WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

Путем моделирования нагруженного состояния детали получены качественные картины изохром и эпюры количественного, выраженного в порядках полос, распределения квазистатических напряжений на наружных поверхностях деталей. Экспериментальный коэффициент концентрации напря-жений для модели детали (кривошипной головки дизеля ЧН21/21) определяется зависимостью

(6)

Рис. 6. Полярископ с диффузором

Рис. 7. Схема установки детали в захваты гидропульсатора ЦДМ-200ПУ

где mn – порядок полос в нижней галтельной зоне модели; Pj – нагрузка; D, d и

tm – наружный, внутренний диаметры и толщина модели. Как пример, при =1,37 МПа, mn=3,5, Pj=278,32Н, D-d=0,02 м и tm=0,007м и =2,41.

Таким образом, расчеты напряженного состояния детали (кривошипной головки) МКЭ на примере дизеля ЧН21/21 выявили относительно высокую концентрацию напряжений в нижней галтельной зоне (=2,3). Результаты физического моделирования напряженного состояния детали подтвердили вывод МКЭ об относительно высоком уровне концентрации напряжений в нижней галтельной зоне (=2,41).

Рассмотренный уровень концентрации напряжений предопределил необходимость изучения локальных напряжений на физических моделях методом фотоупругости для различных радиусных сопряжений в угловых переходах с целью поиска путей нейтрализации концентрации напряжений и повышения эксплуатационной надежности конструкции.

Расчеты напряженного состояния детали (кривошипной головки шатуна) аналитическим методом выявили относительно высокую концентрацию напряжений в радиусном сопряжении углового перехода с r=0,001 м (=2,846). Экспериментальная оценка методом фотоупругости подтвердила отно-сительно высокий уровень локальных напряжений (=2,85). Для нейтрализации концентрации напряжений и повышения эксплуатационной надежности детали (кривошипной головки шатуна) целесообразно увеличение радиуса сопряжения до r>0,008 м и введение деконцентратора в виде поднутрения на глубину не менее 0,001м. При этом =2,3, т.е. величина концентрации напряжений снижается ~ на 20%. Для проверки достоверности расчетных величин циклических напряжений в детали (поршневой и кривошипной головках шатуна), определенных по методике главы 3, для оценки точности расчета напряженного состояния реальных деталей (элементов шатуна), погрешность которого может быть выявлена тем, что деталь рассматривается в рамках плоской, а не пространственной задачи теории упругости, а также для определения среднего напряжения цикла с целью назначения начальных технологических остаточных напряжений конструкции при ППД проведено экспериментальное исследование напряженного состояния детали, например, поршневой и кривошипной головок шатуна.

Статическое тензометрирование детали от циклического нагружения растягивающими и сжимающими эксплуатационными нагрузками проводилось на безмоторном стенде – универсальной испытательной машине – гидропульсаторе ЦДМ – 200ПУ (рис. 7), где 1 и 3 – верхний и нижний захваты, 2 – деталь. Диаметральные зазоры в подшипниках, например, поршневой и кривошипной головок соответствовали 1·10-4 и 2·10-4 м.

Экспериментальные исследования гидродинамики масляного слоя подшипника из биметалла по критерию "минимальная толщина масляного слоя", проведенные при работе дизеля ЧН 21/21 по нагрузоч­ной характеристике при сгорании топлива (), представлены динамикой изменения минимальной толщины масляного слоя на осциллограммах. Результаты обработки осциллограмм изменения и экспериментального определения Кд по приве-денной методике сведены в табл. 2.

Таблица 2

А, %

hmin, мкм

13,5

12,5

10,5

9

Кд

15

1,035

1,037

1,044

1,052

20

1,046

1,050

1,059

1,069

25

1,058

1,062

1,075

1,087

30

1,069

1,075

1,089

1,10

А – относительная пористость антифрикционного материала биметаллического подшипника.

Как следует из приведенных в табл. 2 данных, биметаллический материал обеспечивает повышение эксплуатационной надежности подшипников по сравнению с известным за счет повышения минимальной толщины масляного слоя до hmin=12,5 мкм и запаса несущей способности до Кд = 2.

Результаты экспериментальных исследований материалов образцов на усталость до и после ППД свидетельствуют о том, что технологические упрочняющие обработки ГДУ и применение композиционных материалов повышают эксплуатационную надежность подшипника скольжения по критерию «коэффициент влияния поверхностного упрочнения» до. Согласно ГОСТ 25.504-82 указанный критерий составляет 1,10-1,30.

В пятой главе произведено технико-экономическое обоснование совершенствования технологических методов изготовления подшипников скольжения на примере КШМ высокофорсированных дизелей. Суммарный годовой технико-экономический эффект составил 3024494 руб.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1 Анализ основных опубликованных материалов показал, что в настоящее время задача совершенствования комплексного технологического обеспечения при изготовлении подшипников скольжения решается деформационным упрочнением, но имеющийся опыт нельзя привнести в практику без дополнительных исследований.

2. Особенности применения МКЭ как базового метода для оценки напряженного состояния деталей в условиях совершенствования технологии после поверхностного пластического деформирования позволяют более точно судить об эксплуатационной надежности конструкций по критерию усталостной прочности.

3. Результаты исследования начальных технологических остаточных напряжений в условиях совершенствования технологии ГДУ показывают, что кинетическая энергия удара и интенсивность деформации поверхностного слоя детали во времени непосредственно определяют максимальные значения и глубину проникновения технологических остаточных напряжений сжатия.

4. Выполнены исследования напряженного состояния и концентрации напряжений деталей на примере поршневой и кривошипной головок шатунов в моделях методом фотоупругости. Для повышения эксплуатационной надежности шатунов путем нейтрализации концентрации напряжений целесообразно усовершенствование технологии внедрением деконцентратора напряжений. При этом эксплуатационная надежность конструкции повышается до 20%.

5. Усовершенствована комплексная технология способа изготовления подшипника скольжения из композиционного материала по безотходной технологии методом порошковой металлургии. В масляном слое биметаллического подшипника скольжения на всех режимах нагрузочной характеристики колебательный слой нейтрализуется за счет демпфирующей способности пористого антифрикционного слоя до значений, определяемых погрешностью измерительной аппаратуры, чем подтверждается повышение эксплуатационной надежности конструкции.

6. Результаты экспериментальных исследований материала образцов до и после ППД свидетельствуют о том, что усовершенствованные комплексные технологические упрочняющие обработки и применение композиционных материалов со способом изготовления подшипников по малоотходной технологии повышают эксплуатационную надежность по критерию «коэффициент влияния поверхностного упрочнения» до Kv=1,22. Согласно ГОСТ 25.504-82 указанный критерий составляет 1,10-1,30.

7. Результаты диссертационной работы внедрены в производство, эксплуатацию с годовым экономическим эффектом 3 024 494 рубля.

Основное содержание диссертации опубликовано

в следующих работах:

в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Горшков Е. А. Особенности поверхностного пластического деформирования высоконагруженных деталей транспортных дизелей / С. П. Косырев, Е. А. Горшков // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2008. №3 (27) Вып. 3. С.45-48.

в других изданиях:

2. Поверхностное пластическое деформирование высоконагруженных деталей транспортных дизелей / С. П. Косырев, И. О. Кудашева, Е. А. Горшков и др. // Современные технологии в машиностроении – 2007: сб. статей XI Междунар. науч.-практ. конф. Пенза, 2007. С. 62-66.

3. Горшков Е. А. Моделирование напряженного состояния поршневой головки шатуна форсированного дизеля / С. П. Косырев, Е. А. Горшков // Двигателестроение. 2007. № 3. С. 14-15.

4. Математическое моделирование напряженно-деформированного состояния высоконагруженных деталей форсированных дизелей / С. П. Косырев, Е. А. Горшков, Е. С. Мариева и др. // Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания: материалы Межгос. науч.-техн. семинара. Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2006. Вып. 18. С. 190-192.

5. Горшков Е. А. Прогнозирование жизненного цикла сопряжения «поршневой палец – верхняя головка шатуна» комбинированных дизелей / Е. А. Горшков // Проблемы прочности и надежности строительных и машиностроительных конструкций: межвуз. науч. сб., посвященный 30-летию кафедры СММ БИТТУ. Саратов: СГТУ, 2005. С. 288-293.

6. Горшков Е. А. Напряженное состояние поршневой головки и поршневого пальца дизельного двигателя / С. П. Косырев, Е. А. Горшков // Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания: материалы Межгос. науч.-техн. семинара. Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2007. Вып. 19. С. 13-18.

7. Динамическое нагружение поверхностного слоя высоконагруженной детали после поверхностного пластического деформирования / С. П. Косырев, Е.А. Горшков, И. О. Кудашева и др. // Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания: материалы Межгос. науч.-техн. семинара. Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2008. Вып. 20. С. 90-92

Подписано в печать 07. 05. 08 Формат 6084 1/16

Бум. офсет. Усл. печ.л. 0,93 (1,0) Уч.-изд.л. 0,9

Тираж 100 экз. Заказ 124 Бесплатно

Саратовский государственный технический университет

410054, Саратов, Политехническая ул., 77

Отпечатано в РИЦ СГТУ. 410054, Саратов, Политехническая ул., 77

Pages:     | 1 | 2 ||






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