Введение к работе
Актуальность работы. Российская Федерация занимает передовые позиции по разработке научных проблем трибологии. Однако по прикладным задачам триботехники уступает многим промышленно развитым странам. К числу важнейших задач следует отнести проблему увеличения ресурса машин и двигателей.
В сельскохозяйственном производстве Российской Федерации эксплуатируется около 2 млн двигателей, причем большая часть после капитального ремонта. После-ремонтный ресурс их составляет 30...47% ресурса новых двигателей. За срок службы машин их двигатели подвергаются капитальному ремонту до шести раз. На техническое обслуживание, текущий и капитальный ремонты двигателей затрачивается средств в 5...6 раз, а труда в 10...15 раз больше, чем на их изготовление. На долю запасных частей за срок службы приходится 75...115% стоимости нового двигателя (70...120% его массы). На ремонте занято рабочих в два с лишним раза больше, чем на изготовлении. Анализ эксплуатации машин показывает, что 34...45% отказов приходится на двигатели. После капитального ремонта наработка на отказ у них снижается в 1,7 ... 3,5 раза, по сравнению с новыми. В связи с этим и производительность отремонтированных машин в среднем на 10...15% ниже. Поэтому повышение качества ремонта двигателей является актуальной проблемой.
В практике ремонта и эксплуатации дизелей применяются различные методы ремонтно-технологических воздействий для повышения ресурса и снижения затрат на поддержание дизелей в работоспособном состоянии. Одним из путей повышения качества ремонта дизелей является проведение качественной обкатки, как завершающей технологической операции их ремонта. От качества приработки в период обкатки зависит во многом срок службы деталей дизеля и его межремонтный ресурс.
Для достижения полной приработки деталей тракторных дизелей требуется 30...60 ч. Ремонтные заводы не в состоянии за время обкатки доводить приработку дизелей до конца. Поэтому, в основном, приработка производится в эксплуатационных условиях хозяйств с ограниченными скоростями и нагрузками, что не всегда возможно. Работа дизеля с максимальными эксплуатационными нагрузками приводит не полностью приработанные детали к повышенному износу, а иногда к схватываниям и задирам, что снижает межремонтный ресурс дизеля в целом. В связи с этим крайне важно приработку деталей дизелей завершать на заводе, исключив ее в эксплуатации.
Несмотря на большой интерес к проблеме ускорения и повышения качества приработки, большинство исследований носит разрозненный и частный характер, а глубина научного поиска ограничивается решением конкретных практических задач. Изучение опыта машиностроительных и ремонтных заводов показывает, что задача повышения долговечности отремонтированных дизелей за счет значительного сни-
жения приработочного и установившегося износа деталей дизеля до сих пор полностью не решена. Это объясняется сложностью проблемы и наличием многочисленных факторов, влияющих на приработку трущихся деталей. Особенно важно решение проблемы для отремонтированных дизелей сельскохозяйственного назначения, интенсивно эксплуатирующихся в период полевых работ. Существующие способы приработки не обеспечивают необходимого уровня подготовки их соединений к эксплуатационным нагрузкам. В итоге детали преждевременно выходят из строя, что резко снижает надежность сельскохозяйственных машин. Все это обусловливает необходимость дальнейших исследований по совершенствованию приработки дизелей при их ремонте.
Свидетельством актуальности проведения исследований по указанной выше проблеме является то, что она включена в планы НИР МГАУ, являющихся частью государственных и региональных научно-технических программ и постановлений ГКНТиАНРоссии.
Цель работы. Повышение ресурса отремонтированных дизелей применением теоретически и экспериментально обоснованного комплекса мероприятий по повышению качества и ускорения обкатки дизелей с учетом современных достижений трибологии.
Объект исследований. Отремонтированные дизели Д-144, Д-240, СМД-18Н, СМД-62, А-41, А-01, Д-160, ЯМЗ-238НБ, ЯМЗ-240Б, широко применяемые в сельскохозяйственном производстве, и технологии, существующие на ремонтных предприятиях МСХП РФ.
Методика исследований включала проведение лабораторных исследований прирабатываемости основных деталей ЦПГ и КМШ дизелей с использованием современных и вновь разработанных составов присадок к маслу, топливу и воздуху, стендовых испытаний дизелей на ремонтных предприятиях и в эксплуатации.
При проведении исследований использовали современные приборы и оборудование для трибологических испытаний, спектральный анализ масел, ОЖЕ-спектроскопию поверхностей трения. Планирование экспериментов, аналитическое и статистическое моделирование и обработку полученных результатов проводили с использованием ЭВМ.
Научные положения и результаты работы, выносимые на защиту:
-
Концепция ускорения приработки деталей в период обкатки дизелей и ее реализация. Трибологические принципы назначения режимов обкатки.
-
Теоретическое обоснование повышения качества и ускорения обкатки отремонтированных дизелей с помощью приработочных покрытий и присадок металло-плакирующего и пластически-деформирующего действия.
-
Методика определения режимов ускоренной обкатки дизелей, коэффициентов трения и износа.
-
Новые способы и технологии проведения ускоренной обкатки.
-
Новые способы и технологии нанесения приработочных покрытий методом финишной антифрикционной безабразивной обработки (ФАБО).
-
Результаты экспериментальных исследований эффективности ряда приработочных покрытий, приработочных присадок к маслу, тоїшиву, воздуху и стендовых испытаний дизелей.
-
Рекомендации по применению предлагаемых разработок в ремонтном производстве, их экономическая оценка.
Научная новизна диссертации заключается в комплексе патентно-способных разработок на теоретическом, исследовательском и внедренческом уровнях, в результате которых:
определена и экспериментально подтверждена концепция ускоренной обкатки дизелей за счет интенсификации приработки деталей в период холодной обкатки с последующим снижением интенсивности износа при горячей обкатке;
созданы новые приработочные присадки к маслу и воздуху, реализующие ускоренную приработку деталей дизелей за счет реализации эффекта Ребиндера, явления металлоплакирования и пластического деформирования металлов (а.с. № 1456453, № 1621500, патент РФ № 2041247, положительные решения на выдачу патентов РФ№ 96110562/04и№96110588/04);
разработаны способы доставки приработочных присадок в зону трения деталей ЦПГ (а.с. 1638338, патент РФ № 2066776);
разработаны новые эффективные составы для нанесения приработочных покрытий методом ФАБО ( а.с. № 1778165, патент РФ № 2041253) и способ их нанесения на зеркало гильз цилиндров (патент РФ № 2064975);
разработан способ, реализующий ускоренную обкатку дизелей за счет колебательного изменения нагрузки и частоты вращения коленчатого вала с частотой колебаний, увеличивающейся пропорционально изменению условий трения в дизеле, и устройства его реализующие (а.с № 1809349, № 1815603).
Практическая ценность. 1. Разработаны новые способы и технологии проведения ускоренной обкатки отремонтированнх дизелей, позволяющие сократить время стендовой обкатки до 3,5 раз, эксплуатационной- до 5 раз. При этом приработочные износы деталей уменьшаются в 1,2...1,6 раза, ресурс дизелей увеличивается на 37 % . В результате исследований разработано руководство по ускоренной обкатке отремонтированных дизелей (РД 10 Россия 01.0010-92).
-
Разработаны составы и способы нанесения приработочных покрытий на зеркало гильз цилиндров.
-
Выбранные критерии качества обкатки дизелей (мощность механических потерь N мп , расход картерных газов Q г, величина компресси и Р г, давление масла Р м, расход масла на угар q муг, эффективная мощность дизеля Ne, удельный расход топлива q е ) позволяют проводить контроль качества приработки деталей без разборки дизеля.
-
Разработаны инженерные методы определения режимов ускоренной обкатки на ПЭВМ при использовании новых приработочных присадок.
-
Разработанные методы и средства обеспечивают максимальную подготовку отремонтированных узлов трения к восприятию эксплуатационных нагрузок, что обеспечивает повышение ресурса дизелей.
Пути реализации работы. Результаты исследований могут быть использованы при разработке новых приработочных покрытий и присадок, при определении режимов обкатки отремонтированных дизелей, разработке технологических процессов обкатки новых марок дизелей, для оперативной оценки качества приработки деталей в период обкатки дизелей, а также для практического использования на ремонтных предприятиях страны. Методы исследований, их результаты могут быть использованы в вузах при чтении курса "Триботехника".
Апробация работы. Результаты исследований доложены, обсуждены и одобрены на:
научных конференциях профессорско-преподавательского состава, научных работников и аспирантов Московского государственного агроинженерного университета им. В.П.Горячкина в 1985...1996 г.;
технических советах Зарайского РТП (1988 г.); РЗ "Пугачевский" (1989 г.): МРЗ "Топкинский" (1989 г.); Усть-Лабинского РТП (1990 г.); РМЗ "Степной" (199С г.);РЗ "Ростокинский" (1992 г.); АОЗТ "Сельхозтехника" (г.Звенигород, 1994 г.): АООТ "Зарайскремтехпред" (1996 г.); РЗ "Ртищевский" (1996 г.) и других заводов;
ведомственной комиссии Главагромехэлектро Госагропрома НЗ РСФСР (198?
г.);
- научно-техническом совете Госагропрома Нечерноземной зоны РСФСР
(1989 г.);
- научно-техническом семинаре по избирательному переносу при тренш
(эффект безызносности) и по применению в технике "Безызносность-89" на секцщ
избирательного переноса Межведомственного научного совета по трибологии прі
АН СССР, ГКНТ СССР и Союза НИО СССР (1989 г.);
-научно-практической конференции "Научно-технический прогресс в инженер ной сфере АПК России (1994 г.);
-научно-практической конференции "Состояние и перспективы восстановле шм и упрочнения деталей машин" (Москва, 1994 г.);
-международной научно-технической конференции "Износостойкость машин' (г. Брянск, 1994 г.);
, -международном конгрессе "Защита-95" (Москва, 1995 г.);
-семинаре "Современные технологии восстановления и упрочнения деталей эффективный способ повышения надежности машин" (МоскваД996 г.)
Публикации. Основные положения работы опубликованы в 54 научных статья; и отчетах, шести авторских свидетельствах, четырех патентах и двух положительны; решениях на выдачу петентов.
Подробное изложение материалов по отдельным разделам работы дано в трех научных отчетах, прошедших государственную регистрацию. Опубликован сборник статей "Пути повышения качества и ускорения обкатки двигателей при ремонте сельскохозяйственной техники".
Внедрение. Технологические процессы ускоренной обкатки дизелей, а также карбюраторных двигателей, ФАБО гильз цилиндров внедрены на 28 ремонтных предприятиях. Приняты ведомственными комиссиями Госагропрома РФ и рекомендованы для широкого внедрения на ремонтных предприятиях страны.
Согласно разработанному руководству РД 10 Россия 01.0010-92 осуществлено отраслевое внедрение.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, восьми глав, выводов, библиографии, приложений, изложена на 324 страницах машинописного текста, содержит 92 рисунка, 55 таблиц. Библиография использованных источников содержит 256. наименований, в том числе 8 иностранных. Приложения содержат 152 страницы, из них 14 рисунков, 48 таблиц.
