РАЗДЕЛ 2
МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Методика лабораторных исследований
2.1.1. Анализ напряжённого состояния и определение износа деталей
Теоретическое исследование процесса раздачи поршневого пальца проводилось на основе расчёта его, как толстостенной трубы, подверженной действию внутреннего давления.
При расчёте учитывалась неоднородность структурных зон поршневого пальца. В связи с этим предполагалось, что поршневой палец представляет собой два скреплённых цилиндра. При выполнении расчётов для получения зависимостей допускали, что наружная поверхность поршневого пальца, подвергнутая высококачественной закалке и обладающая высоким пределом текучести, деформируется упруго, а сердцевина пальца, обладающая относительно низким пределом текучести, деформируется пластически [117].
В качестве расчётных зависимостей использовали формулы, принятые в теории упругости и пластичности.
В результате расчёта производили количественную и качественную оценки напряжённости поршневого пальца после раздачи и сравнивали их с такими же показателями нового поршневого пальца.
Анализ состояния восстановленных и новых поршневых пальцев при работе двигателя проводили на основе расчёта напряжений, вызванных действием внешних нагрузок и последующего совмещения полученных эпюр с достигнутыми остаточными напряжениями. Своеобразие условий работы пар трения поршневой палец - отверстия бобышек поршня, поршневой палец - втулка верхней головки шатуна и других сопряжений отражается на интенсивности изнашивания соединяемых деталей.
Для определения технологического процесса восстановления деталей весьма важным является выбор параметров обработки, которые зависят от целого ряда факторов и, прежде всего, от величины износа сопрягаемых деталей.
Измерения поршневых пальцев и других деталей по наружной изнашиваемой поверхности проводили в четырёх плоскостях, расположенных под углом 450 друг к другу, и пяти сечениях в соответствии с ГОСТ 18509-88 индикаторной скобой СИ-К с точностью отсчёта 1 мкм.
Микрометраж втулок верхних головок шатунов и деталей с внутренней поверхностью износа осуществляли в четырёх плоскостях и трёх сечениях индикаторным нутромером НИ-50А (ГОСТ 868-89) с точностью отсчёта 1 мкм.
Обработку полученных данных проводили с использованием ЭВМ Pentium III 850, для которой был разработан алгоритм программы, учитывающий закон распределения случайных величин.
2.1.2. Применяемые оборудование, приборы и образцы
Экспериментальные исследования деформирования образцов-втулок, а также восстановление изношенных деталей методом вибрационного нагруже-ния производили на установке, общий вид которой показан на рис.2.1.
Вибрационная установка обеспечивает выполнение технологических процессов (раздача, обжим, упрочнение поверхности) с необходимыми рабочими параметрами (возмущающая сила, амплитуда, частота, скорость деформирования).
Конструкция установки состоит из трёх основных узлов: вибратора, основания и вспомогательного оборудования, системы гидравлического подъёма.
Принципиальная схема установки представлена на рис.2.2. Для наглядности левые стойки не показаны.
1
3
2
Рис.2.1. Общий вид установки:
1 - вибратор; 2 - основание и вспомогательное оборудование;
3- система гидравлического подъёма
От электродвигателя (1) марки 4А 132 М243 вращение через клиноремен-ную передачу и муфту (2) передаётся гидронасосу (3) марки НШ-50-У2.
Масло из бачка (6) гидравлическим насосом подаётся к распределителю Р-75 (4) и по шлангам поступает в гидроцилиндры ЦС-100(7), которые обеспечивают передвижение вибрационного узла. Последний состоит из вибратора ИВ-105 (10) с регулируемым дебалансным механизмом, обеспечивающим получение возмущающей силы в диапазоне 9,4-24,5 кН; плиты (9), изготовленной из швеллеров № 14. К плите вибратора крепится зажимное устройство - патрон (11), обеспечивающее крепление рабочего инструмента - пуансона.
Вибрационный узел перемещается между четырёх направляющих (12), закреплённых к стойкам (14), которые, в свою очередь, крепятся на двух опорных плитах (20). Последние установлены на деревянных брусах (21), играющих роль основания вибрационной установки. Деревянные брусы вместе
Рис.2.2. Принципиальная схема установки: 1 - электродвигатель;
2 - муфта; 3 - гидронасос; 4 - распределитель; 5 - пускатель;
6 - бачёк; 7 - гидроцилиндр; 8 - резиновые амортизаторы;
9 - плита вибратора; 10 - вибратор; 11 - патрон; 12 - направ-
ляющая; 13 - пуансон; 14 стойка; 15 - стяжка; 16 - матрица;
17 - деталь; 18 - основание; 19 - плита; 20 - опорная плита;
21 - брус; 22 - амортизатор
с амортизаторами (22) обеспечивают виброизоляцию экспериментальной установки.
На схеме (рис.2.2) не показаны: вариатор привода с клиноременной передачей от электродвигателя (1) до гидронасоса (3), манометр, позволяющий фиксировать величину усилия обработки, и приспособление для стабилизации показаний манометра.
При опускании вибрационного узла с помощью пуансона (13) происходит раздача детали (17), установленной в матрице (16).
Управление клиноременным двухконтурным вариатором привода гидронасоса, позволяющим изменять скорость перемещения штоков гидроцилиндров, осуществляется с помощью золотникового распределителя изменением положения рычага одной из его рабочих секций.
Для выявления влияния вида нагружения на прочностные характеристики обрабатываемого материала экспериментальные исследовани