Содержание к диссертации
Введение
І.Состояние вопроса, цель и задачи исследования 9
1.1. Условия работы и конструктивные параметры гильз цилиндров дизелей 9
1.2. Анализ износов и других дефектов гильз цилиндров 12
1.3. Анализ способов восстановления гильз цилиндров 16
1.4. Анализ способов восстановления гильз цилиндров термопластическим деформированием 24
1.5. Анализ устройств для восстановления гильз цилиндров 29
1.6. Обоснование направления исследования восстановления гильз цилиндров ТПД в матрице 34
1.7. Выводы, цели и задачи исследования 41
2. Программа и методика экспериментальных исследовани 44
2.1. Программа исследования 44
2.2. Объект и предмет исследования 44
2.3. Методика экспериментальных исследований 45
2.3.1. Определение необходимого количества наблюдений 45
2.3.2. Порядок проведения микрометража гильз цилиндров 46
2.3.3. Разработка и изготовление экспериментальной установки 47
2.3.4. Модель гильзы цилиндра и измерение основных технологических параметров ТПД 56
2.3.5. Исследование ТПД в матрице с использованием теории планирования многофакторного эксперимента 61
2.3.5.ТВыбор функции отклика, уровней и интервалов варьирования факторов, составление матрицы и обработка результатов
многофакторных экспериментов 61
2.3.6. Методика определения физико-механических свойств и металлографических исследований, восстановленных гильз цилиндров 66
2.3.7. Методика определения остаточных напряжений в восстановленных гильзах цилиндров 70
2.3.8. Методика стендовых испытаний двигателей 73
2.3.9. Методики определения ошибки эксперимента 74
3. Теоретические предпосылки к совершенствованию технологии восстановления гильз цилиндров ТПД в матрице 75
3.1. Сущность процесса обжатия при восстановлении гильз цилиндров ТПД 75
3.2. Структурные превращения в чугуне при нагреве и охлаждении 78
3.3. Критическая скорость охлаждения и прокаливаемость железоуглеродистых сплавов 81
3.4. Сверхпластичность при восстановлении и упрочнении гильз цилиндров ТПД 82
3.5. Особенности нагрева и охлаждения при ТПД восстанавливаемых гильз цилиндров из легированного чугуна 83
3.6. Теоретическое обоснование величины усадки гильз при ТПД в матрице 88
3.7. Анализ особенностей и постановка задач ТПД при восстановлении гильз цилиндров в матрице 90
3.8 Математическая постановка задачи восстановления внутренней цилиндрической поверхности полого цилиндра нагревом в жесткой охлаждаемой обойме 93
3.9 Выводы 95
4. Результаты экспериментальных исследований технологии восстановления гильз цилиндров ТПД в матрице 96
4.1. Определение величины и характера износов гильз цилиндров, обработка статистических результатов 95
4.2. Изменение линейных размеров гильз цилиндров после ТПД в матрице 97
4.2.1. Изменение усадки и твердости внутренней поверхности гильзы после ТПД в матрице 97
4.2.2. Изменение наружного диаметра и длины гильзы после ТПД 109
4.3. Влияние технологических факторов и конструкционных параметров. на изменение величины деформации внутреннего диаметра гильзы после ТПД в матрице ПО
4.4. Определение оптимальных параметров процесса ТПД при восстановлении гильз цилиндров в матрице с использованием теории планирования многофакторного эксперимента 124
4.5. Изменение твёрдости и микроструктуры внутреннего слоя при ТПД
в матрице 127
4.6. Исследование напряженно-деформированного состояния восстановленных гильз цилиндров 133
4.7. Исследование износостойкости восстановленных гильз цилиндров 140
4.8. Восстановление посадочных поясков гильз цилиндров прошедших ТПД в матрице 151
4.9. Лабораторные и эксплуатационные испытания 163
4.9.1. Лабораторные испытания двигателей 163
4.9.2. Эксплуатационные испытания 165
4.10. Выводы 169
5. Внедрение результатов исследования в производство и их экономическая эффективность 171
5.1. Производственные рекомендации для совершенствования термопластического деформирования гильз цилиндров в охлаждаемой матрице. 171
5.2. Технология восстановления гильз цилиндров ТПД в матрице 174
5.3 Внедрение результатов исследований в производство 183
5.4. Экономическая эффективность усовершенствованного технологического процесса восстановления и упрочнения гильз цилиндров ТПД в матрице 186
5.5. Выводы 189
Общие выводы 191
Список использованных источников
- Условия работы и конструктивные параметры гильз цилиндров дизелей
- Определение необходимого количества наблюдений
- Сущность процесса обжатия при восстановлении гильз цилиндров ТПД
- Определение величины и характера износов гильз цилиндров, обработка статистических результатов
Введение к работе
Актуальность проблемы. Отечественный и мировой опыт показывают, что ремонтное производство является экономически оправданным. Обеспечение предприятий агропромышленного комплекса запасными частями за счет восстановления изношенных деталей, позволяющее повторно использовать лимитирующие ресурс машин детали, является важной народнохозяйственной проблемой, поскольку при этом экономятся материальные, трудовые и топливно-энергетические ресурсы. Отказы сельскохозяйственной техники, в основном, происходят в двигателях внутреннего сгорания, фирменный ремонт которых заводами изготовителями выполняются в незначительном объеме [1].
Срок службы двигателя зависит в первую очередь от износостойкости деталей цилиндропоршневой группы (ЦПГ). Эти детали быстро изнашиваются и в период эксплуатации двигателя требуют 2 - 3-х кратной замены.
Сокращение производства двигателей и запасных частей, увеличение в десятки раз их стоимости не позволяют сельскохозяйственному производителю приобретать новые агрегаты. Поэтому увеличились нагрузки на уже эксплуатируемую в хозяйствах старую технику. По данным департамента механизации и электрификации Минсельхозпрода Российской Федерации нагрузки на один трактор сегодня в России в 4 раза больше, чем в США и в 15 раз больше, чем в Германии [2]. В этих условиях повышается интенсивность изнашивания агрегатов, узлов и деталей сельскохозяйственной техники.
На основании изложенного, в настоящее время возникла особая необходимость восстановления изношенных деталей, в частности гильз цилиндров автотракторных двигателей. Качественное, при низкой себестоимости, восстановление гильз цилиндров, позволит снизить расход новых запасных частей и сохранить работоспособность машинотракторного парка. Анализ возможности восстановления гильз цилиндров свидетельствует о их высокой ремонтопригодности. [5]
Изношенные гильзы цилиндров восстанавливаются в недостаточном количестве из-за отсутствия простых, недорогих, производительных способов восстановления и упрочнения.
Среди многих технологических процессов восстановления гильз цилиндров двигателей сельскохозяйственной техники заслуживает внимания способ пластических деформаций. Термопластическое деформирование металла (ТПД) позволяет восстанавливать внутренние и наружные цилиндрические поверхности деталей типа «полый цилиндр» из железоугреродистых сплавов с одновременным их упрочнением. Однако широкое внедрение процесса ТПД сдерживается отсутствием теоретических и технологических основ восстановления гильз цилиндров дизелей ТПД.
Поэтому разработка и внедрение новых технологий восстановления гильз цилиндров дизелей ТПД является актуальной задачей, требующей своего решения.
Актуальность данной задачи подтверждается включением ее в госбюджетную республиканскую программу согласно приказа Минсельсхозпрода "О мерах по увеличению объемов восстановления изношенных деталей и изготовления новых на ремонтных предприятиях АПК России." ffo темам МФ 3-1 «Исследовать и разработать технологию, оборудование и оснастку для восстановления гильз цилиндров тракторных двигателей» в 1981г. (Научный руководитель Костюков Ю.Л.), 5.93.27/4 «Исследование и обоснование унифицированной технологии восстановления гильз цилиндров автотракторных двигателей Д-50, Д-240, КамАЗ-740» в 1993-1995 годах и 5.96.04.4. «Исследовать и разработать технологию восстановления гильз цилиндров двигателей типа СМД-60 термопластическим обжатием с одновременной закалкой внутренней поверхности» в 1996-1999 годах (Научный руководитель Лялякин В.П.) [3,4 ].
Целью исследований является разработка и внедрение в ремонтное производство новой технологии восстановления гильз цилиндров дизельных двигателей способом термопластической деформации (ТПД), обеспечивающая 100 процентный послеремонтный ресурс.
Объекты исследования это гильзы цилиндров, наиболее распространенных в сельском хозяйстве дизелей, СМД-14, Д-50, А-41, КамАЗ-740, СМД-60.
Предметом исследования являются значения напряженно деформированного состояния, количественные показатели физико-механических свойств восстанавливаемых гильз цилиндров в процессе воздействия на них переменного градиента температуры, как по радиусу, так и вдоль оси, а также воздействия жесткой охлаждаемой матрицы.
Методы исследования. Процесс ТПД в матрице рассматривали на основе механики деформируемого твердого тела. Экспериментальные исследования проводили с применением теории планирования экспериментов, с использованием современных приборов и оборудования, теории вероятностей и математической статистики.
Научная новизна работы заключается в установлении закономерностей механизма обжатия изношенных гильз цилиндров методом ТПД в матрице из различных марок чугунов, в том числе закаленных гильз цилиндров КамАЗ-740 и СМД-60, а также в разработке установки ТПД, позволяющей восстанавливать широкую номенклатуру гильз цилиндров автотракторных двигателей на номинальный размер.
Научная новизна работы подтверждена Патентом Р.Ф.№ 2181649 «Способ восстановления закаленных гильз цилиндров Б.И. №12, 27.04.2002 и Патентом Р.Ф.№2182932 «Установка для термической обработки полых цилиндрических изделий»
Практическая ценность работы. Оптимизированы параметры технологических процессов восстановления внутренних и наружных цилиндрических поверхностей гильз цилиндров ТПД в матрице. На основе полученных результатов разработан новый технологический процесс и установка для восстановления на номинальный размер гильз цилиндров методом ТПД в матрице, обеспечивающие 100 процентный послеремонтный ресурс.
Реализация результатов исследования. Результаты выполненных исследований внедрены на предприятиях «Щекиноагросервис» г.Щекино, Тульской области и АО «Выгоничиагроремонт» п.Выгоничи, Брянской области при восстановлении гильз двигателя цилиндров ТПД в матрице в виде технологии и оборудования для ее осуществления с экономическим эффектом около 300 тыс. руб. (в ценах 2005г.)
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на:
-научно-технических советах и конференциях ВНИИТУВИД «Ремдеталь», г. Москва 1991-2003г.
- научно-технических конференциях ГОСНИТИ в г. Москва, 1991-1993 г;
- международной научно-практической конференции "Состояние и перспективы восстановления, упрочнения и изготовления деталей" г. Москва 1999 г;
международной научно-практической конференции «Инженерно техническое обеспечение АПК и машино-технологические станции в условиях реформирования» г. Орел, 2000г;
- международной научно-практической конференции, посвященной 70- летию МГАУ, г. Москва 2000г.
заседании кафедры ремонта и надежности машин МГАУ имени В.П. Горячкина, г Москва, 2001 г
Научно-техническом семинаре « Восстановление и упрочнение деталей -современный высокоэффективный способ повышения надежности машин» г. Москва, 2003г.
заседании кафедры технического сервиса, института механики и энергетики МГУ им. Н.П. Огарева, г. Саранск, 2006г.
Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 12 печатных работах.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложений, изложена на 2 страницах машинописного текста, содержит 52 рисунка, 30 таблиц, библиографию из 111 наименований, 3 приложения. На защиту выносятся:
- закономерности и механизмы восстановления изношенных гильз цилиндров дизелей в зависимости от способов и режимов ТПД в матрице;
- результаты экспериментальных оценок напряженно-деформированного состояния, физико-механических и эксплуатационных свойств гильз цилиндров, обжатых ТПД в матрице;
- новая технология восстановления гильз цилиндров дизельных двигателей на номинальный размер термопластической деформацией в матрице, обеспечивающая 100 процентный послеремонтный ресурс, новизна которой защищена патентами Российской Федерации.
- результаты экспериментальных исследований напряженно-деформированного состояния, физико-механических и эксплуатационных свойств гильз цилиндров, восстановленных ТПД в матрице;
- рекомендации по применению предлагаемой технологии в ремонтное производство и ее технико-экономическая оценка.
Условия работы и конструктивные параметры гильз цилиндров дизелей
Сопряжение гильза - поршневое кольцо работает в особо тяжелых условиях: высокая температура, давление, плохая смазываемость в верхней части гильзы, неравномерность скорости перемещения поршня вдоль гильзы, повышенная концентрация абразивных частиц в зоне трения. При сгорании горючей смеси в надпоршневом пространстве образуются сернистые соединения газов, которые, соединяясь в дальнейшем с водяными парами, оказывают сильное окислительное воздействие на стенки гильзы.
Геометрические параметры и химический состав гильз цилиндров автотракторных двигателей приведены в таблицах 1.1 и 1.2. Из таблиц видно, что гильзы цилиндров по химическому составу и размерам незначительно отличаются друг от друга и представляют собой тонкостенные полые цилиндры переменного сечения. Относительная толщина гильзы P = {D-d)/D 0,1...0,2. (1.1)
Например, гильза СМД-60 изготавливается из специального серого чугуна, легированного марганцем, хромом и др. химическими элементами в соответствии с ГОСТ 655-75.
Структура металлической основы по ГОСТ 3443-77, состоит из перлита баллов П-П92. Величина графитовых включений должна соответствовать баллам Граз-15 - Граз-180 по форме баллам Гф1 - Гф2 и по характеру распределения Грі - ГрЗ. Количество включений графита Г6, ПО. Допускается включения фосфидной эвтектики тройной мелкозернистой или мелко игольчатой (ФЗ - Ф4) баллов Фп 2000 - Фп 20000, характер распределения которой соответствует баллам Фр1 - Фр2. Твердость нс-закаленного металла 170 12 -241HB. Механические свойства чугуна должны быть не ниже свойс чугуна СЧ20 ГОСТ 1412-85.
В настоящее время считается общепринятым, что основными причинами износа гильз цилиндров двигателей является непосредственный контакт поршневого кольца и стенки гильзы в верхней её части, где из-за недостаточной смазки возникает полусухое трение. Данные ряда авторов по исследованию износов гильз цилиндров показывают, что гильза при работе изнашивается по высоте неравномерно [6,7]. Наибольший износ наблюдается в плоскости, соответствующей положению верхнего компрессионного кольца в верхней мёртвой точке поршня, в сечении, перпендикулярном оси коленчатого вала (рисунок 1.1).
В процессе эксплуатации двигателя гильза изнашивается и у нее возникают следующие дефекты: износ внутренней поверхности; износ торцевой поверхности опорного бурта; деформация и кавитационные разрушения посадочных поясков и наружной поверхности, омываемой охлаждающей жидкостью; трещины, сколы, забоины и задиры различного характера. Основным дефектом у гильз является износ внутренней поверхности. Износ внутренней поверхности гильзы является сложным трехступенчатым процессом, включающим в себя адгезию, коррозию и абразивный износ [8-11]. В зависимости от условий эксплуатации двигателя и состояния деталей ЦПГ, характер износа гильзы может изменяться. Смещение максимального износа вниз от положения ВМТ поршневого кольца вызывается увеличением периода задержки воспламенения топлива, а увеличение износа в средней части гильзы обусловлено загрязнением моторного масла абразивом или интенсивной коррозией при работе двигателя на низкотемпературном режиме. При
нормальной эксплуатации наиболее интенсивный износ наблюдается в процессе приработки, когда преобладает адгезионный износ, возникающий только в первый период эксплуатации. Неровности кольца и гильзы, скользящие относительно друг друга, благодаря местным пластическим деформациям, приводят к образованию соединений (микросварка) с последующим разрушением в наиболее слабых точках. Пластическая деформация, возникающая в процессе трения при возвратно-поступательном движении сопряженных тел в тонком поверхностном слое, искажает кристаллическую решетку и значительно ускоряет диффузионные процессы. Кроме того, включения графита в структуре чугуна большого размера и неметаллические включения неправильной формы являются сильными концентраторами напряжений, способствующих процессу адгезии.
По мере увеличения времени работы двигателя, изноо, происходящий под действием силы трения, заменяется коррозионным износом, воздействием на поверхность трения отработанных газов, конденсата растворов кислот. Образуется тонкая окисная пленка, препятствующая процессу схватывания между материалами гильзы и кольца. Эта пленка под действием поршневых колец и абразивных частиц, отделяется с поверхности трения, образуя новые абразивные частицы. Обнаженная ювенильная металлическая поверхность вновь окисляется, и процесс повторяется, вызывая износ.
Высокая температура на внутренней поверхности гильзы способствует разрушению поверхностного слоя, об этом свидетельствует изменение твердости чугунов в интервале температур 293... 1173К.
При капитальном ремонте двигателей 100% гильз требуют замены на новые или восстановленные. В ремонтном производстве в основном изношенные гильзы растачиваются под ремонтный размер, увеличенный на 0,7мм, и комплектуются кольцами и поршнем ремонтного размера.
Определение необходимого количества наблюдений
Для получения достоверных выводов и максимального уменьшения процента ошибки при обработке результатов по необходимому количеству деталей следует соблюдать следующие условия : - каждый объект выбирается случайно; - выборка производится из однородной совокупности деталей.
Количество деталей, подлежащих микрометражу, определяется по теореме Муавра - Лапласа, преобразованной к виду: N = tp2a2/s2 (2.1) где : N - необходимое количество деталей для микрометража; [31]. tp . расчетный коэффициент, определяемый по таблице в зависимости от данной надежности (при Р = 0.90, tp =1.65); Р - надежность (достоверность) вывода ; a - среднеквадратичное отклонение; є - точность вывода (от 5 - 25%). Предварительно среднеквадратичное отклонение следует определять по величине размаха а = Я/Дп, (2.2) где : R = Иглах - Итіп , Итах и Итіп - износ в предварительно малой выборке; Дп - коэффициент перевода (зависит от количества объектов в малой выборке), по которой определяется размах R.
Для упрощения расчетов можно воспользоваться также таблицами А.К. Митропольского, где число наблюдений может быть определено по заданным величинам надежности и допускаемой точности. При величине R=0.95 и є=10% необходимое число объектов составит 96 единиц. Из расчета и таблиц Митропольского определяем что необходимое количество деталей N= 100. [32] . Порядок проведения микрометража гильз цилиндров.
Гильзы цилиндров двигателей СМД-14, СМД-60, Д-240, КамАЗ-740 измеряются на РЗ непосредственно, на рабочем месте разборки двигателей при его капитальном ремонте. Гильзы перед микрометражем очищаются от масла и нагарообразований, визуально определяются их дефекты (трещины, задиры, обломы и т.д.).
Исследования величин и характера износов рабочих поверхностей проводилось путём микрометрирования и последующей статистической обработкой данных микрометража изношенных гильз цилиндров поступающих на ремонтные предприятия, которые в последующем использовались для определения границ возможности применения разрабатываемого способа восстановления. Микрометрированию подвергались все изнашиваемые элементы гильз цилиндров. Микрометрирование внутреннего диаметра проводилось на гильзах цилиндров двигателей СМД-14, СМД-60, Д-240, КамАЗ-740 согласно ГОСТ 18509-73. . Микрометраж гильз цилиндров.
Измерение внутреннего диаметра изношенных гильз проводится индикаторным нутромером НИ 100-160 с пределом измерений 100...160.мм (ГОСТ 9244 -75), при помощи индикаторной головки часового типа с ценой деления 0,01мм. Настройку индикаторного нутромера производили по концевым мерам первого класса (ГОСТ 9038-73). Положение мест измерений определяется поясом и плоскостью. Положение поясов измерения показано на рисунке 2.1. Износ определялся как разность между средним результатом 3-х кратного измерения в данной точке и значением верхнего предела номинального размера внутреннего диаметра гильзы ГОСТ 18509-73 предусматривает обязательные места замеров гильзы цилиндров, в т.ч.: - определенных серединой верхнего поршневого кольца при положении поршня в ВМТ; - определенных серединой нижнего поршневого кольца при положении поршня в ВМТ и НМТ.
Гильзы цилиндров по внутреннему диаметру измеряются в четырех поясах и двух сечениях по наружным посадочным пояскам. Для измерения наружных посадочных поясков использовался микрометр типа МК 100.. 150 ГОСТ6507-60 с ценой деления 0,01мм. Гильзы цилиндров по длине измеряются в двух сечениях штангенциркулем ТІЩ-11-250 ГОСТ 166-80.
Каждый замер повторяется троекратно. Условия замеров - в соответствии с требованиями ГОСТа 8.050-73.. Микрометраж внутреннего и наружного диаметров гильз цилиндров после ТПД производится аналогично.
Сущность процесса обжатия при восстановлении гильз цилиндров ТПД
Термопластическая деформация -это совокупность выполненных в одном технологическом цикле в различной последовательности операций пластического деформирования, нагрева и охлаждения сплавов, как испытывающих так и не испытывающих фазовые превращения. Пластичность зависит от химического состава, структуры, температурно- скоростных условий деформирования, окружающей среды, масштабного фактора и напряженного состояния, отмечал в своих работах Губкин С.Щ37]. Изменяя последовательность операций деформирования и термической обработки и их режимы, можно управлять величиной остаточной деформации, напряженно-деформированным состоянием, структурой и свойствами.
При ТПД гильза быстро нагревается индуктором 2 (рисунок 3.1) ТВЧ и охлаждается водой через спрейер 3 непрерывно-последовательным способом по всей длине и имеет относительно индуктора вертикальное (V) и вращательное (п) движения.
Сущность ТПД заключается в том, что при быстром индукционном нагреве деталей типа «полый цилиндр» создается градиент температуры (ГТ), который, деформируя деталь, вызывает ее остаточную деформацию (усадку), достаточную для компенсации износа поверхности и дальнейшей механической обработки. При этом в одном технологическом цикле в различной последовательности выполняются операции нагрева, деформации и охлаждения детали, как с фазовыми превращениями, так и без них, с использованием и без использования внешних механических воздействий[22,34].
Пластическая деформация - это процесс необратимого изменения формы и размеров тела. Пластическому деформированию всегда сопутствует упругая деформация, исчезающая при снятии нагрузки. Величина упругой деформации мала (0,1 - 0,2%), а пластической деформации может достигнуть нескольких десятков процентов [34].
При пластической деформации детали, в ее теле всегда возникает зародыш трещины. Он возникает в некотором микроскопическом объеме скопления дислокаций (концентраторов напряжений). Сам по себе зародыш устойчив. Однако на его конце опять образуется другая линейная дислокация, которая, взаимодействуя со старой, приводит к разрастанию зародыша трещины и так далее.
С другой стороны, параллельно с процессом возникновения и увеличения микродефектов (трещин) при пластической деформации идут процессы их «залечивания». Соприкосновение поверхностей трещины в условиях сжатия и их относительных перемещений вызывают схватывание (сварку) [35-37].
Для повышения прочности материала необходимо ограничить подвижность дислокаций, создав препятствие для их перемещения.
Тогда как для сохранения пластичности и вязкости требуется обеспечить движение дислокаций. Для решения этого противоречия необходимо создать так называемые «полупропроницаемые» барьеры для движения дислокаций.
Такими барьерами являются мелкозернистые структуры металла с развитой внутренней субструктурой и распределенными по зерну высоко дисперсными частицами упрочняющих фаз. Конкретно при ферритно-перлитном распаде деформированного аустенита образуется более мелкодисперсная структура, чем в случае отсутствия деформации [57].
На пластическую деформацию влияют внешние (охлаждаемая жесткая матрица (рисунок 3.1а)) и внутренние (холодные слои металла вокруг локально нагретого кольца части гильзы (рисунок 3.16)) ограничители. Установлено, что влияние внешнего воздействия больше внутреннего. Поэтому, во втором случае, чтобы получить необходимую усадку гильзы, на практике применяется многократное повторение циклов [15,34].
Использование высоких градиентов температур при восстановлении деталей способом ТПД создает предпосылки возникновения и развития трещин. Применение внешних механических ограничителей (матрицы) способствует их «залечиванию». [39,43 ].
Исследования показывают, а практика подтверждает, что для достижения одновременной высокой прочности (износостойкости) и пластичности материала необходимо использовать комбинированные способы восстановления и упрочнения деталей при их ТПД
Определение величины и характера износов гильз цилиндров, обработка статистических результатов
Определение величины и характера износов гильз цилиндров, обработка статистических результатов.
Место проведения исследований - предприятие «Щекиноагросервис» г. Щекино Тульской области, участок разборки двигателей. Объект исследований -изношенные гильзы цилиндров двигателей СМД - 60, СМД-14, Д-240, КамАЗ-740 в количестве по 100 шт. каждого наименования. Используемый инструмент -индикаторный нутромер НИ 100-160 ГОСТ 86к8-82 с ценой деления 0.01мм; микрометр МК 125 - 1 ГОСТ 6507 - 78.
Порядок проведения микрометража и результаты измерения износов. Микрометраж изношенных гильз проводился в соответствии с методикой, изложенной в разделе 2.3.2 диссертации, величина износа определялась, как разность между среднеарифметическим значением 3-х кратного измерения в данной точке и номинальным значением размера внутреннего диаметра гильзы. Трещины и кавитационные разрушения определялись визуально. Полученные результаты заносились в микрометражные карты, и проводилась их статистическая обработка в соответствии «Методики обработки эмпирических данных»[31,32,48]
Исследования показали, что распределение износов внутренней поверхности гильз цилиндров подчиняются закону Вейбулла, (коэффициент вариации V= 0,35...0,5 ). Наибольший износ находится в сечении, соответствующем положению верхнего компрессионного кольца в мертвой f точке, в плоскости перпендикулярной оси коленчатого вала и является определяющим с точки зрения ремонтопригодности, величины износа и овальности приведены в таблице 4.1. Таблица 4.1.Геометрические параметры изношенных гильз цилиндров. Количество гильз, износ которых превышает 0,5 мм, встречается не более 2...3%. [4,9,107] На рисунке 4.1 представлены графики эмпирического и теоретического распределения износов гильз цилиндров на примере гильзы СМД-60. Коэффициент повторяемости дефекта износа внутренней поверхности для гильз СМД - 60 составляет - 0,89; Д-50 - 0,96; КамАЗ-740 - 0,98.
В том числе для СМД-60: 85,6% гильз могут быть восстановлены, 3,.4%-подлежат выбраковке из-за трещин, аварийного износа и кавитационных разрушений. Годными без ремонта являются 11% гильз.
Определение зависимости усадки и твердости внутренней поверхности от температуры и скорости нагрева. Усадка гильзы зависит от следующих основных факторов: от коэффициента р (относительной толщины стенки гильзы), коэффициента линейного расширения материала гильзы а и температурного режима ТДД (температуры нагрева, скорости нагрева и скорости охлаждения). В связи с тем, что относительная толщина стенки ((3 = 0,1...0,14) и относительный коэффициент линейного расширения материала гильзы ( а) практически у всех изучаемых гильз практически одинаковы, для изучения величины усадки гильз рассмотрим изменения усадки и твердости внутренней поверхности в зависимости от температуры и скорости нагрева. Зависимости приведены в таблице 4.2 и 4.3., данные получены в результате измерения образцов гильз, прошедших ТПД, в соответствии с вышеизложенной методикой (см. разд. 2.3.2 и 2.3.7) диссертации.
По полученным результатам были построены графики зависимости радиальной усадки и твердости внутренней поверхности от изменения температуры Gr и скорости Ve нагрева гильзы (рисунок 4.2).
Определение зависимости твердости от скорости охлаждения. Для определения зависимости твердости внутренней поверхности от скорости охлаждения были проведены 8 опытов, по два на каждый режим охлаждения гильзы.
Температура нагрева 0г = 850С, скорость нагрева Ve = 80 С/с оставались без изменения. Данные значения были выбраны как наиболее оптимальные по результатам предыдущих испытаний.
Скорость охлаждения регулировалась расходом воды, который измерялся расходомером. Полученные данные приведены в таблица 4.4, на основании которых построен график зависимости твердости от скорости охлаждения (расхода жидкости).
