Обеспечение надежности машин при их ремонте в сельском хозяйстве путем повышения точности и равномерности затяжки групповых резьбовых соединений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.03, кандидат наук Соловьев Владлен Леонидович

• Соловьев Владлен Леонидович
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Соловьев Владлен Леонидович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 СОСОТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ НЕТОЧНОЙ СБОРКИ ГРУППОВЫХ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ РЕМОНТЕ УЗЛОВ

1.1 Общие сведения

1.2 Коэффициенты трения в резьбовых соединениях

1.3 Анализ причин и последствий неточной (неравномерной) затяжки ГРС

1.4 Анализ методов, способов и средств контроля силы затяжки

1.4.1 Метод контроля силы затяжки по моменту

1.4.2 Метод контроля силы затяжки по углу поворота болта (гайки)

1.4.3 Метод контроля силы затяжки по величине деформации болта

1.4.4 Метод контроля силы затяжки по величине деформации шайбы

1.4.5 Комбинированный метод контроля силы затяжки по моменту и углу поворота болта

Выводы по первой главе

ГЛАВА 2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ И ОБОСНОВАНИЕ КОНТРОЛЯ СИЛЫ ЗАТЯЖКИ ЧЕРЕЗ ОТНОШЕНИЕ МОМЕНТОВ ОТВИНЧИВАНИЯ И ЗАВИНЧИВАНИЯ

2.1 Силовое соотношение в резьбовом соединении при завинчивании и отвинчивании

2.2 Расчет силы затяжки резьбового соединения

2.3 Теоретическое обоснование контроля силы затяжки через отношение моментов отвинчивания и завинчивания

2.4 Разработка методики сборки групповых резьбовых соединений

Выводы по второй главе

ГЛАВА 3 МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Цель и задачи экспериментальных исследований

3.2 Выбор технических средств, инструментов и материалов для проведения

экспериментальных исследований

3.3 Методика исследования влияния состояния резьбового соединения на точность контроля силы затяжки по моменту

3.4 Методика оценки точности обеспечения силы затяжки при контроле через отношение моментов отвинчивания и завинчивания

3.5 Методика исследования равномерности затяжки ГРС ремонтируемого узла

Выводы по третьей главе

ГЛАВА 4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

4.1 Результаты исследования влияния состояния резьбового соединения на точность контроля силы затяжки по моменту

4.2 Результаты оценки точности обеспечения силы затяжки при контроле через отношение моментов отвинчивания и завинчивания

4.3 Результаты исследования равномерности затяжки ГРС ремонтируемого узла

4.4 Оценка экономической эффективности от внедрения методики сборки ГРС

Выводы по четвертой главе

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ В

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

ПРИЛОЖЕНИЕ Д

ПРИЛОЖЕНИЕ Е

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж

ПРИЛОЖЕНИЕ З

ПРИЛОЖЕНИЕ И

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обеспечение надежности машин при их ремонте в сельском хозяйстве путем повышения точности и равномерности затяжки групповых резьбовых соединений»

ВВЕДЕНИЕ

Развитие агропромышленного комплекса страны невозможно без надежной техники. Недостаточная надежность сельскохозяйственной техники приводит к снижению ее производительности и увеличению средств на обеспечение её работоспособности [26,43,54,67,85 и др.].

Одним из факторов, определяющих надежность отремонтированных машин в сельском хозяйстве, является точность затяжки резьбовых соединений.

В работе рассмотрена проблема низкой точности затяжки групповых резьбовых соединений (ГРС) ремонтируемых узлов машин. Проблема является актуальной, т.к. неточная и, как следствие, неравномерная затяжка ГРС приводит к снижению надежности узлов и машин в целом [17,18,23,37,40, 51, 59, 86, 112].

Существуют различные методы контроля осевой силы затяжки (далее силы затяжки) резьбовых соединений, но в большинстве случаев, контроль осуществляют методом приложения вращающего момента с помощью динамометрических (моментных) ключей [55,59,104,112 и др].

При сборке ремонтируемого узла рекомендованный техническими условиями на сборку момент затяжки не гарантирует обеспечение требуемой (расчетной) величины силы затяжки с достаточной точностью. Причиной этому является несоответствие фактических коэффициентов трения в резьбовом соединении расчетным, что объясняется изменением (нестабильностью) состояния резьбовых соединений в процессе эксплуатации. Отклонение созданной величины силы затяжки от требуемой по разным оценкам может достигать +25....38% [16, 17, 18,48, 55, 59,69,70 и др.]. Такая низкая точность контроля недопустима при сборке ответственных и особо ответственных ГРС. Максимально допустимое отклонение от требуемой величины силы затяжки при сборке особо ответственных ГРС (болты шатунов, крышек коренных подшипников и т.п.) составляет +5%, ответственных резьбовых ГРС (болты головок цилиндров, поддонов картеров и т.п.) +5____-15% [37,97].

Исследованию вопросов расчета и технологии сборки резьбовых соединений посвящено значительное число научных работ отечественных и зарубежных авторов, в частности: Н.Е. Жуковского, И. А. Биргера, Г. Б. Иосилевича, М. А. Саверина, М. П. Новикова, В. Д. Продана, Н. Л. Клячкина, В. Б. Жукова, И. Л. Блаера, С. А. Корниловича, А. В. Ланщикова, В. Д. Утенкова, В. Н. Леонова, А. Н. Потемкина, Н. М. Вагабова, Р. Таймингса, Л. Мадушки ,В.М. Липки, К. Чанга и многих других.

Разработано множество методов, способов и средств сборки резьбовых соединений [1,2,3,4,44,79,80,81,82,126 и др.], однако, проблема низкой точности (неравномерности) затяжки ГРС узлов в процессе ремонта сельскохозяйственной техники остается нерешенной [51, 52, 53,98,99,100 и др.].

Общеизвестным является то, что неравномерная затяжка ГРС вызывает остаточную деформацию стянутых деталей и искажение макрогеометрии их привалочных поверхностей при эксплуатации узлов [14,48,51,59,61,70,108], а ответственные детали имеют жёсткие допуски на отклонения [108]. К примеру, предельно допустимые отклонения от плоскостности привалочных поверхностей головок цилиндров (ГБЦ) и блоков двигателей обычно не более 0.02... 0.05 мм на 100 мм длины. По официальным данным ГОСНИТИ [29] на деформацию привалочной поверхности приходится 28% от всех дефектов ГБЦ при среднерегиональном количестве дефектных головок 900 ед. в год.

По данным работ [23, 112] неравномерная затяжка болтов ГБЦ, вызванная низкой точностью контроля силы затяжки по моменту, искажает геометрическую точность рабочих поверхностей цилиндров, овальность которых может увеличиваться на 25-75%, конусность на 35-40% [112], что выходит за пределы допуска. В свою очередь это крайне негативно сказывается на ресурсе цилиндропоршневой группы и двигателя в целом.

При затяжке ГРС ремонтируемых узлов с рекомендованным техническими условиями моментом нередко бывают случаи срыва резьбы и разрушения шпилек, болтов. К примеру, по данным ОАО «Черлакагросервис» за 2013 год зафиксировано 117 случаев срыва резьбы (разрушения) силовых шпилек (болтов)

в процессе монтажа ГБЦ ремонтируемых двигателей (ЯМЗ-238, ЗИЛ-130, Д-240, А-41, Д-442 и др.) при соблюдении рекомендованных моментов затяжки.

Таким образом, многочисленные неисправности сельскохозяйственной техники, связанные с резьбовыми соединениями, а также систематические повреждения (разрушения) резьбовых соединений при их затяжке являются предпосылками для поиска новых путей совершенствования технологии сборки ГРС ремонтируемых узлов машин.

Повысить точность и равномерность затяжки ГРС предлагается применением на практике контроля силы затяжки через отношение моментов отвинчивания и завинчивания, который позволяет экспериментально скорректировать значение рекомендованного момента затяжки, путем косвенного учета реальных коэффициентов трения (без установления их численных значений) в конкретном резьбовом соединении и вычисления для него необходимого момента затяжки.

Объектом исследований является технологический процесс сборки ГРС ремонтируемых узлов машин.

Предметом исследований являются закономерности взаимосвязи момента и силы затяжки.

Целью работы является повышение точности и равномерности затяжки ГРС ремонтируемых узлов машин.

Задачи исследований:

1. Произвести анализ проблемы неточности (неравномерности) затяжки ГРС ремонтируемых узлов, выявить причины возникновения неравномерности затяжки.

2. Теоретически обосновать контроль силы затяжки через отношение моментов отвинчивания и завинчивания, на основе чего разработать методику сборки ГРС ремонтируемых узлов.

3. Экспериментально исследовать влияние состояния резьбового соединения на точность контроля силы затяжки по моменту.

4. Произвести экспериментальную оценку точности обеспечения требуемой силы затяжки при контроле через отношение моментов отвинчивания и завинчивания.

5. Экспериментально исследовать равномерность затяжки ГРС при сборке ремонтируемого узла, произвести качественную оценку равномерности затяжки ГРС при сборке по разработанной методике.

Научная новизна работы:

1. Получены новые функциональные зависимости для вычисления момента затяжки, исходя из условия сохранения прочности болта или плотности стыка деталей, позволяющие учесть фактическое состояние резьбового соединения.

2. Впервые разработана методика сборки ГРС, основанная на контроле силы затяжки с учетом фактических состояний резьбовых соединений.

3.Установлено и оценено влияние состояния резьбового соединения на точность контроля силы затяжки по моменту.

4.Экспериментально оценено качество прилегания привалочных поверхностей соединяемых деталей ремонтируемого узла (агрегата) при затяжке ГРС до величины рекомендованного техническими условиями на сборку момента и при сборке ГРС по разработанной методике.

Теоретическая и практическая значимость работы:

1. Полученные функциональные зависимости дают возможность вычисления величины необходимого момента затяжки без установления величины силы затяжки и коэффициентов трения резьбовых поверхностей в явном виде.

2. Разработана и внедрена методика сборки ГРС, обеспечивающая более точную и равномерную затяжку, что позволяет повысить надежность узлов машин, прошедших ремонт.

3. Результаты теоретических и экспериментальных исследований внедрены и используются в учебном процессе подготовки специалистов в области ремонта сельскохозяйственной техники.

Методы исследований. При теоретическом и экспериментальном исследовании применялись методы системного анализа, методы планирования экспериментов и опытно-статистической обработки экспериментальных данных.

Достоверность результатов исследований подтверждается применением основных положений теории системного анализа, согласованностью теоретических и экспериментальных данных, полученных автором и другими исследователями, использованием сертифицированного измерительного оборудования, применением теории планирования эксперимента и обработки экспериментальных данных.

Положения, выносимые на защиту:

1. Функциональные зависимости для определения момента затяжки, исходя из условия сохранения прочности болта или плотности стыка деталей, позволяющие учесть фактическое состояние резьбового соединения.

2. Методика сборки ГРС ремонтируемых узлов машин, основанная на контроле силы затяжки с учетом фактических состояний резьбовых соединений.

3. Результаты экспериментальной оценки влияния состояния резьбового соединения на точность контроля силы затяжки по моменту.

4. Результаты экспериментальной оценки точности обеспечения силы затяжки при контроле через отношение моментов отвинчивания и завинчивания.

5. Результаты экспериментальных исследований равномерности затяжки ГРС при сборке ремонтируемого узла.

Апробация результатов исследования. Результаты научных исследований представлялись и обсуждались:

1. на Региональной научно-практической конференции «Перспективы технического сервиса для предприятий АПК» (г. Омск, 2013 г.);

2. на IV Региональной молодежной научно-практической конференции «Омский регион - месторождение возможностей» (г. Омск, 2013 г.);

3. на Международной научно-практической конференции «Техника будущего: перспективы развития сельскохозяйственной техники» (г. Краснодар, 2013 г.);

4. на Международной научно-практической конференции «Инновационное лидерство строительной и транспортной отрасли глазами молодых ученых» (г. Омск, 2014 г.);

5. на заседаниях профессорско-преподавательского состава факультета технического сервиса в АПК ОмГАУ им. П. А. Столыпина (г. Омск, 2010 - 2014 гг.);

6. на заседаниях кафедры эксплуатации и ремонта автомобилей СибАДИ (г.Омск, 2014 г.).

Публикации. На основе научных исследований опубликовано 8 научных работ, в том числе 5 в изданиях, рекомендованных ВАК.

Реализация результатов работы. Результаты проведенной научно-исследовательской работы приняты к внедрению на предприятиях: ОАО «Черлакагросервис», Автотехцентр «Реактор».

Результаты научных исследований внедрены и преподаются на кафедре технического сервиса, механики и электротехники ОмГАУ в рамках дисциплины «Анализ технологического процесса изготовления и сборки машин», на кафедре агроинженерии ОмГАУ в рамках дисциплины «Техническая эксплуатация машин», используются при дипломном проектировании по специальности 190603.65 - «Технический сервис транспортных и технологических машин и комплексов», также внедрены в учебный процесс подготовки учащихся БОУ «СОШ №153, Учебно-производственный комбинат №2» по специальностям «Слесарь по ремонту автомобилей», «Слесарь-ремонтник», «Слесарь-механосборочных работ».

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, библиографического списка и приложений. Работа изложена на 132 страницах (включая приложения), содержит 46 рисунков, 18 таблиц, 134 формулы, 9 приложений, 127 литературных источников.

Автор выражает благодарность д.т.н, профессору Корниловичу С.А. за научное консультирование работы, кафедре технического сервиса, механики и электротехники ОмГАУ за помощь в проведении экспериментальных исследований.

ГЛАВА 1 СОСОТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ НЕТОЧНОЙ СБОРКИ ГРУППОВЫХ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ РЕМОНТЕ УЗЛОВ

1.1 Общие сведения

Обеспечение надежной работы резьбового соединения - задача конструктора, технолога и эксплуатационника [70].

Неточная (неравномерная) затяжка резьбовых соединений, в частности групповых (например, креплений крышек коренных подшипников двигателей, крышек шатунов, головок цилиндров, фланцев редукторов привода насосов, поддонов картеров и т.д.), может свести к нулю все результаты работ по конструированию и изготовлению не только самих резьбовых соединений, но и соединяемых ими деталей [48,70].

Резьбовые соединения являются самым распространенным видом разъемного соединения. Они характеризуются простотой и удобством сборки (разборки), универсальностью и взаимозаменяемостью [64]. В конструкциях машин резьбовые соединения составляют до 35% от общего количества соединений [55,59].

В силовых агрегатах машин 80% резьбовых соединений непосредственно влияют на их работоспособность при эксплуатации [61]. Для отказа машины достаточно одного недотянутого или перетянутого резьбового соединения в одном из ответственных узлов: кривошипно-шатунном механизме, коробке передач, креплении ГБЦ и т.д.

Применяются резьбовые соединения, собираемые с контролем (преимущественно) и без контроля силы затяжки [14]. У современных тракторов, комбайнов и автомобилей большинство резьбовых соединений имеют строго нормированную величину силы затяжки [37, 55,59,97].

Наиболее распространенные конструкции резьбовых соединений, применяемые в производстве сельскохозяйственной техники, приведены на рисунке 1.1.

Надёжность ГРС [48,51,55,59,100] определяется: - точностью обеспечения требуемой (расчетной) величины силы затяжки в процессе сборки;

- равномерностью распределения сил затяжки в резьбовой группе;

- стабильностью силы затяжки в процессе эксплуатации.

а) 6) 6} ¿}

Рисунок 1.1 - Типовые резьбовые соединения (а - болтовое; б - винтовое;

в, г - шпилечное).

Для надежного и герметичного ГРС узла главным требованием при сборке является обеспечение максимальной точности и равномерности распределения сил затяжки [48,101]. Точность и равномерность распределения сил затяжки реализуются в процессе сборки ГРС различными методами.

Сила затяжки F создает определенное контактное давление на стыке соединяемых деталей (рисунок 1.2), обеспечивая тем самым необходимую плотность и герметичность стыка при действии внешней (рабочей) силы на соединение в процессе работы узла [59,70, 100].

Требуемая величина силы затяжки определяется в процессе проектирования узла конструктором. Чем точнее реализована требуемая сила затяжки в процессе сборки, тем надежнее и долговечнее соединение[47,53].

Рисунок 1.2 - Действие силы затяжки в резьбовом соединении

Вопросами повышения точности и равномерности затяжки резьбовых соединений занимались такие ученые как: И. А. Биргер, Г. Б. Иосилевич, М. П. Новиков, В. Б. Жуков, И. Л. Блаер, С. А. Корнилович, А. В. Ланщиков, В. Д. Утенков, А. Н. Потемкин, Ю.А. Кузьмин, Б.В. Гусаков, Б.Ю. Житников, В.И. Зиняев, М.Л. Гельфанд, Я.И. Ципенюк, В.И. Чаинов, В.В. Устинов, В.И. Максак, Б.П. Барканов, Э.Б. Цхай, А.С. Ганцевич и др. Несмотря на множество разработанных способов, методов и средств сборки проблема неточности затяжки резьбовых соединений при ремонте узлов машин остается нерешенной. Множество работ направлены на повышение точности затяжки при автоматизированной сборке резьбовых соединений в производственных условиях изготовления узлов и недостаточно внимания уделено способам (путям) повышения точности и равномерности затяжки ГРС при сборке узлов в условиях ремонта машин.

1.2 Коэффициенты трения в резьбовых соединениях

По данным многочисленных экспериментальных исследований [15, 48, 70, 97 и др.] коэффициенты трения в резьбовых соединениях в процессе эксплуатации нестабильны и зависят от целого ряда факторов: шероховатости

рабочих резьбовых поверхностей, наличия и вида смазки, наличия и вида покрытия, наличия абразивных частиц или коррозии в зоне контакта сопрягаемых резьбовых поверхностей, скорости завинчивания и т.д.

Особенность эксплуатации сельскохозяйственной техники в том, что она постоянно подвержена воздействию агрессивной среды [8]. По мере наработки состояние резьбовых соединений изменяется (коррозия, загрязнение, изнашивание заводских покрытий и т.д.), при этом коэффициенты трения резьбовых поверхностей рассеиваются в широком диапазоне от 0.05 до 0.5 [48,50,53].

В работе Алиева Ф. К. [8] рассмотрено воздействие атмосферной коррозии на резьбовые соединения в процессе эксплуатации сельскохозяйственной техники. В работе подтверждается факт негативного воздействия атмосферной коррозии на сборочно-разборочные операции и надежность резьбовых соединений. Под воздействием вибраций и переменных нагрузок в резьбовых соединениях возникают относительные микроперемещения сопряженных резьбовых поверхностей, что является причиной их изнашивания в условиях фреттинг-коррозии [46].Коррозия и абразивные частицы, попадающие в резьбовое соединение, изменяют шероховатость рабочих поверхностей, увеличивают силы трения, тем самым, влияют на точность затяжки резьбовых соединений.

В работе Иосилевича Г.Б. [48] представлены приблизительные значения коэффициентов трения в резьбе и на опорной поверхности гайки (таблица 1.1) в зависимости от вида покрытия и смазочного материала, полученные экспериментальным путем.

Из таблицы 1.1 видно, что смазочные материалы уменьшают на 20-40% и стабилизируют коэффициенты трения (уменьшают их рассеяние). Однако пользоваться на практике табличными значениями коэффициентов трения для определения необходимых моментов затяжки нецелесообразно [59].

В настоящее время все больше находят свое применение в сборочных операциях резьбовые фиксаторы или клеи-герметики [66].

Таблица 1.1 - Коэффициенты трения в резьбе f Р и на опорной поверхности

гайки f Т

Покрытие Коэффициент трения Без смазочного материала Солидол Машинное масло Машинное масло с добавкой двусернистого молибдена (20%)

Без покрытия f р 0.32-0.52 0.18-0.23 0.16-0.21 0.11-0.15

f т 0.14-0.24 0.10-0.14 0.11-0.14 0.07-0.10

Кадмиевое f р 0.24-0.32 0.15-0.25 0.16-0.22 0.11-0.15

f т 0.12-0.24 0.05-0.15 0.05-0.13 0.04-0.07

Цинковое f р 0.24-0.40 0.15-0.20 0.14-0.19 0.14-0.19

f т 0.07-0.10 0.09-0.11 0.08-0.11 0.06-0.09

Фосфатное f р 0.15-0.23 0.15-0.20 0.15-0.19 0.14-0.17

f т 0.09-0.12 0.10-0.13 0.09-0.13 0.07-0.10

Оксидное f р 0.50-0.84 0.39-0.51 0.37-0.47 0.15-0.21

f т 0.20-0.43 0.19-0.29 0.19-0.29 0.07-0.11

Материал болта и гайки сталь 45, резьба М10

Резьбовые фиксаторы (клеи-герметики) используют для герметизации резьбовой пары от влаги, а также для предотвращения возможного самопроизвольного отвинчивания резьбовой детали в процессе работы узла. Клей-герметик наносится на резьбовую поверхность, после чего производится затяжка резьбового соединения. В затянутом состоянии происходит отвержение клея, в результате чего в контакте витков резьбы образуется прочная адгезионная связь. Наличие клея-герметика в контакте трущихся резьбовых поверхностей при затяжке также влияет на значения коэффициентов трения, что необходимо учитывать при контроле силы затяжки по моменту.

При ручной затяжке динамометрическими ключами необходимо учитывать, что скорость вращения ключа влияет на значение коэффициентов трения,

соответственно и на значение момента на ключе. С увеличением скорости затяжки коэффициенты трения уменьшаются, и наоборот [70,98]. Поэтому важно соблюдать максимально равномерное вращение инструмента при затяжке каждого резьбового соединения ГРС, исключая затяжку «рывками».

1.3 Анализ причин и последствий неточной (неравномерной) затяжки ГРС

Можно выделить две группы факторов, обуславливающих появление неравномерности распределения сил затяжки в ГРС ремонтируемого узла:

- технологические (имеющие место непосредственно в процессе сборки);

- эксплуатационные (возникающие в процессе работы узла).

К технологическим факторам относятся погрешность методов и средств контроля силы затяжки, несоответствие расчетных параметров фактическим (коэффициентов трения, геометрических размеров резьбы, коэффициентов податливости и т.д.), перенапряжения сил в ГРС при последовательной затяжке, человеческий фактор.

В процессе сборки технологические факторы приводят к отклонению от требуемой величины силы затяжки в большую или меньшую сторону (перетянутое или недотянутое соединение).

Наибольшее влияние на точность затяжки оказывает погрешность методов контроля [37, 59]. Самым простым и удобным в применении является метод контроля силы затяжки по моменту [68,69,115]. Однако данный контроль обладает большой погрешностью. В процессе сборки резьбового соединения ремонтируемого узла отклонение созданной величины силы затяжки от требуемой по разным оценкам может достигать +25...38% [16, 17, 18, 48, 55, 59, 69, 70 и др.]. Величина такой погрешности недопустима при сборке ГРС узлов ремонтируемой сельскохозяйственной техники [37,97].

Причиной данного отклонения (погрешности) является несоответствие фактических коэффициентов трения сопряженных в процессе затяжки резьбовых поверхностей расчетным, что объясняется изменением (нестабильностью)

состояния резьбовых соединений при эксплуатации. Нестабильность состояния резьбового соединения обусловлена изменением шероховатости резьбовых поверхностей, коррозией и загрязнением, изнашиванием заводских антикоррозионных и противозадирных покрытий, применением различных смазочных и раскислительных материалов при работе с резьбовыми соединениями и т.п. [102,103,104]. Поэтому при одном и том же значении момента на ключе в зависимости от состояния резьбового соединения (коэффициентов трения) сила затяжки может принимать различные, значительно отличающиеся друг от друга, значения [97,98].

Анализ технологического процесса ремонта на ремонтно-сервисных предприятиях ОАО «Степное» и ОАО «Черлакагросервис» показал, что резьбовые детали (шпильки, болты, гайки) подвергаются интенсивному ржавлению после технологической операции мойки узлов (деталей). К примеру, на рисунках 1.3 и 1.4 представлены шпильки ГБЦ двигателей ЯМЗ-238 и А-41, прошедших мойку. Наличие некоторой коррозии на резьбовых поверхностях шпилек (болтов) не означает их не непригодность к дальнейшей эксплуатации, однако изменение состояния поверхности необходимо учитывать.

Одной из причин неравномерной затяжки ГРС ремонтируемых узлов может стать наличие (отсутствие) или различие вида смазки в отдельных резьбовых соединениях группы. Для примера можно привести крепления ГБЦ двигателей, где, как правило, средний ряд болтов ГРС конструктивно расположен под крышкой ГБЦ, что не исключает попадание моторного масла в соединения данного ряда, а остальные болты ГРС конструктивно расположены снаружи и подвергаются воздействию коррозии и загрязнению при эксплуатации [100].

ОСТ 37.001.050 - 73 «Затяжка резьбовых соединений. Нормы затяжки» [77] содержит нормы рекомендованных моментов затяжки для крепежных резьбовых соединений различного диаметра и класса прочности, а также учитывает случай применения смазок при сборке и поясняет, что при применении смазочных материалов или изменении вида смазки величину рекомендованного момента

необходимо корректировать. Величина корректировки должна быть определена экспериментально.

Рисунок 1.3 - Шпильки ГБЦ перед сборкой двигателя ЯМЗ-238 прошедшего

мойку (РСПП «Степное»)

Рисунок 1.4 - Шпильки ГБЦ перед сборкой двигателя А-41 прошедшего мойку (РСПП «Черлакагросервис»)

Нередко в процессе ремонта узлов машин сорванную резьбу в отверстиях корпусов деталей восстанавливают расточкой и нарезанием резьбы под больший диаметр [78,118]. В результате чего фактические значения коэффициентов трения и геометрические размеры резьбы уже не соответствуют расчетным, что влияет на зависимость момента от силы затяжки. Для восстановленного резьбового соединения значение момента необходимо определять заново с учетом данных изменений.

При сборке ГРС ремонтируемых узлов причиной неравномерной затяжки может являться большой интервал величины рекомендованного техническими условиями момента затяжки [52]. В силу человеческого фактора, затяжка каждого резьбового соединения группы может производиться ни до одного значения момента, а до различных, попадающих в интервал рекомендованного момента.

Из анализа работ [22,34,35,36,39,56,71,83,89,94,110,114] можно заключить, что в технических условиях на сборку ГРС двигателей зарубежного производства [34,35,36,114], затяжку ГРС рекомендуют производить преимущественно до конкретной (одной) величины момента. Это же наблюдается и в некоторых технических условиях на сборку ГРС двигателей отечественного производства

[71].

Особенность сборки ГРС в том, что в процессе последовательной затяжки резьбовых соединений происходит перенапряжение сил затяжки [112], так как затяжка каждого последующего болта (гайки) резьбовой группы приводит к ослаблению силы затяжки в ранее затянутом болте. Поэтому сборка ГРС всегда производится в несколько этапов и в определенной последовательности. Количество этапов (обычно 3-4) и наиболее оптимальная схема затяжки болтов определяется конструктором и указывается в технических условиях на сборку узла. Обычно при затяжке ГРС (в 3 этапа) на первом этапе величину силы затяжки создают до 30% от расчетного значения, на втором этапе до 70%, на третьем 100% [22,34, 71, 114 и др].

При чрезмерной затяжке резьбовых соединений в процессе сборки часто бывают случаи срыва резьбы даже при соблюдении рекомендованных

техническими условиями на сборку моментах, что объясняется изменением состояния резьбовых соединений. К примеру, по данным ОАО «Черлакагросервис» за 2013 год зафиксировано 117 случаев срыва резьбы (разрушения) силовых шпилек (болтов) в процессе монтажа ГБЦ различных ремонтируемых двигателей (ЯМЗ-238, ЗИЛ-130, Д-240, А-41, Д-442 и др.) при соблюдении рекомендованных моментов затяжки (приложение Г).

Эксплуатационные факторы определяют причины снижения величины силы затяжки в резьбовой группе в процессе работы узла. К ним относятся деформационное сглаживание микронеровностей сопряженных поверхностей в стыке деталей и в самих резьбовых соединениях (осадка микронеровностей), возможные остаточные деформации стержня болта (шпильки), релаксация напряжений затяжки, самоотвинчивание т.д. [15].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Соловьев Владлен Леонидович, 2014 год

- -

- - -

У у -

- - - - -

-

- - -

- - -

- -

-

- - -

-

-

у"

-

—

J

0.81

.Ж

0.82

.0.83

-0.84

0.85

,0.86

0.87

-0.88

0.89

0.91

0.92

110000 109000 108000 107000 106000 105000 104000 103000 102000 101000 100000 99000 98000 97000 96000 95000 94000 93000 92000 91000 90000 89000 88000 87000 86000 85000 84000 83000 82000 81000 80000 79000 78000 77000 76000 75000 74000 73000 72000 71000 70000 69000 68000 67000 66000 65000 64000 63000 62000 61000 60000 59000 Д 58000 ~ 57000 | 56000 | 55000 й 54000 й 53000 § 52000 О 51000 50000 49000 48000 47000 46000 45000 44000 43000 42000 41000 40000 39000 38000 37000 36000 35000 34000 33000 32000 31000 30000 29000 28000 27000 26000 25000 24000 23000 22000 21000 20000 19000 18000 17000 16000 15000 14000 13000 12000 11000 10000

0.65 0.66 0.67 0.68 0.69 0.7 0.71 0.72 0.73 0.74 0.75

V и Ь

а эе >3 )1 э1 1, 5 Л л

/

/ / /

/ / /

/ / / / /

у / / /

/ у- у / /

/ у / / / / /

у / X / / / /

/ / / / / у

/ / / / / / / / ^ у у

у / / / / /

/ у / / / / / у у

/ / / у / / / / / / - / у /

/ / У / / у / / а / / / у

/ / / / у / / у / -- /

/ / / / х /- / у / у -- л х

/ / / / ^ у / / / / ^

/ / / / у / / у X

, У ■■ / / X / / X х

/ / У У •• / / у / У у у''

/ / У / / / у X --

у - / / / ■■ - ■

/ / / / - у У / / / / у

■ \ / у У У у -- у у' у -

/ • / / / / л I У у - у

■ / у х / у у у „-■

у / X / / X / / У У у у у у --

/ / / } -- - а у у

у / / / ^ X -- У у

/ / / / / / - у - у

л / / у \ - * --- ---

у. // // / у / а у / у -

/ / у у у / у у У x у уу у п у а у / --• У а --

а у - -- -- - -

\ ^ у у / -- У У --

Ф/ х г, Ч /у / / у И у ^ и / •-• -- --

/ 1 И / / > у у X у у £2 у - ---

ь 1 <Л 1 1 у / у / / я --- - --

у/ // О ^ / у / г- у у я - . и у -- -- ... -*

1 1 ц -- -

1 у > 1 < > - --- 1 а

т ]г г ! Г 1 г г 1 г 1 г 1 г г 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

/ К ^

У у А У у / У У У У У / У Ш к ,„ V у / Л

У У У /

. х \х \ к \ х

у / / /

|>1 \х\ [х\ ¡У у / / /

/ У у У 7 у к А У

. X X X . Ц-П к и

к у у

/У/ у

^ У

У и

У У

У У

[Л .И

к', л

)У И

у

У А И У

И

утр

.у ж

и и

1И

И

М I I I I I I 1111111111111111

,у

У'

И

А

л

1| 1|1| М II II II II II II II II II I

0.76

0.77

0.78

0.79

0.81

0.82

0.83

0.84

0.85

0.86

0.87

0.88

0.89

0.91

0.92

110000 109000 108000 107000 106000 105000 104000 103000 102000 101000 100000 99000 98000 97000 96000 95000 94000 93000 92000 91000 90000 89000 88000 87000 86000 85000 84000 83000 82000 81000 80000 79000 78000 77000 76000 75000 74000 73000 72000 71000 70000 69000 с ОППП э1

и. ]а т э € >3 э 2 (VI /V

ооиии 67000 66000 65000 64000 63000 62000 61000 60000

59000 58000 57000 X 56000 ~ 55000 | 54000 И 53000 Й 52000 й 51000 к 50000 О 49000 48000 47000 46000 45000 44000 43000 42000 41000 40000 39000 38000 37000 36000 35000 34000 33000 32000 31000 30000 29000 28000 27000 26000 25000 24000 23000 22000 21000 20000 19000 18000 17000 16000 15000 14000 13000 12000 11000 10000

/

X

X х - уУ

У X х х у у

х У у- X

х х" X х X

/ X X X У / X

X х х у х' У У

X х X X х х у

х х у ^ у х х X х у

X X / X X х X" у х у

• х х х х X X х х X у X х у

х / х / х х У х х х < у

х X х X X X х х X х

• X X X X у X х у' у'

у' - X У X х X X х X х у х х у

* X X у х х х у' х

у / X X у х х У х х х у х у X --

/ / у X / у' / х х х х х х у /

/ у у X х х х х х- х у X

у / у / у X / / х х х X х X у' ^ X" х-

/ у' - -- / X х х у X X

/ / / / - X У у у' X х ^ X- у у ----

/ у х / У X X- X X у -- у -- у

У / х / у у х у

/ / У У X / у у у X у х" х- у X X -- -- х -- -- у У у

/ У / X У / у -- X X у у --- у у

/ у у' / А У у X у х- X х- х-

у у' у' у у X у у ■■■

У у / / / У у у у У --- -- у --

/ / у -- / X" У у У у У --- ---

кл у х у У у

У у у У л У/ у X х у -- У у ---- У -

>У у у X у- --- -- -- У --

У, / у У х У ¿У У У у у -- -- у

<У, У У У У У у у А ц \ У у у У -- у У

1 V У % У У У й -У у у У у -- -- ---

У % 'Л У 'У \ у У А $ и X- У у у

1 % *А А у у - ■

н II % 1 У У 1 у" £ -• - 4 \ К - % - ■ - - - - -1 -1 -1 -1 л А -1 А -1 \ л 4 4 -1 -1 -1 4 4

0.65 0.66 0.67 0.68 0.69 0.7

0.72

X И

X X

Л | IX I IX

1|1|1|1|1