Повышение долговечности втулок цилиндров судовых дизелей

• Автор: Макаренков, Александр Семенович
• Шифр специальности: 05.08.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 147 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования
1.1. Анализ надежности втулок цилиндров судовых ДВС
1.2. Анализ причин образования трещин в галтелях втулок цилиндров
1.3. Технологические способы повышения долговечности
втулок цилиндров судовых дизелей
1.3.1. Сварочные технологические процессы
1.3.2. Конструктивно - технологические способы
1.3.3. Поверхностное пластическое деформирование
1.4. Выводы и постановка задачи исследования
Глава 2. Расчет и анализ напряженного состояния втулок цилиндров
судовых дизелей
2.1. Постановка задачи и описание расчетных схем
2.2. Анализ напряженного состояния втулки цилиндра дизеля 6ДКРН 74/
2.3. Анализ напряженного состояния втулки цилиндра
N¥0 36А-
Глава 3. Методики проведения исследований
3.1. Методика определения твердости, микротвердости и статической прочности чугуна
3.2. Методика металлографических исследований
3.3. Методика испытаний на выносливость
’■ .4. Методика определения параметров слоя серого чугуна,
упрочненного чеканкой
.5. Методика планирования эксперимента при упрочнении
чеканкой
3.6. Методика обработки результатов экспериментальных
исследований

3.7. Методика определения деформации серого чугуна
после чеканки. Рентгеноструктурный анализ
3.8. Методика проведения испытаний моделей втулок
цилиндров
Глава 4. Исследование технологических возможностей
ППД серого чугуна методом чеканки
4.1. Металлографические особенности материала втулок цилиндров дизелей
4.2. Механические свойства чугуна втулок цилиндров
4.3. Формирование механических свойств чугуна при ППД
4.3.1. Влияние ППД на усталостную прочность серого чугуна
4.3.2. Влияние ППД на статическую прочность серого чугуна
4.3.3. Влияние ППД на поверхностную твердость
4.4 Влияние ППД на деформацию и остаточные напряжения
4.5. Влияние ППД на степень и глубину упрочнения
Глава 5. Технология повышения несущей способности
втулки цилиндра
5.1. Испытания моделей втулок цилиндров
5.2. Технология упрочнения галтели опорного бурта втулки цилиндра
5.3. Расчет требуемой усталостной прочности втулок
цилиндров судовых дизелей
5.4. Прогнозирование долговечности упрочненных втулок
судовых дизелей
5.5. Экономическая эффективность технологии упрочнения втулок цилиндров МОД
Заключение
Список литературы
Приложен ия

ВВЕДЕНИЕ
Технический прогресс в судоремонте неразрывно связан с постоянным совершенствованием ремонтного производства, основными вопросами которого являются повышение долговечности деталей судовых технических средств технологическими методами.
Развитие современного дизелестроения идет по пути повышения цилиндровой мощности за счет форсирования двигателя, что приводит к возрастанию механических и температурных напряжений в деталях цилиндропоршневой группы (ЦПГ), в том числе и втулке цилиндра. Увеличение напряжений при неизменной конструкции втулки и незначительном увеличении механических свойств материала втулки - серого чугуна, привело к снижению срока ее службы.
На судах Дальневосточного бассейна широкое распространение получили среднеоборотные дизели (СОД) типа VD, NVD, ЧН 25/34 Т23НН и др. Они установлены в качестве главных и вспомогательных двигателей рыбопромысловых, транспортных и пассажирских судов.
Малооборотные дизели (МОД) представлены также многочисленными типами и установлены в качестве главных двигателей на всех типах судов. Наибольшее распространение получили дизели фирмы «Бурмейстер и'Вайн» и ее лицензиатов ДКРН 50/110, ДКРН 62/140, 550VTBF110, 762VT2BF140, а также фирмы МАН, таких как K6Z 57/80, K6Z 57/80А, K6Z 57/80С и др.
Наиболее опасным, с точки зрения усталостной прочности и долговечности втулки цилиндра двигателя внутреннего сгорания (ДВС), являются места концентрации напряжений - галтели опорного бурта и выточки. Концентрация напряжений определяется их формой, размерами и оказывает значительное влияние на долговечность втулки, так как образование трещины приводит к уменьшению ресурса дизеля и повышению эксплуатационных расходов. В связи с

ли 7 различных вариантов технологического выполнения галтели опорного бурта:
1) штатный вариант (радиус галтели Я = 3 мм);
2) проточка радиусом Я = 3 мм и глубиной к — 1 мм (4,8% толщины стенки в данном районе);
3) проточка радиусом Я = 3 мм и глубиной к — 2 мм (9,5% толщины);
4) проточка радиусом Я = 3 мм и глубиной к = 3 мм (14,3% толщины);
5) проточка радиусом Я = 3 мм и глубиной к = 4 мм (19,0% толщины) с закругленными выходными кромками;
6) проточка радиусом Я = 3 мм и глубиной к = 4 мм с острыми выходными кромками;
7) проточка радиусом Я = 3 мм и глубиной к = 6 мм (28,6% толщины) с закругленными выходными кромками;
Расчетная схема для вариантов 1-4 представлена на рис. 6 (вариант 1). Она содержит 11 макроэлементов и 28 узловых точек. В глобальной сетке 80 конечных элементов и 289 узловых точек. Расчетная схема для вариантов 5-7 представлена на рис.6 (вариант 2). Она содержит 14 МЭ и 31 узловую точку. Глобальная сетка состоит из 102 конечных элементов и 364 узловых точек.
Материал втулки - чугун СЧ 25 (Е = 1,2 • 10 5 МПа,
а = 11-10"6 1/Град). Механические напряжения определяли от сил давления газов в цилиндре (Р2 = 5,5 МПа) с соответствующим перераспределением по поршневым кольцам. Монтажное усилие Рзат = 1,5 Р2, что соответствует распределенной нагрузке
кзат = 40 МПа.
Анализ уровня напряженного состояния проводили по окружным, и меридиональным напряжениям С1р исга.