Введение к работе
Актуальность темы. Важным резервом повышения эффективности использования техники, экономии материальных и топливно-энергетических ресурсов и наряду с этим ресурсосбережения и экологической защиты окружающей среды является восстановление изношенных деталей.
В сельском хозяйстве порядка 95 % основных производственных фондов имеют промышленное происхождение; и они создаются в других отраслях народного хозяйства. Поэтому резкое удорожание сельскохозяйственной техники и запасных частей к ней на современном этапе ведет к удорожанию сельскохозяйственной продукции. Ценовой диспаритет и слабая государственная поддержка сельскохозяйственных производителей являются причинами диспропорции доходной составляющей сельскохозяйственного производства – по сложившейся цене продукта он не реализуется, а по заниженной цене – теряется смысл его производства. Все это дополнительно усугубляется нынешними кризисными явлениями.
Приобретение новой дорогостоящей техники для большинства хозяйств не представляется возможным по причине современной финансовой несостоятельности, а старое оборудование не может решить проблему технического обеспечения производства; низкая его производительность, частые отказы и необходимость их постоянного устранения приводят к значительным финансовым потерям, растянутым по времени, что в итоге приблизительно равнозначно. Это, несомненно, повышает себестоимость производимой продукции, резко снижает конкурентоспособность отечественной сельскохозяйственной продукции.
При литье заготовок выход годных деталей не превышает 65 – 68 %, при этом порядка 6 – 7 % металла выгорает – безвозвратные сырьевые потери значительны. Не менее значительны и энергетические потери из-за постоянного необоснованного повышения тарифов, которые превышают экономически целесообразные величины.
Переработка металлолома на металлургических заводах сопровождается вредными экологическими последствиями: при производстве 10 млн т стали в год выбросы оказывают вредное воздействие на площадь порядка 250 тыс. га.
Восстановительные же технологии обладают значительными потенциальными возможностями, так как наряду с возобновлением ресурса деталей активно используется и их остаточный ресурс, они прогрессивны также по показателям материалоемкости, так как объемы поверхностей деталей, не подвергающиеся изменениям при эксплуатации, как правило, многократно превышают объемы, приходящиеся на износ. Исходя из этого, проблема активного использования прогрессивных безотходных технологий восстановления деталей в нынешних условиях резко возрастает. Существенный научно-исследовательский вклад в разработку технологий, оборудования и оснастки для возобновления ресурса изношенных деталей внесли такие ученые, как Д.Г. Вадивасов, М.Н. Ерохин, Б.П. Зогородских, В.И. Казарцев, И.С. Левитский, В.П. Лялякин, Ю.Н. Петров, Ю.Д. Пашин, Ф.Я. Рудик, А.И. Селиванов, В.В. Стрельцов, И.Е. Ульман, В.А. Шадричев, В.И. Цыпцын, М.И. Черновол и др.
В связи с этим исследования, направленные на повышение качества восстановления ресурсообеспечивающих сложнопрофильных деталей путем применения современных высокоэффективных технологий, являются актуальными и практически значимыми для экономики агропромышленного комплекса страны.
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 двадцать лет до 2010 года (№ ГР 840005200), по комплексной теме № 5 НИР СГАУ им. Н.И. Вавилова «Повышение надежности и эффективности использования мобильной техники в сельском хозяйстве» и планам НИОКР ОАО «Ульяновский автомобильный завод»
Научная проблема Поставленная в работе проблемная ситуация заключается в том, что существующие научно-технические решения не позволяют обеспечить восстановление шлицевых деталей высокими, соответствующими нормативным, показателями прочности. В диссертации предложены принципиально новые процессы, основанные на размерном перемещении запасов металла деталей и формировании профиля шлицев с возобновлением ресурса передачи.
Цель работы: повышение работоспособности сложнопрофильных шлицевых деталей автотракторных карданных передач путем разработки прогрессивных ресурсосберегающих технологий их восстановления и упрочнения.
Объект исследования: шлицевые детали карданных передач автомобилей ЗИЛ, ГАЗ и УАЗ.
Предмет исследований: закономерности формообразования шлицевых втулок и валов при их восстановлении накаткой с перемещением запасов металла с нерабочих поверхностей на изношенные шлицы и их размерным профилированием.
Научные положения и результаты, выносимые на защиту:
-
Закономерности условий работы и износа шлицевых поверхностей деталей карданных передач.
-
Математическое описание эффективности технологических процессов восстановления деталей пластической деформацией с гарантированным обеспечением качественных и ресурсосберегающих показателей.
-
Расчетно-теоретические методы обоснования и назначения технологических параметров и режимов при восстановлении шлицевых втулок и валов.
-
Параметры управляющих технологических воздействий, обеспечивающих увеличение ресурса и ресурсосбережения восстановленных шлицевых деталей накаткой с профилированием поверхностей.
-
Способы, устройства, технологические процессы, технико-экономические и ресурсосберегающие показатели эффективности восстановления сложнопрофильных шлицевых поверхностей накаткой с профилированием шлицев.
Научная новизна работы заключается в комплексном подходе к решению проблемы возобновления ресурса сложнопрофильных шлицевых втулок и валов, в результате чего:
-
Теоретически обоснована технико-экономическая целесообразность восстановления сложнопрофильных шлицевых деталей методом накатки с профилированием шлицев, обеспечивающим высокое качество и эффективность технологического процесса.
-
Исследованы и теоретически проанализированы схемы формообразования и напряженно-деформированного состояния процесса восстановления деталей накаткой с профилированием шлицев, необходимые для проектирования оснастки и разработки технологических процессов.
-
Разработаны математические модели напряженно-деформированного состояния, оптимизирующие технологические режимы восстановления сложнопрофильных шлицевых поверхностей накаткой с профилированием шлицев.
-
Разработаны комплекты оборудования и оснастки для восстановления сложнопрофильных шлицевых втулок и валов накаткой с профилированием шлицев.
Практическая ценность работы состоит в том, что в результате проведенных исследований:
-
Разработаны технологические направления восстановления сложнопрофильных шлицевых деталей накаткой, обеспечивающие возможность комплексного устранения износных дефектов с возобновлением ресурса без использования дополнительных компенсирующих износ материалов.
-
Созданы принципиально новые технологические процессы и оснастка для восстановления сложнопрофильных поверхностей накаткой с размерным профилированием на доступном универсальном оборудовании.
-
Появилась возможность анализировать, рассчитывать, выбирать и назначать рациональные конструктивные параметры оснастки, инструмента и технологические режимы для профилирующей накатки шлицевых деталей при их восстановлении.
Реализация результатов работы. Технологические процессы с комплектами оснастки для восстановления шлицевых деталей карданных передач накаткой с размерным профилированием шлицевых поверхностей внедрены и прошли проверку на предприятиях:
ОАО «Новозахаркинский ремонтный завод» (1996 г.);
ОАО «Саратовский ГПЗ» (1999 г.);
ОАО «КамАЗ» (1999 г.);
ОАО «Ульяновский автомобильный завод» (2008–2009 гг.);
«Автоваз» (2009 г.).
Материалы работы используются в лекционных курсах, курсовом и дипломном проектировании студентами ФГОУ ВПО «СГАУ им. Н.И. Вавилова».
Апробация работы. Материалы исследований были доложены, обсуждены и получили положительную оценку:
на научных конференциях профессорско-преподавательского состава СИМСХ и СГАУ им. Н.И. Вавилова (Саратов, 1997–2009);
на Международных конференциях «Вавиловские чтения» (Саратов 2007–2009);
на Международных конференциях к юбилейным датам профессоров Красникова В.В., Рыбалко А.Г. и Вадивасова Д.Г. (Саратов 2008–2009);
на научно-техническом совете Саратовского государственного подшипникового завода № 3 в (1993);
на научно-техническом совете ОАО «Автоваз» (2009);
на научно-техническом совете ОАО «Ульяновский автомобильный завод»(2009);
на Международной конференции Санкт-Петербургского технического университета
(Санкт-Петербург 2007);
Публикации. По теме диссертации опубликованы 28 печатных работ, в том числе: 1 монография с подробным изложением материалов работы, 1 рекомендации, 11 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ, 1 патент на изобретение и 1 патент на полезную модель. Общий объем печатных работ составляет 13,65 п. л., из них лично автору принадлежит 9,54 п. л.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести разделов, выводов, списка использованной литературы из 209 наименований и приложений на 32 страницах. Содержит 235 страниц текста, в том числе 14 таблиц, 83 рисунка.
