Повышение долговечности головок блока цилиндров дизелей при восстановлении путем применения деконцентраторов напряжений

• Автор: Захаров, Александр Анатольевич
• Шифр специальности: 05.20.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 207 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
Одним из важнейших направлений в развитии сельского хозяйства является механизация всех видов сельскохозяйственных работ, основой которой служат мощные высокопроизводительные трактора.
Более всех сельскохозяйственных операций выполняется тракторами и сельскохозяйственными машинами, энергетическим элементом которых является двигатель внутреннего сгорания. Наиболее эффективными двигателями внутреннего сгорания являются дизели. В сельском хозяйстве широко используются А, АМ, а также высокофорсированные дизеля ЯМЗ8НБ, ЯМЗ0Б. Современный дизель должен удовлетворять следующим основным требованиям повышенная мощность и надежность, малая металлоемкость, и малый удельный расход топлива.
Однако, как показывает практика, надежность и экономичность сельскохозяйственной техники, находящейся в эксплуатации, не отвечает современным требованиям. За последнее время количество тракторов сократилось более чем на 0 тыс. единиц. Существующий машинотракторный парк лишь на удовлетворяет потребности сельского хозяйства в технике. В связи с этим резко возросла нагрузка на технику, находящуюся в эксплуатации. Дефицит запасных частей и их дороговизна привела к сокращению объемов капитальных ремонтов дизелей. В связи с этим большая часть эксплуатируемых дизелей имеет повышенный расход топлива на , пониженную мощность на . Важным резервом повышения эффективности использования ремонта техники, экономии материальных и сырьевых ресурсов агрегатов и узлов является повышение долговечности на основе улучшения существующей технологии ремонта.
Увеличение нагрузки, повышенная мощность, а также снижение металлоемкости приводит к перегреву отдельных деталей камеры сгорания, в частности, к перегреву головок блока цилиндров ГБЦ, что снижает их долговечность. Обследование ремфонда дизелей ЯМЗ в Саратовской области показало, что наиболее характерным дефектом деталей, образующих камеру
сгорания, являются термическая деформация привалчной плоскости 0, которая приводит к образованию термоусталостных трещины в ГБЦ .

Актуальность

Они являются растягивающими литейными напряжениями, максимальная величина которых на участках между клапанными гнездами, доходит до МПа. Как правило, величина остаточных напряжений нестабильна и зависит от свойств металла, технологии отливки, конструкции детали, термической обработки и т. Эти напряжения деформируют среднюю часть нижней и верхней привалочных стенок головки, как правило, снизу вверх. Величина остаточных напряжений нестабильна и может перераспределяться с течением времени. Остаточные напряжения вызывают коробление отливок. Массовая проверка новых головок блоков цилиндров после хранения их на складах от нескольких дней до двух лет показала, что величина неплоскостности у них превышает заводской допуск на 0 . Проведенными исследованиями установлено, что в местах появления трещин на огневом днище наблюдаются значительные растягивающие остаточные напряжения, действующие перпендикулярно к направлению развития трещины. Растягивающие остаточные напряжения значительно снижают прочность детали при работе с переменными нагрузками . После проведения механической обработки фрезерование, шлифование, и т. МПа. При механической обработке два основных фактора вызывают возникновение остаточных напряжений пластическая деформация при силовом воздействии и нагрев верхних слоев в результате силового контакта 9. Применение фрезерования при короблении головок блока цилиндров не снижает остаточные напряжения, а лишь выравнивает привалочную плоскость. Особенность этих остаточных напряжений состоит в том, что они действуют практически только в поверхностных слоях глубиной в несколько десятых долей миллиметра. Остаточные напряжения в головках могут быть измерены методом тензометрирования с помощью датчиков сопротивления тензодатчики ,, . Монтажные напряжения возникают в результате затяжки шпилек крепления головки к блоку цилиндров, а также шпилек крепления форсунок и других деталей, связанных с головкой. Величина монтажных напряжений зависит от высоты выступания гильз цилиндров, момента затяжки шпилек, а также от конструкции головки. Затяжка шпилек крепления головки к блоку обусловлена обеспечением плотности газового стыка. Вследствие этого возникает повышенные напряжения и деформации в сопряженных деталях головки блока цилиндров. Головка цилиндров прижата гайками шпилек к блоку цилиндров с усилием т, при этом выступающие на 0,,2 мм и более бурты гильз цилиндров над привалочной плоскостью блока деформируют головку, выгибая е нижнюю привалочную плоскость. Максимальное значение монтажных напряжений от этого воздействия в зоне межклапанных перемычек на огневом днище достигает МПа. Влияние на монтажные напряжения крепежных шпилек зависит не столько от их расположения относительно днища головки, сколько от конструктивного ее исполнения для конкретного дизеля . Знак монтажных напряжений , определяется соотношением статических моментов опорных поверхностей головки. ЯМЗ8НБ, ЯМЗ0Б, А и др Деформации от действия монтажных напряжений носят симметричный характер относительно оси ГБЦ . Рабочие напряжения возникают от действия сил сгорания рабочей смеси при эксплуатации дизеля. В результате этого воздействия появляется деформация в привалочной плоскости головок цилиндров. Эти напряжения имеют циклический характер и зависят от величины максимального давления сил сгорания рабочей смеси и регулировок двигателя. Рабочие напряжения сравнительно невелики и не оказывают существенного влияния на общее напряженное состояние головок , , . МПа . Эти данные получены при тензометрировании на мо
делях или на холодном двигателе, причем давление газов имитировалось подачей под давлением масла , сжатого воздуха или дизельного топлива. Рабочие напряжения, возникающие на огневом днище, являются напряжениями сжатия и, в отличие от монтажных напряжений, нагружают лишь огневое днище данного цилиндра. На поверхностях камер сгорания соседних цилиндров напряжения при этом практически не возникают . Термические напряжения в огневом днище головки блока возникают изза наличия температурных перепадов по тепловоспринимающей поверхности, а также по толщине днища.