Теоретичні основи та технології створення вузлів машин з перемінною зносостійкістю

Способ изготовления гильз цилиндров двигателя внутреннего сгорания: А. с. 810372 СССР, МКИ В 22 D 27/04/ Л. П. Клименко, А. Б. Менакер, В. Е. Яковчук, В. Ф. Злобин, Н. Н. Мелешко, И. А. Коваль (СССР). – 2734372/22-02; Заявлено 07. 03. 1979; Опубл. 07. 03. 1981; Бюл. № 9 – С. 42, с ил.

Способ изготовления заготовок чугунных гильз цилиндров: А. с. 852944 СССР, МКИ С 21 D 5/00/ М. А. Медведев, А. Б. Менакер, В. Е. Яковчук, В. Ф. Злобин, Л. П. Клименко, Н. Н. Мелешко, С. Я. Рубинштейн (СССР). – 2735892/22-02; Заявлено 07. 03. 1979; Опубл. 07. 08. 1981; Бюл. № 29. – С. 125.

Способ изготовления чугунных заготовок: А. с. 1446177 СССР, МКИ С 21 D 5/00/ М. А. Медведев, В. Ф. Злобин, В. Е. Яковчук, Л. П. Клименко, В. И. Андреев, С. Я. Рубинштейн (СССР). – 4196218/31-02; Заявлено 18. 12. 1986; Опубл. 23. 12. 1988, Бюл. № 47. – с. 125.

Способ центробежной отливки: А. с. 715214 СССР, МКИ В 22 D 13/00/ М. А. Медведев, Л. П. Клименко, Ю. В. Данилов, О. С. Кинжалов, В. А. Комаров (СССР). – 2619701/22-02; Заявлено 24. 05. 1978; Опубл. 15. 02. 1980; Бюл. № 6. – С. 40.

Чугун: А. с. 1109459 СССР, МКИ С2237/08/ Л. П. Клименко, М. А. Медведев, Ю. В. Данилов, О. С. Кинжалов, А. П. Лозенко, В. Е. Корытный, О. Ф. Прищепов (СССР). – 3538986/22-02; Заявлено 11. 01. 1983; Опубл. 23. 08. 1984; Бюл. № 31. – С. 76.

 

 

Клименко Л. П. Теоретичні основи та технології створення вузлів машин з перемінною зносостійкістю. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05. 02. 04 – Тертя на зношування в машинах.

Український державний морський технічний університет ім. адмірала Макарова. Миколаїв 2002. В дисертації подано на прикладі двигунів внутрішнього згоряння теоретичні основи створення вузлів тертя машин з заданими диференційованим зносостійкими властивостями, що забезпечують рівномірний знос робочих поверхонь при експлуатації. Наведено математичну модель розрахунку на знос поверхні в кожній точці. Наведений склад нових чавунів та лігатур для отримання втулок та поршневих кілець дизелів. Описаний ряд нових технологій виготовлення гільз і втулок циліндрів дизелів з заданою перемінною зносостійкістю робочої поверхні. Наведені результати аналізу впливу режимів роботи двигунів на характер зносу циліндрів. Отримані дані широкомасштабних стендових та експлуатаційних випробувань тракторних та суднових дизелів на довговічність.

Ключові слова: перемінна зносостійкість, епюра зносу, інтенсивність зношування, режими роботи, структура.

 

 

Клименко Л. П. Теоретические основы и технологии создания узлов машин с переменной износостойкостью. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05. 02. 04. – Трение и износ в машинах.

Украинский государственный морской технический университет им. адмирала Макарова. Николаев. 2002.

В диссертации защищаются научные положения и теоретические основы создания узлов трения машин с заданной дифференцированной износостойкостью рабочих поверхностей.

Показано, что в процессе эксплуатации практически все поверхности трения изнашиваются неравномерно, что связано либо с различными условиями трения (давлениями, скоростями, температурами, условиями смазки, загрязнениями и т. д.) в различных точках трущейся поверхности, либо с различным временем нахождения отдельных точек во фрикционном контакте. Неравномерный износ рабочих поверхностей приводит к искажению макрогеометрии деталей, потере точности и ухудшению всех параметров работы изделия. Создание узлов машин с заданной переменной износостойкостью рабочей поверхности позволяет обеспечить равномерный износ рабочих поверхностей в процессе эксплуатации, улучшить макрогеометрию поверхностей трения, повысить ресурс трибосопряжения и улучшить эксплуатационные показатели изделия.

Разработан комплекс конструкторско-технологических мероприятий по созданию деталей двигателей внутреннего сгорания с заданными переменными эксплуатационными характеристиками, включающий: создание математической модели расчёта износа в каждой точке рабочей поверхности, разработку оптимального материла деталей трущейся пары, технологии получения заготовки, технологии упрочнения рабочих поверхностей.

Разработанная математическая модель позволяет получать эпюры износа цилиндров ДВС в нормальных условяих эксплуатации в зависимости от конструктивных соотношений двигаеля и параметров его работы. По результатам расчёта износа поверхости трения определяются необходимые физико-механические свойства поверхости в каждой точке, а по ним – параметры технологического процесса изготовления детли с заданными свойствами.

Математическая модель износа позволяет анализировать влияние режимов работы дигателя на характер износа цилиндров, определять оптимальные частоты вращения коленчатого вала, степень наддува, температурынй режим и др.

Разработаны новые составы чугунов для поршневых колец и втулок цилиндров, а также технологии их получения из вагранки на основе легкоплавких медно-никелевых лигатур.

Разработан ряд технологий изготовления гильз тракторных дизелей Д-240, СМД-14, СМД-60, СМД-31 с заданной переменной износостойкостью вдоль образующей цилиндра при центробежной отливке в металлический изолированный кокиль, песчаный стержень, кокиль из композиционных материалов, а также с последующей закалкой токами высокой частоты. Приведены данные по отливке блока цилиндров двигателей ВАЗ с переменной износостойкостью как вдоль образующей цилиндр, так и по его окружности.

Представлены технологии отливки втулок цилиндров судовых дизелей с заданной переменной износостойкостью рабочей поверхности при отливке в песчано-глинистые формы и металлический кокиль.

Разработан алгоритм и методы расчёта параметров технологического процесса изготовления деталей с заданными переменными эксплуатационными свойствами в зависимости от конструктивных соотношений двигателя и параметров его работы.

Представлены результаты стендовых испытаний деталей цилиндро-поршневой группы тракторных дизелей Д-240 и СМД-14 на стендах ПО “Киевтрактородеталь” и Минского моторного завода, показывающие повышение ресурса всех деталей ЦПГ на 35... 40% за счёт улучшения макрогеометрии поверхностей трения и повышения износостойкости.

Проведены длительные испытания тракторных дизелей на дорожных машинах в тяжёлых условиях эксплуатации, показавшие их высокую надёжность и долговечность.

Проведены ресурсные испытания судовых дизелей 6ЧН 25/34, 8ЧН 25/34 и новых форсированных дизелей 6ЧН 26/34, укомплектованных опытными деталями на стенде завода-изготовителя “Первомайскдизельмаш” в течение 5000-20000 моточасов, а также широкие эксплуатационные испытания на морских судах различных пароходств СНД, показавшие гарантированное повышение ресурса дизелей как до первой переборки, так и до капитального ремонта в среднем на 35... 40%. Подтверждённый экономический эффект от внедрения результатов работы составляет несколько миллионов гривен в год.

Ключевые слова: износ, переменная износостойкость, эпюра износа, структура материала.

 

 

Klymenko L. P. Theoretical Basis and Technologies for the Development of Machine Parts with Wear Durability. – Manuscript.

Doctoral Thesis in Engineering. 05. 02. 04 – Friction and Wear on Machines. The Ukrainian State Marine Technical University. Kyiv, 2001.

The dissertation presents a theoretical basis for the development of units of friction in machines with given differential wear characteristics through the example of internal combustion engines. The results of the research guarantee uniform wear on work surfaces during operation.

The dissertation offers a mathematic model of wear of surfaces at every point and describes composition the composition of new cast iron and ligatures used to cast them. The cast iron manufactured by this technology increases wear on cylinder bushings and plunger circles in diesel engines.

The dissertation describes a number of technological improvements, which can be used to manufacture sleeves and engine cylinder bushings with given varying work surface durability. The research analyzes the impact of mode of the engine’s operation on the nature of wear on the cylinder.

The dissertation describes the data of large-scale bench and service tests on the longevity of tractor and ship engines.

Key words: varying wear, wear curve (diagram), wear intensity, modes of operation, structure.