КІРОВОГРАДСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ШЕПЕЛЕНКО ІГОР ВІТАЛІЙОВИЧ

УДК 621.787

УДОСКОНАЛЕННЯ ПРОЦЕСУ ОБРОБКИ

ШАТУННИХ ВТУЛОК ПОВЕРХНЕВИМ ПЛАСТИЧНИМ

ДЕФОРМУВАННЯМ ПРИ ЇХ ВІДНОВЛЕННІ

Спеціальність 05.03.01 – Процеси механічної обробки,

верстати та інструменти

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Кіровоград – 2003

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі “Експлуатація та ремонт машин” Кіровоградського державного технічного університету Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: кандидат технічних наук,

доцент Кропівний Володимир Миколайович, Кіровоградський державний технічний університет, завідувач кафедри “Технологія конструкційних матеріалів та матеріалознавство”.

Офіційні опоненти:

Заслужений діяч науки і техніки України, доктор технічних наук, професор Розенберг Олег Олександрович, Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М.Бакуля Національної академії наук України, завідувач відділом №20;

кандидат технічних наук, доцент Чернявський Олександр Васильович, Кіровоградський державний технічний університет, доцент кафедри “Металорізальні верстати та системи”.

Провідна установа:

Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, кафедра “Конструювання верстатів та машин”, Міністерство освіти і науки України, м. Київ.

Захист відбудеться 4 липня 2003 року о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К23.073.01 у Кіровоградському державному технічному університеті за адресою: 25006, м.Кіровоград, просп. Університетський, 8.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Кіровоградського державного технічного університету за адресою: 25006, м. Кіровоград, просп. Університетський, 8.

Автореферат розісланий 3 червня 2003 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Каліч В.М.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Однією із актуальних проблем машинобудівного і ремонтного виробництва є відновлення і зміцнення деталей машин. До числа швидкозношуваних і дорогих деталей двигунів, що лімітують їх міжремонтний ресурс, відносяться підшипники ковзання, які виготовлені з кольорових металів, у тому числі і втулки верхніх головок шатунів.

Для відновлення бронзових втулок особливий інтерес викликає використання одного з способів поверхневого пластичного деформування (ППД) – вібророзкочування, що знайшло широке застосування в машинобудуванні, завдяки роботам Шнейдера Ю.Г., Фельдмана Я.С., Горохова В.А., Одинцова Л.Г. та інших дослідників, який дозволяє одночасно з поліпшенням якості оброблюваної поверхні змінювати розміри деталі шляхом нанесення регулярного мікрорельєфу.

Для одержання підвищеної точності розмірів і збільшеної опорної площі поверхонь, відновлених вібророзкочуванням, доцільне застосування у якості фінішної операції високопродуктивного способу ППД – деформуючого протягування, у розробку якого великий внесок внесли вчені Розенберг О.М., Проскуряков Ю.Г., Розенберг О.О., Посвятенко Е.К. та ін.

Здатність вібророзкочування і деформуючого протягування змінювати розміри деталі може бути ефективно використане для відновлення внутрішніх поверхонь бронзових втулок.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась у відповідності з координаційним планом №17 "Нові конструкційні матеріали та високоефективні технології виробництва" міжвузівських науково - технічних програм на 1997 - 1999 р.р. (наказ Міністерства освіти України №37 від 13.02.96 р., п.1) з пріоритетного напрямку розвитку науки і техніки “Екологічно чиста енергетика та ресурсозберігаючі технології”, а також планом науково-дослідних робіт Кіровоградського державного технічного університету за тематикою “Розробка та впровадження нових технологій у виробництво і ремонт сільськогосподарської техніки”.

Мета і задачі досліджень. Метою роботи є підвищення якості відновлення шатунних втулок двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ) за рахунок створення повністю регулярного мікрорельєфу (ПРМР) вібраційним розкочуванням з наступним деформуючим протягуванням (ВРДП).

Для досягнення поставленої мети в роботі вирішувались наступні задачі:

- теоретично обґрунтувати можливість використання ВРДП для відновлення зношених шатунних втулок під номінальний розмір;

- виявити основні закономірності впливу вібророзкочування і деформуючого протягування на формоутворення регулярного мікрорельєфу;

- дослідити вплив режимів ВРДП на якість обробленої поверхні, структуру, фізико-механічні і антифрикційні властивості поверхневого шару відновлених деталей;

- розробити технологію, інструмент і оснащення для відновлення шатунних втулок із застосуванням ВРДП;

- дати техніко-економічну оцінку ефективності розробленої технології.

Об'єктом дослідження є процес механічної обробки зношених шатунних втулок ВРДП.

Предмет дослідження – оброблена поверхня бронзових втулок шатунів із заданими параметрами якості.

Методи дослідження. Теоретичні та експериментальні дослідження проводилися на підставі положень фізики твердого тіла, матеріалознавства, теоретичної механіки, математичного моделювання і методів статистичної обробки експериментальних даних. При цьому використовувалися сучасні ПЕОМ і вимірювальна техніка.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше теоретично обґрунтовано і експериментально підтверджено доцільність використання ВРДП для відновлення і зміцнення внутрішніх поверхонь шатунних втулок:

- доведено позитивний вплив ВРДП на якість і властивості обробленого поверхневого шару: підвищується твердість, зносостійкість та отримується номінальний розмір;

- встановлений взаємозв'язок між технологічними режимами ВРДП і параметрами регулярного мікрорельєфу, що дозволяє керувати процесом обробки;

- на підставі фізико-математичної моделі зміцнення запропоновані аналітичні залежності для оцінки напружено-деформованого стану поверхневого шару.

Практичне значення одержаних результатів. На підставі результатів досліджень розроблено на рівні винаходу пристрій (пат.№33202) для нанесення регулярного мікрорельєфу методом вібророзкочування. Визначено раціональні режими утворення ПРМР вібророзкочуванням з наступним деформуючим протягуванням, які забезпечують збільшення зносостійкості спряження поверхні шатунної втулки і поршневого пальця у 1,44...1,52 рази у порівнянні з втулками, що оброблені за існуючою технологією. Розроблені нові методики вивчення маслоємності і припрацювання поверхонь з ПРМР. Отримані наукові і практичні результати апробовані у виробничих умовах на двигунах ЯМЗ-236, ЯМЗ-238НБ. Розроблені рекомендації до впровадження результатів досліджень. Доцільність застосування запропонованого методу формоутворення поверхні втулки з заданими параметрами якості підтверджено на Олександрійському авторемонтному заводі Кіровоградської області.

Особистий внесок здобувача. Автором проведений аналіз зносу втулок верхніх головок шатунів ДВЗ та існуючих способів їх відновлення. Запропоновано спосіб відновлення шатунних втулок ВРДП. Встановлено аналітичні залежності для визначення маслоємності і опорної площі відновлюваної поверхні після ВРДП. Проведені експериментальні дослідження якості, структури і властивостей поверхневого шару після ВРДП, а також стендові та експлуатаційні випробування відновлених деталей відповідно до поставлених задач.

Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати досліджень доповідалися на науково-технічних конференціях Кіровоградського державного технічного університету (м.Кіровоград, 1997-2003 р.р.); на міжнародних науково-технічних конференціях: присвяченій 75-річчю академіка Ю.М.Петрова (Молдова, м.Кишинів, 1996 р.), “Математические модели физических процессов и их свойства” (Росія, м.Таганрог, 1997 р.), “Проблеми конструювання, виробництва та експлуатації сільськогосподарської техніки” (м.Кіровоград, 1997, 2001 р.), присвяченій 65-річчю Державного аграрного університету Республіки Молдови (м.Кишинів, 1998 р.), “Зносостійкість і надійність вузлів тертя машин (ЗНМ-2001)” (м.Хмельницький, 2001 р.), “Проблеми технічного сервісу сільськогосподарської техніки” (м.Харків, 2001 р.).

Публікації. Основні результати досліджень опубліковані у 10 наукових фахових виданнях, отриманий 1 патент України на винахід.

Структура та обсяг роботи. Дисертаційна робота складається з вступу, п’яти розділів і висновків загальним обсягом 154 аркушів машинописного тексту, 7 таблиць, 82 рисунків, 132 найменувань використаних джерел і додатків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовується актуальність дисертаційної роботи, визначена мета, сформульовані задачі дослідження, наведені наукова новизна і практичне значення отриманих результатів, подані відомості про апробацію, публікації і структуру дисертації.

У першому розділі представлені результати аналітичного огляду літературних джерел за темою дисертаційного дослідження.

Аналіз існуючих способів відновлення шатунних втулок показав, що більшість з них, хоч і забезпечують зменшення розміру, але при цьому вимагають або додаткових операцій випресовування і запресовування втулки із шатуна, або нарощування металу на товщину, що компенсує повний знос і припуски на попередню і кінцеву обробки. Крім того, більшість способів відновлення не підвищують якість поверхневого шару деталі.

Питання підвищення якості поверхневого шару, з одночасним відновленням розміру, може бути вирішене використанням різних методів ППД. Обґрунтовано, що для відновлення бронзових втулок найбільш доцільним способом є вібророзкочування, що дозволяє якісно поліпшити поверхневий шар деталі. Проте існуючий спосіб вібророзкочування, при якому деталь обертається від приводу верстата, а деформуючому елементу надається крім подачі і осцилюючий рух від індивідуального приводу, має ряд недоліків (нестабільність рельєфу, що наноситься, через наявність двох приводів, низька продуктивність і т.д.). Це змушує вишукувати нові схеми нанесення ПРМР. Даний спосіб вимагає завершальної операції з метою одержання точності розміру.

Підвищення точності розміру і збільшення опорної площі вібророзкоченої поверхні може бути досягнуто деформуючим протягуванням. Використання ВРДП стосовно обробки внутрішніх поверхонь шатунних втулок раніше не досліджувалося.

За матеріалами розділу сформульовані мета і задачі досліджень.

У другому розділі описані програма і методика експериментальних досліджень. Програма експериментальних досліджень передбачала:

1. Дослідження впливу режимів ВРДП на параметри ПРМР, ступінь і глибину зміцнення поверхневого шару, а також його маслоємність.

2. Дослідження мікроструктури і субмікроструктури поверхневого шару.

3. Дослідження припрацьовуваності і зносостійкості поверхні при сухому і граничному терті.

4. Проведення стендових і експлуатаційних випробувань шатунних втулок ДВЗ, відновлених запропонованими методами поверхневого пластичного деформування.

Для нанесення ПРМР розроблений пристрій (рис.1), що складається з ведучого і осцилюючого вузлів, а також багатокулькового розкатника, які встановлюються на токарно-гвинторізному верстаті. Багатокульковий розкатник здійснює обертальний і зворотно-поступальний рух вздовж осі оброблюваної деталі, якій надається рух подачі.

Рис.1. Схема пристрою для нанесення регулярного мікрорельєфу на внутрішні циліндричні поверхні:

І – ведучий вузол; ІІ – кульковий розкатник; ІІІ – осцилюючий вузол; 1 – втулка шліцьова; 2, 19 – гвинт регулювальний; 3 – елемент деформуючий (кулька); 4 – конус рухомий; 5 – шпонка; 6 – палець; 7 – корпус розкатника; 8– стопор; 9 – вал осцилятора; 10 – упор рухомий; 11 – шарикопідшипник; 12– копір змінний; 13 – кришка осцилятора задня з конусом Морзе; 14 – корпус осцилятора; 15 - маточина; 16 – байонет; 17 – кільце сепаратора нерухоме; 18 – кільце сепаратора рухоме; 20 – вал шліцьовий.

Деформуюче протягування виконувалося на гідравлічному пресі УИ-50 з використанням прошивки збірної конструкції.

Для вивчення параметрів ПРМР, маслоємності, мікроструктури і субмікроструктури, мікротвердості і антифрикційних властивостей використовувалися зразки, виготовлені з бронзи Бр ОЦС 5-5-5.

Металографічні дослідження виконувалися на мікроскопі МИМ-8, при збільшеннях 100...500. Характеристики субмікроструктури вивчалися на дифрактометрі ДРОН-3.

Твердість визначалася методами Віккерса, Роквелла і Брінелля. Мікротвердість зміцнених шарів вимірялася на мікротвердомірі “Shimadzu”.

Визначення числа елементів на одиницю площі і кутів їх розташування проводилося на інструментальному мікроскопі УИМ-25. Маслоємність поверхні досліджувалася за розробленою методикою шляхом заповнення западин мікрорельєфу полімером з наступним визначенням його маси. Виходячи з отриманих даних, визначалися об’єм западини і питома маслоємність.

Шорсткість поверхні вимірялася за допомогою профілографа-профілометра “Talysurf-5” фірми “Taylor-Hobson”. Тривалість припрацювання визначалася проміжком часу від початку роботи пари тертя до моменту переходу граничного тертя у рідинне. Антифрикційні властивості поверхні вивчалися на машині тертя СМЦ-2 за схемою “ролик - кільцевий сектор” з оцінкою зносу ваговим методом.

Статистичну обробку і аналіз експериментальних даних здійснювали на ПЕОМ. Методика досліджень описана в працях [1, 5, 6].

У третьому розділі дано теоретичне обґрунтування застосування ВРДП для відновлення і зміцнення шатунних втулок. Досліджено кінематику і динаміку деформуючого елемента при нанесенні регулярного мікрорельєфу на робочу поверхню деталі. Показано, що процес перерозподілу витісненого матеріалу відбувається в напрямку дотичної до точок контакту деформуючого елемента і поверхні деталі. Використовуючи фізико-механічні характеристики матеріалу деформуючого елемента і деталі, а також технологічні параметри режиму вібророзкочування, отримано аналітичні вирази для визначення висоти напливу матеріалу hн і ширини канавки мікрорельєфу b:

; (1)

, (2)

де i – натяг вібророзкочування; rш – радіус кульки; 1, 2, Е1, Е2 – відповідно коефіцієнти Пуассона і модулі пружності матеріалів деталі і деформуючого елемента; k – коефіцієнт пропорційності; НВ – твердість за Брінеллем.

Показано, що при утворенні на оброблюваній поверхні ПРМР при певних режимах можливе зменшення внутрішнього діаметра втулки за рахунок перерозподілу металу на рівень вищий від максимальних мікронерівностей вихідної поверхні, а використання у якості фінішної операції деформуючого протягування дозволяє збільшити опорну поверхню і досягти номінального розміру деталі.

Отримано аналітичні вирази для визначення параметрів ПРМР: величин кутів напрямку розташування елементів , ; числа елементів N, що приходяться на 1мм2 поверхні; висоти елементів R і відносної опорної площі Тр, а також маслоємності Vе після вібророзкочування:

(3)

(4)

де S – подача деталі, що обробляється; dд – діаметр внутрішньої поверхні деталі, що обробляється; l – амплітуда осциляції інструмента;

(5)

де Nш – кількість деформуючих елементів;

(6)

де k1, k2, k3 – відповідно коефіцієнти, що враховують пружну і повторну деформації, а також висоту напливів пластичних металів, що утворюються при витисненні;

де р – значення рівня перерізу поверхні;

, якщо ; (8)

(9)

Аналітично визначена площа опорної поверхні Fдп і маслоємність Vдп після ВРДП:

, (10)

де dр – діаметр розкатника; dпр – діаметр прошивки;

. (11)

Запропоновано фізико-математичну модель зміцнення деталі з застосуванням ВРДП, що включає кінетичне рівняння балансу для середньої щільності дислокацій і рівняння зв'язку макроскопічних характеристик пластичної деформації з характеристиками дислокаційної структури до і після механічної обробки. На підставі моделі отримані аналітичні залежності, що дозволяють оцінити поле напружень i і величину текучості т матеріалу:

; (12)

, (13)

де G – модуль зсуву; - параметр міждислокаційної взаємодії; b - усереднений модуль вектора Бюргерса; - середня довжина вільного пробігу дислокацій; – швидкості деформації в початковий і в певний момент часу; но – вихідна (до деформування) щільність нерухомих дислокацій у матеріалі; k – стала Больцмана.

Отримані аналітичні вирази підтверджуються експериментальними дослідженнями. Результати досліджень, які описані у третьому розділі, подані у публікаціях [2 – 4, 7].

У четвертому розділі приведені результати експериментальних досліджень. Вивчення впливу режимів ВРДП на параметри регулярного мікрорельєфу і маслоємність поверхні показали їх високу збіжність з теоретичними, отриманими розрахунковим шляхом за формулами (1 – 11). Доведено, що технологічні режими вібророзкочування, які збільшують висоту елемента ПРМР, забезпечують зростання питомої маслоємності обробленої поверхні (рис.2).

Показано, що деформуюче протягування з натягом в межах 30...35 мкм забезпечує не тільки одержання номінального розміру, але й оптимальної опорної площі з підвищеною маслоємністю.

Рис.2. Залежність висоти елемента R ПРМР і питомої маслоємності Vпит від подачі S при різних діаметрах кульки: (1 - dк=3,97 мм; 2 - dк=5,80 мм; 3 - dк=7,94 мм).

Металографічний аналіз показав, що після вібророзкочування спостерігається висока ступінь текстурування і витягування включень свинцю (рис.3). Гілки дендритів зміщуються в напрямку деформаційної течії. Деформуюче протягування веде до збільшення глибини розташування структур, характерних для деформуючих процесів, та ліній ковзання.

а) б)

Рис.3. Мікроструктура бронзи Бр ОЦС 5-5-5:

а) вихідна; б) поверхневий шар після ВРДП.

ВРДП підвищує твердість поверхневого шару у 1,14...1,23 рази. Зі збільшенням натягу обробки глибина зміцнення підвищується (рис.4).

Рис.4. Залежність глибини зміцненого шару hзм від натягу при вібророзкочуванні ір (1) і наступному деформуючому протягуванні іпр (2).

Максимальне зміцнення бронзи Бр ОЦС 5-5-5 складає 1800 МПа, ступінь зміцнення - 125%. Збільшення мікротвердості поверхневих шарів підтверджується даними рентгеноструктурного аналізу: зменшуються розміри блоків мозаїки, збільшуються щільність дислокацій і величина мікровикривлень.

Дослідження припрацьовуваності поверхні після ВРДП показали, що мінімальний час припрацювання спряжень спостерігається при значенні опорної поверхні близько 40%. Тривалість припрацювання зразків, оброблених ВРДП у 3,5...4,0 рази менша у порівнянні з розточеними. Це пояснюється отриманням оптимального співвідношення опорної площі і маслоємності поверхні у процесі ВРДП.

Виявлено, що кращі антифрикційні властивості спостерігаються у поверхонь, число елементів ПРМР яких знаходиться в межах 6...15 на 1 мм2; менша їх кількість знижує опорну площу, а більша – скорочує їх маслоємність.

Зносостійкість поверхні, обробленої ВРДП, суттєво підвищується як при граничному, так і “сухому” терті. Це пояснюється регулярною дискретністю опорної поверхні і її підвищеної маслоємністю, що збільшують у 1,64...2,07 рази навантаження схоплювання і зменшують у 1,86...3,45 рази інтенсивність зношування.

Результати експериментальних даних дозволили встановити раціональні режими ВРДП: діаметр кульки 3,97 10-3 м; амплітуда осциляції 10...1510-3 м; подача деталі 0,28...0,78 мм/об; натяг при вібророзкочуванні 50...6010-6- м; швидкість вібророзкочування 0,4...0,5 м/с; натяг при протягуванні 30...3510-6 м; швидкість протягування 0,04...0,05 м/с. Дослідження, описані в четвертому розділі, представлені в публікаціях [5, 6, 8, 9].

У п'ятому розділі розроблений технологічний процес відновлення внутрішньої поверхні шатунних втулок, що складається з наступних операцій: миття, дефектування, попередня механічна обробка, вібророзкочування і деформуюче протягування.

Перевірка працездатності відновлених шатунних втулок (рис.5) в умовах експлуатації проводилася на двигунах ЯМЗ-238НБ і ЯМЗ-236.

Рис.5. Верхня головка шатуна після ВРДП.

Результати випробувань показали, що відновлення шатунних втулок за розробленою технологією підвищує їх зносостійкість у 1,42...1,45 рази, поршневих пальців – 1,45...1,60 рази, а спряження – 1,44...1,52 рази у порівнянні із серійними.

Розроблена технологія відновлення втулок верхніх головок шатунів двигунів внутрішнього згоряння з використанням ВРДП прийнята до впровадження на Олександрійському авторемонтному заводі Кіровоградської області. Передбачуваний економічний ефект від впровадження запропонованої технології складе 51 грн. на один двигун. Результати досліджень, представлених у п'ятому розділі викладені в роботі [10].

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1. Встановлено, що застосування вібророзкочування з наступним деформуючим протягуванням дає можливість змінювати розміри оброблюваної поверхні і підвищувати якість поверхневого шару. Це дозволяє використовувати дані способи для відновлення зношених втулок верхніх головок шатунів.

2. Запропоновано аналітичні залежності для визначення параметрів регулярного мікрорельєфу, які дозволяють керувати його формоутворенням.

3. На основі фізико-математичної моделі зміцнення поверхневого шару отримані аналітичні залежності для оцінки величини напруження у матеріалі і його границі текучості.

4. Розроблено пристрій (деклараційний патент №33202) для нанесення на внутрішню поверхню втулки повністю регулярного мікрорельєфу, що має жорсткий кінематичний зв'язок між інструментом і оброблюваною поверхнею.

5. Встановлено, що вібророзкочування з наступним деформуючим протягуванням викликає утворення текстурованої структури і ліній ковзання, ріст щільності дислокацій і подрібнення блоків мозаїки, що забезпечує підвищення твердості поверхневого шару до її граничної величини HV 1800 МПа для даного матеріалу.

6. Встановлено, що регулярна дискретність опорної поверхні з підвищеною маслоємністю у спряженні “сталь - бронза” збільшує навантаження схоплювання у 1,64...2,07 рази і знижує інтенсивність зношування у 1,86...3,45 рази.

7. Проведені експлуатаційні випробування показали, що зносостійкість відновлених втулок вібророзкочуванням з наступним деформуючим протягуванням підвищується у 1,42...1,45 рази, поршневих пальців - 1,45...1,60 рази, спряження в цілому - 1,44...1,52 рази у порівнянні із серійними. Такі показники можна досягти при наступних режимах: діаметр кульки 3,97 10-3 м; амплітуда осциляції 10...1510-3 м; подача деталі 0,28...0,78 мм/об; натяг при вібророзкочуванні 50...6010-6- м; швидкість вібророзкочування 0,4...0,5 м/с; натяг при протягуванні 30...3510-6 м; швидкість протягування 0,04...0,05 м/с.

8. Запропонований технологічний процес відновлення шатунних втулок з використанням вібророзкочування з наступним деформуючим протягуванням прийнятий до впровадження на Олександрійському авторемонтному заводі Кіровоградської області. Передбачуваний економічний ефект від впровадження запропонованої технології складе 51 грн. на один двигун.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Наливайко В.М., Солових Є.К., Солових А.Є. Шепеленко І.В. Нанесення повністю регулярного мікрорельєфа на внутрішні циліндричні поверхні// Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин/ Загальнодержавний міжвідомчий науково-технічний збірник. – Кіровоград: КІСМ. - 1996. – Вип. 24-26. - С.104-110.

Здобувачем розроблено конструкцію пристрою для нанесення регулярного мікрорельєфу методом вібророзкочування.

2. Шепеленко И.В., Наливайко В.Н. Получение регулярного микрорельефа на поверхности деталей многошариковым раскатником// Збірник наукових праць Кіровоградського державного технічного університету/ Техніка в сільськогосподарському виробництві, галузеве машинобудування, автоматизація. – Кіровоград: КДТУ. - 2000. – Вип. 6. – С.109-111.

Здобувачем проведені експериментальні дослідження параметрів ПРМР.

3. Шепеленко И.В. Аналитическое определение маслоемкости и опорной площади виброраскатанных поверхностей после их дорнования// Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин/ Загальнодержавний міжвідомчий науково-технічний збірник. – Кіровоград: КДТУ. - 2001. – Вип. 30. – С.176-181.

4. Якименко С.Н., Наливайко В.Н., Шепеленко И.В. Получение аналитических зависимостей для определения маслоемкости и опорной площади поверхностей с полностью регулярным микрорельефом// Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин/ Загальнодержавний міжвідомчий науково-технічний збірник. – Кіровоград: КДТУ. - 2001. – Вип. 31. – С.113-119.

Здобувачем отримані аналітичні залежності для визначення маслоємності поверхні з ПРМР.

5. Наливайко В.Н., Шепеленко И.В., Русских В.В. Прирабатываемость поверхностей с регулярным микрорельефом// Проблеми трибології. – Хмельницький: ТУП.- 2001. – №1. – С.44-51.

Здобувачем проведені експериментальні дослідження припрацювання поверхонь з ПРМР після вібророзкочування.

6. Наливайко В.Н., Шепеленко И.В., Русских В.В., Онша Ю.М., Якименко С.Н. Изучение маслоемкости поверхностей с регулярным микрорельефом// Проблеми трибології. – Хмельницький: ТУП. - 2001. – №2. – С.34-39.

Здобувачем запропонований пристрій для вивчення маслоємності.

7. Наливайко В.Н., Шепеленко И.В., Русских В.В. Теоретическое обоснование возможности использования виброраскатывания для восстановления шатунных втулок// Вісник Харківського державного технічного університету сільського господарства/ Підвищення надійності відновлюємих деталей машин. – Харків: ХДТУСГ. - 2001. - Вип.2. – С.335-339.

Здобувачем запропоновані варіанти відновлення шатунних втулок.

8. Наливайко В.М., Шепеленко І.В., Чабанний В.Я. Дослідження опорної площі вібророзкатаних поверхонь після дорнування// Збірник наукових праць Кіровоградського державного технічного університету/ Техніка в сільськогосподарському виробництві, галузеве машинобудування, автоматизація. – Кіровоград: КДТУ. - 2002. – Вип. 11. – С.65-67.

Здобувачем проведені експериментальні дослідження опорної поверхні після ВРДП.

9. Кропивный В.Н., Шепеленко И.В. Повышение качества поверхностей трения после виброраскатывания и деформирующего протягивания// Збірник наукових праць Кіровоградського державного технічного університету/ Техніка в сільськогосподарському виробництві, галузеве машинобудування, автоматизація. – Кіровоград: КДТУ. - 2003. – Вип. 12. – С.194-201.

Здобувачем проведені експериментальні дослідження якості поверхневого шару деталі.

10. Кропівний В.М., Шепеленко І.В. Експлуатаційні випробування шатунних втулок, відновлених вібророзкочуванням з наступним деформуючим протягуванням// Збірник наукових праць Кіровоградського державного технічного університету/ Техніка в сільськогосподарському виробництві, галузеве машинобудування, автоматизація. – Кіровоград: КДТУ. - 2003. – Вип. 13. – С.196-200.

Здобувачем проведені експлуатаційні випробування відновлених деталей.

11. Пристрій для нанесення регулярного мікрорельєфу методом вібророзкочування: Пат. 33202 України, МКВ В24В39/00 / М.І.Черновол, В.М.Наливайко, Є.К.Солових, І.В.Шепеленко, А.Є.Солових, С.Є.Катеринич (Україна). - №99010212; Заявл. 14.01.1999; Опубл. 15.02.2001, Бюл.№1. – 2 с.

Здобувачем запропонована схема пристрою для нанесення регулярного мікрорельєфу.

АНОТАЦІЯ

Шепеленко Ігор Віталійович. Удосконалення процесу обробки шатунних втулок поверхневим пластичним деформуванням при їх відновленні. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.01 – Процеси механічної обробки, верстати та інструменти. - Кіровоградський державний технічний університет, Кіровоград, 2003 р.

Дисертація присвячена підвищенню якості відновлення шатунних втулок за рахунок отримання повністю регулярного мікрорельєфу вібророзкочуванням з наступним деформуючим протягуванням. Теоретично обґрунтована можливість використання вібророзкочування і деформуючого протягування для відновлення та зміцнення внутрішньої поверхні деталі. Експериментальними дослідженнями доведено, що використання запропонованого способу відновлення поліпшує якість і антифрикційні властивості поверхневого шару. Результати теоретичних та експериментальних досліджень покладено в основу розробленого технологічного процесу відновлення бронзових втулок, який прийнятий до впровадження на Олександрійському авторемонтному заводі Кіровоградської області.

Ключові слова: повністю регулярний мікрорельєф, вібророзкочування, деформуюче протягування, втулка.

АННОТАЦИЯ

Шепеленко Игорь Витальевич. Совершенствование процесса обработки шатунных втулок поверхностным пластическим деформированием при их восстановлении. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.03.01 – Процессы механической обработки, станки и инструменты. - Кировоградский государственный технический университет, Кировоград, 2003 г.

Целью работы является повышение качества восстановления шатунных втулок нанесением полностью регулярного микрорельефа виброраскатыванием с последующим деформирующим протягиванием.

В работе установлено, что недостатками существующих способов восстановления являются необходимость в дополнительных операциях выпрессовки и запрессовки втулки из шатуна, наращивания металла на толщину, компенсирующую износ и припуски на предварительную и окончательную обработку. Кроме того, большинство способов не повышают качество поверхностного слоя детали.

Предложено использование виброраскатывания с последующим деформирующим протягиванием для восстановления и упрочнения шатунных втулок.

Для реализации предложенного способа разработано устройство для нанесения полностью регулярного микрорельефа на внутренние цилиндрические поверхности детали, имеющее жесткую кинематическую связь инструмента с обрабатываемой поверхностью.

Теоретическими исследованиями установлены параметры регулярного микрорельефа и маслоемкость. Предложена физико-математическая модель упрочнения поверхностного слоя при виброраскатывании с последующим деформирующим протягиванием. Теоретические расчеты подтверждены экспериментально.

Экспериментальными исследованиями доказана целесообразность предложенных методов поверхностного пластического деформирования.

Установлено, что нанесение полностью регулярного микрорельефа виброраскатыванием позволяет уменьшать внутренние размеры детали, а использование в качестве финишной операции деформирующего протягивания обеспечивает получение номинального размера изношенного отверстия и оптимальной опорной поверхности.

Доказано, что предложенный способ восстановления повышает качество поверхностного слоя и его антифрикционные свойства. Регулярная дискретность опорной поверхности с повышенной маслоемкостью в сопряжении “сталь - бронза” увеличивает нагрузку схватывания в 1,64…2,07 раза и снижает интенсивность изнашивания в 1,86…3,45 раза.

Разработан технологический процесс восстановления шатунной втулки с использованием виброраскатывания с последующим деформирующим протягиванием, доказана его технико-экономическая целесообразность. Восстановлена исследовательская партия шатунных втулок и проведены эксплуатационные испытания. Установлено, что износостойкость восстановленных втулок виброраскатыванием с последующим деформирующим протягиванием повышается в 1,42…1,45 раза, поршневых пальцев - 1,45…1,60 раза, сопряжения в целом - 1,44…1,52 раза по сравнению с серийными. Предложенная технология восстановления внутренней поверхности шатунной втулки принята к внедрению на Александрийском авторемонтном заводе Кировоградской области. Предполагаемый экономический эффект от внедрения предлагаемой технологии составит 51 грн. на один двигатель.

Ключевые слова: полностью регулярный микрорельеф, виброраскатывание, деформирующее протягивание, втулка.

THE SUMMARY

Igor Shepelenko. Improvement of treatment process for conrod bushes when under restoration by surface plastic deformation. – Manuscript.

Dissertation for a scientific degree of the candidate of engineering on a specialty 05.03.01 – Processes of machining, machines and tools. – The Kirovograd State Technical University, Kirovograd, 2003.

The dissertation deals with upgrading of conrod bush restoration due to obtaining fully regular microrelief by vibrolamination and subsequent stretching. There has been theoretically grounded the possibility of using vibrolamination and deformation stretching for restoration and strengthening of the part’s interior surface. It has been experimentally proved that the use of the propsed restoration technique upgrades a surface layer and improves its antifriction property. The results of theoretical and experimental research were assumed as a basis for the developed engineering process of bronze conrod bush restoration, which is applied at a motor-car repair works in Olexandria, Kirovograd region.

Key words: fully regular microrelief, vibrolamination, deformation stretching, a conrod bush.