ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ РЕМОНТНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ СОСТАВОВ НА ПОВЕРХНОСТИ ТРЕНИЯ НА ПРИМЕРЕ КУЛАЧКОВЫХ МЕХАНИЗМОВ АВТОТРАКТОРНЫХ

всех точках его образования не представляется возможным. Кулачковые валы, используемые при исследовании, имели приличную наработку и, как следствие, видимые невооруженным глазом в некоторых зонах профиля кулачка следы износа. В частности: царапины, задиры, выкрашивания. При их микроскопическом исследовании сложно понять границы локального образования МКП, т. к. поверхностный слой имеет весьма неровную структуру, особенно в местах выкрашивания.

Следует отметить, что в разрезе каждого интервала времени практически все исследуемые на поверхности профилей кулачкового вала точки, имеющие различные значения линейной скорости и контактной нагрузки, находились в одной и той же стадии. Это позволяет сделать вывод, что при данных условиях изменение нагрузки и скорости не оказывает влияние на время смены стадий образования и изнашивания покрытия.

Определение толщины МКП на поверхности профиля кулачка проводилось после 60 ч наработки экспериментальной установки с введенным ремонтно-восстановительным составом, т. к. в этот момент МКП наиболее сформировано.

Экспериментальные данные обрабатывались методами статистического анализа с применением программы «статистика 6.0» и «Microsoft Excel». Графики полученных зависимостей площади и толщины образованного МКП на поверхности профиля кулачка от сжимающего усилия и скорости качения (рис. 6, 7) построены в программе «статистика 6.0» из введённого массива данных при выборе линейной зависимости. Поверхность графика площади МКП после 60 ч наработки построена по 39 экспериментально полученным значениям, после 80 ч наработки по 24, толщины МКП по 32.

Во время эксперимента взаимодействия кулачка подкачивающего насоса с другой поверхностью не было. Микроскопическое исследование кулачка подкачивающего насоса во всех исследуемых временных интервалах показало отсутствие на его поверхности МКП.

При расчете площади МКП в некоторых точках на поверхности кулачков было замечено его формирование в виде прерывистой линии, состоящей из нескольких микро площадок, направленных вдоль оси трения, по видимому, возникших в результате попадания абразивной частицы в зону контакта. Ширина этой линии практически одинаковая и составляет около 0,000236 мм, а длина имеет различные значения, в нашем случае от 0,002355 мм до 0,011774 мм. Образованная линия напоминает царапину с оттеснением металла. Таким образом, можно сделать вывод, что частицы абразива находящиеся между поверхностями трения в момент защемления, приводят к активации РВС и образованию в этой зоне МКП, практически исключая абразивное изнашивание поверхностей.

–––––– без РВС -------- с РВС
Рис. 8. Изменение концентрации продуктов износа в масляной ванне экспериментальной установки
	Рис. 10. Механизм воздействия РВС на поверхности трения: 1 – первоначальный геометрический размер; 2 – стадия прохождения реакции замещения и образования МКП; 3 – стадия изнашивания образованного МКП и части основного металла; t – дискретный промежуток времени
–––––– без РВС -------- с РВС
Рис. 9. Изменение концентрации железа в масляной ванне ТНВД при эксплуатационных испытаниях

Результаты измерения концентрации железа в картерах ТНВД 4ТН9х10 и УТН-5 при проведении эксплуатационных испытаний во время наработки без РВС и с введенным РВС приведены на рис. 9. Эксплуатационные испытания проводились на предприятиях Омской области (ЗАО «Дружба», СПК «Пушкинское», ООО «Ливаагроинвест», Учхоз ФГОУ ВПО «ОмГАУ»).

Таким образом, по проведенному исследованию, РВС не компенсируют зазоры в парах трения, а снижают интенсивность изнашивания основного металла за счет циклического модифицирования поверхностного слоя в локальных зонах взаимодействия трущихся поверхностей. Графически воздействие РВС на поверхности трения с образованием и изнашиванием МКП можно рассматривать в виде, представленном на рис. 10.

В пятой главе проведён расчет экономической эффективности от внедрения предлагаемого метода снижения интенсивности изнашивания кулачковых механизмов. Экономическая эффективность обработки кулачкового вала ТНВД 4ТН РВС, приходящаяся на 1 моточас, составляет 0,21 руб., что при наработке дизеля 900 моточасов в год определяет срок её окупаемости, равный 0,53 года.

ОБЩИЕ выводы И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. В результате анализа научных работ, статистических данных установлено:

- большинство традиционных технологий восстановления поверхностей трения энергоемки и трудоемки, требуют специализированного оборудования и квалифицированных рабочих, возможны только при централизованном использовании;

- в настоящее время большинство ремонтных предприятий ликвидировано, у оставшихся отсутствует необходимое техническое оснащение для проведения качественного ремонта техники и, тем более, восстановления поверхностей трения, ремонт в них, в основном, проводится заменой изношенных деталей на новые, в большинстве случаев изготовленные кустарным образом без соблюдения технологического процесса.

2. Установлено, что регулятором процесса образования и изнашивания МКП на трущихся поверхностях является температура пятна микроконтакта, основное влияние на которую оказывают такие факторы как: контактная нагрузка и скорость относительного перемещения. Повышение контактной нагрузки в паре трения приводит к увеличению площади образующегося МКП, а возрастание относительной скорости взаимодействия трущихся поверхностей приводит к увеличению его толщины.

3. Разработана и апробирована методика, позволяющая оценить площадь и толщину образующегося на профиле кулачка МКП, путём микроскопического исследования поверхности трения и выявления непротравленных зон, исходя из предположения, что керамика не вступает в химическую реакцию с кислотой.

4. Разработана методика и приспособление для металлографического микроскопа МИМ-7, позволяющее проводить микроскопическое исследование образованного МКП на профилях кулачкового вала по всему периметру с сохранением координат исследуемой точки.

5. Установлено, что: после 60 ч наработки экспериментальной установки с РВС площадь МКП на профилях кулачков составила: минимальная 0,003783 мм2 в точке с контактной нагрузкой 64,49 Н и скоростью качения 1,42 м/с, максимальная 0,021081 мм2 в точке с контактной нагрузкой 297 Н и скоростью качения 2,31 м/с.; после 80 ч наработки: минимальная 0,001645 мм2 в точке с контактной нагрузкой 35 Н и скоростью качения 1,42 м/с, максимальная 0,012463 мм2 в точке с контактной нагрузкой 232,62 Н и скоростью качения 1,45 м/с.; толщина МКП составила: минимальная 0,00030 мм в точке с контактной нагрузкой 35 Н и скоростью качения 0,92 м/с, максимальная 0,00054 мм в точке с контактной нагрузкой 367 Н и скоростью качения 1,72 м/с.

6. Выявлена цикличность протекания процесса, сменяющаяся стадиями образования и изнашивания покрытия, в итоге приводящая к равномерному снижению интенсивности изнашивания основного металла при изменении контактной нагрузки в пределах от 35 Н до 463,5 Н и скорости качения от 1,42 м/с до 2,31 м/с.

7. Интенсивность изнашивания приработанного кулачкового механизма после введения РВС снижается в 3 раза, а соответственно ресурс увеличивается.

8. Экономическая эффективность обработки РВС кулачкового вала топливного насоса высокого давления 4ТН9х10 приходящаяся на 1 моточас наработки, составляет 0,21 руб., что при наработке дизеля 900 моточасов в год определит срок окупаемости, равный 0,53 года.

Основные публикации по теме диссертации

1. Канунников Ю.А. Исследование возможности безразборного ремонта дизельной топливной аппаратуры / Ю.А. Канунников, П.П. Кондратюк, М.Г. Перепелицын, Е.В. Соловьёв, Е.А. Филянин // Студенческая наука 10-летию университета: материалы конкурса студентов ОмГАУ на лучшую научно-исследовательскую работу. – Омск: Изд-во ФГОУ ВПО ОмГАУ, 2005. – С. 102–112.

2. Корнилович С.А. Снижение интенсивности изнашивания деталей машин путем применения ремонтно-восстановительных составов / С.А. Корнилович, М.Г. Перепелицын, Ю.А. Канунников // Прогрессивная технология восстановления изношенных деталей машин гальваническими покрытиями. Перспективные технологии и средства технического обслуживания машин: Материалы международной научно-практической конференции ФГОУ ВПО ИрГСХА. – Иркутск: Издательство ФГОУ ВПО ИрГСХА, 2005. – С. 51–53.

3. Корнилович С.А. Безразборное восстановление износа пар трения топливной аппаратуры дизелей сельскохозяйственного назначения / С.А. Корнилович, М.Г. Перепелицын, Ю.А. Канунников // Военная техника, вооружение и технологии двойного применения: Материалы III международного технологического конгресса. – Омск: ОмГТУ, 2005. – Ч.1. – С. 151–153.

4. Корнилович С.А. Ресурсосберегающие технологии ремонта машин в АПК / С.А. Корнилович, М.Г. Перепелицын, М.А. Поляков, Ю.А. Канунников // Совершенствование технологий, машин и оборудования в АПК: сб. науч. тр. – Омск: Изд-во ФГОУ ВПО ОмГАУ, 2006. – С. 187–193.

5. Перепелицын М.Г. Методика эксперимента безразборного восстановления кулачкового вала ТНВД / М.Г. Перепелицын // Совершенствование технологий, машин и оборудования в АПК: сб. науч. тр. – Омск: Изд-во ФГОУ ВПО ОмГАУ, 2006. – С. 231–236.

6. Перепелицын М.Г. Моделирование контактного взаимодействия кулачковой пары в присутствии металлокерамического ремонтно-восстановительного состава / М.Г. Перепелицын // Вестник ОмГАУ. – 2008. – №2. – С.68–70.

7. Способы повышения эффективности РВС – технологии при эксплуатации машин и оборудования в АПК: РИП / С.А. Корнилович, М.Г. Перепелицын, П.П. Кондратюк, К.В. Тараканов; заявитель Федер. гос. образоват. учреждение высш. профессион. образования «Ом. гос. аграр. ун-т». – № 73200800082, зарегистрирован ФГУП «ВНТИЦ» 21 авг. 2008г.

8. Корнилович С.А. Применение ремонтно-восстановительных составов для пар трения / С.А. Корнилович, П.П. Кондратюк, М.Г. Перепелицын, К.В. Тараканов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. – 2008. – №11. – С.40–41.

9. Перепелицын М.Г. Исследование процесса безразборного восстановления поверхностей трения ремонтно-восстановительными составами / М.Г. Перепелицын // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. – 2009. – №1. – С.74-80.

10. Перепелицын М.Г. Экспериментальное исследование процесса безразборного восстановления поверхностей трения РВС / М.Г. Перепелицын, К В. Тараканов // Вестник КрасГАУ. – 2009. – №2. – С.140–146.

Рег. № 73. Сдано в набор 12.03.09. Подписано в печать 16.03.09.

Формат 60х84 1/16. Бумага офсетная. Гарнитура «Таймс».

Печать на ризографе. Печ. л. 1,0 (0,93).

Уч.-изд. л. 1,70. Тираж 130 экз. Заказ 130.

Издательство ФГОУ ВПО ОмГАУ.

644008, Омск, ул. Сибаковская, 4, тел. 65-35-18.

_________________________________________________________________

Отпечатано в типографии издательства ФГОУ ВПО ОмГАУ.