Введение 1
1 раздел. Анализ причин потери работоспособности деталей автомобиля 5
1.1 Основные понятия предметной области «надежности» машин 5
1.2 Основные факторы, определяющие интенсивность изнашивания 12
1.3 Методы определения износов 15
1.4 Научные работы направленные на повышение эксплуатационной надежности
деталей после ремонта 19
2 раздел. Аналитическое исследование технологий и способов ремонта
коленчатых валов двигателей КАМАЗ 24
2.1 Анализ причин потери работоспособности коленчатого вала 24
2.2 Методы восстановления эксплуатационной надежности шеек коленчатого вала 26
3 раздел. ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО РЕСУРСА ШЕЕК
КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА МЕТОДОМ ГАЗОПЛАМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ 38
3.1 Технология газоплазменного напыления 38
3.2 Технология напыления 45
Заключение 86
Список использованных источников
Повышение надежности машин всегда являлось одной из важнейших задач машиностроения. Особо актуальна эта проблема для отрасли автомобильного транспорта и определяется его интенсивным развитием, ролью в транспортном комплексе страны, необходимостью обеспечения грузовых и пассажирских перевозок надежно работающим подвижным составом.
Приоритетное значение надежности машин при их проектировании и изготовлении подтверждается статистическими данными, свидетельствующими о том, что расходы на поддержание их в работоспособном состоянии непрерывно растут. Суммарные ежегодные потери народного хозяйства, связанные с обслуживанием и ремонтом технических средств за период эксплуатации, в несколько раз превышают их первоначальную стоимость. Недостаточный уровень надежности машин существенно снижает их производительность из-за простоев в ремонте.
Для современных автотранспортных средств характерны такие направления развития, как повышение скорости и интенсивности их движения, грузоподъемности и вместимости, динамичности, мощности, топливной экономичности, безопасности движения и т.д. Усложнение конструкций автомобилей и усиление требований к ним привели к тому, что проблема повышения их эксплуатационной надежности приобрела огромное значение. Ненадежный автомобиль не сможет эффективно функционировать, так как каждый его отказ влечет за собой значительные материальные потери, а в отдельных случаях может иметь и катастрофические последствия.
Анализ характера и причин отказов базируется на глубоких знаниях физической природы их возникновения и развития, т.е. знаний инженерно-физических основ надежности. Процессы, приводящие к потере машиной работоспособного состояния, включают в себя изнашивание, усталостное разрушение конструкционных материалов, пластические деформации, коррозию, старение.
При эксплуатации автомобиля подавляющее большинство деталей достигают предельного состояния из-за износа. В связи с этим выявление физических процессов изнашивания, установление зависимостей физико¬механических свойств поверхностного слоя детали от режима ее работы, факторов внешней среды позволяют управлять этим процессом, снижать его интенсивность.
Решение проблемы повышения надежности автотранспортных средств требует прежде всего наличия достоверной, систематической информации по их отказам и неисправностям, фактическим ресурсам, расходам запасных частей, трудоемкостям обслуживания и ремонта, а также факторам, влияющим на эти показатели в реальных условиях эксплуатации. Обработка такой информации позволяет оценить уровень фактической надежности той или иной модели автомобиля, агрегата, узла, детали, выявить слабые места в конструкции, разработать конкретные мероприятия по повышению эксплуатационной надежности и оптимизации системы поддержания автотранспортных средств в работоспособном состоянии.
Информация о надежности обрабатывается методами математической статистики по показателям, оценивающим отдельные свойства надежности (безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость), и комплексными показателями, оценивающими несколько ее свойств одновременно.
Обеспечение необходимого уровня надежности является одной из основных задач технической эксплуатации автомобилей и важной составляющей общей системы обеспечения надежности. На фактические показатели надежности в этот период оказывают влияние большое число факторов (условия эксплуатации, организация ТО и ремонта, квалификация персонала, производственно¬техническая база предприятия). Управление этими факторами позволяет существенно повысить долговечность и безотказность автомобилей и их агрегатов.
В данной работе на основе исследований по оценке работоспособности шатунных подшипников в эксплуатации, раскрытию механизма отказа выявлены закономерности развития отказа в процессе эксплуатации, разработаны практические рекомендации по восстановлению и повышения ремонтопригодности коленчатого вала. Исследования выполнены на примере двигателей КамАЗ-740.
Цель исследования: повышение эксплуатационной надежности шеек коленчатого вала, после ремонта.
Объект исследования: дизельные двигатели, коленчатый вал и шатунные вкладыши, газотермическое напыление.
Предмет исследования: разработка нового метода и алгоритма восстановления шеек коленчатого вала двигателя Камаз-740.
Научная новизна состоит в разработке оригинальной методики и создании алгоритма работ по нанесению газотермического покрытия методом сверхзвукового газоплазменного напыления. В качестве материала (порошка) выбран Корбид Вольфрама WC/Co.
В данной работе в результате выполненных исследований применения высокоскоростного HVOF напыления для деталей и узлов машин были получены следующие результаты и выводы.
1. Существующие технологии восстановления ремонтных и упрочнения новых деталей дизельных двигателей не обеспечивают требуемую надежность коленчатых валов автомобильных дизельных двигателей, так как при их эксплуатации возникает значительный износ коленчатого вала, в результате требуется замена дорогостоящей детали двигателя.
2. Установлены в лабораторных исследованиях высокие эксплуатационные характеристики покрытия WC/Co/Cr - повышенная износостойкость, обусловленная высокой твердостью покрытия, удовлетворительные адгезионные свойства покрытия.
3. Разработана оптимальные режимы нанесения покрытия WC/Co/Cr. Выявлены возможные дефекты покрытий, способы их профилактики и устранения.
4. Решена задача обеспечения повышения долговечности трибоузла «шейка коленчатого вала - вкладыш подшипника» нанесением износостойких покрытий. Для этого разработана методика функционирования системы формирования параметров материала в этом комплексе. Процесс формирования базируется на рациональном сочетании химических, механических, триботехнических свойств и структуры материала поверхностного слоя шейки коленчатого вала, адаптированных к конкретным условиям эксплуатации и получаемых в результате выбора оптимальных материалов, метода и параметров режима нанесения износостойкого металлокерамического покрытия.
5. Покрытие WC/Co/Cr дает возможность добиться более высокого, по сравнению с другими способами повышения износостойкости, класса чистоты шеек коленчатого вала на покрытии WC/Co/Cr позволяет дополнительно снизить их износ как за счет снижения трения, так и за счет понижения температур при трении.
6. В результате применения данной технологии исключено образование трещин по границе шейки коленчатого вала и галтели, образующихся при эксплуатации коленчатых валов с применением ТВЧ упрочнения. Данный дефект не возникает при применении HVOF напыления, так как нанесенный слой WC/Co/Cr не обладает металлургической связью с материалом самого коленчатого вала, и в результате этого образование трещин в детали не возникает.
7. Применен эффект самосмазывания поверхности шеек коленчатого вала, возникающий в связи с микропористой структурой поверхности, удерживающей смазку на поверхности покрытия.
8. Проведена успешная эксплуатация упрочненных методом HVOF напыления порошка WC/Co/Cr коленчатых валов, в результате которой не выявлен износ шеек.
9. Данный метод повышения износостойкости деталей, применим для всех видов коленчатых валов дизельных двигателей КАМАЗ, при твердости поверхностей, подлежащих напылению, не превышающей 421 HB.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
