Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса. постановка целей и задач исследования 7
1.1. Прессовое соединение —соединение деталей сельскохозяйственных машин с натягом
1.1.1. Современное состояние сельскохозяйственной техники Республики Бурятия . 7
1.1.2. Сборка прессового соединения запрессовкой 10
1.2. Сборка соединений с натягом с использованием термовоздействия. 16
1.3.Анализ факторов, влияющих на точность соединения с натягом 21
1.3.1. Влияние микрогеометрии контактных поверхностей на возник- 23
новение деформаций в охватывающей тонкостенной детали и
совмещение осей сопрягаемых деталей
1.3.2. Влияние свойств материала на деформацию и точность сопряже- 25
ния в соединениях с натягом
1 А. Актуальность и проблемы исследований прессовых соединений 28
1.5. Цели и задачи исследования 30
ГЛАВА 2. Разработка методики формирования математической модели прессовой посадки 31
2.1. Анализ действующих сил и деформаций 31
2.2. Разбиение области на элементы 34
2.3. Математическая модель задачи теории упругости при осесимметричном нагружении кольца 36
2.4. Выводы 57
ГЛАВА 3. Аналитическое исследование прессового соединения 58
3.1. Основные положения выбора допусков и посадок прессовых соединений. 58
3.2. Разбиение деталей сборочного соединения на конечные элементы 59
3.3. Результаты расчета на примере прессового соединения d!6 с толщиной кольца Д = 2 мм 65
3.3.1. Результаты расчета без применения специального программно го обеспечения на ЭВМ 65
3.4. Результаты расчета прессового соединения на ЭВМ по методу конечных элементов 77
3.4.1. Анализ результатов расчета внутреннего кольца без отклонения формы 82
3.4.2. Анализ результатов расчета внутреннего кольца с отклонениями формы 84
3.5. Выводы по главе 85
ГЛАВА 4. Экспериментальное исследование соединений с натягами 88
4.1. Методика исследования 88
4.2. Основные исходные данные эксперимента 90
4.3. Технология и результаты измерений линейных размеров, отклонений форм и шероховатостей 91
4.3.1. Основные положения об этапах исследования 91
4, 3.2. Методика и результаты исследования по первому пути 92
4.3.2.1. Методика измерений 92
4.3.2.2. Результаты исследований 95
4.3.2.3. Анализ экспериментальных и расчетных данных 97
4.3.2.4. Выводы по результатам экспериментальных исследований по первому пути 99
4.3.3. Методика и результаты исследования по второму пути 100
4.3.3.1. Результаты эксперимента по изучению микроотклонений... 101
4.3.3.2. Результаты эксперимента по изучению макроотклонений... ПО
4.3.4. Исследования на реальных деталях сельскохозяйственных машин 114
4.3.4.1. Изучение конструкции сельскохозяйственных машин с целью определения мест нахождения втулок и условий их нагружения 114
4.3.4.2. Характерные неисправности и прочность соединений с натягом, технология их ремонта 117
4.3.4.3. Замеры линейных размеров втулок (внутренний и наружный диаметры) и выводы по влиянию качества их поверхности на
срок службы 120
4.4. Выводы по главе 123
ГЛАВА 5. Разработка мероприятий по повышению прочности соединений с натягом при ремонте сельскохозяйственной техники 126
5.1. Анализ точности расчетов натяга прессового соединения, произведенных
по разным методикам 126
5.2. Анализ условия неподвижности (неразбираемости) деталей соединений с натягом , 134
5.3. Адресная сборка 137
5.4. Рекомендации по повышению срока службы бронзовых втулок 148
5.5. Расчет экономической эффективности 150
5.6. Выводы по главе 155
Общие выводы и рекомендации 15в
Список литературы
- Современное состояние сельскохозяйственной техники Республики Бурятия
- Математическая модель задачи теории упругости при осесимметричном нагружении кольца
- Результаты расчета на примере прессового соединения d!6 с толщиной кольца Д = 2 мм
- Изучение конструкции сельскохозяйственных машин с целью определения мест нахождения втулок и условий их нагружения
Введение к работе
Актуальность работы.
В настоящее время соединения с натягом являются неотъемлемыми частями любых машин сельского хозяйства. Не стабильное экономическое состояние, реструктуризация - изменение форм собственности в переходный период не позволяет сельскохозяйственным организациям приобретать новое дорогостоящее оборудование. Поэтому ремонт устаревшего и физически изношенного парка сельскохозяйственных машин становится одним из основных выходов из сложившейся ситуации. Качественно выполненный ремонт является гарантом жизнедеятельности сельскохозяйственного предприятия. По мере увеличения времени эксплуатации под действием тангенциальных и осевых сил происходит уменьшение натяга в следствии усталостного разрушения металла в зоне контакта, что приводит к нарушению работоспособности соединения с натягом и как следствие необходимость ремонта оборудования.
Недостаточно изучены влияние технологических процессов разборки и сборки, конструктивное состояние разобранных деталей бывших в эксплуатации и методы восстановления условия неразбираемости (неподвижности) соединения -узла машины.
По статистическим данным исследований по имеющемуся парку сельскохозяйственной техники в Республике Бурятия более одной трети отказов связаны с нарушением взаимной неподвижности (неразбираемости) соединений с натягом, потерей жесткости конструкции и износом трущихся поверхностей. Одна из причин такого положения — недостаточная изученность закономерностей деформирования соединений с натягом в широком диапазоне изменения их конструктивных параметров. Недостаточно разработаны более точные расчетные методы, позволяющие учесть объемность возникающего напряженно-деформированного состояния (НДС).
Действующие нормы расчета основываются на теории Лямэ-Гадоля, в то время, как большинство соединений с натягом имеют сравнительно небольшую длину в зоне контакта и довольно разнообразные условия нагружения. Все это выдвигает необходимость разработки более точной теории расчета НДС соединений с натягом. Отсутствуют конкретные рекомендации по определению реальной площади контакта и разработок мероприятий по повышению прочности, жесткости и износостойкости.
Большинство бронзовых втулок, входящие в двигатели внутреннего сгорания тракторов, комбайнов и грузовых автомобилей являются тонкостенными. Они под действием сил запрессовки, рабочих технологических нагрузок испытывают большие радиальные, тангенциальные напряжения и как следствие имеют большие перемещения и деформации.
Таким образом, исследование НДС при ремонте сельскохозяйственных машин, построение соответствующих расчетных зависимостей, изучение влияния качества обработки деталей, разработка мероприятий по повышению прочности соединений с натягом является актуальной задачей. Изучение всех вышеперечисленных параметров позволит более эффективно осуществить технологический процесс ремонта комбайнов, тракторов, сельскохозяйственных машин и повысить их надежность.
Основной целью работы является разработка рекомендаций по повышению эффективности ремонта соединений с натягом осесимметричиых тел сельскохозяйственных машин, снижение затрат на изготовление изделий и сборку узлов на основе установления взаимосвязей параметров точности сопряжений деталей.
Объект исследований - сборочные соединения с натягом при ремонте комбайнов, тракторов и грузовых сельскохозяйственных машин.
Методы исследования. При выполнении работы использовались аналитические методы: метод матричного вычисления; метод конечных элементов; прикладной математики; теории нелинейного программирования; задачи и методы оптимизации.
Экспериментальные исследования проводились с привлечением аттестованных стандартных средств измерения. Усилия запрессовки и расспрессовки обеспечивала разрывная машина ИР5 657-50, значения микроперовностей и профило-грамма были получены профилометром «калибр» модели 250, отклонения форм измерялись оптиметром вертикальным ОВЭ, индикаторным нутромером повышенной точности, рычажной скобой типа СР.
Научная новизна работы состоит в следующем: - Разработана математическая модель для соединений с натягом с учетом действующих нагрузок, которая учитывает физико-механические свойства материала, толщину стенки, макро- и микроотклонения форм, натяг.
- Предложена методика адресной сборки соединений с натягом, учитывающая реальную форму посадочных поверхностей, дающая оптимальную прочность, жесткость и увеличивающая площадь контакта.
- Разработана методика приближенного расчета реальной площади контакта в соединениях с натягом.
Практическая ценность. Разработана и доведена до практического использования методика расчета соединения с натягом по модернизированной методике конечных элементов, позволяющая повысить эффективность технологического процесса сборки деталей сельскохозяйственных машин при ремонте, точность расчета с целью ограничения предельных отклонений деталей и, как следствие, снижение себестоимости изготовления соединений с натягом. Разработана методика адресной сборки и произведен расчет натягов и условия неподвижности деталей прессового соединения. Предложена методика центробежной обработки поверхности деталей пластическим деформированием с предварительным нанесением твердого смазывающего покрытия состава: CU-M0S2.
Реализация работы. Результаты работы внедрение в СХПК Сахулинский и АООТ МТС с. Могойто, Курумканский район. Разработанное программно - методическое обеспечение используется в учебном процессе кафедры «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты» при Восточно - Сибирском государственном технологическом университете (ВСГТУ), г. Улан-Удэ..
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на: научно-практических конференциях сотрудников и аспирантов Восточно-Сибирского государственного технологического университета в L99S-2004rr., г.Улан-Удэ; международной научно-практической конференции «Вестник стипендиатов ДААД» ИрГТУ, г.Иркутск, 2002г.; всероссийской научно-практической конференции «Технология и техника агропромышленного комплекса», г.Улан-Удэ, 2005г.
Публикации. По теме диссертации были опубликованы восемь печатных работ.
Современное состояние сельскохозяйственной техники Республики Бурятия
Различают два метода сборки прессового соединения запрессовкой: Л) метод ручной запрессовки Б) метод запрессовки с использованием прессов
Метод ручной запрессовки производится нанесением удара молотком по оправке установленной на торце втулки. Оправка применяется для равномерного распределения нагрузки по торцу втулки. Данный метод используется для деталей, узлов небольших габаритных размеров, не требующих больших точностей и проч-ностей сопряжении.
Для крупногабаритных и ответственных деталей машин, требующих высокой точности, сборку прессовых соединений рекомендуется производить прессами.
Прессовое оборудование выбирают по расчетному усилию запрессовки с коэффициентом запаса 1,5-2 и габаритов собираемого узла. Для деталей с малыми габаритами не требующих больших усилий запрессовки используются: винтовые ручные прессы (от 7,5 кН до 50 кН); реечные верстачные прессы (от 10 до 30 кН); электромагнитные прессы (до15 кН). В запрессовке требующей больших усилий используются: пневматические прессы (усилия запрессовки зависит от модели 30,65,100 кН); гидравлические прессы (модель П6320, с усилием 100 кН, размер стола 2500 600 и другие модели); пневмогидравлическис прессы (до 75 кН). [21]
После запрессовки в точках контакта возникают давления из-за шероховатости, отклонения форм посадочных поверхностей сопрягаемых деталей. Полученное давление вызывает силы трения F (сцепления), препятствующие относительному сдвигу деталей. Для стальных сопрягаемых поверхностей коэффициенты трения f3=0.054...0.22; при распрессовке fp=0.036...0.25; при проворачивании fkp=0.11...0Л8.
Основным условием нормальной работы прессового соединения в сборочном узле является необходимость того, чтобы силы сцепления на контактных поверхностях деталей были больше осевых усилий и крутящих моментов передаваемых сопряжением.
На величину сил сцепления и возникающую деформацию сопряженных деталей в прессовых посадках влияет большое число факторов: свойство материала сопрягаемых деталей, микрогеомстрия поверхностей, макрогеометрия поверхностей, волнистость, толщина стенки втулки, длина запрессовки, скорость запрессовки, форма кромок вала и втулки, наличие и сорт смазки, и другие факторы.
В прессовых соединениях трудно учесть множество факторов, их совместное воздействие па деформацию и силу сцепления. Поэтому при расчетах учитывается лишь некоторые из них, доминирующие в определенных условиях. При одинаковой длине сопрягаемых деталей величину давления на контактных поверхностях находят по теории задачи Лямэ. Данная задача предусматривает определение напряжения в толстостенных цилиндрах. Область расчета ограничивается натягами, максимальное значение которых соответствует появлению пластической деформации на сопрягающихся поверхностях вала и втулки.
Процесс увеличения и уменьшения посадочных диаметров происходит из-за среза и смятия микронеровностей сопрягаемых поверхностей и взаимного внедрения более крупных неровностей.
В период запрессовки возникает ряд сложных напряженных состояний, выявить которые довольно трудно. Решение задачи Ляме даёт приближённое представление происходящего в процесс запрессовки, поскольку в реальных прессовых соединениях нет полного прилегания сопрягаемых поверхностей, нет равномерного давления и напряжения из-за неравномерностей деформации посадочных поверхностей, как вдоль оси посадки, так и в поперечном сечении. [29]
При сборке механическим способом на посадочных поверхностях происходит срез или частичное смятие микронеровности и возникновение пластических деформаций. На рис.1.2 показана зона разрушенной микрогеометрии.
Деформация поверхностных слоев металла часто сопровождается микротрещинами или отрывами микро частиц металла. Это приводит к разрушению целостности кристаллической решетки металла, с последующей поломкой одной из деталей в сопряжении при эксплуатации. Рекомендуемая скорость запрессовки составляет примерно 2мм./с.
Механический метод сборки в основном приемлем для сборки легкопагру-женных, не требующих высокой точности и прочности соединений. Для достижения необходимого качества сборки требуется геометрическая точность (в пределах допуска отклонения форм, волнистости, длины, диаметра), чистота (широховатость в пределах радиуса 1,25мкм.) посадочных поверхностей, получаемая в процессе механической обработки заготовки. Во избежание в дальнейшем случайных негативных моментов необходимо провести ряд подготовительных операций. Поверхности сопрягаемых деталей не должны иметь забоин, заусенцев после контроля, должны быть тщательно промыты и протёрты. В процессе запрессовки применяют различные смазочные материалы, улучшающие скольжение деталей, предохраняющие необходимую силу запрессовки. Пресс-салидол С, Литол 24, ЦИАТИМ 201, ЦИАТИМ 221 С, ВНИИ НП-242 и другие масла. В последнее время широко используется дисульфидмолибденовый смазочный материал.
Эта смазка уменьшает на 35% силу запрессовки и предохраняет контактные поверхности сопряжённых деталей от задиров при запрессовке. Что позволяет сохранить посадочные поверхности для повторной сборки.
При всех методах запрессовки с использованием смазочного материала, равномерное распределение масла в контактных поверхностях не будет, т.к. существует отклонение форм посадочных поверхностей и микронеровности. Поэтому достижение идеальных условий при сопряжении невозможно.
Одним из первых исследователей в области соединения с натягом, с применением термовоздействия, т.е. нагрева, является А.В. Гадолин. Он в середине 19 века дал некоторые рекомендации по режимам нагрева в своих прочностных исследованиях при скреплении стволов артиллерийских орудий. [21]
Совместные работы по статической прочности соединений, с французским математиком и инженером, носят названия Лямэ - Гадоля. Работы по исследованию соединений с натягом Пономарева С.Д.„ Бидермана В.Л., Лихарева К.К., Са-верина М.М., Бидерман В.Л., Тарабасова Н.Д. и других авторов, позволили более подробно разработать методику расчетов конструкций на прочность, учитывающие габариты сопрягаемых деталей и условия взаимодействия сразу нескольких факторов в соединении.
В последнее время интенсивно изучалось влияние технологических факторов на статистическую прочность соединений, вызывающих в сопряжении усталостную прочность материала деталей (валы, втулки), авторами Корон А.Б., Лукашевичем Г.И., Андреевой ГЛ., Бобровниковым В.Н. и другими. [47, 22, 9]
Математическая модель задачи теории упругости при осесимметричном нагружении кольца
Общая методика формирования математической модели прессового соединения методом конечных элементов изложена в книге Л. Сегерлинда «Применение метода конечных элементов» [77]. Согласно этой методики необходимо составить и перемножить матрицы [Д] [В] [В]т.
Матрица градиентов [В] представляет собой прямоугольную матрицу 6x4; транспонированная матрица [В]7 - матрицу 4x6, матрица упругих характеристик [Д] - матрицу 4x4.
Перемножение матриц [ВУ [Д] [В] представляет собой довольно сложную, громоздкую задачу и может быть реализована только на ЭВМ. В связи с этим в этой работе ставится задача разработать упрощенную методику расчета прессового соединения. Для этого необходимо решить следующие задачи: 1. Составить и решить отдельно матрицу упругих характеристик [Д]; 2. Вывести формулу для расчета произведений матриц [В ]т [В ]; 3. Рассчитать отдельно матрицы [ В ]т =[В]; 4. Вывести формулу для расчета матрицы жесткости [Ке]; 5. Подставить готовые результаты расчета [В ] и [В ]т для всех дальнейших расчетов. Важный класс задач теории упругости включает задачи, в которых рассматриваются тела вращения при осесимметричном нагружении. Хотя такие тела и являются трехмерными, но ни их геометрия, ни условия нагружения не зависят от азимутальной координаты. Поэтому при решении может быть использован тот же подход, что и к двумерным задачам. Осесимметричный треугольный элемент (1), полученный вращением треугольного симплекс элемента, образует треугольный тор. фиксированное произведение, входящее в состав определителя матрицы Л п-го порядка (произведение элементов матрицы А, взятых по одному из каждой строчки и но одному из каждого столбца); (а, р...со) - номера столбцов; dia s Ьр dnM - элементы матрицы. Для определителя 4-го порядка имеем 24 слагаемых, но так как в четвертом столбце и в четвертой строке имеются элементы равные нулю, то записываем только те слагаемые, которые имеют положительное значение:
Для первой перестановки имеем число инверсии 0, т.е. четное значение. Поэтому произведение элементов первой перестановки имеет положительное значение. Для второй перестановки имеем одну инверсию, т.е. нечетное число. Поэтому произведение элементов данной перестановки имеет отрицательное значение. Для третьей перестановки имеем одну инверсию. Произведение со знаком минус. Для четвертой перестановки имеем одну инверсию. Произведение со знаком минус. Для пятой перестановки имеем две инверсии. Произведение со знаком плюс. Для шестой перестановки имеем три инверсии. Произведение со знаком минус.
Вычисление интегралов определяющих матрицы элементов, несколько сложнее, чем это было в одномерных, двумерных и трехмерных задачах. Матрицы [/?] содержат теперь коэффициенты, являющиеся функциями координат, и не может быть вынесена за знак интеграла.
Матрицу жесткости можно определить вычислив [в] по значениям г и 2 в центре элемента. Такой способ позволяет выносить матрицу [в\ из под интеграла. 1 -[5"Гд1д]1л. (2.27) Учитывая, что объем (v) элемента определяется формулой v = 2хгЛ, (2.28) где А - площадь поперечного сечения элемента, получаем для [к J окончательное выражение: [к \=[В]т[д1в]1ягА, (2.29) где [В ] - трансформированная матрица; [д ] - матрица упругих характеристик; [в] - матрица градиентов. Имеющиеся значения Nj , Nj, Nk мы подставляем в матрицу [в], В результате мы получаем матрицу [В\ в виде:
Наибольшую сложность вызывает вычисление матрицы жесткости [к т.к. она равна: [к(е)]= [ в\Т\д $в пгА , где имеются целые три матрицы - это [/Г]7 [Д JB ], попытки разрешить их с помощью прямого правила перемножения матриц приводят их к матрице размером 6x6, где каждый из 36 членов очень большое составное число. В дальнейшем полученную матрицу 6x6 практически не возможно разрешить без помощи ЭВМ.
Для того, чтобы существенно упростить поставленную задачу было решено воспользоваться свойствами определителей матриц (квадратных) [12]. По которым было решено сперва найти [Д], т.к. это нормальная, т.е. (квадратная) матрица размером 4x4 используя формулу для расчета определителя матрицы n-го порядка [стр. 17 [1]]. В результате мы получим определитель матрицы Л, т.е. небольшую
Результаты расчета на примере прессового соединения d!6 с толщиной кольца Д = 2 мм
Между тем распределение действительных размеров по полям допусков делят маловероятной строку соединений из деталей с предельными размерами, поэтому отрезают «хвосты» распределения действительных размеров и натягов. Тем самым можно увеличить минимальный и снизить максимальный натяги, а это важно для прочности и технологичности сборки. Полученные таким образом натяги называются вероятностными.
Таким образом максимальный натяг Nmax, который создается в зоне наибольшего припуска Рис.3.9 составляет 21,66 и минимальный натяг Рис.3.10 Nm,n 17,51 мкм. Разница между максимальным и минимальным натягами составляет 4,15 мкм.
Анализ результатов расчета показывает, что предложенная методика дает хорошее совпадение результатов по максимальному натягу ANma4=-1,91 % и удовлетворительное по минимальному ANmin=25,79%.
На основе полученных данных можно сделать заключение, что предложенная математическая модель и методика, может успешно применяться для расчета НДС соединений с натягом.
Для исследования были изготовлены и выбраны кольца и валы с отклонениями и без отклонения форм с разными диаметрами, толщиной, материалами и температурой сборки. Исследования проводились на следующих образцах пар прессовых соединений: A) вал сталь 45 - кольцо сталь 45; Б) вал сталь 45 - кольцо латунь ЛС 74-3; B) вал сталь 45 - кольцо сталь ШХ-І5. Влияние изменения температур на напряженно-деформированное состояние прессовых соединений изучались при температурах 90С; 150С; 230С . Все расчеты проводились на ЭВМ. Алгоритм и программа расчета приведены в Приложении 2. Результаты расчета сведены в таблицы и приведены в Приложении 1.
Кольца без отклонения форм Таблица 3.14 и с отклонениями форм в пределах ГОСТ3325-95 Таблица 3.15.
По результатам расчета построены графики, проведен анализ влияния изменения форм, размеров, толщины и материалов колец, валов на перемещения, деформации и напряжения прессовых соединений. Все результаты сведены в таблицу 3.14. Приложение №1. Из анализа результатов расчета можно сделать следующее заключение:
а) при толщине кольца А=2 мм с увеличением диаметра посадки от 16 до 40 мм приводит к увеличению коэффициента податливости Лі вала с 0,000026 до 0,000066 мм/мПа; б) при разной толщине колец X] увеличивается с 0,000026 до 0,000041 мм/мГТа;
в) коэффициент податливости Лг для кольца при толщине Д=2 мм с увеличением диаметра от 16 до 40 мм увеличивается с 0,00016 до 0,000964 мм/мПа; г) при толщине кольца Д=5,15мм \2 увеличивается с 0,0001 до 0,00025 мм/мПа;
д) увеличение диаметра соединения от 16 до 40 мм приводит к уменьшению кон тактного давления при толщине кольца Д=2 мм Рг с 63,69 до 16,49 Н/мм2 и осевая сила запрессовки Pz с 2257 до 1451 Н;
е) при толщине кольца Д=5,15мм Рг уменьшается с 93,45 до 53,79 Н/мм2 и Pz увеличивается с 6542 до 9458,8 Н/мм ;
ж) анализ данных по перемещениям Un и Uij показывает, что при толщине кольца Д=2 мм с увеличением диаметра от 16 до 40 мм приводит к увеличению перемеще ния Udir с 16,99 до 39,4 мкм; Udjr с 20,4 мкм до 59,7 мкм от 20 до 30 мм при толщи не колец А=5,15мм Udjr с 11,4 до 12,4 мкм; з) величина осевого перемещения U1Z возрастает с 7,34 до 26,8 мкм для колец с толщиной Д=2 мм и для толстостенных колец с толщиной Д=5,15 мм при увеличе нии диаметра от 20 до 30 мм с ЗД до 3,7 мкм;
к) радиальная деформация ЕГ и Eij для колец из стали 45 толщиной 2 мм с увеличением диаметра от 16 до 40 мм возрастает соответственно с 17,4 до 44,08 и с 21,8 до 50,04 мкм; для колец из латуни ЛС 74-3 возрастает соответственно от 24,7 до 63,59 и от 30,95 до 71,06 мкм; для стальных колец толщиной 5,15 мм с увеличением диаметра от 20 до 30 возрастает соответственно с 8,67 до 10,27 и с 13,1 до 13,7 мкм;
л) анализ измерений тангенциальных деформаций Ег, полученных расчетами по МКЭ показывает:
1) для колец с одинаковой толщиной Д=2 мм для диаметра соединения dl 6 из латуни ЛС 74-3 равна 67,49 из стали 45 47,37 мкм; d20 соответственно 84,35 и 59,28; d30 126,3 и 89; d40 168 и 118 мкм;
2) с возрастанием диаметра кольца от 16 до 40 мм также происходит увеличение деформации Е, для колец из латуни ЛС 74-3 с 67 до 168 и из стали 45 с 47 до 118 мкм;
3) сравнение значений тангенциальных деформаций Et колец с разной толщиной из стали 45 показывает, что чем толще кольцо, тем меньше деформация. Например, для прессового соединения dl6 деформация кольца с толщиной Д=2 мм равна 47,37, а с толщиной Д=2,88 мм 29,49мкм.
Изучение конструкции сельскохозяйственных машин с целью определения мест нахождения втулок и условий их нагружения
Во время эксплуатации трактора, автомобиля и любой сельскохозяйственной техники нормальная работа кривошипно-шатунного механизма двигателя внутреннего сгорания может быть нарушена в результате появления некоторых неисправностей. Основные из них - износ трущихся поверхностей деталей, уменьшение компрессии в цилиндрах. Внешними признаками износа деталей являются стуки, прослушиваемые в двигателе, повышенный расход масла, дымный выхлоп отработавших газов, падение мощности двигателя. Тональность стуков различных двигателей своеобразна. Так отчетливый металлический стук, усиливающийся с увеличением частоты вращения коленчатого вала, возникает при износе поршневых пальцев или их втулок. Глухой, меняющийся при резком изменении частоты вращения стук, прослушиваемый в нижней части блок-картера особенно под нагрузкой, указывает на износ шатунных или коренных подшипников. Признаками износа поршней или гильз цилиндров является щелкающие стуки, которые прослушиваются в блоке в цикле прогрева двигателя после его запуска.
Основные дефекты газораспределительного механизма - износ и выгорание фаски клапана и его седла, износ стержня клапана и его направляющих втулок, опорных втулок распределительного вала. Указанные дефекты приводят к появлению стуков, уменьшению мощности и ухудшению экономичности двигателя.
Периодичность ремонта двигателя внутреннего сгорания зависит от пробега, условий эксплуатации в зимнее и летнее время. Что касается ходовой части машин, то их ремонт производится большей частью в осенне-зимний период подготовки техники к посевным работам.
В среднем статистически доказано, что капитальный ремонт двигателей тракторов и автомашин отечественного производства необходимо делать после пробега 80 тыс. км для новых и 50 тыс. км - для старых [2].
Ремонт и обслуживание сельскохозяйственной техники в СССР обеспечивался различными типами ремонтных предприятий: 1. машиноремонтными мастерскими колхозов и совхозов; 2. ремонтными мастерскими и станциями технического обслуживания, отделений или районных объединений «Сельхозтехника»; 3. Специализированными ремонтными заводами Союзсельхозтехника».
В связи с распадом СССР изменилась структура сельскохозяйственных организаций. Если в СССР основными сельскохозяйственными организациями были совхозы и колхозы, то в настоящее время доля их значительно уменьшилась в то время как появились новые организации такие как СПК - с/х производственный кооператив, ООО - общество с ограниченной ответственностью и т.д.
Структура современных сельскохозяйственных организаций Республики Бурятия представлена в таблице 4.11. Таблица 4.11. - Структура сельскохозяйственных организаций республики Бурятия.
Как видно из таблицы 4.11 в 2004 году количество колхозов увеличилось с 3 до 5, по сравнению с 2003 годом, но за тот же период количество СПК уменьшилось со 140 до 134, ОАО увеличилось с 15 до 16, ООО уменьшилось с 34 до 32 и ТНВ увеличилось с 2 до 3. Эта динамика свидетельствует о том, что процесс реструктуризации сельскохозяйственных организаций еще не окончен.
В связи с изменением структуры сельскохозяйственных организаций распалась технологическая цепочка организаций ремонта машин. В настоящее время не существует централизованной системы ремонта сельскохозяйственных машин. Ре 118
монт машин производится собственными силами и средствами организаций различных форм собственности на селе с использованием площадей и оборудования оставшегося от машиноремонтных мастерских колхозов и совхозов. В настоящее время в Республике Бурятия имеется одна МТС в Баргузинском районе, которая мало занимается ремонтом машин, а больше занимается коммерческой деятельностью по поставке сельскохозяйственных машин, запасных частей и производством сельхозпродукции.
В данной работе исследования ремонта сельскохозяйственных машин проводились на базе Могойтинского отделения «Сельхозтехники» Курумканского района. Здесь проводится ремонт тракторов, грузовых машин, комбайнов и всей другой техники. Надо отмстить, что это предприятие в советское время было хорошо оснащено ремонтными стендами, оборудованием и металлообрабатывающими станками. В настоящее время предприятие переживает трудные времена, но, тем не менее, является лучшим в Бурятии.
Исследования проводились по следующей методике: 1. экспертная оценка специалистов по ремонту сельскохозяйственной техники по основным причинам выхода из строя прессовых соединений; 2. изучение долговечности работы втулок и технологии их ремонта; 3. замеры линейных размеров втулок (валов) и корпусов (втулок) и их влияние на работоспособность; 4. разработка мероприятий по повышению срока службы втулок (чугунных, латунных, бронзовых).
Исследования по понижению уровня шума, появлению металлических стуков, повышению расхода топлива, что приводит к необходимости ремонта двигателя, с учетом сложности и трудоемкости работ является актуальной задачей.
Проведенные исследования показали, что основными причинами потери работоспособности машин, содержащих прессовые соединения, является срыв втулок из корпуса и износ внутренних поверхностей втулок. Изучение микрогеометрии и отклонений форм проводились по вышеописанной методике. Изучение профило-грамм реальных деталей показывает, что средняя величина шероховатости R меняется в пределах от 0,3 до 0,8 мкм. Измерение геометрических размеров втулок также фиксирует наличие макроотклонсний, то есть конусность, овальность, огранку и выпуклость. Наличие этих дефектов приводит к срыву втулок из корпуса и их быстрому износу. Проведенные исследования показывают, что бронзовые втулки практически во всех случаях выполняют функции подшипников скольжения в высоконагруженных и низкоскоростных конструкциях тракторов, комбайнов и других машин сельского хозяйства.
В настоящее время ремонт втулок из цветных металлов сводится к их замене на вновь изготовленные двумя путями: а) из старых изношенных втулок; б) из новых прокатов.
При первом пути старые втулки отдают на переплавку и изготавливают из них заготовки. Поскольку нет металлических форм, заготовки втулок отливают в земляные формы с припусками для последующей механической обработки. При такой технологии изготовления много металла уходит в стружку и поэтому из трех-четырех старых втулок получается одна новая. Изготовление втулок по второму пути - это изготовление новой детали из новой заготовки токарно-механическим путем. Заготовка может быть в виде цельного прутка или трубчатого проката. Технология изготовления новой втулки из цельного прутка также приводит к переводу большого количества дорогостоящего материала в стружку, что удорожает себестоимость продукции. Изготовление новых втулок из трубчатого проката менее дорогостоящее, по здесь надо учитывать то, что трубчатый прокат более дорогой.
Сельскохозяйственному предприятию для ремонта приходится использовать металл бронзу или искать пути его замены. На основе этих заключений можно сделать вывод, что наиболее желательно в данном случае искать пути повышения срока службы бронзовых втулок.
