Технология производства ДВСа)вертикальные перемещения; б) первые главные напряженияДля анализа влияния разных факторов наНДС реальных конструкций, построена пространственнаяконечно-элементная модель (КЭМ) фрагментаприповерхностной части опорной части вала,подвергнутого дискретно-континуальному упрочнению.Поскольку для полного моделированияопорной части вала нужна слишком большая (сотнимиллионов степеней свободы) КЭМ, то былоопределено репрезентативное множество ДЗУ, котороевходит в состав соответствующего секторноговыреза (рис. 7).На рис. 8, 9 – типичная картина распределениявертикальных перемещений вдоль отрезкапрямой, проходящей через центры ДЗУ. Видно, чтонаблюдается та же картина перемещений, что и вслучае единичных ДЗУ, но с периодом повторения,который равен шагу размещения дискретных зонупрочнения.Рис. 7. КЭМ подповерхностного слояопорной части вала-6,23-6,25-6,25-6,3Прогиб, м х10 -9а) б)Рис. 8. Картина перемещений и напряжений в приповерхностном слое деталиа) деформированное состояние; б) напряженное состояние-3(м х10 )0 1,5 3,00,75 2,3-6,33-6,35-6,370 0,5 1,0 1,5 -3длина, м х103,0 3,5 4,0Рис. 9. Картина перемещений поверхности деталиКак видно из сравнительного анализа полученныхраспределений компонентов НДС (рис. 8–10), увеличение относительной жесткости материалаупрочнения способствует усилению позитивноговлияния обнаруженного Δ-эффекта упрочнения иувеличению устойчивости поверхности S к износу.Что касается влияния параметра f, то наблюдаетсярекомендованная зона (f ∈ [0,6; 0,8]), при попаданиикоэффициента дискретности в который Δ-эффект наиболее действенный.Как показал анализ НДС опорной части вала,кроме обнаруженного Δ-эффекта, значение имеетеще и так называемый «σ-эффект». Он заключаетсяв том, что при совместном деформировании расплавленногоматериала ДЗУ создается остаточноенапряженное состояние, которое при суперпозициис напряженным состоянием от действия давления Рдает эффект уменьшения уровня результирующихДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 2'2010 121
Технология производства ДВСнапряжений. Анализ показывает, что наибольший«σ-эффект» достигается в диапазоне f ∈ [0,5÷ 0,8].Таким образом, сопоставление «Δ-эффекта» и«σ-эффекта» с учетом других требований [2-6] даетвозможность определить рекомендованный интервалпараметра дискретности покрытия: f* ∈[0,65÷ 0,75].Можно утверждать, что в результате комплексапробных исследований обоснованы рациональныепараметры предложенного технологическогопроцесса дискретно-континуального упрочненияэлементов двигателей внутреннего сгорания.Рис. 10. Картины распределения контактного давления в поверхностном слое деталиВыводы и рекомендацииВ результате проведенных численных исследованийустановлено:1. Теоретические основы обобщенного параметрическогометода моделирования физикомеханическихпроцессов в сложных и сверхсложныхмеханических системах создают потенциальныевозможности для глубокого анализа и синтезапараметров новых технологий упрочнения высоконагруженныхэлементов ДВС.2. Разработанные конечно-элементные моделиадаптируются к анализу и синтезу принципиальноновых способов упрочнения высоконагруженныхэлементов ДВС, что качественно отличает их отпостроенных традиционными способами.3. Разработанное теоретико-множественноематематическое и программное обеспечение в процессеисследований позволило обнаружить два эффекта,названных «Δ-эффект» и «σ-эффект». Первыйиз них заключается в позитивном характереизменения деформированного профиля в контактеупрочненного элемента машины с сопряженнымиэлементами. Второй эффект заключается в созданииблагоприятного остаточного напряженногосостояния после упрочнения исследуемого объектас применением новой дискретно-континуальнойтехнологии, которые после наложения на распределениерабочих напряжений создает такое результирующеенапряженное состояние, которое значи-122тельно дальше от опасного уровня, чем для неупрочненныхдеталей.Таким образом, проведенные исследования ичисленное моделирование продемонстрировалиновизну и эффективность подходов и моделей, атакже позитивность результатов. В конечном результатепри масштабных исследованиях могутбыть обоснованы параметры технологии дискретно-континуальногоупрочнения.В качестве направлений дальнейших исследованийможно выделить распространение предложеннойтехнологии на новые виды деталей ДВС,исследование их напряженно-деформированногосостояния и выявление новых характерных особенностейприменения предложенной технологии.Список литературы:1. Двигуни внутрішнього згоряння: серія підручників у 6томах / За ред. А.П. Марченка та А.Ф. Шеховцова. –Харків: Прапор, 2004. 2. Гончаров В.Г. Повышение износостойкостиколенчатых валов форсированных дизелейбольшой мощности / В.Г. Гончаров, Э.К. Посвятенко,С.С. Дяченко // Резание и инструмент в технологическихсистемах. – 2009. – Вып. 77. – С. 53–65. 3. Гончаров В.Г.Повышение износостойкости трибосистем /В.Г. Гончаров, Б.В. Савченков // Автомобильный транспорт:Сб. научн. тр. Харьк. нац. авт.-дор. ун-та. – 2003.– Вып.13. – С. 117–119. 4. Гончаров В.Г. Исследованиеизменения характеристик трения по глубине дискретногослоя / В.Г. Гончаров, А.К. Олейник, Г.Г. Гринченко //Збірник наукових праць Запорізького національного технич.ун-ту. – 2003. – С. 100–101. 5. Влияние режимовдискретного упрочнения на эксплуатационные свойстваДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 2'2010