Разработка технологического процесса электромеханической

ФГБОУ ВПО БелГСХА им. В.Я. Горина
отчет по внутри академическому
гранту для молодых ученых
Исполнитель: аспирант Дегтярев Н.М.
АКТУАЛЬНОСТЬ
 повышенные требования современной техники к
мощность и энергонасыщенности;
 повешенные требования к качеству деталей
механического привода;
 высокая стоимость крестовин, особенно импортной
техники.
Цель
проекта
–
разработка
способа
электромеханической обработки рабочих поверхностей
крестовины карданного шарнира.
Задачи:
 изучить факторы влияющие на ресурс крестовины;
 обосновать теоретически и предложить способ увеличения
продолжительности работы карданных шарниров при
применении электромеханической обработки;
 разработать технологический процесс и оценить его
технико-экономическую эффективность.
Виды обработки и их тепловой баланс
Способ обработки
Вибродуговая наплавка
Пластическая
деформация
Электроконтактная
наплавка
Хромирование
Электродуговое
напыление
ЭМО
Показатель
Q1, Дж
Q2, Дж
Q, Дж
QT, Дж
17905,12
0,17
17905
2514
-*
194
194
27,3
198768,2
2,55
198771
27907
33799680
-**
33799680
4745475
55987
-**
55987
7861
11391,39
3,18
11395
1600
* - без учета расхода энергии на предварительный нагрев крестовины;
** - обработка при которой нет усилия в зоне контакта инструмент–
поверхность
 конструкционные Кэмо (назначение металла, его
марка, твердость, глубина упрочняемого слоя,
геометрические параметры);
 технологические Тэмо (технология процессов
обработки: временные, скоростные, силовые,
температурные, электрические параметры и т. д.);
 эксплуатационные Ээмо (при восстановлении и
техническом обслуживании)
Напряжение на изгиб у
основания шипа крестовины (рис.1)
без учета центрального отверстия
для
смазки
определяется
по
уравнению
где
P
–
радиальная
сила,
приложенная на радиусе R; M k максимальный
момент,
передаваемый
крестовиной;
h 1расстояние от торца шипа до
расчетного сечения; L - длина иглы;
H - расстояние между торцами
крестовин; D 1 - диаметр шипа в
расчетном сечении.
К расчету крестовины
карданного вала
Статическая
грузоподъемность
подшипника С 0
где z – число игл в
подшипнике; l – рабочая
длина игл, мм; d – диаметр
иглы, мм.
При
твердости
дорожки качения меньше
номинальной
вводится
коэффициент
грузоподъемности
KГ,
и
тогда грузоподъемность
Зависимость коэффициента
грузоподъемности KГ от
твердости дорожки качения
Технологические параметры ЭМО и порядковый номер
эксперимента сталей 45 и 55ПП
Технологические режимы ЭМО
Сила тока I, А
800
1000
1200
Сила прижатия
инструмента Pи, Н
Порядковый номер эксперимента
Сталь 45
55ПП
300
1
10
400
2
11
500
3
12
300
4
13
400
5
14
500
6
15
300
7
16
400
8
17
500
9
18
Рис. 3 Крестовина Рис. 4 Обработка
перед обработкой крестовины
Рис. 5 Шипы
крестовины,
обработанные на
режиме 3
Схема технологического процесса ЭМО крестовин
карданных шарниров для изготовления и ремонта
Способ
восстановления
Газопламенное
напыление
Плазменное
напыление
Хромирование
электролитическое
Железнение
электролитическое
Установка
дополнительной детали
ЭМО
Площадь
восстанавливаемой
поверхности, дм2
Удельная
себестоимость
восстановления,
руб/дм2
Стоимость
восстановленной
крестовины СВ, руб
80…120
45,4
100…140
54,48
40…90
59,02
05…50
12,48
40…100
31,78
80…90
38,59
0,454
ВЫВОДЫ
 изучены




основные виды и причины отказов карданных
подшипниковых узлов (бринелирование и человеческий фактор);
изучены технические требования к рабочим поверхностям шипов
крестовин (глубина упрочняемого слоя не менее δ=0,8, твердость
упрочняемого слоя HRC 58…64, шероховатость 0,63…1,25);
изучены характеристики способов восстановления и упрочнения
для рабочих поверхностей деталей машин;
обоснована
применимость
и
эффективность
электромеханического упрочения крестовин карданных шарниров
сельхозмашин (глубина упрочняемого слоя не менее δ=0,3…4,
твердость упрочняемого слоя HRC 58…68, шероховатость
0,63…0,8);
изучены основные факторы, влияющие на эксплуатационные
свойства
рабочих
поверхностей
крестовин
при
электромеханической обработке (диаметр шипа, глубина
упрочняемого слоя, сила тока, сила прижатия инструмента и т.д.).
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Список опубликованных научных работ
Дегтярев Н.М. Характеристика электромеханической обработки при изготовлении
и ремонте деталей машин / Н.М. Дегтярев, А.Г. Пастухов // Вестник МГАУ. – 2012. №1. С. – 74-76.
Дегтярев Н.М. Разработка технологического процесса электромеханической
обработки крестовин карданных шарниров / Н.М. Дегтярев, А.Г. Пастухов // Уфа:
Изд-во Башкирский ГАУ, 2012. – С. 139-141.
Дегтярев Н.М. Влияние твердости рабочих поверхностей шипов крестовин на
долговечность карданного шарнира при электромеханической обработке / Н.М.
Дегтярев // БелГСХА. - 2012. – С 171.
Дегтярев Н.М. Факторы, влияющие на эксплуатационные свойства рабочих
поверхностей шипов крестовин при электромеханической обработке //
Особенности технического оснащения современного сельскохозяйственного
производства: [сборник]. Материалы Всероссийской научно-практической
конференции молодых ученых. – Орел ГАУ. - 2012. – С. - 25-30.
Дегтярев Н.М. Виды и причины отказов карданных подшипниковых узлов / Н.М.
Дегтярев, А.Г. Пастухов // Вестник ХНТУСХ. – 2012. – Выпуск 121. – С. – 173-177.
Дегтярев Н.М. Электромеханическая обработка для деталей типа «крестовина» /
Н.М. Дегтярев, А.Г. Пастухов // Материалы VΙΙI–го международного форума
молодежи 5-6 апреля 2012 года. «Молодежь и сельскохозяйственная техника в ΧΧΙ
веке», Харьков: ХНТУСХ, 2012. – С. 80.
1.
2.
3.
4.
Участие в конференциях и грантах
Приняли очное участие в работе ΧVI международной научно-практической
конференции «инновационные пути развития АПК на современном этапе» п.
Майский, ФГБОУ ВПО БелГСХА им. В.Я. Горина, 14 – 16 мая 2012 гг.
Название статьи «Влияние твердости рабочих поверхностей шипов
крестовин на долговечность карданного шарнира при электромеханической
обработке».
Прияли очное участи в международной научной сессии «Инновационные
проекты в области агроинженерии» г. Москва, ФГОУ ВПО МГАУ им. В.П.
Горячкина, 22-23 ноября 2012 г. Название статьи «Технико-технологическое
обоснование
электромеханической
обработки
крестовин
карданных
шарниров»
Приняли очное участие в конкурсном отборе по программе «УМНИК» 5 мая
2012 г. на базе ФГОУ ВПО БелГСХА им. В.Я. Горина, тема доклада
«Разработка
технологического
процесса
электромеханической
обработки крестовин карданных шарниров при изготовлении и
восстановлении»
Приняли
очное
участие
международная
научно-практическая
конференция «Научные проблемы технического сервиса с/х машин»,1314 декабря 2012 г, г. Москва ГОСНИТИ, название доклада «Проектирование
технологического
процесса
механической
обработки
при
электромеханической обработки»