Изучение закономерности ползучести в накоплении остаточных деформаций шатунов

1.  Объект исследования.

Объектом исследования являются закономерности и условия, которые отражают физико-механические свойства материалов и обеспечивают  точность контакта в соединениях деталей цилиндропоршневой группы и кривошипно-шатунного механизма.

2.  Цель исследования

Изучение закономерности ползучести в накоплении остаточных деформаций шатунов с целью определения условий и режимов технологических воздействий для возможности обеспечения контакта поверхностей шатунных вкладышей с шейками коленчатого вала на этапе ремонтной сборки ДВС. Положительные результаты таких исследований могут создать основу для разработки весьма эффективных конструкторских и технологических мероприятий, направленных на повышение ресурса автотракторных двигателей на всех этапах жизненного цикла ДВС: проектирования, производства  и ремонтно-технологических воздействий.

3.  Задачи исследования.

·  Выполнить анализ существующих способов восстановления линейного контакта шатунных подшипников.

·  Изучить процесс восстановления линейного контакта шатунных подшипников в период эксплуатации.

·  Изучить процесс ползучести, под влиянием длительных нагрузок на шатун.

·  Разработать способ диагностирования линейного контакта шатунных подшипников ДВС.

·  Разработать алгоритм адресно-индивидуальной после ремонтной сборки ДВС.

4.  Научная новизна.

Шатуны автотракторных двигателей относят к динамически нагруженным деталям. В процессе эксплуатации у них возникают усталостные разрушения, прогибы и скручивания стержня, деформация и износ гнёзд под вкладыши, ослабление посадки и износ втулки верхней головки, обрыв болтов. Отказ шатуна, как правило, ведёт ресурсному отказу двигателя. До настоящего времени недостаточно изучено влияние исходных технологических параметров шатунов на их работоспособность и неопределенны основные требования к технологии их восстановления.

5. Практическая значимость.

После осуществления капитального ремонта двигателей внутреннего сгорания,  существует необходимость в проведении качественной сборки узлов кривошипно-шатунного механизма (КШМ), цилиндропоршневой группы (ЦПГ). Проведение высокоточной сборки  приведёт к увеличению послеремонтного ресурса двигателя.  Основным фактором, влияющим долговременный срок службы, является контакт сопряженных деталей механизмов

Актуальность темы.

В современных экономических условиях, когда основная часть парка автотракторной техники выработала нормативный срок службы, проблема ремонта изношенной техники на основе использования восстановленных деталей становится всё более актуальной. Одной из важнейших  технологических операций является послеремонтная сборка двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Как правило, при проведении разборочно-сборочных работ ДВС, значительно теряется его ресурс, причиной того является низкое качество замененных деталей и отсутствие технологических операций, поэтапно оценивающих состояние контакта сопряженных деталей узлов и механизмов.

На долговечность узлов трения ДВС влияют погрешности, вызванные процессами механической обработки, старения и сборки. Упомянутые факторы определяют увеличение погрешностей: отклонение от параллельности осей шатунных шеек относительно коренных, отклонения от перпендикулярности осей цилиндров к оси коленчатого вала, а также неточность взаимного положения осей верхней и нижней головок шатуна. Упомянутые погрешности  приводят к перекосам поршней в цилиндрах, а так же к  нарушениям контакта в соединениях поршневого пальца и шатунных подшипников. Специальных конструкторских компенсаторов угловой погрешности замыкающего звена во всех конструкциях ДВС как отечественных, так и иностранных, не предусмотрено. Поэтому компенсация угловых погрешностей происходит за счёт диаметральных зазоров упомянутых соединений сборочной цепочки ЦПГ и КШМ. Однако такая самоорганизация  компенсации погрешностей приводит к повышенному износу сопрягаемых поверхностей упомянутых соединений. Перекос поршней в двигателях, собранных из отремонтированных блоков может превышать предельно-допустимую величину в 17 раз. Основной причиной таких перекосов является отклонение от перпендикулярности осей цилиндров к оси коленчатого вала. Перекосы поршней оказывают неблагоприятное влияние на работу цилиндропоршневой группы двигателя. В частности, нарушается нормальная работа поршневых колец, наступает вибрация и резкое возрастание утечки газов. Кроме упомянутого, в подвижных соединениях возникают дополнительные усилия давления поршня на стенки цилиндра в плоскости оси коленчатого вала. Несмотря на то, что отмеченные явления отражены в технической и научной литературе, однако в условиях производства им не уделяется должного внимания. Это, в первую очередь, объясняется слабой инженерной подготовкой специалистов ремонтников, отсутствием у них научного  мышления а так же высокими затратами на обеспечение производственных участков контрольными средствами нужной точности.