Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 6
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 10
1.1 Детали класса полые цилиндры и особенности их изготовления.. 10
Применяемость деталей класса полые цилиндры 10
Основные способы изготовления полых цилиндров 14
1.2 Способы обработки отверстий 16
Обработка отверстий лезвийным инструментом 17
Обработка отверстий абразивным инструментом 23
Обработка отверстий упрочняюще-калибрующим инструментом...27
1.3 Виды и краткие технологические характеристики
процессов дорнования 34
1.4 Анализ условий эксплуатации и характерных износов
гладких цилиндрических сопряжений 42
1.5 Обзор результатов полученных в области электромеха
нической обработки металлов 47
1.5.1 Особенности процесса электромеханической обработки
металлов 47
Влияние электромеханического упрочнения на физико-механические и эксплуатационные свойства деталей машин 48
Анализ работ выполненных в области электромеханической
обработки 49
1.5.4 Влияние технологических режимов ЭМО на качественные
показатели формируемого слоя 54
1.6 Обоснование проблемы и задачи исследования 57
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ
ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ДОРНОВАНИЯ ТОНКОСТЕННЫХ
ВТУЛОК 60
2.1 Обоснование возможности и условий применения технологии
электромеханического дорнования тонкостенных втулок 60
Условия применения несвободного электромеханического дорнования 60
Особенности несвободного электромеханического дорнования 61
Преимущества процесса обработки нагретых металлов 67
Тепловые явления при электромеханическом дорновании и методы расчета глубины упрочненного поверхностного слоя 68
Расчет площади пятна контакта при электромеханическом дорновании 80
Расчет усилия возникающего при электромеханическом дорновании тонкостенной стальной втулки в замкнутом объеме 84
Выводы 92
3. ОБЩАЯ МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ 93
..хл к—_.,>сх 3.1 Программа исследований. .......;.............. % 93
Общая методика исследований 94
Образцы для исследований и инструмент 95
Экспериментальная установка, приборы и оборудование 97
Методика лабораторных исследований 100
Методика металлографических исследований структуры поверхностного слоя образованного электромеханическим дорнованием 100
Методика измерения шероховатости поверхности образованной электромеханическим дорнованием 102
Методика измерения тягового усилия при электромеханическом дорновании 103
Методика триботехнических лабораторно-стендовых испытаний... 105
Выбор для исследования марки турбокомпрессора 112
Методика стендовых испытаний турбокомпрессоров, с втулками обработанными электромеханическим дорнованием 113
3.8 Методика эксплуатационных испытаний отремонтированных
турбокомпрессоров 116
3.9 Выводы 117
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 118
Влияние электромеханического дорнования на физико-механические свойства поверхностного слоя тонкостенных стальных втулок 118
Влияние электромеханического дорнования на шероховатость и текстуру волокон тонкостенных стальных втулок 123
Влияние электромеханического дорнования на изменение усилия при обработке стальных тонкостенных втулок 127
Качество соединения с натягом полученного электромеханическим дорнованием тонкостенных стальных втулок 130
4.5 Влияние режимов электромеханического дорнования на качест
венные и количественные характеристики 131
Влияние режимов электромеханического дорнования на глубину упрочненного слоя 133
Влияние режимов электромеханического дорнования на изменение шероховатости обрабатываемой поверхности 137
Влияние режимов на усилия электромеханического дорнования 139
4.6 Износостойкость поверхностей обработанных электромеханиче
ским дорнованием 141
4.7 Выводы 146
5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО
ДОРНОВАНИЯ ВТУЛКИ КОРПУСА СРЕДНЕГО ТУРБОКОМПРЕССОРА
ТКР-ПН-1 147
5.1 Общие правила выполнения процесса электромеханического
дорнования 147
5.2 Анализ условий эксплуатации узла уплотнения турбокомпрес
сора ТКР-1Ш-1 148
5.3 Разработка технологического процесса ремонта втулки корпуса
среднего турбокомпрессора методом ЭМД 154
Результаты эксплуатационных испытаний 159
Выводы 160
6. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЙ 162
Прогнозирование ресурса втулки установленной с натягом в средний корпус турбокомпрессора ТКР-1Ш-1 электромеханическим дорнованием 162
Экономическая эффективность применения технологии электромеханического дорнования тонкостенных стальных втулок 166
Выводы 172
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 173
ЛИТЕРАТУРА 176
ПРИЛОЖЕНИЯ 186
Введение к работе
Развитие сельского хозяйства во многом зависит от успехов в создании и реализации эффективных и ресурсосберегающих технологий, новых материалов и конструкций.
Требования повышения качества, надежности и долговечности работы деталей в машине и машины в целом в значительной степени определяются физико-механическими и геометрическими характеристиками металлов, и поверхностей обрабатываемых деталей. Именно качество рабочих поверхностей практически во всех случаях предопределяет важнейшие эксплуатационные свойства деталей - прирабатываемость, износостойкость, сопротивление схватыванию и др.
Решить проблему повышения срока службы машин можно двумя путями: совершенствованием организации производства и совершенствованием технологических процессов с помощью оснащения предприятий современными оборудованием и технологией, позволяющей производить изготовление и восстановление деталей с необходимым качеством рабочих поверхностей.
Такая технология должна быть доступна предприятиям любого уровня и характеризоваться простотой и универсальностью осуществления, незначительными материальными затратами на приобретение и обслуживание техники, низкой материало и энергоемкостью при достижении необходимого качества деталей машин. Далеко не последнюю роль в выборе методов обработки отводится технологической безопасности и экологической чистоте разработок.
Широкое применение в сельскохозяйственной технике нашли детали класса полые цилиндры, в частности тонкостенные втулки, которые зачастую изготовляются в несколько (2 - 10) операций режущими, абразивными и калибрующими инструментами путем снятия части металла (припуска) в стружку. Также в сельскохозяйственной технике применяется большое коли-
чество дорогостоящих корпусных деталей, при ремонте отверстий которых находят свое широкое применение тонкостенные стальные втулки с качественными исполнительными поверхностями.
Снижение металлоемкости и повышение качества поверхностей при изготовлении тонкостенных втулок является актуальной задачей. Большой вклад в решение данной задачи внесли Проскуряков Ю.Г., Розенберг О.А., Монченко В.П. и другие исследователи, разработки которых находят свое успешное применения при ремонте деталей автомобилей, тракторов, комбайнов [70, 71, 74,92, 96].
Анализ износа данных деталей показал, что их значительное большинство выходит из строя, имея низкие эксплуатационные свойства исполнительных поверхностей.
Обзор современных технологий восстановления и упрочнения, анализ их преимуществ и недостатков позволяет рекомендовать технологию электромеханической обработки, как один из эффективных способов повышения долговечности стальных тонкостенных втулок.
В данной работе представлены материалы по совершенствованию процесса электромеханической обработки (ЭМО) и его применение к обработке исполнительных поверхностей тонкостенных втулок с разработкой способа электромеханического дорнования (ЭМД).
Цель работы: разработать, исследовать и рекомендовать ремонтному производству сельскохозяйственных предприятий технологию повышения качества внутренних поверхностей тонкостенных стальных втулок (ЭМД).
Объект исследований - Тонкостенные стальные втулки обработанные электромеханическим дорнованием.
Научные положения, выносимые на защиту:
анализ способов обработки отверстий и их износ у втулок, работающих в подвижных сопряжениях;
теоретическое обоснование применения технологии ЭМД стальных тонкостенных втулок;
теоретическое обоснование уменьшения усилия при ЭМД тонкостенных стальных втулок;
результаты экспериментальных исследований тонкостенных стальных втулок после ЭМД;
результаты эксплуатационных испытаний экспериментальных втулок обработанных и одновременно установленных в средний корпус турбокомпрессора ТКР-ПН-1 с натягом, способом ЭМД и технико-экономическая оценка применения данного способа.
Научная новизна. Теоретически обоснован способ повышения эксплуатационных свойств тонкостенных стальных втулок ЭМД. Получены математические модели процесса ЭМД, характеризующие степень влияния режимов на глубину и структуру упрочненного слоя, усилие, изменение микрогеометрии внутренней поверхности втулок. Впервые подобраны и обоснованы режимы ЭМД, позволяющие получить качественное соединение с натягом по наружному диаметру тонкостенной стальной втулки с одновременной поверхностной закалкой и снижением шероховатости обрабатываемого отверстия.
Общая методика исследований включает: анализ применяемости деталей типа «втулка» в конструкциях сельскохозяйственной техники, способов обработки отверстий данных деталей и характер их износов; обоснование возможности применения технологии электромеханического дорнова-ния при обработке тонкостенных стальных втулок и теоретическое обоснование снижения тягового усилия при электромеханическом дорновании; исследование режимов электромеханического дорнования и их влияние на физико-механические свойства, шероховатость, износостойкость обработанных втулок; лабораторные, стендовые и эксплуатационные исследования износостойкости обработанных электромеханическим дорнованием стальных тонкостенных втулок; металлографические исследования упрочненных зон; разработку технологического процесса и внедрение в производство; оценку экономической эффективности разработанной технологии электромеханиче-
ского дорнования применительно к ремонту втулки корпуса среднего турбокомпрессора ТКР-11Н-1, тракторов, комбайнов и другой сельскохозяйственной техники.
Практическая значимость работы заключается в разработке технологии ЭМД тонкостенных стальных втулок, позволяющей на примере ремонта турбокомпрессора ТКР-11Н-1 получить втулку корпуса среднего с высокими физико-механическими и эксплуатационными свойствами.
Реализация результатов исследований. Технологический процесс ремонта втулки корпуса среднего турбокомпрессора с применением ЭМД внедрен в производство в ООО «Симбирскремснаб» (г. Ульяновск) и в ОАО «Мехэнергосервис» (Ульяновская обл., Инзенский район).
Апробация. Основные положения диссертации и ее результаты доложены и получили положительную оценку на:
- международной НПК, посвященной 60-летию Победы в Великой Оте
чественной войне «Актуальные проблемы развития АПК», Волгоград, 19-21
апреля, 2005 г.;
- всероссийской НПК «Современное развитие АПК: региональный
опыт, проблемы, перспективы», Ульяновск, УГСХА, 26-28 апреля 2005 г.;
НПК Ульяновск, УГСХА, 29-30 мая 2005 г.;
международной НТК, посвященной 30-летию Орловского государственного аграрного университета «Механизация интенсивных технологий в АПК», Орел, 17-20 октября 2005 г.;
IX международной НПК «Современные технологии в машиностроении», Пенза, 28-29 декабря 2005 г.;
международной НПК «Молодежь и наука XXI века» Ульяновск, УГСХА, 21-23 марта 2006 г.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, библиографии и приложений. Изложена на 186 страницах машинописного текста, содержит 68 рисунков, 22 таблицы, библиографический список из 116 наименований, 6 приложений.
