Введение к работе
Актуальность проблемы
Дальнейшая интенсификация сельского хозяйства делает важнейшей проблему повышения долговечности сельскохозяйственной техники, эффективности ее использования, уровня технического обслуживания, ремонта и хранения.
Двигатель как энергетический элемент мобильных сельскохозяйственных шшин, на долю которого приходится наибольшее число отказов (35...45 %), определяет в значительной степени срок службы машин.
Стремление увеличить удельную мощность дизелей за счет форсирования их по среднему эффективному давлении и частоте вращения коленчатого вала с одновременным снижением удельной металлоемкости приводит к увеличению тешпнапряженности деталей, образующих камеру сгорания, что обусловливает появление термоусталостных трещин. Из всех этих деталей в наиболее тяжелом состоянии находятся сложные по конструкции и металлоемкие головки и крышки цилиндров.
Большие термомеханические напряжения и циклическая работа приводят к накоплению остаточных деформаций, которые, в свою очередь, являются причиной разрушения. При капитальном ремонте дизелей у 75...90 % головок и крышек цилиндров обнаруживаются трещины.
Способы восстановления головок и крышек цилиндров, состоящие в заварке либо стягивании трещин фигурными вставками, не повышают термоуеталостную прочность и долговечность и не гарантируют от появления новых трещин.
Поэтому в диссертации была поставлена и решена проблема, заключающаяся в теоретическом прогнозировании повышения долговечности головок и крышек цилиндров при ремонте с учетом комплексного влияния основных действующих факторов в процессе эксплуатации.
Актуальность работы подтверждается тем, что она является составной частью планов НИР СШСХ (ныне СГАУ), разработанных с учетом государственных научно-технических региональных программ и постановлений ИНТ и АН СССР и РСФСР.
Проблема повышения долговечности головок цилиндров входила в Общесоюзную научно-техническую программу на I986-I99Q гг. под номером 0.51.II, утвержденную Госкомитетом по науке и технике 16 ноля ІУ87 г., » 187.
Цель работы - повышение долговечности головок и кршек цилиндров дизелей путем снихения термомеханических напряжении, разработки новых технологий ремонта и применения качественно нового материала.
Научные положения и результаты работы, выносимые на зашиту:
-
Теоретическое обоснование увеличения долговечности головок и крышек цилиндров путем снихения температурных и механических напряжений при их восстановлении.
-
Метод определения глубины трещин в головках и крышках цилиндров и динамика их развития неразрушапфш контролем при эксплуатации дизелей.
-
Методика лабораторных исследовании термомеханических напряжений в головках и крышках цилиндров и способы -їх снижения.
4 Технологии ремонта головок и крышек цилиндров с различной глубиной тре4ин и методы снижения термомеханических напряжений при разработке новых способов их восстановления.
5. Результаты экспериментальных исследований новых способов восстановления и методы прогнозирования увеличения долговечности головок и крышек цилиндров.
Научная новизна диссертации заключается в комплексном решении проблемы повышения долговечности корпусных деталей дизелей дуте» теороткчс-ского обоснования и разработки новых технологий ремонта головок и крышек цилиндров, в результате чего:
теоретически обоснован способ расчета долговечности голоног цилиндров с учетом термомсханичесЕкх иапряжоакй к свойств пркыа-няемого материала;
предложена математическая модель огневого днипа 2 методика раочета температурных полей в головках и ксыаках цилиндров;
определен метод раочета монтажных напрядений в головках и крышках цилиндров;
рассчитаны и экспериментально обоснованы конструктивные параметры элементов, обеспечивающие снижение монтажных напряжений
в мехкдаланкых перемычках;
- разработаны технологии ремонта головок цилиндров с различ
ной глубиной трещин, обусловливающие повышение их долговечности
за счет снижения монтажних я термических напряжений (а.о. 918476,
І792І29 в положительное решение о выдаче патента);
- определен химический состав чугуноз о повышенной термоус
талостной прочностью (а.с. 1586252; 994575).
Практическая пенность работы
Результаты исследований являются ооновой для совершенствования существующих технологий ремонта и конструирования новых головок и крышек цилиндров, а также деталей, работающих в термоциклическом режиме.
Предложен и внедрен в производство комллеко мероприятий и конструктивных разработок, составляющих основу предлагаемых технологий, которые позволили:
применять усовершенствованные способы и более точные средства оценки технического состояния головок и крышек цилиндров, позволяющие правильно выбрать способ их восстановления;
разработать новые технологии ремонта, повышающие термомеханическую прочность головок и крышек цилиндров;
сконструировать оснастку для выполнения технологических операций при восстановлении;
предложить для вставных огневых днищ качественно новые по химическому составу чугуны, термоусталостная прочность которых в 4...5 раз выше существующих;
обосновать долговечность головок и крышек цилиндров дизелей
в зависимости от 'способа восстановления и конструктивных изменений.
Разработанные технологии восстановления головок и крышек цилиндров дизелей демонстрировались на международной выставке "Современное оборудование и технологические процессы для восстановления изношенных деталей и машин" стран - членов СЭВ и Югоояавия ("Ремде-тадь-83", Киев, 1983 г. и "Ремдеталь-88", Пятигорск, 1988 г»).
За разработку технологий восстановления головок цилиндров и внедрение их в производство Главный комитет ВДНХ СССР дважды награждал автора медалями (постановления J» 922-Н от I декабря 1982 г. и » 593-Я от 13 августа 1985 г.).
Разработки настоящей работы экспонировались на выставке "Молодые ученые - производству" (Саратов, 1982 г.) и Всесоюзном научно-техническом семинаре специалистов и ученых Агропрома (Саратов, 1988 г.).
Апробация работу. Результаты работы были доложены, обсуждены, экспонировались и получила положительную оценку:
на научных конференциях профессорско-преподавательского состава, научных работников и аспирантов СШСХ (Саратов, 1966-1994 гг.), ИИИСП (Москва, 1979 г.), ЧШЭСХ (Челябинск, 1985 г.), СХИ (Самара, 1991 г.);
на Всесоюзном научно-техническом совещании "Повышение эффективности исследования машиностроительного парка и обеспечение его сохранности" (Саратов, 1986 г.);
на научно-технических семинарах СССР и СНГ "Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания в АПК" (Саратов, GXCX, 1990, 1991. 1992, 1993, 1994 гг.);
на Всесоюзной научно-технической конференции ХШСХ (Харьков, 1990 г.);
ча расширенном совещании отдела главного технолога и главного кинстру:тора Уштобинского опытно-экспериментального ремонтно-механического завода (г. Уштоба, Казахстан, 1986 г.);
на расширенном совещании главных специалистов и ведущих конструкторов Ярославского моторного завода (Ярославль, 1988);
на международных научно-^охнических конференциях стран -членов СЭВ и СФРЮ "Ремдеталь-83" (Киев, 1983 г.) и "Ремдеталь-88" (Пятигорск, 1988 г.);
на технических советах специалистов специализированных заводов по ремонту дизеяьных двигателей Саратовской, Самарской, Челябинской, Оренбургской областей (РФ), Днепропетровской области (Украина).
Реализация результатов исследования
Разработаны технологии восстановления головок и крышек цилиндров дизелей ШЗ-238Ж, ЯУЗ-240Б, ЯІІЗ-24ШІД, А-4І, А-01Ы и крышек силового цилиндра 400-І40ІОІ-І компрессоров для перекачки природного газа.
Технологии внедрены в производство на 10 ремонтных заводах PCfflCP и СНГ; техническая документация выслана по запросам семи ремонтных заводов, а также на Ярославский моторный завод.
Результаты исследований внодрены в учебный процесс СГАУ при изучении дисциплин "Надежность и ремонт машин" и "Технология сельскохозяйственного машиностроения". Она представлены в учебнике "Двигатели внутреннего сгорания: Конструирование и расчет на прочность поршневых комбинированных двигателей" (Под ред. А.С. Орлина, Ы.Г. Круглова. U.; Машиностроение, 1984). 4
Публикация. По теме диссертации опубликовано 55 работ, получено 4 авторских свияетеяьства и положительное решение на выдачу патента. Подробное изложение материалов по отдельным разделам работы дано в 8 научных отчетах, прошедших государственную регистрацию.
Структура и объем диссертации. Дисоертация состоит из введения, 6 разделов и выводов, включает^-- страницы машинописного текста, z3 таблиц, J2.4рисунков. Список литературы содержит 261 наименование.
В приложения представлены документы о внедрении и производственной проверке результатов работы.
