Анотація до роботи:

Мельникова О.П. Підвищення експлуатаційних властивостей деталей двигунів внутрішнього згоряння за рахунок удосконалення фінішних абразивних способів обробки. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.08 – технологія машинобудування. – Донецький національний технічний університет, Донецьк, 2006.

Дисертацію присвячено створенню принципів підвищення продуктивності фінішних абразивних методів обробки, якості та експлуатаційних властивостей деталей ДВЗ із урахуванням особливості контактної взаємодії пари „інструмент–деталь” на основі використання раціональних видів абразивних і мастильно–охолоджувальних технологічних середовищ.

Розроблено модель контактної взаємодії пари “інструмент – деталь”, яка вперше враховує вплив різних способів фінішної абразивної обробки і дозволяє аналітично визначити вплив складу і властивостей абразивних і мастильно–охолоджувальних технологічних середовищ на продуктивність технологічної системи.

Уперше запропоновано спосіб абразивної обробки із застосуванням нових середовищ із вмістом кремнію, які забезпечують утворення поверхневих плівок із модулем зсуву вищім за модуль зсуву оброблюваного матеріалу, що приводить до формування дислокаційних структур наклепаного, зміцненого металу.

Створено наукові основи підвищення якості та експлуатаційних властивостей деталей ДВЗ через удосконалення фінішних абразивних способів обробки та нових властивостей абразивних та мастильно–охолоджувальних технологічних середовищ, які вирішують важливу наукову народногосподарську

проблему.

1. Розроблено узагальнену модель контактної взаємодії пари “інструмент – деталь”, яка вперше враховує особливості способів фінішної обробки: хонінгування, доводки і вібраційної обробки та аналітично визначає через комплексний безрозмірний параметр вплив реологічних властивостей шару "МОТС + продукти диспергування"

що дозволяє прогнозувати продуктивність технологічної системи.

2. Отримано аналітичне розв’язання контактної задачі при взаємодії двох поверхонь, розділених шаром „МОТС + продукти диспергування” (МПД), в якій уперше враховуються вплив теплових ефектів на швидкість руху робочого середовища, тиск і силу тертя в зоні пластичної деформації. Установлено, що із збільшенням тиску робочого середовища спостерігається збільшення шорсткості оброблюваної поверхні.

3. Розроблено нові принципи прогнозування величини шорсткості поверхні та визначено необхідний на її досягнення час, на основі математичної моделі, яка враховує, на відміну від відомих, вплив складу і властивостей МОТС, концентрації абразиву в інструменті. Перевірка адекватності аналітичних моделей показала достатню збіжність розрахункових та експериментальних значень: відхилення від розрахункових значень за продуктивністю та шорсткістю поверхні для хонінгування і доводки – 5 – 15 %, для ВіО – 10 – 25 %.

4. Запропоновано спосіб абразивної обробки із застосуванням нових активованих кремніємістких середовищ, які забезпечують утворення поверхневих плівок з модулем зсуву більшим за модуль зсуву оброблюваного матеріалу, що приводить до формування дислокаційних структур наклепаного зміцненого металу, які дозволили підвищити мікротвердість поверхневого шару після обробки на 20 – 25 % порівняно з поверхнями, обробленими на традиційних абразивних та мастильно-охолоджувальних технологічних середовищах.

5. Виконано експериментальні дослідження під час оброблення матеріалів, з яких виготовлено відповідні деталі типу гільза циліндрів двигуна, шатун, клапан, сідло клапана, важіль натисного диска зчеплення, важіль вилки вимикання зчеплення способами обробки, досліджуваних з використанням абразивних та мастильно–охолоджувальних технологічних середовищ з кремнієм. Установлено, що шорсткість поверхні знизилась: при ВіО на 10 %, при доводці на 15 % і хонінгуванні на 20 %. Продуктивність обробки збільшилась: при ВіО на 20 %, доводці та хонінгуванні на 15 %.

6. На основі експериментальних досліджень установлено, що матеріали типу: сталі 45, У8А, чавуну СЧ 18–36, СП після оброблення з використанням нових видів середовищ, які містять кремній, дозволяють отримати у пари тертя високі антифрикційні та протизношувальні властивості, а також підвищують на 20 % протизадирні властивості оброблюваних поверхонь.

7. Запропоновані нові види абразивних та мастильно–охолоджувальних технологічних середовищ дозволили підвищити продуктивність обробки на 15 % за рахунок скорочення часу необхідного для досягнення завданої шорсткості, зменшити шорсткість поверхні на 10 – 15 %. Внаслідок чого при експлуатаційних випробуваннях різних типів деталей, оброблених з використанням запропонованих видів абразивних та мастильно-охолоджувальних технологічних середовищ, ресурс роботи пар тертя для деталей типу „гільза – поршень”, „шатун –вкладиш–вал”, „клапан – сідло” збільшився на 15 – 20 %.

8. За результатами роботи розроблено рекомендації щодо використання виконаних досліджень у промисловості. Результати роботи впроваджені на ВАТ „1–й Донецький авторемонтний завод”,АТЗТ ”Горлівський АРЗ”,ВАТ «Концерн Стирол», ЗАТ „Сантарм” (м. Ростов–на–Дону, РФ). Економічний ефект од впровадження А–МОТС на операціях хонінгування, в умовах ВАТ „1–й Донецький авторемонтний завод” при річній програмі виготування 18900 гільз циліндрів двигунів ЗІЛ–130, за рахунок збільшення їх моторесурсу становив 100,25 тис.грн. (на 1.01.2001р.).

Зміст дисертації відбито у 33-х основних роботах:

1. Мельникова Е.П. Интенсификация вибрационной обработки за счет совершенствования состава СОТС // Зб. наук. праць. Серія: „Галузеве машинобудування, будівництво”. Випуск 16. – Полтава, 2005. – С. 155 – 159.

2. Мельникова Е.П. Взаимодействие параметров технологической системы при финишных методах обработки// Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія „Машинобудування і машинознавство”. – Випуск 92. – Донецк. – 2005. – С. 55 – 61.

3. Мельникова Е.П. Влияние СОТС на триботехнические свойства обработанных поверхностей// Вестник двигателестроения: Научно–технический журнал.–Запорожье: ОАО «Мотор Сич», 2004. – № 4. – С. 35 – 38.

4. Мельникова Е.П. Влияние концентрации абразивного наполнителя гранул на интенсивность процесса вибрационной обработки// Вибрации в технике и технологиях. – 2004.–№ 3 (35).– С. 71 – 74.

5. Мельникова Е.П. Исследование технологических характеристик абразивных рабочих сред// Вибрации в технике и технологиях. – 2004. – № 4 (36). –С. 130 – 133.

6. Мельникова Е.П. Эффективность применения силикатных абразивных паст// Вісник Східноукраїнського національного університету ім. В.Даля: Науковий журнал. – 2004. – № 7 (77), Частина 2. – С. 225 – 228.

7. Мельникова Е.П. Физико-химические процессы при финишной обработке деталей с использованием силикатных композиций// Високі технології у машинобудуванні: Зб. наук. праць. – Харків: НТУ „ХПИ”, 2004. – № 2. – С. 265 – 271.

8. Мельникова Е.П. Повышение износостойкости гильз цилиндров двигателя// Двигатели внутреннего сгорания. – 2004. – № 1. – С. 70 – 73.

9. Мельникова Е.П. Характер разрушения металлов при взаимодействии с абразивным инструментом// Резание и инструмент в технологических системах: Междунар. науч. –техн. сб. – Харьков: НТУ «ХПИ», 2004. – № 66. – С. 241– 244.

10. Мельникова Е.П. Эффективность применения полимеризующихся композиций при обработке металлических поверхностей// Вестник ХПИ: Сб. науч. трудов. Тематический выпуск «Химия, химические технологии и экология». – Харьков: НТУ «ХПИ», 2004. – № 14. – С. 146 – 151.

11. Мельникова Е.П. Взаимодействие технологических факторов финишной абразивной обработки при направленном формировании качества деталей машин// Резание и инструмент в технологических системах: Междунар. науч.–техн.сб.–Харьков: НТУ«ХПИ», 2004.–№ 67.–С.175–179.

12. Мельникова Е.П. Обобщенная аналитическая модель съема слоя материала детали при финишных методах обработки // Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія „Машинобудування і машинознавство”. Випуск 71. – 2004. – С. 47– 55.

13. Мельникова Е.П. Формулировка и аналитическое решение краевой задачи для определения основных параметров финишных методов обработки//Вестник ХАДИ. – 2004. – №3. – С.45 – 48.

14. Мельникова Е.П. Математическая модель течения смазочно-охлаждающей технологической среды между поверхностями инструмента и детали с учетом разности их температур//Ресурсозберігальні технології виробництва та обробки тиском матеріалів у машинобудуванні: Зб. наук. праць. – Луганськ: СНУ ім. В.Даля, 2004. – Ч.1. – С. 123 – 131.

15. Мельникова Е.П. Влияние смазочно-охлаждающей технологической среды на шероховатость и эксплуатационные свойства обрабатываемых поверхностей// Проблемы машиностроения и надежности машин. – 2004. – №2. – С. 66 – 68.

16. Мельникова Е.П. Исследование технологических характеристик абразивных гранул для вибрационной обработки из отходов металлургического производства// Технология машиностроения. – 2003. – №3. – С. 21 – 22.

17. Мельникова Е.П. Повышение эффективности абразивной обработки за счет управления параметрами контактного взаимодействия// Вестник машиностроения. – 2003. – № 10. – С. 60 – 64.

18. Бабичев А.П., Мельникова Е.П., Джемелинский В.В., Маник А.Н. Экспериментальные исследования абразивного инструмента с силикатными компонентами// Вибрации в технике и технологиях. – 2002. – № 3 (24). – С. 5 – 8. (Автором розроблено методику проведення експериментальних досліджень у абразивного инструмента для ВіО).

19. Ахвердиев К.С., Мельникова Е.П. Неизотермическое движение СОТС между поверхностями инструмента и детали при наличии возмущающего давления// Трение и износ. – 2002. – Т. 23, № 1. – С. 41 – 46. (Автором розроблено модель плину МОТС у контакті „інструмент–деталь” та досліджено вплив різниці температур інструменту та деталі на швидкість і витрату МОТС).

20. Мельникова Е.П. Математическая модель прогнозирования съема поверхностного слоя деталей при виброабразивной обработке // Научная мысль Кавказа. Приложение. – 2002. – № 15. – С. 98 – 107.

21. Мельникова Е.П. Математическая модель движения смазочно-охлаждающей технологической среды между контактирующими поверхностями в системе „инструмент – деталь” // Изв. ВУЗов. Сев. – Кавк. регион. Техн. науки. – 2002. – № 4. –

С. 85 – 87.

22. Бабичев А.П., Мельникова Е.П., Маник А.Н. Использование водорастворимой АЦФ и ЖС, как связующего инструмента для вибрационной обработки// Вибрации в технике и технологиях. – 2001. – № 1 (17). – С. 20 – 22. (Автор запропонував зміни у складі абразивних гранул для ВіО з метою підвищення їх зносостійкості).

23. Мельникова Е.П. Исследование технологических возможностей виброабразивной обработки в условиях авторемонтного производства// Автодорожник Украины. – 2001. – №1. – С. 22 – 23.

24. Мельникова Е.П. Вариационный подход к исследованию явлений, возникающих в зоне микрорезания//Вопросы вибрационной технологии: Межвуз.сб.науч.ст.–Р–н/Д: ДГТУ. – 2000.– С. 34 – 37.

25. Мельникова Е.П., Кожухова А.В. Исследование процесса вибрационной обработки (ВиО) с использованием силикатной смазочно–охлаждающей технологической среды // Високі технології в машинобудуванні: Зб. наук. праць. – Харків: ХДПУ, 1999. – С. 202 – 204. (Автором теоретично обґрунтовано ефективність використання рідкого скла як основи МОТС для ВіО).

26. Головченко И.П., Мельникова Е.П., Чумичев А.А. Изучение взаимосвязи процесса приработки и возникающих при этом электрохимических явлений// Трение и износ. – 1998. – Т. 20, № 1. – С. 103 – 106. (Автором запрпоновано спосіб контролю тривалості процесу припрацювання за динамікою змінення електрохімічного потенціалу трибосполуки).

27. Пат. 2227156 Россия, МПК⁷ С10М 173/02. Способ активации смазочно–охлаждающей технологической среды: Пат. 2227156 Россия, МПК⁷ С10М 173/02 К.С. Ахвердиев (Россия); А.П. Бабичев (Россия), Е.П. Мельникова (Украина). – № 2003107782/04; Заявл. 24.03.2003; Опубл. 20.04.2004, Бюл. № 11. (Автором запропоновано і теоретично обґрунтовано спосіб активації рідкого скла).

28. Пат. № 35371А Україна, С 08J 5/14, B24D 17/00, B 24D 18/00. Спосіб виготовлення абразивного інструменту: Пат. № 35371А Україна, С 08J 5/14, B24D 17/00, B 24D 18/00 А.П. Бабічев (Росія), Б.В. Кравченко, О.П. Мельникова, О.В. Пєтухова (Україна). – № 99095363; Заяв.29.09.1999; Опубл. 5.03.2001, Бюл. №2. (Автором запропоновано спосіб отримання абразивно–полімерної композиції для ВіО).

29. Пат. № 35266А Україна, B24D 3/24, B 24D 3/26. Абразивно–полімерна композиція для одержання абразивного інструменту: Пат. № 35266А Україна, B24D 3/24, B 24D 3/26. А.П. Бабічев (Росія), Б.В. Кравченко, О.П. Мельникова, О.В. Пєтухова (Україна). – № 99095084; Заяв. 14.09.1999; Опубл. 15.03.2001, Бюл. №2. (Автором визначено раціональний склад абразивного інструменту для вібраційної обробки).

30. Пат. № 68669А Україна, 7 В24Д3/20. Спосіб виготовлення абразивного інструменту з відходів металургійної промисловості: Пат. № 68669А, Україна, 7 В24Д3/20 О.П. Мельникова, А.П. Чурносов, О.В. Пєтухова, О.М. Маник – №2003098701; Заяв.24.09.03; Опубл.16.08.04, Бюл.№8. (Автором запропоновано спосіб отримання абразивного інструменту для ВіО)

31. Бабичев А.П., Тамаркин М.А., Мельникова Е.П., Кожухова А.В., Бойко М.А. О возможности использования полистирола в качестве связки для абразивных гранул //Прогрессивные технологии и системы машиностроения. Междунар. сб. науч. трудов. Выпуск 6. – Донецк, 1998.– Т. 1. – С. 178 – 179. (Автором запропоновано склад абразивних гранул для ВіО на основі відходів виробництва полістиролу).

32. Бабичев А.П., Головченко И.П., Чумичев А.А., Мельникова Е.П., Кожухова А.В. Исследование эксплуатационных характеристик виброобработанных поверхностей// Вибрация в технике и технологии. Труды III междунар. науч. – техн. конф. 8 – 12 сентября 1998. – Евпатория, 1998. – С. 33 – 39. (Автором теоретично обґрунтовано підвищення експлуатиційних характеристик оброблюваних поверхонь при використанні гранул на полімерній основі).

33. Мельникова Е.П. О возможности применения жидкого стекла в качестве основы СОТС и приработочных составов// Сб. трудов междунар. науч. –техн. конф. «Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы». Шлифабразив–99. 6 – 11 сентября 1999. – Волжский, 1999.– С. 197 – 199.