Повышение эффективности ремонта соединений с натягом сельскохозяйственной техники тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.03, кандидат технических наук Хадыков, Михаил Томович

• Хадыков, Михаил Томович
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Хадыков, Михаил Томович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА ЦЕЛЕЙ

И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Прессовое соединение - соединение деталей сельскохозяйственных машин с натягом.

1.1.1. Современное состояние сельскохозяйственной техники Республики Бурятия.

1.1.2. Сборка прессового соединения запрессовкой.

1.2. Сборка соединений с натягом с использованием термовоздействия. 16 ^ 1.3.Анализ факторов, влияющих на точность соединения с натягом.

1.3.1. Влияние микрогеометрии контактных поверхностей на возник- 23 новение деформаций в охватывающей тонкостенной детали и совмещение осей сопрягаемых деталей.

1.3.2. Влияние свойств материала на деформацию и точность сопряже- 25 ния в соединениях с натягом.

1.4. Актуальность и проблемы исследований прессовых соединений.

1.5. Цели и задачи исследования.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ФОРМИРОВАНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРЕССОВОЙ ПОСАДКИ.

2.1. Анализ действующих сил и деформаций.

2.2. Разбиение области на элементы.

2.3. Математическая модель задачи теории упругости при осесимметричном нагружении кольца.

2.4. Выводы.

ГЛАВА 3. АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРЕССОВОГО

СОЕДИНЕНИЯ.

3.1. Основные положения выбора допусков и посадок прессовых соединений.

3.2. Разбиение деталей сборочного соединения на конечные элементы.

3.3. Результаты расчета на примере прессового соединения (116 с толщиной кольца Д = 2 мм.

3.3.1. Результаты расчета без применения специального программного обеспечения на ЭВМ.

3.4. Результаты расчета прессового соединения на ЭВМ по методу конечных элементов.

3.4.1. Анализ результатов расчета внутреннего кольца без отклонения формы.

3.4.2. Анализ результатов расчета внутреннего кольца с ф отклонениями формы.

3.5. Выводы по главе.

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

СОЕДИНЕНИЙ С НАТЯГАМИ.

4.1. Методика исследования.

4.2. Основные исходные данные эксперимента.

4.3. Технология и результаты измерений линейных размеров, отклонений форм и шероховатостей.

4. 3.1. Основные положения об этапах исследования.

4. 3.2. Методика и результаты исследования по первому пути.

4.3.2.1. Методика измерений.

4.3.2.2. Результаты исследований.

4.3.2.3. Анализ экспериментальных и расчетных данных.

4.3.2.4. Выводы по результатам экспериментальных исследований по первому пути.

4. 3.3. Методика и результаты исследования по второму пути.

4.3.3.1. Результаты эксперимента по изучению микроотклонений.

4.3.3.2. Результаты эксперимента по изучению макроотклонений. 110 4. 3.4. Исследования на реальных деталях сельскохозяйственных машин.

4.3.4.1. Изучение конструкции сельскохозяйственных машин с целью определения мест нахождения втулок и условий их нагружения.

4.3.4.2. Характерные неисправности и прочность соединений с натягом, технология их ремонта.

4.3.4.3. Замеры линейных размеров втулок (внутренний и наружный диаметры) и выводы по влиянию качества их поверхности на срок службы.

4.4. Выводы по главе.

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ ПРОЧНОСТИ СОЕДИНЕНИЙ С НАТЯГОМ ПРИ РЕМОНТЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ.

5.1. Анализ точности расчетов натяга прессового соединения, произведенных по разным методикам.

5.2. Анализ условия неподвижности (неразбираемости) деталей соединений с натягом.

5.3. Адресная сборка.

5.4. Рекомендации по повышению срока службы бронзовых втулок.

5.5. Расчет экономической эффективности.

5.6. Выводы по главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности ремонта соединений с натягом сельскохозяйственной техники»

Актуальность работы.

В настоящее время соединения с натягом являются неотъемлемыми частями любых машин сельского хозяйства. Не стабильное экономическое состояние, реструктуризация - изменение форм собственности в переходный период не позволяет сельскохозяйственным организациям приобретать новое дорогостоящее оборудование. Поэтому ремонт устаревшего и физически изношенного парка сельскохозяйственных машин становится одним из основных выходов из сложившейся ситуации. Качественно выполненный ремонт является гарантом жизнедеятельности сельскохозяйственного предприятия. По мере увеличения времени эксплуатации под действием тангенциальных и осевых сил происходит уменьшение натяга в следствии усталостного разрушения металла в зоне контакта, что приводит к нарушению работоспособности соединения с натягом и как следствие необходимость ремонта оборудования.

Недостаточно изучены влияние технологических процессов разборки и сборки, конструктивное состояние разобранных деталей бывших в эксплуатации и методы восстановления условия неразбираемости (неподвижности) соединения -узла машины.

По статистическим данным исследований по имеющемуся парку сельскохозяйственной техники в Республике Бурятия более одной трети отказов связаны с нарушением взаимной неподвижности (неразбираемости) соединений с натягом, потерей жесткости конструкции и износом трущихся поверхностей.Одна из причин такого положения — недостаточная изученность закономерностей деформирования соединений с натягом в широком диапазоне изменения их конструктивных параметров. Недостаточно разработаны более точные расчетные методы, позволяющие учесть объемность возникающего напряженно-деформированного состояния (НДС).

Действующие нормы расчета основываются на теории Лямэ-Гадоля, в то время, как большинство соединений с натягом имеют сравнительно небольшую длину в зоне контакта и довольно разнообразные условия нагружения. Все это выдвигает необходимость разработки более точной теории расчета НДС соединений с натягом. Отсутствуют конкретные рекомендации по определению реальной площади контакта и разработок мероприятий по повышению прочности, жесткости и износостойкости.

Большинство бронзовых втулок, входящие в двигатели внутреннего сгорания тракторов, комбайнов и грузовых автомобилей являются тонкостенными. Они под действием сил запрессовки, рабочих технологических нагрузок испытывают большие радиальные, тангенциальные напряжения и как следствие имеют большие перемещения и деформации.

Таким образом, исследование НДС при ремонте сельскохозяйственных машин, построение соответствующих расчетных зависимостей, изучение влияния качества обработки деталей, разработка мероприятий по повышению прочности соединений с натягом является актуальной задачей. Изучение всех вышеперечисленных параметров позволит более эффективно осуществить технологический процесс ремонта комбайнов, тракторов, сельскохозяйственных машин и повысить их надежность.

Основной целью работы является разработка рекомендаций по повышению эффективности ремонта соединений с натягом осесимметричных тел сельскохозяйственных машин, снижение затрат на изготовление изделий и сборку узлов на основе установления взаимосвязей параметров точности сопряжений деталей.

Объект исследований - сборочные соединения с натягом при ремонте комбайнов, тракторов и грузовых сельскохозяйственных машин.

Методы исследования. При выполнении работы использовались аналитические методы: метод матричного вычисления; метод конечных элементов; прикладной математики; теории нелинейного программирования; задачи и методы оптимизации.

Экспериментальные исследования проводились с привлечением аттестованных стандартных средств измерения. Усилия запрессовки и расспрессовки обеспечивала разрывная машина ИР5657-50, значения микронеровностей и профило-грамма были получены профилометром «калибр» модели 250, отклонения форм измерялись оптиметром вертикальным ОВЭ, индикаторным нутромером повышенной точности, рычажной скобой типа СР.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- Разработана математическая модель для соединений с натягом с учетом действующих нагрузок, которая учитывает физико-механические свойства материала, толщину стенки, макро- и микроотклонения форм, натяг.

- Предложена методика адресной сборки соединений с натягом, учитывающая реальную форму посадочных поверхностей, дающая оптимальную прочность, жесткость и увеличивающая площадь контакта.

- Разработана методика приближенного расчета реальной площади контакта в соединениях с натягом.

Практическая ценность. Разработана и доведена до практического использования методика расчета соединения с натягом по модернизированной методике конечных элементов, позволяющая повысить эффективность технологического процесса сборки деталей сельскохозяйственных машин при ремонте, точность расчета с целью ограничения предельных отклонений деталей и, как следствие, снижение себестоимости изготовления соединений с натягом. Разработана методика адресной сборки и произведен расчет натягов и условия неподвижности деталей прессового соединения. Предложена методика центробежной обработки поверхности деталей пластическим деформированием с предварительным нанесением твердого смазывающего покрытия состава: Си-Мо82.

Реализация работы. Результаты работы внедрение в СХПК Сахулинский и АООТ МТС с. Могойто, Курумканский район. Разработанное программно - методическое обеспечение используется в учебном процессе кафедры «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты» при Восточно - Сибирском государственном технологическом университете (ВСГТУ), г. Улан - Удэ.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на: научно-практических конференциях сотрудников и аспирантов Восточно-Сибирского государственного технологического университета в 1998-2004гг., г.Улан-Удэ; международной научно-практической конференции «Вестник стипендиатов ДААД» ИрГТУ, г.Иркутск, 2002г.; всероссийской научно-практической конференции «Технология и техника агропромышленного комплекса», г.Улан-Удэ, 2005г.

Публикации. По теме диссертации были опубликованы восемь печатных работ.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Хадыков, Михаил Томович, 2005 год

1. Сельское хозяйство Республики Бурятия. Статистический сборник №10-07-

2. Бурятстат. Улан-Удэ, 2004 - 156с.

3. Певзнер Я Д. Организация ремонта машин в сельском хозяйстве. Издательство «Колос», Ленинград. 1984г. - 359с.

4. Роговцев В.Л. Автомобили и тракторы. Москва. «Транспорт». 1986г. —311с.

5. Родичев В.А., Родичева Г.И. Автомобили и тракторы. Москва. «Высшая школа». 1982г.-320с.

6. Автоматизация проектирования технологии в машиностроении / Б.Е. Чели- щев, И.В. Боброва, А. Бонсалес-Сбатер; Под ред. акад. Н.Г. Бруевича.- М.: Машиностроение, 1987.-264 с : ил.

7. Андреев Г.Я., Арпеньтьев Б.М., Кибирев В.Н. Скрепление деталей в узел при тепловой сборке // Технология и организация производства. - 1969 г. - № 6. - с.99-102.

8. Андреев Г.Я., Тихонов В.Ф., Арпентьев Б.М. Повышение усталостной прочности валов в соединении с натягом, собираемых после обработки деталей тлеющим разрядом. - М, 1979 - № 10 - с.45-46.

9. Андреев Г.Я., Арпентьев Б.М., Кибирев В.Н. Скрепление деталей в узел при тепловой сборке // Технология и организация производства - 1969 . - № 6 - с.99-102.

10. Андреев Г.Я., Арпентьев Б.М., Кокшенев Б.Г. Тепловая разборка соединений с натягом // Технология и организация производства. - 1972. - № 1. - с.96-99.

11. Андреев Г.Я. Тепловая сборка колесных пар. - Харьков.: ХГУ, 1965.- 227с.: ил.

12. Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя. Т.1, 2. - М.: Машиностроение, 1979.

13. Балакшин Б.С.. Некоторые теоретические вопросы сборки машин // Вестник машиностроения. - 1962. - № 12. - с.39-44.

14. Балецкий Л.Т. Прочность прессовых соединений. - Киев: Техника, 1982. - 120 с : ил.

15. Бобровников Г.А. Прочность посадок, осуществляемых с применением холода. - М.: Машиностроение, 1971.-95 с : ил. 12 . Боревич З.И. Определители и матрицы. - М.: Наука, 1970. - 199 с : ил.

16. Бейзельман Р.Д., Цыпкин Б.В., Перель Л.Я. Подшипник качения: Справочник. - М.: Машиностроение, 1975. - 170 с : ил.

17. Бидерман В.Л., Тарабасов Н.Д. Расчеты на прочность: Сборник статей. - Выпуск 24. - М: Машиностроение, 1983,

18. Галлагер Р, Метод конечных элементов. Основы. - М.: Мир, 1984. - 428с.: ил.

19. Герасимов А.П. Точность сборочных автоматов. - М: Машиностроение, 1967.-152 с : ил.

20. Гречищев Е.С., Ильяшенко А.А.. Соединение с натягом: расчеты, проектирование, изготовление. - М: Машиностроение, 1981. - 247 с : ил.

21. ГОСТ 520-89 «Подшипники качения. Основные размеры». Государственный комитет СССР по стандартам. Москва.

22. ГОСТ 3478-79 «Подшипники качения. Основные размеры». Государственный комитет СССР по стандартам. Москва.

23. ГОСТ 2893-82. «Подшипники качения. Канавки под упорные пружинные кольца. Кольца упорные пружинные». Государственный комитет СССР по стандартам. Москва.

24. ГОСТ 3325-85 «Подшипники качения. Поля допусков и технические требования к посадочным поверхностям валов и корпусов. Посадки». Изд-во стандартов. Москва.

25. ГОСТ 3322-81. (Ст. СЭВ 1990-79). «Подшипники качения. Шарики. Технические условия». Государственный комитет СССР по стандартам. Москва.

26. Гусев А.А.. Адаптивные устройства сборочных машин. - М.: Машиностроение, 1979.-208 с.

27. Дальский A.M., Куляшова З.Б. Сборка высокоточных соединений в машиностроении». - М.: Машиностроение, 1988 . - 242 с : ил.

28. Демкин Н.Б., Рыжов Э.В.. Качество поверхности и контакт деталей машин. - М.: Машиностроение, 1981. - 230 с : ил.

29. Демкин Н.Б. и др. Физико-механические процессы в зоне контакта деталей машин: Сб. науч. Трудов. - Калининград, 1988. - 160 с : ил.

30. Демкин Н.Б.. Контактирование шероховатых поверхностей. - М.: Наука, 1970.-225 с.:ил.

31. Демкин Н.Б. Фактическая площадь касания твердых поверхностей // Известия вузов. -1962. - №4.

32. Дмитриев A.M. Исследование влияния погрешностей формы сопрягаемых поверхностей деталей на прочность прессовых соединений: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. -Р-на-Д, 1962. - 186 с: ил.

33. Дрозд М.С., Матлин М.М. Инженерные расчеты упругопластической контактной деформации. - М.: Машиностроение, 1986 . - 420 с : ил.

34. Дрозд М.С, Матлин М.М., Сидякин Ю.И. Инженерные расчеты упругопластической контактной деформации. - М.: Машиностроение, 1986. - 320 с : ил.

35. Ефимов Н.Б. Квадратичные формы и матрицы. - М.: Физматгиз, 1963. - 158 с : ил.

36. Золотаревский B.C. Механические свойства металлов. - М.: Металлургия, 1983.-352 с : ил.

37. Зенкин А.С., Арпентьев Б.М. Сборка соединений с термовоздействием. - М.: Машиностроение, 1987.- 127 с : ил.

38. Иосилевич Г.Б. Детали машин. - М.: Машиностроение, 1987. - 127 с : ил.

39. Иосилевич Г.Б. Концентрация напряжения и деформации в деталях машин. - М.: Машиностроение, 1981. - 360 с : ил.

40. Исаев А.И., Жабин А.И. Сборка крупных машин. - М.: Машиностроение, 1971.-136 с: ил.

41. Ишенко. Упругопластическое состояние тел вращения при циклическом осесимметрическим тепловом и силовом нагружении: Автореферат на соискание ученой степени канд. техн. наук. Специальность: 01.02.04. - Киев, 1984. - 23 с : ил.

42. Калашников Б.В., Бахолдин A.M., Ульшин СВ. Проектирование валов и их опор для приводов технологического оборудования. - Воронеж, 1997. - 64 с : ил.

43. Крагельский И.В. Основы расчетов на трение и износ. - М.: Машиностроение, 1977.-524 с.

44. Кацнельсон М.У., Павловской М.А., Руб М.Д. и др. Тензометрия машин пищевых производств. - М,: Машиностроение, 1968.-215 с : ил.

45. Косилов А.Г., Мещеряков Р.К. и др. Справочник технолога машиностроителя. Т.2. - М.: Машиностроение, 1985. - 495 с : ил.

46. Косилов В.В. Технологические основы проектирования автоматического сборочного оборудования. - М.: Машиностроение, 1978. - 248 с : ил.

47. Корон А.Б. Исследование влияния чистоты посадочных поверхностей на прочность сопряжений с натягом: Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук: кафедра «Технология машиностроения». - М.: МВТУ им. Баумана, 1946.-303 с : ил.

48. Корсаков B.C., Капустин Н.М., Темнельгоф К.Н. и др. Автоматизация проектирования технологических процессов в машиностроении. - М.: Машиностроение, 1985.-304 с : ил.

49. Корсаков B.C., Замятин В.К. Сборка и монтаж изделий машиностроения: Справочник. T.I - М.: Машиностроение, 1983.-480 с : ил.

50. Курносов Н.Е. Исследование величины фактической площади контакта и ее влияние на качество соединений с натягом: Автореферат дис. канд. техн. наук: 05.02.10. - М.: МВТУ им. Баумана, 1976. - 26 с.

51. Лыков А.В. Теория теплопроводности. - М.: Высшая школа, 1967.- 599с.: ил.

52. Мак-Адаме В.Ф. Теплопередача. - М.: Металлургиздат, 1961. - 215 с : ил.

53. Марьяновский М.М., Вигман А.Я. Посадки с холодом. Обмен передовым опытом: Труды всесоюзного проектно-технологического института тяжелого машиностроения. - М.: Машгиз, 1968. — 55 с : ил.

54. Матвеевский P.M. Твердые смазочные покрытия. - М.: Наука, 1977. - 109 с.

55. Методы неразрушающих испытаний /Под ред. Шарпа Р. - М.: Мир, 1972.- 495 с: ил.

56. Муценек К.Я. Автоматизация сборочных процессов, - Л.: Машиностроение, 1969.-108 с : ил.

57. Новиков М.П. Основы технологии сборки машин и механизмов. - М.: Машиностроение, 1980.- 592 с : ил,

58. Орлов П,Н,, Скороходов Е,А. и др. Краткий справочник металлиста. - М.: Машиностроение, 1986. - 960 с : ил.

59. Перель Л.Я, Подшипники качения: Справочник. - М.: Машиностроение, 1983.-588 с : ил.

60. Подгорный А.Н,, Марченко Г.А., Гончаровский П.П. Решение прикладных контактных задач методом конечных элементов. - Харьков, 1984. - 196 с : ил.

61. Пономарев Д., Бидерман В.Л., Лихарев К.К., Саверина М.М. Расчеты на прочность в машиностроении. Т. 1,2,3. - М.: Машгиз, 1959.

62. Попов В.М. Теплообмен в зоне контакта разъемных и неразъемных соединений. - М.: Энергия, 1971.- 235 с : ил.

63. Пригоровский Н.И. Методы и средство определения полей деформации и напряжении: Справочник. - М.: Машиностроение, 1983. - 210 с : ил.

64. Пригоровский Н.И. Хрупкие лаковые покрытия для исследования напряжений в деталях машин и конструкциях. - М.: Машиностроение, 1956.-427 с : ил.

65. Сяньдэн Пэ. Выполнение сопряжений с натягом с использованием теплового воздействия: Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук. 05.02.08. - М., 1961.-23 с.

66. Решетов Д.Н. Детали машин. - М.: Машиностроение, 1989. - 496 с : ил.

67. Решетов Д.Н. Работоспособность и надежность деталей машин. - М.: Высшая школа, 1974. - 206 с: ил.

68. Рыжов Э.В. Контаоная жесткость деталей машин. - М.: Машиностроение, 1966.- 191с.

69. Рыжов Э.В. Технологические методы повышения износостойкости деталей машин.-Киев: Наукова Думка, 1987. - 270 с.

70. Рыжов Э.В., Колеников Ю.В., Суслов А.Г. Контактирование твердых тел при статистических и динамических нагрузках.- Киев.: Наукова Думка, 1982. - 172 с : ил.

71. Саверин М.А. Соединение деталей с гарантированным натягом. Всесоюзный сборник: детали машин. - М.: Машгиз, 1951.-е. 55-68.

72. Сборка и монтаж изделий машиностроения: Справочник / Под ред. Корсакова B.C., Замятина В.К. Т.1. - М.: Машиностроение, 1983.- 480 с.

73. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. - М.: Мир, 1979. - 392 с: ил.

74. Солнцев Ю.П. и др. Металловедение и технология металлов / Солнцев Ю.П., Веселое В.А., Демьянцевич В.П., Кузин А.В., Чашников Д.И.. - М.: Металлургия, 1988.-512 с : ил.

75. Спицын Н.А., Яхин Б.А., Перечудов В.Н., Забулонов И.М. Расчет и выбор подшипников качения: Справочник. - М.: Машиностроение, 1977. - 130с.: ил.

76. Таборкин Г.Я. Ультразвуковой способ контроля соединений с натягом // Изв. вузов. Машиностроение. - 1969. - № 3. - с. 130-133.

77. Тарабасов Н.Д. Расчеты напряженных посадок в машиностроении. - М.: Машгиз, 1961.-267 с : ил.

78. Тензометрия в машиностроении: Справочное пособие /Под ред. Р.А. Макарова. - М.: Машиностроение, 1975 . - 288 с : ил.

79. Технология металлов / Под ред. Б.В. Кнорозов. - М.: Металлургия, 1978.- 880 с: ил.

80. Технологическое обеспечение точности сборки соединений с натягом осуществляемых с термовоздействием. / А.С. Зенкин, Б.М. Арпентьев, И.Л. Оборский, Н.Л. Козелло // Вестник машиностроения. - 1988. - № 10. - с. 43-45.

81. Точность и производственный контроль в машиностроении: Справочник /Под ред. А.К. Кутая, Б.М. Сорочкина. - Л.: Машиностроение, 1983. - 368 с : ил.

82. Тихонов В.Ф., Андреев Г.Я., Арпентьев Б.М. Несущая способность соединений с натягом собранных с воздействием тлеющего разряда // Вестник машиностроения. - 1978. - № 4. - с.35-38.

83. Федоров Б.Ф., Вавуленко Ю.А., Коренюк В.Г., Семенов Н.В. и др. Сборка машин в тяжелом машиностроении. - М.: Машиностроение, 1971.-312 с : ил.

84. Чернавский А., Снегирев Г.А., Козинцов Б.С., Боков К.Н. и др. Сборка машин в тяжелом машиностроении. - М.: Машиностроение, 1971. - 312 с : ил.

85. Шпигельбурд И.Я. Некоторые вопросы учета внутреннего трения в материале при колебаниях элементов конструкции / Новосибирский электротехнический институт. - Новосибирск, 1970. - 170 с : ил.

86. Лабаров Д.Б. Влияние технологического формирования качества восстановленных деталей на параметры дизелей. -

87. Bouden F.P. and Tabor D. "Proc. of Roy. Soc". A. v. 169, 1939.

88. Hamilton G.M. "Plastic flow in rollers loaded above the uield point 2" - Proc.Instn. Mechan. Engrs, London, 1963, 177, № 25/

89. Palmgren A. "Grundlager der Walzlager Technic". Stocholm, 1954.

90. Simon U. "Automatische Montage von Preverbindungen, Maschi- inenbauteshnik". - 1983. - s. 126.