Повышение эксплуатационной надежности цилиндровых втулок высокофорсированных дизелей дифференцированным гидродробеструйным упрочнением тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.08, кандидат наук Синчурин, Денис Васильевич

• Синчурин, Денис Васильевич
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Синчурин, Денис Васильевич

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ ПОВЫШЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ ЦИЛИНДРОВЫХ ВТУЛОК МЕТОДАМИ ПОВЕРХНОСТНО-ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИХ ДИНАМИЧЕСКОЙ НАПРЯЖЕННОСТИ

1.1 Объект исследования

1.2 Оценка основных направлений развития методов и средств для определения динамической и температурной напряженности цилиндровых втулок от действия инерционных нагрузок, сил давления газов и температурных воздействий

1.3 Основные методы усовершенствования и средства оценки усталостной прочности цилиндровых втулок

1.4 Причины потери работоспособности цилиндровых втулок

1.5 Постановка задач исследований

1.6 Выводы

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ДИФФЕРЕНЦИРОВАННОГО ГИДРОДРОБЕСТРУЙНОГО УПРОЧНЕНИЯ ЦИ Л1411Д РОВ ОЙ ВТУЛКИ ВЫСОКОФОРСИРОВАННОГО ДИЗЕЛЯ

2.1 Математическая модель напряженного состояния цилиндровой втулки высокофорсированного дизеля от действия сил инерции

2.2 Математическая модель напряженного состояния цилиндровой втулки высокофорсированного дизеля под действием сил давления газов

2.3 Методика расчета дополнительных напряжений цилиндровой втулки высокофорсированного дизеля от внутреннего давления

2.4 Методика расчета температурных напряжений на внутренней поверхности цилиндровой втулки

2.5 Анализ напряженно-деформированного состояния цилиндровой втулки методом конечных элементов

2.6 Оценка виброударного нагружеиия цилиндровой втулки при гидродробеструйной обработке

2.7 Выводы

ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ЦИЛИНДРОВЫХ ВТУЛОК НА РАЗВЕРНУТЫХ РАБОТАЮЩИХ ДИЗЕЛЯХ

3.1 Методика экспериментальных исследований напряженного состояния цилиндровых втулок

3.2 Выбор метода исследования и его подготовка для определения напряженного состояния цилиндровой втулки

3.3 Проведение экспериментальных исследований определения напряженного состояния цилиндровой втулки от действия динамических нагрузок па развернутом дизеле

3.4 Оценка точности экспериментов и погрешности измерений

3.5 Выводы

ГЛАВА 4.РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МЕТОДА ДИФФЕРЕНЦИРОВАННОГО ГИДРОДРОБЕСТРУЙНОГО УПРОЧНЕНИЯ ЦИЛИНДРОВЫХ ВТУЛОК ВЫСОКОФОРСИРОВАННЫХ ДИЗЕЛЕЙ

4.1 Метод дифференцированного гидродробеструйного упрочнения наружной поверхности цилиндровой втулки высокофорсированного дизеля

4.2 Планирование многофакторного эксперимента при дифференцированном гидродробеструйном упрочнении цилиндровой втулки

4.3 Выводы

ГЛАВА 5. РЕЗУЛЬТАТЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ ЦИЛИНДРОВЫХ ВТУЛОК ВЫСОКОФОРСИРОВАННЫХ ДИЗЕЛЕЙ МЕТОДОМ ДИФФЕРЕНЦИРОВАННОГО

ГИДРОДРОБЕСТРУЙНОГО УПРОЧНЕНИЯ

5.1 Оценка эксплуатационной надежности цилиндровой втулки после дифференцированной гидродробеструйной обработки

5.2 Оценка повышения эксплуатационной надежности цилиндровых втулок в условиях дифференцированного гидродробеструйного упрочнения

5.3 Экономический эффект от внедрения технологического метода дифференцированного гидродробеструйиого упрочнения цилиндровых втулок

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эксплуатационной надежности цилиндровых втулок высокофорсированных дизелей дифференцированным гидродробеструйным упрочнением»

ВВЕДЕНИЕ

При переходе на изготовление форсированных дизелей нового поколения возрастают требования к работоспособности и надежности конструкций. Из-за тенденции постоянного форсирования дизелей по параметрам частоты вращения и термодинамического цикла возрастает величина динамической напряженности деталей, снижается эксплуатационная надежность, что вызывает необходимость полностью использовать факторы, влияющие на износостойкость и усталостную прочность. Например, в мировом дизелестроении за последние 10 лет возросло среднее эффективное давление четырехтактных дизелей от 1,0 МПа до 3,0 МПа, которое является одним из эффективных показателей рабочего цикла форсирования дизелей [1]. В качестве основных путей повышения работоспособности и долговечности деталей ДВС можно отметить следующее: соблюдение технической эксплуатации, совершенствование конструкций, улучшение метода расчета на прочность, а также применение методов упрочняющей технологии.

Качественная характеристика современной продукции машиностроения должна оцениваться работоспособностью и долговечностью при низкой себестоимости изделия и малом расходе металла. Критериями оценки качества ответственных деталей являются шероховатость поверхности, точность выполняемых размеров, а также, по отношению к безотходным технологическим методам в машиностроении, физико-химические свойства поверхностных слоев: наклеп (глубина, степень), рельеф микрогеометрии (надрез от инструмента, радиус впадины - выступа), остаточные напряжения (величина, знак, характер распределения), которые имеют превалирующие значения в обеспечении надежности, а также работоспособности конструкции в большинстве случаев.

Увеличение агрегатной и цилиндровой мощностей форсированных дизелей приводит к увеличению размеров цилиндровых втулок. Необходимо проводить проверку надежности цилиндровых втулок по критерию «усталостная прочность», т.к. большинство поломок (на основании практики ремонта и литературных данных) вызвано усталостными разрушениями в характерных участках с наличием концентраторов напряжения.

Дальнейшее форсирование дизелей требует проведения специальных исследований по повышению усталостной прочности цилиндровых втулок методами поверхностного пластического деформирования (ППД).

Упрочнение поверхностным пластическим деформированием является одной из главных проблем в ресурсосберегающем технологическом процессе производства современных деталей машин. Такое большое значение проблемы ППД объясняется следующими основными особенностями:

- поверхностный слой цилиндровой втулки в условиях эксплуатации имеет малое противостояние усталости из-за возникновения и развития усталостных трещин, коррозии, природной склонности к возникновению концентрации напряжений, износа и других факторов;

- максимальные динамические напряжения возникают в поверхностном слое от изгиба и кручения, которые являются главными видами нагрузки на детали.

Следовательно, специальные исследования по повышению усталостной прочности должны быть направлены на оптимальное упрочнение конструкции цилиндровой втулки и сведению к минимуму вредного влияния указанных особенностей, а также разработку специальной технологической подготовки методами ППД.

Актуальность темы определяется необходимостью повышения эксплуатационных характеристик и обеспечения работоспособности цилиндровых втулок па весь период эксплуатации форсированных дизелей, т.к. втулки являются рессурсоопределяющими деталями дизеля. Потеря работоспособности втулки наблюдается из-за усталости материала под действием

циклических нагрузок, в результате которых зарождаются усталостные трещины. Наличие на поверхности цилиндровых втулок шероховатости, резких конструктивных элементов способствуют концентрации напряжений, величина которых может превысить предел усталости металла.

В целях снижения образования усталостных трещин и концентрации напряжений от рабочих нагрузок необходимо направленно воздействовать на эти участки упрочняющими методами ППД. Упрочнением поверхностного слоя при помощи ППД и образованием до начала эксплуатации благоприятных начальных технологических остаточных напряжений различных деталей занимались такие ученые как И.В. Кудрявцев [2], А.Н. Овсеенко [3], А.Г. Суслов [4], С.П. Косырев [5] и многие другие. Но в технической литературе отсутствует информация об исследованиях динамически напряженного состояния цилиндровой втулки па развернутых работающих дизелях, не создана методика и программа их испытаний на динамическую прочность. Без учёта динамических напряжений в поверхностном слое втулки исключается возможность применения ресурсосберегающих технологических методов ППД для повышения ее работоспособности, так как основным критерием эффективности оценки ППД являются значения остаточных напряжений, задаваемых в поверхностных слоях цилиндровой втулки, равные значению динамических рабочих напряжений. Вопросы локального воздействия ППД на определенные участки были рассмотрены в работах, посвященных исследованию коленчатых валов Марьиной H.JI. [6], шатунных подшипников Горшкова Е.А. [7], шатунов Сорокиной JT.A. [8], но их исследования не подходят для тонкостенных цилиндровых втулок, работающих в другой системе нагружения и воздействия температуры.

Актуальность возрастает при разработке и модернизации ОАО «Волжский дизель им. Маминых» V - образной и рядной модификаций семейства высокофорсированных дизелей ЧН 21/21, для стандартной и передвижной энергетики: для маневренных тепловозов ТГМ — 4 - дизель 6ЧН 21/21, дизель генератор ДГР 500/1500, для грузовых автомобилей БелАЗ - дизель 6ДМ-21А, для буровых установок - силовой агрегат СА - 10.

Выполнение работ по решению проблемы повышения работоспособности цилиндровых втулок представляет собой часть исследований, входящих в комплекс научно-технических программ ОАО «Волжский дизель им. Маминых»: 015.05 «Создание и освоение производства локомотивов большой секционной мощности и высокопроизводительных машин для ремонта железнодорожных путей», 013.07 «Создание и освоение производства новых типов двигателей внутреннего сгорания и агрегатов на их базе», и другого целевого комплекса программ по развитию двигателестроения и машиностроения.

Актуальность работы вызвана отсутствием исследований, которые позволяют определить картину напряжений сложных поверхностей с разным переменным сечением под действием рабочих нагрузок (в данном случае действие инерционных сил, сил рабочего давления газов и температуры). Отсутствует научно-обоснованная технология выравнивания этих напряжений в поверхностном слое цилиндровой втулки, направленная на повышение усталостной прочности в различных участках, в зависимости от напряженно-деформированного состояния цилиндровой втулки.

Цель работы и основные задачи: повышение эксплуатационной надежности цилиндровых втулок методом дифференцированного гидродробеструйного упрочнения наружной поверхности с получением равномерного распределения напряжений на ней, под воздействием рабочих нагрузок.

Па основании изучения состояния вопроса и предварительного анализа перспективных путей повышения эксплуатационной надежности цилиндровых втулок для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать технологию упрочнения наружной поверхности цилиндровой втулки, позволяющую варьировать упрочнением поверхностного слоя в пределах 10- ЮОМПа.

2. Разработать модель влияния факторов эксперимента на свойства упрочненного поверхностного слоя на основе исследования напряженно-

деформированного состояния цилиндровой втулки под влиянием инерционных сил, сил рабочего давления газов и температуры с применением метода дифференцированного гидродробеструйного упрочнения, а также выявить закономерности распределения остаточных напряжений в поверхностном слое.

3. Разработать методику проведения экспериментальных исследований напряженно-деформированного состояния цилиндровых втулок на работающем развернутом дизеле.

4. Разработать технологический способ дифференцированного гидродробеструйного упрочнения наружной поверхности цилиндровой втулки с обоснованием технологических режимов и провести экспериментальную проверку эффективности предлагаемого метода.

5. На основе результатов исследования провести оценку повышения эксплуатационной надежности и технико-экономическую оценку эффективности внедрения в производство.

Объектом исследования являются цилиндровые втулки для высокофорсированных дизелей ряда 6ЧН 21/21 изготовления ОАО «Волжский дизель им. Маминых».

Научная новизна.

1. Предложена и научно обоснована технология упрочнения наружной поверхности цилиндровой втулки с выбором режимов упрочнения, позволяющая на основании оценки напряженно-деформированного состояния от рабочих нагрузок активно управлять процессом гидродробеструйного упрочнения и выравнивать напряжения по сложному профилю наружной поверхности, повышая циклическую прочность и долговечность.

2. Разработано научное обоснование технологической подготовки выполнения операции дифференцированного гидродробеструйного упрочнения путем:

- разработки математической модели напряженно-деформированного состояния цилиндровых втулок при нагружении силами инерции;

- разработки математической модели напряженно-деформированного состояния цилиндровых втулок под действием рабочего давления газов;

- разработки методики определения температурных напряжений.

На основании разработанных математических моделей получена схема распределения напряжений по сложному профилю наружной поверхности цилиндровой втулки, необходимая для последующего применения упрочняющей технологии и повышения циклической прочности.

3. Предложен и обоснован способ дифференцированного гидродробеструйного упрочнения с проведением эксперимента при варьировании режимов обработки (время, давление жидкости, диаметр дроби), позволяющий подобрать режимы упрочнения для задания необходимой величины начальных остаточных напряжений.

Методы и средства исследований.

Теоретические исследования проводились с помощью расчетпо-аналитических методов, использовались положения технологии машиностроения, строительной механики стержневой системы, теории упругости, теории сопротивления материалов, теории вероятностей и математической статистики, а также методом конечных элементов на ЭВМ. Экспериментальные исследования напряженно-деформированного состояния цилиндровой втулки проводились в лабораторных условиях с использованием современных измерительных средств, компьютерной технологии и обработкой результатов экспериментов статистическими методами в лаборатории ОАО «Волжский дизель им. Маминых» и научных лабораториях СГТУ имени Гагарина ТО.А.

На защиту выносятся:

1. Технология упрочнения наружной поверхности цилиндровой втулки гидродробеструйным методом, позволяющая изменять упрочнение поверхностного слоя в пределах 10 - ЮОМПа.

2. Методика технологической подготовки выполнения операции упрочнения, разработанная на основе математических моделей определения

напряженно-деформированного состояния цилиндровых втулок от действия сил инерции, сил давления газов, а также температурных воздействий.

3. Способ дифференцированного гидродробеструйного упрочнения наружной поверхности цилиндровой втулки с обоснованием рациональных технологических режимов и экспериментальная модель данного процесса.

Практическая ценность и реализация результатов работ.

Разработан способ повышения эксплуатационной надежности на основе технологии упрочнения наружной поверхности цилиндровой втулки, позволяющей изменять режимы обработки на различных участках наружной поверхности дифференцированным гидродробеструйный упрочнением в соответствии со схемой распределения напряжений.

Данная технология позволяет задать начальные остаточные напряжения сжатия в поверхностном слое для получения уравновешенного напряженного состояния цилиндровой втулки во время эксплуатации, что снижает образование усталостных трещин, тем самым повышая цикловую прочность и долговечность. По результатам выполненных работ, эксплуатационная надежность цилиндровых втулок по критерию долговечности увеличена на 28%.

Результаты и положения по повышению эксплуатационной надежности цилиндровых втулок высокофорсированных дизелей внедрены на предприятиях ОАО «Волжский дизель им. Маминых», ООО «ГЖР Дизельсервис», ОАО «Тяжмаш», специализирующихся на изготовлении и ремонте цилиндровых втулок дизелей и подобных деталей тел вращения.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на 5 конференциях различного уровня:

- на IV Всероссийской молодежной научно-технической конференции с международным участием «Россия молодая: передовые технологии - в промышленость!» (Омск, 2011 г.);

- на XXV Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-25» (Саратов, 2012 г.);

- на Международной научно-практической конференции «Образование и наука: современное состояние и перспективы развития» (Тамбов, 2013 г.);

- на I Международной конференции «Научные аспекты инновационных исследований» (Самара, 2013 г.);

на III Международной научно-технической конференции «Промышленность региона: проблемы и перспективы инновационного развития» (Гродно, 2013г.)

- на ежегодной научно-технической конференции кафедры «Технология и автоматизация машиностроения» Балаковского института техники, технологии и управления СГТУ им. Ю.А. Гагарина (2009 - 2013 г.г.).

Публикации. В ходе работы над диссертацией опубликовано 10 работ, в том числе 3 статьи в изданиях, включенных в перечень ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа включает в себя введение, пять глав, общие выводы, список используемой литературы из 104 наименований. Текст диссертационной работы изложен на 138 страницах машинописного текста, содержащего 42 рисунка, 36 таблиц.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ ПОВЫШЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ

ЦИЛИНДРОВЫХ ВТУЛОК МЕТОДАМИ ПОВЕРХНОСТНО-ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИХ ДИНАМИЧЕСКОЙ НАПРЯЖЕННОСТИ

При изготовлении и эксплуатации деталей машин на их поверхностях образуются неровности и микроперовности, а слой металла, непосредственно прилегающий к поверхности, изменяет структуру, фазовый и химический состав, в нем возникают остаточные напряжения.

В условиях эксплуатации поверхностный слой различных деталей подвергается наиболее сильному физико-химическому воздействию: механическому, тепловому, магнитоэлектрическому, световому, химическому и-др. В большинстве случаев у деталей начинают ухудшаться служебные свойства поверхности: износ, эрозия, кавитация, коррозия, усталостные трещины и другие разрушения, развивающиеся на поверхности. Поэтому к поверхностному слою предъявляются обычно более высокие требования, чем к основной массе детали.

Следует отметить, что физико-механические свойства поверхностного слоя деталей изменяются при изготовлении, а затем - во время эксплуатации под воздействием силовых, температурных и других факторов [9].

Под действием циклических нагрузок наблюдается потеря работоспособности деталей, причиной которой является усталость материала. Многолетний опыт эксплуатации различных конструкций убеждает в том, что качество поверхности и геометрическая форма является одним главных факторов, определяющих усталостную прочность деталей. Наличие на поверхности детали, работающей в условиях циклической нагрузки, отдельных дефектов,

шероховатости, резкие конструктивные элементы, способствуют концентрации напряжений, величина которых может превысить предел усталости металла.

Упрочняющие методы поверхностно-пластического деформирования (ППД) поверхностного слоя сильно влияют на усталостную прочность деталей, по данным исследования [10], [11], наклеп растягиванием или сжатием повышает усталостную прочность деталей машин до 40% в зависимости от вида пластической деформации.

Изучению процессов поверхностно-пластического деформирования (ППД) деталей посвящены работы И.В. Кудрявцева [2], М.А. Балтера [12], А.Н. Овсеенко [3], Ж.А. Мрочека и Л.М. Кожуро [13], Б.А. Кравченко [14], В.М. Смелянского [15], А.Г. Суслова [4], С.С. Макаревича [16], A.M. Сулимы [17], Л.Г. Одинцова [9], С.П. Косырева [18], [19], [5] и др. Их исследованиями доказано, что эксплуатационные свойства деталей машин достигаются упрочнением поверхностного слоя при помощи ППД и образованием до начала эксплуатации благоприятных начальных технологических остаточных напряжений.

С точки зрения энергетических возможностей и качественных изменений состояния деформируемого материала актуально применение динамических методов пластического деформирования: дробеструйный, виброударный, виброконтактный, гидродробеструйный, пневмодинамический, ротационный, ударная чеканка, ультразвуковой наклеп, гидрогалтовка дробью и др.

Одним из наиболее важных результатов обработки ППД является возникновение в металле остаточных напряжений сжатия [20]. Причина возникновения остаточных напряжений сжатия заключается в том, что поверхностные слои металла увеличиваются в объеме при пластической деформации, а нижележащие слои препятствуют этому. Под воздействием остаточных напряжений сжатия оказываются верхние слои, а под воздействием остаточных растягивающих напряжений - нижние слои.

При обработке ППД улучшаются физико-механические свойства поверхностного слоя и изменяется микрорельеф поверхности в результате повышения предела текучести, твердости и сопротивления отрыву.

При ГТПД достигаемый эффект упрочнения деталей проявляется по разному и приводит к значительному увеличению долговечности и повышению предела выносливости в коррозионно-активных средах за счет изменения микрорельефа поверхностного слоя и механических свойств [21].

Обработке ППД могут подвергаться не только все поверхности детали, но и отдельно участки концентраторов напряжений (отверстия, галтели, пазы) [22].

Однако технологические процессы ППД и механической обработки наряду с вышесказанными преимуществами создают остаточные напряжения в виде неоднородного силового поля, которые вызывают усталостные трещины и коробление. Формирование неоднородного силового поля технологических остаточных напряжений проследить последовательно очень сложно, так как задача не имеет ни теоретического, ни экспериментального решения. Имеющиеся немногочисленные теоретические разработки базируются на определении начальных технологических остаточных напряжений в режиме «насыщения», который практически не меняет картину напряженно-деформированного состояния поверхностного слоя.

Начальные технологические остаточные напряжения зависят от рабочих и монтажных напряжений конструкции, которые должны учитываться при дифференцированном ППД поверхностного слоя [23].

1.1 Объект исследования.

Основной и главной задачей технологии машиностроения является изготовление деталей заданного качества в установленные сроки и обеспечение их эксплуатационной надежности при минимальных затратах труда и ресурсов. Для этого решения эффективным направлением является технологическое обеспечение оптимальных для заданных условий эксплуатации параметров состояния поверхностного слоя, а также точности изготовления деталей и сборки машин [23].

В современных дизелях настолько возросло значение динамических нагрузок, что каждое дальнейшее форсирование по критериям частоты вращения и термодинамического цикла коленчатого вала потребует выполнения комплекса работ, связанных с увеличением эксплуатационной надежности цилиндровых втулок [24]. Например, при форсировании дизеля с повышением максимального давления цикла будет возникать увеличение напряжения знакопеременного изгиба, увеличение давления газа и колебательных процессов в цилиндровых втулках. Оценка величины динамических напряжений и нагружающих сил позволяет определить целесообразность и возможность принятой степени форсирования и дать общее представление о прогнозируемой работоспособности этих дизелей [25].

Четырехтактный высокооборотный дизель 6ЧН21/21 из нового ряда с разнообразным уровнем форсировки по критериям частоты вращения и термодинамического цикла коленчатого вала (рисунок 1.1), выпускаемый ОАО «Волжский дизель имени Маминых», широко используется в народном хозяйстве: для маневрового тепловоза ТГМ-4 (мощность "Ые = 552 кВт) [26], для автомоторис и дизельпоездов (мощность 1Че = 736 кВт) [27], для автопоездов [28] и карьерных автосамосвалов БелАЗа большой грузоподъемности (мощность N0=772 кВт) [29], для буровых установок с силовым агрегатом СА-10 (мощность 464 кВт) [30].

При отмеченном выше форсировании дизелей ряда 6ЧН21/21 по критерию термодинамического цикла необходимо связать повышение эксплуатационной надежности цилиндровой втулки с изучением конструктивных и технологических особенностей этого изделия, а также рассмотреть неравномерность распределения динамических напряжений в поверхностном слое, напряженно-деформированное состояние, способы поверхностно-пластического деформирования.

Рисунок 1.1 - Дизель - генератор ДГР 500/1500 с дизелем 6ЧН21/21.

В качестве объекта исследования рассматривались цилиндровые втулки высокофорсированного дизеля 6ЧН21/21 изготовления ОАО «Волжский дизель имени Маминых». Цилиндровые втулки устанавливаются в отсеках блок-картера в количестве 6 шт. на дизель. Конструкция цилиндровой втулки представляет собой тело вращения, состоящее из уплотнительного фланца и оболочки с небольшими перепадами диаметров от 1,5 до 3 мм по наружной поверхности

(рисунок 1.2). В нижней части конструкции имеются проточки под установку резиновых уплотнителей. По внутренней поверхности 021 ОН7(+0'046) происходит перемещение поршня по время работы. Цилиндровая втулка устанавливается в блок наружным пояском 0239,97.о.о4 до упора во фланец.

Рисунок 1.2 - Цилиндровая втулка высокофорсированного дизеля 6ЧН 21/21.

На наружной поверхности имеется два участка обнижения 0237±О,5, в этих зонах происходит охлаждение цилиндровой втулки во время работы. Галтель

_|_Q 2

перехода от обнижения к фланцу выполнена радиусом R2 " мм, остальные - RIO мм (рисунок 1.3).

Цилиндровая втулка изготавливается из легированного чугуна марки АХНММ по ТУ 24.06.06.043-90 по следующему химическому составу: -углерод (С)-2,9...3,3%;

- марганец (Мп) - 0,85... 1,25;

- кремний (Si) - 1,5...2,0; -фосфор (Р) <0,1; -сера (S) <0,1;

-хром (Cr)-0,4...0,6;

- никель (Ni) -1,1 ... 1,5;

молибден (Мо) - 0,4...0,6; медь (Си)-0,25...0,45.

'ШВ

I 1

!

г

1!

8! ./Ра 2,5

....

Р2ЮН7

Ф262Ш.т7!

¡та

■*239.97„

-ЙЙ

Ф237±0.5

<¿230..

■от

«а2.5 / I/ ИСТ

*238дбф

«7 2,5

Я2'

! I

ГЧ;

№

ч *1

Рисунок 1.3 - Конструкция цилиндровой втулки комбинированного высокофорсированного дизеля.

Данный легированный чугун обладает износостойкостью, что позволяет работать в условиях ударного абразивного изнашивания, небольшой коррозионно-стойкостью из-за включения в состав хрома, никеля и меди, молибден добавляет - жаростойкость. Чугун обладает следующими

характеристиками прочности: временное сопротивление при растяжении о» = 350 МПа, твердость 217 - 285 ИВ.

Помимо перечисленных свойств, данный легированный чугун обладает хорошей пластичностью из-за низкого содержания фосфора, а также баланса пропорций легирующих элементов - кремния, никеля и меди, что позволяет использовать для данного материала упрочняющую дробеструйную технологию (упоминание о дробеструйной обработке чугуна встречается в работах П.Н.Сидуля [31]).

В конструкторской документации указаны показатели качества: ресурс втулки должен обеспечиваться на весь период эксплуатации дизеля (20000-25000 час) и уровень остаточных напряжений на поверхностях цилиндровой втулки не должен превышать 30...50 МПа.

Верхним уплотняющим фланцем втулка прижимается крышкой цилиндра к блоку через медную прокладку уплотнения газового стыка. Нижний пояс втулки цилиндра (от просачивания охлаждающей жидкости в поддон дизеля) уплотнен круглыми резиновыми кольцами, которые устанавливаются в канавки на цилиндровой втулке. Цилиндровая втулка охлаждается через отверстия в блоке-картере, которые выполнены напротив каждого цилиндра, жидкостью, поступающей из центрального водяного канала.

Высокие требования предъявляются к внутренней поверхности цилиндровой втулки: обеспечение малого отклонения поверхности отверстия от идеальной геометрической формы цилиндра, что достигается финишной операцией - хонингованием зеркала цилиндра крупнозернистыми алмазными брусками. Этой же операцией компенсируется остаточная деформация втулки путем снятия припуска в процессе хопинговапия. В данной работе не рассматривается технология упрочнения внутренней поверхности, интерес представляет наружная поверхность, с наличием перепадов диаметров, концентраторов напряжений и процессов, возникающих при работе цилиндровой втулки.

1.2 Оценка основных направлений развития методов и средств для определения динамической и температурной напряженности цилиндровых втулок от действия инерционных нагрузок, сил давления газов и

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Синчурин, Денис Васильевич, 2014 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Стефановский B.C. Испытание двигателей внутреннего сгорания / Б.С.Стефановский, Е.А.Скобцов, Е.К.Корси. — М : Машиностроение, 1972. — 368 с.

2. Кудрявцев И.В. Современное состояние и основные направления в области упрочнения деталей машин поверхностным наклепом / И.В.Кудрявцев. — М : Машгиз, 1958. —43 с.

3. Овсиенко A.M. Технологическое обеспечение качества изделий машиностроения / А.Н.Овсиенко. — М : УМО, 2004. -— 296 с.

4. Суслов А.Г. Качество поверхостного слоя деталей машин / А.Г.Суслов. — М : Машиностроение, 2000. — 320 с.

5. Косырев С.П. Безотходные технологические методы повышения работоспособности элементов КШМ высокофорсированных дизелей / С.П.Косырев. — Балаково : Вирма, 1997. — 48 с.

6. Марьина Н.Л. Совершенствование технологии изготовления коленчатых валов форсированных дизелей на основе применения дифференцированного гидродробеструйного упрочнения и композиционных материалов: дис.... кап.тех.наук: 05.02.08 / Марьина Надежда Леонидовна. — Саратов, 2009. — 165 с.

7. Горшков Е.А. Совершенствование технологии изготовления подшипников скольжения на основе комплексного применения дифференцированного гидродробеструйного упрочнения и композиционных материалов: дис.... кан.тех.наук: 05.02.08 / Горшков Евгений Александрович. — Саратов, 2008. — 153 с.

8. Сорокина Л.А. Повышение эксплуатационной надежности шатунов высокоформированных дизелей технологическими методами: дис.... кан.тех.наук: 05.02.08 / Сорокина Любовь Александровна. — Саратов, 2005. — 134 с.

9. Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием / Л.Г.Одинцов. — M : Машиностроение, 1987. — 327 с.

10. Серенсен C.B. Несущая способность и расчет деталей машин па прочность. Руководство и справочное пособие / C.B.Серенсен и др. — M : Машиностроение, 1975. — 468 с.

П.Евдокимов В.Д. Технология упрочнения машиностроительных материалов: Учебное пособие-справочник / В.Д.Евдокимов, Л.П.Клименко, А.Н.Евдокимова. — Одесса : Изд-во НГГУ им. Петра Могилы, 2005. — 352 с.

12. Балтер М.А. Упрочнение деталей машин / М.А.Балтер. — M : Машиностроение, 1978. — 184 с.

13. Мрочек Ж.А. Прогрессивные технологии восстановления и упрочнения деталей машин : Учебное пособие для машиностроительных специальностей вузов / Ж.А.Мрочек, Л.М.Кожуро, И.П.Филонов. — Мн : Технопринт, 2000. — 268 с.

Н.Кравченко Б.А. О точности различных методов определения глубины упрочненного слоя на деталях / Б.А.Кравченко // Вестник машиностроения. — 1978. —№11. —С. 35-37.

15. Смелянский В.М. Механика упрочнения деталей поверхостноым пластическим деформированием / В.М.Смелянский. — M : Машиностроение, 2002. — 299 с.

16. Макаревич С.С. Остаточные напряжения / С.С.Макаревич, Ж.А.Мрочек, М.Ф.Пашкевич, Л.М.Кожуро. — Мн : Технопринт, 2003. — 220 с.

17. Сулима А.М. Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей машин / А.М.Сулима, В.А.Шулов, Ю.Д.Ягодкин. — M : Машиностроение, 1988. — 240 с.

18. Косырев С.П. Эксплуатационная надежность при упрочняющих технологических способах обработки деталей машин / С.П.Косырев, И.О.Кудашева, А.А.Землянский. — Саратов : Сарат.гос.техн.ун-т, 2010. — 88 с.

19. Косырев С.П. Концентрация остаточных напряжений в коленчатом вале форсированнного дизеля в условиях поверхностного пластического деформирования / С.П.Косырев, И.О.Кудашева, Н.Л.Марьина // Ремонт, восстановление, модернизация. — 2011. — №5. — С. 35-38.

20. Подзей A.B. Технологические остаточные напряжения / А.В.Подзей, А.М.Сулима, М.И.Евстигнеев и др. — М : Машиностроение, 1973. — 216 с.

21. Кравчук B.C. Сопротивление деформированию и разрушению поверхостно-упрочненных деталей машин и элементов конструкции: монография / В.С.Кравчук, А.А.Юсеф, А.В.Кравчук. — Одесса : Астропринт, 2000. — 160 с.

22. Бабичев А.П. Справочник инженера-технолога в машиностроении / А.П.Бабичев и др. — Ростов н/Д : Феникс, 2005. — 541 с.

23. Косырев С.П. Технологическое вибрационное старение коленчатых валов форсированных дизелей / С.П.Косырев, Н.Л.Марьина. — Старый оскол : ТНТ, 2011. — 144 с.

24. Синчурин Д.В. Анализ методов повышения эксплуатационной надежности цилиндровых втулок высокофорсированных дизелей/Д.В.Синчурин // Научный журнал «Новый университет». Йошкар-Ола. — 2011. —- №4. — С. 30-33.

25. Цветков В.Т. Двигатели внутреннего сгорания / В.Т.Цветков. — Харьков : ХГУ, I960, —656 с.

26. Володин А.И. Локомотивные двигатели внутреннего сгорания / А.И.Володин. — М : Транспорт, 1990. — 239 с.

27. Нотик З.Х. Тепловозы ЧМЭЗ, ЧМЭЗТ, ЧМЭЗЭ. Пособие машинисту. / З.Х.Нотик - 2-е изд., перераб. и доп.. — М : Транспорт, 1996. — 444 с.

28. Высоцкий М.С. Магистральные автопоезда МАЗ / М.С.Высоцкий и др. — М : Машиностроение, 1988. — 176 с.

29. Мариева П.Л., Анистратова К.Ю. Карьерная техника ПО БЕЛАЗ: Справочник / П.Л.Мариева, К.Ю.Анистратова. — М : ООО «НТЦ Горное дело», 2007. —456 с.

30. Гусман A.M. Буровые комплексы. Современные технологии и оборудование / Коллектив авторов по общей редакцией А.М.Гусмана и К.П.Порожского:. — Екатеринбург : УГГГА, 2002. — 592 с.

31. Сидуля П.Н. Справочник по машиностроительным материалам / П.Н.Сидуля. — М : МАШГИЗ, 1955. — Т. 3 : 358 с.

32. Синчурин Д.В. Анализ безотходных технологических методов повышения работоспособности цилиндровых втулок. / Д.В.Синчурин, Н.Л.Марьина // Математические методы в технике и технологиях ММТТ - 25: XXV Международная научная конференция. Сборник трудов. — Саратов, 2012. — С. 36-38.

33. Тимошенко С.П. Пластины и оболочки / С.П.Тимошенко, С.Войновский-Кригер. — М : Наука, 1966. — 635 с.

34. Синчурин Д.В. Оценка развития методов и средств для определения напряженного состояния цилиндровых втулок / Д.В.Синчурин, Н.Л.Марьина // Россия молодая: передовые технологии в промышленность: IV Всероссийская молодежная научно-техническая конференцияс международным участием. Сборник статей. — Омск : Изд.: ОмГТУ, 2011. — С. 125-127.

35. Ваншейдт В.А. Конструирование и расчеты прочности судовых дизелей / В.А.Ваншейдт. — Л : Судостроение, 1969. — 639 с.

36. Лурье А.И. Статика тонкостенных упругих оболочек / А.И.Лурье. — М : Гостехиздат, 1947. — 252 с.

37. Савин Г.Н. Распределение напряжений возле отверстия в оболочках / Г.Н.Савип. — Киев : Наукова думка, 1969. — 887 с.

38. Карпов Е.В. Концентрация напряжений и разрушение вблизи круговых отверстий в композитных элементах конструкций: диссертация канд.физ.-мат.наук 01.02.04 / Карпов Евгений Викторович. — Новосибирск, 2002. — 119 с.

39. Ваншейдт В.А. Дизели. Справочник / В.А.Ваншейдт. — Л : Машиностроение, 1977. — 599 с.

40. Зенкович O.K. Метод конечных элементов в технике. / О.К.Зенкович. — М : Мир, 1975. —541 с.

41.Кривов В.Г. Применение метода конечных элементов к расчету прочности деталей ДВС / В.Г.Кривов, Б.И.Василевский // Двигателестроение. — 1986. —№11. —С. 21-22.

42. Василевский Б.И. Дискретная модель и граничные условия в расчете шатуна методом конечных элементов / Б.И.Василевский. — JT : ЦНИДИ, 1997. — 259 с.

43. Иванов В.П. Повышение надежности втулок цилиндров транспортных дизелей / В.П.Иванов. — М : Транспорт, 1976. — 175 с.

44. Давыдов Г.А. Температурные напряжения в деталях судовых дизелей / Г.А.Давыдов, М.К.Овсянников. — JI: Судостроение, 1969. — 247 с.

45. Долецкий В.А. Увеличение рессурса машин технологическими методами / В.А.Долецкий. — М : Машиностроение, 1978. — 215 с.

46. Вершинина Н.И. Исследование возможности повышения стабильности макрогеометрии чугунных гильз цилиндров с помощыотермообработки / Н.И.Вершинина, О.М.Епархин, Б.М.Асташкевич // Двигателестроение. — 1990. — №8. — С. 40-42.

47. Долецкий В. А. Увеличение ресурса машин технологическими методами / В.А.Долецкий, В.Н.Бунтов, Ю.А.Легенкин. — М : Машиностроение, 1978. — 213 с.

48. Коцюбинский О.Ю. Стабилизация размеров чугунных отливок / 0.10.Коцюбинский. — М : Машиностроение, 1974. — 296 с.

49. Рагульскис K.M. Вибрационное старение / К.М.Рагульскис. — Л : Машиностроение, 1987. — 272 с.

50. Орлин A.C. Двигатели внутреннего сгорания. Конструкция и расчет на прочность поршневых и комбинированных дизелей / А.С.Орлин, М.Г.Круглов. — М : Машиностроение, 1984. —238 с.

51.Пимошенко А.П. Комплексные методы повышения надежности цилиндровых втулок судовых дизелей / А.П.Пимошенко, А.Г.Валишин. — М : Колос, 2007.— 168 с.

52. Борщевский Ю.Т. Повышение кавитационной стойкости двигателей внутреннего сгорания / Ю.Т.Борщевский, А.Ф.Мирошниченко, Л.И.Погодаев. — Киев : Вища школа, 1980. — 234 с.

53.Розенблит Г.Б. Датчики с проволочными преобразователями / Г.Б. Розенблит, П.И.Виленский, П.И.Горелик. —М : Машиностроение, 1966. — 240 с.

54. Саверин М.М. Дробеструйный наклеп / М.М.Саверин. — М : Машгиз, 1955. —312 с.

55. Мишин И.А. Долговечность двигателей / И.А.Мишип. — М : Машиностроение, 1976. — 69 с.

56. Кудрявцев И.В. Усталость крупных деталей машин / И.В.Кудрявцев. — М : Машиностроение, 1981. — 240 с.

57. Дроздов Ю.Н. Трение и износ в экстремальных условиях / Ю.Н.Дроздов и др. — М : Машиностроение, 1986. — 224 с.

58. Кондратьев Н.Н. Отказы и дефекты судовых дизелей / Н.Н.Кондратьев. — М : Транспорт, 1985. — 151 с.

59. Запольский Н.В. Износ и восстановление деталей судовых двигателей внутреннего сгорания / Н.В.Запольский. — Л : Речной транспорт, 1960. — 133 с.

60. Цилиндры и гильзы цилиндров [Электронный ресурс] // Руководство по ремонту Опель Астра - Opel Astra . — Режим доступа: http://astralog.narod.ru/defekty-porhnei/cilindiy-i-gilzy.html.

61. Керчер В.М. Исследование перекладки поршня быстроходного дизеля / В.М.Керчер, Ю.С.Богданов, Ю.Я.Кличерман // Двигателестроение. — 1981. — №10. —С. 15-19.

62. Кудрявцев И.В. Внутренние напряжения как резерв прочности в машиностроении / И.В.Кудрявцев. — М : Машгиз, 1951. — 277 с.

63. Кудрявцев И.В. Современное состояние и практическое применение ППД / И.В.Кудрявцев // Вестник машиностроения. — 1972. — №1. — С. 35-38.

64. Горохов В.А. Обработка деталей пластическим деформированием / В.А.Горохов. — Киев : Техника, 1978. — 192 с.

65. Маталин A.A. Технологические методы повышения долговечности деталей машин / А.А.Маталин. —Киев : Техника, 1971. — 144 с.

66. Папшев Д.Д. Отделочно-упрочняющая обработка поверхостным пластическим деформированием / Д.Д.Папшев. — М : Машиностроение, 1978. — 152 с.

67. Бутенко В.И. Выбор оптимальных режимов ППД при обеспечении износостойкости деталей / В.И.Бутенко, А.В.Чистяков // Изв.вузов. — Машиностроение, 1987. — №9. — С. 35-37.

68. Иванов С.И. Влияние остаточных напряжений и наклепа на усталостную прочность / С.И.Иванов, В.Ф.Павлов // Проблемы прочности. — 1976. — №5. — С. 25-27.

69. Рыковский Б.П. Местное упрочнение деталей поверхностным наклепом / Б.П.Рыковский, В.А.Смирнов, Г.М.Щетинин. — М : Машиностроение, 1985. — 152 с.

70. Пахолко В.В. Исследование монтажных и динамических напряжений в цилиндровых втулках судовых малооборотных дизелей / В.В.Пахолко // Двигателестроение. — 1983. — №1. ■—-С. 20-22.

71. Стренг Г. Теория метода конечных элементов / Г.Стренг, Дж.Фикс. — М : Мир, 1977. —351 с.

72. Алямовский A.A. Инженерные расчеты в SOLIDWORKS SIMULATION / А.А.Алямовский. — Иркутск : ДМК Пресс, 2010. — 464 с.

73. Синчурин Д.В. Моделирование процесса напряженного состояния цилиндровых втулок от действия сил давления газов методом конечных элементов / Д.В.Синчурин // Вестник Саратовского государственного технического университета. — Саратов, 2013. —№ 2(70) выпуск 1. — С. 112-116.

74. Чистяков В.К. Динамика поршневых и комбинированных двигателей внутреннего сгорания: Учебное пособие / В.К.Чистяков. —М : Машиностроение, 1989. —256 с.

75. Синчурин Д.В. Влияние действия сил инерции на расчет напряженного состояния цилиндровой втулки высокофорсированного дизеля / Синчурин Д.В. // Тяжелое машиностроение. — 2013. — 11-12. — С. 41-43.

76. Бутов А.У. Расчет напряжений и деформаций плотнопрочных фланцевых соединений кольцевых деталей гидротурбин / А.У.Бутов // Проблемы прочности в машиностроении. Сборник. — М : АН СССР, 1962. — 9. — С. 77-95.

77. Волошин A.A. Расчет и конструирование фланцевых соединений / А.А.Волошин, Г.Т.Григорьев. — JI: Машиностроение, 1972. — 180 с.

78. Ионов В.Н. Прочность пространственных элементов конструкции. Динамика и волны напряжений. Учебное пособие для втузов / В.Н.Ионов, П.М.Огибалов. — М : Высш.школа, 1980. — 440 с.

79. Биргер И.А. Остаточные напряжения / И.А.Биргер. — М : Машгиз, 1963. — 232 с.

80. Безухов Н.И. Устойчивость и динамика сооружений в примерах и задачах / Н.И.Безухов, О.В.Лужин, Н.В.Колкунов. — М : Изд-во лит.по строительству, 1969. — 246-265 с.

81. Синчурин Д.В. Анализ влияния внутреннего давления на напряженное состояние цилиндровой втулки высокофорсированпого дизеля. / Д.В. Синчурин // Образование и наука: современное состояние и перспективы развития: Международная научно-практическая конференция, сб. науч. тр.. — Тамбов, 2013. —С. 121-122.

82. Синчурин Д.В. Исследование температурных напряжений цилиндровой втулки высокофорсированного дизеля. /Д.В.Синчурин, С.П.Косырев // Научные аспекты инновационных исследований: I Международная конференция. Сборник трудов. — Самара, 2013. — С. 18-21.

83. Никольский Н.К. Исследование температурного состояния гильзы цилиндра дизеля Д51 / Н.К.Никольский, Г.И.Каган, Ю.С.Соколов // Двигатели внутреннего сгорания. — 1978. — С. 7-10.

84. Чернышев Г.В. Рабочий процесс и теплопапряженность автомобильных дизелей / Г.В.Чернышев, А.С.Хачиян, В.И.Пикус. — М : Машиностроение, 1986. — 217с.

85. Бажанов В.Л. Расчет конструкций на тепловые воздействия / В.Л.Бажапов, И.И.Гольдепблат, Н.А.Николаенко, А.М.Сишоков. — М : Машиностроение, 1969. — 598 с.

86. Галлахер Р. Метод конечных элементов. Основы: пер. с англ. / Р.Галлахер. — М : Мир, 1984. — 428 с.

87. Синчурин Д.В. Метод снижения концентрации напряжений в цилиндровой втулке в условиях поверхностного пластического деформирования /Д.В.Синчурин, С.П.Косырев // Вестник Саратовского государственного технического университета. — Саратов, 2013. —№ 2(71) выпуск 2.. — С. 165-168.

88. Исаев А.И. Выбор оптимальной толщины образца при определении остаточных напряжений в поверхностном слое / А.И.Исаев, А.Н.Овсиенко // Вестник машиностроения. — 1967. —№8. — С. 74-76.

89. Петросов В.В. Гидродробеструйное упрочнение деталей и инструмента / В.В.Петросов. —М : Машиностроение, 1977. — 166 с.

90. Коньков АЛО. Средства и метод диагностирования дизелей по индикаторной диаграмме рабочего процесса: монография / АЛО.Коньков, В.А.Лашко. — Хабаровск : ДВГУПС, 2007. — 147 с.

91.Клокова Н.П. Тепзорезисторы: Теория, методики расчета, разработки / Н.П.Клокова. —М : Машиностроение, 1990. — 224 с.

92. Ценев В.А. Тензодатчики с температурной компенсацией для высокотемпературного тепзометрирования деталей двигателя внутреннего сгорания / В.А.Ценев // Исследование работы энергетического оборудования. — Калинин, 1973. — С. 71-98.

93. Петрова А.П. Термостойкие клеи / А.П.Петрова. — М : Химия, 1977. —

200 с.

94. Синчурин Д.В. Задачи экспериментальных исследований динамической прочности цилиндровых втулок. /Д.В.Синчурин, С.П.Косырев // Промышленность

региона: проблемы и перспективы инновационного развития: III Международная научно-технич. конференция. Сборник трудов. — Гродно, 2013. — С. 117-119.

95. Шахматов Д.Т. Высокотемпературная тензометрия: Методики и тензорезисторы / Д.Т.Шахматов. — М : Атомиздат, 1980. — 126 с.

96. Синчурип Д.В. Оценка точности экспериментов и погрешности измерений цилиндровых втулок / Д.В.Синчурин, С.П.Косырев // Новые материалы и технологии в машиностроении: XVII международная научно-техническая конференция.. — Брянск : БГИТА, 2013. — Выпуск 17. — С. 91-94.

97. Кобзарь А.И. Прикладная математическая статистика / А.И.Кобзарь. — М : ФИЗМАТЛИТ, 2006. — 816 с.

98. Туричип A.M. Электрические измерения неэлектрических величин / Туричип A.M.. — Л : Энергия, 1975. — 576 с.

99. Косырев С.П. Повышение эксплуатационной надежности высоконагруженных деталей машин: монография / С.П.Косырев. — Саратов. Сарат.гос.техн.ун-т, 2009. — 136 с.

100. Хворосту хин Л.А. Повышение несущей способности деталей машин поверхностных упрочнением / Л.А.Хворостухин. — М : Машиностроение, 1988. — 144 с.

101. Адлер Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю.П.Адлер, Е.В.Маркова, Ю.В.Грановский. — М : Наука, 1976. — 254 с.

102. Серенсен С.В. Сопротивление материалов усталостному и хрупкому разрушению / С.В.Серенсен. — М : Атомиздат, 1975. — 192 с.

ЮЗ.Биргер И.А. Расчет на прочность деталей машин: Справочник / И.А.Биргер, Б.Ф.Шорр, Г.Б.Иосилевич. —М : Машиностроение, 1993. — 640 с.

104. Клименко Л.П. Повышение долговечности цилиндров ДВС на основе принципов переменной износостойкости / Л.П.Клименко. — Николаев : НФ НаУКМА, 2001. —294 с.

УТВЕРЖДАЮ Генеральный директор ОАО «Волжский дизель

1ёрковшок В.Н.

2013 г.

АКТ

внедрения результатов исследований, проведенных по теме «Повышение эксплуатационной надежности цилиндровых втулок высокофорсированных дизелей дифференцированным гидродробеструйным упрочнением» на ОАО «Волжский дизель им. Маминых»

Названная тема выполнялась в соответствии с задачами современного машиностроения по повышению эксплуатационной надежности дизелей, предусмотренной в нормативных и правительственных документах, и проводилась при участии Синчурина Д.В. целенаправленно согласно ОК и НИР ОАО «Волжский дизель им. Маминых».

Исходя из практических задач по устранению задиров, усталостных трещин и повреждений в ранее выпущенных цилиндровых втулках высокофорсированных модификаций дизелей и возрастающих требований по более полному обоснованию эксплуатационной надежности и безотходных технологических решений базовых дизелей нового поколения, были созданы необходимые средства по обеспечению их несущей способности и усталостной прочности.

Ряд технологических разработок имеет оригинальные решения в методическом и технологическом содержании. Наряду с опубликованными материалами, новый подход получил наиболее полное изложение и развитие в диссертации Синчурина Д.В., представленной на соискание кандидата технических наук на тему «Повышение эксплуатационной надежности цилиндровых втулок высокофорсированных дизелей дифференцированным гидродробеструйным упрочнением».

В диссертации решена важная научно-техническая проблема, связанная с повышением эксплуатационной надежности цилиндровых втулок безотходными технологическими методами, основными результатами которой являются":

- технология гидродробеструйного упрочнения позволяет задавать начальные остаточные напряжений сжатия в отдельных участках цилиндровой втулки, обеспечивая равномерное распределение напряжений в поверхностном слое.

- разработана технология упрочнения наружной поверхности цилиндровой втулки, позволяющая варьировать упрочнением поверхностного слоя в пределах 10-100 МПа.

- разработаны этапы технологической подготовки дифференцированного гидродробеструйного упрочнения и математические модели напряженно-деформированного состояния цилиндровой втулки от действия сил инерции, под действием рабочего давления газов и их тепловом воздействии, что позволило получить картину напряжений от каждого фактора и выявить зоны повышенной концентрацией напряжений.

- разработана методика проведения экспериментальных исследований напряженного состояния цилиндровых втулок на работающих высокофорсированных дизелях с использованием тензометрирования и термометрирования. Получены и проанализированы осциллограммы динамических напряжений по каждому режиму дизеля, установлен характер неравномерности распределения динамических напряжений по наружной поверхности втулки, оценена относительная суммарная погрешность измерений не превышающая 10%.

- на основе оценки динамически напряженно-деформированного состояния цилиндровой втулки разработан технологический способ дифференцированного гидродробеструйного упрочнения наружной поверхности, который снижает в 3 - 4 раза неравномерное распределения результирующих напряжений и повышает равнопрочность элементов втулки при усталостном нагружении конструкции.

- разработана регрессионная модель зависимости начальных остаточных напряжений от режимов упрочнения (времени, давления жидкости и размера дроби) с проверкой адекватности.

Результаты, полученные в итоге выполнения темы, нашли непосредственное применение в практике при создании высокофорсированных дизелей на ОАО «Волжский дизель им. Маминых» для оценки и отработки оптимальных вариантов цилиндровых втулок в новых проектах для совершенствования существующих конструкций при их модернизации. Применение созданных методов расчета, а затем экспериментальных оценок и исследований раскрыло в каждом конкретном случае механизм эксплуатационной надежности и недостаточной усталостной прочности цилиндровых втулок, определило при комплексном подходе пути их технологических улучшений и целенаправленной отработки до приближения к

оптимальным решениям. Это позволило модернизированным цилиндровым втулкам успешно пройти испытания на дизелях в условиях заводских стендов.

Разработанная методика технологической подготовки

дифференцированного гидродробеструйного упрочнения цилиндровых втулок может быть использована для других типов дизелей. Технологический метод дифференцированного гидродробеструйного упрочнения, снижающий в 3-4 раза неравномерное распределение результирующих напряжений, повышает долговечность втулки до 28% и был успешно применен при выполнении технологического проекта для форсированного дизеля 6ЧН21/21 нового поколения. Выполненная разработка темы, ставшая содержанием кандидатской диссертации Синчурина Д.В., получила внедрение на ОАО «Волжский дизель им. Маминых» и принесла существенный экономический эффект как за счет качественных показателей, так и за счет постоянного вклада в обеспечение повышения плановых заданий по повышению надежности форсированных дизелей многоцелевого назначения, находящихся в массовом производстве.

В соответствии с изложенным данным актом подтверждается высокая технико-экономическая эффективность от внедрения выполненных исследований.

Технический директор

Главный конструктор

Главный технолог

Гребпев В.М.

Васильев А.В.

Верещагин В.И.

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «ТЯЖМЛШ»

тяЯсмаш

ул Гидроту рбинная. 13. г Сызрань. Самарская ойл . 446010. Россия Тел 1X464)17-82-02. 37-24-81 Факс [phone]

JOINT STOCK COMPANY «TYAZHMASH»

TYAZhMASH

Hydroturbinnaya. 13, Syzran. Samara region. 446010, Russia Tel [phone],37-24-81 Fax [phone]

Разработка_Синчурина Дениса Васильевича_

(разработчик)

а именно Повышение эксплуатационной надежности цилиндровых втулок высокофорсированных дизелей дифференцированным гидродробеструйным упрочнением

(полное наименование разработки или перечня разработок)

переданные ОАО "ТЯЖМАШ г. Сызрань

(название организации) внедрены с ИЮНЯ месяца 2013 года на

_____ОАО "ТЯЖМАШ г.Сызрань_

(организация, где внедрена разработка)

в составе методика инженерного расчета напряженно-деформированного состояния

(указать наименование объекта, системы, в составе которых нашли практическое применение

гильз гидроцилиндров под действием различных факторов, применение методики

разработка или я качестве самостоятельного объекта)

гидродробеструйной обработки для снижения остаточных напряжений гильз

Назначение внедренной разработки Повышение эксплуатационной надежности тел вращения, за счет снижения остаточных напряжений и стабилизации их во времени

(раскрыть конкретные рабочие функции внедренной разработки) Технический уровень разработки__Не'Г_

(№№ авторских свидетельств на изобретения, лицензий, патентов)

Вид внедрения проектирование и изготовление изделий в области машиностроения общей и специальной техники серийного производства_

(эксплуатация изделий и сооружений, изготовление продукции (серийное, уникальное, единичное производство), выполнение производственных работ)

$

тверждаю

внедрении результатов науч

(опытно-конструкторской) _

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ

Экономический -эффект от внедрения разработки достигнут за счет СОВерШеНСТВОВаНИЯ

технологических процессов и повышения качества выпускаемых изделий

(количественная характеристика экономии, материальных, энергетических и трудовых ресурсов, сокращение капитальных вложений, повышение качества продукции)

При этом получен фактический (ожидается получить) экономический эффект с момента

внедрения выраженный в снижении трудозатрат на 20-25% по сравнению с существующим" способом изготовления втулок (гильз)__

Долевое участие__ИСТ __________________

в полученном экономическом эффекте составляет _______нет____

(сумма цифрами и прописью)

_______________тыс.руб._

Главный технолог по спец.оборудованию

внедрения результатов исследований по диссертации Синчурина Д.В., выполненной на тему«Повышение эксплуатационной надежности цилиндровых втулок высокофорсированных дизелей дифференцированным гидродробеструйным упрочнением»

Обеспечение работоспособности цилиндровых втулок на весь период эксплуатации форсированных дизелей и необходимость повышения эксплуатационных характеристик является основной задачей современного машиностроения. Наличие на поверхности цилиндровых втулок шероховатости, резких конструктивных элементов способствуют концентрации напряжений, величина которых может превысить предел усталости металла. Потеря работоспособности наблюдается из-за усталости материала под действием циклических нагрузок, в результате которой зарождаются усталостные трещины, что подтверждено натурными образцами дефектных втулок выявленных при сервисном обслуживании.

Оригинальные решения по прогнозированию возможных мест разрушения цилиндровой втулки на основе напряженно-деформированного состояния изложены в диссертации Синчурина Д.В., представленной на соискание кандидата технических наук на тему«Повышение эксплуатационной надежности цилиндровых втулок высокофорсированных дизелей дифференцированным гидродробеструйным упрочнением».

Автором усовершенствованы методы расчета динамически напряженного состояния цилиндровых втулок, разработаны методики исследования

динамических напряжений и усталостной прочности на развернутых работающих дизелях, разработанная методика технологической подготовки уникальная и применима для дизелей другого типа. Увеличение прочностных характеристик в определенных местах цилиндровой втулки методом дифференцированного гидродробеструйного упрочнения также применим для восстановленных и модернизированных цилиндровых втулок. Указанные исследования внедрены в производство на ООО «ПКР ДИЗЕЛЬ СЕРВИС».

Разработанный Синчуриным Д.В. технологический метод дифференцированного гидродробеструйного упрочнения наружной поверхности детали позволяет в 3 - 4 раза снизить неравномерное распределения результирующих напряжений и повысить равнопрочность элементов втулки при циклическом нагружении конструкции и долговечность. Решение практических задач по устранению усталостных трещин и снижения начальных остаточных напряжений данным технологическим методом дифференцированного гидродробеструйного упрочнения внедрено в серийное производство на ООО «ПКР ДИЗЕЛЬСЕРВИС».

Полагаем, что исследование, проведенное Синчуриным Д.В. «Повышение эксплуатационной надежности цилиндровых втулок высокофорсированных дизелей дифференцированным гидродробеструйным упрочнением», внедренное в производство может дать достаточно высокий экономический эффект.

Главный технолог ^ ([-¿¿,(<г<с&~- ^ ОдиноковА.А.