DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2025.11(42).1.179-189
Зміна напружено-деформованого стану робочої поверхні деталі з антифрикційним покриттям
Про авторів
І.В. Шепеленко, професор, доктор технічних наук, Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна, e-mail: kntucpfzk@gmail.com, ORCID ID: 0000-0003-1251-1687
А.М. Красота, аспірант, Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна
М.В. Красота, доцент, кандидат технічних наук, Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна, e-mail: krasotamv@ukr.net, ORCID ID: 0000-0001-6879-7624
Анотація
В статті за допомогою моделювання виконані дослідження закономірностей змін параметрів напружено-деформованого стану на робочій поверхні кулачка розподільного валу ДВЗ. При побудові моделі враховані конструктивні особливості розподільного валу, умови роботи з’єднання «кулачок – штовхач», сили, що діють в газорозподільному механізмі в момент відкривання клапана. Для адекватного відтворення навантажень в деталях досліджуваного вузла створена скінчено-елементна модель розподільного вала, який контактує опорними шийками з втулками, а кулачком – з одним із штовхачів. Результати розрахунків підтвердили, що саме в зоні контакту «кулачок – штовхач» спостерігаються максимальні значення напружень. Для визначення шляхів покращення експлуатаційних властивостей робочих поверхонь кулачків дослідженні параметри напружено-деформованого стану базового кулачка, а також кулачка з антифрикційним покриттям, нанесеним фінішною антифрикційної безабразивною обробкою. Якісний та кількісний аналіз напружень в зоні контакту «кулачок – штовхач» дозволив встановити, що розподільний вал з кулачком, що має антифрикційне покриття, сприймає менші силові напруження ніж з кулачком базового виконання, а отже, буде піддаватися меншому зношуванню. Отримані закономірності дозволяють стверджувати про доцільність ФАБО кулачків з метою підвищення довговічності розподільного валу.
Ключові слова
розподільний вал, газорозподільний механізм, з’єднання «кулачок – штовхач», скінчено-елементна модель, напружено-деформований стан, зносостійкість, антифрикційне покриття
Повний текст:
PDF
Посилання
1. Márquez-Cortés, R., Martínez-Trinidad, J., Flores-Martínez, M. et al. Sliding Wear Resistance of Borided AISI 4140 Steel. J. of Materi Eng and Perform 32, 9101–9113 (2023). https://doi.org/10.1007/s11665-022-07773-6.
2. Kislikov, V.F., Lushchik, V.V. (2006). Budova y ekspluatatsiia avtomobiliv [Structure and operation of cars]. Kyiv: Lybid, 400 s [in Ukrainian].
3. Syrota, V.I. (2005). Osnovy konstruktsii avtomobiliv [Fundamentals of car design]. Kyiv: Arystei, 280 s [in Ukrainian].
4. Shypunov, M. V. (2013). Optimising the operation of the gas distribution mechanism of an internal combustion engine. Zbirnyk naukovykh prats Poltavskoho natsionalnoho tekhnichnoho universytetu imeni Yu. Kondratiuka. Seriia: Haluzeve mashynobuduvannia, budivnytstvo. Vyp. 1(2). 166–175 [in Ukrainian].
5. Tymofieiev, S.S., Leniv, Ya.H. (2014). Modern requirements to the methods of restoring camshafts of transport diesel engines. Materialy Mizhnarodnoi naukovo-tekhnichnoi konferentsii «Inzheneriia poverkhni ta renovatsiia vyrobiv». Yalta. Kyiv: ATM Ukrainy. 131–132 [in Ukrainian].
6. Frolov, Ye.A., Kravchenko, S.I., Popov, S.V., Hnitko, S.M. (2019). Technological support for the quality of engineering products. Poltava, 201. [in Ukrainian].
7. Kravchenko, S.A., Posviatenko, E.K., D´iachenko, S.S. et al. (2011). Numerical justification of parameters of discrete strengthening of highly loaded machine parts. Visnyk Natsionalnoho tekhnichnoho universytetu „KhPI”. 111–136 [in Ukrainian].
8. Tkachuk, M.A., Kravchenko, S.O., Shpakovskyi, V.V. (2015). Development of methods for strengthening the most stressed parts is the way to improve the technical and tactical characteristics of machines. Visnyk Natsionalnoho tekhnichnoho universytetu „KhPI”. № 43 (1152). 116–122 [in Ukrainian].
9. Rudyk, O., Dytyniuk, V., Stebeletska, N. (2019). Modeling of working conditions and wear resistance of the vehicle’s clutch shaft. Problems of Tribology, 90(4), 70–79 [in Ukrainian].
10. Shepelenko, I., Nemyrovskyi, Y., Lizunkov, O., Vasylenko, I., Osin, R. (2023). The Stress-Deformed State of the Cylinder Liner’s Working Surface. In: Ivanov, V., Trojanowska, J., Pavlenko, I., Rauch, E., Piteľ, J. (eds) Advances in Design, Simulation and Manufacturing VI. DSMIE 2023. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham. рр. 347-355. https://doi.org/10.1007/978-3-031-32767-4_33.
11. Shepelenko, I., Nemyrovskyi, Y., Stepchyn, Y., Mahopets, S., Melnyk, O. (2024). Creation of a Combined Technology for Processing Parts Based on the Application of an Antifriction Coating and Deforming Broaching. In: Tonkonogyi, V., Ivanov, V., Trojanowska, J., Oborskyi, G., Pavlenko, I. (eds) Advanced Manufacturing Processes V. InterPartner 2023. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham, pp. 209-218. https://doi.org/10.1007/978-3-031-42778-7_19.
12. Patil, V.S., Takale, A.M. (2024). Design and Analysis of Cylinder Head Gasket Under Engine Cold Assembly and Cold Start Condition. In: Sahu, R., Prasad, R., Sahoo, K.L. (eds) Advancements in Materials Processing Technology, Volume 1. AMPT 2023. Springer Proceedings in Materials, vol 48. Springer, Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-97-4958-4_29.
13. Gontarovskyi, P.P., Smetankina, N.V., Garmash, N.G. et al. Three-Dimensional Stress-Strain State Analysis of the Bimetallic Launch Vehicle Propellant Tank Shell. Strength Mater 55, 916–926 (2023). https://doi.org/10.1007/s11223-023-00582-9.
14. Matvienko, M.V., Martynenko, V.O. & Vakhonina, L.V. (2023). Stress–Strain State of Joints with a Soft Interlayer Under Mechanical Loading. Int Appl Mech 59, 100–106. https://doi.org/10.1007/s10778-023-01203-3.
15. Voitov, V.A., Kravtsov, A.H. (2011). Tribological properties of technical oils based on sunflower and rapeseed oils. Problems of Tribology, 4, 87–92 [in Ukrainian].
16. SolidWorks. https://www.solidworks.com.
Пристатейна бібліографія ГОСТ
1. Márquez-Cortés, R., Martínez-Trinidad, J., Flores-Martínez, M. et al. Sliding Wear Resistance of Borided AISI 4140 Steel. J. of Materi Eng and Perform 32, 9101–9113 (2023). DOI: https://doi.org/10.1007/s11665-022-07773-6
2. Кисликов В.Ф., Лущик В.В. Будова й експлуатація автомобілів. К.: Либідь, 2006. 400 с.
3. Сирота В.І. Основи конструкції автомобілів. К.: Аристей, 2005. 280 с.
4. Шипунов М. В. Оптимізація роботи газорозподільного механізму двигуна внутрішнього згоряння. Збірник наукових праць Полтавського національного технічного університету ім. Ю. Кондратюка. Сер.: Галузеве машинобудування, будівництво. 2013. Вип. 1(2). С. 166–175. http://nbuv.gov.ua/UJRN/Znpgmb_2013_1%282%29__21
5. Тимофєєв С.С., Ленів Я.Г. Сучасні вимоги до способів відновлення розподільних валів транспортних дизелів. Матеріали Міжнародної науково-технічної конференції «Інженерія поверхні та реновація виробів». 02–06 черв. 2014 р. Ялта. Київ: АТМ України, 2014. С. 131–132.
6. Фролов Є.А., Кравченко С.І., Попов С.В., Гнітько С.М. Технологічне забезпечення якості продукції машинобудування: Монографія. Полтава, 2019. 201 с.
7. Кравченко С.А., Посвятенко Е.К., Д´яченко С.С. та ін. Числове обґрунтування параметрів дискретного зміцнення високонавантажених деталей машин. Вісник Національного технічного університету „ХПІ”. 2011. № 51. С. 111–136.
8. Ткачук М.А., Кравченко С.О., Шпаковський В.В. Розвиток методів зміцнення найбільш навантажених деталей – шлях до підвищення технічних і тактико-технічних характеристик машин. Вісник Національного технічного університету „ХПІ”. 2015. № 43 (1152). С. 116–122.
9. Рудик О., Дитинюк В., Стебелецька Н. Моделювання умов роботи і зносостійкості валу зчеплення двигуна транспортного засобу. Проблеми трибології. 2018. № 90(4). С. 70–79.
10. Shepelenko, I., Nemyrovskyi, Y., Lizunkov, O., Vasylenko, I., Osin, R. (2023). The Stress-Deformed State of the Cylinder Liner’s Working Surface. In: Ivanov, V., Trojanowska, J., Pavlenko, I., Rauch, E., Piteľ, J. (eds) Advances in Design, Simulation and Manufacturing VI. DSMIE 2023. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham. рр. 347-355. https://doi.org/10.1007/978-3-031-32767-4_33
11. Shepelenko, I., Nemyrovskyi, Y., Stepchyn, Y., Mahopets, S., Melnyk, O. (2024). Creation of a Combined Technology for Processing Parts Based on the Application of an Antifriction Coating and Deforming Broaching. In: Tonkonogyi, V., Ivanov, V., Trojanowska, J., Oborskyi, G., Pavlenko, I. (eds) Advanced Manufacturing Processes V. InterPartner 2023. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham, pp. 209-218. https://doi.org/10.1007/978-3-031-42778-7_19
12. Patil, V.S., Takale, A.M. (2024). Design and Analysis of Cylinder Head Gasket Under Engine Cold Assembly and Cold Start Condition. In: Sahu, R., Prasad, R., Sahoo, K.L. (eds) Advancements in Materials Processing Technology, Volume 1. AMPT 2023. Springer Proceedings in Materials, vol 48. Springer, Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-97-4958-4_29
13. Gontarovskyi, P.P., Smetankina, N.V., Garmash, N.G. et al. Three-Dimensional Stress-Strain State Analysis of the Bimetallic Launch Vehicle Propellant Tank Shell. Strength Mater 55, 916–926 (2023). https://doi.org/10.1007/s11223-023-00582-9
14. Matvienko, M.V., Martynenko, V.O. & Vakhonina, L.V. Stress–Strain State of Joints with a Soft Interlayer Under Mechanical Loading. Int Appl Mech 59, 100–106 (2023). https://doi.org/10.1007/s10778-023-01203-3
15. Войтов В.А., Кравцов А.Г. Трибологічні властивості технічних олив на базі соняшникової та ріпакової олій. Проблеми трибології. 2011. № 4. С. 87–92.
16. SolidWorks. URL: https://www.solidworks.com (дата звернення: 05.03.2025).
Copyright (c) 2025 І. В. Шепеленко, А. М. Красота, М. В. Красота
Зміна напружено-деформованого стану робочої поверхні деталі з антифрикційним покриттям
Про авторів
І.В. Шепеленко, професор, доктор технічних наук, Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна, e-mail: kntucpfzk@gmail.com, ORCID ID: 0000-0003-1251-1687
А.М. Красота, аспірант, Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна
М.В. Красота, доцент, кандидат технічних наук, Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна, e-mail: krasotamv@ukr.net, ORCID ID: 0000-0001-6879-7624
Анотація
Ключові слова
Повний текст:
PDFПосилання
1. Márquez-Cortés, R., Martínez-Trinidad, J., Flores-Martínez, M. et al. Sliding Wear Resistance of Borided AISI 4140 Steel. J. of Materi Eng and Perform 32, 9101–9113 (2023). https://doi.org/10.1007/s11665-022-07773-6.
2. Kislikov, V.F., Lushchik, V.V. (2006). Budova y ekspluatatsiia avtomobiliv [Structure and operation of cars]. Kyiv: Lybid, 400 s [in Ukrainian].
3. Syrota, V.I. (2005). Osnovy konstruktsii avtomobiliv [Fundamentals of car design]. Kyiv: Arystei, 280 s [in Ukrainian].
4. Shypunov, M. V. (2013). Optimising the operation of the gas distribution mechanism of an internal combustion engine. Zbirnyk naukovykh prats Poltavskoho natsionalnoho tekhnichnoho universytetu imeni Yu. Kondratiuka. Seriia: Haluzeve mashynobuduvannia, budivnytstvo. Vyp. 1(2). 166–175 [in Ukrainian].
5. Tymofieiev, S.S., Leniv, Ya.H. (2014). Modern requirements to the methods of restoring camshafts of transport diesel engines. Materialy Mizhnarodnoi naukovo-tekhnichnoi konferentsii «Inzheneriia poverkhni ta renovatsiia vyrobiv». Yalta. Kyiv: ATM Ukrainy. 131–132 [in Ukrainian].
6. Frolov, Ye.A., Kravchenko, S.I., Popov, S.V., Hnitko, S.M. (2019). Technological support for the quality of engineering products. Poltava, 201. [in Ukrainian].
7. Kravchenko, S.A., Posviatenko, E.K., D´iachenko, S.S. et al. (2011). Numerical justification of parameters of discrete strengthening of highly loaded machine parts. Visnyk Natsionalnoho tekhnichnoho universytetu „KhPI”. 111–136 [in Ukrainian].
8. Tkachuk, M.A., Kravchenko, S.O., Shpakovskyi, V.V. (2015). Development of methods for strengthening the most stressed parts is the way to improve the technical and tactical characteristics of machines. Visnyk Natsionalnoho tekhnichnoho universytetu „KhPI”. № 43 (1152). 116–122 [in Ukrainian].
9. Rudyk, O., Dytyniuk, V., Stebeletska, N. (2019). Modeling of working conditions and wear resistance of the vehicle’s clutch shaft. Problems of Tribology, 90(4), 70–79 [in Ukrainian].
10. Shepelenko, I., Nemyrovskyi, Y., Lizunkov, O., Vasylenko, I., Osin, R. (2023). The Stress-Deformed State of the Cylinder Liner’s Working Surface. In: Ivanov, V., Trojanowska, J., Pavlenko, I., Rauch, E., Piteľ, J. (eds) Advances in Design, Simulation and Manufacturing VI. DSMIE 2023. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham. рр. 347-355. https://doi.org/10.1007/978-3-031-32767-4_33.
11. Shepelenko, I., Nemyrovskyi, Y., Stepchyn, Y., Mahopets, S., Melnyk, O. (2024). Creation of a Combined Technology for Processing Parts Based on the Application of an Antifriction Coating and Deforming Broaching. In: Tonkonogyi, V., Ivanov, V., Trojanowska, J., Oborskyi, G., Pavlenko, I. (eds) Advanced Manufacturing Processes V. InterPartner 2023. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham, pp. 209-218. https://doi.org/10.1007/978-3-031-42778-7_19.
12. Patil, V.S., Takale, A.M. (2024). Design and Analysis of Cylinder Head Gasket Under Engine Cold Assembly and Cold Start Condition. In: Sahu, R., Prasad, R., Sahoo, K.L. (eds) Advancements in Materials Processing Technology, Volume 1. AMPT 2023. Springer Proceedings in Materials, vol 48. Springer, Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-97-4958-4_29.
13. Gontarovskyi, P.P., Smetankina, N.V., Garmash, N.G. et al. Three-Dimensional Stress-Strain State Analysis of the Bimetallic Launch Vehicle Propellant Tank Shell. Strength Mater 55, 916–926 (2023). https://doi.org/10.1007/s11223-023-00582-9.
14. Matvienko, M.V., Martynenko, V.O. & Vakhonina, L.V. (2023). Stress–Strain State of Joints with a Soft Interlayer Under Mechanical Loading. Int Appl Mech 59, 100–106. https://doi.org/10.1007/s10778-023-01203-3.
15. Voitov, V.A., Kravtsov, A.H. (2011). Tribological properties of technical oils based on sunflower and rapeseed oils. Problems of Tribology, 4, 87–92 [in Ukrainian].
16. SolidWorks. https://www.solidworks.com.
Пристатейна бібліографія ГОСТ
1. Márquez-Cortés, R., Martínez-Trinidad, J., Flores-Martínez, M. et al. Sliding Wear Resistance of Borided AISI 4140 Steel. J. of Materi Eng and Perform 32, 9101–9113 (2023). DOI: https://doi.org/10.1007/s11665-022-07773-6
2. Кисликов В.Ф., Лущик В.В. Будова й експлуатація автомобілів. К.: Либідь, 2006. 400 с.
3. Сирота В.І. Основи конструкції автомобілів. К.: Аристей, 2005. 280 с.
4. Шипунов М. В. Оптимізація роботи газорозподільного механізму двигуна внутрішнього згоряння. Збірник наукових праць Полтавського національного технічного університету ім. Ю. Кондратюка. Сер.: Галузеве машинобудування, будівництво. 2013. Вип. 1(2). С. 166–175. http://nbuv.gov.ua/UJRN/Znpgmb_2013_1%282%29__21
5. Тимофєєв С.С., Ленів Я.Г. Сучасні вимоги до способів відновлення розподільних валів транспортних дизелів. Матеріали Міжнародної науково-технічної конференції «Інженерія поверхні та реновація виробів». 02–06 черв. 2014 р. Ялта. Київ: АТМ України, 2014. С. 131–132.
6. Фролов Є.А., Кравченко С.І., Попов С.В., Гнітько С.М. Технологічне забезпечення якості продукції машинобудування: Монографія. Полтава, 2019. 201 с.
7. Кравченко С.А., Посвятенко Е.К., Д´яченко С.С. та ін. Числове обґрунтування параметрів дискретного зміцнення високонавантажених деталей машин. Вісник Національного технічного університету „ХПІ”. 2011. № 51. С. 111–136.
8. Ткачук М.А., Кравченко С.О., Шпаковський В.В. Розвиток методів зміцнення найбільш навантажених деталей – шлях до підвищення технічних і тактико-технічних характеристик машин. Вісник Національного технічного університету „ХПІ”. 2015. № 43 (1152). С. 116–122.
9. Рудик О., Дитинюк В., Стебелецька Н. Моделювання умов роботи і зносостійкості валу зчеплення двигуна транспортного засобу. Проблеми трибології. 2018. № 90(4). С. 70–79.
10. Shepelenko, I., Nemyrovskyi, Y., Lizunkov, O., Vasylenko, I., Osin, R. (2023). The Stress-Deformed State of the Cylinder Liner’s Working Surface. In: Ivanov, V., Trojanowska, J., Pavlenko, I., Rauch, E., Piteľ, J. (eds) Advances in Design, Simulation and Manufacturing VI. DSMIE 2023. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham. рр. 347-355. https://doi.org/10.1007/978-3-031-32767-4_33
11. Shepelenko, I., Nemyrovskyi, Y., Stepchyn, Y., Mahopets, S., Melnyk, O. (2024). Creation of a Combined Technology for Processing Parts Based on the Application of an Antifriction Coating and Deforming Broaching. In: Tonkonogyi, V., Ivanov, V., Trojanowska, J., Oborskyi, G., Pavlenko, I. (eds) Advanced Manufacturing Processes V. InterPartner 2023. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham, pp. 209-218. https://doi.org/10.1007/978-3-031-42778-7_19
12. Patil, V.S., Takale, A.M. (2024). Design and Analysis of Cylinder Head Gasket Under Engine Cold Assembly and Cold Start Condition. In: Sahu, R., Prasad, R., Sahoo, K.L. (eds) Advancements in Materials Processing Technology, Volume 1. AMPT 2023. Springer Proceedings in Materials, vol 48. Springer, Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-97-4958-4_29
13. Gontarovskyi, P.P., Smetankina, N.V., Garmash, N.G. et al. Three-Dimensional Stress-Strain State Analysis of the Bimetallic Launch Vehicle Propellant Tank Shell. Strength Mater 55, 916–926 (2023). https://doi.org/10.1007/s11223-023-00582-9
14. Matvienko, M.V., Martynenko, V.O. & Vakhonina, L.V. Stress–Strain State of Joints with a Soft Interlayer Under Mechanical Loading. Int Appl Mech 59, 100–106 (2023). https://doi.org/10.1007/s10778-023-01203-3
15. Войтов В.А., Кравцов А.Г. Трибологічні властивості технічних олив на базі соняшникової та ріпакової олій. Проблеми трибології. 2011. № 4. С. 87–92.
16. SolidWorks. URL: https://www.solidworks.com (дата звернення: 05.03.2025).
Copyright (c) 2025 І. В. Шепеленко, А. М. Красота, М. В. Красота