автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Восстановление деталей трансмиссии трактора класса 3,0 контактным электролитическим способом

На правах рукописи

<

ШЛИЦЕВ ВАЛЕРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДЕТ/ЛЕЯ ТРАНСМИССИИ ТРАКТОРА КЛАССА 3,0 КОНТАКТНЫМ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИ* СПОСОБОМ

Специальность 05.20.03 - эксплуатация, восстановление

и ремонт сельскохозяйственной техники

Автореферат ди-ссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА 1995

Работа выполнена в государственном Всероссийском научно-исследовательском технологическом институте ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка (ГОСШГГИ) и в Великолукской государственной с ель с ко-хо'зялственноя академии (ВГСХА) .

Научный, руководитель

■Официальные оппонента:

- кандидат технических наук, И.Н.ВЫСТРЕЛКОВ

- доктор технических наук, профессор А.К.ЕАТЖЕВ

- кандидат технических наук, профессор К.Л.Л'ШСОВ

■Ведущее предприятие - Новосоколышческое производственное обгединение "НОВОСИОЛЬНЖШ-АГРОПРОМСЕРВКС" '(АО "РОСТ") Псковской области ИЗ РФ

Саи.лта состоится "" /¿¿('¿/~л. 199 в 1'Ь часов ь^ заседания диссертационного совета К 120,12.03 при Московском государственной агроинкенерном университете им. ВЛЛ'орячкина по адресу: 127"00:^,11-550, ул.Тимирязевская, 58, МГА7, Учений Совет.,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГАУ.

Автореферат разослан " ^ " ¿¿г&Ь^** 1995 г.

' Ученый секретарь диссертационного совета профессор ,

в.к.осинов

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время в земледелии и животноводстве РОССИИ свыше ; )% работ выполняется с помощью машин, но уровень обновления машино-эакторного парка в сеят.ском хозяйстве очень низкий из-за отсутствия ■ эедств на приобретение новой техники.

Поддержание эксплуатируемой техники в работоспособном состоянии 5еспечивается периодическим технически)! обслуживанием и заменой изно-знных деталей. Основным резервом снижения себестоимости ремонта и зат-зт на запасные части является восстановление изношенных деталей. Прак-дка показывает, стоимость восстановления обычно не превышает 60,j сто-мости новых деталей, а их долговечность не уступает, а иногда превос-одит долговечность новых,. Капитальные вложения на восстановление де-алей в 5...10 раз, а расход материалов в 20.. .30 раз меньше, чем их зготовление.

Ранее проведенные исследования и опыт ремонтных предприятий попаивают, что износ до 50деталей машин и механизмов,эксплуатируемых в ельском-хозяйстве, составляет не более 0,3 мм при выбраковке. Для лик-идации таких износов наиболее целесообразно использовать гальванпчес-ие методы, которые дают возможность не только восстанавливать размеры еталей, на и повысить их долговечность. Однако, конструктивные особенности многих деталей С например,корпусных ) не позволяют наносить гзль-анические покрытия на изношенные участки погружением в электролит.

В этом плане представляют интерес контактные электролитические :окрытия, совершенствованию которых посвящана данная райота.

Работа выполнена в соответствии с комплексной программой научно-гсследовательскпх w. опытно-конструкторских работ Великолукзко.: ГОТА по >ешению важнейшей проблемы, раздел 6.14. " Создать и освоить оборудова-ше и материалы для восстановления изношенных деталей автомобилей,тракторов и сельскохозяйственных машин ".

Цель работы. Получение исходных данных износа узлов и деталей тракторов IT-75 и ДТ-75М , работающих в. хозяйствах Псковской области' 1ечерноземной зоны РЭ; разработка оборудования эффективной технологии эосстановления деталей контактным электролитическим способом, отличающимся простотой и обеспечивающим требуемую надекность.

Объект исследования. Исходные данные микрометрирования для последующего анализа ремонтопригодности узлов и деталей ^асси тракторов класса 3,0 , поступивших в первый капитальный ремонт; технологический процесс нанесения покрытий для восстановления изношенных поверхностей де--галей тракторов и с/х иашин контактным электролитическим способом.

Научная новизна. Статистическим анализом установлены законы распределения износов деталей трактора класса 3,0. Разработаны конструкто; ско-технологические мероприятия по восстановлению изношенных поверхно) теп крупногабаритных деталей, увеличению их износостойкости, твердост! и коррозионной стойкости нанесением железо-титановых покрытий контактным электролитическим способом. Впервые теоретически и экспериментально подтверждена возможность повышения производительности контактного способа за счет внедрения многоанодных гальванических установок. Предложены формулы для определения производительности данных установок.Новизна предложенных разработок,подтверждена а.с,№ 1395692.

Практическая ценность работы. Разработаны универсальные многоанодные -установки для восстановления деталей машин контактным электролитическим способом (а.сЛ?1395б92); установлена зависимость угла охвата де талея от-ее размера и радиусов анодов, построены соответствующие диаграммы; получелы Формулы для определения производительности (скорости осаждения) разработанных установок; исследован процесс нанесения пеле-зо-титановых покрытий; определены условия для получения прочносцеояяю-еихся с основным металлов осадков.

Реализация работы. Разработаны ораганизационно-технологические рекомендации по применению электролитического способа восстановления деталей, .которые внедрены в- Новосокельническом производственном обге-данение "Новосокольникизгропромсервис" (А.0."РССТм) Псковской области, учебных' процессах ка'едр ремонта е надежности машин Московского ГЛ7 и Г.!'ТП и ремонта папин Великолукской ГСУ.Л. По результатам исследований разработаны технические задпния на проектирование многоанодных установок с вращащимися и ленточным анодами, принятых КБ Опочецкого ремонтного завода.

Апробация. Основные полоиения диссертационной работы докладывались на:

- Брянской областной научно-производственной конференции в 1983 г.; .

- научной конференции профессорско-преподавательского состава , научных работников и аспирантов в Латвийской СХА в 1965 г.;

- 17 облзстноя научно-практической конференции " Вклад молодых ученых и специалистов Псковщины.в выполнение продовольственной программы в 19Р5 г.;

- У .областной.научно-производственной конференции " Вклад молодых ученых и специалистов Псковщины в ускорение социально-экономического, развития области" в 198В г.;

- Псковской научно-технической конференции " Вклад вузовских ученых в создание: наукоемкой продукции высокого уровня" в 1969 г.;

3.

- научно-производственных конференциях профессорско-преподава-зльского состава Великолукской fCXA в 1988...1994 гг.; |

- техническом совете производственного объединения "Новосоколь- \ миагропромсервис" (АО "РОСТ") б 1995 г.;

техническом совете'Опочецкого ремонтного завода в 1995 г.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, вы-' » : эдов, списка литературы и приложений, изложена на 267 страницах зшиноиисного текста, из которых на 165 страницах изложен текст ра-эты, а на 102 стр. помещены: 45 рисунков, 15 таблиц, библиография з 141 наименования, в том числе 6 - на иностранном языке и 23 при- ; зжения. •

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ •

В первой главе изложен обзор анализа износов на примере посадоч-ах мест корпусных деталей тракторов и автомобилей, выявлены основав причины отклонения координационных параметров, рассмотрены суще-гвующие способы восстановления и упрочнения стальных и чугунных эталей, определены их преимущества и недостатки, изучено состояние j эпроса.электроосаждения металлов- и сплавов на современном этапе, » 1 пределены задачи исследования.

Во второй главе изложены методика и результаты статистического ; нализа износов деталей шасси тракторов класса 3,0, поступивших в апитальный ремонт. Обоснован метод восстановления изношенных по-эрхностей основных деталей трансмиссии.

Для выяснения общей картины износов и выявления дефектов были одвергнуты статистическому анализу микрометракные данные внешнего смотра деталей шасси тракторов ДТ-75, взятых случайным образом из емонтного фонда мастерской производственного объединения '"Новосо- . ольникиагропромсервис" (АО "РОСТ") Псковской области. ;

Математико-ствтистическая обработка показала,- что износ рабо-их поверхностей основных деталей шасси тракторов ДТ-75 и ДТ-7К! |

одчиняется закону распределения Вейбулла-Гнеденко.

Выявлено, что валы, оси, втулки, стаканы подшипников име.ют мак- j имальный износ рабочих поверхностей 0,31...О,98 мм,' Группа деталей ! шкивы и вилки переключения передач) - 3,0...3,7 мм. Максимальный I

зное корпусов трансмиссии составляет 0,18...0,53 мм.

Статистические данные свидетельствуют, что объем деталей с ма-ыми'износами тракторов ДТ-75, ДТ-75М составляет более 50%.Такие де-али наиболее целесЬобразно восстанавливать гальваническим способом.

В третьей главе • изложены методика и результаты предварительного исследования условий электроосакдения сплавов титаяа с металлами груп пы железа с целью определения рабочих составов электролита и режимов электролиза.Титан давно привлекает внимание исследователей своим замечательным сочетанием физико-механических свойств, высокой стойкость против .коррозии и жаропрочностью.

¿ля нанесения электролитического покрытия применялась установка 0Г-1349А. Перед нанесением покрытия образцы подвергались предваритель ноя подготовке по следующей схеме: обезжиривание венской известью (ка-пицеобрззной); промывка в проточной воде; травление в растворе состав! г/л:сернокислое железо 150...350, тринатрийфосфат - 10...30 ,- фосфо; ная кислота - 130...150.Травление вели при температуре 18...20°С,плотности тока 2000..;4000 А/м^, в течении двух минут.

олектролиты готовили на дисциллированной воде из. реактивов марк1 1И. Кислотность электролита определяли при помощи прибора рН-340. Содержание титана в осадке и в електролите определяли.объёмным методом. Содержание келеза определяли методом, основанном на прямом титровании ионов келеза двухвалентного раствором бихромата калия. Выход сплава ш току определяли весовым методом с применением медного кулометра.

Исследование микроструктуры сплава железо-титан проводилось при t Monuf металлографического.микроскопа ЗШ-6?{ на поперечных шлифах. Определение микротвердости покрытий производилось на приборе ПМТ-3 при Hat рузке на индевтор I Н. ..

Экспериментальное исследование прочности сцепления «елезо-титано? вых сплавов с основой проводилось методом отрыва.

Для осаждения сплава келезо-титан принят электролит, содержащий, г/л: йeлeзq хлористое 60.-..200, железо сернокислое закисное 60...200, титан щавелевокислый 20...50, аммоний сернокислый 40...120. Электролиз вели при рК 1-2," температуре 20...50°С, плотности тока 500...5000 А/м^ аноды - растворимые из малоуглеродистой стали и нерастворимые из нерка веющей стали, зачехленные для предохранения электролита от загрязнения шламом и окисления железа.Оптимальной рабочей температурой электролита принят диапазон 30...40°С. Качественными осадками считались осадки, ли шеннуе микротрецин с серебристо-гматовой поверхностью.

Проведенные исследования-показали, что концентрация каждого компо понента электролита оказывает заметное влияние на качество сплава, сос осадков и выход сплава по току. Увеличение концентрации железа в элект ролите, т.е. соответственно увеличение отношения иелеза к.титану от 10 до 40 приводит к уменьшению'содержания титана в осадке сплава от 3,5 д 0,5%. Выход' по току при этом увеличивается.

Увеличение концентрации сернокислого аммония от 5 до 200 г/л риводит к возрастанию содержания титана в сплаве от 0,6 до 3%. Со-а аммония с железом и титаном образуют комплексные соединения, эторые способствуют соосаждению железа с титаном. Исследование ависимости содержания титана в осадках показало, что повышение лотности тока от оООО А/м^ и выше приводит к. уменьшению содержания итана'в покрытии-от 2,2 до 0,8%. Выход сплава по току имеет более ложную зависимость и проходит через максимум при 3000 А/м^.

Для более точной количественной оценки влияния параметров лектролиза на состав сплава железо-титан из смешанного сульфатно-лоридного электролита нами была получена математическая модель роцесса, на основе которой был определен оптимальный состав элект-олитп и оптимальный режим электролиза. В качестве параметров выхо-' а (У) был выбран основной показатель - содержание титана в сплаве.-акторами, влияющими на.функцию отклика, являются: отношение кон-ентрации.солей железа к солям титана з электролите - Хр тег.'пера-ура - Х2; катодная плотность тока - Хд.

В результате экспериментальных исследований получено уравнение егрессии, определяющее зависимость содержания титана в сплаве (в %): У = 0,624 - 0,2ЮХ1 +.0,196Х2 - 0,00165Х3' (I) .

На основе полученной модели и с учетом образованных осадков и ыхода сплава по току был определен оптимальный рабочий состав лектролита:

елезо сернокислое закисное 40 г/л;

елезо хлористое 80...140 г/л;

итан щавелевокислый 10...20 г/л;

ммоний сернокислый . 100...120 г/л.

Из данного электролита осаждались сплавы, содержащие около 3% итана с выходом по току 60...70% при температуре 30...40°С, плот-ости тока 2000...3000 А/иг и рН 0,8...1,0.

При данной плотности тока и температуре электролита получаются ветлыё, плотные и мелкокристаллические осадки. При изучении кикро-труктури шлифов сплава железо-титан, нанесенных на различные подожки, была обнаружена выравнивающая способность электролита.

Микротвердость осадков сплава * полученного'при оптимальном ре-:име из электролита рекомендованного состава, выше мпкротясрдости истого электролитического железа, осажденного при тех же условиях, .

лежит в пределах', 7000...8500 Ша. С увеличением содержания титана в ;главе микротвердость возрастает, достигая максимума при 3000 А/м2. хвышение температуры электролита приводит к уменьшению микротвер-эети сплава. . ,

б.

С увеличением плотности тока сцепляемость сплава с основным металлом уменьшается, а с увеличением температуры электролита, наоборот, увеличивается. При оптимальном сочетании плотности тока 2500 А/м и.температуре 30...35°С сцепляемость железо-тктановых покрытий с основой лежит в пределах 250...200 МПа.

В.четвертой гдапе изучены вопросы интенсификации гальванического процесса; представлены конструктивные разработки многоанодных установок для контактного электролитического восстановления деталей с вращающимися анодами (рис. I, 2) и устройства для электролитического наращивания ленточного типа (а.с.№ 1395692, рис.7); изложено теоретическое обоснование применения данных устройств с целью увеличения производительности гальванического процесса для восстановлении' габаритных 'деталей.

Рис

•X• Схемы многоанод^ых установок для восстановления плоских (а-) и фигурных (б) рабочих поверхностей деталей: I - аноды; 2 - деталь; 3 - катод; 4 - ролики.

.1

Б диссертации рассмотрена схема взаимодействия анода, покрытого тампоном, 'о наружной поверхностью восстанавлиаемой детали (рис. 3). . Согласно экспериментальных исследований максимальная деформация тампона в кесте контакта не должна превышать 1/3 толщины тампона

• Рассмотрение соответствующих треугольников (0JAB, 0£АВ и О^кО-^) привело к получению-.формулы для определения значения половины угла охвата детали тампоном га , л- с Я

г - - (ШттЩщ-,], (2)

где ^ - половина угла охвата детали тампоном анода, рад; $> - толщина тампона, 3 = 0,01'. ..0,,015 м; ^ - радиус анода, м; Я - радиус детали, ы.

Рис. 2. Схема многоанодной установки для восстановления деталей круглого сечения контактным электролитическим способом:

I - станина; 2 -электродвигатель привода; 3 - передаточный механизм;

4 - держатель;

5 - деталь; 6 -резервуао для электролита; 7 -анод; 8 - анодная головка; 9 - источник тока;

10 - резервуар для отработанного электролита.

! аизле. v:\-ta от рад ,:нода и дета-п

эис. 3. Схема взаимодейст-зия анода с наружной поверхностью восстанавлива-змой' детали: I - деталь; ' 2 - анод с тампоном.

Рис. 4. Зависимость угла охвата детали от радиуса А наружной поверхности восстанавливаемой детали'и радиуса .Я применяемого анода (при 5 = 15 мм).

На рис. 4 представлена диаграмма зависимости угла охвата детали и применяемого анода при толщине тампона 0,015 м. При взаимодействии

(3)

Ь .

анода с внутренней поверхностью детали (рис. 5) формула для определения величины угла охпптя детали (при = ) имеет вид

где А - радиус внутренней поверхности детали, м; ^ - радиус анода, м; СГ - приведенный параметр гальвани-

/ДЛг л

ческой установки контактного типа, причем ^ * о < /л .

При восстановлении внутренней поверхности детали рабочее мак- ,-

симальное количество анодов определяется по формуле

(4У

Рис. 5. Схема взаимодействия анода с внутренней поверхностью восстанавливаемой- детали.

Принимаем /¿/"»/Д = 1,2,3 ... П , где [г - допус-

тимое число анодов, ближайшее к расчетному; п - целое число

На рис. 6 показана зависимость угла контакта ^ внутренней восстанавливаемой детали с анодом при выбранной толщине тампона В =15 мм. Радиус анода равен 5 мм.

Таким образом, при использовании многданодных гальванических установок с вращающимися анодами скорость осаждения (производительность) рассчитываем по формуле

Рис. 6. Зависимость угла контакта X

внутренней поверхности восстанав-ли.заёмой детали /{ с анодом ^э

и*.

сыл

//4,1- 'о

у

(5)

'де

^/•у- - производительность многоанодной установки,мм/ч; ¿Г - полный угол охвата,град.; 2 - число анодов.

Продолжительность рабочего процесса электролиза с использова-ием данных установок определяем из выражения

(б)

где

~ продолжительность наращивания, ч.; . п, - толщина покрытия,мм.

При перекатывании тампона по катоду отсутствует его переме-цение относительно анодов, что не позволяет полностью удалиться • : образующему при электролизе газу, ухудшает поступление 'свекего ' электролита в прикатодную зону тампона. Конструкции представлен- ' 1ых устройств не позволяют применять растворимые аноды, чем зна-1ительно сужается область их применения. В сзязи с этим в диссертации разработано устройство (а.с.№1395692) для электролитическо- ; 'о восстановления деталей контактным методом, кинематическая схема ; соторого представлена на рис.7. Данное устройство состоит из станины I, двигателя с переда- ; точным механизмом,ванночки2 для отработанного электроли-' та, токопроводовИ. Анодная головка закреплена на стойке 9, содержит траверсу 8 с обводными шкивами 7 и_ано-дными втулками б, установленными на осях токопрово-дящей цепи 5.Концы звеньев цепи 5 соединены пружинками И с регулирующими щеками 10 через дистанционный каток 3 механизма натяжения.На анодные втулки 6 и обводные шкивы 7 одета абрис.7. Схема устройства для элек- сорбирующая лента шириной тролитического восстановления де- больше анодных втулок, талей контактным методом (а.с.№1395692).

Применение ленточного тампона :в сочетанию роликовыми ано-. дами позволяет увеличивать площадь контакта тампона с катодом по сравнению с-вращающейся головкой. Освобождение поверхности анодо. от крепления тампона делает возможным применение растворимых и н растворимых'анодов, что расширяет область применения устройства. Переметение тампона относительно катода и анодов обеспечивает лу шее удаление газов и обмен электролита в тампоне. Конструкция ан дного устройства позволяет при необходимости легко и быстро заме нять аноды-и тампон, что значительно повышает его универсальном Процесс электролиза происходит в активной зоне у поверхности катода (рис.6.). .Электрическое поле двух разноименно заряженных параллельных круговых цилиндров построено относительно центров и 02 окружностей и С^. На общей к ним касательной Т-Т, как на диаметре, построена полуокружность С^, Точки а-^ и а2 пере сечения С^ с линией центров 0-202 симметричны одновременно относи тельно обеих окрукностей С£ и.С2. В самом деле, окружность С^ и прямая О-^ ортогональными к С^ и С2.

•Линии тока совпадают с силовыми линиями, которые представляв^ собой окрукности, проходящие через и а2, симметрично относител1 но обеих окружностей и С2, перпендикулярно к этим окружностям. Для определения напряженности поля использовано известное выражег ние для комплексного потенциала поля двух разноименно заряженных параллельных круговых цилиндров. После некоторых математических п] образования получена формула для определения скорости осакдения с| лава или производительности гальванической установки ленточного п па

{•Рис.8. К определению ! активной зоны

контактного

ленточного

электролизера

аС

(8)

(9)

уи^сЛп.^/'ф/4] ,

где .- электрохимический эквивалент сплава, г/Ач;

б' - удельная проводимость среды, 1/0м»м;

2 - число анодов;

^ - разность потенциалов, В;

^ - радиус анода, м; V

Л - минимальная толщина активной зоны, м; . - приведенные параметры установки ленточного типа.

Для приближенно'"; оценки скорости осаждения можно, воспользоваться формулой С Я) Ь

у - <—-—- а , (ю)

где ХГ - скорость осаждения при использовании ленточного электролизера, мм/ч;

Я

- рабочий угол охвата, град.

Теоретический анализ работы контактных электролизеров позволил выявить целесообразность применения многоанодных устройств для восстановления рабочих поверхностей деталей. Для успешного решения задач, поставленных в глаЕе 1У диссертационной работы, был реализован ряд исследований.

В исследованиях применялись угольные аноды, аноды из стали 3 и нержавеющей стали. Применение угольных анодов и анодоп из нержавеющей стали предпочтительнее, т .к. меньше выделяется анодного шлама и меньше загрязняется анодный тампон.

При выборе материала анодного тампона изучали гигроскопическую' 'вату, фетр, шерстяную ткань и поролон. Оказалось, что с точки зрения технологичности и удобства обслуживания предпочтителен поролон, а более качественные покрытия обеспечивает анодный тампон из гигроскопической ва'ты с марлевым и хлопчатобумажным чехлами.

Исследования толщины анодного тампона на равномерность покрытия показали, что оптимальной является толщина тампона 10...15 мм.'При такой толщине наблюдаются достаточно высокие равномерность покрытия и выход по току (более 80%).

Угол охвата существенно влияет на производительность процесса электросаждения и незначительно повышает выход по току (с 82 до 86$ На равномерность покрытия, микротвердость, цвет и частоту поверхности угол.охвата заметного влияния не оказывает.

С увеличением сродней плотности тока возрастает микротвердость осадков (для стационарных условий наблюдается большая нелинейность графиков). Однако, повышение, плотности тока ограничивается ухудшением качества покрытий. Указанный параметр не должен превышать 5000 А/м2.

Увеличение рН до 1,4 приводит к уменьшению диапазона допустимых плотностей тока, получению хрупких шероховатых осадков с развитой сеткой трещин. При плотности тока до 5000 А/м2 (рН 1,0) выход сплава по току составляет 87...88^, а скорость осаждения достигает 0,70...0,76 мм/ч (II,7...12,6 мкм/мин).

)\пп получения гладких и блестящих покрытий скорость протекания электролита долина быть не менее 0,40...О,45 л/мин.

Повышение скорости движения катода формирует мелкокристаллическую структуру с плотной упаковкой кристаллов, покрытия лишены мик-ротрещи'н и приобретают серебристо-матовый цвет. Увеличение скорости вращения от 13 до 40 м/мин и выше не оказывает существенного влияни. на выход по току и скорость осаждения.

Ь пятой глав« представлены результаты.наследования износостой кости железо-титановых покрытий, осажденных ванным и контактным спо-собаки. При проведении лабораторных износнмх испытаний сплава желез! титан определялся износ образцов, покрытых сплавом, с фиксированием коэффициента трения и температуры в зоне трения. Исследованию подвергались образцы, покрытые сплавом при различных условиях электроосаждений. Для сопоставления аналогичным испытаниям подвергались образцы из стали 45 нормализованной и закаленной ТВЧ, выбранные в качестве эталона .сравнения. Исследования проведены в условиях грани' ной смазки. Толщина покрытия на всех .роликах составляла 0,3...0,5 м] Пара роликов (покрытие - сталь 45 нормализованная) имеет износ значительно больший (в два раза), чем пара роликов покрытие-покрытие. Для осадков,полученных ванным способом минимальная интенсивность износа наблюдается при плотности тока 2500...3000 А/м2. Осадки, полученные' контактном способом, обладают повышенной износостойкостью' и наименьшая интенсивность износа наблюдается при плотности тока 4000...5000 А/м^. Микротвердость осадков сплавов при данных плотностях тока достигает максимальных значений.

Коэффициент трения и температурный режим С по М.П.Мелкову) яв~ ется показателем, характеризующим процесс трения. Коэффициент тре-я " электролитическое железо-сталь 45" в 1,5...2 раза меньше коэф-циента трения пары "сталь-чугун". Исследования показали, что коэф-циент трения сплава в 2,5 раза меньше коэффициента трения стали 45. щий анализ зависимости показывает, что большему износу образца и нтртела соответствует большее значение коэффициента трения и темпе-туры в зоне трения. Наибольшую износостойкость показали пары тре-я,в которых ролик имел железо-титановое покрытие, термообработан-е при 300°С. Сравнительная оценка износных испытаний покрытия, по-ченных ванным способом, показала, что самый большой износ имеет ра роликов из стали 45 нормализованной. Износ пары "покрытие-пок- ' тие".(сплав железо-титан - железо-титан ) имеет в восемь раз мень-ю величину, чем у стали 45 нормализованной.Покрытие, термообрабо*-нное при сОС°С имеет износ еще меньший, т.е. в 15 раз меньше изно-пары роликов и'з стали нормализованной и в пять-раз меньше износа ры роликов из стали 45, обработанной ТВЧ. Таким'образом, исследо-ния износостойкости сплава железо-титан в условиях граничного тре-' ;я, по схеме "ролик-частичный вкладыш" показали, что наибольшей из-'состоакостью обладает термообработзнный сплав при 500°С. тот сплав хорошо противостоит схватыванию и задирам.

При сравнительной оценке аналогичных покрытий выявлено, что льванопокрытия, полученные контактным способом имеют лучшие резуль-' 1ты.^ . Износ пары "покрытие-покрытие" имеет в II раз меньшую

личину, чем у стали 45 нормализованной. Покрытие, термообработан-при 300°С имеет износ еще меньший,т.е. в 29...30 раз меныле иэ->са пары роликов из стали 45 нормализованной и в 10 раз меньше из-юа пары роликов из стали 45 обработанной ТВЧ. Сравнительные анали-I данных испытаний представлены в таблицах и показывают, что наи-шьшей износостойкостью обладает термообработанный сплав при 300°С. 1нный сплав, полученный контактным способом, обладает повышенной ю 30%) износостойкостью, что обтясняется хорошей прирзбатываемостьй, )вышенноя несущей способностью, низким коэффициентом трения, а так- . : нэличием на поверхности окисной пленки.

Результаты исследований показывают, что покрытие келезо-титан »еет меньший износ и значительно меньше изнашивает сопряженную ко-эдочку, чем гсталь 45 с сопряиенной колодочкой. Так, износ покрытия > сравнению с изнором ролика из стали 45 меньше в четыре раза. Из-)с колодочки при^трении в паре со сталью 45 больше в 2,5 раза,чем зи трении в паре с железо-титановым покрытием.

Коэффициент трения и•температура в зоне трения соответственно имеют меньшие значения для тех трущихся пар, износ которых меньше. Большему износу образца и 'контртела соответствуют большие значения коэффициента трения и температуры в зоне трения.

Лабораторные испытания позволили убедиться в преимуществе покрытий сплавом железо-титан й правильности выбранного электролита и режима электролиза. Однако, лабораторные испытания не дают возможности полностью оценить поведение в реальных условиях эксплуатации. Л'оэтому было проведено испытаний сплава в условиях трения реальных машин, включающее стендовые и эксплуатационные испытания.

Анализ полученных результатов показывает, что средняя интенсивность изнашивания посадочных мест корпуса конечной передачи, восстановленных контактным электролитическим способом, составила 4,75-10""^ мм/моточас, невосстановленных (контрольных) поверхностей -У,50-10-^ мм/моточас. Средняя интенсивность изнашивания поверхностей вала под подшипники, соответственно 3,3*10"^...6,0'10"^ мм/моточас; стаканов подшипников 2,0...4,I*10~° мм/моточас. Средняя интенсивность изнашивания вилок переключения, восстановленных контактным электролитическим способом и термообработанных ТВЧ при температуре 300°С, составила:- паза ■ вилок. 136' М-^' мм/моточас, серийных - 235-10"^ мм/мо.точас; щеки вилки по толщине соответственно 86,6-193,2*10~ь мм/моточас.

При сопоставлении величин износа различных деталей можно заметить г что не только повторяется качественная картина явлений, но имеются, довольно близкие и сравнимые между собой величины износа.

Это позволяет считать, что полученные, результаты являются полноценным материалом и могут быть использованы на практике.

Восстановление контактным электролитическим способом с использованием разработанного сульфатно-хлоридного электролита деталей заднего моста трактора класса позволяет уменьшить интенсивность изнашивания в 1,7...2,0 раза по сравнению с новыми.

В шестой главе на. основании исследований разработаны организационно-технологические рекомендации, по восстановлению деталей машин путем электроосакдения качественного износостойкого железо-титанового сплава, которые внедрены в Новосокольническом производственном объединении "Новосокольникиагропромсервис" (АО "Р0СТ9 Псковской области.

Сравнительный экономический эффект равен 5751,43 тыс.рублей.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

I. Исследованиями установлено, что износ рабочих поверхностей звных 'деталей шасси тракторов ДТ-75 и ДТ-75М с малыми взносами ¡иняется закону распределения Вейбулла-Гнеденко. Поступившие в шй капитальный ремонт корпуса трансмиссии'имеют максимальный из-по диаметру не более О,5...О,б мм. Наибольший износ превышает геньпий в 60 раз. Овальность (округлость) отверстий не имеет опре-!нной ориентации и составляет в среднем 0,2...0,3 мм. Максималь-износ рабочих поверхностей валов,осей,втулок,стаканов подшипни-состагляет 0,31...О,98 мм. При этой наибольший износ превышает генычиа в 98 раз. Группа деталей (• шкивы, вилки переключения пере-I имеют износ 3,0...3,7 мя. Колеса направляющие, ведущие имеют ¡имальный износ по-наружному ободу 10,6...30,5 мм.

2. Обработка ммкрометражных данных показала, что колеса веду-

и направляющие имеют скорость изнашивания в пределах 36,4.. .7610,3 'мм/моточас. Группа деталей (шкивы, вилки переключения) изнашива-[ со скоростьб 15,3...711,5'10~^мм/моточас; валы,оси, втулки,ста-I подшипников -1,59...192,2'10~^мм/моточас.

3. Статистические данные свидетельствуют, что объем деталей с 1ми износами тракторов ДТ-75 и ДТ-75й превышает 50/«. Такие детали 1олее целесообразно восстанавливать гальваническим способом. Для ¡тановления малогабаритных деталей с небольшими износами нами ре-¡ндуется применять ванный гальванический способ, а для крупногаба- ■ |ых и корпусных деталей - контактный электролитический способ.

4. Для качественной оценки влияния параметров электролиза на 'ав сплава келезо-титан из смешанного суль^атно-хлоридкого злект-1та в диссертации получена математическая 'модель процесса, на ос! которой был определен состав электролита и оптимальный режим :тролиза ( г/л ):

железо сернокислое закисное 40;

железо хлористое ' '80.. .140;

титан щавелевокислый 10. ..20;

аммоний сернокислый ,100.. .120.

данного электролита ванным способом осаждались сплавы,содержащие [о трех процентов титана с выходом по току 60...70^ при темперзту-Ю...40°С, плотности тока 2000...3000 А/м5 и рН 0,8...1,0. Ско-осаждения составляла 0,3...О,4 мм/ч.

5. Микротвердость осадков сплава, полученного при оптимальном im¿ из электролита рекомендованного состава, выше микротвердости того электролитического железа, осажденного при тех же условиях и IT в пределах'7000. ...8500 МПа. Термообработка сплава при температу-

'ре равной 400°С приводит к увеличению микротвердости до 10000 ... 12 ООО МПа.

6.'С увеличением плотности тока сцепляемость сплава с основны металлом уменьшается, а с увеличением температуры электролита, наобо рот, увеличивается. При оптимальном сочетании плотности тока 2500 А/ и температуре 30.'. ,35°С сцепляемость келезо-титановых покрытий с осн рой лежит'в пределах 250...280 МПа.

7. С целью интенсификации гальванического процесса, а также для восстановления крупногабаритных и корпусных деталей рекомендуете применять контактный электролитический способ. Нами разработаны мно-гэзнодная установка с вращающимися анодами и установка с ленточным электролизером С а.с.&.1395692 ).

8. После.подбора номенклатуры деталей при разработке констру! торско-технологической документации на проектирование и изготовление данных установок рекомендуется использовать расчетные формулы для 01 ределения их производительности, иЬходя из размеров деталей и геоме: рических параметров электролизеров.

9. При использовании разработанных контактных электролитических установок рекомендуется более.высокая плотность тока - до -5000 А> рН 1,0. При этом-выход сплава по току составляет 87...80^, а скорос осаждения 0,70...О,76 мм/ч (11,7...12,6 мки/мин). Для получения гла; и блестящих покрытий скорость протекания электролита должна быть не меньше О,АО...0,45 л/мин..линейная скорость вращения поверхности катода 18,0...АО,0 м/мин.

10. Для многоанодной установки с вращающимися анодами рекомен-, дуется использовать для тампона анода материал - поролон или гигрос:

пнческуг вату с хлопчатобумажным или марлевым чехлами. Для ленточно глектролизерэ рекомендуемся тампон из мягкого фетра или ватина. Тол-пика тампона 10...15 мм.

11. Исследование износостойкости сплава келезо-титан в услови граничного трения по схеме "ролик-частичный вкладыш" показали, что большей износостойкость» обладает покрытие, термообработанное при 3 стот спиав хорошо противостоит схватыванию и задирам.•

12. Анализ результатов эксплуатационной проверки работоспособ ности восстановленных деталей показал, что интенсивность изнашивани деталей, восстановленных контактным электролитическим способом с ис пользованием -разработанного электролита при рекомендованных режимах электролиза, уменьшается в 1,7...2.О раза по сравнению с новыми.

13. Новый технологический процесс, восстановления деталей вне; в Новосокольническом производственном объединении "Новосокольникиаг лронсервис" (ЛОТОК"1) Псковской области Нечерноземной зоны РОССИИ.

шнптельный экономический эффект на примере восстановления вала сущего' колеса (77.39.129) конечной передачи трактора ДГ-75;.! соста-I 5751,43 тыс.рублей.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих 5отах: ■

Многоанодное устройство для восстановления рабочих поверхностей корпусных деталей. Сборник материалов к предстоящей IУ областной научно-практической конференции - Великие Луки, 1985. с.53...56 (соавторы: Товчигречко Л.К.).

Инструкция по ремонту деталей с/х техники на ремонтных предприятиях и в мастерских хозяйств в условиях РАНО - М.: ГОСНИТП, 1985, -62 с.(соавторы: Цайдулин В.М., Выстрелков И.Н. и др.). Упрочнение деталей, восстановленных п:елезиениек. Углеродоазотпрс-ванио пастами с нагревом токами высокой частоты. РГ1".- Li. :Г0СПИТЛ, 1985. - 16 с.(соавторы: Шайдулин В.М., Выстрелков И.Н. и др.). Восстановление цилиндрических поверхностей железненпем в стационарном .и проточном электролите. РТМ.-М.:ГОСПМТИ,1985.- 32 с.(соавторы: Шайдулин В.М., Выстрелков И.Н. и др.).

Восстановление коленчатых валов хромированием в проточном оликтро-лите. РТМ.-М.:ГОСНИТИ, 1985.-12 с. (соавторы: Шайдулин В.!,:. и др.). Исследование условий электрорсаждения сплавов металлов группы железа с титаном применительно к ремонту машин. Сборник материалов к предстоящей У областной научно-практической конференции - Псков,

1988, с.214-216 (соавторы: Выстрелков H.H., Новл;;Ог M.1J.).

A.c. » 1395692 (СССР). Устано пка для электролитического носсзинон—■ ления деталей.(Галанцев В.А., Сартаков И.С., Выстрелков И.Н., Сартаков D.H.)- Заявл.21.11.86, » 4197526, Ш Г> 18 от 15.05.83. Устройство для интенсификации электроконтак'тного гальванопокрытия. Краткие тезисы к предстоящей научно-технической конференции -Псков,

1989, с.87-88 (соавторы: Выстрелков И.Н., СартаковН.С. и др.). Устройство для гальванического восстановления изношенных поверхностей деталей машин. Инф.листок ?Г> 119-68, Псковский ЦНТИ, 4 с. (соавторы: Сартаков Н.С.).

Изучение процесса электроосаждения железо-титанового сплава применительно к ремонту машин. Материалы научно-практической конференции.-Великие Луки, 1989,с.103-104 (соавторы: Новиков М.Б.).' Теоретические основы электролитического cnoöorfo мссл'я'.юпясннп деталей многоеподними электролизерами. Материалы научно-практической конференции.1 - Зеликие Луки, 1994 г, с.98-100.

Подписано в печать ______Тираж /оозкз.

Объем I уЧ.изд.л. ' Заказ N 3& . Формат 60x84 1/16

Ротапринт Московского государственного вгроинженерного университета имени В.П.Горхчкина 127530, Москва Тимирязевская, 58 '