CC BY
144. Богдан А.В. Математическая модель самовозбуждения автономного асинхронного генератора [Текст]. / А.В. Богдан, А.Н. Соболь // Труды Кубанского государственного аграрного университета. - Краснодар: КубГАУ, 2012. - № 36. - С. 322324.
5. Богдан А.В. Обнаружение виткового замыкания в обмотке статора асинхронного генератора [Текст]. / А.В. Богдан, А.Н. Соболь, Н.С. Баракин // Сельский механизатор - М.: ООО «Нива», 2018. -№ 7-8. - С. 44 - 45.
6. Пат. 66127 U1 Российская Федерация, МПК H 02 K 11 00, H 02 H 7 08. Устройство для дифференциальной защиты асинхронного генератора [Текст]. / Соболь А. Н.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кубанский государственный аграрный университет. - № 2006147115/22; заявл. 27.12.06; опубл. 27.08.07, Бюл. № 24. - 4 с.
7. Пат. 2313890 Российская Федерация, МПК 51 H02M 7/08, H02H 3/28. Устройство для Устройство для дифференциально-фазной защиты [Текст]. / Богдан А.В., Соболь А. Н.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кубанский государственный аграрный университет. - № 2006124282; заявл. 06.07.2006; опубл. 27.12.2007, Бюл. № 36. - 5 с.
8. Пат. 2295815 Российская Федерация, МПК 51 H02H 7/08, G01M 15/00, H02K 15/00. Устройство защиты машин переменного тока [Текст]. / Богдан А.В., Стрижков И.Г., Потапенко И.А., Соболь А.Н.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кубанский государственный аграрный университет. - № 2005131150; заявл. 07.10.2005; опубл. 20.03.2007, Бюл. № 8. - 4 с.
СТЕНД ДЛЯ РЕМОНТА И ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЕЙ
Тойгамбаев С.К.
к.т.н., профессор кафедры техническая эксплуатации технологических машин и
оборудования природообустройства Российский государственный аграрный университет МСХА им. К.А. Тимирязева.
THE STAND FOR THE REPAIR AND RESTORATION OF DETAILS OF ENGINES
Toigonbaev S.
Ph. D., Professor of the Department of technical operation of technological machinery and equipment of
environmental engineering Russian state agrarian University of the MSHA named after K.A. Timiryazev
Аннотация
В статье предложено приспособление для ремонта и восстановления изношенных поверхностей тарелок клапанов, применение которого позволяет с наименьшими затратами труда восстановить работоспособность клапанов.
Abstract
The article proposes a device for repairing and restoring worn surfaces of valve plates, the use of which allows to restore the operability of valves with the least labor costs.
Ключевые слова: клапан; плита; давление; плита; пуансон; двигатель.
Keywords: valve; plate; a pressure plate; a punch; the engine.
Тарелки клапанных пружин устанавливаются в механизме газораспределения двигателя Д-240. Основным дефектом является износ конусного отверстия под запорные сухарики. Эскиз детали представлен на рис. 2. Для изготовления серийных тарелок двигателя Д-240 применяется сталь 40 Х-Т-В ГОСТ 4543-71 с твердостью после окончательной термообработки ЖСэ 28...32. Структура материала тарелки имеет феррито-перлитное строение с
величиной зерна 7^8 баллов по ГОСТ 5639-72. Химический и механические свойства приведены в таблице 1 и 2 соответственно. В результате воздействия знакопеременных нагрузок тарелка деформируется, конусное отверстие теряет свою форму, появляются микротрещины и задиры, происходит механическое и коррозионное изнашивание, нарушается посадка сопряжения отверстие-поверхность запорных сухариков.
Таблица 1
Химический состав стали 40Х
Марка стали Содержание химических элементов, %
С Мп Cr Si Ni Cn As P S
Сталь 40Х 0,37...0,45 0,5.0,8 0,9.1,1 0,17.0,37 < 0,3 < 0,3 < 0,08 < 0,04 < 0,04
Таблица 2
Механические свойства стали 40Х
Материал 5 в, МПа 5 т, МПа 5, % % Вязкость, а, к 2-м/см2 HV
Сталь 40Х 1000 800 9 50 8 280
Приспособление (рис. 1) состоит из нижней плиты 7, в которую запрессованы колонки 11, ходящие во втулках 10, неподвижно установленных в верхней плите 3, на нижнюю плиту 7 жестко установлен корпус 12 в сборе с матрицей 5.
На верхней плите 3 установлен пуансон 2 с входящем в него стержнем 4. Кроме того, штамп содержит выталкиватель 8, свободно установленный в плите 7 и приводящийся в действие от штока гидроцилиндра. Верхняя плита 3, крепится болтами 15 к держателю 1, в который в свою очередь неподвижно закреплен к штоку гидроцилиндра пресса ОКС - 1671 М.
Предварительно нагретое тело до ^=800-850°С устанавливается в фигурное отверстие матрицы 5, при этом выталкиватель 8 находится в нижнем положении, под действием штока гидроцилиндра пресса ОКС - 1671М верхняя плита 3 совместно с
закрепленным пуансоном 2 и стержнем 4 скользит по направляющим колонкам 11 до смыкания штампа. При дальнейшем давлении выступы пуансона 2 перемещают металл из нерабочей зоны восстанавливаемого изделия в изношенную зону конического отверстия, при этом стержень 4 формует изношенное коническое отверстие до номинального состояния.
Далее включается привод подъема верхней плиты 3 совместно с пуансоном 2 и стержнем 4 до первоначального положения начала его действия. Включается привод гидроцилиндра выталкивателя 8, и восстановленное изделие свободно снимается с матрицы 5. Процесс восстановления закончен.
В результате из изношенной детали формируется новая с номинальными размерами по рабочим поверхностям.
Рис. 1. Приспособление для восстановления тарелок клапанных пружин
Расчет количества металла для восстановления тарелок клапанных пружин
Определим объём металла, необходимый для восстановления тарелок клапанных пружин. Для этого рассмотрим продольное сечение тарелки (рис 2.).
Объём конусного отверстия неизношенной детали равен:
V1 = it«- f-dfjH, +dfh]
где VI - объём конусного отверстия неизношенной детали; Д1 - диаметр основания конуса неизношенной детали; Н1 - полная высота конуса; И -высота усечённого конуса; d1 - верхний диаметр усечённого конуса неизношенной детали.
Объём конусного отверстия изношенной детали равен:
^ = > 2-¿2)Н +¿24, (2)
(1)
где V2 - объём конусного отверстия изношен- шенной детали; Н2 - полная высота конуса; h - вы-ной детали; Д2 - диаметр основания конуса изно- сота усеченного конуса; d2-верхний диаметр усе-
ченного конуса изношеннои детали.
Рис. 2. Продольное сечение тарелки
Объём металла, необходимый для восстановления конусного отверстия тарелок клапанных пружин, равен:
П
¿V = У2 - V, = 12[(Д 2_ё2)Нг_ (Д2 _ё2)Н[ +(ё2 _а2)ь]
В соответствии с рис. 3. выразим Н2 и Н1 через Д и Д1 соответственно.
(3)
Д
2
2tg |
Н2= 2 ;
Д1
2tg I
Hi= 2 ;
(4)
Подставляя выражения Н2 и Н1 из (4.) в уравнение (3.), получим:
А. Д,
К с
AV=ТК2[(Д 2 -d2)1 .Д( 2 -dl2)2tg| + (d2 - d2)h]
'[ Д2 - Д3 - Д2dA + Д1d2 + (d2 - d2)h]
2tg
2
(5)
Выразим диаметры Д2 и d2 изношенного конусного отверстия детали через диаметры Д1 и d1 неизношенного конусного отверстия детали
Д2=Д1+У; d2=d1+y,
(6)
У
где - величина полного износа конусного отверстия детали. Подставляя выражения Д1 и d2 из (6) в уравнение (5), получим:
К г(Дт +у)3 - Д3 - (Дт + У) * (dl +У) + Aldi
г3
AV = — [ 12
2tg
+ h у (2di +У)]
Из рис 3. выразим d1 из (8) в уравнение (7), будем иметь:
£
(7)
d1=Д1-2h*tg2 (8)
Результаты расчета объёма металла, необходимого для восстановления конусного отверстия тарелок клапанных пружин представлены в таблице 3.
Таблица 3
Результаты расчета объёма металла __
Наименование детали. Д1,(м) h (м) ^ (град) % (м) А V (м3)
Тарелка Д- 240 16х 10-3 11,6 х 10-3 11025 0,38 х 10-3 336,8 х 10-9
Расчет усилий деформирования при восстановлении тарелок клапанных пружин. При определении усилий деформирования использовались математические модели расчета толстостенной трубы под равномерном давлением, распределенным по внешнему диаметру и открытой прошивки цилиндрической заготовки, у которой свободной поверхностью является конусное отверстие тарелки. Усилие прошивки кольцевым пуансоном решается цилиндрической системе координат ( ).
Уравнение для определения напряжения 0х имеет вид:
Р
Gz = f
+ C
h
(10)
где
G
z -
^ /1 1 11 —1 —1 Р
С = -оу(1 + 1.11п — +--—)
—0 2И И ,
Подставив найденное значение постоянной интегрирования, получим
„ ,Л Л ЛЛ —1 —1 р 02 = —0?(1 + 1.11п-+--—)
— о 2И и , (13)
Интегрируя уравнение (13) по сечению кольца, найдем усилие прошивки кольцевым пуансоном
о.5а 2 т, т,
Р = 2о [ (1 +1.11п — + — -Р)р—р = 2о[
0.5dl
„ , ,, dl d14 d2 -d2 dt -
(1 + l.lln — + —)—-1---2--
d 0 2h 8 24h
]
(14)
напряжения на торце кольцевого пуансона, Н/м2; Ь - напряжения пластичности металла Н/м2; Р - переменный радиус заготовки, м; И - высота заготовки, м; С - постоянная интегрирования.
При свободной осадке принимается при Р =
0,5 4, (рис. 4) =-°. в настоящем случае на боковую поверхность осаживаемого цилиндра действует с стороны сжимаемого кольца дополнительное давление.
о = —1.1о1п—1
р Ь —
—0, (11)
где 0р - радиальное давление, н/м2; do - диаметр отверстия, м;
dl - диаметр отверстия кольца пуансона, м.
Поэтому при Р=0^ь сжимающее напряжение 0 2 увеличивается.
Таким образом, при Р= 0^1: 0 2 =-°8-
1.1б.1п — 0 , (12) Следовательно
—1 /1 1 и —1ч 05--+ С = — 05(1 + 1.11п-)
2И —0 .
Отсюда определяется постоянная интегрирования:
—1 —1 —22 (1 + 1.11п — + — )—
Р=Р: Р2=2ло:[ — 0 2И
где Р1 - усилие деформирования при прошивке кольцевым пуансоном, Н; И - высота детали, м.
Ввиду того, что конический пуансон перемещает выдавленный кольцевым пуансоном металл сверху вниз, при определении усилия деформирования при калибровке конического отверстия тарелки, считается, что происходит простое смятие металла конической поверхностью калибрующего пуансона. В таком случае деформирования калибровки конического отверстия определяется по формуле:
с • £
Ь к г\
Р2= 2 , (15)
где Р2 - усилие деформирования при калибровки конического отверстия, Н;
0д - напряжения пластичности металла Н/м2; 8к - площадь поверхности конического отверстия,
м2; £ - угол конического отверстия, град.
Площадь конического поверхности равна:
8к= (я(а0-&)/2)И , (16) где do -наибольший диаметр конуса, м; dз -наименьший диаметр конуса, м; И - высота детали, м.
Тогда: 8к= (я^^з)/2)Ь*8ш £/2, (17) Усилие деформирования при одновременном действии кольцевого и конического пуансонов будет равно
dj d; 3 dj
24h =,
gi (^(d0-ds)/2)h*sin Q2,
(18)
Экономическое обоснование конструктрук-ции. Стоимость штампа для восстановления давлением тарелок клапанных пружин определяется по формуле:
Cп _ Спр + См +
Спр • %НР 100
(19)
где Спр - зарплата производственных рабочих с начислениями, руб;
См - стоимость материалов и покупных изде- накладных расходов на предприятии, %. лий, для изготовления штампа, руб; % НР - процент
Расчет основной заработной платы
Таблица 4
Виды работ Трудоемкость работ,ч Разряд Тарифная ставка, руб/ч Основная зарплата, руб
1. Слесарные 0,95 3 34,41 32,69
2. Токарные 4,5 4 35,4 159,30
3. Сверлильные 2,2 3 34,41 75,70
4. Фрезерные 1,1 4 35,4 38,94
5. Шлифовальные 0,9 4 35,4 31,86
6. Термические 0,7 3 34,41 24,09
Итого: 362,58
Зарплата на дополнительную расплату состав- Ссоц.н. = 0,30 (362,58+36,26)=15,69 руб.
ляет 10% от основной, т.е. Тогда полная заработная плата будет равна:
Сзпд = 0,1362,58=36,26 руб. Спр = 362,58+36,26+15,69=414,53 руб.
Начисления на социальные нужды принима- Стоимость материалов и покупных изделий,
ются в размере 30 % от суммы основной и допол- необходимых для изготовления штампа приведены
нительной заработной платы: в табл. 5.
Таблица 5
Стоимость материалов и покупных изделий_
Наименования материалов и покупных изделий Количество Стоимость, руб.
Единицы Всего
Сталь 45,кг 22 30 660
Сталь Х12,кг. 1,5 35 52,5
Сталь У8,кг 0,6 35 21
Сталь 40Х,кг 0,5 35 17,5
Сталь Р6м5,кг 0,3 38 11,4
Крепеж, кг 3,2 40 128
Гидроцилиндр Ц-80,шт 1 800 800
Итого: 1690,4
Накладные расходы на изготовление штампа принимаются в размере 450% от основной и дополнительной зарплаты и будут равны:
НР =(362,58 450)/100=1631,60 руб.
Тогда стоимость изготовления штампа составит:
Сп = 414,53+1690,4+1631,60=3736,53 руб.
Годовой экономический эффект от внедрения приспособления Эг находим по формуле:
Эг = (Н'вТ'ч.с. - Н"вТ"ч.с.) • По, (20)
где Н'в - норма времени на выполнение работ по данному объекту до внедрения приспособления, ч.; Н'в = 0,42 ч; Н''в - норма времени на выполнение работ по данному объекту с применением приспособления, ч.; Н''в = 0,35 ч;
Т'ч.с. и Т''ч.с. - тарифная ставка по данной работе соответственно до и после внедрения приспособления, ч; По-годовая программа деталей, шт.; По=2000 шт.
Эг = (0,42 35,4 - 0,3535,4)^2000 = 2,48- 2000 = 4956 руб.
Срок окупаемости приспособления рассчитываем по формуле:
а
Т =
зт
, год.
(2i)
Т = 3736/4956 = 0,75 года. Выводы.
Предложенный в работе стенд для ремонта тарелок клапанов двигателей внутреннего сгорания,
позволяет качественно восстанавливать изношенные поверхности клапанов, без потерь его физико-механических свойств. Сокращается общее время простоя машины, в данном случае простоя двигателя на ремонтных работах.
Conclusions.
The proposed stand for the repair of plates of internal combustion engine valves allows you to qualitatively restore worn valve surfaces, without loss of its physical and mechanical properties. The total downtime of the machine, in this case engine downtime during repair work, is reduced.
Список литературы
1. Шнырев А.П., Тойгамбаев С.К. Устройство для восстановления бронзовых втулок. В сборнике: Природоохранное обустройство территорий. Материалы научно-технической конференции. 2002. С. 153-154.
2. Тойгамбаев С.К., Апатенко А.С. Анализ износа деталей транспортных и технологических машин. Методическое пособие / Российский государственный аграрный университет - МСХА им. К.А. Тимирязева, Институт механики и энергетики имени В. П. Горячкина, Кафедра «Техническая эксплуатация технологических машин и оборудования природообустройства». Москва, 2020.
3. Тойгамбаев С.К. Стенд для обкатки и испытания двигателей. ж. Актуальные проблемы современной науки № 5, (78) 2014. г. Москва.
4. Тойгамбаев С.К., Евграфов В.А. Определение трудоемкости диагностирования автомоби-лей./ж. Естественные и технические науки. №12 (138). М.:-2019.74с.
5. Новиченко А.И., Горностаев В.И. Решение задач оптимизации парка машин и технологического оснащения АПК с применением технологий
мультиагентного подхода. В сборнике: Доклады ТСХА. Сборник статей. 2016. С. 281-284.
6. Тойгамбаев С.К., Слепцов О.Н. Математическое моделирование испытания топливных насосов низкого давления топливной системы дизеля. В сборнике: ЛОГИСТИКА, ТРАНСПОРТ, ЭКОЛОГИЯ - 2017. Материалы международной научно-практической конференции. 2017. С. 83-94.
УПРАВЛ1ННЯ СИСТЕМАМИ ДОСТАВКИ ВАНТАЖ1В В УМОВАХ ВИКОРИСТАННЯ БАГАТООБОРОТНИХ ЗАСОБ1В КР1ПЛЕННЯ
Турпак С.М.
д-р техн. наук, професор, завгдувач кафедри транспортних технологш На^онального унгверситету
«Запор1зька полтехнгка», Запоргжжя, Украша
Фомт О.В.
д-р техн. наук, професор кафедри вагонгв та вагонного господарства Державного унгверситету
iнфраструктури та технологш, м. Кшв, Украша
Васильева Л. О.
старший викладач кафедри транспортних технологш Нацюнального унiверситету
«Запорiзька полiтехнiка», Запорiжжя, Украша
Сущенко Р.В.
д-р техн. наук, доцент, професор кафедри транспортних технологш Нацiонального унiверситету
«Запорiзька полiтехнiка», Запорiжжя, Украша
Трушевський В.Е.
канд. техн. наук, доцент кафедри транспортних технологш Нацюнального унiверситету «Запорi-
зька полiтехнiка», Запорiжжя, Украша
Сова С.С.
астрант кафедри залгзничного, автомобшьного транспорту та тдйомно-транспортних машин, Схiдноукраiнський нацiональний унiверситет ím. В. Даля, Северодонецьк, Украша
MANAGEMENT OF CARGOS DELIVERY SYSTEMS IN THE CONDITIONS OF USE OF RETURNABLE SECURING EQUIPMENT
Turpak S.
Doctor of Engineering, Professor, Head of the Department of Transport Technologies of the National University Zaporizhzhya Polytechnic, Zaporizhzhia, Ukraine
Fomin O.
Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department of cars and carriage facilities State University
of Infrastructure and Technologies, Kyiv, Ukraine
Vasylieva L.
Senior Lecturer, Transport Technology Department of the National University Zaporizhzhya Polytechnic,
Zaporizhzhia, Ukraine; Sushchenko R.
Doctor of Engineering, assistant professor, Professor Transport Technology Department of the National
University Zaporizhzhya Polytechnic, Zaporizhzhia, Ukraine
Trushevskiy V.
Candidate of Technical Sciences, Assistant professor Transport Technology Department of the National
University Zaporizhzhya Polytechnic, Zaporizhzhia, Ukraine
Sova S.
Ph. d. student, Department of railway, road transport and hand ling machines, East Ukrainian Volodymyr
Dahl National University, Sievierodonetsk, Ukraine
Анотащя
Актуальшсть. При перевезенш вантаж1в широко використовуються багатооборотш засоби кршлення у виглядi металевих шддошв, рам та íh. Вони е зручними у використанш та надшними, на ввдмшу ввд традицшних засобiв кршлення, можуть використовуватись багаторазово. Ц переваги обумовлюють еко-номiчну ефектившсть багатооборотних засобiв кршлення, але стохастичний характер коливань обсяпв вщправлень та розташування пункпв призначення призводить до значного зростання 1х робочого парку. При тимчасовому зниженш потреби у цих засобах кршлення, вони накопичуються на складах ввдправни-шв, що ускладнюе виконання транспортно-технолопчних процеав та призводить до збшьшення лопсти-чних витрат на транспортування вантажiв. Ця практична проблема обумовлюе виконання досл1джень для
