Клименко Леонід Павлович. Теоретичні основи та технології створення вузлів машин з перемінною зносостійкістю : Дис... д-ра наук: 05.02.04 - 2002.
Анотація до роботи:
Клименко Л.П. Теоретичні основи та технології створення вузлів машин з перемінною зносостійкістю. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.04 – Тертя на зношування в машинах.
Український державний морський технічний університет ім. адмірала Макарова. Миколаїв 2002. В дисертації подано на прикладі двигунів внутрішнього згоряння теоретичні основи створення вузлів тертя машин з заданими диференційованим зносостійкими властивостями, що забезпечують рівномірний знос робочих поверхонь при експлуатації. Наведено математичну модель розрахунку на знос поверхні в кожній точці. Наведений склад нових чавунів та лігатур для отримання втулок та поршневих кілець дизелів. Описаний ряд нових технологій виготовлення гільз і втулок циліндрів дизелів з заданою перемінною зносостійкістю робочої поверхні. Наведені результати аналізу впливу режимів роботи двигунів на характер зносу циліндрів. Отримані дані широкомасштабних стендових та експлуатаційних випробувань тракторних та суднових дизелів на довговічність.
У дисертації приведено теоретичне обґрунтування і нове рішення наукової проблеми розробки теорії перемінної зносостійкості і створення на її основі вузлів тертя з заданими перемінними зносостійкими властивостями, що забезпечують рівномірний знос поверхонь при експлуатації.
Внаслідок проведеного циклу досліджень вирішена важлива науково-технічна проблема, яка полягає в розробці та широкій реалізації нової концепції управління перемінною зносостійкістю високонавантажених деталей ДВЗ, що забезпечує значне підвищення їх ресурсу, яке має велике народногосподарське значення. Створена технологія управління зносостійкістю як функції координати поверхні.
Розроблено алгоритми і математичні моделі розрахунку поверхонь тертя в нормальних умовах експлуатації в залежності від конструктивних співвідношень і зовнішніх факторів тертя. Виконано зіставлення розрахункових данних при використанні статистичних характеристик
Для забезпечення максимального ефекту підвищення ресурсу втулок і гільз циліндрів необхідно підходити комплексно, включаючи заходи щодо розробки оптимального хімічного складу матеріалу циліндра, способу одержання заготовки, способу зміцнення робочої поверхні, мікро- і макропрофілювання, фінішної обробки, підбора матеріалу контртіла, оптимального змащення і режимів експлуатації. Найбільший вплив на довговічність деталей має структура матеріалу в зоні робочої поверхні. Основні зусилля повинні бути спрямовані на забезпечення заданої оптимальної перемінної структури і властивостей матеріалів деталі в кожній точці робочої поверхні з метою забезпечення її рівномірного зносу при експлуатації.
Розроблено алгоритми створення реальних технологічних процесів одержання циліндрів ДВЗ із заданими перемінними зносостійкими властивостями, що полягають у наступному:
по конструктивних, кінематичних і індикаторних параметрах роботи двигуна розраховуються теоретичні епюри зносу циліндра уздовж його твірної;
по епюрі зносу визначається необхідна структура матеріалу деталі в кожній точці робочої поверхні;
в залежності від структури розраховуються термодинамічні параметри процесу формування заготовки в кожній точці;
по заданих теплових параметрах визначаються параметри технологічного процесу одержання заготовки.
Розроблено сірий комплексно-легований чавун для втулок циліндрів, що забезпечує підвищену зносостійкість. Аналіз мікроструктури дослідного чавуну дозволив установити, що комплексним легуванням і модифікуванням вдалося одержати оптимальну мікроструктуру, що відповідає вимогам зносостійкості. Аналіз отриманих результатів показав, що підвищення зносостійкості дослідних чавунів у порівнянні із серійними досягнуте багато в чому завдяки збалансованому легуванню елементами з протилежним характером ліквації по металевій основі. Розроблена і впроваджена лігатура для одержання сірого легованого чавуна для втулок циліндрів суднових дизелів ЧН 25/34 і ЧН 26/34, що забезпечує високу зносостійкість.
Компресійні кільця знаходяться в тяжких умовах експлуатації і лімітують ресурс дизеля до першої переборки. Довговічність кілець залежить від хімічного складу і структури чавуну. Найкращий комплекс експлуатаційних параметрів має високоміцний чавун з кулястим графітом і перлітною металевою матрицею. Оптимальним складом високоміцного чавуну для компресійних кілець дизеля 6ЧН 26/34 є чавун такого складу: C – 3,2...3,6 %; Si – 2,0...2,4 %; Mn – 0,6...0,8 %; P – 0,1...0,15 %, S до 0,05 %, Cr – 0,2...0,4 %, Ni – 0,2...0,4 %, Mo – 0,15...0,35 %, Cu – 0,4...0,6 %, V – 0,05...0,15 %, Ti – 0,02...0,04 %, Mg – 0,05...0,08 %, РЗМ – до 0,04 %, Fe – інше. Для одержання легованого високоміцного чавуну в умовах ваграночного виробництва розроблена нова лігатура наступного складу: Si – 5...7 %, P – 8...10 %, Cr – 2...3 %, Ni – 12...16 %, Mo – 15...18 %, Cu – 25...35 %, V – 4...5 %, Ti – 2...3 %, P3M – 0,1...2 %, Fe - інше. Виливок маслот із застосуванням лігатури забезпечує підвищення механічних і зносостійких властивостей високоміцного чавуну.
Відцентрова відливка маслот дозволяє одержати щільні заготовки і знизити металоємність деталей. Але структура чавуна не є оптимальною. Одержання маслот методом вакуумного всмоктування забезпечує найменшу металоємність деталей, оптимальну структуру і високу зносостійкість. Комплексне легування високоміцного чавуну Mo, Cu, Cr, V і Ni, а також модифікування РЗМ значно підвищує механічні й антифрикційні властивості і може без особливих перебудов виробництва впроваджено на заводах суднового машинобудування.
Розв’язано задачу розрахунку кристалізації й охолодження заготовок циліндрів ДВЗ при литті в піщано-глинястої форми і відцентровим способом. Розроблено відповідні програми розрахунку на ЕОМ.
Розроблений і захищений авторськими свідоцтвами на винахід ряд нових технологій виготовлення циліндрів ДВЗ із заданими перемінними зносостійкими властивостями при відцентровому литті в ізольований і композиційний кокіль, що полягають в управлінні термодинамічними процесами формування заготовки.
Розроблено нову конструкцію і склад композиційної форми на основі спресованого губчатого титана для виливка гільз циліндрів, що забезпечує необхідну газопроникність, низьку теплопровідність і усунення відбілу при литті.
Розроблено нову технологію виготовлення гільз циліндрів ДВЗ із загартуванням СВЧ, що забезпечує високу перемінну твердість і задану зносостійкість деталі, яка полягає в підготовці під загартування чисто перлітної стуктури чавуну за рахунок управління термодинамікою охолодження заготовки та руху індуктора по заданому закону швидкості при загартуванні.
Проведено широкі лабораторні дослідження властивостей комплексно-легованих чавунів, відлитих при різних варіантах керування процесами структуроутворення, встановлені оптимальна структура мілкопластівчатого перліту і 260...280 HB металевої матриці чавуну, форма і розмір графітових включень для кожної точки робочої поверхні циліндра.
Проведено тривалі, до 20000 годин стендові випробування на розгорнутих дизелях дослідних гільз і втулок циліндрів, що показали підвищення ресурсу циліндрів до двух разів, а так само поршневих кілець до 1,5 раза за рахунок поліпшення структури і макрогеометрії поверхні тертя.
Проведений комплекс досліджень по підвищенню ресурсу суднових і тракторних двигунів дозволив впровадити у виробництво нові склади чавунів для втулок, поршневих кілець і поршнів, нову технологію виливки циліндра і забезпечити гарантоване підвищення ресурсу двигунів до 2 разів за рахунок створення деталей із заданою перемінною зносостійкістю робочої поверхні та отримати підтверджений економічний ефект більше 1 мільйона гривень на рік.
Публікації автора:
Клименко Л.П. Повышение долговечности цилиндров ДВС на основе принципов переменной износостойкости. – Николаев: Изд-во НФ НаУКМА, 2001. – 294 с.
Клименко Л.П. Техноекологія: Посібник для вузів. – Сімферополь: Вид-во “Таврія”, 2000. – 542 с.
Клименко Л.П., Лю Гуан-юй, Цзя Си-ин. Малоотходная, экологически чистая технология изготовления деталей ДВС (на китайском языке) // Судостроение Китая. КНР, Пекин, 1991. - № 3. – С. 82-86.
Клименко Л.П., Медведєв М.А. Новая технология отливки втулок цилиндров ДВС с заданными свойствами // Двигателестроение, 1981. - № 12. – С. 39-42.
Клименко Л.П. Расчёт износа цилиндров в условиях нормальной эксплуатации ДВС // Проблемы трибологии (Problems of Tribology). – м. Хмельницький, 2001, - № 3. – С. 24-32.
Клименко Л.П., Кинжалов О.С. Стендовые ресурсные испытания среднеоборотных судовых дизелей // Проблемы трибологии (Problems of Tribology). – м. Хмельницький, 2001, - № 4. – С. 196-202.
Клименко Л.П. Графоаналітичний метод розрахунку зносу циліндрів ДВЗ // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. – м. Хмельницький, 2001, - № 1. – С. 202-205.
Клименко Л.П. Аналіз методів підвищення зносостійкості робочих поверхонь втулок і гільз циліндрів дизелів // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. – м. Хмельницький, 2001, - № 2. – с. 105-111.
Клименко Л.П., Кондратенко Ю.П. Моделі та алгоритми для розробки технології виготовлення деталей з заданними змінними властивостями робочих поверхонь // Вестник Херсонского государственного технического университета. - № 1(10). – Херсон, 2001. – С. 266-273.
Медведєв М.А., Клименко Л.П., Прищепов О.Ф. Новый высокопрочный чугун для поршневых колец судовых дизелей // Труды НКИ, Николаев, 1985. – С. 46-50.
Клименко Л.П. Малоотходная, экологически чистая технология изготовления деталей ДВС // Вісник Східноукраїнського державного університету. – Луганськ: Вид-во СУДУ. – 2000. - № 4(26). – Ч. 1. – С. 45-53.
Клименко Л.П. Техноекология изготовления цилиндров ДВС с заданными переменными эксплуатационными свойствами // Авиационно-космическая техника и технология: Сб. научных трудов, вып. 19. // Тепловые двигатели и энергоустановки. – Харьков: Гос. Аэрокосмический университет “Харьковский авиационный інститут”, 2000. – С. 294-298.
Клименко Л.П., Андреев В.И Хачатуров Э.Б. Увеличение моторесурса ДВС путем совершенствования технологии кокильной отливки гильз цилиндра: Сборник научных трудов – Николаев: УДМТУ, 1998. – № 7(355). – С. 98-102.
Клименко Л.П., Андреев В.И. Исследование износостойкости упрочненных гильз цилиндров ДВС // Триботехнология: Сборник научных трудов – Николаев: НКИ, 1990. – С. 31-35.
Клименко Л.П., Андреев В.И. Способ повышения ресурса гильз цилиндров ДВС при серийном производстве // Триботехнология: Сборник научных трудов – Николаев: НКИ, 1990. – С. 23-30.
Клименко Л.П., Боду С.Ж. Расчет влияния давления трения на характер износа рабочей поверхности втулок цилиндров двигателей внутреннего сгорания: Зб. наук. пр. УДМТУ. – Миколаїв: УДМТУ, 1998. - № 12.(360). – С. 81-86.
Клименко Л.П., Прищепов О.Ф. Шляхи підвищення ресурсу та відновлення деталей газорозподільного механізму двигунів ВАЗ // Авіаційно-космічна техніка і технологія: Зб. наукових праць. – Харків: Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського “Харківський авіаційний інститут”, 2001. – Вип. 26: Двигуни та енергоустановки. – С. 111-115.
Клименко Л.П. Совершенствование технологии изготовления гильз цилиндров с закалкой ТВЧ рабочей поверхности: Зб. наук. пр. УДМТУ. – Миколаїв: УДМТУ, 2001. - № 6. – C. 102-109.
Клименко Л.П. Відливання в піщано-глинясті форми втулок циліндрів суднових дизелів із заданою зносостійкістю робочої поверхні: Зб. наук. пр. УДМТУ. – Миколаїв: УДМТУ, 2001. - № 4. – C. 77-84.
Клименко Л.П., Андрєєв В.І. Екологічні аспекти впровадження зміцнюючої обробки деталей двигунів сільгоспмашин: Наукові праці Національного університету “Києво-Могилянська академія” Миколаївська філія. – Миколаїв: МФ НаУКМА, 2001. – Т. 11: Екологія. . – C. 82-83.
Клименко Л.П. Про причини зносу, шляхи підвищення ресурсу та відновлення деталей газорозподільного механізму двигунів ВАЗ: Наукові праці Національного університету “Києво-Могилянська академія” Миколаївська філія. – м. Миколаїв: Вид-во МФ НаУКМА. – 1998. – Т. 3. – С. 154-157.
Клименко Л.П., Медведєв М.А. Исследование свойств комплeксно-легированного чугуна: Сб. Пути повышения качества продукции литейного производства. Киев: ИПЛ, 1981. – С. 148-149.
Klymenko L.P. Mathematical simulation of complicated technoecological processes 4-th International modeling school of AMSE-VAPL // Rzeszow University of Technology. Rzeszow, Poland, 2000. – P. 123-126.
Клименко Л.П., Андреев В.И Татарченко О.В. Триботехническое обеспечение долговечности двигателей сельскохозяйственных машин при серийном производстве // Материалы научно-технической конференции “Проблемы качества в условиях рынка”. – Херсон: Херсонский индустриальный институт. – 1993. – C. 61-62.
Клименко Л.П. Получение узлов трения машин с заданными дифференцированными характеристиками рабочих поверхностей // Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции “Современные проблемы триботехнологии”. – Николаев: НКИ, 1988. – C. 980-100.
Клименко Л.П. Расчет износов цилиндров двигателей внутреннего сгорания // Тезисы докладов международной научно-технической конференции “Новые технологии, методы обработки и упрочнения деталей энергетических установок”. – Запорожье: Запорожский государственный технический университет, 2000. – C. 30-32.
Клименко Л.П. Экологически чистые технологии в дизелестроении: Збірка тез доповідей ІІІ Всеукраїнської науково-методичної конференції за міжнародною участю. – Дніпродзержинськ: ДДТУ, 2000. – C. 61-62.
Клименко Л.П., Андреев В.И., Хлопенко Б.К., Татарченко О.В. Технологічне забезпечення надійності суднових дизелів при переведенні на важке паливо // Тези доповідей на І-му міжнародному симпозіумі українських інженерів-механіків у Львові. – Львів: ЛПІ, 1993. – С .336-338.
Клименко Л.П., Андреев В.И. Технология центробежной отливки гильз цилиндров транспортных дизелей с повышенной износостойкостью // Тезисы докладов Республиканской конференции “Пути повышения качества и экономичности литейных процес сов”. Одеса: ОПИ, 1988. – С. 33-34.
Клименко Л.П., Черненко Д.А. Прищепов О.Ф. О причинах износа и путях повышения ресурса распределительных валов двигателей ВАЗ // Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции “Современные проблемы триботехнологии”. – Николаев: НКИ, 1988. – С. 253-255.
Медведєв М.А., Клименко Л.П. Исследование технологии отливки гильз цилиндров тракторных дизелей при регулировании охлаждения // Тезисы докладов научно-технической конференции “Повышение эффективности литейного производства и качества литых заготовок”. Комсомольск-на-Амуре, 1981.
Прищепов О.Ф., Клименко Л.П., Лайер В.Э. Получение рабочих органов машины МОЛ-1 методом накатки // Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции “Пути повышения стойкости и надежности режущих и штамповых инструментов”. – Николаев: УКРНИИТСМ “Сиріус”, 1990. – С. 102-103.
Klymenko L.P., Kondratenkо Y.P. Fuzzy-logic technique for synthesis of decision making and control. Book of abstracts of the Annual Scientific Conference GAMM 2001. – ETH Zurich, 2001. – с. 117.
Клименко Л.П. Расчёт износа цилиндров в условиях нормальной эксплуатации ДВС // Тези доповідей міжнародної науково-технічної конференції “Зносостійкість і надійність вузлів тертя машин (ЗНМ-2001)”. – Хмельницький: ТУП, 2001. – С. 11-12.
Изложница для центробежного литья: А. с. 1465171 СССР, МКИ В22 D 13/10/ Л.П. Клименко, В.Е. Яковчук, И.С. Долгопят, В.И. Андреев, Э.Б. Хачатуров, В.А. Павлов, Б.П. Прушинский В.К. Сошников (СССР). - 4292704/31-02; Заявлено 03.08.1987; Опубл. 15.03.1989; Бюл. № 10. – С. 56, с ил.
Лигатура для высокопрочного чугуна: А. с. 1076481 СССР, МКИ С 22 С 35/00/ М.А. Медведев, Ю.В. Данилов, О.С. Кинжалов, Л.П. Клименко, В.Е. Корытный, О.Ф. Прищепов (СССР). - 352 1926/22-02; Заявлено 13.12.1982; Опубл. 28.02.1984, Бюл. № 8. – с. 84.
Лигатура для чугуна: А. с. 773115 СССР, МКИ С 22 С 35/00/ М.А. Медведев, Ю.В. Данилов, О.С. Кинжалов, Л.П. Клименко, В.Е. Корытный, В.А. Барвинок (СССР). – 2680698/22-02; Заявлено 25.10.78; Опубл. 23.10.80. Бюл. № 39. – С. 120.
Способ изготовления гильз цилиндров двигателя внутреннего сгорания: А. с. 810372 СССР, МКИ В 22 D 27/04/ Л.П. Клименко, А.Б. Менакер, В.Е. Яковчук, В.Ф. Злобин, Н.Н. Мелешко, И.А. Коваль (СССР). - 2734372/22-02; Заявлено 07.03.1979; Опубл. 07.03.1981; Бюл. № 9 – С. 42, с ил.
Способ изготовления заготовок чугунных гильз цилиндров: А. с. 852944 СССР, МКИ С 21 D 5/00/ М.А. Медведев, А.Б. Менакер, В.Е. Яковчук, В.Ф. Злобин, Л.П. Клименко, Н.Н. Мелешко, С.Я. Рубинштейн (СССР). - 2735892/22-02; Заявлено 07.03.1979; Опубл. 07.08.1981; Бюл. № 29. – С. 125.
Способ изготовления чугунных заготовок: А. с. 1446177 СССР, МКИ С 21 D 5/00/ М.А. Медведев, В.Ф. Злобин, В.Е. Яковчук, Л.П. Клименко, В.И. Андреев, С.Я. Рубинштейн (СССР). - 4196218/31-02; Заявлено 18.12.1986; Опубл. 23.12.1988, Бюл. № 47. – с. 125.
Способ центробежной отливки: А. с. 715214 СССР, МКИ В 22 D 13/00/ М.А. Медведев, Л.П. Клименко, Ю.В. Данилов, О.С. Кинжалов, В.А. Комаров (СССР). - 2619701/22-02; Заявлено 24.05.1978; Опубл. 15.02.1980; Бюл. № 6. – С. 40.
Чугун: А. с. 1109459 СССР, МКИ С2237/08/ Л.П. Клименко, М.А. Медведев, Ю.В. Данилов, О.С. Кинжалов, А.П. Лозенко, В.Е. Корытный, О.Ф. Прищепов (СССР). - 3538986/22-02; Заявлено 11.01.1983; Опубл. 23.08.1984; Бюл. № 31. – С. 76.
