авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 |

ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ТРИБОСОПРЯЖЕНИЙ КОМПРЕССОРОВ ПРИМЕНЕНИЕМ КОМПЛЕКСНЫХ ПОКРЫТИЙ (НА ПРИМЕРЕ АВТОМОБИЛЕЙ

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Родин Николай Анатольевич

ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ТРИБОСОПРЯЖЕНИЙ КОМПРЕССОРОВ ПРИМЕНЕНИЕМ КОМПЛЕКСНЫХ ПОКРЫТИЙ

(НА ПРИМЕРЕ АВТОМОБИЛЕЙ КАМАЗ)

Специальность 05.20.03 – Технологии и средства технического
обслуживания в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук

Саратов 2010

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова».

Научный руководитель: Доктор технических наук, профессор Цыпцын Валерий Иванович
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Денисов Александр Сергеевич
кандидат технических наук, доцент Чекмарев Василий Васильевич
Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия»

Защита диссертации состоится «24» сентября 2010 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 220.061.03 при ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ имени Н.И. Вавилова» по адресу: 410056, г. Саратов, ул. Советская, 60, ауд. 325.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ».

Отзывы направлять ученому секретарю диссертационного совета по адресу: 410012, г. Саратов, Театральная пл., 1.

Автореферат разослан «24» августа 2010 г. и размещен на сайте: http://sgau.ru «24» августа 2010 г.

Ученый секретарь совета

по защите докторских и

кандидатских диссертаций Н.П. Волосевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Грузовые автомобили КамАЗ широко используются во многих отраслях производства, включая сельскохозяйственное. Время и средства, затрачиваемые на ремонт различных узлов и агрегатов, приводят в конечном итоге к увеличению себестоимости производимой продукции, доля транспортных издержек в которой достигает 10–12 %. В себестоимости автомобильных перевозок доля технического обслуживания и ремонта составляет 12–15 %. Наибольший процент отказов автомобилей КамАЗ приходится на двигатель, а на компрессор – 8–10 %, в основном по причине износа деталей цилиндропоршневой группы (ЦПГ) и кривошипно-шатунного механизма (КШМ).

Применение прогрессивных технологий при ремонте изношенных деталей в 4–6 раз сокращает количество операций по сравнению с их изготовлением, в 20–30 раз снижает расход материалов, а себестоимость восстановления многих деталей составляет 60–80 % от себестоимости новых. В настоящее время известны разнообразные способы упрочнения деталей машин и механизмов. Но, как показывает опыт, вопросы низкотемпературного упрочнения деталей не решены в полной мере, и в данной области необходимы дальнейшие исследования в направлении разработки новых технологий упрочнения деталей применением комплексных покрытий, которые отличались бы простотой, низкотемпературными режимами и высокой эффективностью.



Актуальность работы подтверждается также и тем, что она выполнялась в соответствии с планами развития Саратовской области по научному направлению 1.2.9 «Комплексная региональная программа научно-технического прогресса в агропромышленном комплексе Поволжского экономического региона на 20 лет до 2010 года» (№ гос. регистрации 840005200) и по комплексной теме № 5 НИР Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И. Вавилова «Повышение надежности и эффективности использования мобильной техники в сельском хозяйстве».

Цель работы – повышение ресурса трибосопряжений компрессоров автомобилей КамАЗ применением комплексных покрытий.

Объект исследований – компрессор тормозной системы автомобилей КамАЗ.

Предмет исследований – тепловые и физико-химические процессы, протекающие в поверхностных слоях трущихся деталей компрессоров, и способ повышения их долговечности.

Методика исследований основана на применении современных методов, технических средств, измерительных приборов и включает в себя: изучение и анализ условий работы компрессоров, характера и величины износа трущихся деталей с использованием статистических методов и обработкой полученной информации на ЭВМ; анализ существующих и обоснование триботехнических методов, повышающих антифрикционные и износостойкие свойства поверхностей трения деталей компрессоров; исследование трибологических и физико-химических свойств упрочняющих покрытий; экспериментальные исследования образцов на машине трения ИИ 5018 и экспериментальных компрессоров на стенде и в эксплуатации; определение оптимальных режимов нанесения комплексных покрытий с разработкой технологического процесса нанесения; технико-экономическую оценку.

Обработку полученных данных производили с использованием современного программного обеспечения на ЭВМ.

Достоверность результатов исследований обусловлена применением современного оборудования, основывается на теории многомерного статистического оценивания физического эксперимента с использованием вычислительной техники и подтверждена производственными испытаниями.

Научные положения, выносимые на защиту:

  1. Теоретические предпосылки повышения долговечности трибосопряжений компрессоров автомобилей КамАЗ применением комплексных покрытий.
  2. Математическая модель изнашивания и химико-математическая модель процесса нанесения комплексного покрытия на детали компрессора.
  3. Результаты сравнительных экспериментальных исследований трущихся деталей компрессоров с комплексными покрытиями.
  4. Рекомендации по применению предлагаемых разработок, обеспечивающих повышение ресурса компрессоров.

Научная новизна работы заключается в комплексном подходе к решению задачи повышения долговечности компрессоров автомобилей КамАЗ путем применения упрочняющих антифрикционных износостойких покрытий, к анализу теоретических положений и закономерностей, в результате которых:

– установлены характер и степень влияния различных факторов на ресурс компрессоров автомобилей КамАЗ;

– осуществлены теоретическое обобщение и выбор ресурсоопределяющих трибосопряжений компрессоров автомобилей КамАЗ;

– предложена математическая модель изнашивания, позволяющая прогнозировать ресурс компрессоров автомобилей КамАЗ;

– разработана химико-математическая модель процесса нанесения антифрикционного износостойкого покрытия;

– разработаны рекомендации и комплекс средств для реализации технологии нанесения упрочняющих покрытий, обеспечивающих повышение ресурса трущихся деталей компрессоров автомобилей КамАЗ.

Практическая ценность работы. Предложен и внедрен в производство комплекс мероприятий, который позволяет:

– интенсифицировать приработку трущихся деталей компрессоров, сократив ее продолжительность, а также снизить износ трущихся деталей ЦПГ и КШМ компрессоров в 1,5–1,8 раза;

– повысить ресурс компрессоров на 40–50%;

– получить от внедрения разработанной технологии упрочнения деталей ЦПГ и КШМ компрессоров автомобилей КамАЗ годовой экономический эффект в размере 136 815 руб. при программе 500 компрессоров.

Пути реализации работы. Результаты исследований могут быть использованы в условиях авторемонтных предприятий Министерства сельского хозяйства РФ при ремонте и восстановлении деталей компрессоров автомобилей КамАЗ, в конструкторских бюро предприятий сельскохозяйственного машиностроения, на машинно-технологических станциях, в акционерных обществах, а также в учебном процессе вузов аграрного образования при изучении курсов «Трибологические основы повышения ресурса машин» и «Технология ремонта машин».

Внедрение. Разработанные в диссертационной работе триботехнические методы повышения ресурса компрессоров автомобилей КамАЗ внедрены на ряде предприятий и хозяйств Саратова и Саратовской области:

– в ОАО «Ремонтный завод «Хоперский» (г. Балашов, Саратовской области);

– в ЗАО «Управление механизации № 24» (г. Саратов);

– в ООО «Рубеж-Гео» (г. Саратов);

– в ООО «Деметра» (Новобурасский район Саратовской области);

– в ГОУ НПО «Профессиональное училище № 59» (р.п. Базарный Карабулак Саратовской области).

По результатам исследований разработаны рекомендации по повышению ресурса и эффективности использования автотракторных дизелей и компрессоров, утвержденные Министерством сельского хозяйства Саратовской области.

Апробация. Основные положения диссертационной работы и ее результаты были доложены, обсуждены и получили положительную оценку на научных конференциях профессорско-преподавательского состава Саратовского ГАУ им. Н.И. Вавилова в 2005–2010 гг.; на научно-практических конференциях «Вавиловские чтения» Саратовского ГАУ им. Н.И. Вавилова и СГТУ в 2006–2008 гг.; на Международной научно-практической конференции, посвященной 70-летию со дня рождения проф. А.Г. Рыбалко в 2006 г.; на Межгосударственном научно-техническом семинаре «Проблемы экономичности и эксплуатации ДВС» в 2008 г.; на расширенном заседании кафедры «Отечественная и зарубежная мобильная энерготехника в АПК» СГАУ им. Н.И. Вавилова в 2010 г.

Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 8 научных работах, в том числе научно-практические рекомендации. Общий объем публикаций – 3,42 печ. л., из которых 1,16 печ. л. принадлежит лично соискателю. Одна работа опубликована в реферируемом издании, рекомендованном ВАК Минобразования и науки РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка литературы и приложения. Содержит 158 страниц машинописного текста, 11 таблиц, 46 рисунков, 7 приложений. Список использованной литературы включает в себя 115 наименований, из которых 6 на иностранном языке.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложены актуальность и новизна темы, сформулированы основные научные положения, выносимые на защиту.

В первом разделе «Состояние вопроса. Цель и задачи исследования» приведен анализ работоспособности и ресурса автомобилей КамАЗ, а также основные причины потери работоспособности компрессоров тормозной системы, рассмотрены способы упрочнения деталей компрессоров.

Изучению вопросов изнашивания узлов и агрегатов автомобилей КамАЗ и другой мобильной техники, анализу их работоспособности и долговечности посвящены работы многих научных учреждений, таких как ИМАШ им. А.А. Благонравова РАН, НАТИ, НАМИ, конструкторское бюро завода КамАЗ.

Большой вклад в развитие научных основ повышения надежности и долговечности мобильной сельскохозяйственной техники внесли отечественные и иностранные ученые: Ф.П. Боуден, Н.А. Буше, Е.Л. Воловик, Д.Н. Гаркунов, И.Г. Голубев, М.Н. Ерохин, Б.П. Загородских, В.И. Казарцев, И.В. Крагельский, В.Н. Кряжков, И.С. Левитский, В.П. Лялякин, Г.Д. Межецкий, В.М. Михлин, С.С. Некрасов, П.А. Ребиндер, Ф.Я. Рудик, А.Э. Северный, В.В. Стрельцов, В.Я. Сковородин, Д. Тейбор, Н.Ф. Тельнов, М.М. Хрущов, В.И. Цыпцын, С.С. Черепанов, В.А. Шадричев, Г.П. Шаронов и др.

Проблема повышения долговечности автомобилей, в частности КамАЗ, подробно рассмотрена в работах Ф.Н. Авдонькина, В.Н. Баскова, А.С. Денисова и др.

Исследованиями многих ученых было установлено, что применение приработочных и упрочняющих покрытий на трущиеся детали трибосопряжений позволяет значительно сократить время приработки и повысить их износостойкость.





В связи с этим заслуживает внимания технология упрочнения поверхностей деталей компрессоров автомобилей КамАЗ комплексными химическими покрытиями, разработанная в ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н.И. Вавилова». Процесс низкотемпературного титаномедьсульфидирования происходит в ваннах. Технология нанесения покрытия не требует сложного оборудования и значительных затрат. При этом поверхности трения приобретают новые служебные свойства.

На основании анализа литературных источников и поставленной цели сформулированы следующие задачи исследования:

  1. Провести анализ работоспособности и надежности компрессоров тормозной системы автомобилей КамАЗ.
  2. Теоретически обосновать способ повышения долговечности ресурсоопределяющих трибосопряжений компрессоров автомобилей КамАЗ.
  3. Разработать математическую модель изнашивания и химико-математическую модель процесса нанесения комплексного покрытия на трущиеся детали компрессоров автомобилей КамАЗ.
  4. Провести экспериментальные исследования опытных образцов, раскрыть свойства комплексного покрытия, разработать технологический процесс и дать технико-экономическую оценку выполненных разработок.

Во втором разделе «Общая методика и структура экспериментальных исследований» излагаются программа и методики проведения экспериментальных исследований, а также описывается применявшееся оборудование.

В основу методики изучения объектов положен комплексный подход, а также сравнительные экспериментальные исследования. Программа экспериментальных исследований включала в себя лабораторные, стендовые и эксплуатационные испытания. Выполнение программы осуществлялось поэтапно.

На первом этапе изучали состояние, фактический уровень долговечности узлов трения компрессоров; анализировали причины отказов трибосопряжений компрессоров автомобилей КамАЗ; исследовали существующие технологические методы восстановления деталей компрессоров; показывали целесообразность использования комплексных покрытий при восстановлении изношенных деталей. В результате были определены задачи исследования, а также намечены пути их решения.

На втором этапе производили обобщение полученной информации и осуществляли теоретическую разработку методов решения поставленных задач. Для этого использовали как общие математические, физико-химические методы и приемы, так и специальные разделы теории планирования экспериментов, математического моделирования и др. При решении теоретических задач широко применяли моделирование на ЭВМ.

Третий этап включал в себя комплекс экспериментальных исследований, в который входили:

  • лабораторные и стендовые триботехнические испытания, моделирующие условия работы трибосопряжений компрессоров;
  • исследование физико-механических характеристик рабочих поверхностей образцов и трущихся деталей компрессоров автомобилей КамАЗ;
  • исследование влияния комплексных покрытий на долговечность трибосопряжений компрессоров в условиях реальной эксплуатации.

Лабораторные триботехнические испытания образцов проводили на машине трения ИИ 5018 на базе триботехнической лаборатории кафедры «Технология машиностроения» ФГОУ ВПО «МГАУ им. В.П. Горячкина» в рамках соглашения с ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н.И. Вавилова».

Сравнительные испытания проводили по схеме «ролик – самоустанавливающаяся колодка». Образцы для испытаний изготавливали из конструкционных материалов пар трения компрессоров тормозной системы автомобилей КамАЗ. Испытаниям подвергались образцы с покрытием и без покрытия. Смазка осуществлялась контактом ролика с маслом, размещенным в специальной емкости. Частота вращения ролика в ходе испытаний оставалась постоянной n = 500 мин–1, нагрузка при определении момента от сил трения и температуры P = 1,0 кН. Продолжительность каждого опыта составляла 180 мин. При определении момента схватывания нагрузка увеличивалась ступенчато на 200 Н через равное время – 3 мин. Первой ступенью была нагрузка P = 200 Н. Увеличение нагрузки в контакте образцов осуществлялось винтовым нагружающим устройством, установленным на машине трения. Качество приработки образцов с покрытием и без покрытия при лабораторных испытаниях оценивали по изменению момента трения, температуры в зоне трения, времени их стабилизации, величине массопотерь колодок, а также визуальным осмотром рабочих частей роликов и колодок.

Момент трения регистрировался потенциометром КСП-4, температура – лабораторным ртутным термометром с ценой деления 0,5 °С и пирометром С 210. Износ образцов (колодок) определяли взвешиванием на электронных весах Satorius 1201 МР2 с точностью 10–4 г.

Состав поверхностного слоя образцов исследовали рентгенофазовым методом на дифрактометре ДРОН–3.0. Дифрактограммы идентифицировали по картотеке эталонных дифракционных спектров (ASTM). Металлографические исследования выполняли на микротвердомере ПМТ-3М (ГОСТ 9450-76) при нагрузке 50 и 200 г с использованием микроскопа МИМ-8М. Шероховатость измеряли на профилографе-профилометре мод. 201 завода «Калибр».

По результатам лабораторных испытаний комплексные покрытия подвергались стендовым и эксплуатационным испытаниям.

Стендовые испытания проводились в условиях ОАО «Ремонтный завод «Хоперский» на капитально отремонтированных двигателях КамАЗ-740. В основу методики испытаний положена сравнительная оценка износа поверхностей трения. Перед испытаниями производили микрометраж деталей в соответствии с ГОСТ 18509-88 и взвешивание поршневых колец на электронных весах ВЛЭ-200М. Эксплуатационные испытания экспериментальных компрессоров проводили по плану наблюдения NUN в соответствии с ГОСТ 17510–79 на ряде предприятий Саратова и Саратовской области.

Обработку результатов экспериментов производили методами математической статистики и ЭВМ.

В третьем разделе «Теоретические предпосылки улучшения приработки и повышения износостойкости трибосопряжений компрессоров автомобилей КамАЗ применением комплексных покрытий» разработана математическая модель изнашивания трибосопряжений компрессоров, а также представлена химико-математическая модель процесса нанесения покрытия.

Износостойкость трибосопряжений в конечном итоге определяется физико-механическими и химическими свойствами поверхностей трения и поверхностного слоя.

Ресурс трибосопряжений (И.В. Крагельский и др.) определяется отношением предельного износа к скорости изнашивания. Если принять, что величина предельного износа пропорциональна глубине упрочненного слоя , то ресурс сопряжения T можно выразить следующим образом:

(1)

где С – коэффициент пропорциональности; – пластичность; HB1(2), HB2(1) – твердость деталей трибосопряжений.



Pages:   || 2 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.