Повышение износостойкости шлицевых соединений техники сельскохозяйственного назначения электромеханической закалкой при их восстановлении тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Мушарапов Дамир Рузалевич

• Мушарапов Дамир Рузалевич
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Мушарапов Дамир Рузалевич

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ И ПРИЧИН ПОТЕРИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ШЛИЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ТЕХНИКИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ

1.1 Краткая характеристика, назначение и классификация шлицевых соединений

1.2 Область применения шлицевых соединений

1.3 Виды повреждений шлицевых соединений

1.4 Анализ способов упрочнения деталей

1.5 Выводы. Цель и задачи исследования

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ЗАКАЛКИ РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ШЛИЦЕВЫХ ВТУЛОК

2.1 Обоснование возможности и условий применения технологии электромеханической закалки рабочих поверхностей шлицевых втулок

2.2 Разработка конструкции инструмента для электромеханической закалки рабочих поверхностей шлицевых втулок

2.3 Обоснование выбора материала упрочняющего элемента

2.4 Тепловые явления при электромеханической закалке рабочих поверхностей шлицевых втулок

2.5 Расчет площади пятна контакта инструмента с рабочими поверхностями шлицевой втулки

2.6 Моделирование тепловых процессов при электромеханической закалке рабочих поверхностей шлицевой втулки

2.6.1 Постановка и особенности решения задачи

2.6.2 Результаты моделирования

2.7 Выводы

3 МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Структурная схема проведения исследований

3.2 Оборудование, образцы и инструмент для экспериментальных исследований

3.2.1 Оборудование для электромеханической закалки

3.2.2 Образцы для исследований

3.2.3 Инструмент для электромеханической закалки рабочих поверхностей шлицевых втулок

3.3 Экспериментальная установка, приборы и оборудование

3.4 Методика лабораторных исследований

3.4.1 Методика измерения распространения тепла от источника при электромеханической закалке рабочей поверхности шлица

3.4.2 Методика металлографических исследований структуры поверхностного слоя образованного электромеханической закалкой

3.4.3 Методика измерения шероховатости поверхности образованной электромеханической закалкой

3.5 Методика стендовых исследований шлицевых соединений

3.6 Выводы

4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1 Результаты измерения распространения температуры от источника при электромеханической закалке шлицевой втулки

4.2 Влияние электромеханической закалки на физико-механические свойства рабочих поверхностей шлицевых втулок

4.3 Влияние режимов электромеханической закалки на качественные и количественные характеристики

4.3.1 Влияние режимов электромеханической закалки на глубину упрочненного слоя

4.3.2 Влияние режимов электромеханической закалки на изменение шероховатости обрабатываемой поверхности

4.4 Результаты стендовых исследований

4.4 Выводы

5 РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

5.1 Реализация результатов исследований

5.1.1 Применение электромеханической закалки для упрочнения рабочих поверхностей шлицевых втулок привода шестерённого насоса НШ-50

5.1.2 Применение электромеханической закалки для упрочнения рабочих поверхностей шлицев муфты фланца привода ВОМ

5.1.3 Применение электромеханической закалки для упрочнения рабочих поверхностей шлицев зубчатых колес привода токарно-винторезного станка 1ИС611В

5.2 Экономическая эффективность применения способа электромеханической закалки рабочих поверхностей шлицевых втулок

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Сельское хозяйство в Российской Федерации играет важную роль в развитии экономики страны и в удовлетворении потребностей населения в питании. В связи с этим стоит уделять большее внимание показателям всхожести зерновых культур, соблюдению технологического процесса при обработке почв, надежности машинно-тракторного парка в сельских хозяйствах страны.

Имеющаяся в настоящее время техника сельскохозяйственного назначения, как по количеству, так и по своему техническому уровню и, особенно, по надежности и долговечности, зачастую не отвечает современным требованиям, что является одной из причин того, что многие важнейшие сельскохозяйственные работы выполняются с нарушением агротехнических сроков и допускаются потери урожая.

Решающее значение на современном этапе приобретает повышение качества, надежности и долговечности тракторов и другой техники сельскохозяйственного назначения.

Анализ тенденций развития мирового сельскохозяйственного машиностроения указывает на то, что решающим фактором на современном этапе является повышение надежности техники данного назначения.

«В частности, если ресурс тракторов до первого капитального ремонта повысить до 8-10 тыс.ч., это позволит обеспечить их использование в сельском хозяйстве в течение всего срока службы с одним капитальным ремонтом, а ряд моделей тракторов смогут работать без капитального ремонта в течение всего срока службы» [144].

В конструкциях серийно выпускаемой техники сельскохозяйственного назначения, а также в разрабатываемых перспективных машинах, широко применяются шлицевые соединения для передачи мощности от силового агрегата к движителям, рабочим органам и другим узлам и агрегатам машины. Особенностью шлицевых соединений техники сельскохозяйственного назна-

чения является то, что величина нагрузки, условия работы и условия сочленения в процессе работы изменяются в широких пределах и, в ряде случаев, при экстремальных условиях, отклоняются от допустимых значений в зависимости от объективно и субъективно складывающихся условий технической эксплуатации машин. На работоспособность шлицевого соединения влияет нарушение соосности сочленения, технические неисправности и поломки приводимых рабочих органов, узлов, различные дорожные, почвенно-климатические условия, глубина обработки почвы, забиваемость, залипание почвой, урожайность и другие факторы.

В связи с этим надежность и долговечность шлицевых соединений во многом определяет надежность и долговечность машины в целом. Вместе с тем работоспособность шлицевых соединений в серийных машинах в ряде случаев невысокая. Необходимость ее повышения возрастает, поскольку наблюдается рост удельной мощности передаваемой силовыми передачами машин.

Поэтому повышение износостойкости шлицевого соединения окажет положительное влияние и на решение проблемы повышения надежности и долговечности тракторов и техники сельскохозяйственного назначения.

Цель работы - повышение износостойкости шлицевых соединений техники сельскохозяйственного назначения электромеханической закалкой (ЭМЗ) рабочих поверхностей шлицевых втулок.

Задачи исследования:

1. Выполнить анализ условий эксплуатации, причин потери работоспособности шлицевых соединений техники сельскохозяйственного назначения и способов повышения их износостойкости.

2. Разработать метод ЭМЗ рабочих поверхностей шлицевых втулок, обосновать рациональность его применения и провести исследования методом конечных элементов тепловых процессов в зоне контакта инструмента с поверхностью шлица.

3. Разработать методику исследования влияния ЭМЗ прямобочных шлицев втулки на их износостойкость, а также инструментальную оснастку и скомпоновать установку для ЭМЗ рабочих поверхностей шлицевых втулок с прямобочным профилем.

4. Определить рациональные режимы ЭМЗ и их влияние на изменение структуры, твердости, глубины упрочненного слоя, шероховатости и износостойкости рабочих поверхностей шлицевых втулок и шлицевого соединения в целом.

5. Выполнить технико-экономическую оценку внедрения результатов исследования в производство.

Объект исследования - технологические процессы электромеханической закалки рабочих поверхностей шлицевых втулок.

Предмет исследования - режимы электромеханической закалки и их влияние на повышение физико-механических свойств и износостойкость рабочих поверхностей шлицевых втулок и соединения в целом.

Научную новизну работы представляют:

- теоретическое обоснование повышения износостойкости рабочих поверхностей шлицевых втулок применением электромеханической закалки;

- математическая модель процесса ЭМЗ, характеризующая степень влияния режимов на глубину упрочненного слоя;

- закономерности влияния ЭМЗ на износостойкость рабочих поверхностей шлицевых втулок и соединения в целом;

- технология ЭМЗ рабочих поверхностей прямобочных шлицевых втулок и инструментальная оснастка, техническая новизна которой защищена 12 патентами РФ на изобретения и полезные модели.

Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретически обоснована возможность применения ЭМЗ для повышения износостойкости рабочих поверхностей шлицевой втулки с прямобочными шлицами. Получены результаты исследования методом конечных элементов, позволяющие оценить степень влияния режимов ЭМЗ на глубину упрочнения.

Исследованы тепловые процессы, происходящие в поверхностном слое шлица при ЭМЗ. Проведены исследования процесса ЭМЗ, позволяющие определить рациональные режимы и разработать инструментальную оснастку для его реализации.

Разработана технология и инструмент, позволяющие изготавливать шлицевые втулки техники сельскохозяйственного назначения с высокими физико-механическими и эксплуатационными свойствами трибонагружен-ных участков в ремонтных мастерских предприятий АПК.

Методология и методы исследования. При решении задач исследования применяли метод конечных элементов, фундаментальные положения теории электропроводности и теплообмена, методы математической статистики. Результаты моделирования процесса ЭМЗ подтверждены лабораторными экспериментальными исследованиями. Достоверность полученных данных обеспечена применением методов статистического анализа результатов исследования и лицензионных компьютерных программ и программных комплексов: «КОМПАС-ЭБ v.16», COMSOL Multiphysics v5.2, «Statisti-ca-10» и «Microsoft Excel».

Вклад автора в проведенное исследование. Автор основной исполнитель данной диссертационной работы. Предложен метод электромеханической закалки рабочих поверхностей шлицевых втулок, разработан, запатентован и изготовлен инструмент для его реализации, скомпонована установка для выполнения электромеханической закалки рабочих поверхностей шлице-вых втулок с прямобочным профилем зуба, разработан и скомпонован стенд для исследований на износ шлицевых соединений, проведены лабораторные и стендовые исследования. Обработаны результаты и получены рациональные значения режимов обработки и выявлена степень их влияния на глубину упрочнения.

Положения, выносимые на защиту:

- повышение износостойкости рабочих поверхностей стальных шлице-вых втулок с прямобочным профилем зуба, применением процесса ЭМЗ, ин-

струментальная оснастка для реализации данного процесса, защищенная патентами Российской Федерации;

- результаты исследования методом конечных элементов тепловых процессов в поверхностном слое шлица при ЭМЗ;

- данные лабораторных экспериментальных исследований и полученное в результате их обработки уравнение регрессии;

- методика, установка и инструментальная оснастка для ЭМЗ рабочих поверхностей стальных шлицевых втулок с прямобочным профилем зуба;

- рекомендации по применению ЭМЗ для повышения износостойкости рабочих поверхностей шлицевых втулок и шлицевых соединений в целом.

Степень достоверности и апробация результатов исследований.

Достоверность основных положений работы подтверждена корректной сходимостью теоретических и экспериментальных исследований, с учетом статистических анализов полученных результатов.

Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на научно-практических конференциях, в том числе международных, проводимых в ФГБОУ ВО Ульяновский ГАУ в 2015 ... 2021 г.г., институте механизации и технического сервиса г. Казань, 2015 г., Ярославской ГСХА, 2015 г., Казанском ГАУ, 2015 г., 7-й международной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов инновации в сельском хозяйстве г. Москва, 2017 г., конкурс инновационных студенческих работ в области механизации «Агропоколение», 2018 г., финал конкурса «УМНИК 2018» г. Ульяновск 2018 г., Всероссийский конкурс научно-исследовательских работ в области инженерных и гуманитарных наук, посвященный 85-летию Ю.А. Гагарина г. Москва 2019 г., I этап Всероссийского конкурса на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых высших учебный заведений Минсель-хоза России г. Ульяновск, 2021 г., II этап Всероссийского конкурса на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых высших учебный заведений Минсельхоза России г. Оренбург, 2021 г.,

III этап Всероссийского конкурса на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых высших учебный заведений Мин-сельхоза России г. Уфа, 2021 г.

Реализация результатов исследования. Предложенный в работе метод электромеханической закалки рабочих поверхностей шлицевых втулок внедрен в производство в АО «Тепличное» (Ульяновская область, село Баратаевка), АО «Ульяновское конструкторское бюро приборостроения».

Публикации. По основным положениям диссертационной работы опубликовано 27 печатных работ, в том числе 12 патентов РФ на изобретения и полезные модели, 3 статьи опубликованы в перечне изданий, рекомендованных ВАК, 1 статья в изданиях, включенных в базы Scopus, Web of Science.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка литературы (168 наименований) и приложений. Основное содержание работы изложено на 140 страниц, включая 61 рисунок и 14 таблиц.

1 АНАЛИЗ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ И ПРИЧИН ПОТЕРИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ШЛИЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ТЕХНИКИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ

1.1 Краткая характеристика, назначение и классификация шлицевых

соединений

Шлицевые соединения занимают важное место в сельскохозяйственной технике. Их применение обеспечивает надежное сопряжение валов с различными деталями: шкивами, зубчатыми колесами, маховиками и звездочками.

Данное соединение функционирует как механизм, в котором вал и втулка взаимодействуют посредством профильных поверхностей (рисунок 1.1). Конструкция обеспечивает качественную передачу крутящего момента и стойкость к нагрузочным воздействиям.

Шлицевые соединения широко применяются в технике различного назначения. Анализ показывает, что данные соединения подвержены быстрому износу, а долговечность шлицевых соединений напрямую влияет на эксплуатацию других узлов. Следовательно, задача продления срока службы шлицевых соединений становится приоритетным направлением для повышения надежности тракторов и сельскохозяйственной техники.

Вап шлице вой

Рисунок 1.1 - Шлицевое соединение

В последние годы отечественные тракторы и сельскохозяйственные машины продолжают демонстрировать недостаточное качество и низкую надежность. Динамика показателей не свидетельствует об улучшении ситуации, а в ряде случаев наблюдается дальнейшее ухудшение, не соответствующее современным стандартам и требованиям. [40, 45, 71]

Низкая надежность и низкие эксплуатационные показатели техники приводят к значительным финансовым убыткам.

Повышение надежности и долговечности машин, поставляемых для сельского хозяйства, учитывая огромные объемы поставок и экономический эффект от применения в сельском хозяйстве более надежных машин, позволит решить задачи, для повышения надежности машинного парка сельскохозяйственных предприятий, и получить народнохозяйственный экономический эффект, так как материальные и денежные затраты на эксплуатацию сельскохозяйственной техники находятся в прямой зависимости от качества изготовления, надежности и долговечности машин.

Технологически шлицевые соединения обеспечивают хорошее центрирование втулки на валу и позволяют передавать значительные вращающие моменты, поскольку большое число шлиц обеспечивает меньшую концентрацию напряжений. Обычно шлицевые соединения используют для передачи крутящих моментов в соединениях вала с зубчатым колесом (блоком зубчатых колес), со шкивом, полумуфтой или другой деталью. Как правило, это подвижные соединения, в которых втулка может перемещаться в осевом направлении, а шлицевые поверхности используют как направляющие для продольного перемещения деталей. Однако возможно и применение неподвижных шлицевых соединений. Классификация шлицевых соединений (рисунок 1.2) [40]:

Рисунок 1.2 - Классификация шлицевых соединений

По форме зуба различают прямобочные, эвольвентные и треугольные шлицевые соединения (рисунок 1.3).

Рисунок 1.3 - Разновидности шлицевых соединений по форме зуба

Прямобочные шлицы. Эти соединения находят наибольшее применение в общем машиностроении. Они имеют три серии соединений: легкая, средняя и тяжелая. Отличаются эти серии друг от друга высотой и количеством зубьев. Легкую серию применяют для неподвижных или незначительно нагруженных соединений; среднюю - для средненагруженных соединений и тяжелую - для наиболее тяжелых условий работы.

Прямобочные зубчатые зацепления различают также по способу центрирования ступицы на валу: по наружному диаметру; по внутреннему диаметру; по боковым граням.

По внутреннему По Внешнему По боковым

диаметру диаметру поберхностям

Рисунок 1.4 - Классификация по видам центрирования

Центрирование по наружному диаметру или внутреннему (рисунок 1.4) является более точным, так, например, в авиастроении и станкостроении преобладающим видом центрирования является по внутреннему диаметру, этот вид обеспечивает большую точность шлицевого соединения. По наружному диаметру широко используется в других отраслях, в связи с более простой технологией изготовления.

Центрирование по боковым граням зубьев (рисунок 1.4) используют в тех случаях, когда необходима достаточная прочность соединения. Центрирование по боковым граням не обеспечивает точной соосности ступицы и ва-

ла, но зато создает равномерное распределение нагрузки по зубьям. Поэтому этот вид соединения применяют при передаче больших крутящих моментов, но при отсутствии высоких требований к точности центрирования.

Типичным примером центрирования по боковым граням является соединение карданных валов в автомобилях.

По не центрирующему диаметру предусматривается значительный зазор. Увеличение зазора по центрирующему диаметру в определенном диапазоне (0-0,14 мм) повышает фактически действующие нагрузки на зубья шестерен, а, следовательно, и шлицы. Увеличение зазора свыше 0,14 мм на нагруженность шлицев, а также на взаимные перемещения шестерни и вала не влияет, так как в этом случае центрирующие поверхности не принимают участия в работе [131].

Для повышения износостойкости шлицев целесообразно назначение посадок и класса точности по центрирующим диаметрам шлицевого соединения, обеспечивающее минимальные зазоры (порядка 0,05 мм). Этого можно достигнуть установлением допусков на центрирующие поверхности валов по посадке движения 2-го класса точности (вместо применяемых допусков по ходовой и легкоходовой посадкам).

Эвольвентные шлицы. Форма зубьев, схожая с конфигурацией зубьев шестерен, очерчивается окружностью выступов, эвольвент и впадин. Встречаются конструкции, изготовленные с помощью инструмента с углом исходного контура 45°, 25°, 20° и 14°30'. Размер зуба может быть больше или меньше величины модуля. Высота зуба рассчитывается в процентном отношении к высоте шестерни аналогичного модуля.

Центрирование эвольвентных шлицевых соединений осуществляется по наружному диаметру и по боковым поверхностям зубьев, также допускается центрирование по внутреннему диаметру.

Мелкомодульные зубчатые передачи с углом 45° и высотой зуба составляющей 40% от высоты шестерни отличаются простотой сборки. Это обусловлено небольшим угловым шагом, который уменьшает нагрузку на вал.

Для обработки валов используется шевер с угловым профилем 25° и 20°, высота зуба составляет 70 и 75% соответственно. Инструмент идеально подходят для зубчатых муфт с высокой несущей способностью, ограниченной лишь смятием боковин. Высота зуба в этих соединениях максимальна среди аналогов, что обеспечивает лучшие характеристики при равной длине.

Соединения с углом исходного контура в 14°30' и небольшой глубиной захода (30% от высоты зуба шестерни) по своим свойствам приближаются к прямобочным зубьям.

Такое устройство обеспечивает значительную площадь внешней цилиндрической поверхности, что важно для точного центрирования по наружному диаметру. Следует отметить, что в данной ситуации растягивающие напряжения в ступице-втулке, возникшие под действием радиальных нагрузок зубьев, окажутся наименьшими.

Шлицевые соединения с эвольвентными зубьями служат вдвое дольше, нежели шлицевые соединения с прямобочными зубьями. Повышенная износостойкость зубьев с эвольвентным профилем обусловлена меньшей площадью скольжения рабочих поверхностей. Это возникает в силу точного соединения втулки с валом.

Эвольвентные шлицы обладают высокой износостойкостью благодаря способности выдерживать значительные нагрузки, что способствует сохранению целостности зубьев [1, 144].

Треугольные шлицы. Треугольные шлицевые соединения применяют, как правило, для неподвижных соединений вместо соединений с натягом, что позволяет использовать тонкостенные втулки, а также для соединения втулок из легких сплавов со стальными валами (рисунок 1.3). Применяют треугольные шлицевые соединения по различным отраслевым нормалям. Эти нормали содержат соединения с углом профиля 90°, 72° и 60°, номинальными наружными диаметрами 5-75 мм, модулями 0,2 - 1,5 мм и числом зубьев 2070. В соединениях с треугольными шлицами центрирование осуществляется по боковым сторонам [144].

1.2 Область применения шлицевых соединений

Шлицевые соединения широко используются в сельскохозяйственной технике и отличаются высокой надежностью и простотой конструкции. Достоинства шлицевых соединений в сравнении с альтернативными соединениями делают их весьма востребованными.

Шлицевые соединения находят широкое применение в фиксации зубчатых колес, шкивов, маховиков, фланцев и звездочек, а также муфт и множества других элементов. Данные механизмы стали неотъемлемой частью в трансмиссиях тракторов и автомобилей, а также в оборудовании сельского хозяйства (см. таблицу 1.1).

Таблица 1.1 - Примеры применения шлицевых соединений в технике сельскохозяйственного назначения

Наименование шлицевого соединения, узла Марка техники № по каталогу

1

Вилка карданной передачи Свеклоуборочная машина Amity-2007 WIC 6 row

Втулка шлицевая поперечного вала переключения передач Самосвал Foton-BJ3251DLPJB C03031-1

Шлицевая втулка масляного насоса Foton-BJ1039

Втулка 8-шлицевая, внут.диам.50мм, стальная, трансмиссия и механизм отбора мощности Тракторa Buhler Versatile серии Genesis II 2WD/FWD

Втулка шлицевая промежуточного вала Трактор «Агротехмаш» АТМ-5280

Продолжение таблицы

1

Шлицевая втулка механизма разгрузки Бобруйскагромаш ПС-60 ПС-45

Коробка диапазонов (шестерни) Гомсельмаш КЗС-812

Втулка шлицевая главного привода Гомсельмаш КВК-6025 КЗК-10-2-0106601

Втулка шлицевая Жатка для уборки кукурузы KLEVER 1111К-121

Приводной шкив МТЗ-923

Втулка шлицевая коробки передач Петербургский Тракторный Завод (ПТЗ) К-744Р4 "Стандарт" 700А

Муфта шлицевая углового привода РСМ-100 (Дон-680М) РСМ-

Ступица шлицевая редуктора Таганрогский комбайновый завод (ТКЗ) КС-6Б

Втулка шлицевая коробки передач ХТЗ Т-151К

Втулка шлицевая привода насоса НМШ ХТЗ Т-151К

В таблице представлен далеко не весь перечень шлицевых соединений, применяемый в технике сельскохозяйственного назначения, большое количество шлицевых соединений имеет техника сельскохозяйственного назначения таких производителей как: Комбайновый завод «РОСТСЕЛЬМАШ»; Amity Technology (Amity); Гомельский Завод Сельскохозяйственного Машиностроения «ГОМСЕЛЬМАШ»; Buhler Versatile Inc. (Versatile); Компания Massey Ferguson (Massey Ferguson); Минский Тракторный Завод (МТЗ); Компания Lemken и т.д. [4, 45].

Прямобочные

Збольбентные

Треугольные

Рисунок 1.5 - Процентное соотношение применяемости шлицевых соединений в технике сельскохозяйственного назначения

В аграрной отрасли наибольшее распространение обрели шлицевые соединения с прямобочным профилем зуба, доля которых составляет до 80% всех подобных соединений. Эвольвентные и треугольные профили зуба встречаются реже, их доля составляет 15% и 5% соответственно (рисунок 1.5). Объясняется это высокими затратами на изготовление и сложностью процессов производства [144].

В зависимости от условий эксплуатации, в шлицевых соединениях возникают различного рода дефекты (рисунок 1.6).

1.3 Виды повреждений шлицевых соединений

Основные биды повреждения шлицевых соединений

Износ контактирующих поберхностей зубьеб Ябляется следстбием дейстбия нагрузки и относительных перемещении (скольжения) контактирующих поберхностей

Снятие зубьеб Ябляется следстбием больших динамических нагрузок

Попонка и срез зубьеб Ябляется следстбием дефектоб механической или термической обработки, ошибок при проектирабании или абарийной ситуации

Поломко или скручибание шлицебого бала Ябляется следстбием концентрации напряжений б переходных участках шлицебого профиля и местах быбегар ежущего инструмента

Разруб бтулки с бнутренними зубьями Распорные силы б соединениях збольбентного и треугольного профилей и центробежные силы б бысокоскоростных прибодах бызыбают разрыб бтулок с бнутренними зубьями

Рисунок 1.6 - Дефекты шлицевых соединений и причины их

возникновений

Изнашивание зубьев является следствием действия нагрузки и относительных перемещений (скольжения) контактирующих поверхностей. Причинами скольжения являются: перекос или несоосность деталей шлицевого соединения, погрешности пространственного положения элементов шлицевого профиля, смещение осей вала и втулки под действием радиальной силы [21, 24, 25, 31, 46, 136, 144].

Смятие зубьев шлицевых соединений наблюдается при низкой твердости их рабочих поверхностей, что характерно для соединений, испытывающих большие динамические нагрузки [28, 45, 55].

Поломки зубьев и их срез встречаются редко и являются следствием дефектов механической или термической обработки, ошибок при проектировании или аварийной ситуации [138].

Поломки шлицевого вала носят, как правило, усталостный характер и являются следствием концентрации напряжений в переходных участках шлицевого профиля и местах выбега режущего инструмента. Наблюдается излом вала у торца втулки и в месте уступов на зубьях, образовавшихся на границе изношенных и неизношенных участков, что объясняется более высокой концентрацией напряжений в этих местах. Причинами поломок могут быть так же статические перегрузки и дефекты механической или термической обработки [67, 68, 69, 72, 73, 131, 136, 137, 142, 152].

Разрыв втулок с внутренними зубьями вызывают распорные силы в соединениях эвольвентного и треугольного профилей и центробежные силы в высокоскоростных приводах.

10 30 50 икс

Рисунок 1.7 - Зависимость величины износа и шлицев вала за 100 часов

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение износостойкости шлицевых соединений техники сельскохозяйственного назначения электромеханической закалкой при их восстановлении»

работы от их твердости

Испытания показали, что износ зубьев после приработки пропорционален числу циклов нагружения (за цикл нагружения принимали один оборот вала), причем с увеличением твердости скорость изнашивания снижается. Построенная, по данным тех же испытаний, зависимость износа зубьев вала от их твердости (рисунок 1.7) имеет линейный характер. Точка пересечения полученной прямой с осью абсцисс определяет твердость, при которой нет износа зубьев от их твердости, позволила сделать вывод о наличии некоторого критического давления как нижнего предела давлений, вызывающий практически ощутимый износ шлицевых соединений [144].

Из проведенного анализа следует отметить, что из вышеперечисленных повреждений шлицевых соединений преобладает износ контактирующих поверхностей зубьев в виде выработки в месте соединения вала со втулкой. Это основная причина выхода из строя шлицевых соединений в трансмиссиях тракторов, автомобилей, сельскохозяйственных и других машин. Характер повреждения шлицевых соединений зависит от условий нагружения, конструкции, технологии изготовления и др. Большое влияние оказывают материал шлицевых деталей, вид и режим термической обработки, точность изготовления, зазоры в соединении и смазках [3, 17, 21, 28, 29, 34, 49, 74, 75, 135, 145, 148, 154].

1.4 Анализ способов упрочнения деталей

На рисунке 1.8 изображены основные методы упрочнения деталей. В последующей части работы мы подробно рассмотрим каждый способ, выделив их преимущества и недостатки.

Способы комбинированного упрочнения

а Комплексное деформационное упрочнение 5. Термодеформационное воздействие в Комплексное поверхностное легирование г Легиродоние + термическое боздейстдие д, Комплексное термическое воздействие

Поверхностная закалка

а Стационарная закалка д. Круговая заколка д. Моятникобоя закалка г. Непрерывно-последовательная закалка

Химико-термическая обработка

а Цементация б. Азотирование

Электромеханическая обработка (ЗМ01

а Электромеханическая поверхностная закалка

б. Отделочно-упрочняющая ЭМО б. Электромеханическое упрочняющее восстановление

г. Электромеханическое дорнобание

Рисунок 1. 8 - Способы упрочнения деталей

Пластическое деформирование поверхности (ППД) представляет собой технологию, направленную на улучшение прочностных свойств деталей. В ходе данного процесса специальный инструмент оказывает давление на материал, изменяя его внутреннюю структуру и формируя характерный микрорельеф на поверхности детали. Эффект действия инструмента проявляется в «разглаживании» микровпадин и «уплотнении» микровыступов, способствуя повышению твердости верхнего слоя [60, 61, 129, 147].

При ППД наблюдаются благоприятные сжимающие напряжения, в следствии которых заметно повышается усталостная прочность на 30-70% и износостойкость в 1,5-2 раза. Одновременно наблюдается снижение шерохо-

ватости поверхности деталей.

Выделяют несколько способов обработки ППД:

- обработка поверхностей с применением шариковых либо роликовых элементов;

- обработка с применением алмазного инструмента;

- обработка дробеструйным методом;

- ультразвуковая обработка;

-упрочнение наклепом.

Процесс упрочнения наклепом базируется на формировании пластической деформации в зоне в поверхностном слое, благодаря чему повышается его твердость. Обкатка с помощью шариков или роликов представляет собой современную технологию обработки, реализуемую на токарных станках при помощи специализированного оборудования. Накатник надежно удерживается на суппорте, что обеспечивает высокую точность и минимальную шероховатость поверхности. В результате подобной обработки микротвердость поверхности возрастает на 40-60% [167].

Основные параметры процесса обкатывания включают усилие прижатия инструмента к обрабатываемой поверхности, продольную подачу, число проходов и припуск на обкатывание.

Настройка усилия обкатки должна осуществляться с высокой точностью для достижения наилучших результатов. Малое давление инструмента не обеспечит снижение микронеровностей, вызывая необходимость многократного повторения процедуры. Чрезмерно высокое давление приводит к чрезмерному смятию и ускоренному износу инструмента, а также к повреждению поверхностного слоя.

Экспериментальные исследования способствуют более точному определению необходимого усилия. Применяя один шарик или сферический ролик, рекомендуется выставить подачу в пределах 0,1-0,3 мм на один оборот. Для многошариковых или многороликовых инструментов подача значительно возрастает [35, 101, 102].

Чтобы достичь нужной шероховатости, часто достаточно единственного прохода. В случаях, когда неровности сохраняются, допускается повторение процесса [78, 100, 101, 102, 126, 133, 140].

Поверхностная закалка. Поверхностная закалка стали преследует следующие основные цели: повышение твердости изделий из металла, увеличение износостойкости и повышение предела выносливости деталей. После поверхностной закалки зубья шестерен, шейки валов, направляющие станин металлорежущих станков становятся более твердыми, износоустойчивыми и выносливыми. Сердцевина детали, при такой закалке, остается вязкой и хорошо выдерживает ударные и другие нагрузки.

Промышленность применяет разные методы поверхностной закалки стали:

- Поверхностную закалку стали с индукционным нагревом токами высокой частоты (ТВЧ);

- Поверхностную закалку стали с электроконтактным нагревом;

- Поверхностную газопламенную закалку стали;

- Поверхностную закалку стали в электролите.

Все вышеперечисленные способы, которыми осуществляется поверхностная закалка стали, имеют общее. Общей чертой для всех способов поверхностной закалки стали является то, что поверхностный слой детали нагревают до температуры выше критической точки АС3, а затем быстро охлаждают и получают структуру мартенсита (закаленной стали). Наибольшее распространение, в настоящее время, получила поверхностная закалка стали и механическая обработка с индукционным нагревом токами высокой частоты (ТВЧ). Несколько реже, в основном для крупных деталей, используют метод поверхностной закалки с нагревом газовым пламенем [80, 128, 143].

Сущность процесса поверхностной закалки стали, при нагреве токами высокой частоты, состоит в том, что деталь нагревают на специальной установке с помощью медного индуктора, выполненного по форме закаливаемой

детали, через который пропускают переменный ток высокой частоты. Поверхность детали нагревается за несколько секунд на необходимую глубину. После этого ток отключают и быстро охлаждают деталь. В процессе закалки внутри индуктора циркулирует охлажденная вода, поэтому он не нагревается [76].

Метод поверхностной закалки стали электроконтактным нагреванием состоит в следующем. Нагревание детали происходит при выделении тепла в месте контакта детали и электрода, выполненного в форме медного ролика, прикрепленного к специальному приспособлению. Охлаждают поверхность закаливаемой детали при помощи душа, перемещающегося вслед за электродом.

Поверхностная закалка стали методом нагревания газопламенной горелкой заключается в том, что поверхность детали нагревают в пламени аце-тиленокислородной горелки до необходимой температуры закалки, а затем быстро охлаждают струей холодной воды. Происходит это следующим образом, газовая горелка с определенной скоростью движется над поверхностью закаливаемой детали, а за горелкой, с той же скоростью, производит движение закалочная трубка, через которую осуществляется подача воды. Пламя ацетиленокислородной горелки имеет температуру 2500 - 3200° С, и, поэтому, оно нагревает поверхность изделия из стали до необходимой, для закалки, температуры за очень короткий промежуток времени. Слои стали, лежащие под закаливаемой поверхностью, не успевают прогреться до критической точки и не получают закалку. Толщина закаленного слоя составляет 2 -4 мм, а твердость достигает 50 - 56 ИКС. Поверхностная закалка стали газопламенным методом меньше деформирует деталь из стали, чем объемная закалка, и не загрязняет поверхность. Такой метод поверхностной закалки стали более рентабелен для крупных деталей, в сравнении с закалкой с индукционным нагревом током высокой частоты (ТВЧ).

Поверхностная индукционная закалка стали ТВЧ тел сложной формы, таких как шестерни, шлицевые валы и зубчатые колеса, имеет задачу обеспе-

чить равномерную твердость и равную глубину закаленного слоя по всему периметру зуба и впадины. Главное влияние на качество закалки деталей сложной формы оказывает частота, на которой ведется индукционная закалка, а также удельная мощность нагрева. Для каждой конкретной детали из стали разрабатывается собственная технология закалки на основе компьютерного моделирования нагрева и охлаждения, лабораторных металлографических исследований закаленного слоя стали и экспериментальной отработки режимов закалки на образцах [11, 14, 33, 42].

Химико-термическая обработка (ХТО) стали - совокупность операций термической обработки с насыщением поверхности изделия различными элементами (углерод, азот, алюминий, кремний, хром и др.) при высоких температурах.

Поверхностное насыщение стали металлами (хром, алюминий, кремний и др.), образующими с железом твердые растворы замещения, более энергоемко и длительнее, чем насыщение азотом и углеродом, образующими с железом твердые растворы внедрения. При этом диффузия элементов легче протекает в решетке альфа-железо, чем в более плотноупакованной решетке гамма-железо [76, 139, 159].

Химико-термическая обработка повышает твердость, износостойкость, кавитационную, коррозионную стойкость. Химико-термическая обработка, создавая на поверхности изделий благоприятные остаточные напряжения сжатия, увеличивает надежность, долговечность.

Цементация стали - химико-термическая обработка поверхностным насыщением малоуглеродистой (С<0,2%) или легированных сталей при температурах 900...950°С - твердым (цементация твердым карбюризатором), а при 850...900°С - газообразным (газовая цементация) углеродом с последующей закалкой и отпуском. Цель цементации и последующей термической обработки - повышение твердости, износостойкости, также повышением пределов контактной выносливости поверхности изделия при вязкой сердце-

вине, что обеспечивает выносливость изделия в целом, при изгибе и кручении [139].

Детали, предназначенные для цементации, сначала очищают. Поверхности не подлежащие науглероживанию, покрывают специальными предохранительными противоцементными обмазками.

1-ый состав простейшей обмазки: огнеупорная глина с добавлением 10% асбестового порошка, вода. Смесь разводят до консистенции густой сметаны и наносят на нужные участки поверхности изделия. После высыхания обмазки можно производить дальнейшую цементацию изделия.

2-ой состав применяемой обмазки: каолин - 25%, тальк - 50%: вода -25%. Разводят эту смесь жидким стеклом или силикатным клеем.

Цементацию делают после полного высыхания обмазки. Вещества, которые входят в состав обмазки, называют карбюризаторами. Они бывают твердые, жидкие и газообразные.

В условиях домашней небольшой мастерской удобнее осуществлять цементацию с помощью пасты. Это цементация в твердом карбюризаторе. В состав пасты входят: сажа - 55%, кальцинированная сода - 30%, щавелевокислый натрий - 15%, вода для образования сметанообразной массы. Пасту наносят на нужные участки изделия, дают высохнуть. Затем изделие помещают в печь, выдерживая при температуре 900-920°С в течение 2-2,5 часов. При использовании такой пасты цементация обеспечивает толщину наугле-роженного слоя 0,7-0,8 мм [139, 161].

Жидкостная цементация также возможна в небольшой мастерской при наличии печи-ванной, в которой и происходит науглероживание инструментов и других изделий. В состав жидкости входят: сода - 75-85%, 10-15% хлористого натрия, 6-10% карбида кремния. Печь-ванну наполняют этим составом и погружают изделие или инструмент. Процесс протекает при температуре 850-860°С в течение 1,5-2 часов; толщина науглероженного слоя достигает при этом 0,3-0,4 мм.

Газовую цементацию производят в смеси раскаленных газов, содержащих метан, окись углерода в специальных камерах при температуре 900-950°С и только в производственных условиях. После цементации детали охлаждают вместе с печью, затем закаляют при 760-780°С с окончательным охлаждением в масле.

Азотирование стали - химико-термическая обработка поверхностным насыщением стали азотом путем длительной выдержки ее при нагреве до 600...650°С в атмосфере аммиака КН3. Азотированные стали обладают очень высокой твердостью (азот образует различные соединения с железом, алюминием, хромом и другими элементами, обладающие большей твердостью, чем карбиды). Азотированные стали обладают повышенной сопротивляемостью коррозии в таких средах, как атмосфера, вода, пар.

Азотированные стали сохраняют высокую твердость, в отличие от цементованных, до сравнительно высоких температур (500...520°С). Азотированные изделия не коробятся при охлаждении, так как температура азотирования ниже, чем цементации. Азотирование сталей широко применяют в машиностроении для повышения твердости, износостойкости, предела выносливости и коррозионной стойкости ответственных деталей, например, зубчатых колес, валов, гильз цилиндров.

Нитроцементация (цианирование) стали - химико-термическая обработка с одновременным поверхностным насыщением изделий азотом и углеродом при повышенных температурах с последующими закалкой и отпуском для повышения износостойкости и коррозионной устойчивости, а также усталостной прочности. Нитроцементация может проводиться в газовой среде при температуре 840..860°С - нитроцианирование, в жидкой среде - при температуре 820...950°С - жидкостное цианирование в расплавленных солях, содержащих группу КаСК

Нитроцементация эффективна для инструментальных (в частности, быстрорежущих) сталей; она используется для деталей сложной конфигурации, склонных к короблению. Однако, поскольку этот процесс связан с ис-

пользованием токсичных цианистых солей, он не нашел широкого распространения.

Борирование стали - химико-термическая обработка насыщением поверхностных слоев стальных изделий бором при температурах 900...950°С. Цель борирования - повышение твердости, износостойкости и некоторых других свойств стальных изделий. Диффузионный слой толщиной 0,05...0,15 мм, состоящий из боридов FeB и Fе2В, обладает весьма высокой твердостью, стойкостью к абразивному изнашиванию и коррозионной стойкостью. Борирование особенно эффективно для повышения стойкости (в 2...10 раз) бурового и штампового инструментов.

Цинкование ^п), алюминирование (А1), хромирование (Сг), силициро-вание сталей выполняются аналогично цементации с целью придания изделиям из стали некоторых ценных свойств: жаростойкости, износостойкости, коррозионной устойчивости [139].

Электромеханическая обработка (ЭМО) - высокоэффективная технология поверхностного упрочнения концентрированными потоками энергии, основанная на комплексном термодеформационном воздействии при пропускании электрического тока большой плотности (108-109 А/мм2) и низкого напряжения (2 - 6 В) через зону контакта детали и деформирующего электрода-инструмента (ролика или пластины), движущихся во взаимнопер-пендикулярных направлениях со скоростью V и подачей S [7].

В настоящее время ЭМО подвергаются детали как простой, так и сложной формы - тела вращения и плоские поверхности, так и более сложной - кулачковые, винтовые, шлицевые, зубчатые прерывистые профили, рабочие поверхности режущего инструмента - сверл, фрез, разверток, штампов, ножей и другие. Кроме того, способ может применяться не только на традиционно используемых углеродистых сталях и чугунах, но и на легированных и быстрорежущих инструментальных сталях, некоторых цветных сплавах, порошковых материалах и покрытиях [9, 156].

Под общим названием «электромеханическая обработка» объединяется множество способов отделочной, упрочняющей, термической, размерной обработок поверхности металла при одновременном использовании тепловых и механических воздействий. В зависимости от схемы осуществления электрических и силовых параметров режима, условий проведения, свойств обрабатываемых материалов и ряда других факторов ЭМО можно подразделить на несколько видов [6]:

электромеханическое сглаживание (ЭМС) - горячее пластическое деформирование микронеровностей с целью достижения минимальной шероховатости. Некоторое упрочнение поверхностного слоя при этом носит преимущественно деформационный характер;

электромеханическое упрочнение (ЭМУ) - повышение прочностных свойств поверхностного слоя за счет изменения структурного и фазового состава в результате температурно-силового воздействия. Часто дополнительно выделяют высокотемпературное ЭМУ, при котором температура в зоне обработки превышает критическую температуру фазовых превращений и на поверхности металла формируется структура белого слоя (гарденит), и низкотемпературное, при котором упрочнение осуществляется без протекания мартенситных превращений, а на поверхности детали формируется горяче-деформированная структура;

импульсное электромеханическое упрочнение (ИЭМУ) - разновидность высокотемпературного ЭМУ, в результате которого под действием импульсов электрического тока на поверхности детали формируется регулярная структура, состоящая из отдельных упрочненных фрагментов белого слоя, чередующихся с неупрочненными зонами или зонами вторичного отпуска;

Рисунок 1.9 - Классификация ЭМО по технологическим критериям

Представленная на рисунке 1.9 схема, отражающая основные характеристики и области применения ЭМО, показывает возможности данного метода для упрочнения рабочих поверхностей широкого класса материалов и покрытий, работающих в различных эксплуатационных условиях.

Кроме того, рассмотренные выше методы ЭМО могут быть также классифицированы на несколько видов по энергетическим признакам, основными из которых являются: род тока и способ его подачи во времени, а также режим теплового и силового воздействия в зоне обработки.

По роду тока ЭМО подразделяется на обработку постоянным и переменным током. ЭМО с применением постоянного тока и сравнительно небольших усилий прижатия деформирующего электрода-инструмента позволяет значительно уменьшить исходную шероховатость обрабатываемой поверхности. Так, при одинаковых значениях силы тока высотные параметры исходной шероховатости поверхности при обработке постоянным током уменьшается в 2-3 раза, применение же переменного тока может в некоторых

случаях приводить даже к их увеличению в 4-6 раз. Это объясняется лучшим прогревом микронеровностей, уменьшением их сопротивляемости деформированию и снижением вибрации в системе инструмент деталь при использовании постоянного тока. Применение постоянного тока при упрочнении приводит, с одной стороны, к снижению скоростей нагрева и охлаждения металла в зоне обработки, с другой - к увеличению глубины прогрева поверхности детали, следствием чего является некоторое снижение твердости упрочненного поверхностного слоя и увеличения глубины и ширины упрочненных треков по сравнению с ЭМО переменным током [6, 7].

Электромеханическое упрочнение переменным током обеспечивает формирование более четкой (резкой) границы между упрочненным поверхностным слоем и исходным металлом сердцевины детали, при этом упрочненная структура имеет более высокие механические свойства и характеризуется меньшей травимостью, чем структура поверхностного слоя, упрочненного постоянным током. Данные обстоятельства объясняются более высокой интенсивностью тепловых процессов в случае ЭМО переменным током вследствие его пульсации, а также образованием отдельных фрагментов упрочненной структуры эллипсоидной формы, имеющих большую поверхность контакта с окружающим холодным металлом, что приводит к более интенсивной теплоотдаче и их «резкой» закалке [62, 132, 134].

В зависимости от способа подачи электрического тока по времени можно выделить ЭМО с непрерывно-постоянным режимом электрического воздействия и ЭМО с импульсно-прерывистой подачей тока. Первый режим применяется в случаях, когда необходимо обеспечить равномерный характер обработки поверхности: при чистовом сглаживании микронеровностей, высадке металла при электромеханическом восстановлении деталей, при равномерном вдоль трека упрочнении поверхности. Импульсные методы ЭМО применяют, как правило, для формирования на обрабатываемой поверхности специфических, регулярных, дискретных структур и микрорельефов, представляющих собой чередование упрочненных и неупрочненных участков.

Кроме этого, импульсно-прерывистый характер электрического (а значит и теплового) воздействия позволяет не допустить перегрева поверхностного слоя при значительном увеличении силы тока, что дает возможность увеличения глубины и твердости упрочненного слоя. Заметим, что деформирующее усилие при ЭМО так же может прикладываться во времени по нескольким аналогичным схемам: статически (непрерывно-постоянный режим) и динамически (импульсный и ударный режимы) [157].

1.5 Выводы. Цель и задачи исследования

В результате анализа было установлено, что шлицевые соединения нашли широкое применение в сельскохозяйственной технике. Наиболее часто применяются шлицевые соединения с прямобочным профилем зуба, «80% от общего количества применяемых шлицевых соединений. Основной причиной потери работоспособности является износ контактирующих поверхностей зубьев в виде выработки в месте соединения вала с втулкой.

Проблема износа особенно актуальна для шлицевых втулок, так как отсутствуют эффективные упрочняющие технологии применительно к данным деталям, вследствие затрудненного доступа к рабочим поверхностям шлице-вых втулок и трудоемкости процесса.

На основании анализа существующих упрочняющих технологий, было установлено, что наиболее рациональным способом для условий ремонтных мастерских является ЭМО.

На основании вышеизложенного целью настоящей работы является повышение износостойкости шлицевых соединений техники сельскохозяйственного назначения электромеханической закалкой рабочих поверхностей шлицевых втулок.

В соответствии с поставленной целью сформулированы следующие задачи:

1. Выполнить анализ условий эксплуатации, причин потери работоспособности шлицевых соединений техники сельскохозяйственного назначения и способов повышения их износостойкости.

2. Разработать способ ЭМЗ рабочих поверхностей шлицевых втулок, обосновать рациональность его применения и провести исследования методом конечных элементов тепловых процессов в зоне контакта инструмента с поверхностью шлица.

3. Разработать методику исследования влияния ЭМЗ прямобочных шлицев втулки на их износостойкость, а также инструментальную оснастку и скомпоновать установку для ЭМЗ рабочих поверхностей шлицевых втулок с прямобочным профилем.

4. Определить рациональные режимы ЭМЗ и их влияние на изменение структуры, твердости, глубины упрочненного слоя, шероховатости и износостойкости рабочих поверхностей шлицевых втулок и шлицевого соединения в целом.

5. Выполнить технико-экономическую оценку внедрения результатов исследования в производство.

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ЗАКАЛКИ РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ШЛИЦЕВЫХ ВТУЛОК

2.1 Обоснование возможности и условий применения технологии электромеханической закалки рабочих поверхностей шлицевых втулок

На основании анализа, результаты которого приведены в первой главе, следует отметить, что шлицевые втулки эксплуатируются с низкими эксплуатационными свойствами рабочих поверхностей, что существенно сказывается на сроке службы соединения и агрегата в целом. Так же было установлено, что применительно к рабочим поверхностям шлицевых втулок отсутствуют эффективные упрочняющие технологии рабочих поверхностей. В связи с вышеизложенным, учитывая ранее проведенные исследования [5, 15, 22, 35, 53, 57, 65, 90, 146, 149, 151], предлагаются варианты электромеханической закалки (ЭМЗ) рабочих поверхностей шлицевых втулок. В зависимости от технологических требований изготовления шлицевых втулок, технических возможностей предприятий и ремонтных мастерских, предлагается три варианта упрочнения рабочих поверхностей шлицевых втулок с пря-мобочным профилем зуба (рисунок 2.1).

а

36

в

Рисунок 2.1 - Схемы процессов электромеханической закалки рабочих поверхностей шлицевой втулки: а - многошлицевым бронзовым инструментом; б - двушлицевым бронзовым инструментом; в - двушлицевым бронзовым инструментом с горизонтальным прижимом

Предлагаемый метод заключается в том, что оправку с бронзовым шлицевым инструментом подводят к верхней части шлицевой втулки, поворотом оправки (рисунок 2.1, а, б), либо горизонтально прижимая к рабочим

37

поверхностям (рисунок 2.1, в) обеспечивают надежное прижатие рабочей части инструмента к одной из сторон рабочей поверхности втулки. В дальнейшем от силового модуля подается технологический ток на втулку и инструмент а = 150.. .180 А/мм2) и одновременно осуществляется вертикальное перемещение инструмента к нижней части втулки. После перемещения инструмента к нижней части втулки, ток отключается, инструмент поворотом в обратную сторону, либо обратным прижатием по горизонтальной плоскости прижимается к противоположной рабочей поверхности шлицевой втулки, после чего производится повторное включение технологического тока той же плотности и инструмент вертикально перемещается к верхней части шлице-вой втулки.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Мушарапов Дамир Рузалевич, 2025 год

- 262 с.

35. Горохов, В.А. Способы отделочно-упрочняющей обработки материалов [Текст] /В.А. Горохов, Н.В. Спиридонов - Мн.: УП Технопринт. 2003.- 96 с.

36. ГОСТ 23.224-86. Обеспечение износостойкости изделий. Методы оценки износостойкости восстановленных деталей. - Изд-во стандартов, 1986. - 28 с.

37. ГОСТ 6.01.1-87. Единая система классификации и кодирования технико-экономической информации. Основные положения и нормативы.

38. ГОСТ 2789-73. Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики [Текст]. - Введ. с 1975. -М.: Изд-во стандартов, 1974. -12 с.

39. Григорович, В.К. Твердость и микротвердость металлов [Текст] /В.К.Григорович - М.: Наука - 1976, - 230 с.

40. Гречищев, Е.С. Соединения с натягом: Расчеты, проектирование, изготовление. /Е.С. Гречищев, А.А. Ильяшенко.- М.: Машиностроение, 1981.-247с.

41. Гурский, Е. И. Теория вероятностей с элементами математической статистики [Тскст] /Е. И. Гурский. - М.: Высш. шк., 1971. - 328 с.

42. Гусенков, А.П. Методы и средства упрочнения поверхностей деталей машин. / А.П. Гусенков,- М.: Наука, 1992. - 405 с.

43. Дарков, А.В. Сопротивление материалов. /А.В. Дарков, Г.С. Шпиро.

- Изд. 4-е, перераб., М.: Высш. шк., 1975. - 656 с.

44. Демкин, Н.Б. Контактирование шероховатых поверхностей / Н.Б. Демкин, - М.: Наука, 1970. - 218 с.

45. Добровольский, В.А. Детали машин /В.А. Добровольский, Изд. 7-е, -М., Машиностроение, 1972.- С. 420

46. Добычин, М.Н. Влияние трения на контактные параметры пары вал-втулка. / М.Н. Добычин, С.Л. Гафнер. - В кн.: Проблемы трения и изнашивания. - Киев: Техшка №9 -, 1976, С. 30-36.

47. Дудкина, Н.Г. Влияние структурно-неоднородного поверхностного слоя на физико-механические и эксплуатационные свойства стали 45, подвергнутой электромеханической обработке / Н.Г. Дудкина // Автореф. канд. дисс., Волгогад, 1992. - 18 с.

48. Дунин-Барковский, Н.В. Измерение и анализ шероховатости, волнистости и некруглости поверхности. / Н.В. Дунин-Барковский, А.Н. Картошо-ва. - М.: Машиностроение, 1987

49. Елизаветин, М.Л. Повышение надежности машин / М.Л. Елизаве-тин. — М.: Машиностроение, 1973. - 430 с.

50. Захаров, И.Н. Системная постановка и решение задач механики формирования структуры и свойств металлических тел при интенсивных технологических воздействиях: дис. ... д-ра техн. наук: 01.02.04 / И.Н. Захаров. -Волгоград, 2012. — 385 с.

51. Зажигаев, Л.С. Методы планирования и обработки результатов. / Л.С. Зажигаев А.Д. Кишьян. - Л.: 1971. - 230 с.

52. Зайдес, С.А., Моделирование процессов поверхностного пластического деформирования / С.А. Зайдес, Е.Ю. Кропоткина, А.Р. Лебедев, — Иркутск: Издательство ИрГТУ, 2004. - 309 с.

53. Зеленин, В.Н. Исследование процессов комплексной упрочняюще-отделочной обработки деталей машин из конструкционных сталей / В.Н. Зеленин // Автореф. канд. дисс., - Ижевск, 1978. — 16 с.

54. Золотаревский, В.С. Механические свойства металлов: учеб. для вузов / В.С. Золотаревский. - 2-е изд. - М.: Металлургия, 1983. - 352 с.

55. Иванова, В.С. Природа усталости металлов / В.С. Иванова, В.Ф. Терентьев. - М.: - Металлургия, - 1975. - 455 с.

56. Икрамов, У.А. Расчетные методы оценки абразивного износа / У.А. Икрамов. - М.: Машиностроение, 1987. - 281 с.

57. Ильин, В.К. Восстановление и упрочнение деталей сельскохозяйственной техники методами термодиффузионного насыщения. /В.К. Ильин //Автореф. дисс. на соиск. учен, степени д.т.н., - Казань, 2004 - 35 с.

58. Илюшин, Л.М. и др. Упругопластическая деформация полых цилиндров / Л.М. Илюшин. - М., МГУ, 1970. - 138 с.

59. Исаев, Ю.М. Температурное поле при воздействии концентрированных потоков энергии / Ю.М. Исаев, Л.В. Федорова, А.В. Морозов // Вестник СамГТУ, серия «Физико-математические науки». - 2006. - № 41.- С. 188-190.

60. Иосилевич, Г.Б. Концентрация напряжений и деформаций в деталях машин / Г.Б. Иосилевич. - М.: Машиностроение, 1981. - 224 с.

61. Каледин, Б.А. Повышение долговечности деталей поверхностным деформированием. / Б.А. Каледин, П.А. Чепа. - Минск: Наука и техника, 1974. - 232 с.

62. Карапетян, Г.П. Исследования электромеханического способа упрочнения деталей дизельных двигателей типа ЯМЗ с целью увеличения по-слеремонтного ресурса (на примере автомобилей МАЗ и КрАЗ, работающих в горных условиях Армянской ССР). / Г.П. Карапетян // Дисс. на соиск. учен. степени к.т.н., Ереван, 1981. - 204 с.

63. Карслоу, Г. Теплопроводность твердых тел. / Г. Карслоу, Д. Егер. -М.: Наука. 1964 - 487 с.

64. Кидин, И.Н. Физические основы электротермической обработки металлов и сплавов /И.Н. Кидин - М.: Металлургия, 1969. - 387 с.

65. Киричек, А. В. Повышение эффективности упрочняющих технологий [Текст] / А. В. Киричек // Справочник. Инженерный журнал. - 2004. № 3. -С. 15-20.

66. Клепиков, В.В. Технологическая оснастка. / В.В. Клепиков, А.Н. Бодров // Учебное пособие. - М.: ФОРУМ, 2011. - 608 с.

67. Когаев, В.П. Прочность и износостойкость деталей машин: Учеб. по-соб. для машиностр. спец. Вузов / В.П. Когаев, Ю.Н. Дроздов- М.: Высш. шк., 1991. - 319 с.

68. Козырев, С.П. Гидроабразивный износ металлов при кавитации / С.П. Козырев. - М.: Машиностроение, 1974. - 259 с.

69. Комбалов, В.С. Влияние шероховатости твердых тел на трение и износ / В.С. Комбалов - М.: Наука, 1978. - 209 с.

70. Леванов, А.Н. Контактное трение в процессах обработки металлов давлением / А.Н. Леванов - М,: Металлургия, 1976. - 416 с.

71. Лопата, А.Я. Шпоночные и зубчатые (шлицевые) соединения / А.Я. Лопата, И.П. Тартаковский // Киев.: МАШГИЗ, 1979. — 131 с.

72. Костецкий, Б.И. Поверхностная прочность материалов при трении / Б.И. Костецкий. — Киев.: Наукова думка, 1976. - 678 с.

73. Крагельский, И.В. Трение и износ / И.В. Крагельский. - М.: Машиностроение, 1968. - 420 с.

74. Крагельский, И.В. Узлы трения машин: Справочник. / И.В. Крагельский, Н.М. Мухин - М.: Машиностроение, 1984. - 280 с.

75. Крагельский, И.В. Основы расчетов на трение и износ. / И.В. Крагельский, М.Н. Добычин, В.С. Комбалов. - М.: Машиностроение, 1977. - 526 с.

76. Кряжков, В.М. Научные основы восстановления работоспособности сопряжений деталей сельскохозяйственных тракторов применением металлопокрытий и упрочняющей технологии / В.М. Кряжков // Автореф. канд. дисс.—Л.: ЛСХИ, 1973.-50 с.

77. Лахтин, Ю.М. Материаловедение: Учебник для высших технических учебных заведений. 3-е изд., перераб. и доп. / Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьева. — М.: Машиностроение, 1990. - 528 с.

78. Лурье, Г.Б. Упрочняюще-отделочная обработка рабочих поверхностей деталей машин поверхностным пластическим деформированием. Обзор. / Г.Б. Лурье, Я.И. Штейнберг. - М.: Машиностроение, 1971. - 286 с.

79. Маловечко, Г.В. Формирование регулярной структуры поверхностного слоя металла при электромеханической обработке [Текст] / Г.В. Маловечко, С.Н. Паршев, Н.Г. Дудкина // Вестник машиностроения. - 1989. -№ 5. - С. 51-53.

80. Масино, М.А. Повышение долговечности автомобильных деталей при ремонте / М.А. Масино. —М.: «Транспорт», 1972. - 148 с.

81. Машины и стенды для испытания деталей / Под ред. Решетова Д.Н., - М.: Машиностроение, 1979. - 176 с.

82. Машков, Ю.К. Комбинированное фрикционно-электрическое модифицирование стальных поверхностей трения / Ю.К. Машков, В.Р. Эдигаров, М.Ю. Байбараикая, З.Н. Овчар // Трение и износ. - 2006 - Т. 27, №3. - С, 89-92.

83. Металловедение и термическая обработка стали. Справочник. Том 2. Под ред. М.Л. Бернштейна и А.Г. Рахштадта. М.: Металлургия, 1983.- 368 с.

84. Методика выбора и оптимизации контролируемых параметров технологических процессов. Методические указания. -М.: Изд. Стандартов, 1978. - 112 с.

85. Методика определения экономической эффективности законченных научно-исследовательских и проектно-конструкторских работ по сельскому хозяйству. -М.: 1977. - 120 с.

86. Монченко, В.П. Дорнование отверстий в длинных втулках и гильзах / В.П. Монченко. - М.: НИИТАвтопром, 1967. - 145 с.

87. Монченко, В.П. Дорнование отверстий с большими натягами / В.П. Монченко. - М.: ЦНИИТракторсельхозмаш, 1971. - 163 с.

88. Монченко, В.П. Обработка отверстий дорнованием с большими натягами во втулках / В.П. Монченко. - М.: НИИМАШ, 1965. - 165 с.

89. Морозов, А.В. Формирование свойств поверхности при объемном электромеханическом дорновании втулок из бронзы Бр ОЦС 5-5-5 / А.В. Морозов, А.В. Байгулов // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. - 2011.- № 4.- С. 116-121.

90. Морозов, А.В. Рентгеноструктурный анализ поверхности втулки, изготовленной из бронзы Бр ОЦС 5-5-5, обработанной объемным электромеханическим дорнованием / А.В. Морозов, А.В. Байгулов // Вестник МГАУ. -2011.- №2.- С 31-33.

91. Морозов, А.В. Характер эксплуатационного износа гладких цилиндрических подвижных соединений применяемых в сельскохозяйственной технике / А.В. Морозов, В.А. Фрилинг // Материалы III Международной

научно-практической конференции «Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути решения». - Ульяновск: ГСХА, 2011, т. II. — С. 271-275.

92. Морозов, А.В. Избирательная электромеханическая закалка деталей подверженных двустороннему износу / А.В. Морозов, В.А. Фрилинг, Н.И. Шамуков // Вестник Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И. Вавилова. - 2013. -№11 -С 52-55.

93. Морозов, А.В. Повышение износостойкости отверстий деталей, подверженных двустороннему износу применением избирательной электромеханической закалки / А.В. Морозов, В.А. Фрилинг, Н.И. Шамуков // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. — 2013. -№ 4. — С. 113-119.

94. Морозов, А.В. Разработка классификации процессов электромеханической обработки отверстий движущимся высокотемпературным полосовым источником / А.В. Морозов, Г.Д. Федотов // Упрочняющие технологии и покрытия. -2015. -№3. -С. 44-50.

95. Морозов, А.В. Электромеханическая закалка рабочих поверхностей шлицевых втулок техники сельскохозяйственного назначения / А.В. Морозов, Л.В. Федорова, Г.Д. Федотов // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. — 2015. - № 2. — С. 169-175.

96. Морозов, А.В. Исследование влияния режимов сегментной электромеханической закалки на формирование участков регулярной микротвердости / А.В. Морозов, Л.В. Федорова, Горев Н.Н., Шамуков Н.И. // Сборка в машиностроении, приборостроении. — 2016. - № 2. С. 24-26.

97. Морозов, А.В. Особенности выбора инструмента для электромеханической обработки отверстий деталей машин полосовым высокотемпературным источником / А.В. Морозов, Г.Д. Федотов, С.Н. Петряков, А.Ю. Горшков, Д.Р. Мушарапов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. -2016.- № 7(2). — С 258 — 268.

98. Мучник, Г.Ф. Методы теории теплообмена. Теплопроводность. Ч. 1. / Г.Ф. Мучник, И.Б. Рубашев - М.: Высшая школа, 1970. - 287 с.

99. Одинцов, Л.Г. Финишная обработка деталей алмазным выглаживанием и вибровыглаживанием / Л.Г. Одинцов. - М.: Машиностроение, 1981. -223 с.

100. Орловский, В.А. Качество поверхностей деталей после отделочно-упрочняющей обработки / В.А. Орловский //Повышение уровня технической эксплуатации сельскохозяйственной техники. - Горки, 1990. С. 70 - 73.

101. Папшев, Д.Д. Отделочно-упрочняющая обработка поверхностей пластическим деформированием / Д.Д. Папшев. -М.: Машиностроение, 1978. - 152 с.

102. Папшев, Д.Д. Упрочнение деталей обкаткой шариками / Д.Д. Папшев, - М.: Машиностроение, 1968. - 132 с.

103. Паршев, С.Н. Технологическое обеспечение качества поверхностного слоя стальных изделий электромеханической обработкой. /С.Н. Паршев //Автореф. дисс. на соиск. степени к.т.н., - Волгоград, 1995 - 20 с.

104. Патент RU № 97071. Дорн. / А.В. Морозов, А.В. Байгулов; Опубл. 27.08.2010; Бюл. № 24.

105. Патент RU № 113198. Дорн для выборочного электромеханического упрочнения внутренних поверхностей деталей. / А.В. Морозов, Л.В. Федорова, С.К. Федоров, В.А. Фрилинг; Опубл. 27.12.2012; Бюл. № 4.

106. Патент RU № 2457083. Способ электромеханического дорнова-ния. / А.В. Морозов, А.В. Байгулов; Опубл. 27.07.2012; Бюл. № 21.

107. Патент RU № 117341. Устройство для местного электромеханического упрочнения поверхности отверстия. / А.В. Морозов, Л.В. Федорова, С.К. Федоров, В.А. Фрилинг; Опубл. 27.06.2012; Бюл. № 18.

108. Патент RU № 123368. Дорн для выборочной электромеханической закалки цилиндрических отверстий деталей. / А.В. Морозов, Н.Н. Горев; Опубл. 27.12.2012; Бюл. № 36.

109. Патент RU № 2472128. Стенд для испытания пар трения вал-втулка. / А.В. Морозов, Л.В. Федорова, С.К. Федоров, В.А. Фрилинг; Опубл. 10.01.2013; Бюл. № 1.

110. Патент RU № 2471608. Дорн для электромеханической обработки. / А.В. Морозов, А.В. Байгулов; Опубл. 10.01.2013; Бюл. № 1.

111. Патент RU № 2488477. Устройство для местного электромеханического упрочнения поверхности отверстия. / А.В. Морозов, Л.В. Федорова, С.К. Федоров, В.А. Фрилинг; Опубл. 27.07.2013; Бюл. № 21.

112. Патент RU № 145652. Дорн для электромеханической закалки цилиндрических отверстий деталей. / А.В. Морозов, Н.Н. Горев, Д.Р. Муша-рапов; Опубл. 27.09.2014; Бюл. № 27.

113. Патент RU № 2541424. Стенд для испытания пар трения вал-втулка. / А.В. Морозов, В.А. Фрилинг, Н.И. Шамуков; Опубл. 10.02.2015; Бюл. № 4.

114. Патент RU № 153632. Дорн для выборочной электромеханической закалки внутренних поверхностей деталей. / А.В. Морозов, Н.И. Шамуков, Н.Н. Горев; Опубл. 27.07.2015; Бюл. № 21.

115. Патент RU № 154591. Инструмент для электромеханической закалки рабочих поверхностей шлицевых втулок. / А.В. Морозов, Н.Н. Горев, Д.Р. Мушарапов; Опубл. 27.08.2015; Бюл. № 24.

116. Патент RU № 156164. Инструмент для электромеханического дорнования. / А.В. Морозов, В.А. Фрилинг, Н.И. Шамуков, С.К. Львов, Д.Р. Мушарапов; Опубл. 27.10.2015; Бюл. № 30.

117. Патент RU № 156308. Инструмент для электромеханического дорнования. / А.В. Морозов, В.А. Фрилинг, Н.И. Шамуков, С.С. Акулинин, Д.Р. Мушарапов; Опубл. 10.11.2015; Бюл. № 31.

118. Патент RU № 2572677. Инструмент для электромеханической закалки рабочих поверхностей шлицевых втулок. / А.В. Морозов, Н.Н. Горев, Д.Р. Мушарапов; Опубл. 20.01.2016; Бюл. № 2.

119. Патент RU № 2620533. Инструмент для электромеханической закалки рабочих поверхностей шлицевых втулок. / А.В. Морозов, Д.Р. Мушара-пов, Е.А. Токмаков; Опубл. 26.05.2017; Бюл. № 15.

120. Патент RU № 167359. Инструмент для электромеханической закалки рабочих поверхностей шлицевых втулок. / А.В. Морозов, Д.Р. Мушарапов, Е.А. Токмаков; Опубл. 10.01.2017; Бюл. № 1.

121. Патент RU № 167360. Инструмент для электромеханической закалки рабочих поверхностей шлицевых втулок. / А.В. Морозов, А.Е. Абрамов, Д.Р. Мушарапов; Опубл. 10.01.2017; Бюл. № 1.

122. Патент RU № 171197. Инструмент для электромеханической закалки рабочих поверхностей шлицевых втулок. / А.В. Морозов, Д.Р. Мушарапов, Е.А. Токмаков; Опубл. 23.05.2017; Бюл. № 15.

123. Паустовский, А.В. Исследование процесса и механизма электромеханической обработки / А.В. Паустовский // Автореф. канд. дисс., - Киев, 1972. - 23 с.

124. Повышение несущей способности деталей машин поверхностным упрочнением / Л.А. Хворостухин и др. - М.: Машиностроение, 1988. - 144 с.

125. Повышение усталостной прочности деталей машин поверхностной обработкой. - Л.: Машгиз, 1952. - 215 с.

126. Полухин, П.И. Физические основы пластической деформации металлов - [Текст] / П.И. Полухин, С.С. Горелик, В.К. Воронцов - М.: Металлургия, - 1982. - 584 с.

127. Польцер, Н. Основы трения и изнашивания./ Н. Польцер, Ф. Май-снер - М.: Машиностроение, 1984. - 264 с.

128. Поляк, М.С. Технология упрочнения / М.С. Поляк // В2 т. - М.: «Л.В.М. - СКРИПТ», Машиностроение, 1995. Т 1. 832 с., Т. 2. - 688 с.

129. Проскуряков, Ю.Г. Технология упрочняюще-калибрующей и формообразующей обработки металлов / Ю.Г. Проскуряков. - М.: Машиностроение, 1971. - 234 с.

130. Резников, А.Н. Тепловые процессы в технологических системах. / А.Н. Резников, Л.А. Резников. -М.: Машиностроение, 1990. — 288 с.

131. Решетов, Д.Н. Работоспособность и надежность деталей машин / Д.Н. Решетов. — М.: «Высшая школа», 1974. -206 с.

132. Роговой, В.М. Дорнование - способ улучшения качества неразъемного соединения / В.М. Роговой, // Мат-лы научно-технических конф.: Улучшение качества двигателей, тракторов, сельхозмашин и увеличение производительности труда. Барнаул, 1969. С.40-42.

133. Розенберг, А.М. Механика пластического деформирования в процессах резания и деформирующего протягивания / А.М. Розенберг, О.А. Розенберг // Киев: Наук. думка, 1990. — 330 с.

134. Романов, Д.И. Электроконтактный нагрев металлов / Д.И. Романов. - М.: Машиностроение, 1981. - 166 с.

135. Рыбакова, Л. М. Структура и износостойкость металла [Текст] / Л.М. Рыбакова, Л.И. Куксенова. - М.: Машиностроение, 1982. - 212 с.

136. Рыжов, Э.В. Технологическое обеспечение эксплуатационных свойств деталей машин / Э.В. Рыжов, А.Г. Суслов, В.П. Федоров. - М.: Машиностроение, 1979. - 176 с.

137. Рыжов, Э.В. Технологические методы повышения износостойкости деталей машин / Э.В. Рыжов // Киев: Наук. Думка, 1984. - 272 с.

138. Рыжов, Э.В. Технологическое управление геометрическими параметрами контактирующих поверхностей / Э.В. Рыжов. — В кн.: Расчетные методы оценки трения и износа. Брянск. Приокское книжное издательство, 1975. - 232 с.

139. Рыжов, Н.М. Упрочнение химико-термической обработкой [Текст] / Н. М. Рыжов // Машиностроение: энциклопедия. В 40 т. / отв. ред. К. Ф. Фролов. — М.: Машиностроение, 2000. — Т. 3 кн. 3. Технология изготовления деталей машин. / Под общ. ред. А. Г. Суслова. — С. 377-384.

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

141. Сантарович, Г.В. Влияние электромеханической обработки в высокотемпературном режиме на физико-механические свойства наплавленного металла / Г.В. Сантарович //Автореферат дисс...к.т.н. Минск, 1974 - 16 с.

142. Севернев, М.М. Износ деталей сельскохозяйственных машин / М.М. Севернев - Л., Колос, 1972. - 288 с.

143. Семенов, А.П. Методы и средства упрочнения поверхностей деталей машин концентрированными потоками энергии. / А.П. Семенов, И.Б. Ковш, И.М. Петрова и др. - М.: Наука, 1992. - 404 с.

144. Скундин, Г.И. Шлицевые соединения / Г.И. Скундин, В.Н. Никитин. - М.: Машиностроение , 1981. - 128 с.

145. Технологические основы обеспечения качества машин / Под ред. К.С. Колесникова. - М.: Машиностроение, 1990. - 256 с.

146. Ткачев, В.Н. Износ и повышение долговечности деталей сельскохозяйственных машин / В.Н. Ткачев. - М.: Машиностроение, 1978. 264 с.

147. Томленов, А. Д. Теория пластического деформирования металлов [Текст] / А.Д. Томлено в - М.: -Металлургия, -1972. - 408 с.

148. Трение, изнашивание и смазка. Справочник под ред. И.В. Крагельского и В.В. Алисина. - М.: Машиностроение, 1979. - 358 с.

149. Федоров, С.К. Повышение долговечности деталей сельскохозяйственной техники электромеханической обработкой: дис. ... д-ра техн. наук: 05.20.03 / Федоров Сергей Константинович. - Москва, 2009. - 245 с.

150. Федоров, С.К. Исследование температурных полей в зоне контакта инструмента с обрабатываемой поверхностью в процессе избирательной электромеханической закалки / С.К. Федоров, А.В. Морозов, В.А. Фрилинг // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. -2012.- № 9. - С 117-125.

151. Федорова, Л.В. Технологическое обеспечение эксплуатационных свойств резьбовых соединений сельскохозяйственной техники отделочно -упрочняющей электромеханической обработкой: дис. ... д-ра техн. наук: 05.20.03 / Федорова Лилия Владимировна. - Москва, 2006. - 350 с.

152. Фридман, Я.Б. Строение и анализ изломов металлов. / Я.Б. Фридман, Т.А. Гордеева, A.M. Зайцев. - М.: Машгиз, 1960. - 138 с.

153. Хрущов, М.М. Абразивное изнашивание. / М.М. Хрущов, М.А. Бабичев. - М., «Наука», 1970. - 252 с.

154. Шнейдер, Ю.Г. Эксплуатационные свойства деталей с регулярным микрорельефом / Ю.Г. Шнейдер. - Л.: Машиностроение, 1982. - 248 с.

155. Шнейдер, Ю.Г. Технология финишной обработки давлением / Ю.Г. Шнейдер // Справочник - СПб.: Политехника, 1998. - 414 с.

156. Электроискровые технологии восстановления и упрочнения деталей машин и инструментов (теория и практика) / МГУ им. Н.П. Огарева и др.; Ф.Х. Бурумкулов, П.П. Лезин, П.В. Сенин и др. - Саранск, 2003. - 504 с.

157. Электромеханическая обработка: технологические и физические основы, свойства, реализация. / Багмутов В.П., Паршев С.Н и др. - Новосибирск: Наука, 2003. - 318с.

158. Carlson M.F. On the effect of prior austenite grain size on near-threshold fatigue crack growth / M.F. Carlson, R.O. Ritchie // Scr. met. 1977. Vol. 11, - P.1113-1118.

159. Chen E.Y. The effect of iron plating on low cycle fatigue behavior of copper single crystals / E.Y. Chen, Е.А. Starke // Mater. Sci. and Eng. 1976. Vol. 24, - Р. 209-221

160. Davies E.D. The dynamic compression testing of solids Ьу the method of the split Hopkins press urebar. / E.D. Davies, S.Q Hunter / Mech. Phis. Solids, 1963, 11, - N3. - Р. 155-179.

161. Ebert L.J. Behavioral Model for the Fracture of Surface Hardened Components. / L.J. Ebert, F.T. Krotine, A.R. Troiano. // Trans. ASME. Ser. D: Journal of Basic Engineering. - 1965. - P. 87.

162. Farrow M. Wear resistant coating. / M. Farrow, C. Gleave. // Trans. Inst. Met. Finish. 1984 - Vol. 62, pt. 2 - P. 74 -80.

163. Geissler B. Calculation of temperature profiles, heating and quenching rates during laser processing. /B. Geissler, H.W. Bergmann // Laser Treat. Bur: Conf., Bad Nauheim, 1986 - Oberursel, 1987, - P. 101-144.

164. Hayward I. W. Metal forming researchet the University of Manchester/ I.W. Hayward, W. Johnson // Institute of Science and Technology. Metallurgia and Metal Forming 1974, N 2.

165. Jutas A. Electromechaninio apdirbimo (EMA) jtaka plieno 45 ma-iaciklio deformavimo ciklinems charaktenstikoms ir ilgaamfiSkumui / A. Jutas, M. Daunys // Mechanika, Kaunas. - 2000. - N25 (25). - P. 5- 10.

166. O'Callaghan P. W. Effects of static loading on surfaces parameters. / P. W. O'Callaghan, Probert S. D. - Wear, 1973, 24, N2. -P. 133-145.

167. Sowerby R. A review of certain aspects of the Bauschinger effect in metalsl R. Sowerby, D. Uko, y. Tomita // Mater. Sci. and Eng. 1979. yo1. 41,-P.53-58.

168. Tokaji K. Effect of grain size and aging conditions on crack propagation behavior in beta Ti-22V- 4AI alloy /K. Tokaji, K. Ohya, H. Kadiya //J. Iron and Steel Inst. Jap. 2000. Vol. 86, - N11. - P.769-776.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Полученные патенты

С~р: 1

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

(19)

1-. СП

ни

СИ)

171 19Г13 У1

(51) МТТК

В24ВЗШ2 (ахк.си) В23043ЛЮ

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ

<12) ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ

(21X22) ^вкл 2016122356. Сб.0(4.2016 н^(и начала, отсчета срока действия патента:

06.ae.20i6

Дд| а регистра ики: 23.tt5.2017

Приоритеты):

(22| Дата пОдДЧЛ намнкк: 06.06.2Ш6

{45) Опубликовано: 23.05.20L7 GKjLi.lt 15

Адрес для переписки:

432017, г. Ульяновск, й р Новый Оеиец, 1, ФГБОУ ВО Ушикш ГСХА. натектоведу наИ 16.1»

(72) Ав]ор<ы>:

Морозов Алвксавдр Викторович (Ки), МулИрШв Данир Рушкевкч (К и), Ток м аяч ь Ега кй Александрович (К и)

(73) Плт^нтообль.дйтыгь(и): Склеральное государственное бюджетное о6ра:шиагел.ьЕше учреждение высшего

"Ульяновская 1лл;у дарственная сеиклпийсгасшв! икндеыня имени П А Гтпдитшнл- (ки)

(56) Список документов, пишронанны* в йтчстс о поиске: йи 154591 LTL27.tt8.20l5. йи 1563ГЮ и и 10 112015. 121035« Вг ОЭ.Ой.1966.

(54) ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ЗАКАЛКИ РАБОЧИХ ПОНЬРХНОС! ЕЛ ШЛИЦЕВЫХ вггудок

(57) Рефервт:

Полечная модель относится к мапжностроению и ремонтному производству, в часткосги К инструмент 1пь«оА оснастке дли ойрабогкн шлицевых Сггагрстнй

ИЕИлрушнггдля жсфцхтнничнхий закалкн рабочие поверхностей шпнцевых втулок, включакнщй ппривку, тйконзОляционнук нтунжу, упрочняющий элСисят Оправка сосгои г к:+двух частей, ООсДННеннЫХ подвижным ршгъемным СОСдннениеы, обе части оправки фккскрукггся упругим элементов*, выполненным в виле вмнтовОй цилиндрической пружины, между

пружиной м; прочняннпкм ЭсКиентои выполнено сквозное отверстие для крепления тосоподводжщетй кабеля.

Применение уп рупиго алвиппЦ выпал нснногО в ни.ч-е Пружины на ннсгруисшс для илектромеяанической закалки рабочих повер*н(к.-тей ппкпевой втулки нолволкг пояыенть качество упрочнения рабочих поверхностей шпнцевых втулок, счет

обеспечения необходимого усилия прижатия шлние» упрочняющего шшпш к рабочей поверхности обрабатываемой втулки.

Л

с

со N

э

се

С-р: 1

российская федерация

09)

со со <ч о <ч

пи

(II)

202 861 <> и1

(51} МПК

В24ВЗШ2 <20№Х>1) В23В43ЯЮ (11ХК>.<)])

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ

ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ

{52) СПК

В24В 39/02 (2020. ОД; В2.Ю 43/00 (2П20.№)

(21)121) Заявка: 2020133563, 12.10.2030

(24-) Дата начала отсчета срока действия патента: 11.10 2030

Ддга регистра цис

11.032011 Приорилет^ы):

(221 Д4га аодД ч н намвки: 12.10.2030

(451 ОнубшновйыО: 11.03.2021 Бюл-.^в

Адрес дня переписки:

432000, г. Ульяновск, б-р Новый Венец, I, ФГБОУ ВО Ульяновский ГА У, патентоведу на!М 20-152

|72| АжГОрШ}:

Морозов Александр Викторович (Ки). Мушаранив ДиМИр РуШЛеВНЧ (К и), Макеев Александр Александрович (К и). Котлов Дмитрий. Александрович (К1Л

(73) Пйтентойбдйтсль (и):

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреяиенне высшего образования "Ульяновский государственный а.|-рарный университет имени П.А. Стозшсшна" (К13)

Список дйкуменгон, пижрованны* в Отчете о поиске: ВД 171197 Шг 23.05.2011 1711« Шг 23.05.21)17. ЕШ 24TW06C2v20.W2013.jp 581072® А 25.06.1583.

(54) ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ЗАКАЛКИ РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

ШЛШДЕЬЫХ втулок

(57) Ре<|»ера1:

Полезная модель относится к инструменту дня электромеханической чакалки рабочих поверхностей иинцсаш втулок. Инструмент содержит токои:з«л анионную втулку,

упрочняющий :1лсмент, оправку, состоящу»0 и:! днух частей, соединенных подвижным рачъемным с№ннснисы. Две части оправки зафиксированы упругим элементом, выполненным в виде винтовой цилиндрической нружнны, причем в оправке между ггружнной и упрочнпицнн ыементом выполнено Сквозное отверстие для

крепления т □ ю по да Одя щСг0 Цвиш.

Упрочняющий цемент им-яз дна. [плнпд, когорые рюЕоюжЕны равийудадйно и симмезрнчнодруг друзу огносигсдьноосиинструмента. Применение инструмента для члектромеханнческой -нкалкн рапчтчн* поверхностей шанцевых гтулфЕ ночволиг [тйеснечить равномерную твердость и слуоину упрочнения, а следовательно, Повысить иЭМЮОСтПйжОсть рабочих поверхностей шюцшш втулок и увеличить период лксгслуатаиин шлниевого соединения. 2 ил.

Л

с

1\> о ю со о>

Э

а:

С-р: 1

С-р: 1

российская федерация

(19»

ь-

г» со о <ч

ни

(И)

203 747™ 111

(51) МПК

В2зп4зт (200б.()1)

федеральная служба по интеллектуальной собственности

ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ

(52) СПК

B23D43.ma020.0H)

С21ХН) Эаявжа: 2020133564, 12.10.2020

121) Да.]а начала отсчета срока действия патента: 12.10.202С

Лдга рег истрации: li.lM.202l

Приоритеты):

{22) Дата полачи наивки: 12.10.2020

(451 Опубликовано: lfl.04.202l Бн>;|. Ли 11

Адрес для переписки:

432000. г. Ульяновск, бр Новый Венец, 1, ФГБОУ ВО Ульяновский ГАУ, патентоведу наИ 20-153

(72)Автор<ы}:

Морозов Александр Викторович (К и), Мушаранов Данир Ру:ыглевич (К Макеев Александр Александрович (К 11), Котков Дмитрий Александрович (Ки)

(7.3) Г1 цгентоойладатель(и):

Федеральное государственное бюджетное образовательное учрезкдеяне щи'шгю образования "Ульяновский государственный аграрный университет имени П.А. Столы [гика" (Ни)

(56) Список документов, пнтнронанных в Отчете о поиске: 2624267 С1.03.07.2017. йи 2573677 С1, 20.01:2016. 11 и 167360 и 1,10.01.2017. аи 156308 и 1,10.112015. 11 и 154591 и и Т1Ш2015. ЦК 6205333 ЙГ 27.03.2001.

<54) ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ЗАКАЛКИ РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

1ИЛШДЕВЫХ втулок

(57) Ре^кграт:

Полезная модель. относится к матлнноггроению и ремонтному пронзвйдству, в частности к инструментальной оснастке для поверхности^ чакалкн рабочих, поверхжнлей шлнцевых втулок. Инструмент для

*лектроме\анической чакалки рабочих поверхностей тл лицевых втулок содержит тЛШНшнйнную втулку, унрочняииций длемеш, олравау, выполненную н:> двух частей, (дочиненных мех^ту собой упругим ■♦лементоч в

ни,че гашСгнны В оправке мезду пластиной и упрочняющим члементом выполнено сквозное Отверстие дли крепления токонолводятлего кабеля. Унрочнятощий -илемент выполнен в виде двух шлицев, расположенных равноудаленно н симметрично относительно друг друга. В результате обеспечивается равномерная твердость и глубина улрочнения и повышение е*юсосгсй10с1н рабочих поверхностей щинцспа втулок. 2 ил

7}

ю о и ч

■и

ч

Э

а:

С-р: 1

российская федерация

о

СП

<ю

о

«

э

а:

ни

(11)

204 890 " 111

(5]) МПК

В23В 43/00 (2(К16.()])

ФЕДЕРАЛЬН.АЯ СЛУЖБА ПО интеллектуальной СОБСТВЕННОСТИ

ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ

(52) СПК

В23В 43№ (202102}

(31X22) Зад мл 2020131166. 21.09.2020

н24) л. з ^ начала Отсчета сронадЛСттая л цент а: 21.09.2020

Дата регистраики: 16.06 2021

Приоритеты):

(22) Дат подачи наявкн: 21.09.2020

(45) Опубликовали: 16.06.2021 Б юл № 17

Адрес для переписи:

432000, г. Ульяновск, б-р Новый Венец, 1, ФГБОУ ВО Ульяновский ГАУ, патентоведу най 20-147

(72) Авюр(ы>:

Морозов Александр Викторович (КСЛ. Му Шарапов Даыир Рушлевнч (К и), Макеев Александр Александрович (К и), Котков Дмитрий Александрович 1Ки I

(73) ПаЦнтоовя}диггель(м): Федеральное государственное бюджетное обра:ювагельное учреждение иысшего ибраэовання "Ульяновский государственный аз~рарный университет имени П.А. Столы [енна" (Ки)

(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 2572677 с1,20.012016 ну 2631И8 с2,2в.0у2017. ВД171197 Щ, 23.052017. ли 13377^ и1г 20.032014. см 0201в4я393 и, 01.0621Л].

ныполнена н направлявшее установлены в

(54) ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ЗАКАЛКЕ РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ЩЛИЦЕЬЫХ ЬТУЛОК

(57) Реферат:

Полемная модель относится к машиностроению и ремонтному производству, в частности К ннструььентальной оснаггке для обработки ньлицевых отверстий.

Инструмент для :1лекгро механической накалки рабочие поверхностей пешневых взулок, содержащнП оправку с реньбой, с возможностью иавинчннания на нее стяжных гаек и токон'золяпно1:е:ой впулкн в жвостовой части и с возможностью фиксации гайкой упрочняющего элеменза и направляющих токоиюляционных втулок на ее передней чащи, причем поверхность уирочняюгерго :игеа1ента в- поперечной сечении вы полнена [[[лицевой, при этом в продольном сечении внешняя поверхность каждого шлица

форме трапеции, причем токонноляционные втулки нижней и верхней части упрочняющего элемента. УпрОчхлющтй элемент выполнен в ннде двух [пднвгв, расположенных равнвудалиенно н Симметрично отноииелкно друг друга.

Применение инструмента для

электромеханической чи кадки рабочих поверхностей шлнцевых взулок Позволит обеспечить равномерную твердость и глубину упрочнения, а, следовательно, и нЭносостоЛ кОСТЬ рабочих поверхностей шлицеаых взулок, в результате чего продлить период лкепдуатадан тлниелого соединения.

73

го о

со ш о

Сп: 1

Результаты исследования режимов ЭМЗ и результаты их обработки в программе Statistica 12

1 I, А 2 V, m/min 3 h, mkm

1 5200.000 33,000 0,630

2 5200.000 66,000 0,560

3 5200.000 99,000 0,340

4 5000.000 33,000 0,460

5 5000.000 66,000 0,310

6 5000.000 99,000 0,200

7 4300.000 33,000 0,310

3 4300.000 66.000 0.250

Фактор Корреляции факторо! 2 3-х уровневые ф, 1

I, А (Ч 1, А (Q) V, rn/min iL)

1,00 0,00 о.ос

1, ACQ] 0,00 1,00 □ .ОС

{2fJ, m/min(L> 0,00 0,00 1,0С

V, rn/min (Q) 0,00 0,00 □ .ОС

1L на 2L 0,00 0,00 □ .ОС

1L на 2Q 0,00 0,00 □ .ОС

10 на 2L 0,00 0,00 □ .ОС

10 на 2Q 0,00 0,00 о.ос

П 71 n -IG л а-

Фактор Оценки эффектов; № 2 3-х уровневые ф, 1 ЗП: П, ткгп

Эффект Ст.Ош.

Сред/Св.член 0,357773 0,015376

(1)1, A(L) 0,270000 0,037663

1, А(О) -0,051667 0,032617

(2fJ, m/min(L) -0.233333 0,037663

V, rn/min (Q) 0,023333 0,032617

План: 2 3-х уровневые ф, 1

I, А V, m/min h, mkr Среди

1 4800,000 33,00000 0,310с

2 4800,000 66,00000 0.250С

3 4800,000 99,00000 0.160С

4 5000,000 33,00000 0.460С

5 5000,000 66,00000 0.310С

6 5000,000 99,00000 0.200С

7 5200,000 зз.оофо 0.630С

3 5200,000 66,00000 0.560С

9 5200.000 99.00000 0.340С

Эффект Корреляции эффекте 2 3-у уровневые ф71

I А fL> 1. А (Q) V, m/min iL)

im, a(u 1,00 0,00 0.00

1, А(О) 0,00 1,00 0.00

(2)V, m/m in (L) 0,00 0,00 1.00

V, m/min (Q) 0,00 0,00 0.00

Фактор Регрессия; R-kb.=,95! 2 3-х уровневые ф71 ЗП: h, mkrn

Ferpec. Коэф. Ст.Ош.

Сред/С в. член 29,39556 20.36935

(1Ц,А(Ц -0,01224 0,00815

I, А(О) 0,00000 0,00000

(2)V, m/min(L) -0,00071 0,00399

V, rn/min (Q) -0,00002 0,00003

Фактор ДА; Прм.: h, mkm, R-к 2 3-х уровневые ф, 1 ЗП: h, mkrn

SS сс MS

0,109350 1 0.1093Е

I, А(0) 0,005339 1 0,0053;

(2)У, т/пшп(1_) 0,081667 1 0,0316t

V, т/лип(0) 0,001039 1 0,001DE

Ошибка 0,008511 4 0,0021;

Общая Б5 0,205956 3

Фактор ДА; Прм..Ь, mkm, F 2 3-х уровневые ф. ЗП: h, mkrn

SS сс Mi

(т, А L+G 0,114639 2 0,057

(2)V. m/min L+Q 0,0327 56 2 0JM1

Ошибка 0,008511 4 о,оо;

Общая SS 0,205956 3

I

(и х пз

I

со Щ

0

1 .0

пз

0

1

(и о

(и пз

О

Вероятностный график; Прм.:И, ткт; R-кв.=,95868;Скор.,91735 2 3-х уровневые ф, 1 Блоки; 0статочн^=,0021278 ЗП: И, ткт

3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 -0,5 -1,0 -1,5 -2,0 -2,5 -3,0

(1)1, Д(Ь) ,

----------------------;-----------------------V, т/тт(0)

I, Д(О)

. (2)4 т/тт(1_)

-8

0,011 0,010 _ 0,009

й 0,008

0

3 0,007

сэ

". 0,006

1

Е 0,005

(Л Ц)

з£ 0,004

х

о

(б 0,003

н

о

О

0,002 0,001 0,000