Помощь студентам в учебе
Повышение ресурса работы pacnpеделительных валов двигателей внутреннего сгорания восстановленных плазменной металлизацией
|
Введение
ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ И ИНТЕРНЕТ
ИСТОЧНИКОВ В ОБЛАСТИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ НАПЛАВКОЙ
1.1. Современные способы наплавки и их возможности.
1.2. Анализ материалов и технологий упрочнения распредвалов двигателей
внутреннего сгорания грузовых автомобилей 21
1.3. Анализ причин возникновения дефектов в структуре наплавленного
материала, нанесенного плазменной наплавкой 26
Выводы по главе 1 30
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 31
2.1. Требования к свойствам наплавленных поверхностей кулачков
распределительных валов 31
2.2. Анализ состава и свойств твердых сплавов 32
2.3. Сравнительная износостойкость разных марок твердых сплавов 35
2.4. Возможности применение порошковых твердых сплавов для восстановления распредвалов ДВС 38
Выводы по главе 2 42
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ НАНЕСЕНИЯ ТВЕРДОСПЛАВНЫХ ПОКРЫТИИ ДЛЯ КУЛАЧКОВ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ВАЛОВ 43
3.1. Требования к оборудованию для плазменной наплавки кулачков- распределительных валов 43
3.2.Оборудование для восстановления распределительного вала 44
3.2.1. Копировальное устройство для восстановления кулачков
распределительного вала 46
3.3. Технологический процесс нанесения твердосплавных покрытии 48
Выводы по главе 3 52
ГЛАВА 4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ 53
4.1. Взаимосвязь состояния кулачков распредвала с эксплуатационными
параметрами двигателя внутреннего сгорания КАМАЗ 54
4.2. Прогнозная оценка показателей ремонтопригодности распредвала 63
4.3. Ожидаемый экономический эффект от внедрения предлагаемых мероприятий
по результатам исследования 67
Выводы по главе 4 70
Основные результаты и выводы: 71
Список использованных источников 73
ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ И ИНТЕРНЕТ
ИСТОЧНИКОВ В ОБЛАСТИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ НАПЛАВКОЙ
1.1. Современные способы наплавки и их возможности.
1.2. Анализ материалов и технологий упрочнения распредвалов двигателей
внутреннего сгорания грузовых автомобилей 21
1.3. Анализ причин возникновения дефектов в структуре наплавленного
материала, нанесенного плазменной наплавкой 26
Выводы по главе 1 30
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 31
2.1. Требования к свойствам наплавленных поверхностей кулачков
распределительных валов 31
2.2. Анализ состава и свойств твердых сплавов 32
2.3. Сравнительная износостойкость разных марок твердых сплавов 35
2.4. Возможности применение порошковых твердых сплавов для восстановления распредвалов ДВС 38
Выводы по главе 2 42
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ НАНЕСЕНИЯ ТВЕРДОСПЛАВНЫХ ПОКРЫТИИ ДЛЯ КУЛАЧКОВ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ВАЛОВ 43
3.1. Требования к оборудованию для плазменной наплавки кулачков- распределительных валов 43
3.2.Оборудование для восстановления распределительного вала 44
3.2.1. Копировальное устройство для восстановления кулачков
распределительного вала 46
3.3. Технологический процесс нанесения твердосплавных покрытии 48
Выводы по главе 3 52
ГЛАВА 4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ 53
4.1. Взаимосвязь состояния кулачков распредвала с эксплуатационными
параметрами двигателя внутреннего сгорания КАМАЗ 54
4.2. Прогнозная оценка показателей ремонтопригодности распредвала 63
4.3. Ожидаемый экономический эффект от внедрения предлагаемых мероприятий
по результатам исследования 67
Выводы по главе 4 70
Основные результаты и выводы: 71
Список использованных источников 73
Развитие современного отечественного и зарубежного автомобилестроения характеризуется конструктивно-технологическим усложнением, снижением массы агрегатов и их составных частей, увеличением нагрузок, силовой и тепловой напряженности отдельных конструктивных элементов, что приводит к повышению требований по обеспечению надежности АД и СЧ на этапах проектирования, производства и реализации в эксплуатации. Несмотря на полученные результаты теоретических, прикладных и технологических исследований проблема обеспечения высокого уровня безотказности, долговечности и ремонтопригодности решена не полностью. В итоге на поддержание автомобильного парка в работоспособном состоянии в нашей стране затрачиваются значительные материальные и трудовые ресурсы. Эти издержки увеличиваются за счет потери прибыли по причине простоя техники в ремонтах или в его ожидании. Для автомобильной техники структура затрат следующая: 1,5% - изготовление; 45,5% - техническое обслуживание; 45% - текущий ремонт; 8% - капитальный ремонт.
Анализ деятельности авторемонтных предприятий в России, показывает, что стоимость ремонта полнокомплектного автомобиля достигает 80% стоимости нового, а средний межремонтный ресурс не превышает 40% до ремонтного ресурса. В результате этого по ряду моделей за срок службы проводится несколько капитальных ремонта автомобиля и от 4 до 5 капитальных ремонта двигателей. В связи с этим потребляется около 1,5 млн. тонн черного и цветного металла. При этом ежегодно ремонтируется столько автомобилей, оборудования и приборов, сколько производится новых.
Поэтому восстановление деталей автомобиля во многих случаях является важной задачей как с технической, так и с экономической точки зрения.
Цель и задачи исследования.
Повышение ресурса работы распределительных валов двигателей внутреннего сгорания восстановленных плазменной металлизацией.
Для реализации этой цели необходимо решение следующих задач:
1. Проанализировать характер износа распределительных валов.
2. Провести прогнозную распределительных валов.
3. Провести обоснование требований к свойствам наплавленных поверхностей кулачков распределительных валов.
4. Исследовать требования к оборудованию для плазменной металлизации кулачков распределительного вала.
5. Провести экспериментальную оценку физико-механических свойств порошковых материалов.
6. Проанализировать экономический эффект от внедрения результатов исследования.
Научная новизна.
1 .Выявлена возможность применения покрытий из тугоплавких металлов для повышения ресурса работы распредвалов.
2. Установлен размер фракции наплавляемого материала для достижения высоких показателей свойств наплавленного слоя который составляет от 30 до 70 мкм.
Практическая значимость.
Результаты исследования позволят повысить эффективность технической эксплуатации автомобильных двигателей за счет использования восстановленных деталей, а также увеличения до ремонтной и межремонтной наработок, что позволяет снизить затраты при обслуживании и ремонте и повысить топливную экономичность и экологическую безопасность.
Публикации:
По теме магистерской диссертационной работы опубликована 4 статьи в научно-методическом журнале «Academy» (2016г., №9(12), стр. 4-6)., научно- методический журнал «Наука, техника и образование» (2016г., №7(25), стр. 58-61)., международная научно-техническая конференция «Инновационные машиностроительные технологии, оборудование и материалы» (2016г., часть 1, стр. 337-340), XX Международная научно-практическая конференция: «Научное обозрение физико-математических и технических наук в XXI веке» (2015г., №8 (20) стр. 35-39).
Структура и объём работы.
Магистерская диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и общих выводов. Содержание работы изложено на 79 страницах включая 17 рисунков, 16 таблиц и библиографический список из 69 наименований.
Анализ деятельности авторемонтных предприятий в России, показывает, что стоимость ремонта полнокомплектного автомобиля достигает 80% стоимости нового, а средний межремонтный ресурс не превышает 40% до ремонтного ресурса. В результате этого по ряду моделей за срок службы проводится несколько капитальных ремонта автомобиля и от 4 до 5 капитальных ремонта двигателей. В связи с этим потребляется около 1,5 млн. тонн черного и цветного металла. При этом ежегодно ремонтируется столько автомобилей, оборудования и приборов, сколько производится новых.
Поэтому восстановление деталей автомобиля во многих случаях является важной задачей как с технической, так и с экономической точки зрения.
Цель и задачи исследования.
Повышение ресурса работы распределительных валов двигателей внутреннего сгорания восстановленных плазменной металлизацией.
Для реализации этой цели необходимо решение следующих задач:
1. Проанализировать характер износа распределительных валов.
2. Провести прогнозную распределительных валов.
3. Провести обоснование требований к свойствам наплавленных поверхностей кулачков распределительных валов.
4. Исследовать требования к оборудованию для плазменной металлизации кулачков распределительного вала.
5. Провести экспериментальную оценку физико-механических свойств порошковых материалов.
6. Проанализировать экономический эффект от внедрения результатов исследования.
Научная новизна.
1 .Выявлена возможность применения покрытий из тугоплавких металлов для повышения ресурса работы распредвалов.
2. Установлен размер фракции наплавляемого материала для достижения высоких показателей свойств наплавленного слоя который составляет от 30 до 70 мкм.
Практическая значимость.
Результаты исследования позволят повысить эффективность технической эксплуатации автомобильных двигателей за счет использования восстановленных деталей, а также увеличения до ремонтной и межремонтной наработок, что позволяет снизить затраты при обслуживании и ремонте и повысить топливную экономичность и экологическую безопасность.
Публикации:
По теме магистерской диссертационной работы опубликована 4 статьи в научно-методическом журнале «Academy» (2016г., №9(12), стр. 4-6)., научно- методический журнал «Наука, техника и образование» (2016г., №7(25), стр. 58-61)., международная научно-техническая конференция «Инновационные машиностроительные технологии, оборудование и материалы» (2016г., часть 1, стр. 337-340), XX Международная научно-практическая конференция: «Научное обозрение физико-математических и технических наук в XXI веке» (2015г., №8 (20) стр. 35-39).
Структура и объём работы.
Магистерская диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и общих выводов. Содержание работы изложено на 79 страницах включая 17 рисунков, 16 таблиц и библиографический список из 69 наименований.
Проведенные в рамках диссертации исследования позволили сформулировать следующие выводы и результаты:
2. Прочностные свойства деталей автомобилей зависят от физико-механических характеристик материала, из которого они изготовлены. Но ресурс разных деталей при достаточной прочности основного материала обычно связан со свойствами поверхностного слоя детали, качеством их поверхности и условий эксплуатации.
3. Плазменная наплавка с применением в качестве присадочного материала порошковых сплавов благодаря минимальному проплавлению основного металла обеспечивает получение деталей с высокими физико-механическими свойствами.
4. Анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований показал, что среди деталей газораспределительного механизма, лимитирующих ресурс автомобильных двигателей, распределительный вал обладает низкой надежностью, вследствие высокой интенсивности износа рабочей поверхности кулачков и низкого уровня ремонтопригодности.
5. Среди порошковых наплавочных материалов для плазменно-порошковой наплавки одними из наиболее перспективных являются порошки на основе WC- Со и WC-TiC-Co, являющиеся основой твердых сплавов, переработка отходов и дальнейшее использование которых является актуальной проблемой.
6. Установлены требования к оборудованию для подготовки поверхности детали к последующей плазменной наплавке кулачков распределительного вала.
7. Определены и предложены оптимальные температурные параметры и технологические режимы работы установки.
8. По разработанной расчетно-аналитической методике оценки влияния эксплуатационных свойств распределительных валов на выходные показатели автомобильных двигателей в соответствии с установленными зависимостями проведена оценка удельного расхода топлива и дымности отработавших газов модернизированного двигателя КамАЗ-740 и определен ожидаемый экономический эффект от внедрения предлагаемых мероприятий, который составит примерно 25480 рублей на один модернизированный двигатель КамАЗ- 740.
2. Прочностные свойства деталей автомобилей зависят от физико-механических характеристик материала, из которого они изготовлены. Но ресурс разных деталей при достаточной прочности основного материала обычно связан со свойствами поверхностного слоя детали, качеством их поверхности и условий эксплуатации.
3. Плазменная наплавка с применением в качестве присадочного материала порошковых сплавов благодаря минимальному проплавлению основного металла обеспечивает получение деталей с высокими физико-механическими свойствами.
4. Анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований показал, что среди деталей газораспределительного механизма, лимитирующих ресурс автомобильных двигателей, распределительный вал обладает низкой надежностью, вследствие высокой интенсивности износа рабочей поверхности кулачков и низкого уровня ремонтопригодности.
5. Среди порошковых наплавочных материалов для плазменно-порошковой наплавки одними из наиболее перспективных являются порошки на основе WC- Со и WC-TiC-Co, являющиеся основой твердых сплавов, переработка отходов и дальнейшее использование которых является актуальной проблемой.
6. Установлены требования к оборудованию для подготовки поверхности детали к последующей плазменной наплавке кулачков распределительного вала.
7. Определены и предложены оптимальные температурные параметры и технологические режимы работы установки.
8. По разработанной расчетно-аналитической методике оценки влияния эксплуатационных свойств распределительных валов на выходные показатели автомобильных двигателей в соответствии с установленными зависимостями проведена оценка удельного расхода топлива и дымности отработавших газов модернизированного двигателя КамАЗ-740 и определен ожидаемый экономический эффект от внедрения предлагаемых мероприятий, который составит примерно 25480 рублей на один модернизированный двигатель КамАЗ- 740.