Введение к работе
Актуальность темы. В возрастной структуре грузовых автомобилей семейства КАМАЗ по Российской Федерации и Приволжскому федеральному округу соответственно 81,0 % и 82,6 % состава имеют срок службы свыше 5 лет, что свидетельствует о том, что двигатели внутреннего сгорания (ДВС) этих автомобилей требуют дополнительных затрат на поддержание их в работоспособном состоянии.
Результаты научных исследований и многолетняя практика показывают, что ресурс ДВС в значительной степени определяется конструкторско-технологическими параметрами его базовой и самой дорогостоящей части -блока цилиндров. Несоосность коренных опор, смещение перпендикулярности оси цилиндра к оси коренных опор приводят к интенсивному изнашиванию деталей кривошипно-шатунного механизма. Двигатели КАМАЗ направляются в капитальный ремонт по причине износа деталей кривошипно-шатунного механизма в 78 % случаев, из них 43 % приходятся на износ коренных опор, 35 % -на износ деталей цилиндро-поршневой группы.
В то же время, качество восстановления ДВС не удовлетворяет требованиям потребителя по параметру послеремонтной наработки. Так, межремонтная наработка восстановленных блоков цилиндров не превышает 0,4 от величины наработки новых, что свидетельствует о низком качестве их восстановления. На поддержание работоспособности послеремонтных двигателей потребляются значительные трудовые, материальные и природные ресурсы.
Качество восстановления блока цилиндров ДВС может быть повышено применением в коренных опорах покрытий из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ), имеющего физико-механические свойства, сравнимые со свойствами высококачественных сталей, с сохранением свойств, присущих чугунам, через промежуточный слой химически осажденной меди. Вместе с тем, в известных публикациях отсутствуют данные об экспериментальных исследованиях эксплуатации коренных опор, восстановленных электроконтактной приваркой (ЭКП) покрытия из ВЧШГ.
Поэтому тема исследования, направленного на углубление знаний о процессах старения и восстановления изношенных поверхностей и обеспечение требуемого уровня послеремонтной наработки блоков цилиндров за счёт восстановления несущей способности коренных опор, является актуальной.
Цель исследования - повышение послеремонтной наработки ДВС за счёт предлагаемой технологии восстановления несущей способности поверхностей коренных опор блока цилиндров.
Для достижения цели поставлены и решены следующие основные задачи:
разработка математической модели накопления повреждений в коренных опорах блока цилиндров ДВС в эксплуатации;
выявление связей прочностных свойств восстановленных поверхностей коренных опор блока цилиндров ДВС со свойствами материалов покрытия, промежуточного слоя и параметрами режима ЭКП;
разработка технологии восстановления несущей способности поверхностей коренных опор блока цилиндров за счёт увеличения площади контакта покрытия с основой через промежуточный слой методом ЭКП;
разработка методики оценки послеремонтного ресурса восстановленных коренных опор блока цилиндров на основе прочностных и металлографических исследований.
Объект исследования процессы накопления повреждений и восстановления коренных опор блока цилиндров ДВС.
Предмет исследования - закономерности процессов накопления повреждений и восстановления потенциала работоспособности коренных опор блока цилиндров ДВС.
Методы исследования - методы математического моделирования, математического планирования эксперимента, статистической обработки экспериментальных данных.
Научную новизну составляют:
математическая модель изменения линейных размеров и прочностных свойств поверхностей коренных опор блока цилиндров ДВС, позволяющая оценить срок наступления предельного состояния коренных опор;
выявленные связи прочностных свойств восстановленных поверхностей коренных опор блока цилиндров ДВС со свойствами материалов покрытия, промежуточного слоя и параметрами режима ЭКП, позволившие установить, что покрытие из ВЧ-60 через промежуточный слой химически осаждённой меди, полученное на оптимальном режиме ЭКП (7=16 кА; Р = 1,4 кН; /# = 0,04 с; tn = 0,02 с.) имеет низкий уровень остаточных напряжений и прочностные свойства соединения, превышающие свойства основного металла: ав - 1000 МПа; е., = 270 МПа; оа2 = 700 МПа; НВ 221-277; Е = 170-175 ГПа;
технология восстановления коренных опор блока цилиндров ДВС электроконтактной приваркой покрытия через промежуточный слой, позволяющая увеличить площадь контакта покрытия с основой и обеспечить требуемые значения несущей способности;
методика оценки послеремонтной наработки коренных опор блока цилиндров ДВС на основе прочностных и металлографических исследований.
Реализация результатов работы. Результаты исследований, а также предложенная технология восстановления несущей способности коренных опор блока цилиндров ДВС, позволяющая обеспечить послеремонтную наработку восстановленного блока на уровне нового, использованы на Стерлитамакском заводе по ремонту и изготовлению запасных частей «Автозапчасть» - филиале ГУП «Башавтотранс» при восстановлении блоков цилиндров двигателей семейства КАМАЗ.
Основные положения, выносимые на защиту:
- математическая модель механизма изменения линейных размеров и проч
ностных свойств поверхностей коренных опор блока цилиндров ДВС в экс
плуатации, позволяющая оценить срок наступления предельного состояния;
- уравнения связи прочностных свойств восстановленных поверхностей
коренных опор блока цилиндров ДВС со свойствами материалов покрытия, промежуточного слоя и параметрами режима ЭКП;
технология восстановления коренных опор блока цилиндров ДВС электроконтактной приваркой покрытия через промежуточный слой, позволяющего увеличить площадь контакта покрытия с основой и обеспечить требуемые значения несущей способности;
методика оценки послеремонтной наработки коренных опор блока цилиндров ДВС на основе прочностных и металлографических исследований.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались и были одобрены на: ЇХ Российской научно-практической конференции «Прогрессивные технологи в транспортных системах» (Оренбург, 2009); международных научно-практических конференциях «Инновации в транспортном комплексе. Безопасность движения. Охрана окружающей среды» (Пермь, 2010) и «Прогрессивные технологии в транспортных системах» (Оренбург, 2011); заседаниях научно-технического совета транспортного факультета ОГУ (2010, 2011).
Публикации. Основные положения и результаты диссертации изложены в 6 публикациях, в том числе в 3 статьях в рецензируемых научных журналах.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 152 страницах текста и состоит из введения, пяти разделов, содержащих 46 рисунков и 23 таблицы, общих выводов и списка использованных источников из 136 наименований.
Похожие диссертации на Совершенствование технологии восстановления коренных опор блоков цилиндров автомобильных двигателей
