РАЗДЕЛ 2
МЕТОДОЛОГИЯ, МЕТОДИКИ, МАТЕРИАЛЫ И
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Методология проведения исследований
Исследования, проведенные в работе, можно разделить на несколько этапов:
- изучение литературы и передового опыта работы предприятий, занятых реновацией изношенных деталей, в том числе и гильз цилиндров автотракторных двигателей комбайнов и мобильных сельскохозяйственных машин;
- подготовка и проведение экспериментальных исследований по выбору материала вставки, оценки свойств параметров технологий ее получения литьем, термической и упрочняющей обработками;
- разработка методик экспериментальных исследований;
- обработка экспериментальных данных и их анализ;
- оценка эффективности выполненных разработок, производственная проверка и внедрение результатов исследования.
На основании анализа литературы и передового опыта предприятий, занятых реновацией деталей, разработана структурно-технологическая схема (рис. 2.1) проведения исследований по выбору параметров технологии реновации гильзы цилиндра двигателя СМД-62 путем растачивания изношенной гильзы и запрессовки литой тонкостенной вставки, изготовленной из легированного материала на основе передельного чугуна под номинальные размеры поршня и поршневых колец. Разработанная схема позволила планировать эксперименты, обоснованно выбирать последовательность опытов, оборудование, приборы, инструменты и материалы для проведения исследований.
Для достижения поставленной в работе цели экспериментальные исследования проводили в следующей последовательности:
Рис. 2.1. Схема проведения исследований по разработке технологии реновации изношенной внутренней рабочей поверхности гильзы цилиндра двигателя СМД-62 до номинального размера методом постановки литой вставки из легированного чугуна
- анализировали причины, особенности и характер износа гильз цилиндров отечественного и зарубежного производства;
- обосновали выбор базового чугуна и легирующих добавок, предложили новый материал для вставки гильзы цилиндра, у которого в качестве смазки используется структурно свободная медь;
- исследовали структуру и свойства материала, рекомендуемого для изготовления вставки гильзы цилиндра;
- изучали технологичность разработанного материала при отливке, термообработке, тепловой посадке вставки, ее упрочнении и механической обработке;
- разработали параметры технологии центробежного литья тонкостенной заготовки гильзы цилиндра;
- обосновали технологию и параметры термической обработки;
- исследовали и оценили влияние поверхностного упрочнения методом алмазного выглаживания гильзы со вставкой;
- провели эксплуатационные испытания восстановленных гильз на специализированных предприятиях и хозяйствах Харьковской и Одесской областей.
Для экспериментальных исследований по определению и выявлению причин, величины, характера и особенностей износа использовали вышедшие из эксплуатации гильзы как отечественного, так и зарубежного (Германия) производства. Данные проведенных исследований позволили оценить условия работы гильзы, выявить особенности изнашивания. Это явилось основой для выбора материала вставки.
Экспериментальные исследования по выбору материала вставки гильзы цилиндра, определению химического состава, твердости, микротвердости новых и изношенных гильз и вставок проводили как в лабораториях ХНТУСХ, так и в центральной лаборатории Лутугинского государственного научно-производственного валкового комбината (ЛГНПВК).
При участии кафедры "Ремонт машин" на ЛГНПВК усовершенствована установка для центробежного литья вставок и гильз цилиндров автотракторных двигателей семейства СМД. На этой установке проводили исследования, связанные с разработкой материала и выбором параметров центробежного литья. Литые заготовки вставок использовали при определении параметров технологии механической обработки и упрочнения методом алмазного выглаживания гильзы со вставкой до требуемых размеров.
Исследования по выбору материала вставки проводили в следующей последовательности:
- изучили особенности износа гильзы цилиндра;
- определили тип исходного чугуна (шихты);
- обосновали выбор легирующих добавок материала вставки;
- исследовали влияние химических элементов на структуру, твердость, прочность, пластичность и эксплуатационные свойства чугуна вставки;
- осуществили выбор параметров посадки вставки с натягом.
Выбор параметров технологии восстановления гильзы цилиндра двигателя СМД-62 проводили в следующей последовательности:
- определили параметры технологии центробежного литья (толщина термоизоляционного покрытия для литейной формы, частоту вращения формы и изучали процесс кристаллизации металла тонкостенной вставки) и предложили технологию термической обработки;
- разработали параметры технологии механической обработки вставки из нового материала и гильзы со вставкой и оценили влияние параметров упрочняющей обработки методом алмазного выглаживания гильзы со вставкой (материал выглаживателя, усилие, подача, скорость и количество проходов при обработке).
После выбора оптимального материала вставки, параметров технологии получения литой заготовки вставки и технологии термической и механической обработок вставки гильзы, были проведены их эксплуатационные испытания.
Объем выполненной работы, оценка величины износа гильз со вставкой, а также результаты эксплуатационных испытаний, согласно методики [138], приведены в актах внедрения и эксплуатационных испытаниях. На основе этого сделан вывод о возможности реновации гильз цилиндров двигателей семейства СМД, предлагаемым в работе способом.
2.2. Методики, оборудование и материалы исследований
2.2.1. Методика исследований по выбору материала вставки
Исследования по выбору материала для изготовления вставки гильзы цилиндра проводили в три этапа. На первом этапе анализировали причины, особенности, величину и характ