Совершенствование системы проектирования элементов сферических шарниров с учетом реновационных мероприятий в их полном жизненном цикле

• Автор: Фролов, Алексей Марксович
• Шифр специальности: 05.05.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Набережные Челны
• Количество страниц: 147 с. : ил.

ГЛАВА 1. ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ АВТОМОБИЛЕЙ НА ОСНОВЕ РЕНОВАЦИИ РЕСУРСОИЗНОШЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ

1.1 Технико-экономическая целесообразность реновации изношенных деталей автомобиля

1.2 Проблемы реновации деталей ходовой части автомобильной техники

1.3 Выводы по разделу

ГЛАВ А 2. НАДЕЖНОСТЬ СФЕРИЧЕСКИХ ШАРНИРОВ

2.1. Исследование долговечности сферических шарниров! в условиях эксплуатации

2.2. Исследование износов шаровых пальцев реактивной штанги и рулевого привода

2.3. Выводы по разделу

ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НАКОПЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДЕТАЛЕЙ, ВЛИЯЮЩИХ НА АКТИВНУЮ БЕЗОПАСНОСТЬ АВТОМОБИЛЯ
3.1. Модель совместно протекающих абразивного и усталостного износов деталей, влияющих на активную безопасность автомобиля

3.2. Разработка В-моделей и их использование при проектировании деталей

автомобиля и способов их реновации
3.3. Выводы по разделу
ГЛАВА 4. ВОССТАНОВЛЕНИЕ РЕСУРСА ШАРОВЫХ ПАЛЬЦЕВ
СФЕРИЧЕСКИХ ШАРНИРОВ АВТОМОБИЛЯ
4:1. Разработка конструкции промышленной установки и технологического процесса восстановления шаровых пальцев пластическим деформированием
4.2. Оценка надежности деталей после восстановления
4.3. Экономическая эффективность внедрения результатов исследования
.ф 4.4. Выводы по разделу
ЗАКЛЮЧЕНИЯ, ВЫВОДЫ; РЕКОМЕНДАЦИИ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

Актуальность темы. Значительно возросшая роль автомобильного транспорта в удовлетворении потребностей экономики по перевозке грузов и пассажиров вызывает необходимость повышения качества, конкурентоспособности и рентабельности автомобиля на этапах его полного жизненного цикла (ПЖЦ). Эффективным решением данной задачи является снижение расходов на запасные части в период эксплуатации автомобиля за счет увеличения его долговечности путем восстановления изношенных деталей, особенно тех, первоначальный срок службы которых невелик, а применимость и стоимость на машинокомплект - велика. К числу таких деталей относятся сферические шарниры (СШ), которые получили наибольшее распространение в соединениях подвески и привода рулевого управления автомобиля. Основными элементами ;СШ, влияющими на активную безопасность автомобиля, являются шаровые пальцы (ШП), испытывающие, при эксплуатации многоцикловые знакопеременные нагрузки, что приводит к исчерпанию ресурса детали по двум
направлениям: абразивному износу сферической; части ШП и усталостному

износу металла в опасном сечении ШП. Реновацию ШП следует проводить методами, обеспечивающими,не только восстановление формы и размеров, но и регламентированных механических свойств металла, из которого они изготовлены.
Широкому распространению реновации такого класса деталей с целью повышения* долговечности при сохранении их достаточной надежности препятствует отсутствие методов оценки степени исчерпания ресурса детали в зависимости* от условий эксплуатации и* уровня его восстановления после реновации; Эффективные способы реновации ШП, распространенные на практике,, неизвестны, поэтому исследование путей повышения долговечности элементов СШ, направленных на решение указанной проблемы, являются актуальными.
Цель работы — совершенствование системы проектирования элементов СШ с учетом реновационных мероприятий в их ПЖЦ.

Методы исследования. В работе применены методы теории планирования эксперимента, теории вероятностей, математической статистики, теории сопротивления материалов, теории упругости и. пластичности металлов. Экспериментальные исследования проведены на сервогидравлическом! пульсаторе «МТБ-911» (США) и гидравлическом, прессе ПГУ-200.
Научная новизна работы:
- разработан метод прогнозирования момента снятия с. эксплуатации, степени исчерпания ресурса ШП в процессе эксплуатации в условиях совместного абразивного и усталостного износа; а также уровня изменения их эксплуатационных характеристик после реновации. Сущность метода состоит в сопоставлении зависимостей вероятности; накопления кумулятивных повреждений по различным: видам износа от числа циклов нагружения с аналогичными зависимостями после реновации изделия. Метод позволяет прогнозировать момент наступления отказа изделия, возможное число его реноваций по одному из видов износа в зависимости'от другого, а также определить максимально возможное увеличение долговечности деталей после реновации;
- с применением теории В-моделей впервые получена зависимость вероятности накопления кумулятивных повреждений ШП реактивной штанги балансирной подвески грузового автомобиля от количества циклов его эксплуатационного нагружения, позволяющая установить исчерпание ресурса ШП по критерию усталостная прочность;.
- выявлена связь ш установлены аналитические зависимости: между конструктивными признаками ШП; степенью, характером эксплуатационных износов и технологией восстановления их формы и механических свойств, в частности, усталостных характеристик. Показано, что: наиболее эффективно работоспособность ШП восстанавливается горячим пластическим выдавливанием полости в сферической части ШП, обеспечивающим перемещение металла в зоны износа;
Таблица 2
Количество циклов нагружения до поломки ШП реактивной штанги
ШП реактивной штанги
Серийные После эксплуатации
375 700 265
390 850 273
410 200 289
412 900 294
415 400 301
421 100 306
429 600 308
- 309
Результаты обработки статистических данных, рассчитанных по формулам (2.1-2.5), сведем в табл. 2Л5;
Таблица 2
Результаты вычислений
Наименование показателя Серийных После эксплуатации
Среднее значение 407 964 293
Среднее квадратическое отклонение 18 526 16
Коэффициент вариации 0,045 0,056
При испытаниях на усталость число циклов до разрушения N хорошо согласуется с логарифмически нормальным законом распределения [38, 41, 50, 69, 107]. Построение графиков функции распределения случайной величины в равномерных координатах из-за сложности соответствующих уравнений является трудоемким процессом [57, 1 34]. Для упрощения данной процедуры используют логарифмическую нормальную вероятностную сетку, правила построения которой регламентируются ГОСТ 11.008—87.
Накопленная опытная вероятность полученной усеченной информации вычислялась из выражения [69]:
(2.32)
где п° - порядковый номер точки в таблице исходной информации; п - общее число точек информации.