Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние изучаемого вопроса и задачи исследований 10
1.1. Обоснование объекта исследований 10
1.2. Анализ условий работы и нагруженного состояния базовых деталей ведущих мостов 13
1.3. Характер повреждений и анализ дефектного состояния деталей 20
1.4. Анализ известных способов восстановления корпусных деталей 24
1.5. Структурная модель исследовательской работы 28
1.6. Выводы и задачи исследований 31
2. Теоретическое обоснование процесса восстановления корпусных деталей ведущих мостов мобильной техники бандажированием 33
2.1. Основные положения рабочей гипотезы 33
2.2. Разработка общей модели напряженного состояния рукава полуоси трактора МТЗ и кожуха дифференциала ведущего моста автомобиля КамАЗ 34
2.2.1. Расчет напряжений в рукавах полуосей при максимальном окружном усилии при движении вперед при спокойной езде 37
2.2.1.1. Определение моментов инерции и сопротивления сечения в месте установки опорного подшипника 42
2.2.2. Определение запаса усталостной прочности 45
2.2.3. Расчет напряжений в рукавах полуосей при движении трактора вперед с преодолением препятствий 49
2.2.3.1. Определение моментов инерции и сопротивления сечения в месте установки навесных орудий 53
2.2.4. Определение нагрузок на рукава полуосей при торможении 55
2.2.5. Определение нагрузок на рукава полуосей при повороте трактора и в режиме скольжения 59
2.2.6. Результаты расчета напряженного состояния кожуха дифференциала ведущего моста автомобиля КамАЗ 61
2.3. Анализ напряженного состояния многослойного ленточного бандажа... 64
2.4. Оптимизация формы и геометрических параметров бандажного кольца.. 73
2.5. Выводы 76
3. Программа и методика экспериментальных исследований 79
3.1. Методика анализа конструктивных особенностей и дефектов корпусных деталей ведущих мостов 79
3.2. Методика анализа напряженного состояния базовых деталей ведущего моста 81
3.3. Методика определения оптимальных значений параметров бандажирова-ния 82
3.4. Методика испытаний полых деталей на прочность 85
3.5. Методика исследования структурного состояния восстановленных деталей и определения микротвердости 88
3.6. Методика определения остаточных напряжений 90
3.7. Методика испытаний на усталостную прочность 93
3.8. Методика сравнительных ресурсных испытаний 95
3.9. Экспериментальное устройство для восстановления посадочных мест под подшипник многослойным бандажированием 96
4. Результаты экспериментальных исследований 99
4.1. Результаты регрессионного анализа режимов многослойного бандажирования 99
4.2. Результаты испытаний на усталостную прочность 102
4.3. Результаты прочностных испытаний восстановленных деталей на статическое растяжение и сжатие 104
4.4. Результаты сравнительных структурных исследований и определения микротвердости 105
4.5. Результаты исследований остаточных микронапряжений 108
4.6. Результаты определения односторонних сборочных натягов 111
4.7. Результаты эксплуатационных испытаний 113
4.8. Технологический процесс восстановления деталей бандажированием... 115
4.9. Выводы 120
5. Технико-экономическая эффективность внедрения технологического процесса 124
Общие выводы 129
Список литературы
- Анализ условий работы и нагруженного состояния базовых деталей ведущих мостов
- Разработка общей модели напряженного состояния рукава полуоси трактора МТЗ и кожуха дифференциала ведущего моста автомобиля КамАЗ
- Методика анализа конструктивных особенностей и дефектов корпусных деталей ведущих мостов
- Результаты регрессионного анализа режимов многослойного бандажирования
Введение к работе
Важнейшей задачей современного сельскохозяйственного производства является рациональное использование имеющихся материальных ресурсов. Из-за отсутствия средств на приобретение новой техники, увеличения сезонной нагрузки на каждую машину резко возросла трудоёмкость ремонтных работ машинно-тракторного парка. Ежегодные затраты хозяйств агропромышленного комплекса на запасные части составляют более 50% от стоимости капитальных ремонтов [1]. Как показывает практика, особое место в решении задачи увеличения валового сбора и уменьшения потерь сельскохозяйственной продукции отводится колесным тракторам и грузовым автомобилям. Согласно данным министерства сельского хозяйства Саратовской области доля новых в парке машин составляет не более 2%, остальные прошли хотя бы один капитальный ремонт. Аналогичная картина наблюдается в соседних областях. Удельная нагрузка на каждую машину составила в среднем в 2,7 раза больше, чем в США и в 8,7 раза больше, чем в Западной Европе из-за почти 4-х кратного за последние 10 лет сокращения численности МТП [2].
Из-за низкой сменности парка машин происходит обвальное старение ре-сурсоопределяющих элементов машин, сопровождающееся снижением до критического уровня показателей их долговечности. Известно, что надежность машины в значительной мере определяется работоспособностью деталей трансмиссии, в частности тяжело нагруженных корпусных деталей задних мостов: рукавов полуосей колесного трактора и кожухов дифференциала грузового автомобиля, процент выбраковки которых при капитальном ремонте составляет более 60% [3]. Существующие технологии восстановления подобных металлоемких деталей не обеспечивают необходимый уровень долговечности и потребность ремонтных предприятий в запчастях. В связи с этим актуальным является решение комплекса вопросов по созданию эффективного способа восстановления корпусных деталей, имеющих дефекты в районе посадочных мест под подшипники.
Российскими учеными: Н.В. Валуевым, С.Я. Ландо, К.А. Ачкасовым, П.А. Пепчуком, Н.В. Молодык, А.И. Таратутой, В.А. Шадричевым, М.И. Черноволом,
I СМ. Бабусенко, Н.И. Доценко, Е.Л. Воловиком, Е.С. Кержимановым и др. [5 -
29] разработан ряд технологических процессов восстановления подобных изношенных деталей, позволивших получить некоторую экономию материальных и трудовых ресурсов. Однако ни один из известных способов не обеспечивает комплексного устранения дефектов у деталей типа рукав полуоси или кожух дифференциала ведущих мостов тракторов и автомобилей с одновременным повышением запаса их прочности. Так, например, приваркой металлических заплат, вырезанных из малоуглеродистой стали [5], обеспечивается лишь исходный уровень прочности. А использование в качестве бандажа стаканной втулки с утол-
, щенной стенкой не обеспечивает должную прочность сцепления с основной де- талью, работающей в условиях динамических нагрузок [6]. Такое состояние вопроса вызвало необходимость разработки новой более совершенной технологии восстановления корпусных деталей, отвечающей требованиям безотходности, отличающейся простотой реализации, обладающей высокими показателями ресурсосбережения и доступной стоимостью ремонта.
Всем этим требованиям отвечает способ восстановления деталей многослойным бандажированием, разработанный в Саратовском государственном аграрном университете [30]. Он обеспечивает не только устранение дефектов посадочных мест корпусных деталей, но и способствует повышению запаса их прочности. Исходя из преимуществ, присущих анализируемым в работе способам бандажирования, проведение исследовательских работ в данном направлении представляет научный интерес и производственную целесообразность.
Актуальность темы связана с необходимостью разработки эффективной технологии восстановления корпусных деталей с наивысшим коэффициентом использования ремонтных материалов и подтверждается существующим уровнем потребности в запасных частях данного наименования.
Цель работы состоит в повышении долговечности корпусных деталей задних мостов тракторов и автомобилей, а также эффективности их восстановления путем обоснования и совершенствования технологии бандажирования.
Объектами исследований являются рукава полуосей задних мостов трактора МТЗ-80 и кожуха дифференциала автомобиля КамАЗ-5320, а также усовершенствованный способ ремонта данных деталей бандажированием.
Научная новизна работы заключается в теоретическом и экспериментальном обосновании параметров процесса восстановления рукавов полуосей и кожухов дифференциала задних мостов методом бандажирования, обеспечивающим устранение дефектов, повышение долговечности и исходного уровня прочности.
Практическая ценность диссертации состоит в разработке по результатам исследований комплекта конструкторской и технологической документации, позволившей изготовить и внедрить технологию и оснастку для восстановления корпусных деталей задних мостов тракторов и автомобилей в условиях ремонтного предприятия.
Реализация результатов исследований. Технологический процесс с комплектом оборудования и оснастки внедрен в ремонтной мастерской ЗАО «Промстрой-С» Саратовской области.
Научные положения, выносимые на защиту: теоретическое обоснование напряженно-деформированного состояния корпусных деталей ведущего моста, восстановленных бандажированием; результаты экспериментально-аналитического моделирования технологического процесса многослойного бандажирования; рекомендации по формированию гарантированных показателей качества деталей в процессе их восстановления и по промышленной реализации предлагаемого способа.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных работников и аспирантов кафедры «Надёжность и ремонт ма- шин» СГАУ им. Н.И. Вавилова в 2005 г. В виде стендового доклада материалы работы представлялись на 15, 16 и 17 Межгосударственном научно-техническом семинаре по проблемам экономичности и эксплуатации в АПК СНГ в 2003, 2004 и 2005 г.г., экспонировались на выставке «Золотая Осень-2003» ВВЦ г. Москва. I Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, из ко- торых 2 - в изданиях, указанных в "Перечне ..." ВАК, в том числе 2 патента на полезную модель, общим объемом 1,34 п.л., в т.ч. 0,91 п.л. принадлежат лично соискателю.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 разделов, выводов и приложений, включает 140 страниц текста, 10 таблиц и 42 рисунка. Список литературы состоит из 146 наименований.
1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧАЕМОГО ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ
Анализ условий работы и нагруженного состояния базовых деталей ведущих мостов
Рукава полуосей, относящиеся к классу корпусных деталей, являются ответственными деталями заднего моста колесного трактора, от их прочности и жесткости зависит его надежность и безопасность эксплуатации [56,57]. Детали конструктивно закреплены на корпусе заднего моста и являются частью остова ходовой части трактора (рисунок 1.2).
Внутри рукавов 1 на радиальных подшипниках 2 установлены полуоси 3, передающие крутящий момент от двигателя через детали трансмиссии на задние ведущие колёса 4 машины. Сверху на наружной поверхности корпусных деталей закреплены опорные элементы остова машины.
Из теории динамики трактора [58] известно, что при движении на колёса трактора и детали заднего моста действуют следующие силы (рисунок 1.3):
а) сила тяги Р, необходимая для движения машины вперёд или назад, экстремальное значение которой, исходя из максимального значения крутящего момента, развиваемого двигателем, в пересчёте на каждое колесо определяется уравнением [59,60]: Р=МтІтрПтр/гк , (1.1) где Мт - крутящий момент, развиваемый двигателем, Н м; /тр - общая величина передаточного отношения трансмиссии; /7тр - к. п. д. трансмиссии, при проведении прочностных расчетов рекомендуется принимать Г]тр = 1; Гк - расчетный радиус колеса, м.
В связи с неравномерностью нагрузок на колесах, возникающих по различным причинам, при расчетах увеличивают значение подведенного к колесу момента на 20 %. 0,7 Мт Imp Цтр 1гк (1.2) б) тормозное усилие, возникающие между колесом и поверхностью дороги или почвой во время торможения, равно: Т=(в2/2)Кгф (1.3) где G2 = Ш д — сила тяжести деталей остова и заднего моста, приходящаяся на ведущие колёса машины; К\ — коэффициент перераспределения массы при торможении, принимается Ki — 0,9 ... 0,95; ф — коэффициент сцепления шин с почвой или поверхностью до роги; Ш — масса деталей остова машины, приходящаяся на ведущие колёса, кг; д = 9,8 м / с2. в) сила тяжести, воздействующая на корпусная деталь в месте крепления опорного элемента остова машины: G = (m2 д/2)К2 (1.4) где Кг - коэффициент пераспределеішя масс при различных услови ях движения Кі \,\ ... 1,2. г) по нормали к плоскости внешнего колеса направлена реакция бокового скольжения R: /? = (тд/2)ф[1+(2/7ф/Б)] (1.5) где h — высота расположения центра тяжести машины относительно земной поверхности, м;
B - расстояние между колёсами, м.
д) при переезде колёс через препятствия возникают мгновенные ускорения, величина которых значительно превышают значение при установившемся движении. Так как задний мост, корпусные детали и жестко связанные с ни ми детали остова не имеют амортизаторов, а суммарная масса перечисленных деталей значительна, то возникают дополнительные инерционные силы. Некоторые авторы предлагают вертикальную нагрузку, возникающую за счет инерционных сил GHH, увеличивать вдвое по сравнению со статистической нагрузкой: Gm = 2G = m2gK2 (1.6) Следует отметить, что воздействие вышеуказанных сил на кор пусные детали заднего моста проявляется по-разному. Поэтому рассмотрим к основные варианты, по которым будут проводиться проверочные расчеты на прочность корпусных деталей:
а) при движении вперед с неожиданными наездами колёс на препятствия действуют силы и момент: Р — сила тяги, Н; G - сила тяжести, Н; Gm - инерционная сила, Н; ЛДф— крутящий момент.
При этом необходимо указать, что крутящий момент колёсам передаётся через цепочку трансмиссии, последним звеном в этой цепочке являются полуоси. Конструктивно полуоси размещены в корпусных деталях таким образом, что последние не подвержены воздействию крутящего момента Мц,.
б) при торможении действуют следующие силы: Т- тормозное усилие, Н; G - сила тяжести, Н. Возникновение инерционных сил на участке торможения нереально, поскольку остановка машины производится на незначительном по длине участке пути. в) в случае бокового скольжения действуют силы: R — реакция бокового скольжения, Н; G — сила тяжести, Н.
Рассматриваемый в данной работе ведущий мост автомобиля КамАЗ - 5320 имеет конструкцию так называемых разгруженных полуосей (рисунок 1.4). В этих конструкциях кожух дифференциала 1 устанавливается на подшипниках. Колеса 5 вращаются на 2-х роликовых подшипниках 3, расположенных на концах кожуха заднего моста. Кожух дифференциала вращается -в конических роликовых подшипниках, установленных в картере главной передачи. Это обеспечивает необходимую жесткость и предотвращает деформации, ускоряющие износ зацепления [61].
С целью охлаждения подшипников и улучшения смазки в редукторе осуществляется циркуляционная смазка. Крепление фланца полуоси 2 к ступице 4 осуществляется винтами, посредством которых полуось легко демонтируется, что даёт указанной конструкции высокие показатели ремонтопригодности. При такой компоновке все силы и моменты, возникающие во время движения, воспринимаются подшипниками колеса и передаются на корпусігую деталь заднего моста, не действуя на полуось.
Разработка общей модели напряженного состояния рукава полуоси трактора МТЗ и кожуха дифференциала ведущего моста автомобиля КамАЗ
Прочностной расчет деталей остова колесного трактора изучен недостаточно, в основном из-за сложности учета действующих нагрузок [63-81]. Необходимость в проведении уточненного прочностного расчета рукавов полуосей и кожухов дифференциала вызвана наличием в этих деталях быстроизнашиваемых участков, требующих упрочнения.
Во многих работах содержатся лишь общие рекомендации на проведение расчетов. Так, например, автор работы [71] рекомендует ввиду неопределённости величин усилий, действующих на раму или на входящие в нее детали, компенсировать соответствующим подбором значений допускаемых напряжений, принимая запас прочности при этом равным 2,5....3,5.
В настоящей работе для прочностного расчета решено принять схему нагрузки балки заднего моста, предложенную авторами [73, 79]. При этом конструкцию заднего моста трактора МТЗ-80 можно рассматривать, как балку, состоящую из жестко соединённых между собой деталей: корпуса заднего моста и рукавов полуосей. Балка заднего моста в процессе эксплуатации подвергается воздействию следующих нагрузок: I а) изгибу силами тяжести элементов трактора GT, навесных орудий на балке заднего моста GH, тяговым усилием Р или тормозным усилием Тк, а в случае поворота силой R; б) скручиванию реактивным моментом Мр или тормозным моментом Мт; в) ударной нагрузке инерционных сил GHH при переезде препятствий. Схема сил, воздействующих на балку заднего моста трактора МТЗ-80 показана на рисунке 2.1.
Согласно рекомендациям авторов [73, 79] при проверочных прочностных расчетах балки заднего моста следует принимать, что при движении вперед боковое усилие R отсутствует, а в случае скольжения или поворота, когда усилие R является максимальным, тяговое усилие Р незначительно и может быть приравнено к нулю.
С учетом высказанных предположений проверочный прочностной расчет балки заднего моста проведен для трех случаев: а) при максимальном окружном усилии Р, развиваемом при движении впе ред; б) при торможении; в) при боковом скольжении или повороте.
Максимальное окружное усилие на колесе развивается при движении вперёд на малой скорости (1 передаче), когда мощность двигателя достигает номинальной величины. Значения моментов, изгибающих балку, возрастают с увеличением её длины, т.е. зависят от размера колеи колёс. Поэтому для расчета напряжений принимаем максимальный размер колеи задних колес В=1800 мм. Величины нагрузок от сил тяжести элементов трактора и навесных орудий принимаем из следующих соображений. Масса трактора в состоянии поставки ГГЦр = 3870±110 кг, принимаем гтітр = 4000 кг. Учитывая, что на заднюю балку опираются около 70% массы трактора, сила тяжести от массы трактора, приходящаяся на задний мост рав на: GT = mTp"0,7 g , (2.1) где д—ускорение свободного падения. После подстановки: GT = 27440 Н Массу навесных орудий (тн = 1000 кг) считаем равномерно распредё-ленной по рукавам и тогда: GHJ1 = G„.np= 500 кг 9,8 м/с = 4900 Н Согласно рекомендациям [80] с учетом неравномерности нагрузки на полуосях до 20% максимальное тяговое усилие на колесе находится из выражения: Ртах= 0,7 Mm Ітр / Гк , (2.2) где Мт = 242,25 Н м - крутящий момент при номинальной мощности и нор мальной частоте вращения коленчатого вала n = 2200 мин 1; Imp- общее передаточное число трансмиссии трактора. Общая величина определяется отношением: Lp =Пвд/Пк , (2.3) где Пвд = 2200 мин 1 - частота вращения вала двигателя; пк- частота вращения задних колес трактора. Согласно паспортным данным [32] линейная скорость трактора МТЗ на 1 передаче равна: V- 0УА11 м/с ( 1,73 км/час ). Расчетный радиус качения \ заднего колеса rK = 0,75 м. Из теоретической механики [17] известно: V = UJ гк = (ттпк/30)гк , (2.4) где (х) - угловая скорость колеса, рад/с. Следовательно: nmp = 30V / я rK = 6,07 мин"1 Из формулы (2.3) находим: /mp = 362,44 Максимальная величина тягового усилия на колесе будет равна: РтаХ = 81947,3 Н
При движении трактора вперед на балку заднего моста кроме усилиятах воздействуют силы тяжести узлов трактора GT и навесных орудий G„, а также усилие на крюке от прицепных орудий Ртех, вызывающих изгиб балки в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Кроме того, балка моста скручивается реактивным моментом Мр. Величина реактивного момента принимается равной величине крутящего момента, но направленного в противоположную сторону.
С учетом неравномерности нагрузки на полуосях реактивный момент будет также разным: а) на левом рукаве: Мрл - М = 0,7 Мт imp , (2.5) где Мт = 242,25 Н м - крутящий момент на валу двигателя Мрл = 61460,8 Нм б) на правом рукаве: Мр„р = 0,3 Mm / , (2.6) /1 = 26340,3 Нм На основе вычисленных величин моментов и тяговых усилий на колёсах построены эпюры поперечных сил [82-84], изгибающих и крутящих моментов, на основе которых определялось самое нагруженное сечение балки заднего моста (рисунок 2.2).
Методика анализа конструктивных особенностей и дефектов корпусных деталей ведущих мостов
Данная методика базируется прежде всего на результатах анализа износного состояния ремонтного фонда. Для определения коэффициентов годности и восстановления, выявления законов распределения износов на ремонтно-механическом участке ЗАО «Промстрой-С» и в Отраслевой научно-исследовательской лаборатории восстановления деталей при УНПЦ «Волгоагротехника» проводилось микрометриро-вание размеров трещин и изношенных отверстий под подшипник в рукавах полуоси и кожухе дифференциала.
Результаты замеров заносились в дефектовочные ведомости согласно техническим требованиям на капитальный ремонт трактора
МТЗ-80 и автомобиля КамАЗ. Отбор деталей осуществлялся из различных партий ремфонда в случайном порядке согласно ГОСТ 15895-77.
Оптимальный объем выборки рассчитывался по коэффициенту вариации с учетом значения относительной точности и доверительной вероятности получения коэффициентов годности и восстановления, определяемых принятым уровнем специализации предприятия. При расчете оптимального объема выборки относительная точность и доверительная вероятность для условия восстановления деталей по межобластной кооперации приняты равными 0,15 и 0,95 [92].
Результаты замеров обрабатывались на ПЭВМ по стандартной прикладной программе CALL YPCON [93]. Она располагает численные значения введенной выборки в возрастающем порядке, разбивает упо-рядочную совокупность наблюдений на равные интервалы, подсчитывает эмпирические частоты и строит функцию распределения. Затем среди заданных 15-ти теоретических законов распределения случайных величин выбирает тот, который дает наилучшее согласие с эмпирическим распределением. Программа производит выравнивание кривой распределения согласно известной методике [94-96] со следующими законами: Стьюдента, Максвелла, показательным, Релея, % - квадрат, Р и у - распределениями, Вейбулла-Гнеденко, Гаусса, логарифмическим, экспоненциальным, равномерным и Лапласа-Шарлье. Для проверки сходимости использовался критерий Колмогорова-Смирнова. Плотность распределения определялась по ГОСТ 27.503-81 [97]. Гипотеза о выбранном законе распределения эмпирических и теоретических значений износов отверстий проверялась по критерию Пирсона. По результатам машинной обработки массивов данных строилась кривая распределения дифференциальных и интегральных функций. Вероятность годности деталей по износу для каждого дефекта определялась непосредственно по интегральным кривым распределения, исходя из величины предельно-допустимого износа.
По величине этого коэффициента делается заключение о целесообразности восстановления той или иной детали.
К корпусным деталям ведущего моста колесного трактора относятся рукава полуосей, корпус редуктора, крышка рукава полуоси. Корпусные детали ведущих мостов ремонтируют при возникновении дефектов в виде трещин и деформаций, при износе и повреждениях гнёзд под подшипники качения, при появлении пробоин и изломов, при ослаблении стенок и в случае коробления сопрягаемых плоскостей. Разбирают, собирают и регулируют ведущие мосты на стендах ОПР - 626 или ОПР - 1531, позволяющих менять положение ведущего моста в одной или двух плоскостях.
При моделировании напряженного состояния рукавов полуоси и кожухов дифференциала использовались элементы известной методики компенсации действующих напряжений [98], основанной на подборе численных значений допускаемых напряжений с необходимым запасом прочности, а также методика, основанная на представлении конструкции ведущего моста в виде балки , состоящей из жестко соединённых между собой элементов, подвергаемых одновременно износу, скручиванию и ударным нагрузкам.
Проверочные расчёты велись с учетом движения мобильного транс портного средства вперёд, при повороте, боковом скольжении (торможении), преодолении препятствий.
При расчёте напряжений, возникающих в исследуемых корпусных де талях, учитывалась неравномерность распределения нагрузки по длине заднего моста от массы трактора и навесных орудий, от тягового усилия, крутящего момента согласно рекомендациям [71].
Для определения моментов инерции и сопротивления сечения в месте установки опорного подшипника «опасное» сечение предварительно условно разбивалось на элементы, представляющие собой простые геометрические фигуры.
При определении величин динамических нагрузок в конечные результаты расчетов вводились поправочные коэффициенты динамичности, учитывающие условия эксплуатации трактора в условиях бездорожья [99,100].
По аналогичной методике определялись напряжения в «опасных» сечениях кожуха дифференциала автомобиля КамАЗ при движении в режиме спокойной езды в груженом состоянии, при преодолении препятствий, при торможении и повороте.
Полученные распределения результирующих изгибающих моментов по длине исследуемых деталей позволили выявить наиболее нагруженные участки и возможные места установки бандажных колец.
Результаты регрессионного анализа режимов многослойного бандажирова-ния
В ходе экспериментальных исследований процесса многослойного бандажирования, выполненных по методике определения оптимальных режимов, получено 30 исходных сочетаний между частотой вращения восстанавливаемой детали, величиной натяга, толщиной стальной ленты и усилием натяжения при 2-х кратном повторении каждого опыта.
По результатам эксперимента составлена ковариационная матрица планирования, совмещения с параметром оптимизации, которым является усилие натяжения бандажной ленты (таблица 4.1).
Причем для частоты вращения детали (фактор Х2) нижний уровень определялся конструктивно-технологическими особенностями станочного оборудования, обеспечивающего минимальную частоту вращения шпинделя.
При назначении нижнего уровня натяга бандажного кольца руково-дствовались результатами теоретических расчетов минимальной величины натяга 1-го бандажного кольца, приведенных во 2 главе.
Толщина бандажной ленты является величиной дискретной и варьировалась, исходя из рекомендаций подраздела 2.3 по обеспечению равномерности распределения напряжений в многослойном бандаже.
Массив экспериментальных данных был обработан в пакете прикладных программ, в результате определены коэффициенты регрессии. Полученная регрессионная модель, адекватно описывающая зависи мость между исследуемыми факторами, имеет вид: I р _ д 0,206 е (-0,006 п + 0,25) t 1,075 Гипотеза адекватности модели, проверенная по критерию Фишера с доверительной вероятностью 0,91 подтвердилась.
Графические интерпретации полученной модели при фиксированных значениях толщины бандажной ленты U = 2 мм и = 3 мм представлены на рисунке 4.1.
Состоятельность модели в приведенной режимной области поверхности отклика подтверждается экспериментом, а за её пределами она позволяет прогнозировать влияние технологических режимов на качество бандажа.
Наиболее оптимальные режимы бандажирования соответствуют усилию натяжения ленты Р =2,5 КН при частоте вращения детали п = 5 мин"1 , толщине ленты t = 3 мм и гарантированном натяге между первым витком ленты и поверхностью упрочняемой детали А 01 = 0,15 мм.
Графическая интерпретация математической модели процесса бандажирования, описывающая зависимость усилия натяжения ленты от частоты вращения детали, величины натяга и толщины бандажного кольца
На основании полученных результатов анализа уравнения регрессии можно сделать следующие выводы: с увеличением усилия натяжения бандажной стальной ленты с помощью зажимного устройства суппорта уменьшается частота вращения детали; увеличение усилия натяжения способствует возрастанию величины натяга между витками ленточного бандажа; применение более толстой ленты способствует скачкообразному увеличению усилия её натяжения, при этом обеспечивается более высокая производительность технологического процесса восстановления детали и экономия ремонтного материала.
Полученные при планировании эксперимента режимы бандажирования позволяют оптимизировать процесс восстановления рукава полуоси ведущего моста колёсного трактора и, в конечном счете, добиться получения качествен ного многослойного бандажа с равномерным натягом по толщине кольцевого сечения.
На основании ускоренных сравнительных испытаний на усталостную прочность заводских и восстановленных бандажом рукавов полуосей на оригинальной цеховой установке по методике, изложенной в подразделе 3.7, были построены кривые Веллера, представленные на рисунке 4.2. Сравнение кривых усталости показывает, что по пределу выносливости восстановленные бандажом рукава полуоси почти в 2 раза превышают серий ные. Это объясняется более высокими механическими характеристиками (предел прочности и выносливости) стального бандажного кольца по сравне нию с чугунной деталью.
