановления коленчатых валов / Е.Ю. Горшенина, Б.Ф. Тугушев // Совершенствование технологий и организации обеспечения работоспособности машин: сб. науч. трудов^ / Сарат. гос. техн; ун-т.- Саратов; 2006:- С. 68-80î

22. Горшенина ЕЛО. Двухпроволочная наплавка коленчатых валов / Е.Ю; Горшенина-7/ с61 молодых ученых науки; и производства / Сарат. гос. техн.ун-т. Саратов, 2007.-С. 34-38.

23. Тугушев Б.Ф; Комплекты для наплавки коленчатых валов фирмы "Gleason^ngineeringlñdustries, Inc.'' (США) / Б.Ф. Тугушев // Восстановление . шупрочнение деталешмашин:: межвуз: науч. сб: / Сарат. гос.техн. ун-т., Саратов; 2001.-С: 85^91L

24. Г.Наливкин В.А. Наплавка под флюсом* коленчатых валов двигателей ГАЗ-51 и ЗИЛ-120'/ В:А. -Наливкинда др.// Автоматическая^сваркк;.1965: № '2.

25. Гераськин В. Комплексная защита от коррозии и износа Электронный ресурс. / В'.Гераськин // Техсовет. 2006. № 11(42) от 10.11.2006r URL: http:// www.tehsovet.ru/article-2006-l 1-5-300 (дата обращения: 11.03.2010).

26. AZspa Machine Tools Электронный ресурс. URL: http:// www.azspa.it (дата обращения: 23.05.2010).

27. Бойченко А.Э; Рекомендации по восстановлению деталей типа "вал" контактной приваркой' металлической ленты / А.Э. Бойченко, A.B. Поляченко, A.B. Чаплыгин. М.: ГОСНЙТИ; 1977. - 25 с.

28. Уральский институт сварки. Упрочняющая наплавка. Электронный ресурс. URL:http ://www.uralwelding.ru/articles/ uprochnyayushaya-naplavka/(flaTa обращения: 05.01.2010).

29. Пурехов А.Н., Лозинский В.Н., Суслин С.Г. // ПОЛЗУНОВСКИЙ АЛЬМАНАХ / ВНИИ железнодорожного транспорта. 2007. - № 1-2. (Комплексное отделение "Сварка").

30. Государственное научное учреждение «Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси» Электронный ресурс. URL: http:// phti.belhost.by/ (дата обращения: 04.05.2010).

31. Денисов A.C. Обеспечение надежности автотракторных двигателей / A.C. Денисов, А.Т. Кулаков. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2007. - 422 с.

32. Денисов A.C. Технологическое обеспечение качества восстановленных коленчатых валов дизельных двигателей / A.C. Денисов, В.В. Погораздов, Б.Ф.

33. Тутушев, Е.Ю. Горшенина // Вестник Саратовского государственного технического университета, 2010. № 4 (49). - С. 49-54.

34. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3 т. Т.1 / В.И. Анурьев; под ред. И. Н. Жестковой. 8-е изд., перераб. и доп. -М.: Машиностроение, 2001. 920 с.

35. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: справочник в 3 т. Т 2 / В.И. Анурьев; под ред. И. Н. Жестковой. 8-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 2001. 912 с.

36. Денисов A.C. Анализ значимости процессов, определяющих ресурс коленчатого вала двигателя / А.С.Денисов, Б.Ф.Тугушев, АА.Видинеев, Е.Ю. Горшенина, О.А.Кулаков, В.П. Захаров //Автотранспортное предприятие. 2010.- № 5. С. 53-56.

37. Горшенина Е.Ю. Исследование температурного режима технологической операции наплавки коренных шеек коленчатого вала двигателя КамА31740 /Е.Ю.Горшенина, Б.Ф.Тугушев// НАУКА 21 ВЕК. 2009.-№ 1.-С. 1-6.

38. Сухарев И.П. Экспериментальные методы исследования деформаций и прочности / И.П. Сухарев. -М.: Машиностроение, 1987. 212 с.

39. Александров А.Я. Поляризационно-оптические методы механики деформируемого твердого тела / А .Я. Александров, М.Х. Ахметзянов. М.: Наука, 1973. - 576 с.

40. Википедия. Свободная энциклопедия Электронный ресурс. URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%B0%D0%B3%D0%BB%D0%B0%D 0%B2%D0%BD%D0%B0%D1%8F%D1%81%D1%82%D1%80%D0%B0%D0 %BD%D0%B8%D1%86%D0%B0 (дата обращения: 14.05.2010).

41. Александров A.B. Сопротивление материалов: учеб. для вузов / A.B. Александров, В.Д. Потапов, Б.П. Державин; под ред. A.B. Александрова. 5-е изд. стер. - М.: Высшая школа, 2007. - 560 с.

42. Сопротивление материалов. Лабораторный практикум: учеб. пособие для вузов / A.C. Вольмир, Ю.П. Григорьев, В.А. Марьин, А.И. Станкевич. 3-е изд., стер. М.: Дрофа, 2006. - 352 с.f

43. Чернышев Г.Н. Остаточные напряжения в деформируемых твердых телах / Г.Н. Чернышев, А.Л. Попов, В.М. Козинцев и др. М.: Наука, 1996. > бб.Харитонов Л.Г. Определение микротвердости / Л.Г. Харитонов.

44. М.: Металлургия, 1967. 48 с.

45. Богомолова H.A. Практическая металлография / H.A. Богомолова. -М.: Высшая школа, 1978. 272 с.

46. Болховитинов Н. Ф. Атлас макро- и микроструктур металлов и сплавов / Н. Ф. Болховитинов, E.H. Болховитинова. М.: Машгиз, 1959. - 87 с.

47. Металлография железа. Т. 1. Основы металлографии / пер. с англ.; под ред. Ф.Н. Тавадзе. М.: Металлургия, 1972. - 240 с.

48. Дьяконов В.П. Справочник по алгоритмам и программам на языке Бейсик-для персональных ЭВМ: Справочник/В.П.Дьяконов. -М.:Наука, 1989. -240 с.к

49. ГОСТ 20875-75. Резцы токарные сборные автоматно-револьверные с механическим креплением многогранных твердосплавных пластин. Конструкция и размеры. Введ. 1976-07-01. - М.: «Изд-во стандартов», 1975. - 23 с.

50. ГОСТ 21066-75. Резцы токарные сборные проходные с механическим креплением многогранных твердосплавных пластин с диаметрами описанной окружности D=14, 18, 22 и 26 мм. Конструкция и размеры.- Введ. 1976-07-01.-М.: «Изд-во стандартов», 1976. 25 с.

51. Рогельберг И.Л. Сплавы для термопар: Справочник / И.Л. Рогель-берг, В.М. Бейлин. М.: Мир, 1979. - 392 с.

52. Макаров А.Д. Износ и стойкость режущих инструментов / А.Д. Макаров. М.: Машиностроение, 1966. - 264 с.

53. Башков В.М. Испытания режущего инструмента на стойкость / В.М. Башков, П.Г. Кацев. М.: Машиностроение, 1985. - 136 с.

54. Гуревич Я.Л. Режимы резания труднообрабатываемых материалов: Справочник / Я.Л. Гуревич, М.В. Горохов, В.И. Захаров и др. М.: Машиностроение, 1976. - 176 с.

55. Макаров А.Д. Оптимизация процессов резания / А.Д. Макаров. М.: Машиностроение, 1976. - 280 с.

56. Пресняков A.A. Природа провалов пластичности у металлических сплавов / A.A. Пресняков, В.В. Червякова. Алма-Ата: Наука, 1970. - 193 с.

57. Роль сил трения в износе режущих инструментов: сб. науч. тр. / Труды Уфимск. авиац. ин-та; под ред. А.Д. Макарова. Уфа: Уфимск. авиац. ин-т, 1974. Вып. 69. - 104 е.

58. Шарипов Б.У. Изнашивание режущих инструментов / Б.У. Шарипов // Оптимизация резания-жаро- и особопрочных материалов: Межвуз. науч. сб., Уфа: изд. УАИ, 1987. - 159 с.

59. Исаев А.И. Процесс образования поверхностного слоя, при обработке металлов резанием / А.И. Исаев: М.: Машгиз, 1950. - 112 с.

60. Горшенина Е.Ю. Исследование свойств металла в опасных сечениях наплавленного коленчатого вала двигателя КамАЗ-740 / «Вестник СГТУ» Сарат. гос. техн. ун-т. Саратов, 2008.

61. Восстановление деталей автомобиля-КамАЗ / P.A. Азаматов, В.Г. Да-жин, А.Т. Кулаков, А.И. Модин. Набережные Челны: КамАЗ; 1994. - 215 с.

62. Горшенина Е.Ю. Моделирование разрушения коленчатого вала методом конечных элементов / Е.Ю: Горшенина, Б.Ф. Тугушев // Математические методы в технике и технологиях: сб. науч. трудов XXIМНК / Сарат. гос. техн. ун-т. Саратов, 2009. С. 114-116.

63. Денисов A.C. Анализ эксплуатационных дефектов коленчатого вала двигателя КамАЗ-740 /A.C. Денисов, А.Т. Кулаков, Б.Ф. Тугушев, Е.Ю. Горшенина, A.A. Видинеев //Ремонт, восстановление, модернизация. 2010 № 6.- С. 30-38.

64. Кутузов Ю.М. Практические работы по электросварке (холодный способ) / ЮМ; Кутузов; под ред. В.В. Алле.-М.: Транспечать НКПС, 1930. 144 с.

65. Бурумкулов Ф.Х. Математическая модель усталостной долговечности коленчатых валов с учетом вероятности отказа / Ф.Х. Бурумкулов, Л.М. Лельчук, В.А. Денисов // Труды ГОСНИТИ: сб. науч. трудов: М.:,' ГОСНИТИ, 1989.-Т. 86.-С. 24-30.

66. Исследование ремонтопригодности коленчатых валов двигателей КамАЗ: Технический отчет НТЦ «КамАЗ». Набережные Челны: КамАЗ, 2004. - 56 с.

67. Денисов A.C. Основы формирования: эксплуатационно-ремонтного цикла автомобилей / А.С.Денисов. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 1999. -352 с.

68. Никишин В .Н. Обеспечение качества, коленчатого вала автомобильного дизеля / В.Н. Никишин, А.Т. Кулаков, A.C. Денисов, A.A. Видинеев // Вестник Саратовского государственного технического университета, 2006. № 4. - С. 69-76.

69. Повышение надежности дизелей ЯМЗ и автомобилей КрАЗ? / под ред. Н.С. Хаиина. М: Машиностроение, 1974. - 288 с.

70. Introduction to stress analysis by the photostress method. Tech Note 702. North Carolina:, Vishay Measurements Group, Inc. Raleigh, 1989.

71. Тугушев Б.Ф. Совершенствование технологии восстановления коленчатых валов дизельных двигателей / Б.Ф. Тугушев, Е.Ю. Горшенина // НАУКА 21 ВЕК. 2010. № 4. - С. 19-28.

72. Горелик С.С. Рентгенографический и электроннооптический анализ / С.С. Горелик, JI.H. Расторгуев, Ю.А. Скаков. -М.: Металлургия, 1970. 366 с.

73. Русаков А.А.Рентгенография металлов / A.A. Русаков. -М.: Атом-издат, 1977. 480 с.

74. Васильев Д.М. Дифракционные-методы исследования структур / Д.М. Васильев. М.: Металлургия, 1977. - 248 с.

75. Митряков A.B. Проектирование технологических процессов восстановления и упрочнения деталей машин: учеб. пособие. Ч. 2 / A.B. Митря-ков. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2001. - 160 с.

76. Увеличение ресурса машин технологическими методами^ / В.А. Долец-кий и др. // Двигатели. Надежность двигателей. М.: Машиностроение, 1978. - 216 с.

77. Матвеев B.C. Классификация видов сливной^ стружки / B.C. Матвеев // Пути интенсификации' производственных процессов при механической обработке. Томск,.1979:

78. Бронштейн И.Н. Справочник по-математике для- инженеров и учащихся втузов / И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев. 13-е изд., испр. - М.: Наука, 1986. - 544 с.

79. Расчеты-экономической эффективности новой, техники: справочник / под общ. ред. K.M. Великанова. Л;: Машиностроение, 1990. - 448 с.

80. Промышленные объявления Электронный ресурс. URL: http://www.prom.stroiserver.ru/index.pl (дата обращения: 02108.2010).

81. Екатеринбург. Пульс цен. Проволока наплавочная в Екатеринбурге Электронный ресурс. URL: http://ekb.pulscen.ru/predl/equipment/machcommon/ weld/electrode/46791 (дата обращения: 23.07.2010).

82. БАРК СПБ. Каталог товаров. Флюс, кислота паяльная, бура Электронный ресурс. URL: http://www.ooo-bark.ru/details/flyus-kislota-payalnaya-bura.html (дата обращения: 23.07.2010).

83. Порошковая; проволока Электронный ресурс. URL: http:// www.pulscen.ru/searciypredl/equipment/machcommon/weld7q~35%D0%929%D0 %A53%D0%A1%D0%A4 (дата обращения: 17.08.2010). .

84. Пени для отпуска и: отжига, материалов: Электропечь CIHO:5$. 5:0:. 10,0/5,0 Электронный ресурс. URL: http://www.nes-resh.ru/p4.htm (дата обращения: 15.05.2010).

85. Балтпромкомплект. Флюс АН-348А Электронный ресурс. URL: http:// www.bpks.iTj/catalog/an-348a/E04700000000T00001 /(дата обращения: 14.05.2010).

86. ГОСТ 2246-70. Проволока стальная^сварочная: Технические условия. -Введ. 1973-01-01. Переиздан (июль 1993). -М.: «Изд-во стандартов», 1993. 30 с.

87. Техническая эксплуатация автомобилей / под ред. Е.С. Кузнецова.- М.: Транспорт, 1983. 488 с. •