ISSN 2225-7551

УДК 621.923.42

 

Я.В. Жарий, канд. техн. наук

Г.А. Веремей, ст. преподаватель

Черниговский национальный технологический университет, г. Чернигов, Украина

МОДЕЛЬ ОПТИМИЗАЦИИ ПРОЦЕССА ДЕФЕКТАЦИИ СЕДЕЛ КЛАПАНОВ ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА ПРИ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОМ РЕМОНТЕ

Я.В. Жарій, канд. техн. наук

Г.О. Веремей, старш. викладач

Чернігівський національний технологічний університет, м. Чернігів, Україна

МОДЕЛЬ ОПТИМІЗАЦІЇ ПРОЦЕСУ ДЕФЕКТАЦІЇ ВІДНОВЛЮВАНИХ СІДЕЛ КЛАПАНІВ У ГАЗОРОЗПОДІЛЬНОМУ МЕХАНІЗМІ

Yadviga Zhariy, PhD in Technical Sciences

GennadiyVeremei, senior teacher

Chernigov National Technological University, Chernigov, Ukraine

THE MATHEMATICAL MODEL FOR THE FLAW DETECTING PROCESS OF THE OVERHAULED VALVE-SEAT SURFACES IN THE VALVE TIMING GEAR

Разработана математическая модель, позволяющая определить и описать степень износа рабочих поверхностей седла клапана с целью получения объективных результатов по дефектации для принятия решения о целесообразности проведения восстановительного ремонта и снижения его трудоёмкости.

Ключевые слова: формообразующие параметры, поверхность переменного профиля, интерполяционная схема, трехмерный анализ, двухмерный анализ, численные методы, процесс дефектации.

Розроблено математичну модель, яка дозволяє визначити та описати ступінь зносу робочих поверхонь сідла клапана з метою отримання об’єктивних результатів з дефектації для прийняття рішення про доцільність виконання ремонту по відновленню і зниженню його трудомісткості.

Ключові слова: формоутворюючі параметри, поверхня змінного профілю, інтерполяційна схема, тривимірний аналіз, двомірний аналіз, численні методи, процес дефектації.

The mathematical model to determine and describe the degree of the overhauled valve-seat surfaces’ deterioration in the valve timing gear has been proposed. This model was made to obtain the incorrect results for the deterioration to make decision of necessity to carry out the overhaul and decreasing of complexity.

Key words: the forming parameters, the surface of the variable profile, the interpolated scheme, three-dimensional analysis, two-dimensional analysis, the numerical methods, flaw detection.

Постановка проблемы. В ремонтном производстве газораспределительных механизмов (ГРМ) головок блоков двигателей обработке изношенных сёдел клапанов предшествует процесс их дефектации с целью выявления степени износа рабочих поверхностей и принятия решения о проведении восстановительного ремонта или выбраковывании неподлежащих восстановлению сёдел. Важность задачи по получению объективных результатов дефектации седел клапанов обусловлена увеличением трудоёмкости восстановительного ремонта в случае ошибочно поставленного диагноза (особенно, если износ поверхностей неравномерный и имеет нестандартные локальные области в результате прогара или критического износа). Ошибочность таких результатов приводит к необходимости введения дополнительных операций по выпрессовке изношенного и запрессовке нового седла в головке блока двигателя, что увеличивает трудоёмкость восстановительного ремонта в несколько раз и является экономически неэффективным.

На основании вышеизложенного вопрос проведения объективно-оптимальной дефектации с точки зрения оценки степени износа рабочих поверхностей сёдел клапанов является достаточно актуальным.

Анализ исследований и публикаций. Исследования информационных источников [2; 3; 9] показывают, что на сегодня в данной области ремонтного производства ГРМ не обнаружено совершенных методов и математических моделей геометризации изношенных внутренних конических поверхностей со сложной топографией, которые позволяют описать степень их износа.

Как показывают практические исследования, наиболее распространёнными в ремонтном производстве являются органолептические методы определения степени износа сёдел, однако они малоэффективны, поскольку дают необъективную оценку истинному состоянию изношенных деталей.

Цель статьи. Разработать математическую модель, позволяющую определить и описать степень износа рабочих поверхностей седла клапана с целью получения объективных результатов по дефектации для принятия решения о целесообразности восстановительного ремонта и снижения его трудоёмкости.

Изложение основного материала. Как показывают исследования отечественных и зарубежных источников информации, наиболее распространенными техническими отказами при работе автомобильных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) являются дефекты головок блока цилиндров, связанные с износом клапанных седел (по статистике – до 83 % отечественных и до 64 % зарубежных) [9].

В восстановительном ремонте клапанных седел конечной важнейшей задачей является обеспечение герметичности сопряжения «клапан-седло» за счёт их правильной геометрии поверхностей контакта. Это требует принятия решения о целесообразности проведения такого ремонта путём определения «неправильной геометрии» рабочих поверхностей клапана поверхности в процессе дефектации. При этом цель дефектацииоценить объективное техническое состояние детали с последующим её включением в группу деталей, пригодных для ремонта, или исключением из неё.

Традиционно в процессе дефектации изношенных сёдел, используемые органолептические методы, как показывают практические исследования, носят субъективный характер и не позволяют сделать окончательный вывод о состоянии детали. Определить степень износа сёдел клапанов, а также возможность их восстановительного ремонта для дальнейшего применения в ГРМ автомобиля позволяет контрольный этап процесса дефектации посредством:

  • снятия внутренних размеров каждого седла с помощью профилометра [6; 8];

  • описания геометрической формы рабочих поверхностей детали с использованием математической модели;

  • расчета отклонений фактических показателей от предельно допустимых размеров седла, пригодного для использования.

Полученные и обработанные профилограммы используются для оценки геометрических параметров поверхностей в виде макро- и микронеровностей разными методами [4; 7; 10].

В данной задаче макроотклонения не представляют интерес и для выбора методов распознавания степени износа седла клапана будет рассматриваться топография поверхности с точки зрения микрогеометрии.

За основные микрогеометрические параметры поверхности, характеризующие ее качества, принимаем шероховатость и волнистость с условной границей различия между ними в зависимости от используемой базовой длины L.

Поскольку в данной задаче математически неровности изношенного седла клапана можно считать волнистостью, для исследования особенностей геометрии рассматриваемой поверхности будем использовать профилограммы с применением методов 2D- и 3D-моде­ли­ро­ва­ния. При двухмерном моделировании рассмотрим продольные и поперечные профили.

Продольный профиль – это сечение поверхности вертикальной плоскостью, проходящей через ось седла клапана с ориентацией в заданном направлении. Тогда основными стандартными параметрами волнистости профиля, которые целесообразно использовать в процессе дефектации клапанного седла, являются следующие [7; 11].

1. Наибольший размах профиля Wz (расстояние между линией выступов и линией впадин) может определяться по десяти точкам:

(1)

или по формуле:

Наукова бібліотека ЧНТУ © 2012