Введение к работе
Актуальность работы. Выполнение настоящей работы проводилось в соответствии с постановлением СМ СССР от II.08.86.г. № 212,планом НИР и ОКР ШЛО "Ремдеталь" за период с 1984 по 1991 гг.
Ежегодно, при ремонте двигателей внутреннего сгорания, восста-. навливаются методом ремонтных размеров 1,0 ... 1,5 млн.коленчатых валов,надежность и долговечность которых, в основном,зависит от точности шлифования шатунных и коренных шеек, то есть обеспечения требуемых формы.пероховатости,координатных и геометрических размеров шеек.
Анализ результатов контроля восстанавливаемых коленчатых валов показал, что допуски координатных размеров шатунных сеек часто не выдерживаются.
Превыпейие в два раза допустимого смещения от номинального положения геометрического центра шатунных шеек восстановленных коленчатых валов автомобильных двигателей приводит к рос:у дисбаланса валов в 1,6-2,2 раза, росту динамических нагрузс»: и снижению ресурса. Кроне этого, потери точности .координатных размеров шатунных шеек ведут к нарушению рабочего цикла, уменызем:"в ресурса до 30. и снижению топливной экономичности ДЕИгате.тя.
Обеспечение шлифованием шатунных шеек координатных размеров часто приводит к уменьшению получаемого ремонтного разыерч на два или несколько порядковых номеров. Это связано с тем, что у шатунных шеек, имеющих смещения геометрических центров от номинального положения,даже в пределах заводского допуска (0,18... 0,35 мм).неравномерность припуска может достигать величины 0,36 ...0,7 мм при интервале межремонтных размеров 0,25...0,5 т. В процессе эксплуатации коленчатый вал часто деформируется, и для восстановления геометрии шатунных шеек необходимо увеличивать припуск за счет использования общего интервала последующих ремонтных размеров,что приводит к резкому снижению долговечности вала.
Повьшение точности обработки и уменьшение припуска на обработку шеек коленчатого вала, восстанавливаемого методом ремонтных размеров,связаны с характером способа базирования.
Ни один из существующих способов базирования коленчатых валов не позволяет шлифовать шатунные шейки с заданной точностью, испсльзуя максимальное количество ремонты" размеров. В связи с этим разработка способов и устройств оптимального Фазирования
коленчатых валов при шлифовании шатунных шеек до ремонтных размеров является актуальной задачей ремонтного производства.
Цель исследования. Повыпение долговечности восстанавливаемых коленчатых валов методом оптимального базирования при шлифовании шатунных шеек до ремонтных размеров.
Научная новизна. Разработаны теоретические основы оптимального базирования восстанавливаемых коленчатых валов при шлифовании шатунных шеек до ремонтных размеров. Теоретически обоснована методика оценки точности и эффективности способов базирования по критерию долговечности. Доказано существование и единственность решения задачи оптимального базирования не менее чем по одной, и не более чем по двум шатунным шейкам.
Обоснованы способы, реализующие общее решение задачи оптимального базирования с использованием нового оборудования, а также способ субоптиыального базирования, реализующий приближенное решение, удобных для применения на современных шлифовальных станках в условиях ремонтного производства. Новизна способов защищена а.с. № 1398992положительным решением по заявке № 4889767.
Определена взаимосвязь между способами базирования, общим минимальным припуском на обработку группы шеек,системой ремонтных размеров и долговечностью коленчатых валов, что позволяет оценивать эффективность способов базирования по критерию долговечности.
Впервые получены экспериментальные данные по точности и эффективности способов оптимального базирования коленчатых валов двигателя ЗМЗ-53 при шлифовании шатунных шеек, обеспечивающих повыпение долговечности валов.
Обосновано направление по дальнейшему повышению долговечности коленчатых валов двигателя ЗМЗ-53 за счет рационального изменения системы ремонтных размеров. При этом выявлено, что наиболее эффективно, при значительном рассеивании минимального припуска на обработку шеек, увеличение общего интервала ремонтных размеров,а не их количества.
Обоснован новый подход к оценке погрешности базирования, основанный на учете не только инструментальной, но и методической составляющих общей погрешности базирования, что позволило повысить точность оценки.
Практическая ценность. Разработаны способ субоптимального базирования и реализующее его устройство адаптивной угловой ориентации коленчатых валов, повышающие точность базирования за счет снижения методической и инструментальной погрешности, а также
повыпагощие эффективность шлифования шатунных шеек до ремонтных размеров по критерию долговечности.
Разработаны простые инженерные алгоритмы и вычислительные программы решения задач оптимального и субоптимального базирования, позволяющие создать новые технологические средства, а также оценивать точность и эффективность предлагаемых способов базирования и различных систем ремонтных размеров.
Результаты экспериментальных исследований геометрических и координатных размеров шатунных шеек и баз восстанавливаемых коленчатых валов двигателя ЗМЗ-53 позволили выявить технические возможности использования предлагаемого способа субоптимального базирования, выработать требования к реализующему его устройству и подготовить исходные данные для оценки точности и эффективности предложенного способа.
Разработан метод определения вероятностей переход;:, из исходного в последующие ремонтные размеры шеек, после обрабс кипри различных способах базирования и системах ремонтных размеров, позволяющий оценивать по критерию долговечности эффективность способов базирования, а также исследовать целесообразность и пухи совершенствования систем ремонтных размеров.
Разработана рациональная система ремонтных размеров шатунных пйэк коленчатых валов двигателя ЗМЗ-53, обеопечиваюазя: повышение долговачноояк этих валов.
Реализация результатов исследований. Разработана и внедрена на Ивановском ОЭЗ система шлифования шатунных шеек коленчатого вала двигателя ЗМЗ-53, основанная на способе субоптимального базиро-вения и обеспечивающая максимальный (или близкий к нему) общий диаметр обработки шеек, то есть обработки с минимальным припуском при заданной точности координатных и геометрических размеров к, как следствие, повышение долговечности вала более чем в 1,5 раза, снижений общего минимального припуска на шлифование шеек в 2 раза и уменьшение выбраковки вала при первом восстановлении с 70 до 2,6.
Создано новое устройство адаптивной угловой ориентации коленчатых валов двигателя ЗМЗ-53 перед шлифованием шатунных шеек,принятое к серийному изготовлению и включенное в комплектность серийного станка ЗД423 для шлифования шеек коленчатых валов.
Результаты теоретических и экспериментальных исследований по оптимальному базированию использовались ВНПО "Ремдеталь" при разработке рекомендаций для Лубенского станкостроительного завода
"Коммунар", а также НПК "Поиск" при создании устройства адаптивной угловой ориентации (П22-0І0І). На защиту выносятся:
-
Основные теоретические положения оптимального базирования коленчатого вала при обработке шатунных шеек и разработанный с их учетом способы оптимального и субоптимального базирования,новизна которых защищена охранными документами по а.с.№ 1398992 и заявке № 4889767.
-
Механизм адаптивной угловой ориентации'коленчатого вала, реализующий способ субоптимального базирования, новизна которого защищена охранным документом по заявке № 4952136.
-
Методика и результаты экспериментальной проверки способов оптимального и субоптимального базирования коленчатого вала двигателя -ЗМЗ-53 на серийном станке ЗД423 при шлифовании шатунных шеек.
-
Методика и результаты оценки эффективности способов оптимального и -субоптимального базирования коленчатых валов двигателя ЗМЗ--53 при шлифовании шатунных шеек, на основе определения взаимосвязи между способами базирования, общим минимальным припуском на обработку группы шеек, системой ремонтных размеров и долговечностью коленчатых валов.
-
Результаты анализа путей дальнейшего повыпения долговечности коленчатых валов двигателя ЗМЗ-53 технологическими методами.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на: "Всесоюзной научно-практической конференции по восстановлению деталей машин (Рига, 1987 г.); Всесоюзном семинаре "Работы в области восстановления и упрочнения деталей" (Москва, 1991); научно-технической конференции стран-членов СЭВ "Современное оборудование и технологические процессы для восстановления и упрочнения деталей машин" "Реыдеталь-88" (Пятигорск, 1988 г.); республиканской научно-технической конференции в Мордовском Государственном университете "Эффективность использования машиностроительного оборудования" (Саранск, 1991); заседаниях лаборатории оценки работоспособности и долговечности восстанавливаемых деталей ВНДО "Ремдеталь" (Москва, I987-I99I гг.).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения,
б глав, общих выводов, списка использованной литературы (88 наи
менований) и приложений. Работа изложена на страницах маши
нописного текста, включая 25 таблиц, 37 рисунков.
