Содержание к диссертации
Стр.
Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
Методы упрочнения восстановленных деталей 11
1.5.0бщая методика исследований и описание факторов, влияющих на
исследуемые процессы 26
Последовательность проведения исследований 29
Настройка оборудования для испытаний на усталостную прочность...ЗЗ
Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ОБКАТКИ РОЛИКАМИ И ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ КАК СПОСОБОВ ПОВЫШЕНИЯ УСТАЛОСТНОЙ ПРОЧНОСТИ
Исследование усталостной прочности деталей, упрочненных ППД 35
ППД концентраторов напряжений 36
Метод электромеханической обработки и его сущность 38
Разработка методики определения оптимальных параметров обкатки 42
Разработка методики для определения режимов ЭМО, обеспечивающих необходимую глубину упрочнения 54
Разработка и описание установки для поддержания постоянных температур в зоне контакта 58
Теоретический анализ причин отсутствия полного восстановления усталостной прочности коленчатых валов после ППД 60
Теоретический анализ причин отсутствия полного восстановления
Исследование зависимости макронапряжений от силы тока при
Анализ экспериментальных данных, и оценка сопротивления усталости деталей, упрочненных различными методами 103
Методика расчета параметров упрочнения для технологического процесса 128
Схема технологического процесса восстановления и упрочнения 132
Расчет постоянных расходов и себестоимости 148
2.2.1.Исследования тепловых процессов в поверхностном слое 39
Нахождение зависимостей для определения режимов при ЭМО 50
2.4.1. Вывод зависимости теплового состояния контакта между деталью и
инструментом 52
усталостной прочности коленчатых валов способом ЭМО 69
Глава 3. РАЗРАБОТКА КОМБИНИРОВАННОГО МЕТОДА УПРОЧНЕНИЯ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА И ИССЛЕДОВАНИЕ
ПРОЦЕССОВ ПОЯВЛЕНИЯ УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН
Методика исследования за развитием трещин во время испытания отсеков коленчатых валов на усталость 77
3.1.1 Результаты исследования кинетики разрушения валов 80
3.1.2. Анализ усталостных изломов образцов валов из ВЧ-50-2 89
Теоретический анализ причин отсутствия полного восстановления
усталостной прочности коленчатых валов после ЭМО+ППД 91
Исследования температурного воздействия на усталостную прочность
деталей, упрочнённых ППД 95
3.5.Обоснование комбинированного способа упрочнения ППД+ЭМО восстановленных коленчатых валов 100
при комбинированной обработке 102
Выводы 116
Глава 4. РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА С ПРИМЕНЕНИЕМ КОМБИНИРОВАННОГО МЕТОДА УПРОЧНЕНИЯ И ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ 4.1. Предложение по усовершенствованию технологического процесса ремонта
коленчатого вала 120
4.4.Экономическая эффективность восстановления коленчатых валов методом приварки ленты с последующим комбинированным упрочнением 137
Выводы
ПРИЛОЖЕНИЯ 168
Введение к работе
Актуальность темы. Повышение надежности деталей является одной из основных проблем транспортного машиностроения, а 65 % случаев выхода из строя деталей машин связано с явлениями усталости. Известно, что если стоимость восстановления не превышает 70% от стоимости новой детали, то ремонт целесообразен. Создание метода восстановления и последующего упрочнения восстановленных деталей, в том числе коленчатых валов, является на сегодняшний день актуальной задачей.
Среди способов восстановления шеек коленчатых валов технологически эффективным метод электроконтактной приварки ленты, однако данный способ, также как и остальные снижает усталостную прочность. Таким образом для надежной работы детали необходимо правильно выбрать как способ восстановления, так и способ упрочнения.
Для упрочнения деталей класса валов экономически и технически приемлемы два способа: поверхностная пластическая деформация (ППД) и электромеханическая обработка (ЭМО).
Целью работы является разработка комбинированного способа упрочнения деталей, восстановленных методом приварки ленты, включающих метод ППД и метод ЭМО, обеспечивающих повышение усталостной прочности деталей.
Научная новизна работы состоит в теоретическом обосновании и разработке комбинированного метода упрочнения деталей, восстановленных методом приварки ленты, основанного на применении упрочняющих способов ППД и ЭМО. Разработана методика расчета параметров комбинированного метода упрочнения и алгоритм самого процесса.При комбинированном упрочнении (ППД+ЭМО) доказана эффективность применения постоянного тока. Разработана установка для поддержания постоянных температур в зоне контакта при ЭМО.
Разработаны методики расчета максимально эффективных параметров, не превышающих пределов прочности деталей для ППД, ЭМО и комбинированного способа упрочнения.
На защиту вынесены следующие положения:
-результаты выполненного анализа способов упрочнения ППД и ЭМО, доказывающие невозможность полного восстановления усталостной прочности восстановленных деталей.
-теоретическое обоснование возможности восстановления усталостной прочности после применения метода приварки ленты, при применении комбинированного метода с первоначальным ППД и последующим ЭМО; -технология совместного применения упрочняющих способов ППД и ЭМО после восстановления коленчатых валов методом приварки ленты; -зависимость оптимального для упрочнения усилия при ППД; -обоснование целесообразности применения постоянного тока для упрочнения при ЭМО;
-модель развития трещин в галтелях коленчатых валов, упрочненными различными методами после применения метода приварки ленты; - математические модели расчета коэффициента интенсивности напряжений в коленчатом валу с трещиной и геометрического фактора YB позволяющие проводить расчет долговечности деталей с трещинами разного размера; -методика расчета теоретического коэффициента концентрации напряжений в галтелях шатунных шеек коленчатых валов;
-применение установки для и поддержания оптимального теплового состояния при упрочнении ЭМО;
-технологический процесс ремонта коленчатого вала, с применением комбинированного упрочнения (ППД+ЭМО); ППД(Р]=5000Н,п=2), ЭМО(Р2=35()ОН,п=1, 1=350А).
Практическое значение заключается в разработке метода упрочнения комбинированным способом с первоначальным ППД и последующим ЭМО.
Разработан технологический процесс ремонта коленчатого вала с применением приварки ленты и дальнейшим упрочнением, обеспечивающий износостойкость и усталостную прочность восстановленных коленчатых валов не ниже, чем у новых. Стоимость восстановленного вала на 76% ниже нового.
Реализация результатов работы. Разработанные методики упрочнения восстановленных деталей комбинированным методом ППД с последующим ЭМО внедрены на предприятиях ФГУП «121 АРЗ» и ООО «Автодом-Люкс».
Результаты исследований используются в учебном процессе МАДИ на кафедре ПРАДМ при подготовке инженеров автомобильного транспорта при курсовом и дипломном проектировании.
В диссертации рассматриваются вопросы, связанные с решением задач технологического обеспечения и повышения усталостной прочности деталей машин на основе методов ППД, ЭМО, и комбинированных методов упрочнения.
Методологической основой работы является системный подход к изучению усталостной прочности деталей, а также процессов формирования трещин, а теоретические исследования базируются на основных положениях современной статистической теории и методологии.
Экспериментальные исследования базируются на теории имитационного моделирования, планирования экспериментов, на аппарате дисперсионного, корреляционного и множественного регрессионного анализов. Благодаря теоретическим предпосылкам, большому объему экспериментальных исследований, применению статистических методов анализа и апробации исследований обеспечивается достоверность научных положений, выводов и рекомендаций.
Некоторые из проблем решены математическим моделированием, т.к. это позволяет на основе выявленных закономерностей процессов оценить области оптимального применения.
В лаборатории на полигоне МАДИ автором собрана и успешно действует установка (рис.43; рис.44), на базе токарного станка, позволяющая восстанавливать способом приварки ленты и упрочнять валы комбинированным способом упрочнения.
Совокупность научных и технологических положений предложенных, обоснованных и реализованных в работе является дополнением в развитии методов совместного восстановления и упрочнения коленчатых валов.
Работа выполнялась в Московском Автомобильно-дорожном институте на кафедре ПРАДМ.
