WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 |

На правах рукописи

Перепелицын максим георгиевич

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ РЕМОНТНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ СОСТАВОВ НА ПОВЕРХНОСТИ ТРЕНИЯ НА ПРИМЕРЕ КУЛАЧКОВЫХ МЕХАНИЗМОВ АВТОТРАКТОРНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ.

Специальность 05.20.03 – Технологии и средства

технического обслуживания в сельском хозяйстве

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Новосибирск 2009

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Омский государственный аграрный университет».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Корнилович Станислав Антонович

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Немцев Анатолий Егорович

кандидат технических наук, профессор

Коноводов Виталий Васильевич

Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Алтайский государственный аграрный университет»

Защита состоится 23 апреля 2009 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета ДМ 006.059.01 при ГНУ «Сибирский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства «Сибирского отделения Российской академии наук» в ФГОУ ВПО «Новосибирский государственный аграрный университет» по адресу: 630039, г. Новосибирск, ул. Добролюбова, 160.

Отзывы на автореферат просим направлять в адрес диссертационного совета: 630501, Новосибирская область, Новосибирский район, пгт. Краснообск, а/я 460.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ СибИМЭ СО Россельхозакадемии.

Автореферат разослан 20 марта 2009 г. и размещён на официальном сайте ГНУ СибИМЭ СО Россельхозакадемии http://www.sibime.sorashn.ru/.

Ученый секретарь

диссертационного совета В.С. Нестяк

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Поршневые двигатели внутреннего сгорания широко применяются в сельском хозяйстве. По данным ЦМИС двигатели сельскохозяйственных и транспортных машин наиболее уязвимы к износу. За наработку 3 тыс. моточасов предельное состояние наступает у 34,4% двигателей, это наибольший процент среди других агрегатов.

Существующие в ремонтной практике традиционные технологии восстановления деталей машин на основе наращивания поверхностей трения с нагревом, вызывающим нежелательные структурные и геометрические изменения металла, остаточные напряжения и деформации, требующие дополнительных технологических операций, связанных с их устранением, нельзя отнести к эффективным, они энергоёмкие и трудоёмкие. На этих операциях используется дорогое металлорежущее оборудование и занято много станочников. Около 45% наращенного металла во время обработки превращается в стружку. Применение таких технологий, как правило, возможно, только при централизованном восстановлении. Также эти методы ремонта связаны с разборкой, мойкой, дефектовкой, сборкой и обкаткой, что образует значительные затраты труда и средств в доле себестоимости восстановления деталей. В настоящее время в большинстве ремонтных мастерских сельскохозяйственных предприятий отсутствует необходимое оборудование, и ремонт проводится заменой изношенных деталей на запасные части, которые имеют чрезвычайно высокую цену и, как правило, низкое качество.

Сокращение затрат труда и средств на современном этапе науки было бы возможно применением безразборной технологии восстановления подвижных соединений на основе триботехнологии ремонтно-восстановительных составов (РВС), но их использование не получило широкого распространения из-за недостаточной изученности закономерностей воздействия на поверхности трения. В связи с этим исследование и апробация новых энерго- ресурсосберегающих технологий безразборного восстановления поверхностей трения является актуальным и имеет большое научно-практическое значение.

Работа выполнена в соответствии с планом НИР кафедры «Технологии машиностроения и технического сервиса» ФГОУ ВПО «Омский государственный аграрный университет» в рамках государственной темы № 01.0.40002128 «Методология обеспечения надёжности с.-х. техники в период её эксплуатации путём управления качеством технологического процесса восстановления деталей и соединений» и договором №27 от 17.03.2005г. на выполнение научно-исследовательской работы с Министерством сельского хозяйства и продовольствия Омской области по теме: «Исследовать и разработать технологию безразборного восстановления трущихся поверхностей деталей сельскохозяйственных машин в процессе их работы путем применения ремонтно-восстановительных составов».

Цель исследования. Повышение ресурса профильных поверхностей кулачкового вала без разборки механизма в процессе штатной эксплуатации путём применения ремонтно-восстановительных составов.

Объект исследования. Процесс снижения интенсивности изнашивания профильных поверхностей кулачкового вала при использовании РВС.

Предмет исследования. Закономерности образования и изнашивания металлокерамического покрытия на профильных поверхностях кулачкового вала от применения РВС в зависимости от действия различных факторов, интенсифицирующих процесс.

Научная новизна:

- разработана методика определения фактического воздействия ремонтно-восстановительного состава на поверхности трения, по которой выявлено образующееся на них покрытие;

- разработана методика определения площади и толщины образующегося металлокерамического покрытия на поверхностях трения;

- разработана методика и приспособление к МИМ-7 для микроскопического исследования профильных поверхностей кулачковых валов ТНВД марок 4ТН9х10 и УТН-5 с сохранением значений координат исследуемых точек при демонтаже;

- выявлены закономерности образования защитного металлокерамического покрытия в зависимости от скорости скольжения и величины нагрузки, действующей на сопряжение кулачок – ролик толкателя;

- установлена цикличность образования и изнашивания МКП, приводящая к снижению интенсивности изнашивания

На защиту выносятся:

- методика определения воздействия ремонтно-восстановительных составов на поверхности трения;

- зависимости площади и толщины образующегося металлокерамического покрытия на профильных поверхностях кулачкового вала от скорости скольжения и величины нагрузки действующей на сопряжение кулачок – ролик толкателя.

Практическая значимость. Применение ремонтно-восстановительного состава в различных кулачковых механизмах ДВС позволяет увеличить их ресурс путём снижения интенсивности изнашивания за счет циклического модифицирования поверхностей трения в локальных взаимодействующих зонах и улучшить технико-экономические показатели автотракторных двигателей.

Реализация работы.

Результаты проведенных исследований и разработанный технологический процесс обработки кулачковых механизмов автотракторных двигателей РВС внедрены на предприятиях Омской области: ЗАО «Дружба»; СПК «Пушкинское»; ООО «ЛиваАгроИнвест»; Учхоз ФГОУ ВПО «ОмГАУ». Изучение РВС технологии, а так же механизм образования и изнашивания металлокерамического покрытия внедрены в учебный процесс института технического сервиса в АПК ФГОУ ВПО ОмГАУ. Разработаны и утверждены рекомендации по применению РВС для Министерства сельского хозяйства и продовольствия Омской области.

Апробация работы. Основные положения отдельных вопросов и результаты работы докладывались на: научных конференциях профессорско-препо­давательского состава и аспирантов ФГОУ ВПО ОмГАУ (г.Омск, 2004–2009 гг.); международной научно-практической конференции «Прогрессивная технология восстановления изношенных деталей машин гальваническими сплавами и перспективные технологии, и средства технического обслуживания машин в сельском хозяйстве» (г.Иркутск, 2005 г.); III международном технологическом конгрессе «Военная техника, вооружение и технологии двойного применения» (г.Омск, 2005 г.); научно-технической конференции «Совершенствование технологий, машин и оборудования в АПК» (г.Омск, 2005 г.); международной научно-технической конференции «Перспективные технологии и техническое обеспечение АПК» (г.Новосибирск, 2006 г.); научно-техническом совете Министерства сельского хозяйства и продовольствия Омской области (г.Омск, 2006г.); научно-техническом совете ФГОУ ВПО ОмГАУ (г.Омск, 2008г.); международной научно-практической конференции «Машинно-технологическое, энергетическое и сервисное обеспечение сельхозтоваропроизводителей Сибири» (г.Новосибирск, 2008г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе 3 в изданиях рецензируемых ВАК, свидетельство о регистрации интеллектуального продукта.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения, библиографического списка и приложений. Общий объем составляют 177 страниц основного текста, 61 рисунок, 3 таблицы, 22 приложения. Библиографический список включает 182 источника, в том числе 2 на иностранном языке, 15 интернет ссылок, 5 отчётов НИР.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выполненной работы, дана ее краткая характеристика, сформулирована цель исследования, научная новизна, практическая ценность и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе приведён анализ работ по изучению процесса взаимодействия контактирующих поверхностей и их изнашивания применительно к кулачковым механизмам двигателей внутреннего сгорания. Охарактеризованы основные виды изнашивания профиля кулачка, а также их влияние на технико-экономические показатели двигателя в целом. Дан анализ существующих традиционных способов восстановления, анализ безразборных методов восстановления в процессе эксплуатации механизма, и проблемы их применения.

Взаимодействие поверхностей представляет собой сложный недостаточно изученный процесс. Основные теории и классификации взаимодействия и изнашивания представлены в работах Ф.П. Боудена, Д.Н. Гаркунова, А.Д. Дубинина, Б.И. Костецкого, И.В. Крагельского, Ю.К. Машкова, Д. Тейбора, М.М. Хрущова, Е.М. Швецовой, А.В. Чичинадзе. Исследованием изнашивания сопряжения кулачок-толкатель занимались Е.И. Воробьёв, Ю.В. Воробьёв, Ю.Н. Дроздов.

Восстановлению поверхностей трения деталей машин традиционными методами посвящены работы С.А. Корниловича, Н.Н. Литовченко, В.П. Лялякина, А.И. Селиванова, И.Е. Ульмана, В.И. Черноиванова, исследованиям в области безразборного восстановления посвящены работы В.И. Балабанова, Д.Н. Гаркунова, А.В. Дунаева, В.Н. Дураджи, А.К. Ольховацкого, С.П. Хазова, А.Ю. Шабанова и других авторов.

Проблемой ремонтного производства в сельском хозяйстве в современных условиях является повышение качества и эффективности технологического процесса восстановления при снижении себестоимости восстановленной детали. Как показал проведённый анализ литературных источников восстановление пар трения традиционными методами энерго- и ресурсозатратно. По сравнению с ними использование РВС имеет ряд весьма существенных преимуществ, но их применение не получило широкого распространения, т. к. вызывает настороженность у большинства потребителей. Это связано с малым количеством экспериментальных исследований воздействия РВС на трибосопряжения и механизмы в целом, а существующая в печати информация о РВС весьма скудна и, в основном, носит рекламный характер. Механизм образования металлокерамического покрытия (МКП) на поверхности трения, предоставляемый производителями РВС, при глубоком анализе зачастую вступает в противоречия между собой. Практически во всех исследовательских работах оценить воздействие РВС на поверхности трения ДВС пытаются косвенными методами: измерением компрессии, давления масла, расхода топлива и т.д., но фактически образующееся МКП нигде не измерено.

На основе проведенного анализа исследуемого вопроса выдвинута рабочая гипотеза: применение ремонтно-восстановительных составов в процессе эксплуатации механизмов автотракторных двигателей позволит увеличить их ресурс и повысить технико-экономические характеристики двигателя.

Для реализации цели исследования необходимо решить следующие задачи:

- изучить закономерности взаимодействия трущихся поверхностей в присутствии РВС и выявить основные факторы, влияющие на геометрические характеристики образующегося металлокерамического покрытия;

- разработать и апробировать методику, позволяющую непосредственно контролировать образованное металлокерамическое покрытие на поверхностях трения;

- выявить закономерности образования и изнашивания металлокерамического покрытия на поверхности трения;

- определить экономическую эффективность от применения ремонтно-восстановительных составов.

Во второй главе изложены результаты теоретического анализа процессов, происходящих в зонах фактического контакта (взаимодействия) пар трения в присутствии частиц ремонтно-восстановительного состава. На основе проведённого анализа смоделирован механизм протекания процесса образования и изнашивания металлокерамического покрытия (МКП), выявлены основные факторы, влияющие на его геометрические характеристики.

В локальных зонах контактирования при достаточном сближении поверхностей (рис. 1, а) выделяется энергия от трения, сопровождаемая повышением температуры до больших значений в короткий промежуток времени, часть этой энергии, при определённых условиях, может быть затрачено на подстройку атомов кристаллической решетки. Тепловая энергия оказывает большое каталитическое воздействие на частицы РВС, приводящее к их активации. Температура – важнейший параметр адгезионных процессов и их интенсивности.

При введении РВС в зону фрикционного контакта за счет взаимодействия поверхностей трения происходит его дальнейшее измельчение. Первоначально составы имеют дисперсию 1…50 мкм.

Если в зоне контакта выделяемую энергию обозначить W, а размер частицы, находящейся в этой зоне d, то при соотношении W d реакция замещения пройдет, а при W < d реакции не будет, т. е. существует зависимость между количеством энергии и размером частицы РВС, необходимая для протекания реакции.

В процессе измельчения частиц РВС, когда количество выделяемой энергии в локальной зоне фактического контакта будет соизмеримо с размером измельченных частиц РВС, также находящихся в этой зоне, произойдёт реакция замещения, в результате которой в этой же локальной зоне сформируется МКП. Т. к. в процессе взаимодействия участвуют две поверхности, то и МКП образуется на обеих поверхностях (рис. 1, б).

© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»