Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования 13
1.1 Конструкция, принцип работы и применяемость объемного гидропривода ГСТ-112 13
1.2 Анализ причин отказов и нарушения работоспособности объемного гидропривода ГСТ-112 23
1.3 Технологии повышения долговечности объемного гидропривода ГСТ-112 31
1.4 Анализ способов и средств оценки работоспособности объемного гидропривода ГСТ-112 37
1.5 Цель и задачи исследования 42
Глава 2. Теоретическое обоснование технологии повышения долговечности объемного гидропривода 45
2.1 Теоретический анализ факторов, определяющих работоспособность объемного гидропривода ГСТ-112 45
2.2 Моделирование процесса потери работоспособности объемного гидропривода ГСТ-112 58
2.3 Теоретические предпосылки повышения ресурса объемного гидропривода ГСТ-112 68
Глава 3. Общая методика и структура экспериментальных исследований 81
3.1 Программа и структура исследований 81
3.2 Методика стендовых испытаний объемных гидроприводов ГСТ-112 83
3.3 Методика дефектации и микрометражных исследований деталей объемных гидроприводов ГСТ-112 92
3.4 Методика однофакторного и многофакторного экспериментов по определению степени влияния соединений объемного гидропривода на потерю его работоспособности 96
3.5 Методика планирования многофакторного эксперимента 100
3.6 Методика выбора технологических режимов электроискровой обработки рабочих поверхностей деталей ГСТ-112 105
3.6.1 Методика однофакторного и многофакторного экспериментов по определению связи микротвердости упрочненной поверхности с технологическими режимами электроискрового упрочнения 106
3.6.2 Методика однофакторного и многофакторного экспериментов по определению связи толщины покрытия с технологическими режимами электроискровой наплавки ПО
3.7 Методика моделирования напряженно-деформированного состояния в ресурсолимитирующих соединениях объемного гидропривода ГСТ-112 114
3.8 Методика исследования физико-механических свойств электроискровых покрытий 118
3.8.1 Методика металлографических исследований 118
3.8.2 Методика триботехнических испытаний 121
3.9 Методика эксплуатационных испытаний объемных
гидроприводов ГСТ-112 127
Глава 4. Результаты экспериментальных исследований 132
4.1 Результаты стендовых испытаний бывших в эксплуатации объемных гидроприводов ГСТ-112 и его отдельных элементов 132
4.2 Результаты дефектации и микрометражных исследований деталей объемного гидропривода ГСТ-112 136
4.3 Результаты однофакторного эксперимента по определению степени влияния соединений объемного гидропривода на потерю его работоспособности 147
4.4 Определение предельных и допустимых износов деталей и зазоров в ресурсолимитирующих соединениях объемного гидропривода
ГСТ-112 153
4.5 Обоснование количества деталей ресурсолимитирующих соединений подлежащих восстановлению и необходимой толщины слоя металлопокрытия 156
4.6 Результаты выбора технологических режимов электроискровой обработки рабочих поверхностей деталей ГСТ-112 161
4.6.1 Моделирование связи микротвердости упрочненной поверхности с параметрами электроискрового упрочнения. Поиск оптимальных технологических режимов ЭИУ 161
4.6.2 Моделирование связи толщины покрытия с технологическими режимами электроискровой наплавки. Поиск оптимальных технологических режимов ЭИН 170
4.7. Результаты моделирования напряженно-деформированного состояния в упрочненных и восстановленных ресурсолимитирующих соединениях объемного гидропривода ГСТ-112 182
4.8 Результаты исследования физико-механических свойств электроискровых покрытий 190
4.8.1 Металлографическич исследования электроискровых покрытий 190
4.8.2. Комплексные триботехническич испытания упрочненных и восстановленных рабочих поверхностей деталей ресурсолимитирующих соединений объемного гидропривода ГСТ-112.
Выбор рациональных технологических режимов ЭИО 195
4.9 Результаты стендовых испытаний отремонтированных объемных гидроприводов ГСТ-112 203
Глава 5. Разработка технологии повышения долговечности объемного гидропривода и оценка её технико-экономической эффективности 207
5.1. Разработка технологии ремонта объамобго гидропривода ГСТ-112 207
5.2 Разработка устройства оценки технического состояния объемного гидропривода 220
5.3 Оценка долговечности новых и отремонтированных объемных
гидроприводов ГСТ-112 по результатам эксплуатационных испытаний.. 225
5.4 Технико-экономическая оценка эффективности технологии
повышения долговечности объемного гидропривода ГСТ-112 228
5.4.1. Расчет затрат на ремонт одного комплекта ГСТ-112 по базовой технологии 234
5.4.2. Расчет затрат на ремонт одного комплекта ГСТ-112 по разработанной технологии 238
Общие выводы 244
Список литературы
- Технологии повышения долговечности объемного гидропривода ГСТ-112
- Моделирование процесса потери работоспособности объемного гидропривода ГСТ-112
- Методика однофакторного и многофакторного экспериментов по определению связи толщины покрытия с технологическими режимами электроискровой наплавки
- Результаты дефектации и микрометражных исследований деталей объемного гидропривода ГСТ-112
Технологии повышения долговечности объемного гидропривода ГСТ-112
Наибольшее распространение в мобильных энергетических средствах получили роторно-поршневые объемные гидроприводы, их доля составляет до 30% от общего количества [1,2]. Примером такого гидропривода является гидростатическая трансмиссия ГСТ-112, которая относится к аксиально-поршневым гидромашинам второго типа.
Аксиальной называется гидромашина в которой цилиндры и находящиеся в них поршни (плунжеры) расположены в роторе (блоке цилиндров) параллельно оси его вращения. В зависимости от расположения вала ротора аксиально-поршневые гиромашины подразделяются на первого и второго типа, т.е. с наклонным блоком цилиндров и с наклонным диском. Максимальный угол наклона для них составляет не более 450 [1-3, 28].
В зависимости от конструкции аксиально-поршневые гидромашины можно классифицировать по нескольким признакам [2 - 4, 28]: по характеру движения выходного звена гидромотора подразделяется на объемный гидропривод вращательного, поступательного и поворотного движения; по возможности регулирования подразделяется на регулируемые, в котором скорость выходного звена может изменяться и нерегулируемые; по способу регулирования бывают механические, гидравлические, электрические и пневматические в ручном или автоматическом режиме; по типу гидросистем подразделяется на открытую, у которой рабочая жидкость в гидробаке имеет не посредственный контакт с воздушной средой и закрытую; по конструкции деталей распределительного соединения бывают с плоскими и сферическими распределителями. по конструкции поршней подразделяются на поршни с опорными пятами, шатунные и бесшатунные.
Диссертационная работа посвящена исследованию объемного гидропривода на примере ГСТ-112.
Объемный гидропривод ГСТ разработан в 1946 г. в ФРГ компанией Sauer-Sundstrand. Компания Sauer выпускала и выпускает аксиально-поршневые гидронасосы и гидромоторы SPVи SMF с 20 по 25 серию.
В 1977 году СССР подписал с компанией Sauer-Sundstrand лицензионное соглашение, по производству объемных гидроприводов. В 1981 году на Кировоградском заводе «Гидросила» (Украина, г. Кировоград) [10], и позже на ОАО «Гидромаш» [7] начался серийный выпуск объемных гидроприводов ГСТ-90 для сельскохозяйственных машин. На сегодняшний день производителями объемных гидроприводов являются: ОАО «Гидромаш» (г. Салават), ОАО «Пневмостроймашина» (г. Екатеринбург) и зарубежные фирмы ОАО «Гидросила» (Украина, г. Кировоград) с 2009 г. - выделено в отдельное предприятие ЧАО «Гидросила АПМ», «SAUER-DANFOSS» (Германия), «PSM-Hydroulics», Rexroth-Bosch Group (Германия), Kawasaki Precision Machinery (Япония), HIDRAULICA UM PLOPENI (Румыния), EUROPARTS (Словакия) и д.р. [11].
В России первое место по производству объемных гидроприводов ГСТ занимает ОАО «Гидромаш». Сейчас заводам выпускаются объемные гидроприводы: ГСТ-33; -52; -70; -90; -119; -166, которые являются аналогами германских SPVи SMF с 20 по 25 серию. По аналогии собственными силами завода ОАО «Гидромаш» разработаны ГСТ-112; -130 (повышенной мощности). Гидропривод ГСТ-112 унифицирован по габаритным и присоединительным размерам с ГСТ-90, но выгодно отличающийся от него повышенной мощностью. Поэтому сейчас объемный гидропривод ГСТ-112 применяют в замен ГСТ-90.
Изучение специальной литературы [5-Ю] и накопленный опыт ремонта показывает, что ГСТ-112 используется на различной отечественной сельскохозяйственной и строительно-дорожной технике: зерноуборочные комбайны ACROS модельного ряда 530,535,560,580, Дон-1500Б (с ведущим мостом «Конорд», «Класс», «ТКЗ»)/1500Р выпуска с 1997г., Дон-142, КЗС-7, КЗС-10К «Полесье», КЗР-10 «Полесье-Ротор», КЗС-9-1 «Славутич», «VECTOR-410, 420», СК-5М-1 (с ведущим мостом «Херсонские комбайны»); кормоуборочные комбайны Дон-680/680М, КВК-800 «Полесье», «Полесье УЭС 2-250»; асфальтоукладчики СД-404, ДС-504/506; автобетоновозы СБ-/159Б/237, AEС-8DA/9DA/10DA/1 1DA/12; фронтальный погрузчик ТО-40, а также на зарубежной техники таких известных марок как: «Claas», «Fendt», «Case», «Challenger», «John Deere», «New-Holland» и др.
Широкое применение объемного гидропривода ГСТ-112 на сельскохозяйственной технике обусловлено рядом преимуществ, к которым относится бесступенчатое регулирование скорости вращения и реверс гидромотора, отличается компактностью, высоким КПД до 0,97, пригоден для работы при частотах вращения до 3000 об/мин и давлении до 42 МПа, при этом обладает малой инерционностью. Такие технические возможности делают ГСТ-112 универсальным средством при механизации и автоматизации различных технологических процессов.
На рисунке 1.2 представлен объемный гидропривод ГСТ-112, который состоит из регулируемого аксиально-поршневого гидронасоса НПА-112 1, в сборе с шестеренным насосом подпитки 3 (в последнее время широкое распространение получили модификации с тандемом шестеренных насосов) и сервораспределителем управления 7, нерегулируемого гидромотора МПА-112 2, в сборе с клапанной коробкой 20. Гидронасос НПА-112 соединяется с гидромотором МПА-112 линиями нагнетания «А» и «В» 19. Имеется гидробак для рабочей жидкости 10, теплообменник 11 и фильтр тонкой очистки с вакуумметром 9 [4, 12, 13].
Конструкция объемного гидропривода ГСТ-112 включает в себя четыре системы [12]: Система «гидронасос - гидромотор» состоит из блока цилиндров 21 в сборе с поршнями 22, распределителя латунного 23 и стального 24, упора 13, опоры 29, люльки 6, двух линий нагнетания «А» и «В» 19 (рисунок 1.2). Назначение системы «гидронасос гидромотор» преобразовывать механическую энергию двигателя в гидравлическую, создавая поток рабочей жидкости гидронасосом в одной из линий нагнетания, и наоборот гидравлическую энергию потока в механическую гидромотором. В системе «гидронасос - гидромотор» происходит замкнутая циркуляция рабочей жидкости
Моделирование процесса потери работоспособности объемного гидропривода ГСТ-112
Исследованиям подвергались новые, отремонтированные и бывшие в эксплуатации объемные гидроприводы ГСТ-112, поступившие на ремонт в институт механики и энергетики МГУ им. Н.П. Огарева.
Экспериментальные исследования были разделены на семь этапов. На первом этапе проводили статистическую оценку функциональных параметров работоспособности объемного гидропривода ГСТ-112, дефектов и износов рабочих поверхностей деталей и зазоров в соединениях.
Целью данных исследований являлось выявление закономерностей и параметров распределения функциональных характеристик объемного гидропривода, износов рабочих поверхностей деталей и зазоров в соединениях ГСТ-112 в бывших в эксплуатации.
На втором этапе проводилось моделирование процесса потери работоспособности ГСТ-112, планирование и реализация однофакторных и многофакторного экспериментов.
Цель исследований данного этапа заключалась в поиске закономерности снижения объемного КПД и давления в линии управления, а также определении предельных и допустимых значений износов деталей и зазоров в ресурсолимитирующих соединениях ГСТ-112.
На третьем этапе проведено исследование метода технологического воздействия (ЭИО) на рабочие поверхности деталей ресурсолимитирующих соединений объемных гидроприводов ГСТ-112 различными материалами электродов, спланированы и реализованы однофакторные и многофакторные эксперименты.
Цель исследований заключалась в определении связи микротвердости и толщины покрытий, формируемых на рабочих поверхностях деталей, с энергетическими и кинематическими параметрами ЭИО для различных сочетаний материалов детали и электрода. Результаты исследований позволят установить оптимальные технологические режимы метода технологического воздействия (ЭИО).
На четвертом этапе проводилось моделирование напряженно-деформированного состояния новых, упрочненных и восстановленных методом ЭИО деталей ресурсолимитирующих соединений ГСТ-112 при эксплуатационной нагрузке, соответствующей номинальным режимам работы.
Целью данных исследований являлось определение значений действующих контактных напряжений возникающих в ресурсолимитирующих соединениях ГСТ-112 при эксплуатационной нагрузке, с помощью инженерных расчетов в программной среде ANSYS.
На пятом этапе исследовались физико -механических свойства рабочих поверхностей деталей ресурсолимитирующих соединений, восстановленных и упрочненных методом ЭИО.
Цель данного этапа заключалась в поиске технологических режимов ЭИО и материала электрода, позволяющие создать на рабочих поверхностях деталей ресурсолимитирующих соединений покрытия с высокой несущей способностью и низкой интенсивностью изнашивания. Полученные результаты будут являться основой для разработки новой технологии ремонта ГСТ-112.
Исследования следующего этапа направлены на разработку новой технологии ремонта объемных гидроприводов ГСТ-112 и устройства оценки его технического состояния.
Отремонтированные по новой технологии ремонта объемные гидроприводы ГСТ-112 подвергалась стендовым и эксплуатационным испытаниям.
На последнем этапе проведен расчет технико-экономической эффективности разработанной технологии ремонта ГСТ-112. 3.2 Методика стендовых испытаний объемных гидроприводов ГСТ-112
Для оценки технического состояния объемных гидроприводов ГСТ-112 бывших в эксплуатации необходимо проведение стендовых испытаний.
Цель данных исследований заключалась в определении основных функциональных параметров работоспособности объемного гидропривода ГСТ-112, установленных заводом-изготовителем: номинальной подачи и приводной мощности гидронасоса НПА-112, номинального расхода, и развиваемого крутящего момента гидромотора МПА-112, развиваемого давления в линиях нагнетания и линии управления, объемного и полного КПД.
Необходимое количество бывших в эксплуатации ГСТ-112, при доверительной вероятности а = 0,95, относительной ошибке 8 = 0,10 %, законе распределения Вейбула, ожидаемом коэффициенте вариации v = 0,34, и значении Ъ = 3,3, определяется в зависимости от коэффициента, рассчитанного по выражению [66]:
В исследуемый период (2011-2014гг.) на ремонт в институт механики и энергетики МГУ им. Н.П. Огарева поступило 45 комплектов ГСТ-112.
Перед проведением стендовых испытаний все объекты исследований подвергались наружной очистке в моечной машине MAGIDO Ы52/08 и внешнему осмотру. При обнаружении трещин на корпусе, резьбовых соединений агрегаты стендовым испытаниям не подвергались. Из 45 комплектов стендовым испытаниям подвергались 43 комплекта ГСТ-112, остальные 2 комплекта имели трещины в крышках торцевого уплотнения и катастрофический износ шлиц приводного вала гидронасоса.
Оценку технического состояния объемных гидроприводов ГСТ-112 проводили динамическим способом, по методике, представленной в п. 1.4, максимально приближенной к методике завода-изготовителя ОАО «Гидромаш». Испытания проводили на стенде ИГС-01 при помощи разработанного устройства для оценки технического состояния объемных гидроприводов (патент на полезную модель № 135744 [67]) (рисунок 3.1). гидронасос МПА-112; 8 - электромагнитный порошковый тормоз; 9 - реверсивные дроссели-расходомеры CnOOR-SR-B-B-6; 10 - стенд ИГС-01. Стенд ИГС-01 предназначен для испытания в статическом и динамическом режимах широкой номенклатуры объемных гидроприводов отечественного и импортного производства с приводной мощностью до 75 кВт. Технические характеристики и гидравлическая схема стенда ИГС-01 и разработанного устройства представлены в п. 5.2.
Особенность испытаний заключалась в оценке технического состояния ГСТ-112, при помощи реверсивных дроссель-расходомеров CT300R-SR-B-B-6 Webtec, которые устанавливались в линиях нагнетания.
В ходе испытаний определяли следующие параметры: подачу гидронасоса, расход гидромотора при номинальных режимах, давления в линиях нагнетания и управления, температуру рабочей жидкости. Через портативное считывающее устройство НРМ-540-05-0C, соединенное с реверсивными дросселями-расходомерами, полученные результаты записывались, обрабатывались в программе НРМСотт и выводились на ПК в виде зависимостей технических характеристик от времени (рисунок 3.2).
Методика однофакторного и многофакторного экспериментов по определению связи толщины покрытия с технологическими режимами электроискровой наплавки
Сигналы от энкодера, датчиков измерения усилия и момента через коннекторный блок N1SCB-68 и многофункциональную плату сбора данных N1 USB-6251 поступают на компьютер. На компьютере установлен виртуальный прибор UTM 2070, который позволяет анализировать поступающую информацию с различных датчиков машины трения. На рисунке 3.21 представлено рабочее окно виртуального прибора.
Поступающая информация выводится и записывается на ПК в виде: - графиков изменения усияия, момента и коэффициента трения, температуры, частоты вращения во времени от количества циклов (пройденного образцом пути).
Рисунок 3.21 - Рабочее окно виртуального прибора UIM 2070: 1 - нагрузка (кН), 2 - момент трения (Н-м) и 3 - коэффициент трения в парах трения, 4 - частота вращения (об/мин) нижнего образца «ролика»
Для проведения триботехнических испытаний пары трения «латунный стальной распределители» в соответствии с ГОСТ 23.222-84 изготавливались три партии образцов по 5 пар в каждой. В качестве материалов для образцов использовали материал деталей данного соединения. Образцы из первой партии не подвергались электроискровому упрочнению. Подвижные образцы из второй партии оставались не упрочненными, а неподвижные образцы подвергались ЭИУ на установке «ALIER-31» в ручном режиме электродом из латуни ЛМцСКАС-58-2-2-1-1. Подвижные образцы из третьей партии оставались не упрочненными, а неподвижные образцы подвергались ЭИУ электродом из молибдена Мо.
После электроискрового упрочнения с поверхности неподвижных образцов убирали слой покрытий на глубину 20 мкм.
Для проведения триботехнических испытаний соединения «поршень -отверстие втулки блока цилиндров» в соответствии с ГОСТ 23.222-84 изготавливались четыре партии образцов по 5 пар в каждой. В качестве материалов для образцов использовали материал деталей данного соединения.
Образцы из первой партии не подвергались ЭИО. Неподвижные образцы из второй партии оставались не восстановленными, а подвижные образцы подвергались восстановлению методом ЭИО на установке «ALIER-31» в механизированном режиме, электродом из стали У10. Неподвижные образцы из третьей партии оставались не восстановленными, а подвижные образцы подвергались ЭИО, электродом из стали 30Г. Неподвижные образцы из четвертой партии оставались не восстановленными, а подвижные образцы подвергались ЭИО, электродом из стали Св-08. Режимы ЭИО подвижных образцов представлены в таблице 3.5. Для обеспечения 80% площади опорной поверхности восстановленных методом ЭИО подвижных образцов проводилась механическая обработка -шлифование. Убирали слой покрытия с поверхности образцов на глубину: для образцов из второй партии 80...85 мкм; для образцов из третьей партии ПО... 120 мкм; для образцов из четвертой партии 200..210 мкм, при этом для всех образцов толщина остаточного покрытия составляла не менее 250 мкм на диаметр.
Испытания подготовленных образцов проводились при постоянной линейной скорости «ролика» (n = 380 об/мин), которая обеспечивает скорость скольжения пары трения 0,8 м/с, при фиксированной системе смазки. Пары трения нагружались предусмотренной испытаниями нагрузкой. Смазочный материал - масло гидравлическое МГЕ-46В по ТУ 38.001347 125 2000; режим смазки - граничное трение; подача смазки разовая в картер.
Триботехнические испытания для пар трения проводились в три этапа: притирка, приработка и длительные износные испытания.
Притирки пар трения проводилась при частота вращения «ролика» п = 380 об/мин, нагрузка на «колодку» Р = ОД МПа. Длительность испытаний 40 мин.
Испытания на прирабатываемость пар трения проводилась при частота вращения «ролика» п = 380 об/мин. При этом постепенно увеличивалась нагрузка на «колодку» Р с шагом 0,1 МПа и определялась максимальная предзадирная нагрузку Рмп, при которой начиналось заедание образцов. После этого проводилась разгрузка пар трения с шагом 0,1 МПа и определялась оптимальная нагрузка Pоп, при которой коэффициент трения был минимален fmin. Результаты испытаний на прирабатываемость позволят построить функцию/ , откуда определялись Л СО (рисунок 3.22).
Результаты дефектации и микрометражных исследований деталей объемного гидропривода ГСТ-112
Проверка адекватности математических моделей (4.18), (4.19) и (4.20) показала, что относительное отклонение расчетных и экспериментальных значений толщины формируемого металлопокрытия электродом - У10 составляет: для верхнего уровня - А = 1,48%; для нижнего уровня - А = 0,63%; электродом - 30Г составляет: для верхнего уровня - А = 1,02%; для нижнего
Таким образом, математические модели (4.18), (4.19) и (4.20) с высокой точностью описывают связь толщины формируемого покрытия с технологическими режимами ЭИН.
Оптимизацию полученных технологических режимов для каждого материала электрода проводили методом крутого восхождения [68]. Для толщины формируемого металлопокрытия электродом - Св-08, крутое восхождение начинали от основных уровней значимых факторов: Х\ осн, Х2 0С№ Х3 осн. Определили базовый фактор Х3, для которого произведение brAXt оказалось наибольшим по абсолютной величине, равным 1,22. Выбрали сдвиг в направлении крутого восхождения по базовому фактору, равному ju = 0,3. Определили величину первого шага эксперимента Л« = 0,3/1,22 = 0,25. По формуле (3.24) вычисляли шаги первых точек крутого восхождения для факторов Хи Х2, Х3. Далее для каждого фактора последовательно, прибавляли к предыдущей точке шаг факторов, где Х1 = - 0,0018; Х2 = 0,004; Х3 = 0,3.
Аналогично проводили расчеты для моделей (4.18) и (4.19). Результаты оптимизации математических моделей представлены в таблицах 4.23 - 4.25. Таблица 4.23 - Оптимизация математической модели (4.18)
Результаты оптимизации математических моделей (4.18), (4.19) и (4.20) позволили определить, оптимальные технологические режимы ЭИН рабочей поверхности стального поршня и золотника ГСТ-112, электродами марок: У10, 30Г и Св-08, при которых на рабочей поверхности деталей достигается толщина покрытия равная 250 мкм при площади опорной поверхности не менее 80%, для каждого материала электрода соответственно.
Окончательный выбор материалов электродов и технологических режимов ЭИО из технологически приемлемых осуществлялся по результатам триботехнических испытаний п. 4.8.2. Результаты моделирования напряженно-деформированного состояния в упрочненных и восстановленных ресурсолимитирующих соединениях объемного гидропривода ГСТ-112
В ходе исследований проведенных в п. 2.3 было установлено, что для повышения межремонтного ресурса ГСТ-112 необходимо в ресурсолимитирующих соединениях обеспечить несущую способность большую, чем максимальная длительно действующая эксплуатационная нагрузка в данных соединениях.
Установлено, что в процессе ЭИО происходит изменение физико-механических свойств рабочих поверхностей деталей ресурсолимитирующих соединений. По нашему мнению это может привести к перераспределению контактных напряжений на упрочненных и восстановленных рабочих поверхностях деталей и изменению величины максимальной длительно действующей эксплуатационной нагрузке в данных соединениях.
Для подтверждения или опровержения этого предположения проводилось моделирование напряженно-деформированного состояния в упрочненных и восстановленных соединениях, по методике п. 3.7.
В результате моделирования были получены минимальные, средние и максимальные значения действительных контактных напряжений на поверхностях соединений, представленные в таблицах 4.26 и 4.27. Таблица 4.26 - Значения контактных напряжений в соединении «латунный -стальной распределители», МПа
Метод воздействия Исследуемая поверхность Минимальное значение Среднее значение Максимальное значение
На рисунке 4.25 а,б,в представлены диаграммы напряжений возникающих в новом и упрочненных соединениях «латунный - стальной распределители», а на рисунках 4.26 и 4.27 увеличенные изображения участков и зон с перераспределением напряжений. Сравнивая результаты видим, что площади зоны А средних напряжений (20...27 МПа) у стального распределителя в соединении с латунным упрочненным молибденом больше, чем в соединении с латунным упрочненным латунью и эталонным (рисунок 4.26 а и б). В тоже время площадь зоны Б средних напряжений (27...37 МПа) в эталонной паре больше чем в упрочненных. Значения максимальных напряжений для упрочненных пар на 1,1% больше, чем для эталонной, при этом в соединении, упрочненном молибденом максимальные напряжения больше на 0,6%, чем в соединении, упрочненном латунью (47,898 МПа 47,633 МПа).
Анализируя результаты рисунка 4.27а видим, что площади зоны контактных напряжений ниже 21,7 МПа - зона А больше, чем площади зоны таких же напряжений на рисунках 4.27б и в, что в результате приводит к снижению значений средних напряжений на поверхности упрочненной молибденом и латунью, в свою очередь упрочнение молибденом приводит к большему снижению значений средних напряжений. Значения максимальных напряжений при упрочнении увеличиваются, причем увеличение значений для латунных распределителей более значительно по сравнению со стальными распределителями - 7 МПа против 0,2 МПа.
Сравнивая результаты, видим, что наименьшее значения средних напряжений в соединении с восстановленным поршнем сталью У10 составляет 17,73 МПа - для поршня и 11,67 МПа - для втулки блока цилиндров, что на 6,3% и 4,8% соответственно ниже, чем в соединении с эталонным поршнем и втулкой блока цилиндров. В соединении с восстановленным поршнем сталью 30Г, значения средних напряжений для поршня ниже на 1,4 %, для втулки блока цилиндров выше на 4,4% чем для соединения с эталонным поршнем и втулкой блока цилиндров. В соединении с восстановленным поршнем сталью Св-08, значения средних напряжений для поршня выше на 0,62 %, для втулки блока цилиндров выше на 2,9% чем для соединения с эталонным поршнем и втулкой блока цилиндров.
Анализируя диаграммы напряжений в соединении «поршень отверстие втулки блока цилиндров» представленных на рисунке 4.28 видно, что площади зон контактных напряжений ниже 22,6 МПа для соединения восстановленного электродами из сталей У10, 30Г, Св-08 больше, чем зоны таких же напряжений для эталонного соединения, что в результате приводит к снижению значений средних напряжений соединений. Минимальные значения средних напряжений в соединении «поршень - отверстие втулки блока цилиндров» возникают при восстановлении поверхности поршня электродами из стали У10.
