CC BY
41
Разработка конструкции и технологии прогрессивных болтов для двигателей грузовых..
Овчинников С.В.
УДК 621.785
Овчинников С.В.
РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ И ТЕХНОЛОГИИ ПРОГРЕССИВНЫХ БОЛТОВ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ГРУЗОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ
ОАО «Белебеевский завод «Автонормаль» (ОАО «БелЗАН») - самый крупный среди российских производителей автомобильного крепежа и пружин; его доля в общероссийском выпуске составляет свыше 70%. Более 26% от общего объема продукции, изготавливаемой ОАО «БелЗАН», составляют изделия для ОАО « КамАЗ».
ОАО «КамАЗ» является ведущим производителем грузовых автомобилей в России, на протяжении нескольких лет стабильно наращивает объемы производства.
ОАО «БелЗАН» в настоящее время является практически монопольным поставщиком крепежных изделий для сборки автомобилей КамАЗ. Увеличение на протяжении ряда последних лет объемов производства сделало ОАО «КамАЗ» привлекательным потребителем для других производителей автокомпонентов.
В настоящее время в ОАО «БелЗАН» совместно с ОАО «КамАЗ» разработана и реализуется программа по техническому сотрудничеству и внедрению прогрессивных высокопрочных крепежных изделий на грузовых автомобилях КамАЗ.
В связи с началом производства в ОАО «КамАЗ» мощных дизельных двигателей, соответствующих требованиям международных экологических стандартов «Евро-3», увеличились требования к болтам моторной группы, в частности к болтам крепления головки блока цилиндров.
До настоящего времени БелЗАН делал заготовки
Рис. 1. Болты крепления блока головки цилиндров
болтов головки цилиндров для этих автомобилей. Далее их поставляли к потребителю для дальнейшей обработки, где производилась термообработка, накатка резьбы на длину Ь = 44+3 мм и гальваническая обработка -«цинкование». Затем термообработанный болт с накатанной резьбой и гальваническим покрытием поставляли вместе с шайбой на сборку двигателей.
«Старая» конструкция болта на современных дизельных двигателях не обеспечивала требования высокой циклической прочности и податливости крепежных изделий. Кроме того, ОАО «КамАЗ» реализует стратегию вывода изготовления комплектующих изделий с основной сборочной площадки и поэтому ведет активный поиск поставщиков, способных обеспечить данными деталями в готовом виде с соблюдением всех требований по технологии.
ОАО «БелЗАН» предложил новую прогрессивную конструкцию болта крепления блока головки цилиндров, удовлетворяющую требованиям равнопрочное™. Это понятие связано с представлениями об одновременном исчерпании прочности и несущей способности всеми частями конструкции.
В случае кручения, изгиба и сложных напряженных состояний, когда равенство напряжений по сечению принципиально недостижимо, равнопрочными считают детали, у которых одинаковые максимальные напряжения в каждом сечении (с учетом концентрации напряжений).
При изгибе услэвие равнопрочности заключается в равенстве отношения рабочего изгибающего момента, действующего в каждом данном сечении, к моменту сопротивления данного сечения. При кручении это условие состоит в равенстве моментов сопротивления кручению каждого сечения детали, при сложных напряженных состояниях - в равенстве запасов прочности.
С этой целью в ОАО «БелЗАН> (г. Белебей) был реализован инвестиционный проект производства полностью готовых моторных болтов для грузовых автомобилей КамАЗ и МАЗ взамен заготовок. Общая сумма инвестиций составила более 70 млнрублей. Врамкахпроекга приобретены 2-е единицы резьбонакатного оборудования фирмы «ШЖАМАТЮ» (Италия) и фирмы
«РКОБШОЬЬ» (Германия), автоматическая линия цинкования подвесочного типа «А8МБОА» (Италия).
Все оборудование закуплено в полном объеме и введено в эксплуатацию. В настоящее время осуществляется поставка готовых деталей с использованием новой технологии (накатка резьбы после термообработки). Налажен полный цикл изготовления крепежных изделий, что позволяет сохранять объемы поставок данной продукции.
При изготовлении болта «старой» конструкции (рис. 1) не выдерживалась прямолинейность стержня
НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ОБОРУДОВАНИЕ
0,1 мм. После термической обработки «непрямолиней-ность» достигала 0,2-0,25 мм. Резьба накатывалась до термической обработки, а после термообработки ее приходилось калибровать с целью устранения повреждений и обеспечения первого класса точности 4Ь. Выравнивание структуры и предварительно полученных напряжений в поверхностных слоях резьбового участка при термообработке, а также отклонения от прямолинейности стержня болта приводят к уменьшению долговечности соединения, снижению циклической прочности и усталостному разрушению болта.
Недостатки были и на сборке двигателей - шайба «наезжала» на радиус Я1 (см. рис. 1) под головкой болта и при эксплуатации образовывался срез подголовка болта, тем самым вызывая концентрацию на -пряжений на данном участке.
На этапе проектирования новой прогрессивной конструкции выбор конструктивного исполнения головки болта выполняли по результатам комплексного численного исследования напряженно-деформированного состояния по критерию статической и цик-лической прочности. При исследованиях выполняли сравнение статической прочности головок болтов при их различном конструктивном исполнении, а также определяли коэффициент концентрации напряжений под головкой болта при их затяжке.
Замена радиуса Я1 под головкой болта на галтель привела к уменьшению коэффициента концентрации напряжений под головкой болта на 25,5%.
Для обеспечения условия равнопрочности стержня болта была увеличена длина резьбы с 42 до 185 мм (см. рис. 1), а подобранное нами оборудование дало возможность проводить накатку резьбы на заготовках в термообработанном состоянии, что позволило:
1) обеспечить параметр «непараллельность» - 0,1 мм; фактически на готовых болтах «непараллельность» составляет 0,06-0,08 мм;
2) создать на резьбовом участке стержня благоприятные, с точки зрения эксплуатационных показателей (циклическая прочность и долговечность), характеристики качества поверхности и поверхностного слоя;
3) отказаться от операции «калибровка резьбы»; в свою очередь, сокращение количества операций при
СПБ
Е *
- 0,16
т-бд
ц
т-6д
Рис. 2. Болты с накаткой резьбы в термообработанном состоянии
изготовлении болта позволяет уменьшить технологические потери.
Для Унитарного Предприятия «Минский моторный завод», выпускающего силовые агрегаты для грузовых автомобилей МАЗ, проведена аналогичная работа по увеличению надежности и долговечности работы дизельных двигателей. Предложена конструкция болта крепления головки цилиндров, обеспечивающая условия равнопрочности и увеличение циклической прочности (рис. 2).
За счет увеличения длины накатанной резьбы после термообработки болта, которое сталэ возможно с приобретением нового резьбонакатного станка фирмы «РКОИЯОЬЬ», повышена циклическая прочность и выполнены требования потребителя к болтам (см. рис. 2).
Таким образом, нами в условиях ОАО «БелЗАН» на базе проведенных комплексных исследований разработаны новые конструкции равнопрочного болта для грузовых автомобилей, внедрение технологии производства их позволило получить конкурентоспособный крепеж моторной группы на уровне требований международных стандартов.
УДК 541.136 + 621.311.6 + 621.313 Сергеев Ю.С.
ОПТИМИЗАЦИЯ ПОДБОРА МАКРОКИНЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ У ПОРИСТЫХ ЭЛЕКТРОДОВ ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА
Пористые электроды широко применяются в прикладной электрохимии, особенно в таких её отраслях, как химические источники тока и электросинтез. Одним из практически применяемых типов пористых электродов является жидкостный диффузионный пористый электрод. В электродах этого типа все поры заполнены
жидкостью, в которой растворены реагирующие вещества. Подвод этих веществ в реакционные зоны, расположенные на стенках пор, осуществляется путём их диффузии или в результате фильтрационного потока всей жидкости. Электроды этого типа представляют собой электронные проводники (металлы, графит, по-
