Восстановление шестерен шестеренных насосов☛Ремонт ✎ |
Характер износа рабочих поверхностей шестерен
Характер износа деталей насоса определяет во многом герметичность сопряжений и работоспособность шестеренного насоса, как гидромашины. Равномерный износ имеет герметичность меньшее влияние, чем неравномерно. Характер износа определяется процессами износа поверхностей деталей, что позволяет получить необходимую информацию для правильного конструирования и выбора метода упрочнения деталей.
Определение величины износа элементов шестерен выполняем по схеме, что позволяет определить характер износа элементов шестерен: овальность, конусность.
Исследованиями установлено, что износ цапф и зубьев шестерен по наружному диаметру носит равномерный характер, а износ торцевых поверхностей зубов - неравномерно. В результате неравномерного износа зубьев шестерен по ширине венца, торцы шестерен становятся неплощинными. При этом максимальное износа наблюдается у вершин зубьев, что объясняется увеличением скорости трения.
Анализ изношенных поверхностей эвольвентного профиля зубьев шестерен показывает, что больше износ зубьев по высоте находится возле ножки ведущей и у вершины ведомой шестерни. Такой характер износа соответствует теоретическим положениям о коэффициент скольжения зубчатого зацепления. Кроме того, работоспособность соединения шестерен насоса с эвольвентным профилем во многом определяется погрешностью направление зубов, строго лимитируется при изготовлении.
+++Виды износа зубьев шестерен+++
Выявление ведущего вида износа основных сочетаний насоса достаточно важно для выяснения сути и первопричины износа. Это дает возможность разработать действенные меры по повышению износостойкости сопряжений и повысить их надежность.
Для выявления ведущего вида износа использовали известные методики исследования поверхностей: визуальный осмотр, фотографирование, изучение характерных признаков микро геометрии изношенных поверхностей.
В результате исследований установлено, что поверхности цапф шестерен имеют местные разрушения в виде борозд и царапин, расположенных по концентрическим кругам перпендикулярно образующей цилиндрических поверхностей цапф, что является подтверждением абразивного вида износа частицами, которые внедрены в поверхности втулок, сопрягаются с цапфами. При этом шероховатость цапф растет на порядок и более. Волнистость изношенных поверхностей выражена слабо. Характерные царапины соответствуют длине от 0,05-0,50 мм при глубине 0,010 мм и более. Перенос металла с одной поверхности на другую, его вырывание при осмотре с помощью микроскопа с 16-500 кратным увеличением не наблюдалось. Иногда абразивный и тепловое износа сочетаются, подтверждением чего является припаления на цапфах и втулках.
+++Причины износа шестерен+++
Износ торцовых сопряжении также происходит в присутствии абразива, так как поверхность царапины и борозды в виде концентрических кругов. Шероховатость торцов зубьев шестерни существенно возрастает на порядок и более. Наблюдается волнистость изношенных поверхностей торцов, в отличие от цапф. Характерные царапины имеют длину от 0,05-0,50 мм и более, глубина царапин достигает 0,010-0,015 мм.
Вершины зубьев шестерен подвергаются абразивному износу абразивными частицами, которые проникают в более мягкие рабочие поверхности корпуса. Особенностью шероховатости изношенных вершин зубьев шестерен, есть незначительная волнистость, и сравнительно незначительное - в 2-3 раза - увеличение шероховатости по сравнению с новой деталью. Этим поверхностям присущи глубокие и широкие борозды, которые достигают длины до 2,5 мм и глубины до 0,015 мм. Кроме этого, вершины зубьев подвергаются воздействию гидроабразивной потока, который образуется благодаря потерям рабочей жидкости через радиальный зазор.
Износ эвольвентного профиля шестерен сопровождается снижением шероховатости этих поверхностей в процессе эксплуатации Ra 2,5 до Ra 0,43, что объясняется их взаимным припретцовкой.
+++Износ рабочих поверхностей шестерен насосов типа НШ+++
Таким образом, ведущим видом износа рабочих поверхностей шестерен является абразивный износ частицами, которые закрепляются в деталях насоса с низкой твердостью - втулках и корпусе. Рабочие поверхности деталей насоса изнашиваются на величину, которая определяется соотношением жесткости частиц и деталей, размеров частиц и механических примесей и зазорами в сопряжения насоса. По полученным результатам можно рекомендовать изготовление вершин зубьев шестерен с более высокой шероховатостью до Ra = 2,5-3,2 мкм, так как выше шероховатость не отразится на функциональных показателях шестеренного насоса.
Величину износа определяли прямым замерам размера элемента шестерни и сравнением его с номинальным.
Минимально необходимое количество наблюдений определяли после сбора данных по 15.20 насосам, опираясь на данные технического состояния поверхности, которая имеет максимальный коэффициент вариации. Этому критерию соответствует износ шлицев ведущей шестерни - SL. При среднем значении износа шлицев а = 0,290 и стандартном отклонении S = 0,125, коэффициент
вариации составляет:
V =-l115 • 100% = 43,10%
Задавшись относительной ошибкой измерений является = 0,1 и доверительной вероятностью a = 0,95, определили коэффициент Стьюдента - ta = 2,3. Тогда, при n = 15, а = 0,290 и Sа = 0,125, а необходимое количество объектов исследования признали формуле.
+++Износ элементов шестерни+++
Результаты статистической обработки экспериментальных данных сносов элементов шестерен насосов НШ-32 в представлены в таблице. На систематизированные данные, приведенные в таблице приходим к выводу, что распределение величины износа элементов шестерен насоса НШ-32 в существенно отличается от нормального закона распределения. При этом значение коэффициента вариации и относительной погрешности единичного измерения завышены. Это можно объяснить значительным разбросом износов элементов шестерен, что связано с неоднородностью технического состояния насосов, поступающих в ремонт, что обусловлено различными условиями их эксплуатации.
Следующим этапом исследований стало определение теоретического закона распределения и его согласование с экспериментальными данными по определению износов элементов шестерен насоса НШ-32 в. Результаты подбора теоретического закона распределения износов элементов шестерен насоса НШ-32 в при доверительной вероятности P = 0,95 приведены в таблице 16.7. Распределение
величин износов большинства элементов шестерен насоса подчиняется теоретическом закона распределения Вейбула.
По полученным результатам была построена графические зависимости, иллюстрирующие полученные статистические данные.
Распределение Вейбула, как экспоненциальный свидетельствует о том, что элементы шестерен не использовали заложенный в них ресурс. Свидетельством этого является то, что распределение износа элементов шестерен, смещен в сторону меньшего износа. Это объясняется недостаточным ресурсом сопряжения «корпус - шестерня», в частности вершин зубьев шестерен.
+++Статистическая модель взаимосвязей связи износов элементов шестерни+++
Статистическая модель изношенной шестерни устанавливает взаимосвязи между износом элементов шестерен и описывается соответствующими уравнениями регрессии.
Независимыми переменными были выбраны износ цилиндрических поверхностей цапф шестерен и шеек ведущей шестерни под уплотнение.
Зависимости между износом поверхностей шестерен находили в виде линейных уравнений регрессии.
Зависимость между износом венца шестерен по ширин и износом цапф по диаметру и, уравнение регрессии имеет вид:
B = 1,6001 - DZ + 0,12115 (16.3)
где B - износ краев шестерни по ширине, мм
DZ - износ цапфы шестерен по диаметру, мм.
Зависимость между износом венца шестерен по наружному диаметру и износом цапф по диаметру, уравнение регрессии имеет вид:
D = 0,53270-DZ + 0,18922 (16.4)
где D - износ шестерен по наружному диаметру, мм.
Зависимость между износом шестерен эвольвентного профиля и износом шейки ведущей шестерни под уплотнение, уравнение регрессии имеет вид:
W = 0,3236 - DS + 0,04803 (16.5)
где W - износ шестерен по эвольвентного профиля, мм.
Зависимость между износом шлицев ведущей шестерни по ширине и износом шейки ведущей шестерни под уплотнение, уравнение регрессии имеет вид:
SL = 4,1035 - DS + 0,1392 (16.6)
где SL - износ шлицев ведущей шестерни по ширине, мм.
+++Способы восстановления рабочих поверхностей шестерен насосов типа НШ+++
Шестерни насосов НШ отличает сложная развитая рабочая поверхность, высокие требования, предъявляемые к точности изготовления и шероховатости сопрягаемых. По наличию цапф эти детали следует отнести к классу вал-шестерен. Эти особенности, а также незначительный износ рабочих поверхностей шестерен требуют особо тщательного подхода к выбору способа восстановления этих деталей.
Результатом обобщающего анализа известных способов ремонта и восстановления шестерен появилась разработана классификация способов восстановления шестерен насосов НШ по технологическому признаку.
Способ восстановления шестерен насосов типа НШ шлифовкой под уменьшен ремонтный размер
До последнего времени восстановления шестерен насосов типа НШ сводилось к устранению следов износа на рабочих поверхностях путем их шлифовки под ближайший уменьшен ремонтный размер в пределах толщины слоя цементации цапф, торцов и внешней поверхности головок зубьев шестерен.
К преимуществам описанного метода ремонта шестерен следует отнести простоту, низкую трудоемкость и себестоимость способа. Однако компенсация износа шестерен по наружному диаметру, по ширине зуба, а также цапф шестерен по диаметру достигается за счет восстановления во уменьшен ремонтный размер корпуса и втулок насоса, сочетающиеся с шестернями. Это приводит к увеличению сложности и себестоимости ремонта насоса в целом.
+++Способ восстановления шестерен насосов типа НШ методом дополнительных ремонтных деталей+++
Метод дополнительных ремонтных деталей, разработанный в на национальные транспортном университете, состоит в исправлении макро-и микро геометрических параметров изношенных торцов шестерен шлифовкой до выведения следов износа. После этого на цапфах шестерен устанавливаются компенсационные пластины с профилем соответствующим профилю возобновляемой шестерни без их закрепления на торцах шестерен. Предлагаемый способ позволяет восстановить износ зубьев шестерен по ширине. Износ же шестерен и цапф по диаметру устраняют шлифовкой под ближайший ремонтный размер. И хотя использование способа позволяет за счет увеличения ширины венца шестерни восстановить исходный рабочий объем насоса, однако появление нового сопряжения «шестерня - компенсационная пластина» создает дополнительные возможности для потери рабочей жидкости. Это явление усугубляется еще и тем, что высокая твердость торцов пластин и шестерен почти исключает возможность приработки этих поверхностей.
Развитие описанного способа, предложенный в Кировоградском национальном техническом университете состоит в контактном приварке профильных пластин на торце шестерен, а в дальнейшем замене профильных пластин компенсирующими износ шайбами. По утверждению авторов, способ способствует повышению коэффициента подачи насоса за счет увеличения гидроопоры сопряжения «торец шестерни - торец втулки».
+++Способ восстановления шестерен насосов типа НШ гальваническими покрытиями+++
Разработан способ восстановления шестерен гальваническими покрытиями: насталиванием и хромированием
Проблематичность восстановления шестерен насосов НШ электролитическим наращиванием металлов заключается в сложности получения равномерных покрытий на рабочих поверхностях. Это объясняется форме детали, наличием острых граней, на которых происходит образование дефектов в виде «загара» и «дендритов». Процесс наращивания металла длительный и продолжается
2-3 Часа до образования необходимой толщины покрытия - 0,10-0,15 мм.
Совершенствованием способа восстановления шестерен гальваническом-ночными покрытиями является нанесение полимерно-металлических покрытий при восстановлении цапф и торцов шестерен. Их получают из электролитов-суспензий солей металлов, являются растворами с добавлением определенного количества высокодисперсного полимерного порошка.
Способ не нашел широкого применения на практике из-за большой трудоемкости, кроме того способ не позволяет восстанавливать эвольвентных профиль зубьев из-за отслоения гальванопокрытий при значительных контактных нагрузках, возникающих при работе шестерен.
+++Способ восстановления шестерен насосов типа НШ лазерным наваркой металлических порошковых материалов+++
Предлагается наносить металлические порошки на изношенные поверхности шестерен лазерным наваркой. Используют при этом стоимостные порошки самофлюсуються, на основе никеля СНГН и АГ-НС зернистостью 0,1-0,25 мм. Твердость наваренного порошка СНГН составляет HRC 60-63, прочность сцепления с основанием составляет 250 МПа.
Способ восстановления шестерен насосов типа НШ горячим пластическим деформированием
В Национальном транспортном университете был предложен способ восстановления шестерен пластической деформацией - раздачей путем сквозного прошивки пуансоном вдоль заранее просверленного осевого отверстия. Деталь нагревают до температуры 1000. .. 11000 С и помещают в штампе для раздачи. Раздача производится прошивным пуансоном со скоростью 80-150 мм / с, с усилием на штоке 100-120 кН. После раздачи шестерня подвергается отжигу и последующей механической и термической обработке.
Разработанная технология позволяет получать восстановленные шестерни, не уступающие по своим характеристикам новым. Экономическая эффективность способа достигается за счет снижения трудоемкости и возвращением деталям полного ресурса при 100% экономии металла. Стоимость восстановления детали составляет 40- 55% от изготовления новой. К существующим недостаткам способа следует отнести невозможность восстановления венца шестерни по длине, низкую устойчивость тонких прошивных пуансонов и недостаточность создаваемого припуска для качественного восстановления шестерен в процессе дальнейшей механической обработки.
+++Восстановление шестерни зуб+++
На Дарницком опытно-экспериментальном ремонтном заводе предложенный способ и устройство для восстановления шестерен насосов НШ с износом зубьев по длине и наружному диаметру путем обкатки шестерен накатника с ребордами шестерен ребордами накатника, так и по диаметру за счет металла тела зуба. При этом происходит уменьшение модуля зацепления, что приводит к увеличению объема обособленной полости, укомплектованного восстановленными этим способом шестернями. Способ не позволяет восстанавливать износ зуб шестерен по диаметру.
Дальнейшее развитие восстановления шестерен горячим пластиком соприкасающимся деформированием получил в работах Кировоградского НТУ. Авторами предлагается восстанавливать шестерни двусторонней раздачей с обратным выдавливанием металла на завершающей стадии процесса деформации, исключая предварительное сверление осевых отверстий.
Предлагаемая схема формообразования обеспечивает создание необходимого припуска на всех изношенных рабочих поверхностях шестерни не менее 0,75 мм на сторону.
В отличие от других способов метод восстановления шестерен пластическим деформированием позволяет осуществить комплексное восстановление детали по всем изношенных поверхностях, т.е. метод обеспечивает высокую концентрацию операций при восстановлении деталей. Долговечность шестерен восстановленных пластической деформацией на 15-25% выше, чем серийных, таких, изготавливаемых методом резки.
К существенным недостаткам восстановления шестерен пластической деформацией следует отнести значительные энерго-и трудозатраты, полный цикл термической обработки шестерен и значительный объемы последующей механической обработки.
+++ Способ восстановления шестерен насосов типа НШ электроконтактной наваркой износостойких порошковых материалов+++
Служат шестерни, восстановлены контактным наваркой компенсирующего износ материала в 2-3 раза дольше, чем новые. Срок службы восстановленного сопряжения шестерни - корпус увеличивается в 1,5.2 раза.
С целью повышения качества покрытия: улучшение прочности сцепления наваренного порошка с основным металлом шестерен, уменьшения пористости покрытия и снижения его хрупкости было предложено усовершенствование способа электроконтактной наварки износостойких композиционных порошковых материалов путем использования химического активирующего фактора введением в наварюваний порошок растворов солей никеля.
Для восстановления и укрепления шестерен покрытием способным успешно противостоять абразивному и гидроабразивному износа может быть обеспечена использованием электроконтактной наварки износостойких композиционных порошковых материалов. Высокая износостойкость композиционных порошковых материалов обеспечивается содержанием в их составе особо твердых и износостойких компонентов, таких как, карбиды хрома, карбиды титана, которые резко снижают прочность сцепления этих материалов или оксидов и керамических материалов, которые не свариваются вообще и резко повышают электрическое сопротивление наварюваних износостойких композиционных порошковых материалов. Кроме того, покрытие цементированные поверхности шестерен, содержащие достаточно содержание карбидов схожего состава еще более обостряют проблему.
+++Термоциклическая обработка+++
Одним из путей совершенствования микроструктуры наваренного покрытия и снятия напряжения в зоне термического влияния является термоциклическая обработка. Термоциклическая обработка позволяет значительно повысить ударную вязкость, как самого покрытия, так и переходной зоны, существенно уменьшить негативное термическое воздействие возникающей при электроконтактной наварки композиционных износостойких порошковых материалов, уменьшить зернистость, как матрицы наваренного покрытия, так и переходной зоны. Термоциклов-ческая обработка хорошо вписывается в предложенную технологическую схему электроконтактной наварки композиционных износостойких порошковых материалов.
Существующее оборудование для контактных методов сварки, как нельзя лучше подходит для предлагаемого метода электроконтактного наваривание композиционных износостойких порошковых материалов с одновременной термоцикличною отделкой. Очень высокая скорость нагрева (белее 50000 К / с), что обеспечивается при электроконтактной наварки является мощным активатором процессов наварка, что позволяет получить значительные преимущества по сравнению с традиционным методами нагрева и охлаждения детали, как в качественном, так и в экономическом аспектах. Высокоскоростной нагрев способствует снижению количества циклов для достижения необходимых результатов.
+++Электроконтактная наварка+++
Кировоградским НТУ предлагается способ восстановления шестерен насосов НШ по наружному диаметру путем электроконтактного наваривание композиционных износостойких порошковых материалов на основе порошка ПГ-ФБХ6-2, включающий как укрепляющее элемент матрицы и химический активатор процесса входи бор. Как укрепляющее компонент предлагается порошок КНХП-1М - плакированный никелем карбид хрома. Никель в данном порошке играет многогранную роль. Во-первых, никель способствует укреплению матрицы и увеличению ее вязкости, во-вторых, никель выступает, как химический активатор процесса электроконтактной наварки, в-третьих, никель выступает как дисперсионный активатор процесса электроконтактной наварки, поскольку находится на поверхности частиц карбида бора в ультрадисперсных и очень активном состоянии и в - четвертых, никель находясь поверхности частиц карбида бора резко повышает их электропроводность, что крайне важно для стабилизации протекания процесса электроконтактной наварки износостойких порошковых материалов на цементированные поверхности зубьев шестерен.
Предлагаемый способ позволяет восстанавливать шестерни под увеличенный ремонтный размер, что позволяет осуществить высоко-эффективный ремонт шестеренных насосов под увеличенный ремонтный размер, что обеспечивает восстановление его основных характеристик.
Одним из принципиальных элементов восстановления зубьев шестерен электроконтактным наваркой композиционных износостойких порошковых материалов является механическая обработка наваренных поверхностей. Высокая твердость полученного покрытия значительно усложняет процесс механической обработки восстановленных шестерен. В Кировоградском НТУ разработан специальный полуавтоматическое приспособление для механической обработки наваренных зубцов шестерен.
Характер износа деталей насоса определяет во многом герметичность сопряжений и работоспособность шестеренного насоса, как гидромашины. Равномерный износ имеет герметичность меньшее влияние, чем неравномерно. Характер износа определяется процессами износа поверхностей деталей, что позволяет получить необходимую информацию для правильного конструирования и выбора метода упрочнения деталей.
Определение величины износа элементов шестерен выполняем по схеме, что позволяет определить характер износа элементов шестерен: овальность, конусность.
Исследованиями установлено, что износ цапф и зубьев шестерен по наружному диаметру носит равномерный характер, а износ торцевых поверхностей зубов - неравномерно. В результате неравномерного износа зубьев шестерен по ширине венца, торцы шестерен становятся неплощинными. При этом максимальное износа наблюдается у вершин зубьев, что объясняется увеличением скорости трения.
Анализ изношенных поверхностей эвольвентного профиля зубьев шестерен показывает, что больше износ зубьев по высоте находится возле ножки ведущей и у вершины ведомой шестерни. Такой характер износа соответствует теоретическим положениям о коэффициент скольжения зубчатого зацепления. Кроме того, работоспособность соединения шестерен насоса с эвольвентным профилем во многом определяется погрешностью направление зубов, строго лимитируется при изготовлении.
+++Виды износа зубьев шестерен+++
Выявление ведущего вида износа основных сочетаний насоса достаточно важно для выяснения сути и первопричины износа. Это дает возможность разработать действенные меры по повышению износостойкости сопряжений и повысить их надежность.
Для выявления ведущего вида износа использовали известные методики исследования поверхностей: визуальный осмотр, фотографирование, изучение характерных признаков микро геометрии изношенных поверхностей.
В результате исследований установлено, что поверхности цапф шестерен имеют местные разрушения в виде борозд и царапин, расположенных по концентрическим кругам перпендикулярно образующей цилиндрических поверхностей цапф, что является подтверждением абразивного вида износа частицами, которые внедрены в поверхности втулок, сопрягаются с цапфами. При этом шероховатость цапф растет на порядок и более. Волнистость изношенных поверхностей выражена слабо. Характерные царапины соответствуют длине от 0,05-0,50 мм при глубине 0,010 мм и более. Перенос металла с одной поверхности на другую, его вырывание при осмотре с помощью микроскопа с 16-500 кратным увеличением не наблюдалось. Иногда абразивный и тепловое износа сочетаются, подтверждением чего является припаления на цапфах и втулках.
+++Причины износа шестерен+++
Износ торцовых сопряжении также происходит в присутствии абразива, так как поверхность царапины и борозды в виде концентрических кругов. Шероховатость торцов зубьев шестерни существенно возрастает на порядок и более. Наблюдается волнистость изношенных поверхностей торцов, в отличие от цапф. Характерные царапины имеют длину от 0,05-0,50 мм и более, глубина царапин достигает 0,010-0,015 мм.
Вершины зубьев шестерен подвергаются абразивному износу абразивными частицами, которые проникают в более мягкие рабочие поверхности корпуса. Особенностью шероховатости изношенных вершин зубьев шестерен, есть незначительная волнистость, и сравнительно незначительное - в 2-3 раза - увеличение шероховатости по сравнению с новой деталью. Этим поверхностям присущи глубокие и широкие борозды, которые достигают длины до 2,5 мм и глубины до 0,015 мм. Кроме этого, вершины зубьев подвергаются воздействию гидроабразивной потока, который образуется благодаря потерям рабочей жидкости через радиальный зазор.
Износ эвольвентного профиля шестерен сопровождается снижением шероховатости этих поверхностей в процессе эксплуатации Ra 2,5 до Ra 0,43, что объясняется их взаимным припретцовкой.
+++Износ рабочих поверхностей шестерен насосов типа НШ+++
Таким образом, ведущим видом износа рабочих поверхностей шестерен является абразивный износ частицами, которые закрепляются в деталях насоса с низкой твердостью - втулках и корпусе. Рабочие поверхности деталей насоса изнашиваются на величину, которая определяется соотношением жесткости частиц и деталей, размеров частиц и механических примесей и зазорами в сопряжения насоса. По полученным результатам можно рекомендовать изготовление вершин зубьев шестерен с более высокой шероховатостью до Ra = 2,5-3,2 мкм, так как выше шероховатость не отразится на функциональных показателях шестеренного насоса.
Величину износа определяли прямым замерам размера элемента шестерни и сравнением его с номинальным.
Минимально необходимое количество наблюдений определяли после сбора данных по 15.20 насосам, опираясь на данные технического состояния поверхности, которая имеет максимальный коэффициент вариации. Этому критерию соответствует износ шлицев ведущей шестерни - SL. При среднем значении износа шлицев а = 0,290 и стандартном отклонении S = 0,125, коэффициент
вариации составляет:
V =-l115 • 100% = 43,10%
Задавшись относительной ошибкой измерений является = 0,1 и доверительной вероятностью a = 0,95, определили коэффициент Стьюдента - ta = 2,3. Тогда, при n = 15, а = 0,290 и Sа = 0,125, а необходимое количество объектов исследования признали формуле.
+++Износ элементов шестерни+++
Результаты статистической обработки экспериментальных данных сносов элементов шестерен насосов НШ-32 в представлены в таблице. На систематизированные данные, приведенные в таблице приходим к выводу, что распределение величины износа элементов шестерен насоса НШ-32 в существенно отличается от нормального закона распределения. При этом значение коэффициента вариации и относительной погрешности единичного измерения завышены. Это можно объяснить значительным разбросом износов элементов шестерен, что связано с неоднородностью технического состояния насосов, поступающих в ремонт, что обусловлено различными условиями их эксплуатации.
Следующим этапом исследований стало определение теоретического закона распределения и его согласование с экспериментальными данными по определению износов элементов шестерен насоса НШ-32 в. Результаты подбора теоретического закона распределения износов элементов шестерен насоса НШ-32 в при доверительной вероятности P = 0,95 приведены в таблице 16.7. Распределение
величин износов большинства элементов шестерен насоса подчиняется теоретическом закона распределения Вейбула.
По полученным результатам была построена графические зависимости, иллюстрирующие полученные статистические данные.
Распределение Вейбула, как экспоненциальный свидетельствует о том, что элементы шестерен не использовали заложенный в них ресурс. Свидетельством этого является то, что распределение износа элементов шестерен, смещен в сторону меньшего износа. Это объясняется недостаточным ресурсом сопряжения «корпус - шестерня», в частности вершин зубьев шестерен.
+++Статистическая модель взаимосвязей связи износов элементов шестерни+++
Статистическая модель изношенной шестерни устанавливает взаимосвязи между износом элементов шестерен и описывается соответствующими уравнениями регрессии.
Независимыми переменными были выбраны износ цилиндрических поверхностей цапф шестерен и шеек ведущей шестерни под уплотнение.
Зависимости между износом поверхностей шестерен находили в виде линейных уравнений регрессии.
Зависимость между износом венца шестерен по ширин и износом цапф по диаметру и, уравнение регрессии имеет вид:
B = 1,6001 - DZ + 0,12115 (16.3)
где B - износ краев шестерни по ширине, мм
DZ - износ цапфы шестерен по диаметру, мм.
Зависимость между износом венца шестерен по наружному диаметру и износом цапф по диаметру, уравнение регрессии имеет вид:
D = 0,53270-DZ + 0,18922 (16.4)
где D - износ шестерен по наружному диаметру, мм.
Зависимость между износом шестерен эвольвентного профиля и износом шейки ведущей шестерни под уплотнение, уравнение регрессии имеет вид:
W = 0,3236 - DS + 0,04803 (16.5)
где W - износ шестерен по эвольвентного профиля, мм.
Зависимость между износом шлицев ведущей шестерни по ширине и износом шейки ведущей шестерни под уплотнение, уравнение регрессии имеет вид:
SL = 4,1035 - DS + 0,1392 (16.6)
где SL - износ шлицев ведущей шестерни по ширине, мм.
+++Способы восстановления рабочих поверхностей шестерен насосов типа НШ+++
Шестерни насосов НШ отличает сложная развитая рабочая поверхность, высокие требования, предъявляемые к точности изготовления и шероховатости сопрягаемых. По наличию цапф эти детали следует отнести к классу вал-шестерен. Эти особенности, а также незначительный износ рабочих поверхностей шестерен требуют особо тщательного подхода к выбору способа восстановления этих деталей.
Результатом обобщающего анализа известных способов ремонта и восстановления шестерен появилась разработана классификация способов восстановления шестерен насосов НШ по технологическому признаку.
Способ восстановления шестерен насосов типа НШ шлифовкой под уменьшен ремонтный размер
До последнего времени восстановления шестерен насосов типа НШ сводилось к устранению следов износа на рабочих поверхностях путем их шлифовки под ближайший уменьшен ремонтный размер в пределах толщины слоя цементации цапф, торцов и внешней поверхности головок зубьев шестерен.
К преимуществам описанного метода ремонта шестерен следует отнести простоту, низкую трудоемкость и себестоимость способа. Однако компенсация износа шестерен по наружному диаметру, по ширине зуба, а также цапф шестерен по диаметру достигается за счет восстановления во уменьшен ремонтный размер корпуса и втулок насоса, сочетающиеся с шестернями. Это приводит к увеличению сложности и себестоимости ремонта насоса в целом.
+++Способ восстановления шестерен насосов типа НШ методом дополнительных ремонтных деталей+++
Метод дополнительных ремонтных деталей, разработанный в на национальные транспортном университете, состоит в исправлении макро-и микро геометрических параметров изношенных торцов шестерен шлифовкой до выведения следов износа. После этого на цапфах шестерен устанавливаются компенсационные пластины с профилем соответствующим профилю возобновляемой шестерни без их закрепления на торцах шестерен. Предлагаемый способ позволяет восстановить износ зубьев шестерен по ширине. Износ же шестерен и цапф по диаметру устраняют шлифовкой под ближайший ремонтный размер. И хотя использование способа позволяет за счет увеличения ширины венца шестерни восстановить исходный рабочий объем насоса, однако появление нового сопряжения «шестерня - компенсационная пластина» создает дополнительные возможности для потери рабочей жидкости. Это явление усугубляется еще и тем, что высокая твердость торцов пластин и шестерен почти исключает возможность приработки этих поверхностей.
Развитие описанного способа, предложенный в Кировоградском национальном техническом университете состоит в контактном приварке профильных пластин на торце шестерен, а в дальнейшем замене профильных пластин компенсирующими износ шайбами. По утверждению авторов, способ способствует повышению коэффициента подачи насоса за счет увеличения гидроопоры сопряжения «торец шестерни - торец втулки».
+++Способ восстановления шестерен насосов типа НШ гальваническими покрытиями+++
Разработан способ восстановления шестерен гальваническими покрытиями: насталиванием и хромированием
Проблематичность восстановления шестерен насосов НШ электролитическим наращиванием металлов заключается в сложности получения равномерных покрытий на рабочих поверхностях. Это объясняется форме детали, наличием острых граней, на которых происходит образование дефектов в виде «загара» и «дендритов». Процесс наращивания металла длительный и продолжается
2-3 Часа до образования необходимой толщины покрытия - 0,10-0,15 мм.
Совершенствованием способа восстановления шестерен гальваническом-ночными покрытиями является нанесение полимерно-металлических покрытий при восстановлении цапф и торцов шестерен. Их получают из электролитов-суспензий солей металлов, являются растворами с добавлением определенного количества высокодисперсного полимерного порошка.
Способ не нашел широкого применения на практике из-за большой трудоемкости, кроме того способ не позволяет восстанавливать эвольвентных профиль зубьев из-за отслоения гальванопокрытий при значительных контактных нагрузках, возникающих при работе шестерен.
+++Способ восстановления шестерен насосов типа НШ лазерным наваркой металлических порошковых материалов+++
Предлагается наносить металлические порошки на изношенные поверхности шестерен лазерным наваркой. Используют при этом стоимостные порошки самофлюсуються, на основе никеля СНГН и АГ-НС зернистостью 0,1-0,25 мм. Твердость наваренного порошка СНГН составляет HRC 60-63, прочность сцепления с основанием составляет 250 МПа.
Способ восстановления шестерен насосов типа НШ горячим пластическим деформированием
В Национальном транспортном университете был предложен способ восстановления шестерен пластической деформацией - раздачей путем сквозного прошивки пуансоном вдоль заранее просверленного осевого отверстия. Деталь нагревают до температуры 1000. .. 11000 С и помещают в штампе для раздачи. Раздача производится прошивным пуансоном со скоростью 80-150 мм / с, с усилием на штоке 100-120 кН. После раздачи шестерня подвергается отжигу и последующей механической и термической обработке.
Разработанная технология позволяет получать восстановленные шестерни, не уступающие по своим характеристикам новым. Экономическая эффективность способа достигается за счет снижения трудоемкости и возвращением деталям полного ресурса при 100% экономии металла. Стоимость восстановления детали составляет 40- 55% от изготовления новой. К существующим недостаткам способа следует отнести невозможность восстановления венца шестерни по длине, низкую устойчивость тонких прошивных пуансонов и недостаточность создаваемого припуска для качественного восстановления шестерен в процессе дальнейшей механической обработки.
+++Восстановление шестерни зуб+++
На Дарницком опытно-экспериментальном ремонтном заводе предложенный способ и устройство для восстановления шестерен насосов НШ с износом зубьев по длине и наружному диаметру путем обкатки шестерен накатника с ребордами шестерен ребордами накатника, так и по диаметру за счет металла тела зуба. При этом происходит уменьшение модуля зацепления, что приводит к увеличению объема обособленной полости, укомплектованного восстановленными этим способом шестернями. Способ не позволяет восстанавливать износ зуб шестерен по диаметру.
Дальнейшее развитие восстановления шестерен горячим пластиком соприкасающимся деформированием получил в работах Кировоградского НТУ. Авторами предлагается восстанавливать шестерни двусторонней раздачей с обратным выдавливанием металла на завершающей стадии процесса деформации, исключая предварительное сверление осевых отверстий.
Предлагаемая схема формообразования обеспечивает создание необходимого припуска на всех изношенных рабочих поверхностях шестерни не менее 0,75 мм на сторону.
В отличие от других способов метод восстановления шестерен пластическим деформированием позволяет осуществить комплексное восстановление детали по всем изношенных поверхностях, т.е. метод обеспечивает высокую концентрацию операций при восстановлении деталей. Долговечность шестерен восстановленных пластической деформацией на 15-25% выше, чем серийных, таких, изготавливаемых методом резки.
К существенным недостаткам восстановления шестерен пластической деформацией следует отнести значительные энерго-и трудозатраты, полный цикл термической обработки шестерен и значительный объемы последующей механической обработки.
+++ Способ восстановления шестерен насосов типа НШ электроконтактной наваркой износостойких порошковых материалов+++
Служат шестерни, восстановлены контактным наваркой компенсирующего износ материала в 2-3 раза дольше, чем новые. Срок службы восстановленного сопряжения шестерни - корпус увеличивается в 1,5.2 раза.
С целью повышения качества покрытия: улучшение прочности сцепления наваренного порошка с основным металлом шестерен, уменьшения пористости покрытия и снижения его хрупкости было предложено усовершенствование способа электроконтактной наварки износостойких композиционных порошковых материалов путем использования химического активирующего фактора введением в наварюваний порошок растворов солей никеля.
Для восстановления и укрепления шестерен покрытием способным успешно противостоять абразивному и гидроабразивному износа может быть обеспечена использованием электроконтактной наварки износостойких композиционных порошковых материалов. Высокая износостойкость композиционных порошковых материалов обеспечивается содержанием в их составе особо твердых и износостойких компонентов, таких как, карбиды хрома, карбиды титана, которые резко снижают прочность сцепления этих материалов или оксидов и керамических материалов, которые не свариваются вообще и резко повышают электрическое сопротивление наварюваних износостойких композиционных порошковых материалов. Кроме того, покрытие цементированные поверхности шестерен, содержащие достаточно содержание карбидов схожего состава еще более обостряют проблему.
+++Термоциклическая обработка+++
Одним из путей совершенствования микроструктуры наваренного покрытия и снятия напряжения в зоне термического влияния является термоциклическая обработка. Термоциклическая обработка позволяет значительно повысить ударную вязкость, как самого покрытия, так и переходной зоны, существенно уменьшить негативное термическое воздействие возникающей при электроконтактной наварки композиционных износостойких порошковых материалов, уменьшить зернистость, как матрицы наваренного покрытия, так и переходной зоны. Термоциклов-ческая обработка хорошо вписывается в предложенную технологическую схему электроконтактной наварки композиционных износостойких порошковых материалов.
Существующее оборудование для контактных методов сварки, как нельзя лучше подходит для предлагаемого метода электроконтактного наваривание композиционных износостойких порошковых материалов с одновременной термоцикличною отделкой. Очень высокая скорость нагрева (белее 50000 К / с), что обеспечивается при электроконтактной наварки является мощным активатором процессов наварка, что позволяет получить значительные преимущества по сравнению с традиционным методами нагрева и охлаждения детали, как в качественном, так и в экономическом аспектах. Высокоскоростной нагрев способствует снижению количества циклов для достижения необходимых результатов.
+++Электроконтактная наварка+++
Кировоградским НТУ предлагается способ восстановления шестерен насосов НШ по наружному диаметру путем электроконтактного наваривание композиционных износостойких порошковых материалов на основе порошка ПГ-ФБХ6-2, включающий как укрепляющее элемент матрицы и химический активатор процесса входи бор. Как укрепляющее компонент предлагается порошок КНХП-1М - плакированный никелем карбид хрома. Никель в данном порошке играет многогранную роль. Во-первых, никель способствует укреплению матрицы и увеличению ее вязкости, во-вторых, никель выступает, как химический активатор процесса электроконтактной наварки, в-третьих, никель выступает как дисперсионный активатор процесса электроконтактной наварки, поскольку находится на поверхности частиц карбида бора в ультрадисперсных и очень активном состоянии и в - четвертых, никель находясь поверхности частиц карбида бора резко повышает их электропроводность, что крайне важно для стабилизации протекания процесса электроконтактной наварки износостойких порошковых материалов на цементированные поверхности зубьев шестерен.
Предлагаемый способ позволяет восстанавливать шестерни под увеличенный ремонтный размер, что позволяет осуществить высоко-эффективный ремонт шестеренных насосов под увеличенный ремонтный размер, что обеспечивает восстановление его основных характеристик.
Одним из принципиальных элементов восстановления зубьев шестерен электроконтактным наваркой композиционных износостойких порошковых материалов является механическая обработка наваренных поверхностей. Высокая твердость полученного покрытия значительно усложняет процесс механической обработки восстановленных шестерен. В Кировоградском НТУ разработан специальный полуавтоматическое приспособление для механической обработки наваренных зубцов шестерен.
Другие статьи по теме:
- Ремонт гидравлических распределителей- Ремонт аккумуляторных батарей электродвигателя
- Ремонт передних мостов
- Ремонт шестеренных насосов
- Приработки (обкатки) и испытания автомобилей
Добавить комментарий:
