Совершенствование технологии восстановления шатунов с косым разъемом

• Автор: Задорожний, Роман Николаевич
• Шифр специальности: 05.20.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 252 с. : ил.

1.1 Эксплуатационная надежность и анализ причин отказов шатунов дизельных двигателей

1.2 Анализ причин отказов шатунных подшипников и износ нижней головки шатуна.

1.3 Анализ способов восстановления шатунов

1.4 Оборудование для обработки шатунов автотракторных двигателей.

1.5 Цель и задачи исследования

Глава 2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ К ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМ ИССЛЕДОВАНИЯМ

2.1 Формирование слоя металла на изношенной поверхности отверстия нижней головки шатуна для компенсации износа, погрешности формы и пространственной геометрии

2.2 Теоретическое обоснование применения многослойного покрытия

2.3 Экспериментально расчтная оценка многослойных электроискровых покрытий, образованных при наплавке различных материалов на рабочие поверхности стальных деталей.

2.4 Требования к стендам для расточки и хонингования нижней головки шатунов

Глава 3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ.

3.1 Программа исследования
3.2 Методика микрометражных исследований технического состояния шатунов двигателя.
3.3 Методика выбора режимов нанесения электроискровых по
крыт ИЙ.
3.4 Методика металлографических исследований покрытий, полученных методом электроискровой наплавки
3.5 Методика микрогеомегрических исследований покрытий, полученных методом электроискровой наплавки
3.6 Методика исследования прочности сцепления электроискрового покрытия с основным металлом при равномерном отрыве
3.7 Методика исследования прочности сцепления электроискрового покрытия с основным металлом и металлополимера при равномерном отрыве
3.8 Методика исследования прочностных свойств соединения на сдвиг
3.9 Методика испытаний образцов на фрсттингкоррозионное изнашивание
3. Методика триботехнических испытаний образцов.
3. Создание установки для расточки восстановленной нижней головки шатуна.
3. Эксплуатационные испытания отремонтированных сборочных единиц.
Глава 4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.
4.1 Результаты статистической обработки микрометражных данных по шатунам
4.1.1 Нижняя головка шатуна
4.1.2 Верхняя головка шатуна.
4.1.3 Непараллельность осей отверстий нижней и верхней головок шатунов.
4.1.4 Перекос осей отверстий верхней и нижней головок шатуна.
4.1.5 Изменение межцентрового расстояния отверстий головок
шатуна
4.2 Выбора рабочих материалов, режимов работы установки и времени наплавки.
4.3 Результаты микрогсометрических исследований покрытий, полученных методом электроискровой наплавки
4.4 Результаты металлорафических исследований покрытий, полученных методом электроискровой наплавки
4.5 Исследование прочности сцепления со сталыо электроискровых, газодинамических и комбинированных покрытий
4.5.1 Прочность сцепления со сталью электроискровых покрытий при равномерном отрыве.
4.5.2 Прочность сцепления со сталыо газодинамических покрытий при равномерном отрыве.
4.5.3 Прочность сцепления со сталыо комбинированных покрытий при равномерном отрыве.
4.5.4 Сравнение прочности сцепления со сталыо при равномерном отрыве электроискровых покрытий и металлополимеров
4.5.5 Прочность сцепления со сталью электроискровых и газодинамических покрытий мри равномерном срезе
4.6 Результаты испытания пар трения на прирабатываемость на модернизированной машине трения СМТ1.
4.7 Результаты фреттингкоррозионных испытаний наносимых покрытий.
4.8 Результаты эксплуатационных испытаний восстановленных шатунов
Глава 5 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
ВОССТАНОВЛЕНИЯ ШАТУНОВ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ И ОЦЕНКА ЕГО ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ.
5.1 Разработка технологического процесса восстановления ша
тунов дизельных двигателей электроискровой наплавкой
5.1.1 Проектирование маршрута обработки
5.1.2 Рекомендации по восстановлению шатунов дизельных двигателей
5.2 Разработка оборудования для расточки отверстия нижней головки шатуна
5.3 Расчет экономической эффективности разработанного
технологического процесса.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Износы шатунов и их дефекты приводят к изнашиванию сопрягаемых деталей, проворачиванию вкладышей, изменению степени сжатия, снижению эффективной мощности, увеличению расхода топлива 3. И, как результат, к ресурсному отказу двигателя, поэтому средняя наработка до отказа этой детали должна быть, намного больше, чем доремонтный средний ресурс двигателя 7. Анализ литературных источников показывают, что ресурсные отказы некоторых двигателей, связанные с ресурсным отказом шатунов, распределяются, как указано в таблице 1. Таблица 1. Обрыв шатунных болтов 1 5 6 3 3 . Трещины или излом нижней головки шатуна. Характерная особенность динамически нагруженных шатунов Vобразных двигателей ЯМЗ0, А , i, , , iii и др. Х, ХФА и ХН2МЛ ЯМЗ0 или их аналогов заменителей твердостью НВ , заключается в косом разъеме кривошипной головки, плоскость которого расположена под углом от до к оси шатуна. Для восприятия возникающего в стыке нижней головки шатуна с крышкой усилия, его выполняют в виде особого замка с попарно обработанными шлицами трапециевидного сечения 8. Шатуны для ряда современных двигателей изготавливаются целиком, без разъма кривошипной головки с последующим разломом под определнным углом 9 см. От прочности шатуна зависит величина его изгиба и скручивания в процессе эксплуатации, которые приводят к изменению межщентрового расстояния отверстий между головками шатуна, перекосам и не параллельности осей отверстий и к росту динамических нагрузок в цилиндропоршневой и кривошипношатунных группах двигателя, повышенному износу пар трения и разрушению деталей. На ресурсный отказ двигателя эти параметры оказывают скрытое, опосредованное влияние, внешним проявлениям которых являются отказы, указанные в таблице 1. Перекос верхней и нижней головок шатунов ведет к увеличению износа вкладышей и нарастанию конусности шатунных шеек коленчатого вала. Допускаемое по техническим условиям отклонение не должно превышать, как правило, 0, мм. Зазор в соединение втулка верхней головки шатуна поршневой палец должен находиться в пределах 0,0, мм. Непараллельность осей отверстий нижней и верхней головок не должна превышать 0,0, мм на длине 0мм. По данным той же работы 3, большинство шатунов, поступающих на ремонт, имеют перекос и непараллельность осей отверстий нижней и верхней головок шатуна. На Ярославском РТП установлено, что в процессе ремонта межосевое расстояние шатунов даже одного двигателя изменяется в значительных пределах. Согласно 3 межцентровое расстояние верхней и нижней головок шатуна выдерживается по техническим требованиям при ремонте только у деталей. Допуски на размеры детали кривошипношатунного механизма и межосевое расстояние шатуна влияют на степень сжатия двигателя. А так как степень сжатия должна строго соответствовать требованиям завода изготовителя, то в процессе ремонта необходимо строго соблюдать пространственногеометрические параметры деталей кривошипношатунного механизма и на межосевое расстояние отверстий шатуна. Ослабление посадки и износ втулки верхней головки шатуна, как правило, не приводит к ресурсному отказу двигателя, но после доремонтного и межремонтного периодах эксплуатации практически все втулки выпрессовываются и заменяются на новые. Если обрыв шатунных болтов и разрушение шатуна зависят от его прочности и концентраторов напряжения, то выплавление шатунных вкладышей и их проворот в нижней головке шатуна с большой вероятностью обусловлены геометрией шатуна и его нижней головки, качеством шатунных вкладышей, размерами выступления вкладыша до затяжки, равномерности и точности затяжки шатунных болтов 7. КУ 1 ехр2 , 1. Рисунок 1. Под действием сил инерции поступательно движущихся масс в процессе работы двигателя происходит износ нижней головки шатуна, увеличивается конусность и овальность. Появление зазора между посадочным местом под вкладыш и его наружной стенкой ведет к ухудшению теплопроводности, к интенсивному износу и фреттингкоррозии посадочных мест и поверхности шатунных вкладышей. В работе 3 отмечается, что у шатунов двигателя ЗИЛ0 после пробега 0 тыс. Наибольший износ отверстий нижней головки выявлен в плоскости иод углом к оси шатуна.