Введение к работе
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:
-
Теоретические предпосылки повышения долговечности трибосопряжений компрессоров автомобилей КамАЗ применением комплексных покрытий.
-
Математическая модель изнашивания и химико-математическая модель процесса нанесения комплексного покрытия на детали компрессора.
-
Результаты сравнительных экспериментальных исследований трущихся деталей компрессоров с комплексными покрытиями.
-
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.
