Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям
На правах рукописи
Магомедов Рамазан Ярахмедович
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ НЕРАВНОМЕРНО ИЗНОШЕННЫХ ПО ДЛИНЕ ШЛИЦЕВЫХ ВТУЛОК КАРДАННЫХ ПЕРЕДАЧ ОСАДКОЙ С ПРОДОЛЬНЫМ ПРОФИЛИРОВАНИЕМ ШЛИЦЕВ
Специальность 05.20.03 - Технологии и средства технического
обслуживания в сельском хозяйстве
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Саратов 2012
Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова.
Научный руководитель Ц доктор технических наук, профессор
Рудик Феликс Яковлевич
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор кафедры Детали машин, подъёмно-транспортные машины и сопротивление материалов
ФГБОУ ВПО Саратовский ГАУ
Межецкий Геннадий Дмитриевич
кандидат технических наук, доцент, заведующий лабораторией Ремонт двигателей ГНУ ГОСНИТИ Россельхозакадемии
Александров Вячеслав Александрович
Ведущая организация Ц ФГБОУ ВПО Саратовский государственный
технический университет имени Ю.А. Гагарина
Защита состоится л24 мая 2012 г. в 12.00 на заседании диссертационного совета Д 220.061.03 при ФГБОУ ВПО Саратовский ГАУ по адресу: г. Саратов, ул. Советская, 60, ауд. 325.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО Саратовский ГАУ.
Отзывы на автореферат направлять ученому секретарю диссертационного совета по адресу: 410012, г. Саратов, Театральная пл., 1.
Автореферат разослан л апреля 2012 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета Н.П. Волосевич
Общая характеристика работы
Актуальность темы. Собственные средства большинства сельскохозяйственных предприятий, полученные от хозяйственной деятельности, зачастую недостаточны даже для обеспечения затрат на повседневную деятельность, не говоря уже о целеустремленной политике повышения энерговооруженности. Новая техника приобретается только в случае конъюнктурной необходимости, в своем большинстве работают старые, неоднократно использовавшие свой ресурс машины.
В связи с этим сложилась ситуация, когда порядка 85 % машинно-тракторного парка находится за переделами срока амортизации. Это обстоятельство негативно отражается на сроках и качестве производства работ, ведет к значительным потерям энергоресурсов и произведенной продукции, повышает ее себестоимость.
Надежность трансмиссий мобильных технических средств во многом определяет технический уровень элементно-агрегатной базы, в частности: работоспособности - до 70 - 80 %, материалоёмкости - до 40 %, условий труда - до 70%. При этом многими исследованиями установлено, что одним из ресурсоопределяющих агрегатов механических трансмиссий являются карданные передачи.
Актуальность диссертационной работы также подтверждается тем, что она выполнялась по планам развития Саратовской области: научному направлению 1.2.9 Комплексная региональная программа научно-технического прогресса в агропромышленном комплексе Поволжского экономического региона на двадцать лет (№ Гос. Регистрации 840005200), приоритетному направлению научного развития ФГБОУ ВПО Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова № 01201151795 - Модернизация инженерно-технического обеспечения АПК по планам Разработка ресурсосберегающих технологий ремонта и технического сервиса для предприятий АПК и Проведение научных исследований по повышению надежности и эффективности использования мобильной техники в сельском хозяйстве.
Цель работы: совершенствование технологии восстановления размеров неравномерно изношенных по длине шлицевых втулок радиальной осадкой с продольным профилированием шлицев и с обеспечением нормативных прочностных показателей.
Объект исследования: шлицевые втулки карданных передач автомобилей ГАЗ и УАЗ.
Предмет исследования: закономерности формообразования шлицевых втулок при их восстановлении профилирующей накаткой.
Практическая ценность работы состоит в разработке, теоретическом обосновании и экспериментальном подтверждении технологии с комплектом оснастки для восстановления неравномерно изношенных по длине шлицевых втулок осадкой с обеспечением приращения размеров для финишной протяжной операции и нормативных прочностных показателей.
Основные положения работы, выносимые на защиту:
Ц закономерности перемещения запасов металла радиальной осадкой внешней поверхности втулки к неравномерно изношенным по длине восстанавливаемым шлицам с профилированием размеров в радиальном и продольном направлениях и с обеспечением нормативных прочностных показателей;
Ц математическая модель, адекватно описывающая выбор температуры преддеформационного нагрева, степени, скорости, усилия и времени деформации радиально-продольного перемещения металла при восстановлении шлицевой втулки;
Ц конструктивные параметры оснастки для восстановления неравномерно изношенных по длине шлицев втулок с обеспечением прочностных показателей, соответствующих нормативным.
Реализация результатов работы. Технологический процесс с комплектом оснастки для восстановления шлицевых втулок автомобилей семейств ГАЗ и УАЗ внедрены на действующей поточно-технологической линии ОАО Саратовский подшипниковый завод.
Материалы научно-исследовательской работы используются при проведении занятий по дисциплинам Надежность и ремонт машин, Монтаж, эксплуатация и ремонт оборудования в ФГБОУ ВПО СГАУ им. Н.И. Вавилова.
Апробация работы. Основные положения работы доложены, обсуждены и одобрены: на научных конференциях профессорско-преподавательского состава СГАУ им. Н.И. Вавилова (2008Ц2012 гг.), на международных научно-практических конференциях, посвященных 100-летию профессоров В.В. Красникова (2008 г.); Д.Г. Вадивасова (2009 г.); Вавиловские чтения (2008Ц2011 гг.); СПбГТУ (2008 г.); на научно-технических советах (содокладчик Годунова Н.Б.) ОАО Ульяновский автозавод и ОАО Автоваз (2009 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ объемом 9,46 п. л., в том числе 5 статей - в изданиях, включенных в перечень ВАК РФ. Лично автору принадлежит 2,76 п. л. Получено 2 патента на полезную модель.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка использованной литературы из 144 наименований.
Работа изложена на 162 страницах компьютерного набора, содержит 62 рисунка, 10 таблиц и 8 приложений.
Содержание работы
Введение посвящено обоснованию актуальности исследований в области применения технологических процессов восстановления шлицев шлицевой втулки с обеспечением нормативных прочностных показателей.
В первом разделе лСостояние вопроса, цель и задачи исследования дан анализ исследований в области восстановления зубчатых и шлицевых соединений. Большой вклад в развитие науки о восстановлении изношенных деталей внесли такие ученые, как Е.П. Воловик, М.Н. Ерохин, Б.П. Загородских, В.М. Кряжков, В.П. Лялякин, М.Я. Рассказов, И.Е. Ульман, В.А. Шадричев, В.И. Цыпцын и др. Их работы позволили создать и внедрить в производство современные ресурсосберегающие технологии восстановления, основанные в своем большинстве на использовании дополнительных ремонтных материалов.
В последующем большое распространение получило научное направление, основанное на восстановлении изношенных поверхностей путем перемещения методом пластической деформации запасов металла с нерабочих зон. Этому направлению посвящены работы профессоров СГАУ им. Н.И. Вавилова, Д.Г. Вадивасова, Ю.Д. Пашина, Ф.Я. Рудик, С.А. Богатырева, С.Ю. Элькина, Н.Б. Годунова, М.Ш. Гутуева и других ученых.
Технологии восстановления изношенных деталей пластической деформацией могут быть применены к деталям разнообразных форм, размеров, с различными величинами износов. Причем применение этих технологий при восстановлении шлицевых втулок карданных передач имеется преимущество, заключающееся в возможности использования собственных запасов металла. Это позволяет обеспечить ресурс восстановленной детали, соответствующий номинальному, установленному для новой.
На основании выводов, о состоянии вопроса восстановления зубчатых и шлицевых деталей, изучения работы и износного состояния шлицевого соединения карданных передач, программы исследования и сформулированной цели в диссертационной работе предусматривалось решение следующих задач:
1. Проанализировать характер работы шлицевой втулки карданного соединения, выявить механизм и закономерности изнашивания профиля шлицев по длине, дать оценку существующим техническим решениям по восстановлению шлицевых поверхностей и обосновать целесообразность использования метода радиальной осадки с продольным профилированием неравномерно изношенных по длине шлицев.
2. Теоретически и экспериментально исследовать износное состояние эвольвентного профиля неравномерно изношенных по длине шлицев втулки, выявить закономерности объемов перемещаемого и перемещенного металла, согласовать их с размерами накатного и профилирующего элементов оснастки, обосновать и экспериментально опробовать схему формообразования и формирования новых, восстановленных поверхностей шлицев по длине.
3. Разработать математическую модель и обосновать технологические режимы восстановления и упрочнения шлицевых втулок, при их восстановлении радиальной осадкой с продольным профилированием шлицев, исследовать геометрические, физико-механические и структурные показатели эффективности предложенного технического решения.
4. Разработать конструкцию накатной установки для восстановления неравномерно изношенных по длине шлицев втулки, провести ее производственную апробацию и дать технико-экономическую оценку эффективности результатов работы.
Во втором разделе Теоретические исследования формообразования при восстановлении шлицевой втулки представлены материалы анализа работы шлицевого соединения, обоснованы кинематические и динамические параметры накатной установки.
Расчетным путем установлено нагруженное состояние шлицевых деталей карданных передач по величине приведенного момента Мпр, допускаемого предельного напряжения изгиба и момента сопротивления сечения детали w,
(1)
где w = 0,1
Допустимый диаметр втулки определен по формуле
(2)
Расчётами установлено, что даже уменьшение внешнего диаметра втулки при восстановлении с 58 до 35 мм не снизит показателя допустимой прочности (обеспечит его двукратное превышение).
Допустимая толщина стенки втулки определялась по выражению
(3)
где d - наружный диаметр втулки, мм; Мкр.mах - максимальный крутящий момент, Нм; - допустимый крутящий момент, Нм.
В связи с тем, что износ шлицев по длине неравномерен (рисунок 1) и в центральной части втулки он максимален, исследовалась схема формообразования, при которой протекает процесс радиальной осадки металла накатными роликами с одновременным перемещением валика металла профилирующими роликами вдоль шлица (рисунок 2).
Функция, адекватно описывающая радиальные перемещения металла, имеет вид уравнения косинусоиды
, (4)
где и - варьируемые параметры; h - длина втулки; hi - длина шлицевой части втулки, мм; Ri - радиус, определяющий положение точки N; - металл, осаживаемый роликом.
(5)
Взаимосвязь между варьируемыми параметрами имеет вид
(6)
где - значение относительной деформации в плоскости Z.
Отсюда, интенсивность сдвига
(7)
где , и - величины радиальной, высотной и угловой деформаций, соответственно.
Решив уравнение интенсивности сдвига относительно , при Ri = R получим
(8)
Исходя из схемы деформации и приняв степень деформации = 7 %, что согласуется с величиной износа детали, варьируемые параметры = 0,051 и
= 0,016 и произведя расчеты, получили данные, сведенные в таблицу 1.
Таблица 1 - Расчётные величины радиальных перемещений точек по длине осаживаемой шлицевой втулки карданной передачи автомобилей ГАЗ, УАЗ
№ точки | Координаты точки на оси Z, hi | Радиальные перемещения, м10Ц3, Fri |
1 | h | 0 |
2 | 5/6h | 0,55 |
3 | 2/3h | 0,94 |
4 | 1/2h | 1,07 |
5 | 1/3h | 0,98 |
6 | 1/6h | 0,83 |
7 | 0,7 |
В соответствии с условием постоянства перемещаемого V1 и перемещенного V2 объемов металла с внешней нерабочей поверхности восстанавливаемой шлицевой втулки необходимо переместить такое количество металла, из которого можно сформировать сложный эвольвентный профиль неравномерно изношенного шлица, обеспечив при этом стабильные по всему профилю и длине размеры (рисунки 3, 4).
(9)
где z - число шлицев, шт; S1 - площадь слоя металла необходимого для восстановления шлица, м2; l - длина восстанавливаемого шлица, мм; S2 - площадь перемещаемого слоя металла, м2.
Контуры шлица исходя из рисунка 4 описываются выражениями:
(10)
где m - модуль зацепления; z - число шлицев, шт.; Rвп - окружность впадин шлица, мм; Rвс - окружность выступов шлица, мм; Rd - радиус делительной окружности, мм.
Для определения длины эвольвенты устанавливалось значение переменного угла , с этой целью использовался принцип конструирования эвольвенты, согласно которому длина отрезка АК равна длине дуги окружности АВ по которой прокатывается касательная прямая:
(11)
где - угол зацепления.
А угол , описывающий эвольвентный профиль шлица, имеет вид
, (12)
где Rо - радиус участка эвольвенты.
Объем перемещаемого металла рассчитывается по выражению
(13)
И, исходя из этого, объём перемещённого металла равен
(14)
где do - диаметр, приходящийся на осадку, мм; dм - диаметр, приходящийся на механическую обработку, мм.
В итоге диаметр, до которого необходимо осадить внешнюю поверхность шлицевой втулки, при котором компенсируется износ и создадутся припуски на механическую обработку, определялся по выражению:
(15)
При осадке внешней поверхности шлицевой втулки металл перераспределяется с внешней поверхности к восстанавливаемым шлицам, возникающие при этом осевые Pос и окружные Pок, (рисунок 5) усилия оказывают сопротивление внедрению деформирующего инструмента и препятствуют процессу осадки и продольному смещению. В соответствии со схемой величина перемещаемого слоя металла может быть определена по выражению
(16)
где Do - исходный диаметр осаживаемой внешней поверхности втулки, мм;
D1 - диаметр отверстия втулки после осадки, мм.
Площадь контакта накатного ролика с осаживаемой поверхностью может быть определена выражением
(17)
где L - ширина деформирующей части накатного ролика, мм.
Усилие, необходимое для радиального перемещения металла, равно:
(18)
где q = (1,8Е2,1) т - удельная нагрузка сопротивления металла перемещению;
т - предел прочности металла при заданной температуре преддеформацион-ного нагрева.
Тогда усилие деформации осадки
(19)
В третьем разделе Методика экспериментальных исследований изложены программа и частные методики проведения лабораторных исследований, в число которых входили: процесс радиальной осадки с продольным профилированием шлицев, микрометраж ремфонда и восстановленных деталей, определение прочностных показателей, остаточных напряжений, плотности дислокаций и структурных состояний.
При изучении процесса осадки в качестве контролируемых управляющих факторов приняты: усилие деформации в радиальном направлении Рос, окружное усилие Рок, частота вращения детали n и температура преддеформационого нагрева T. При этом использовались датчики давления, тахометры. При микрометражных и прочностных исследованиях использовались методики и оборудование заводских испытательных лабораторий ОАО Ульяновский автомобильный завод, прочность материала анализировалась по методике ПМ 37.104.04.571Ц87 и ГОСТ 3565. Остаточные напряжения и плотность дислокаций определялись рентгеноструктурным методом на установке ДРОН-3,0 методами sin2 и расчета уширения линии рентгенограммы . При структурных исследованиях использовался электронный металлографический микроскоп МИМ-8М.
В четвёртом разделе Результаты экспериментальных исследований представлены результаты математического моделирования процесса осадки, при этом получена модель, адекватно описывающая зависимость усилия деформации Р от температуры преддеформационого нагрева Т и скорости деформации Vd.
(20)
Критерием Фишера определена однородность дисперсии, равная 5% - му уровню значимости. Адекватность математической модели с 95% - й доверительной вероятностью подтвердилась последующими экспериментальными исследованиями.
На рисунках 6, 7 представлены результаты графической интерпретации регрессионной модели и ее достоверного соответствия экспериментальным данным.
При этом установлено, что температурный оптимум находится в интервале 950 - 1100 oС. Снижение температуры нагрева ниже 900 oС ведёт к резкому повышению усилия деформации, изменению межкристаллитных связей, хрупкости и, как следствие, к появлению микротрещин. Нагрев выше 1100 oС нецелесообразен по причине достаточности, дальнейшее повышение ведёт только к перерасходу энергетических ресурсов. Уменьшение усилия деформации при небольших, в интервале 0,7410Ц3Е0,8610Ц3 м/с, скоростях деформации обусловливает необходимость создания накатного инструмента с переменным осадочным профилем (рисунок 8). Конструктивно деформирующая и профилирующая оснастка выполнена так, что профилирующий ролик входит в восстанавливаемый шлиц с некоторым запозданием L. Это обстоятельство позволяет осуществлять поэтапное профилирование шлица с постепенным, менее энергоемким, процессом формирования профиля. При этом наблюдается более качественное заполнение металлом дна канавки, эвольвенты профиля и выступов шлицев по длине (рисунок 9).
Исходя из аналитических и экспериментальных исследований наиболее рациональными следует считать технологические параметры, представленные в таблице 2.
Рисунок 9 - Изношенная 1 и восстановленная 2 шлицевые втулки
Таблица 2 - Технологические параметры осадки шлицевой втулки
Наименование параметра | Единица измерения | Величина параметра |
1 Температура преддеформационного нагрева 2 Температура конца деформации 3 Частота вращения шлицевой втулки 4 Усилие накатки 5 Глубина внедрения деформирующих роликов 6 Продольная подача накатной установки 7 Продолжительность накатки | oС oС мин Ц1 кН мм мм/с мин | 1100 950 100Е150 400Е600 0,7Е1,1 0,74 3,0 |
Анализируя данные микро-метражных исследований (рисунок 10) установили предельные износы по показателю состояния дна шлицевых канавок. Причем у автомобилей семейства ГАЗ, УАЗ это превышение находится в интервале от 0,3 до 0,8 мм.
С учетом неравномерности износов по длине шлица в качестве конструктивного параметра принята величина износа по внутреннему диаметру шлицевых выступов (рисунок 11).
Исходя из фактора приоритета больших показателей износа при создании универсальной накатной установки принята величина износа высоты шлицев, равная 56 мм, для втулок автомобилей семейства ГАЗ, УАЗ (см. рисунок 11).
После осадки внешнего диаметра контролируемый параметр находится в пределах 52,0Е52,8 мм, что на 2,0Е2,3 мм превышает размер изношенного шлица (рисунок 12). С учетом величины износа, равной 0,6Е0,8 мм, это даёт приращение в 1,4Е1,5 мм, что вполне достаточно для проведения протяжной операции.
Исходя из данных теоретического анализа, экспериментальных исследований и микрометражных данных установлены конструктивно определяющие параметры накатной установки, представленные в таблице 3.
Таблица 3. - Конструктивные размеры элементов накатной установки
| Наименование элемента | Эскиз элемента | Конструктивные размеры |
| 1 Размеры деформирующего ролика 2 Межосевое расстояние деформирующих роликов 3 Установочный размер профилирующих роликов | 1Ц45o; 2Ц15 мм; = 8Ц10o; 3Ц30мм; 4Ц5мм; d1Ц20мм D1 = 88,8мм D2 = 52,8мм |
Оценка микротвердости по глубине слоя серийного шлица показала, что на глубине 0,5 мм от поверхности профиля она находится в пределах 260 МПа (рисунок 13).
Далее, по мере удаления от поверхностного слоя показатель микротвердости уменьшается и на глубине 2,0 мм достигает 200 МПа, а в последней точке замера, на глубине 3 мм, имеет значение 100 МПа. Характер изменения итоговой микротвердости обусловливается операцией закалки - ТВЧ нормализацией.
Восстановленные накаткой с профилированием поверхности шлица 2 представляют несколько иную картину упрочнения.
Направленная к восстанавливаемым шлицам пластическая деформация внешней поверхности втулки, обусловливаемая тангенциальным скольжением, обеспечивает увеличение размеров профиля шлица. Конструктивно заданное запоздание профилирующего ролика, имеющего зеркально идентичные профиль и размеры серийного шлица с припуском на механическую обработку, ограничивает перемещение металла и изменяет направление деформации. Это позволяет повысить качественное формирование профиля шлица, повысить микротвёрдость поверхностного слоя до 340 МПа, что на 30 % выше, чем у серийных.
Оценка статических прочностных характеристик осуществлялась по показателям напряжений кручения и изгиба. Исследованиями на статическую прочность шлицевых втулок карданных валов, укомплектованных восстановленными втулками (таблица 4), установлено, что все испытуемые детали по показателю прочности соответствуют серийным и более чем на 40 % превышают допустимые, установленные заводом-изготовителем.
Причем все дефекты произошли вне зоны нахождения шлицев, т. е. в местах, не подвергшихся конструктивному изменению при восстановлении. Отсюда можно сделать вывод о том, что по показателю прочности на крутящий момент восстановленные втулки соответствуют серийным.
Таблица 4 - Статическая прочность шлицевой втулки на кручение
Крутящий момент, при котором произошло разрушение, кН | Место и причина разрушения | Заключение о прочностном состоянии в сравнении с допустимыми, % |
300 310 300 310 300 300 300 300 280 | Скручивание втулки в зоне перехода к шлицам Скручивание втулки в зоне перехода к шлицам Скручивание втулки в зоне перехода к шлицам Скручивание втулки в зоне перехода к шлицам Скручивание втулки в зоне перехода к шлицам Разрушение сварного шва Разрушение сварного шва Разрушение сварного шва Разрушение сварного шва | >42 >47 >42 >47 >42 |
Процесс накатки с профилированием шлицев является упрочняющим, так как при восстановлении пластическая деформация способствует изменению структурных и физических составляющих деталей, что обусловливает процесс упрочнения восстанавливаемого профиля шлица (рисунок 14).
После деформации шлицевой втулки 1 сумма главных остаточных напряжений 1+ 2 приобретает сжимающий характер, в отличие от остаточных напряжений растяжения серийных шлицевых втулок 2. Приращение абсолютных показателей от 2,8 до 7,310 мН/м2 подтверждает данные теоретического анализа и конструктивных предпосылок о возможности повышения прочностных и износостойких параметров при восстановлении внутренней шлицевой поверхности втулки накаткой с профилированием деформируемой поверхности. После термической операции - нормализации ТВЧ напряжения несколько снижаются в поверхностном слое, а по глубине практически не меняются (см. рисунок 14, поз. 3).
Дислокации, вызываемые искажениями кристаллической решётки, говорят об изменении свойств деформируемого материала. Увеличение показателей плотности дислокаций, определённые методом субмикрорентгеноструктурного исследования, и характер их распределения по глубине слоя (рисунок 15) говорит также об упрочняющем эффекте рассматриваемого способа восстановления.
Показатели плотности дислокаций в поверхностном слое восстановленного шлица 2 возрастают до 1,51012Е1,81012 см Ц2, что в 2,2 раза превышает дислокационные показатели серийного шлица 1, это также подтверждает с физических позиций процесс упрочнения поверхности шлица при его восстановлении осадкой с профилированием. Плотность дислокаций находятся в интервале до 1012 см Ц2, что не ведет к образованию субмикротрещин и, соответственно, к усталостным разрушениям.
Макроструктурными исследованиями (рисунок 16) установлены, во-первых, явное приращение всех поверхностей шлица (рисунок 16, б) и, во-вторых, повышенная плотность металла по всему срезу шлицевой втулки. Отсутствуют также складки и другие дефекты в виде микротрещин поверхностей.
а б
Рисунок 16 - Макроструктура шлицевой втулки (X3):
а - изношенные шлицы втулки; б - восстановленные шлицы втулки
Анализом микроструктурного состояния установлено, что металл серийной шлицевой втулки представляет собой мартенсит отпуска с ферритными зернами, что объясняется принятой технологией литья при изготовлении заготовки и последующей термообработкой.
Микроструктура восстановленного шлица представляет собой скрытно-кристаллический мартенсит с карбитами хрома. В процессе профилирования на поверхности шлица образуется вытянутая в направлении деформации высокодисперсная структура.
Вышеприведенный материал еще раз наглядно демонстрирует высокие технологические возможности процесса восстановления шлицевых втулок накаткой с продольным профилированием поверхности шлица.
Следует также указать на возможность применения разработанной технологии и технических средств в качестве упрочняющих при изготовлении внутренних шлицевых поверхностей.
Проведенные исследования и экспериментальная проверка макетной и опытно-конструкторской установки позволили определиться с основными операциями технологического процесса восстановления шлицевых втулок карданных передач (рисунок 17).
Рисунок 17 - Схема технологического процесса восстановления
шлицевой втулки
В пятом разделе Технико-экономическая эффективность результатов исследования для оценки экономической эффективности принята себестоимость новой шлицевой втулки. Суммарный экономический эффект при годовой программе 10 тыс. изделий составит 1067 тыс. руб. при сроке окупаемости капитальных вложений 2,4 года.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
1. Анализом литературных и патентных источников установлено, что при восстановлении шлицевых поверхностей необходимо соблюдение условия, при котором приращение размеров и профиля шлицев по всей его длине целесообразно обеспечить собственными запасами металла по телу детали. При этом для достижения высоких прочностных параметров необходимо достичь таких результатов, когда напряжения изгиба f и контакта н будут соответствовать показателям новых изделий.
2. Получены расчетные зависимости, обусловливающие возможность уменьшения толщины стенки шлицевой втулки на 0,7Е1,1 мм, и аналитические выражения, позволяющие исследовать и оптимизировать схему формообразования при радиальной осадке с одновременным продольным перемещением металла по длине шлица, конструктивные параметры установки, обеспечивающие перемещение необходимого для восстановления износа и создания припуска объема металла, а также энергосиловые параметры процесса накатки.
3. По результатам экспериментальных исследований получена математическая модель, адекватно описывающая зависимость усилия деформации от температуры преддеформационного нагрева и скорости деформирования, а также связанные с ней графические закономерности, установлены рациональные деформационные параметры, позволяющие оценить конструктивные, режимные и технологические параметры:
- температура преддеформационного нагрева 1100Е950 oС;
- частота вращения 100Е150 мин Ц1;
- усилие накатки 400Е600 кН;
- глубина внедрения деформирующих роликов 0,7Е1,1 мм;
- степень деформации 7 %;
- скорость деформации 44,4 мм/мин;
- продолжительность накатки 3,0 мин.
4. Разработано, изготовлено и испытано устройство (патенты на полезную модель № 73814, № 108332) для восстановления шлицевых поверхностей накаткой, позволяющее осуществлять приращение размеров и профиля неравномерно изношенных по длине шлицев в интервале 2,0Е2,3 мм, вполне достаточном для устранения износов и создания припусков на механическую обработку протяжкой.
5. Стендовыми и лабораторными испытаниями установлено, что сопутствующие осадке с продольным профилированием процессы повышают показатели поверхностной твердости на 30 %, остаточные напряжения возрастают в 2,6 раза, плотность дислокации в 2,2 раза. Макроструктура восстановленных шлицев характеризуется вытянутостью зерен по направлению линий скольжения, отсутствием дефектов и складок, а микроструктура - вытянутой в направлении деформации мелкодисперсной структурой. Протекающие при восстановлении процессы поверхностно-пластического упрочнения позволили повысить показатели статической прочности на кручение на 40 %. Приведенные данные подтверждают высокую эффективность разработанной технологии.
6. Годовой экономический эффект от внедрения результатов исследования в производство составит 1067 тыс. рублей при годовой программе 10 тыс. шт. и сроке окупаемости 2,4 года.
Основные положения диссертации отображены в следующих работах:
1. Магомедов, Р. Я. Проектирование параметров формообразования при восстановлении давлением шлицевых ступиц / Н. Б. Годунов, Р. Я. Магомедов // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н. И. Вавилова. Ц 2008. № 3. - С. 57Ц59 (0,18/0,08 п. л.).
2. Магомедов, Р. Я. Восстановление шлицевых валов карданных передач профилирующей накаткой / Ф. Я. Рудик, Н. Б. Годунов, Р. Я. Магомедов // Технология машиностроения. Ц 2009. № 6 - С. 18Ц20 (0,18/0,04 п. л.).
3. Магомедов, Р.Я. Восстановление внешних шлицевых поверхностей пластической деформацией. / Н. Б. Годунов, С.А. Богатырёв, Р. Я. Магомедов // Вестник Саратовского гостехуниверситета. Ц 2010. Ц № 1 (44). - С. 14Ц18 (0,29/0,09 п. л.).
4. Оснастка для восстановления сложнопрофильных шлицевых поверхностей накаткой / Р. Я. Магомедов [и др.] // Вестник Саратовского гостехуниверситета. Ц 2010. - № 2 (45). - С. 49Ц52 (0,23/0,05 п. л.).
5. Магомедов, Р. Я. Расчёт допустимой толщины стенки деталей шлицевого соединения / Ф. Я. Рудик, Р. Я. Магомедов // Научное обозрение . Ц 2010. № 6. С. 25Ц27 (0,23/0,08 п.л.).
6. Патент на полезную модель U1 73814 RU МПК В23Р 6/00. Устройство для восстановления шлицевых поверхностей / Рудик Ф. Я., Годунов Н. Б., Богатырёв С. А., Магомедов Р. Я. - № 2008104098; заявл. 04.02.2008; опубл. Б.И. №16.
7. Патент на полезную модель U1 108332, RU МПК В23Р6/00, В21Н5/00. Устройство для восстановления внутренних шлицевых поверхностей / Рудик Ф. Я., Богатырёв С. А., Магомедов Р. Я. № 2011115276/02, заяв. 18.04.2011; опубл. 20.09.2011. БИ № 16.
8. Магомедов, Р. Я. Расчет усилий при восстановлении шлицевых полых валов раскаткой отверстия / Н. Б. Годунов, Р. Я. Магомедов // Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 100-летию проф. Красникова В. В.; ФГБОУ ВПО Саратовский ГАУ. - Саратов, 2008. - С. 27Ц30 (0,29/0,1 п. л.).
9. Магомедов, Р. Я. Устройство для восстановления шлицевых полых валов раскаткой отверстия / Ф. Я. Рудик, Н. Б. Годунов, Р. Я. Магомедов // Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 100-летию проф. КрасниковааВ. В.; ФГБОУ ВПО Саратовский ГАУ. - Саратов, 2008. - С. 103Ц108 (0,35/0,1 п. л.).
10. Магомедов, Р. Я. Обеспечение номинальных размеров шлицевых поверхностей при их восстановлении давлением // Вавиловские чтения - 2008: материалы Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 95-летию Саратовского госагроуниверситета, 26Ц27 нояб. 2008 г. - Саратов, 2008. - С.266Ц269 (0,23 п. л.).
11. Магомедов, Р. Я. Расчёт перемещаемых объёмов металла при восстановлении полых шлицевых ступиц карданных передач / Р. Я. Магомедов // Вестник Махачкалинского филиала ГОУ ВПО МАДИ (ГТУ). Сборник научных трудов. - Вып. VIII. - Махачкала, 2008. - С. 27Ц30 (0,23/0,11 п. л.).
12. Магомедов, Р. Я. Определение нагрузок от крутящего и изгибающего моментов на ведомый вал КП / Н. Б. Годунов, Р. Я. Магомедов // Технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструментов и технологической оснастки,: сб. материалов 10-й Междунар. науч.-практ. конф. / СПб. госполитехуниверситет. - СПб., 2008. - С. 65Ц72 (0,62/0,4 п. л.).
13. Магомедов, Р. Я. Испытания на прочность восстановленных накаткой шлицевых деталей карданных передач автомобилей семейства УАЗ / Н. Б. Годунов, Р. Я. Магомедов // Сб. материалов Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 100-летию проф. Вадивасова Д. Г.; ФГБОУ ВПО Саратовский ГАУ. - Саратов, 2009. - С. 34Ц36 (0,18/0,09 п. л.).
14. Магомедов, Р. Я. Обеспечение стабильного приращения профиля внутренних шлицев. Восстановление шлицевой втулки / Ф. Я. Рудик, Р. Я. Магомедов // - Saarbrcken, Germany, Lap Lambert Academic Publishing, 2012. - 132 с. (8/1,5 п.л.).
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям