Совершенствование технологии восстановления ступиц МУФТ сцепления давлением

Одним из путей повышения качества ремонта и обслуживания сельскохозяйственной техники является и укрепление ремонтной базы, увеличение объемов и расширение номенклатуры восстановления изношенных деталей. Долю использования вторичных материалов при ремонте машин и обоснованном подходе к проблеме замещения выбывающих в процессе физического износа деталей можно довести до 30.40% [1]. В настоящее время из-за высоких нагрузок на технику сельскохозяйственного назначения, отсутствия резервов и пополнения новыми машинами возросли до 50% затраты на приобретение запасных частей в общей структуре трудоемкости работ при капитальном ремонте [2]. Параллельно с этим наблюдается неуклонное повышение стоимости металла, энергетических и трудовых ресурсов, происходит иррациональное потребление сырьевых запасов страны, сокращаются капитальные вложения в ключевые отрасли промышленности [3].

Так как затраты на металл становятся основным элементом себестоимости деталей, то его экономное и репродуктивное использование приобретает особо важное значение. Учитывая также то, что энергои материалоемкость технологических процессов производства продукции машиностроения на предприятиях Российской Федерации многократно превышает аналогичные показатели развитых стран, можно сделать вывод о перспективности проведения научно-исследовательских работ в направлении разработки прогрессивных технологий восстановления автотракторных деталей.

Ресурсоопределяющие детали современных тракторов и автомобилей работают в тяжелых условиях, обусловленных увеличением рабочих скоростей и нагрузки при полевых работах. Статистика констатирует, что часть урожая теряется из-за простоев техники по причине отсутствия или невозможности приобретения запчастей.

Одной из задач данной работы является создание технологии восстановления шлицевых деталей двигателя, передающих повышенные крутящие моменты, воспринимающих значительные динамические и вибрационные нагрузки, подвергающихся при этом воздействию высоких температур, с доступной для потребителя стоимостью и достаточно высоким уровнем надежности [4]. Также должны быть учтены факторы конкурентоспособности, универсальности и быстроокупаемости выбранного способа.

Хорошие предпосылки для более широкого использования в нынешних условиях имеет способ восстановления деталей давлением, разработанный учеными Саратовского аграрного университета [5] и обеспечивающий не только устранение износов, но и дефектов в структуре материала. Кроме того, высокий коэффициент использования металла, дополнительное поверхностное упрочнение, равномерные и достаточные припуски на обработку резанием, не уступающий новым деталям ресурс, делают способ наиболее подходящим для восстановления ступиц муфт сцепления, интенсивно изнашиваемых при работе в режиме частого переключения [6]. До настоящего времени выбракованные при капитальном ремонте двигателей ступицы целиком сдавались в металлолом, а на их место устанавливались изготовленные кустарным методом из круглого проката на ремонтном предприятии новые ступицы с прочностными показателями, уступающими характеристикам серийно изготовленных деталей.

В связи с вышеизложенным особое значение приобретает проблема организации восстановления ступиц ведомых дисков муфт сцепления двигателей, изношенных одновременно по шлицевому отверстию и отверстиям под заклепки.

На основании материалов, имеющихся в трудах ученых-ремонтников Черновола М. И., Черноиванова В. И., Вадивасова Д. Г., Пашина Ю. Д., Рудика Ф. Я., Чистякова В. Д., Межецкого Г. Д., Садчикова A.B., Лившица Л. Г., Ровинского Г. Н., Бегунова И. С., Воловика Е. Л., Бабусенко С. М., Кириллова A.B., Бисекенова А. Б., Охрименко Я. М., Левитского И. С., Казарцева В. И., Шадричева В. А. и ряда других [7−25], разработана не имеющая аналогов технология восстановления шлицевых деталей типа ступиц с фланцем, основанная на принудительном поэтапном перемещении в нагретом состоянии избытков металла с нерабочих мест на изношенные поверхности до получения поковки с припусками на механическую обработкуПриоритет разработки подтвержден решением на выдачу свидетельства на полезную модель [26].

Актуальность темы

подтверждается существующим уровнем неудовлетворенной потребности в запасных ступицах ведомых дисков муфт сцепления автотракторных двигателей из-за низкого их ресурса.

Цель работы заключается в повышении долговечности шлицевых деталей типа ступиц с фланцем, изнашиваемых по шлицевому отверстию и отверстиям под заклепки, путем их восстановления объемной обработкой давлением в закрытом штампе.

Объектами исследований являются ступицы ведомых дисков муфт сцепления двигателя А-41, СМД-14, СМД-64, КАМАЗ-740, а также способ восстановления внутренних шлицевых поверхностей пластическим деформированием.

Научная новизна работы заключается в теоретическом и экспериментальном обосновании процесса поэтапного формообразования шлицевых деталей типа ступиц, изношенных одновременно по сложнопрофильному и гладким отверстиям во втулке и на фланце, в анализе напряженно-деформированного состояния детали в процессе деформации, а также в разработке ресурсосберегающей технологии комплексного устранения дефектов ступицы с сохранением исходного уровня показателей качества.

Практическая ценность работы состоит в разработке по результатам экспериментально-теоретических исследований, производственной проверки и эксплуатационных испытаний комплекта технологической и конструкторской документации, позволяющих организовать восстановление подобных ступицам деталей в условиях ремонтного предприятия.

Реализация результатов исследований. Технологический процесс с комплектом оборудования и оснастки принят к внедрению на Государственном унитарном предприятии «Саратовтрансавто» .

Научные положения, выносимые на защиту;

— теоретический анализ закономерностей формообразования внутренних шлицевых поверхностей при их восстановлении давлением;

— теоретическое обоснование предельных возможностей силовых приводных устройств для штамповой оснастки;

— математическая модель, адекватно описывающая оптимальные режимы восстановительной операции;

— практические рекомендации по формированию исходных показателей качества и надежности у восстановленных изделий.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на научно-технических конференциях Саратовского государственного аграрного университета в 1999, 2000 г. г., на межгосударственном научно-технологическом семинаре по проблемам экономичности и эксплуатации двигателей в 1999 году, на 32 научно-техническом семинаре военного артиллерийского университета, а также на технологических семинарах кафедр «Надежность и ремонт машин», «Процессы и аппараты пищевых производств», в Отраслевой научно-исследовательской лаборатории восстановления деталей давлением. 9.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 7 научных работ (3 работы в центральной печати, 2 в межвузовских сборниках) общим объемом 1 п.л., в т. ч. 0,4 п.л. принадлежат лично соискателю, получено свидетельство на полезную модель «Штамп для восстановления ступицы с фланцем».

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 161 страницах, состоит из реферата, введения, 5 глав, выводов, списка использованной литературы и приложений. Содержит 15 таблиц, 51 рисунок, список литературы из 101 наименования, 5 приложений.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ.

1. В результате анализа литературных источников установлено, что ни один из известных способов восстановления не обеспечивает комплексного устранения всех дефектов ступиц с сохранением первоначальной структуры и физико-механических свойств. Учитывая последствия износа шлицевого отверстия ступицы, наличие запаса металла в теле детали, а также условия работы муфты сцепления, в качестве базовой принята технология восстановления сложнопрофильных деталей типа ступиц с фланцем упрочняющей обработкой давлением в штампе.

2. Анализ износного состояния ремфонда показал, что более 95% ступиц ведомых дисков муфт сцепления имеют износ шлицев и отверстий под заклепки выше предельно-допустимого и годны к восстановлению.

3. Проведенные теоретические исследования выявили оптимальную динамику процесса формообразования поковки из изношенной ступицы. Уточненный постадийный расчет силовых характеристик процесса объемной штамповки выявил резервы уменьшения усилия деформирования до минимально достаточного уровня за счет конструкционных изменений в устройстве. Новизна разработки подтверждена свидетельством на полезную модель «Штамп для восстановления ступиц с фланцем».

4. Математической обработкой экспериментальных данных получена адекватная модель зависимости усилия деформирования (Р) от температуры преддеформационного нагрева (Т°С) и рабочего хода ступенчатого пуансона (И). Максимальное усилие пресса составило Р=3700 КН при Г=1100°С и Ь=20 мм. Для обеспечения поэтапного деформирования ступицы был спроектирован и изготовлен гидроусилитель, уменьшающий общее усилие деформирования на 1000 КН.

5. Физико-механические свойства, макрои микроструктура восстановленных предлагаемым способом ступиц соответствуют новым, серийно изготовленным. Уровень микронапряжений по глубине восстановленного шлица не превышает 56,8 МПа. Микроструктуре восстановленного шлицевого зуба ступицы соответствует более высокая износостойкость за счет мелкодисперсного строения игольчатого мартенсита и более равномерно распределенных участков карбидов. Сохранена волокнистость макроструктуры и непрерывность волокон, отсутствуют поверхностные микротрещины, складки и спаи, что свидетельствует о высоком качестве восстановления.

6. Ресурс восстановления ступиц ведомых дисков муфт сцепления двигателей А-41, СМД-14, СМД-64, КамАЗ-740 по результатам эксплуатационных испытаний составляет 89.100% от ресурса серийно изготовленных ступиц, что соответствует техническим требованиям на капитальный ремонт двигателей.

7. Разработанная на основе проведенных экспериментально-теоретических исследований технология восстановления относится к разряду ресурсосберегающих, так как в качестве заготовки используется изношенная деталь. Экономическая эффективность от внедрения технологических процессов восстановления ступиц давлением на ремонтных предприятиях отрасли составит 90,6.286 тыс. рублей.