автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Восстановление и упрочнение электроискровой наплавкой изношенных отверстий чугунных корпусов гидрораспределителей

На правах рукописи

РГЗ од

7 " ¿ЯГ ?0ПП

величко серг ей анатольевич

ВОССТАНОВЛЕНИЕ И УПРОЧНЕНИЕ ЭЛЕКТРОИСКРОВОЙ НАПЛАВКОЙ ИЗНОШЕННЫХ ОТВЕРСТИЙ ЧУГУННЫХ КОРПУСОВ ГИДРОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЕЙ (на примере корпуса гндрораспределнтеля Р-75)

Специальность 05.20.03. - эксплуатация,

восстановление и ремонт сельскохозяйственной техники

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Саранск 2000 г.

Работа выполнена на кафедре «Технического сервиса машин» Инстит; механики и энергетики Мордовского государственного университета имс Н.П.Огарева и во Всероссийском научно-исследовательском институте тех логий упрочнения, восстановления и изготовления деталей ВНИИТУВ «Ремдеталь».

Научные руководители: Заслуженный деятель науки РФ, доктор тех ческих наук, профессор Бурумкулов Ф.Х. Заслуженный деятель науки РМ, доктор тех ческих наук, профессор Лезин П.П.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Власов П.А.; кандидат технических наук Денисов В.А.

Ведущая организация: Министерство сельского хозяйства и

продовольствия республики Мордовия.

Защита состоится « 9 » июня 2000 г. в /О часов на заседании ; сертационного совета Д-063.72.04 Мордовского ордена Дружбы народов и дарственного университета имени Н.П.Огарева.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, про1 направлять по адресу: 430904, г. Саранск, п. Ялга, ул. Российская, д.5, учет секретарю диссертационного совета Д-063.72.04.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан « 5 » мая 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор технических наук, профессор У * А.В.Котин

ПСЧ1 -Щ О !/

П0У1- 38

Актуальность темы. В настоящее время большое внимание уделяется ^•пользованию в народном хозяйстве вторичных материальных ресурсов, по-кольку их максимальное вовлечение в народнохозяйственный оборот является [еотъемлемой частью работы по экономии средств.

В современной сельскохозяйственной технике широко используются шличные гидравлические устройства. Одним из наиболее сложных и оТветсг-:енных агрегатов в гидросистеме является гидрораспределитель. От надежно-ти его работы зависит производительность гидроагрегата. Известно, что ре-урс гидрораспределителя в условиях эксплуатации значительно ниже норма-ивного. Это объясняется, в основном, низкой износостойкостью прецизионной 1ары «золотник-корпус».

В связи с этим поиск новых не стандартных технологических решений «установления и повышения износостойкости вышеуказанного соединения, за :чег улучшения физико-механических свойств рабочих поверхностей, с ис-юлызованием высокотехнологичного и экологически безопасного оборудова-|ця. является актуальной задачей.

Цель исследования - повышение долговечности отремонтированных парораспределителей путем разработки эффективной технологии воссганов-1ения корпусов методом электроискровой наплавки (ЭИН).

Объект исследования - изношенные и восстановленные корпуса гид-юраспределителей Р75-В-024В и Р80-23.20.024 гидросистем тракторов, автомобилей, сельскохозяйственных и других машин.

Научная новизна работы: получены распределения износов, эллипсности и конусности поясков отверстий корпусов гидрораспределителей;

теоретически и экспериментально обоснована возможность восстановления изношенных отверстий чугунных корпусов гидрораспределителей ЭИН, обеспечивающая исходный зазор соединения «золотник -корпус» и повышение его долговечности;

установлена зависимость толщины покрытия от электрических режимов генераторов импульса тока, наплавочного электрода и электромеханических характеристик вибраторов;

обоснована связь между качеством покрытия и временем ЭИН при максимальной производительности процесса;

определены триботехнические характеристики соединения «золотник - корпус», изношенное отверстие корпуса которого, восстановлено методом ЭИН;

Практическая значимость работы заключается в разработке новой технологии восстановления изношенных отверстий чугунных корпусов гидро-)аспределителей методом ЭИН.

Реализация результатов исследования. Результаты исследований внесены на >\0 «Вельский РМЗ» Архангельской области и специализированном /частке по ремонту гидроаппаратуры тракторов и автомобилей Краснослобод-жого РТП республики Мордовия, переданы в виде отчетов во ВНИИТУВИД <Ремдеталь», а так же используются в учебном курсе на кафедре «Технический

сервис машин» ИМЭ Мордовского государственного университета.

Апробация. Основные положения и результаты работы были доложен l на Международных Огареве ких чтениях Мордовского госуниверсигета (г. Са ранск, 1998, 1999 г.г.), на конференциях профессорско-преподавательского со става ИМЭ Мордовского госуниверситета (г. Саранск, 1998, 1999 г.г.), на науч но-практической конференции «Состояние и перспективы восстановления, \н рочнения и изготовления деталей» (г. Москва, 1999г.), а так же на всероссин скон научно-технической конференции «Организационные, философские i технические проблемы современных машиностроительных производств» (г. Рузаевка, 2000 г.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликова но 12 печатных работ, в том числе 3 научно-исследовательских отчета, про шедших государственную регистрацию.

Работа выполнена на кафедре «Технического сервиса машин» Инсги тута механики и энергетики Мордовского государственного университета име ни Н.П.Огарева и во Всероссийском научно-исследовательском институте тех пологий упрочнения, восстановления и изготовления деталей ВНИИТУВИ/ «Ремдеталь» в соответствии с научно-технической программой РАСХ, по гем< 5.99.08.11/12.05.11, № гос. per. 01.9.90007044.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяп глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена н; 239 страницах машинописного текста, включает 38 рисунков и 14 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, поставлена цель, обо значен объект исследований.

В первой главе проведен анализ состояния вопроса и определены зада чи исследования. В раздельно-агрегатных гидравлических системах тракторо! применяют унифицированный клапанно-золотниковый гидравлический рас пределитель, который служит для подачи рабочей жидкости от насоса к сило вым цилиндрам и отвода ее из цилиндров в бак, разгрузки насоса путем холо стого перепуска рабочей жидкости в бак, а также для предохранения всей сис темы от перегрузки. По данным Дидура В.А. ресурс гидрораспределигелей i лабораторных условиях значительно превосходит нормативную цифру 600( моточасов, когда в эксплуатационных условиях, где загрязненность рабочее жидкости на один-два порядка выше, его ресурс не достигает и 2000 моточасов

Основное влияние на работоспособность распределителей оказывае трение покоя, т.е. усилие страгивания золотника с места. Большинство авторе» также отмечают, что соединение «золотник-корпус» выходит из строя в резуль тате абразивного и усталостного изнашивания, коррозии, эрозии, кавитации схватывания. 0

В.настоящее время можно выделить три основных направления восста новления прецизионных пар: пере комплектовка, восстановление золоти и ко i пластическим деформированием и нанесение слоя металлопокрытия (железне

ше, хромирование, лазерная технология, плазменное и детонационное напыле-ше, наплавка намораживанием, газофазная металлизация, алитирование в по-юшковых смесях, электроискровая наплавка). Всем вышеперечисленным методам присущи недостатки, которые сдерживают применение их на ремонтно-леханических предприятиях.

Для решения поставленной задачи необходим метод, обеспечивающий: юкалыюсть обработки, отсутствие нагрева детали, возможность нанесения не-юходимых износостойких покрытий с высокой прочностью сцепления с осно-юй, обеспечивающий низкую энергоемкость и простоту осуществления техно-югических операций. Таким методом является электроискровая обработка ЭИО).

Процесс ЭИО металлических поверхностей основан на использовании 1ейстьия импульсного электрического разряда, проходящего между электрода-.1и в газовой среде. При этом происходит преимущественное разрушение мате-зиала электрода (анода) и перенос продуктов эрозии на поверхность детали (катод). Современное оборудование для ЭИО в полной мере обеспечивает техно-тогические возможности необходимые для получения качественных слоев за-тнной толщины для восстановления отверстий чугунных корпусов гидрорас-феделителей.

Исходя из цели исследования, в данной работе необходимо решить сле-хующие задачи:

1. Провести анализ причин отказов деталей соединения «золотник-корпус» -идрораспределителя. Изучить износы их рабочих поверхностей и установить хновные статистические характеристики.

2. Обосновать толщину покрытия необходимую для восстановления изно-ценных отверстий в корпусах гидрораспределителей.

3. Определить условия взаимодействия поверхностей деталей соединения <золотник-корпус» и установить пути повышения их триботехнических ¡войств.

4. Исследовать факторы, определяющие толщину покрытия при ЭИН и установить критерий выбора режимов для восстановления изношенных отверстий сорпусов гидрораспределителей.

5. Провести исследования микротвердости, микрогеометрических и триботехнических характеристик поверхностей обработанных электроискровым методом.

6. На основании лабораторных исследований, стендовых и эксплуатацион-шх испытаний разработать технологические рекомендации восстановления «ношенных отверстий корпусов гидрораспределителей методом ЭИН и вне-фить их в производство. Определить технико-экономическую эффективность )азработанного технологического процесса.

Во второй главе рассмотрены теоретические предпосылки к экспериментальным исследованиям.

Установлено, что в целом из 69,5% золотников и 91 % корпусов, разме-зы которых находятся в поле допуска на изготовление, можно скомплектовать 54% соединений. Тогда остальные детали соединения должны выбраковываться

или восстанавливаться нанесением слоя металлопокрытия. Толщина слоя опре деляется п^ формуле:

ДБ + 2Zк^ + 22з§ + 2Zкp

Ь = -

(I

где 2Zкg, 22з§ - соответственно припуски на выведение следов износа огне}: стия корпуса и золотника, принимаем на 30% больше максимальной погрешис сти геометрической формы, мкм; 22кр - минимальный диаметральный припчс

на обработку отверстия корпуса принимаем равным 20-25мкм; Д8 - зазор в ее единении «золотник-корпус», мкм

Д8 = Октах-Взга1П -5Т, где 1)кП1ач, Озтщ - соответственно максимачьное значение диаметра огвер стия корпуса и минимальное значение диаметра золотника, мкм; Бт - средни конструктивно-технологический зазор, 5Т = 12 мкм.

При обезличенном ремонте в формулу (1) подставляются значения мак симапьных износов и> искажений геометрической формы золотника и корпус из всей статистически исследуемой партии соединений (рис.1 а.б ), толщин металлопокрытия при этом составит 221 мкм на диаметр отверстия корпуса.

Соединение деталей золотниковой пары

в) г)

а) статистически исследуемой партии; б) восстановленных при обезличенном ремонте; в) j - гидрораспределителя, g - соединения, мкм; г) восстановленных при необезличенном ремонте

Рис.1.

При необезличенном ремонте в формулу (1) подставляются значения »юсов и искажений геометрической формы золотника и корпуса у - соедине-|я, ] - гидрораспределителя (рис. 1.в,г.). Тогда для максимально ишошепного )е;шнени: необходимо нанести слой металлопокрытия толщиной 145 мкм, а 1я минимально изношенного 40 мкм на диаметр отверстия корпуса. Таким об-130м, видно, что при необезличенном ремонте необходимая толщина слоя ме-плопокрытия значительно ниже.

Анализ условий работы приработанных соединений покачхч. чго имеет есто упругий контакт поверхностей. В этом случае коэффициеш внешнею 1ения рассчитывается по формуле:

1

£ = 1,5

то-а_,ф-Р-Ц ) р

и пр

+р.

(2)

где Тф - удельная сдвиговая прочность молекулярных связей при жсчра-)ляции нормального фактического давления к нулю, МПа; р - коэффициент, ттываюиий упрочнение фрикционной связи под воздействием нормального тления; ц - коэффициент Пуассона материала корпуса; Епр - приведенный

эдуль упругости материалов золотника и корпуса, МПа; а^ф - коэффициент

стерезисных потерь,

а интенсивность изнашивания'по формуле:

1=0,04-р1'14-Е2пр37.Д

1,4

пр

н.

\0,28

Я.

/ 3^3,5.

а0

(3)

где ра - максимальное удельное давление на контактную поверхность, Па; ЛПр - приведенный комплексный параметр шероховатости поверхностей лотника и корпуса; - высота волны твердого материала, мкм; К„^ - раус вершмны волны твердого материала, мкм; ст0 - параметр'фрикционной ус-лости, МПа.

При восстановлении корпуса гидрораспределителя, как следует из фор-'лы (2), коэффициент внешнего трения золотниковой пары можно снизить еньшив фрикционные характеристики пары - т0 и р и повысив модуль упру-сти поверхности отверстия.

Из формулы (3) следует, что интенсивность изнашивания в значнтель-й степени зависит от коэффициента внешнего трения, комплексной шерохо-гости и параметра фрикционной усталости, характеризующего прочностные эйства материала поверхности отверстия. Кроме этого рельеф и параметры ¡роховатости должны быть такими, чтобы обеспечивалась гидроплотность единения. Это достигается созданием на восстановленной поверхности рель-а с замкнутыми полостями. В связи с этим наиболее пригодным методом сстановггния отверстий в чугунных корпусах гидрораспределителей является 1Н.

т У

Физическая сущность ЭИН материалов на чугунные поверхности з; ключается в том, что в процессе обработки графитовые включения в структур чугуна играют роль дополнительных микроэлектродов и существенно влияк на толщину покрытия, на его микротвердость, пористость и сплошность

Процесс разряда накопительных конденсаторов начинается после коро кого замыкания вершин шероховатостей детали и электрода, тепловое сосго ние которых может быть описано термодинамическим уравнением:

СУ^ = 7'/:2ПгРО[1 +ат('гк - Т0)Ь (

(И 4 Ькз

где С - теплоемкость, Дж/К; у -плотность вещества, г/см3; р„ - удельт электрическое сопротивление, Ом-см; % - плотность тока, А/см2; пг - число п тен контакта, шт.; к - коэффициент теплообмена, Вт/см2-К; а р - темперанрнь коэффициент линейного расширения, К"'; "Г0 и Тк начальная и конечная темп ратуры контактных поверхностей, К; Ькз - суммарная длина линии контак короткого замыкания, см; I - время короткого замыкания, с.

Процесс короткого замыкания сопровождается плавлением мостню связи электрическими разрядами. Проводимость межэлектродного промежуп в общем случае складывается из проводимостей зон фактического контакп воздушного промежутка и плазмы, образованной возникновением искры.

Эрозия электрода и перенос вещества на поверхность детали при коре ком замыкании происходит за счет асимметрии тепла в «горячей точке» мост ков связи, образующихся при замыкании электродов и электрических разряд в прилегающих зонах. Отрыв мостика происходит у основания электрода. 1 как скорость охлаждения расплавленного металла на поверхности детали I много выше. В связи с этим перенос материала направлен в сторону электро; находящегося дальше от наиболее нагретой точки.

Исследования процессов разрушения электродов при прохождении 1 крового разряда малой длительности в газовой среде и переноса разрушение материала электрической искрой на поверхность детали связаны с болыии: трудностями.

В первом приближении линейную зависимость прироста массы метал на поверхности детали при ЭИН за единицу времени можно представить виде:

уУ = (итн-т0)-ии-1об, где у и V - плотность, г/мм3 и объем, мм3 металла перенесенного на пове[ ность детали за время 10д; га - массовая скорость разрушения электрода за е.! ничный искровой разряд, г/мин; ти - длительность единичного импульса то мин; шд - масса разрушенного электрода за единичный искровой разряд, с брошенная в окружающую среду, г; ии - частота импульсов тока, вырабап ваемых генератором, Гц; 10д - время обработки до насыщения поверхности , тали наплавляемым материалом и достижении необходимой сплошности, мш

Объем материала, переносимого на обрабатываемую поверхность в е, ницу времени приближенно можно определить по формуле, мм3/мин:

dV dt

= y = awVkcc

(6)

где АДС - коэффициенты, зависящие от свойств сопряженных электродов; N = Л1ти - энергия единичного искрового разряда, Дж; J - сила тока единично-о искрового разряда, А; и - напряжение единичного искрового разряда, В; Кс -:оэффициент, учитывающий влияние на массоперенос разрядных емкостей, ключенных параллельно межэлектродному промежутку; Сп - коэффициент ¡ереноса материала эродированного электрода на поверхность детали.

Следовательно, толщину покрытия Ь образованную на единичной по-ерхности Б можно определить из формулы:

[АуА^КсСпНыз = (стт„ -т0);1)„'-<о5

Б Бу

Поиск рациональных режимов ЭИН деталей позволил разработать кри-ерий, связывающий толщину покрытия, скорость наплавки (производитель-юсть) и сплошность слоя (рис.2.). При этом необходимо выполнить условия: |ри максимальной производительности процесса, толщина нанесенного слоя

h =

(7)

Критерий выбора режимов ЭИН h

h>hH, сплошность слоя СПЛ>СПЛ ,

где hH и Спл* - необходимые нормативные толщина и сплошность слоя.

Как видно из рис.2.б. зоне максимальной производительности процесса ЭИН соответствует участок

О1-А1 с абсциссами от 0 до t д^1. Нормативное значение толщины покрытия обеспечивается в интервале В-К рис.2.а. с абсциссами от tß до t^-Оптимальное значение сплошности достигается на участке D-F рис.2.в. с абсциссами от tß до tp. Если наложить все три условия то видно, что они могут быть одновременно удовлетворены в интервале А-В.

Таким образом, основными критериями выбора режимов ЭИН являются заданная нормативная толщина hH и сплошность Спл* при максимальной производительности процесса. При этом приращение про-dh

!D tß U

Рис.2.

изводной — должно быть положи-dt

тельной.

-8В третьей главе приведены программа и методики исследования.

Микрометражные исследования проводились на партии гидрораспре/и лителей Р-75ВЗ, поступивших на ремонт. Выборка составила 20 гидрораспр«. делителей (60 золотниковых пар). Исследованиям подвергались наружны диаметр поясков золотника и внутренний диаметр поясков колодца корпуса.

ЭИН осуществляли на модернизированной установке «Элитрон-22БМ) Образцы, площадью 1см2, обрабатывали вибратором с возвратно - посту/« тельным вращающимся (10000 об/мин) и печатающимся движением стерж1к вого электрода, до получения максимальной толщины слоя. Образцы вшеци вали на весах ВЛР - 200 г, измеряли микрокатором и подвергали внешнему о( мотру, при этом определяли качество сформированного слоя и наличие в не дефектов.

Исследование микроструктуры слоя металлопокрытия осуществляли н микрошлифах, изготовленных по ГОСТ 2789-73, с помощью микроскопа МИ\ 8. Испытания на микротвердость проводили с помощью микротвердомер ПМТ-3 в соответствии с ГОСТ 9450-76.

Исследование микрогеометрических характеристик поверхностей обра-цов проводили согласно ГОСТ 2789-73 на профилографе-профиломегре «ТаЬ 5иг£-4».

Триботехнические испытания проводили в соответствии ГОСТ 23.22' 86 по схемам: поступательного движения, на машине трения СМТ-1 и возвра-но-поступательного на машинах трения ХОБАТ-1 и ХОБАТ-2.

Оценку качества восстановления и регулировку гидрораспределителе осуществляли при помощи стенда для приемосдаточных испытаний модет КИ-4815.

В четвертой главе приведены результаты исследований.

В результате микрометражных исследований получены функции ра< пределения износов, конусности, эллипсности поясков золотников и отверти корпуса. Анализ данных зависимостей позволяет сделать выводы: износ по; сков отверстий корпуса и золотников происходит неравномерно, у отверсти

корпусов (рис.3.) максимально изн; шивается поясок 3, минимально по: сок 1; средний износ 3 пояска больн

1 в 2,7 раза, а максимальный износ более чем в 2,3 раза. У поясков з< лотников (рис.4.) максимально изн; шивается поясок 6, минимально по: сок 2; средний износ 6 пояска больи

2 в 2,9 раза, а максимальный изнс более чем в 2,8 раза. Эллипснос: поясков отверстий корпуса, в сре, нем 3,55-4,48 мкм, при максимальнс величине 15-19 мкм; золотника, среднем 2,37-3,38 мкм, при мака мальной величине 8-21 мкм. Кону

Корпус гидрораспределителя Р-75. 1 2 3

/Г/77 ;

Рис.3.

Золотник гидрораспределителя Р-75.

I

Л

1 2 3

4 5 6

ШГ ГГ[

а б

а-а

ность поясков отверстии корпуса, в среднем 3,43-7,4 мкм, при максимальной величине 13-38 мкм; золотника, в среднем 1,43-3,07 мкм, при максимальной величине 3-16 мкм.

Исследования показывают, что только 6,6% деталей соединения не имеют отклонений геометрической формы. Минимальное и максимальное значение фактического зазора соединения «золотник - корпус» соответственно 21 и 91 мкм. среднее значение 51=48,3 мкм, коэффициент вариации у=0,36.

На рис.5, представлена плотность распределения зазора соединения «зо-ютник-корпус» подчиняющаяся закону Вейбулла в трехпараметрической фор-ие:

90

Рис.4.

Распределение зазора в соединении "золотник-корпус"

ОД = 0,055

ОД

0,021 0,018 0,015 0,012 0,009 0,006 0,003 0

З-Зт 40,78

.,25 -| •е

]

40,78 )

2,25

10 20 30 40 50 60 70 80 90 10 8, мкм

Рис.5.

при Б > где 5Т - средний конструктивно-технологический зазор, 8т=12,мкм.

При исследовании партии корпусов были выявлены следующие дефекты: точечные каверны, царапины и риски вдоль отверстия, царапины и риски по диаметру поясков отверстия, выкрашивание или вымывание зерен графита, скол кромок.

График изменения скорости объемной наплавки на поверхность чугуна СЧ21 в единицу времени, различными электродами приведен на рис. 6. Он построен с учетом влияния энергии единичного импульса, частоты импуль-га тока, емкости накопительных конденсаторов и коэффициента переноса разрушенного материала для участка наплавки О-А (рис.2.). Кроме этого учитываюсь влияние теплофизических параметров электродов и механических параметров вибратора, среды, в которой проводилась наплавка. Такой подход к определению скорости и толщины наплавки является оправданным на этапах накопления экспериментального и теоретического материала по восстановлению деталей методом ЭИН.

Все экспериментальные кривые толщины покрытия в зависимости от времени наплавки содержат: участок, где сплошность покрытия растет от нуля

до 60%; участок, где сплошност монотонно растет от 60% до 80 95%, затем монотонно падает д. 10-15%. Для всех исслед\емы материалов найдено оптимально

время наплавки 10ПТ, при которо' имеет место максимальна сплошность покрытия Прнмене ние вращающегося электрода со кращает время достижения мак симальной толщины покрытия существенно улучшай ею каче ство. Можно утверждать, что вс рассмотренные материаты 1лек тродов позволяют решить ¡адач восстановления изношенных 01 верстий даже на третьем режим работы установки. При этом переход на 4 и 5 режимы позволяет повысить про изводительность процесса в несколько раз. Особенно четко это проявляется пр использовании вращающегося электрода.

Металлографические исследования показали, что нанесенный слой сс стоит из окислов и фрагментов застывшего металла, нетравящегося белого ело и термодиффузионной зоны - подслоя. Структура белого слоя, для сочетани соединяемых металлов с близким химическим составом СЧ21+У10; СВ08Г2С Ст.З; 65Г, представляет собой, либо легированный аустенит с высокой микре

твердостью Н|д=3000...6400 Н/мм2, либо бесструктурный (безигольчагый) мар

тенсит с микротвёрдостью Нц=5400...9000 Н/мм:, либо легированный ауегеии + бесструктурный мартенсит. Структура нетравящегося белого слоя, пол\чен ного при ЭИН разнородных материалов СЧ21+Бр.ОЦС 5-5-5; Бр.ОФ 10-1 пре: ставляет собой твёрдый раствор легирующих или карбидообразуюших элемет тов, входящих в состав электродного материала, с железом, обогащенным \т.к. родом. Отбеливание чугуна в близи зоны контактирования с покрытием отсм ствует. Микротвердость покрытия вглубь зоны соединения снижается Наг большую микротвердость Н^ = 6820....7590 Н/мм2 имеет покрытие, получен ное при ЭИН чугуна СЧ21 сталью У10. Покрытия из стали 3, 65Г, сварочно проволоки СВ08Г2С и меди М1 имеют, практически, одинаковую микротвер дость Н|д = 4000....7600 Н/мм'. Микротвердость покрытия из меди М1 соски

ляет Н^ = 4200....5250 Н/мм2, что, приблизительно, соответствует мпкротвер

дости стали 45 после термообработки Н1*С 45...50 и на порялок выше микре твердости меди М1 в исходном состоянии. Установлено, что плотность нокрь тий, полученных ЭИН, независимо от наносимого материала, соаавляе Рпл =70-98%, при их сплошности вдоль зоны соединения Спл = 65-95 °ч>. прт чем сплошность выше 90% имеют покрытия из стали У10 и меди М1.

Изменение скорости наплавки (в объемах) на чугун СЧ21 различными электродами

мм'/м* н

'к J к

II. ' г /Л

N / * Г . у \ К

А 1

о—« '-Г--*

1 2 3 4 5 6 7

• 3 режим ■ 4 режим —А—5 рС/кнм

1-СтЗ: 2-БрОЦС 555; 3-У 10; 4-БрОФ 10-1; 5-Св08Г2С; 6 - 65Г; 7 - М1 Рис.6.

Результаты микрогеометрических характеристик поверхностей показа-ш, что нанесенный слой образует нерегулярную шероховатость, одинаковую зо всех направлениях. Существенная особенность микрорельефа таких покрытий заключается в создании не сквозных масляных карманов, что обеспечивает снижение коэффициента трения и препятствует утечки жидкости. На основании проведенных исследований можно заключить, что у восстановленного покрытия, комплексный параметр (Д=3,7Т0"2 мкм) в 1,9 раза меньше чем у нового, а после доводки чугунным притиром (Д-3,2Т0"' мкм) в 21,9 раза. Таким обра ¡ом. поверхность, обработанная методом ЭИН с последующей доводкой должна обладать хорошей несущей способностью.

По результатам обработки экспериментов на прирабатываемость при поступательном движении, для исследуемых материалов металлопокрытия определены (табл.1.): максимальная лагрузка Рмгт, МПа характеризующая нред-задирное состояние, минимальный коэффициент трения Гт|п и соответств\ю-щая ему оптимальная нагрузка Роп , МПа, интенсивности изнашивания колодки 1К и ролика 1р.

Таблица 1.

Сводная таблица результатов эксперимента на трение при поступательном движении

! Материал металлопокрытия I Р 1 М П. ' МПа Р гоп> МПа Г . 'шш 1к | 'р.

Св08Г2С 20,96 12,48 0,131 7,1-10'" ' 5,99 10 ''

1 СтЗ 17,96 5,0 0,130 7,83-10"" | 5,1 МО"" |

; у-ю 20,96 9,98 0,167 5,94-10"" , 7,0 МО'" ,

1 65Г 21,96 7,5 0,114 6,12-10"" | 6,42-10"" ;

, БрОЦС 555 20,96 12,48 0,149 6,27-10'" ! 4,18-10 " ,

' БрОФ 10-1 22,96 12,48 0,16 6,52-10'" ! 4,18-10"" '

| М-1 20,96 14,97 0,129 5,87-10'" ! 2,94-10 "

! СЧ21 (базовая по! верхность) 23,95 12,46 0,139 9,11-10"" ! 6.72-10 " , 1

При испытаниях пары трения «золотник - корпус» по схеме возвратно-поступательного движения на грани заедания обнаружено, что при контактных нагрузках ~(8...12) МПа, что соответствует удельной контактной нагрузке на поверхности отверстия корпуса гидрораспределителей в условиях экспл\ата-ции, начинают появляться отдельные затемненные полосы шириной 0,2. 0.5 мм. Вплоть до максимальной нагрузки, равной ~ 27 МПа, катастрофического увеличения коэффициента трения не отмечалось.

На рис.7, изображены зависимости коэффициента трения £ в «мертвой» точке от повышения нагрузки. Коэффициент трения нового соединения в пределах эксплуатационных давлений 6,0...8,0 МПа) изменяется от 0.27 до 0,23. У соединений с восстановленными сегментами втулок коэффициент трения в «мертвых» точках меньше в два и три раза. Лабораторные испытания показали,

Зависимость коэффициента трения в «мертвой» точке соединения «кольцо-сегмент втулки»

0,25

0,20

0,15

0,10

что время приработки пары трения «стальное кольцо-сегмент втулки восстановленный медью» сократилось в 1,6 ра!а, коэффициент трения в зоне максимальной скорости относительного скольжения составил 0,118, интенсивность изнашивания соединения снизилась в 1,7 раза. Выявлены два диапазона контактных давлений - до 9,0 МПа, в пределах которого коэффициент трения с возрастанием контактного давления слабо убывает и диапазон 10...12,5 МПа, где коэффициент трения резко возрастает.

В процессе испытания обнаружено, что до нагрузки 27,0 МПа заедание восстановленных пар трения «кольцо-сегмент втулки» не происходит, а предзадирное состояние возникает при нагрузке -11,5 МПа, т.е. восстановленные пары трения обладают высоким запасом прочности по критерию задироетойкости.

1

\ /

! 3 2

X,

4

0

2

4 6 8 10 Р, МПа 1 - новый сегмент втулки - кольцо, 2 - сегмент втулки с наплавкой на поверхность стали У-10 - кольцо; 3 - сегмент втулки с наплавкой на поверхность стали Св08Г2С -кольцо; 4 - сегмент втулки с наплавкой меди М1 - кольцо

Рис.7.

Утечки рабочей жидкости с увеличением давления при постоянном технологическом зазоре

<3, мм3/мин

Р, МПа

А Значения утечек гидрораспределителей восстановленных ЭИН © Значения утечек гидрораспределителей восстановленных перекомплектовкой Рис.8.

Испытания на гидроплотность восстановленных соединений показали, что утечки восстановленных соединений методом ЭИН с технологическим зазором 6-8 мкм с увеличением давления в гидросистеме с 7 до 12 МПа находятся в пределах 1,9-3 мм3/мин (рис.8.), что соответствует допустимому значению по ТК 70.0001.018-81. Гидроплотность соединений восстановленных перекомплектовкой с тем -же технологическим зазором при давлении в гидросистеме 7 МПа ниже в 1,3 раза.

-13В пятой главе приведены практические рекомендации для восстановле-ия изношенных отверстий в чугунных корпусах гидрораспределителе'й, рас-читан экономический эффект от внедрения разработанной технологии.

Технологический процесс восстановления отверстий в корпусах гидро-аспределителей включает в себя следующие операции: мойку (чистку), дефекацию, притирку (для выведения следов износа), ЭНН, доводку чугунным при-иром до обеспечения нормативного зазора, контрольную (контроль соединена по гидроплотности). Разработанный технологический процесс внедрен в роизводство на АО "Вельский РМЗ" Архангельской области и специализиро-анном участке по ремонту гидроаппаратуры тракторов и автомобилей Красно-пободского РТП республики Мордовия. Экономический эффект внедрения редлагаемой технологии восстановления отверстий в корпусах гидрораспре-елителей ЭИН составил 19935 рублей на программу ремонта 300 гидрораспре-елителей в год.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ микрометражных данных показал, что ресурс гидрораспреде-ителей лимитируется низкой износостойкостью деталей соединения «золотник корпус», коэффициент повторяемости дефекта равен 1. Установлено, что ме-эдом перекомплектовки можно восстанавливать не более 34% соединений, ос-альные 66% необходимо восстанавливать нанесением слоя металлопокрытия, олщина нанесенного слоя должна компенсировать: припуски на выведение ¡юдов .износа и исправление геометрической формы золотника и отверстия орпуса; износ золотника и отверстия корпуса; припуск на финишную обработ-у восстановленного отверстия. Для соединения с максимальным износом -,091 мм необходимо нанести слой толщиной 0,145 мм, с минимальным изно-эм - 0,021 мм слой толщиной 0,040 мм на диаметр отверстия корпуса.

2. Исследованием условий взаимодействия рабочих поверхностей дета-ей узла трения «золотник - корпус» гидрораспределителя установлено, что по-ысить его износостойкость можно за счет снижения коэффициента внешнего рения, повышения прочностных свойств материала поверхности отверстия, меньшения приведенного комплексного параметра шероховатости.

3. Выявлено, что наибольшую скорость наплавки при зарядном токе =0,6 А, напряжении на накопительном конденсаторе 67 В, энергии разряда ,28 Дж имеет электрод из меди марки М1 - 0,833 мм3/мин; при зарядном токе =2,6 А, напряжении на накопительном конденсаторе 96 В, энергии разряда ,81 Дж электрод из стали 65Г -3,5 мм3/мин и при зарядном токе 1=3,8 А, наряжении на накопительном конденсаторе 96 В, энергии разряда 1,66 Дж элек-:юд из стали 3 -5,0 мм3/мин. Установлен критерий выбора режимов ЭИН для азличных электродов. При этом применение вращающегося электрода увели-ивает скорость нанесения покрытия в 1,5 - 2,5 раза, а толщину покрытия до рех раз. Установлено, что электроды из меди позволяют получить слой необ-одимой толщины и сплошности для восстановления изношенных соединений золотник-корпус».

-144. Установлено, что нанесенный слой состоит из трех зон: окислов фрагментов застывшего металла, нетравящегося.«белого» слоя и термодифф зионной зоны. Структура «белого» слоя для сочетаний соединяемых металлов близким химическим составом СЧ21 + У10; Св08Г2С; 65Г; Ст.З представляв собой, либо легированный аустенит (Нд =3000 - 6400 Н/мм"), либо бесстру

турный мартенсит (Н^ =5400-9000 Н/мм"), либо легированный аустеж плюс бесструктурный мартенсит. Структура нетравящегося «белого» слоя п лученного при ЭИН разнородных материалов СЧ21 + М1; БрОЦС 555; БрОФ 1 1 представляет собой твердый раствор легирующих или карбидообразуклш элементов, входящих в состав электродного материала, с железом, обогаше ным углеродом. Основной металл из чугуна СЧ21 как в исходном состояни так и после обработки ЭИН имеет структуру перлита с пластинчшым I раф том. Отбеливание чугуна в близи зоны контактирования с покрытием отсутс вует.

Микротвердость покрытия из меди составляет 4200-5250 Н/мм2, чт приблизительно соответствует микротвердости стали 45 после термообработк и на порядок выше твердости меди в исходном состоянии.

5. Микрогеометрические исследования показали, что поверхность н плавленного слоя образует нерегулярную шероховатость, одинаковую во во направлениях. Особенность микрорельефа таких поверхностей заключается образовании не сквозных масляных карманов, что препятствует утечки жидк сти и обеспечивает снижение коэффициента трения. Комплексный параметр в 1,9 раз меньше, чем у новой поверхности, а после доводки чугунным прит ром - ниже в 21,9 раз, что обеспечивает высокую несущую способность восст новленного соединения.

6. Лабораторные испытания показали, что время приработки пары тр ния «стальное кольцо - сегмент втулки восстановленный медью» сократилось 1,6 раза, коэффициент трения в зоне максимальной скорости относительно скольжения составил 0,118 при коэффициенте вариации 0,23, интенсивное изнашивания соединения снизилась в 1,7 раза. Медный слой износился в теч нии 400 часов испытаний на 15 мкм. Выявлены два диапазона контактных да лений - до 9,0 МПа, в пределах которого коэффициент трения с возрастали! контактного давления слабо убывает и диапазон в пределах 10....12,5 МПа, г коэффициент трения резко возрастает. Коэффициент трения нового соединен

- в пределах эксплуатационных давлений (~ 6,0...8,0 МПа) изменяется от 0,27 , 0,23. У соединений с восстановленными сегментами втулок коэффициент тр ния в «мертвых» точках меньше в два и три раза.

В процессе испытания обнаружено, что до нагрузки 27,0 МПа заедан восстановленных пар трения «кольцо-сегмент втулки» не происходят, а пред-дирное состояние возникает при нагрузке ~11,5 МПа, т.е. восстановленные г ры трения обладают высоким запасом прочности по критерию задиростойк сти.

7. По результатам эксплуатационных испытаний средний ресурс гид;: распределителей с восстановленными ЭИН отверстиями корпусов состав

-15470 моточасов (нижняя доверительная граница 6240 моточасов, верхняя 6485 оточасов), что на 67 % выше ресурса серийных сборочных единиц

8. Впервые разработан технологический процесс восстановления оперши в чугунных корпусах гидрораспределителя Р-75 (80) нанесением слоя ме-гпопокрыгия, подана заявка на изобретение (письмо от 17 0-! 2000 ) Техноло-1я внедрена на АО '"Вельский РЗМ" Архангельской области и Краенос.юбод-ком РТП республики Мордовия. Экономический эффект ог внедрения соаа-ил 19935 рублей на программу ремонта 300 гидрораспределителей в год-

Основные положения диссертации опубликованы в следующих рабо-

¡IX:

1. Величко С.Д.. и др Результаты исследования дефектов и ичносов кор-усов гидрораспределителей. В кн.: Состояние и перспективы восстановления, трочнения и изготовления деталей. Магериаты научно-нракшческой конфе-:нции. - М.: ГОСНИТИ, 1999. - С.94-97.

2. Величко С.А., и др. Экспериментальная оценка времени элекгроис-ювой наплавки различных электродов на чугунные детали, В кн.: Состояние и -•рспективы восстановления, упрочнения и изготовления деталей. Ма1ериалы зучно-практической конференции. -М.: ГОСНИТИ, 1999. - С. 151-154.

3. Величко С.А.. и др. Триботехнические испытания пары трения «чу-'нная колодка, на рабочую поверхность которой нанесено покрытие из раз-1чных материалов - стальное кольцо». В кн.: Состояние и перспективы вос-ановления, упрочнения и изготовления деталей. Материаты научно-зактической конференции. - М.: ГОСНИТИ, 1999. - С.103-105.

4. Величко С.А. и др. К выбору электрического режима электроискровой Зработки. В кн.: Организационные, философские и технические проблемы соименных машиностроительных производств. Материалы всероссийской на-шо-практической конференции. - Рузаевка. 2000. - С.5 -6.

5. Восстановление корпусов гидрораспределителей электроимпульсным жированием. В кн.: Восстановление и упрочнение деталеГ' - современный эф-гктивный способ повышения надежности машин. Тезисы семинара. - М.: НИИТУВИД «Ремдеталь», 1998. - С. 15-17, (в соавторстве).

6. Исследование эксплуатационных износов'и перспективы восстанов-:ния золотниковых отверстий корпусов гидрораспределителей Р75-'80 В кн.: беспечение надежности машин при эксплуатации и ремонте. Материал 1,1 все-1ссийск0й научно-технической конференции. - Саранск, 1998. - С.52-54, (в со-торстве).

7. Кинематическая модель электроискрового легирования. В кн.: Обесценив надежности машин при эксплуатации и ремонте. Материал всерос-йской научно-технической конференции. - Саранск, 1998. - С.55 -58, (в соав-рстве).

8. Проблема достоверности оценок при проведении микроме !ража пре-13ионных соединений. В кн.: Организационные, философские и технические юблемы современных машиностроительных производств. Материалы всерос-

сийской научно-практической конференции. - Рузаевка, 2000 - С.74 -76. (в сс авторстве)

9. Выбор электродов для восстановления золотников элекфоимпулм. ным легированием. Современные материалы, оборудование и 1е\но.кчии \п рочнеиия и восстановления деталей машин. Тематический сборник - Новош лоцк, 1999. - С.42-45, (в соавторстве).

10. Исследование долговечности золотников распредели гелей шдрав.ц ческих приводов и разработка технологии их восстановления. Отчет о 111II' (s; ключительный). М.: ВНИИТУВИД «Ремдеталь», № гос. per. 01 9.7000SS6: инв.№ 02.9.90000086. 1998г. 68 с. (в соавторстве).

11. Исследовать способ и разработать ресурсосберег ающую гехнолопн восстановления корпусов гидрораспределителей типа р75'80. Отчет о НИР М ВНИИТУВИД «Ремдеталь», № гос. per. 01.9.90007044, инв. № 02.20.0000121 1999. - 236 с. (в соавшретве).

12. Исследование покрытий деталей, нанесенных электроимпч.тьсны методом. Отчет о НИР. М.: ВНИИТУВИД «Ремдешль-, .V: юс. ре 01.9.90000312, инв.№ 02.99.0006307, 1999г. 111 с. (в соавторстве).

Подписано в печать 27.04 2000 г. Объем 1,0 п л _Тираж ЮОэкз Заказ № 715._

Типография Издательства Мордовского университета 430000, Саранск, ул. Советская, 24

ВВЕДЕНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА,

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 .Причины нарушения работоспособности гидравлических распределителей

1.2.Способы восстановления соединений золотник-корпус» гидравлических распределителей

1.3.Реализация процесса электроискровой наплавки

1.4.Технологические параметры процесса и свойства поверхностей, полученных методом электроискровой обработки

1.4.1 .Электрические режимы установок и время обработки поверхностей

1,4.2.Выбор материала электрода

1.4.3 .Толщина покрытия

1.4.4.Равномерность слоя покрытия

1.4.5.Физико-механические свойства покрытия 36 1.5 Цель и задачи исследования

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ К

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМ ИССЛЕДОВАНИЯМ

2.1 .Обоснование толщины слоя металлопокрытия

2.2.Условия взаимодействия рабочих поверхностей узла трения «золотник - корпус» гидрораспределителя и пути повышения его триб^технических свойств

2.3.Основные теоретические зависимости процесса электроискровой наплавки различных материалов на рабочие поверхности чугунных деталей

2.4.Толщина покрытия и выбор режимов электроискровой наплавки

ГЛАВА 3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКИ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 .Программа исследований

3.2.Методика исследования эксплуатационных износов и дефектов деталей соединения «золотник-корпус» гидрораспределителей

3.3.Методика выбора режимов работы установки и времени наплавки поясков при восстановлении корпусов гидрораспределителей

3.4.Методика металлографических исследований покрытий, полученных методом электроискровой наплавки

3.5.Методика микрогеометрических исследований покрытий, полученных методом электроискровой наплавки

3.6.Методика исследования триботехнических свойств покрытий, полученных методом электроискровой наплавки, применительно к восстановлению корпусов гидрораспределителей

3.7.Методика стендовых и эксплуатационных испытаний восстановленных гидрораспределителей

ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1.Результаты исследования дефектов и износов деталей соединения «золотник-корпус» гидрораспределителей

Экспериментальная оценка скорости и коэффициентов для расчета толщины наплавки

4.3.Результаты выбора рабочих материалов, режимов работы установки и времени наплавки поясков при восстановлении чугунных корпусов гидрораспределителей

4.4.Результаты металлографических исследований покрытий, полученных методом электроискровой наплавки

4.5.Результаты микрогеометрических исследований покрытий, полученных методом электроискровой наплавки .6.Результаты оценки триботехнических свойств покрытий, полученных методом электроискровой наплавки

4.7.Результаты стендовых и эксплуатационных испытаний восстановленных гидрораспределителей

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОТВЕРСТИЙ В КОРПУСАХ ГИДРОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЕЙ И ОЦЕНКА ЕГО ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ э. 1 .Разработка технологического процесса восстановления отверстий в корпусах гидрораспределителей электроискровой наплавкой 140 5.2.Расчет экономической эффективности разработанного технологического процесса

Современное сельскохозяйственное производство оснащено разнообразной сложной техникой, работа которой зависит от наиболее нагруженных деталей.

Ремонт сельскохозяйственной техники связан со значительными затратами материальных, трудовых и денежных средств. Почти 40% металла расходуется на изготовление запасных частей, которые в основном и определяют себестоимость ремонта машин [1]. В связи с этим, в настоящее время большое внимание уделяется использованию в народном хозяйстве вторичных материальных ресурсов, поскольку их максимальное вовлечение в народнохозяйственный оборот является неотъемлемой частью работы по экономии средств.

Известно, что детали современных машин и механизмов выбраковывают при очень малых износах. Например, свыше 85% деталей автомобилей, тракторов и некоторых других самоходных сельскохозяйственных машин становятся неработоспособными при износах до 0,2-0,3 мм, т.е. при потерях массы, составляющих десятые и даже сотые доли процента от массы самих деталей. При этом значительное количество элементов и поверхностей деталей вообще не изнашивается, что позволяет весьма эффективно использовать большинство выбракованных деталей для их восстановления.

В современной сельскохозяйственной технике все шире находят применение различные гидравлические устройства. Они позволяют повысить производительность труда, улучшить условия работы механизатора.

Одним из наиболее сложных и ответственных агрегатов в гидросистеме, наряду с гидронасосами и гидроцилиндрами, является гидрораспределитель. От надежности его работы зависит производительность гидроагрегата. Между тем известно, что нормативный 80%-ный ресурс гидрораспределителя составляющий 6 тыс. моточасов, по данным рядовых эксплуатационных испытаний [2], в условиях загрязненной рабочей жидкости составляет не более 2.3 тыс. моточасов. Дефицит гидрораспределителей как запасных частей составляет более 50% от требуемого количества [3]. Недостаточно высокий ресурс гидрораспределителей объясняется, в основном, низкой износостойкостью пары «золотник-корпус».

В связи с этим поиск новых не стандартных технологических решений восстановления и повышения износостойкости вышеуказанного соединения, за счет улучшения физико-механических свойств рабочих поверхностей, с использованием высокотехнологичного и экологически безопасного оборудования, является весьма актуальной задачей.

Анализ проблемы определил цель исследования - повышение долговечности отремонтированных гидрораспределителей путем разработки эффективной технологии восстановления корпусов методом электроискровой наплавки (ЭИН).

Объект исследования - изношенные и восстановленные корпуса гидрораспределителей Р75-В-024В и Р80-23.20.024 гидросистем тракторов, автомобилей, сельскохозяйственных и других машин.

Научная новизна работы:

- получены распределения износов, эллипсности и конусности поясков отверстий корпусов гидрораспределителей.

- теоретически и экспериментально обоснована возможность восстановления изношенных отверстий чугунных корпусов гидрораспределителей ЭИН, обеспечивающая исходный зазор соединения «золотник -корпус» и повышение его долговечности;

- установлена зависимость толщины покрытия от электрических режимов генераторов импульса тока, наплавочного электрода и электромеханических характеристик вибраторов;

- обоснована связь между качеством покрытия и временем ЭИН при максимальной производительности процесса;

- определены триботехнические характеристики соединения «золотник -корпус», изношенное отверстие которого, восстановлено методом ЭИН.

Практическая значимость работы заключается в разработке новой технологии восстановления отверстий чугунных корпусов гидрораспределителей методом ЭИН.

Реализация результатов исследования. Результаты исследований внедрены на АО «Вельский РМЗ» Архангельской области и специализированном участке по ремонту гидроаппаратуры тракторов и автомобилей Крас-нослободского РТП республики Мордовия, переданы в виде отчетов во ВНИИТУВИД «Ремдеталь», а так же используются в учебном курсе на кафедре «Технический сервис машин» ИМЭ Мордовского государственного университета.

Апробация. Основные положения и результаты работы были доложены на Международных Огаревских чтениях Мордовского госуниверситета (г. Саранск, 1998, 1999 г.г.), на конференциях профессорско-преподавательского состава ИМЭ Мордовского госуниверситета (г. Саранск, 1998, 1999 г.г.), на научно-практической конференции «Состояние и перспективы восстановления, упрочнения и изготовления деталей» (г. Москва, 1999г.), а так же на всероссийской научно-технической конференции «Организационные, философские и технические проблемы современных машиностроительных производств» (г. Рузаевка, 2000 г.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 12 печатных работ, в том числе 3 научно-исследовательских отчета, прошедших государственную регистрацию.

Работа выполнена на кафедре «Технического сервиса машин» Института механики и энергетики Мордовского государственного университета имени Н.П.Огарева и во ВНИИТУВИД «Ремдеталь» в соответствии с научно-технической программой РАСХ, по теме 5.99.08.11/12.05.11, № гос. per. 01.9.90007044.

4.1.Результаты исследования дефектов и износов деталей соединения «золотник-корпус» гидрораспределителей

В соответствии с поставленной задачей исследования дефектов и износов золотниковых пар гидрораспределителей, с целью заменить расточку отверстий на наплавку, был проведен микрометраж деталей, согласно методике представленной в п.3.2.

В результате исследований было установлено:

1. Износ поясков отверстий корпуса и золотников происходит неравномерно. У отверстий корпусов максимально изнашивается поясок 3 (рис.3.3), минимально поясок 1. Средний износ 3 пояска больше 1 в 2,7 раза, а максимальный износ - более 2,3 раза и составляет 50 мкм при среднем значении 17,2 мкм. У поясков золотников гидрораспределителей максимально изнашивается поясок 6 (рис.3.2.), минимально поясок 2. Средний износ 6 пояска больше 2 в 2,9 раза, а максимальный износ более 2,8 раза и составляет 45 мкм при среднем значении 14,2 мкм.

В соответствии с выводами Мясоедова Н.С. [17] фактический износ пояска отверстия корпуса превышает допустимый в 2,1 раза, а золотника в 2 раза. Поясок отверстия корпуса изнашивается в 1,2 раз интенсивнее, чем золотника, из чего следует, что исследуемая партия гидрораспределителей эксплуатировалась при загрязненной жидкости содержащей несгораемых примесей менее 0,04%.

На рис. 4.1.-4.2. представлены плотности распределения максимальных износов поясков отверстий корпусов и золотников подчиняющиеся закону Вейбулла в двухпараметрической форме:

Распределение максимальных износов поясков отверстий корпусов гидрораспределителей

О 5 10 15 20 25 30 35 40 45 и, мьсм

Рис.4.1.

Распределение максимальных износов поясков золотников гидрораспределителей

0 5 10 15 20 25 30 35 40 Ц мкм f (U) = -а b fu^"1 и u Т т\ Ь u vay где U - значения максимальных износов поясков отверстий корпусов и золотников, мкм.

Основные статистические характеристики и параметры закона распределения максимальных износов поясков отверстий корпусов и золотников представлены в таблице 4.1.

2. Отклонение геометрической формы: а) эллипсность поясков отверстий корпуса, в среднем 3,55-4,48 мкм, при максимальной величине 15-19 мкм; золотника, в среднем 2,37-3,38 мкм, при максимальной величине 8-21 мкм.

На рис. 4.3.-4.4. представлены плотности распределения максимальной эллипсности поясков отверстий корпусов и золотников подчиняющиеся закону Вейбулла в двухпараметрической форме:

Эл

Ь f (Эл) = а

V а J и; где Эл - значения максимальной эллипсности поясков отверстий корпусов и золотников, мкм.

Основные статистические характеристики и параметры закона распределения максимальной эллипсности поясков отверстий корпусов и золотников представлены в таблице 4.1. б) конусность поясков отверстий корпуса, в среднем 3,43-7,4 мкм, при максимальной величине 13-38 мкм; золотника, в среднем 1,43-3,07 мкм, при максимальной величине 3-16 мкм.

На рис. 4.5.-4.6. представлены плотности распределения максимальной конусности поясков отверстий корпусов и золотников подчиняющиеся закону Вейбулла в двухпараметрической форме:

Распределение максимальной эллипсности поясков отверстий корпусов гидрораспределителей

Р(Эл)

0,09 ■ 0,08 ■ 0,07 -0,06 -0,05 ■ 0,04 ■ 0,03 -0,02 -0,01 -0 0

10

15

Эл, мкм

Рис.4.3.

Распределение максимальной эллипсности поясков золотников гидрораспределителей

12 Эл,мкм

Распределение максимальной конусности поясков отверстий корпусов гидрораспределителей

Рис.4.5.

Распределение максимальной конусности поясков золотников гидрораспределителей

0 2 4 б 8 К, мкм

Г(К) = а лЬ-1

V а у акЛЬ где К - значения максимальной конусности поясков отверстий корпусов и золотников, мкм.

Основные статистические характеристики и параметры закона распределения максимальной конусности поясков отверстий корпусов и золотников представлены в таблице 4.1.

Исследования показывают, что только 6,6% деталей соединения не имеют отклонений геометрической формы, что очень важно при организации процесса перекомплектовки.

1. Современные способы восстановления изношенных деталей машин, ГОСАГРОПРОМ СССР. М., 1987. - 29с.

2. Дидур В.А., Малый Ю.С. Эксплуатация гидроприводов сельскохозяйственных машин. М.: Россельхозиздат, 1982. - 127 с.

3. Тихонов A.A. Обоснование и разработка технологии алитирования при ремонте деталей гидроагрегатов сельскохозяйственной техники. -Автореф. дисс.-.к.т.н., -Нижний Новгород., 1991. -18 с.

4. Исследование долговечности золотников распределителей гидравлических приводов и разработка технологии их восстановления. Отчет о НИР (заключительный). М.: ВНИИТУВИД «Ремдеталь», № гос. per. 01.9.70008867, инв.№> 02.9.90000086, 1998г. 68 с.

5. Якушенкова Т.А. Гидравлические приводы мелиоративных машин. -М.: Колос, 1967.- 187 с.

6. Фрумикс И.В. Гидравлическое оборудование тракторов, автомобилей и сельхозмашин. М.: Колос, 1971. - 440 с.

7. Барышев В.И. Повышение технического уровня и надежности гидропривода тракторов и сельхозмашин в эксплуатации. Автореф. дисс. . докт. техн. наук. М., 1991. - 47 с.

8. Исследовать способ и разработать ресурсосберегающую технологию восстановления корпусов гидрораспределителей типа Р75/80. Отчет о НИР. М.: ВНИИТУВИД «Ремдеталь», № гос. per. 01.9.90007044, инв. № 02.20.0000120, 1999.-236 с.

9. Черкун В.Е. Ремонт тракторных гидравлических систем. М.: Колос, 1984.-253 с.

10. Нилов Н.И. Методические рекомендации по технологии ремонта гидравлической аппаратуры. М.: Центр научно-технической информации и рекламы, 1988. - 36 с.

11. Мясоедов Н.С. Исследование износа золотниковых пар распределителей Р75-ВЗ тракторной гидросистемы. Труды ГОСНИТИ, том 8. М., 1966. С.57-62.

12. Кириллов Ю.И. и др. Агрегаты гидроприводов сельскохозяйственной техники. Технические требования на капитальный ремонт. ТК 70.0001.018-81. М.: ГОСНИТИ, 1981. - 160 с.

13. Проников A.C. Надежность машин. М.: Машиностроение, 1978.592 с.

14. Хайкин Э.Л., Лебедев О.В. Основы эксплуатации гидроприводов систем машин применяемых в хлопководстве. Ташкент: Фан, 1982. - 144с.

15. Сырицин Т.А. Надежность гидро- и пневмопривода. М.: Машиностроение, 1981. - 253 с.

16. Ионов П.А. Выбор оптимальных режимов восстановления изношенных деталей электроискровой наплавкой. Автореф. дисс.к.т.н., -Саранск, 1999. - 18 с.

17. Мясоедов Н.С. К методике исследования износа золотниковых пар распределителей Р75-ВЗ. Труды ГОСНИТИ, том 5. М., 1964.

18. Мясоедов Н.С. Исследование работы распределителя гидросистемы трактора. //Техника в сельском хозяйстве, № 9, 1964.

19. Борисов Г. А. Исследование технологического процесса хромирования в саморегулирующихся электролитах применительно к восстановлению золотниковых пар тракторных гидроагрегатов сельскохозяйственного назначения. Автореферат дисс.к.т.н., М., 1976. -16 с.

20. Миклин В.Г. Исследование и разработка технологического процесса восстановления давлением прецизионных деталей тракторных гидрораспределителей. Автореферат дисс.к.т.н., Саратов, 1983. - 19с.

21. Справочная книга по отделочным операциям в машиностроении. /Под ред. Космачева И.Г., JL: Лениздат, 1966. 544 с.

22. Бабаев С.Г. и др. Алмазное хонингование глубоких и тонких отверстий. М.: Машиностроение, 1978 103с.

23. Хворостухин Л.А., Машков В.М. и др. Обработка металлопокрытий выглаживанием. М.: Машиностроение, 1980 147с.

24. Лазаренко Б.Р. Инверсия электрической эрозии металлов и методы борьбы с разрушением электрических контактов. Автореф. дисс.к.т.н., М., 1943.-22с.

25. Золотых Б.Н. Физические основы электроискровой обработки металлов. М.: Гостехиздат, 1953. - 107с.

26. Золотых Б.Н. О физической природе электроискровой обработки металлов. В кн.: Электроискровая обработка металлов, вып. 1 - М.: Изд-во АН СССР, 1957. - С.38-69.

27. Золотых Б.Н., Круглов А.И. Тепловые процессы на поверхности электродов при электроискровой обработки металлов. В кн.: Проблема электрической обработки металлов, вып. 1 - М.: Изд-во АН СССР, 1960. -С.65-76.

28. Золотых Б.Н. О расчете технологических характеристик процесса размерной электроискровой обработки токопроводящих материалов. В кн.: Проблемы электрической обработки металлов, вып. 1 - М.: Изд-во АН СССР, 1960. - С.221-232.

29. Золотых Б.Н. Основные вопросы качественной теории электроискровой обработки в жидкой диэлектрической среде. В кн.: Проблемы электрической обработки металлов, вып. 1 - М.: Изд-во АН СССР, 1962.-С.5-43.

30. Золотых Б.Н., Мельдер P.P. Физические основы электроэрозионной обработки. М.: Машиностроение, 1977. - 43с.

31. Некрашевич И.Г., Бакуто И.А. К вопросу о механизме электрической эрозии металлов. В кн.:Сб. научных трудов ФТИ АН БССР, вып.2. - Минск: Изд-во АН БССР, 1955. - С. 167-176.

32. Бакуто И.А. О зависимости электроэрозионного эффекта от электрического режима разряда. В кн.: Сб. научных трудов ФТИ АН БССР, вып.5. - Минск: Изд-во АН БССР, 1959. - С.213-222.

33. Некрашевич И.Г., Бакуто И.А. Механизм эрозии металлов при электрическом импульсном разряде. В кн.:Сб. научных трудов ФТИ АН БССР, вып.6. - Минск: Изд-во АН БССР, 1960. - С.193-215.

34. Некрашевич И.Г., Бакуто И.А. К вопросу о современном состоянии теоретических представлений об электрической эрозии металлов. В кн.Электроискровая обработка металлов. - М.: Изд-во АН СССР, 1963. -С.24-28.

35. Намитоков К.К. К вопросу о возникновении и развитии низковольтных разрядов. В кн.Электроискровая обработка металлов. - М.: Изд-во АН СССР, 1963. - С.44-55.

36. Намитоков К.К. Электроэрозионные явления. М.: Энергия, 1978.-456с.

37. Красюк Б.А. Исследования некоторых процессов, происходящих при электрической обработке металлов. Автореферат дисс.д.т.н., М. ИМЕТ им. Байкова, 1950. - 43с.

38. Головейко А.Г. Исследование процессов на электродах в условиях мощного импульсного разряда. Автореф. дисс. к.ф-м.н. Минск., 1969. - 27с.

39. Буравлев Ю.М., Рудневский Н.К., Грикит И.А. Спектральный анализ металлов и сплавов. Киев. Техника, 1976. - 190с.

40. Левченко A.A. Исследование физических процессов на электродах при искровых разрядах. Автореф. дисс. к.т.н. Харьков., 1963. - 16 с.

41. Бурумкулов Ф.Х. и др. Электроискровая обработка деталей. В кн.: Восстановление и упрочнение деталей машин. Труды ВНИИТУВИД «Ремде-таль». М.: ГОСНИТИ, 1999. - С.171-203.

42. Сафронов И. И. Исследование возможности применения карбидных и соединений титана, ниобия, циркония и хрома в качестве электродов для электроискрового легирования. Автореф. дисс. к.т.н. Киев, 1967. - 29с.

43. Верхотуров А.Д. Исследование закономерностей процесса электроискрового легирования поверхностей тугоплавкими металлами и соединениями. Автореф. дисс. к.т.н. Киев, 1971. - 34 с.

44. Сычев B.C. Исследование электроискрового легирования переходных металлов четвертой шестой групп тугоплавкими боридами. Автореф. дисс. к.т.н. - Киев, 1973. - 17 с.

45. Коробейник В.Ф. Повышение стойкости материала прокатных валков способом электроискрового легирования. Автореф. дисс. к.т.н. Харьков, 1980.-24 с.

46. Михайлюк А.И. Влияние электроискрового легирования металлических поверхностей на их износостойкость. Автореф. дисс. к.т.н. М., 1990. - 16 с.

47. Терехов Д.Ю. Оптимизация технологии восстановления чугунных коленчатых валов плазменным напылением с одновременным электроискровым легированием покрытий. Автореф. дисс. к.т.н. Ульяновск, 1990. - 26 с.

48. Миткевич С.П. Износостойкость поверхностного слоя чугуна после электроимпульсного упрочнения. Сб. научных трудов ФТИ АН БССР, вып. 3. Минск: Изд-во АН БССР, 1956. - С .252-260.

49. Улицкий Е.Я. Электроискровое покрытие режущего инструмента. Автореф. дисс. к.т.н. -М., 1951. -26 с.

50. Анагорский A.A. Электроискровое упрочнение инструмента. Автореф. дисс. к.т.н. -М., 1953. 16 с.

51. Петруха П.Г. Автоматизация процесса электроискрового упрочнения и влияние этого процесса на режущие свойства инструмента. Автореф. дисс. к.т.н. М., 1952. - 12 с.

52. Поляченко A.B. Исследование электроискрового упрочнения, как способа повышения износостойкости деталей тракторов при ремонте. Автореф. Дисс. к.т.н. -М., 1953. 16 с.

53. Кривец П.И. Исследование основных факторов электроискрового упрочнения штампов. Автореф. дисс. к.т.н. Минск, 1953. - 14 с.

54. Алиев А.Э. Упрочнение и восстановление шпинделей хлопкоуборочной машины СХМ-48 электроискровым методом. Автореф. дисс. к.т.н. -Ашхабат, 1953. 16 с.

55. Белянин В.А. Исследование некоторых свойств поверхностных слоев конструкционной стали после электроискрового упрочнения. Автореф. дисс. к.т.н. М., 1955. - 10 с.

56. Гитлевич А.Е., Михайлов В.В., Царканский Н.Я., Ревутский В.М. Электроискровое легирование металлических поверхностей. Под ред. академика АН МССР Ю.Н.Петрова. Кишинев: Штиинца, 1985 - 196 с.

57. Иванов Г.П. Технология электроискрового упрочнения инструментов и деталей машин. М.: Машгиз, 1961. - 303с.

58. Верхотуров А.Д., Муха И.М. Технология электроискрового легирования металлических поверхностей. К.: Техника, 1982. 181 с.

59. Бурумкулов Ф.Х., Беляков A.B., Лельчук Л.М., Иванов В.И., Восстановление и упрочнение деталей электроискровыми методами. //Сварочное производство, 1999, №2, с.5-6.

60. Аблаев A.A., Бурумкулов Ф.Х., Лельчук Л.М. Восстановление гильз цилиндров высокооборотных двигателей. В кн.: Пути совершенствования технической эксплуатации и ремонта машин. Владимир: Изд-во Владимирского госуниверситета, 1999. - С.24-26.

61. Бурумкулов Ф.Х. Восстановление и упрочнение гильз цилиндров электроимпульсным методом. В кн.: Восстановление и упрочнение деталей -современный эффективный способ повышения надежности машин. М.: Изд-во ЦРДЗ, 1997.-С.87-89.

62. Бурумкулов Ф.Х., Андреева А.Г., Беляков A.B., Бушма П.А., Лельчук Л.М. Легирование рабочей поверхности поршневых колец электроискровым методом. //Технология металлов, №3 1999, №2, с.24-28.

63. Аблаев A.A., Бурумкулов Ф.Х., Лельчук Л.М. Специальные покрытия на кольца автотракторных двигателей. В кн.: Пути совершенствования технической эксплуатации и ремонта машин. Владимир: Изд-во Владимирского гоСуниверситета, 1999. - С.26-29.

64. Бурумкулов Ф.Х., Бушма П.А., Лельчук Л.М. Упрочнение поверхностей высоконагруженных пар трения электроискровым легированием. //Тяжелое машиностроение, 1999, №2, с. 5-6.

65. Бурумкулов Ф.Х., Беляков A.B., Лельчук Л.М., Иванов В.И., Упрочнение и восстановление элементов винтовых передач электроискровым легированием. //Технология машиностроения, 1999, №2, с.24-28.

66. Бурумкулов Ф.Х., Латыпов P.A., Лельчук Л.М., Упрочнение ленточных пил для резки древесины электроимпульсной обработкой. //Сварочное производство, 1997, №10, с.37-39.

67. Бурумкулов Ф.Х., Иванов В.И. Восстановление и упрочнение разделительных штампов. В кн.: Восстановление и упрочнение деталей машин. Труды ВНИИТУВИД «Ремдеталь». М.: ГОСНИТИ, 1999. - С. 203-215.

68. Бурумкулов Ф.Х., Иванов В.И. Проблемы восстановления и упрочнения разделительных штампов. В кн.: Состояние и перспективы восстановления, упрочнения и изготовления деталей. Материалы научно-практической конференции. М.: ГОСНИТИ, 1999. - С.17-21.

69. Бурумкулов Ф.Х. Использование электроискрового метода для восстановления и упрочнения деталей сельхозтехники и машин для переработки сельскохозяйственной продукции. //Вестник ЧГАУ, 1998, т.23, с.24-28.

70. Лазаренко Н.И. Способ изготовления матриц пуансонов (электроискровой). Кандидатская диссертация в виде научного доклада. М., 1962.

71. Алисин В.В., Лаптева В.Г., Добрынин Н.Я. Прогрессивные методы испытаний конструкционных материалов на износ. Вып. 15. М.: ГОСИНТИ, 1980.-24 с.

72. Трение, изнашивание и смазка. Справочник в двух книгах. /Под ред. И. Крагельского, В. Алисина, М.: Машиностроение, 1978. 400 с.

73. Бурумкулов Ф.Х., Лельчук Л.М. и др. Теория и практика оценки работоспособности и долговечности восстановленных деталей. М.: Труды ВНИИТУВИД, 1999. - С.153-171.

74. Гаркунов Д.Н., Поляков А.А. Повышение износостойкости деталей самолетов. М.: Машиностроение, 1973. 200 с.

75. Верхотуров А.Д., Подчерняева И.А. Электродные материалы для электроискрового легирования. М.: Наука, 1988. 224 с.

76. Кучин В.Д., Оздобин И.И., Шастова А.К. Экспериментальная проверка физической модели механизма электрической эрозии материалов. //Электронная обработка материалов. 1973, №5, с.9-11.

77. Лазаренко Б.Р. Электроискровая обработка токопроводящих материалов. -М.: Изд-во АН СССР, 1959. 184 с.

78. Лазаренко Н.И. Электроискровое легирование металлических поверхностей. М.: Машиностроение, 1976. - 44 с.

79. Самсонов Г.В., Верхотуров А.Д., Бовкун Г.А., Сычев B.C. Электроискровое легирование металлических поверхностей Киев: Наукова думка, 1976. -219с.

80. Бойцов А.Г. и др. Упрочнение поверхностей деталей комбинированными способами. М.: Машиностроение, 1991. 144с.

81. Сафронов Г.В. Электроискровое легирование металлических поверхностей. Киев: Наукова думка, 1979. - 119с.

82. Сафронов И. И. Технологические принципы формирования высо1927.

83. Карлсроу X.C. Теория теплопроводности. M.: Гостехиздат, 1947. -221 с.

84. Креймер Г.С. Прочность твердых сплавов. М.: Металлургия, 1966.-200 с.

85. Рыкалин H.H. Тепловые основы сварки. М.: АН СССР, 1947.418 с.

86. Трефилов В.И., Мильман Ю.В., Фирстов С.А. Физические основы прочности тугоплавких материалов. Киев: Наук. Думка, 1973. - 316 с.

87. Шор Я.Б., Кузьмин Ф.Н. Таблица для анализа и контроля надежности. М.: Советское радио, 1968. - 288 с.

88. Артемьев Ю.Н., Очковский H.A. Расчетные уравнения и таблицы по курсу «Основы надежности сельскохозяйственной техники». Ме-тод.указания, М., 1976. - 30 с.

89. Панченко Е.В., Спаков Ю.А., Кример Б.И. и др. Лаборатория металлографии. М.: Металлургия, 1965. - 440 с.

90. Рыжов Э.В. и др. Технологическое обеспечение эксплуатационных свойств машин. М.: Машиностроение, 1979. - 179 с.

91. Буше H.A. Трение, износ и усталость в машинах. М.: Транспорт, 1987.-224с.

92. ГОСТ 23.224-86 Обеспечение износостойкости изделий. Методы оценки износостойкости восстановленных деталей.

93. A.c. 1649378. Установка для триботехнических испытаний материалов при возвратно-поступательном движении.166

94. A.c. 1670525. Способ триботехническпх испытаний материалов сопряжения поршневое кольцо-гильза цилиндров.

95. Хорн Ф. Атлас структур сварных соединений. Пер, С нем. М.: Металлургия, 1977. - 288 с.

96. Войнов Б.А. Износостойкие сплавы и покрытия. М.: Машиностроение, 1980. - 120 с.167