CC BY
99
4. Баранов В.Л., Тер-Данилов Р.А Кинетика поверхностной приработки деталей при многократном ударном нагружении // Вестник машиностроения. № 4. 2005. С. 23 - 25.
Баранов Виктор Леопольдович, д-р техн. наук, проф., SPVIVTS@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Тер-Данилов Роман Арустамович, канд. техн. наук, доц., SPVIVTS@ rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
INFLUENCE ON PROCESS OF EARNING EXTRA MONEY OF METHOD OF TREA TMENT OF SURFACE SUBJECT TO CYCLIC SHOCK LADENING
V.L. Baranov, P.A. Ter-Danilov
The article deals with the irregular deformable surface is subject to repeated shock loading. Examines the influence of the method of treatment of the material surface during running of its geometric and mechanical characteristics.
Key words: microgeometry, micro-roughness, break-in period.
Baranov Victor Leopoldovich, doctor of technical sciences, professor, SP VIVTS@rambler. ru , Russia, Tula, Tula State University,
Ter-Danilov Roman Arustamovich, candidate of technical sciences, docent, SPVIVTS@ rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.784.4
ФИНИШНАЯ ОБРАБОТКА ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ЦИЛИНДРОВ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
В. Л. Баранов, Е.А. Дронов, В.Н. Лаврухин, Н.В. Третьяков
Рассмотрены особенности финишной обработки внутренней поверхности цилиндров двигателей внутреннего сгорания. Обоснована перспективность замены операции хонингования на операцию вибронакатывания, при которой формируется регулярный микрорельеф с требуемыми эксплуатационными показателями, задаваемыми диаграммой Аббота.
Ключевые слова: микрогеометрия поверхностного слоя, финишная обработка, хонингование, вибронакатывание, диаграмма Аббота.
Эксплуатационные характеристики поршневых двигателей существенно зависят от микрогеометрии поверхностного слоя рабочей поверхности цилиндров, которая формируется на финишных операциях технологического процесса, в качестве которых применяются различные способы хонингования [1].
При хонинговании происходит процесс суммарного микрорезания металла большим количеством абразивных зерен при обильной подаче смазывающе-охлаждающей жидкости. Образующийся после хонингования микрорельеф имеет высокую степень неоднородности в отношении формы, размеров и взаиморасположения неровностей. Заостренные выступы и впадины с малыми значениями их радиусов и относительно большой величиной наклона их образующих обусловливают малую опорную поверхность при начальных сближениях контактирующих поверхностей в процессе их приработки и большой приработочный износ. При хонинговании, как и при любой абразивной обработке, происходит шаржирование в поверхностный слой абразивных частиц.
Для обеспечения требуемой долговечности двигателей путем достижения регламентируемых зазоров трущихся сочленений необходима их приработка, при которой происходит сглаживание наиболее выступающих неровностей, частичное или полное уничтожение первоначальных и установление новых неровностей, отличных от первоначальных по форме и размерам [2,3]. Сформированная в процессе приработки эксплуатационная шероховатость обеспечивает уменьшение работы сил трения, температуры и интенсивности износа. Величина и характер установившейся шероховатости зависит от условий изнашивания (материала трущихся пар, давления, температуры на поверхности трения, условий смазки, наличия загрязнений в смазкеи др.) и не зависит от характера первоначальной шероховатости, полученной при механической обработке [2,4].
Оптимальная профилограмма шероховатости внутренней поверхности цилиндра после приработки имеет вид «плато» и так называемых «масляных карманов», чередующихся между собой [1] (рис. 1).
Рис. 1. Профилограмма шероховатости внутренней поверхности цилиндра после приработки
Разработанная и внедренная в производство на ОАО «АвтоВАЗ» технология платовершинного хонингования позволяет получать в процессе механической обработки микропрофиль, максимально приближенный к оптимальному и обеспечивающий уменьшение времени приработки и увеличение моторесурса двигателя за счет нормальных условий смазки.
Наиболее распространенными параметрами для оценки эксплуатационных свойств рабочей поверхности цилиндров двигателей являются параметры, описывающие кривую Аббота-Файрстоуна [1]. Эта кривая показывает зависимость относительной опорной длины профиля от глубины микрорезания.
На АО «АК «Туламашзавод», производящем дизельные двигатели модели ТМЗ-459, при обработке внутренней поверхности цилиндра необходимо обеспечить зависимость относительной опорной длины профиля 1;Р от глубины микрорезания И, описываемую следующей диаграммой Аббо-та, которая строится вручную по профилограммам поверхности (рис. 2).
Рис. 2. Диаграмма Аббота для внутренней поверхности цилиндра двигателя мод. ТМЗ 459
Большинство иностранных фирм, производящих двигатели, применяют стандарт ISO 13 565-2:1998, регламентирующий семейство параметров ^¿-кривых, представляющих собой отношение опорной длины профиля к базовой длине, называемое в отечественном стандарте относительной опорной длиной профиля tP. При хонинговании в результате сложного движения режущие зерна абразивных брусков формируют на обрабатываемой поверхности винтовые линии, которые при пересечении дают сетку следов резания. Отдельные режущие зерна на повторяют пройденного пути ввиду нулевой скорости возвратно-поступательного движения хонинго-вальной головки в начале и в конце рабочего хода. Сочетание возвратно-поступательного движения с вращательным обеспечивает требуемый внутренний угол линии следов, который зависит от функционального назначения конкретной детали (рис. 3).
При хонинговании цилиндров дизельного двигателя он равен 60 +5o (рис. 3, а), а при обработке каналов стволов - 80... 100° [6] (рис. 3, б).
Перспективным направлением совершенствования способов формирования на рабочих поверхностях цилиндров микрорельефа, обладающего заданными эксплуатационными характеристиками, является метод вибрационного накатывания, основанный на тонком пластическом деформировании поверхностного слоя металла в сложном относительном перемещении обрабатываемой поверхности и деформирующего элемента [5]. След движения деформирующего элемента, контактирующего с обрабатываемой поверхностью, создает новый регулярный микрорельеф со строго закономерно расположенными относительно друг друга неровностями
одинаковой формы и размеров. Сформированный регулярный микрорельеф имеет неровности с пологой формой выступов и впадин с радиусами, на порядок большими, чем при обработке резанием. Кинематика процесса вибронакатывания и большое число регулируемых параметров его режима позволяют весьма тонко и в больших пределах варьировать значениями большого числа параметров создаваемого микрорельефа, в том числе таких информативных, но пока еще не стандартизированных параметров, как число выступов и впадин на единице площади, фактическая длина профиля, радиусы закругления выступов и впадин и др. (рис. 4).
а б
Рис. 3. Сетка следов после хонингования цилиндров (а) и каналов стволов (б)
Рис. 4. Схема образования регулярного микрорельефа на внутренней поверхности цилиндра
Поверхности после вибронакатывания с системой канавок подразделяются на три основных вида:
1) с системой непересекающихся канавок (вид 1);
2) с системой касающихся канавок (вид 2);
3) с системой пересекающихся канавок (вид 3).
В результате формирования регулярного микрорельефа появляется возможность управлять такими параметрами поверхности, как фактическая ее площадь и фактическая площадь контакта, и создавать высокочистые поверхности достаточной маслоемкости, исключать явления молекулярного сцепления, адгезии и фреттинг-коррозии. Строгая кинематическая связь между параметрами процесса вибронакатывания и параметрами регулярного микрорельефа определяют возможность расчетного нормирования, технологического обеспечения получения поверхностей с заданными эксплуатационными свойствами, определяемыми диаграммой Аббота (рис. 5).
л
гв^сог^ для всех деталей
а
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100% б
Рис. 5. Профилограмма поверхности после вибронакатывания (а)
и диаграмма Аббота (б)
Анализ результатов внедрения метода вибронакатывания для финишной обработки рабочих поверхностей пары «гильза - поршневое кольцо двигателя ЗИЛ-130» [5] показывает, что при оптимальных параметрах микрорельефа (площадь канавок, объем канавок, угол сетки) износостойкость вибронакатанных гильз по сравнению с хонингованными повышается на 60...80 %, компрессионных колец - на 100 %, маслосъемных колец -на 30...50 %, поршня - на 30...40 %, пусковой износ снижается в 2 - 3 раза. При этом динамические и экономические показатели остаются неизменными.
Список литературы
1. Степанов С.Н., Видинеева Н.Ю. Микрогеометрия зеркала цилиндра двигателя внутреннего сгорания. СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2010.
2. Крагельский И.В., Добычин М.Н., Комбалов В.С. Основы расчетов на трение и износ. М.: Машиностроение, 1977. 526 с.
3. Баранов В.Л., Лаврухин В.Н., Третьяков Н.В. Экспериментально-теоретический способ изучения кинетики износа поверхностей с регулярной микрогеометрией // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2012. Вып. 11. C. 320 - 323.
4. Лаврухин В.Н., Третьяков Н.В. Технологическое обеспечение параметров микрогеометрии поверхностей деталей АМ // Труды 2-й Общероссийской молодежной научно-технической конференции. Санкт-Петербург, 2012. С.177 - 179.
5. Шнейдер Ю.Г. Эксплуатационные свойства деталей с регулярным микрорельефом. Л.: Машиностроение, 1982. 248 с.
6. Крекнин Л.Т. Производство автоматического оружия. Ижевск, 2001. 237с.
Баранов Виктор Леопольдович, д-р техн. наук, проф., SPVIVTS@ rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Дронов Евгений Анатольевич, канд. экон. наук, генеральный директор, SPVIVTS@ rambler.ru, Россия, Тула, ПО «Туламашзавод»,
Лаврухин Вячеслав Николаевич, канд. техн. наук, доц., SPVIVTS@ rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Третьяков Николай Викторович, зам. нач. отдела, SPVIVTS@ rambler.ru, Россия, Тула, АО «КБП»,
FINISH MACHINING THE INNER SURFACE OF CYLINDER OF EXPLOSION ENGINE V.L. Baranov, E.A. Dronov, V.N. Lavrukhin, N. V. Tretyakov
In paper dealt the features of finish machining the inner surface of cylinder of explosion engine. Justified prospects of replacement of the honing for vibrorolling operation, where regular microrelief, with required performance criteria is formed. Aforementioned performances are set by Abott chart.
Key words: surface layer microgeometry, finish machining, honing, vibrorolling, Abbot chart.
Baranov Viktor Leopoldovich, doctor of technical sciences, professor, SPVIVTS@ rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Dronov Evgeniy Anatolyevich, candidate of economical sciences, general director, SPVIVTS@ rambler.ru, Russia, Tula, PS «Tulamashzavod»,
Lavrukhin Vyacheslav Nikolaevich, candidate of technical sciences, docent, docent SPVIVTSa rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Traetyakov Nikolay Viktorovich, deputy head of department, SPlTVTSa rambler.ru, Russia, JSC «Instrument Design Bureau n. by A.G. Shipunov»
УДК 621.983
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК СОСТОЯНИЯ ВЫСОКОТОЧНЫХ ЛАТУННЫХ ИЗДЕЛИЙ НА ОПЕРАЦИИ ДВУХСТОРОННЕГО ХОЛОДНОГО ВЫДАВЛИВАНИЯ
Представлены основы методики решения задач осесимметричного течения жестко-
пластических сред. Проведен расчёт параметров, характеризующих процесс реализации двухстороннего холодного выдавливания ответственных изделий из латуни, а также выявлены закономерности формоизменения, определяемые особенностями способа выдавливания.
Ключевые слова: двухстороннее выдавливание, баланс мощностей, напряженно-деформированное состояние, имитационное моделирование.
Поведение металла формоизменяемого тела методами обработки давлением в общем виде описывается совокупностью взаимосвязанных характеристик: силовых, деформационных и механических. Их прогнозирование в настоящий момент представляет особый интерес, поскольку предопределение качественных и количественных параметров процесса формоизменения обеспечит возможность существенного сокращения расходов на производство, в частности, ответственных высокоточных изделий массового характера, требующего значительных затрат дорогостоящих материалов. Одним из таких изделий выступает латунный элемент типа «стакан» с полой осесимметричной выемкой в центре донной части (рис. 1), изготавливаемый из цилиндрической заготовки.
В.М. Лялин, С.М. Зыков
>
С
> ч
< <
Рис. 1. Изделие типа «стакан» с выемкой в центре донной части
21
