Технические науки/4. Транспорт

к.т.н. Рылякин Е.Г.

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства

прогрессивные технологии восстановления
гидронасосов

В современных конструкциях транспортно-технологических машин широко используются гидравлические исполнительные механизмы для привода рабочих органов, в системе управления, а также в качестве гидравлических трансмиссий. Область применения гидроприводов постоянно расширяется. В настоящее время они используются практически во всех моделях транспортных, а также на многих транспортно-технологических машинах. Рост применения гидропривода объясняется целым рядом эксплуатационных преимуществ гидравлических агрегатов перед механическими.

Одним из наиболее сложных и ответственных агрегатов в гидросистеме является гидронасос. Однако, преимущества применения гидронасосов не всегда могут быть полностью реализованы в эксплуатации из-за отказов, вызванных несовершенством их конструкций или конструкции гидросистемы; некачественным изготовлением или сборкой гидроагрегатов; нарушением правил эксплуатации и технического обслуживания, а также низким качеством ремонта.

В связи с этим поиск новых нестандартных технологических решений восстановления и повышения износостойкости корпусов гидронасосов и распределителей, подвергающихся наибольшей выработке в процессе эксплуатации, за счет улучшения физико-механических свойств рабочих поверхностей, с использованием высокотехнологичного и экологически безопасного оборудования, является актуальной задачей.

Отремонтированный гидронасос должен удовлетворять следующим основным требованиям и техническим условиям:

1. Вал насоса должен проворачиваться плавно, без заедания;

2. В насос должны быть установлены втулки попарно, одной размерной группы;

3. Овальность и конусность втулок и отклонения от прямолинейности допускаются не более 0,005 мм, при сборке должен быть обеспечен плотный контакт по всей поверхности втулок, установленных в корпусе насоса, со вставленными в них направляющими пружинами должны быть развернуты в соответствии с направлением вращения насоса;

4. Разгрузочную пластинку следует располагать на стороне всасывания;

5. В насос должны быть установлены шестерни одной размерной группы (отличающиеся между собой по ширине зуба не более чем на 0,005 мм);

6. Биение торцевых плоскостей шестерен относительно центра – не более 0,01 мм, биение наружного диаметра шестерен – не более 0,02 мм.

7. После сборки наоса несовпадение плоскостей выемки под уплотнительное кольцо крышки в корпусе и торцов втулок – не более 0,1 мм;

8. Сальник должен быть запрессован в крышку до упора и надежно закреплен стопорным кольцом. Поверхность уплотнительных колец должна быть ровной.

В настоящее время широко применяются различные способы восстановления корпусов гидронасосов.

Насосы типа НШ, поступившие первый раз в ремонт, можно ремонтировать методом смещения шестерен эксцентричными втулками, предложенными ГОСНИТИ. Для этого растачивают колодцы корпуса насоса на увеличенный размер.

Во втулках с увеличенным по наружному диаметру размером эксцентрично растачивают отверстия под цапфы шестерен. Смещение оси шестерен должно быть равно половине разности размеров колодцев корпуса и головок зубьев шестерен. Во время сборки эти втулки с шестернями устанавливают в корпус. Зубья шестерен при обкатке насоса касаются стенок корпуса за счет зазоров и смещения во втулке, надежно разделяя всасывающую и нагнетательную полости.

Также для восстановления корпусов применяют метод обжатия (способ пластических деформаций).

Обжатие производят в специальной пресс-форме на гидравлическом прессе. Усилие прилагается по всей поверхности корпуса. Деформация корпуса ограничивается специальным стержнем, установленными в нем и имеющем форму колодцев и уменьшенный размер. Нагретый корпус закладывают в пресс-форму и обжимают в ней по внешнему контуру. Перед этим корпус нагревают в электропечи с терморегулятором и выдерживают течение некоторого времени.

После обжатия корпус помещают в печь и выдерживают в ней, а затем закаливают в воде. Закаленный корпус подвергают отпуску. Твердость корпуса после термообработки должна быть НВ 76…120. После обжатия и термической обработки корпуса растачивают его колодцы.

Для восстановления корпусов шестеренных насосов применяют также способ отливки нового корпуса с последующей обработкой под ремонтные размеры.

Корпус отливают из сплава АЛ-9 в кокиль, затем фрезеруют наружные поверхности. На сверлильном станке в специальном кондукторе сверлят отверстия и нарезают резьбу под болты крепления крышки и присоединительных патрубков. Затем корпус устанавливают на расточный станок, сверлят и растачивают необходимые отверстия, в том числе и под колодцы.

Со стороны камеры нагнетания корпус не изнашивается, поэтому можно восстанавливать работоспособность насоса превратив изношенную камеру всасывания в камеру нагнетания, а камеру нагнетания – в камеру всасывания. Достигается это тем, что входное отверстие (бывшее выходное) на корпусе насоса рассверливают. Соединительный канал в перемычке между выточками в корпусе под нижние втулки заливают баббитом. На противоположной стороне перемычки делают новый соединительный канал.

Насосы типа НШ-К поступают в ремонт с недоиспользованным техническим ресурсом, поэтому было предложено два вида ремонта – текущий и капитальный.

При текущем ремонте сохраняется положение деталей, которое они занимали до разборки. В платиках заменяют все резиновые манжеты на манжеты ремонтного размера и ставят на них предохранительные металлические пластины. Хвостовую манжету платиков заменяют новой.

В корпусе насоса растачивают колодец под манжету радиального уплотнения. Это необходимо для того, чтобы в процессе работы шестерни не касались зубьями корпуса. Изготавливают специальную опорную пластину для манжеты радиального уплотнения. После выполнения этих работ насос собирают и испытывают.

В основу технологии капитального ремонта положен способ установки компенсационных втулок. Технология капитального ремонта насосов типа НШ-К включает механическую обработку корпуса (расточку колодца под увеличенную манжету радиального уплотнения и фрезерование мест контакта шестерен), восстановление механической обработкой подшипниковой обойм, шестерен платиков, а также изготовление дополнительных деталей (компенсационных втулок, увеличенной резиновой манжеты радиального уплотнения резиновых манжет платиков, металлической предохранительной пластины для манжеты радиального уплотнения, а также предохранительных пластин для манжет платиков).

Трещины в корпусах гидронасосов заделывают при помощи сварки или наплавки или заливают составом на основе эпоксидной смолы. Эпоксидный состав наносят на подготовленную поверхность корпуса, накладывают заплатку из стеклоткани на место трещины и прикатывают ее роликом. На стеклоткань наносят второй слой состава и сушат корпус в сушильном шкафу. Восстановление корпуса испытывают под давлением, подтеки и потение не допускаются.

Однако, не смотря на простоту восстановление корпусов гидроагрегатов и небольшие затраты труда при данном методе ремонта, технологический ресурс отремонтированных деталей в 4 раза ниже, чем, например, у насосов с обжатыми корпусами.

Применение технологических приемов восстановления деталей гидроагрегатов пластическим деформированием (обжатие, осадка, раздача, вдавливание механическое поверхностное упрочнение) позволяет повысить точность обработки, улучшить качество поверхности и упрочить поверхностные слои детали, значительно повысив их износостойкость.

Наиболее перспективным считается поверхностное упрочнение, которое можно обеспечить различными приемами. Например, обкатыванием и раскатыванием роликами и шариками. Механическое поверхностное упрочнение металла вызывает в деформированном слое снижающие напряжения (наклеп), величина которых зависит от условий деформации.

Структура и твердость поверхностного слоя в зависимости от условий деформации и способа поверхностного упрочнения изменяются на глубину 0,1…0,4 мм. Структура приобретает специальное направленное строение (текстуру), а твердость среднеуглеродистых незакаленных сталей увеличивается на 30…40%.

Наряду с перечисленными технологическими приемами особое место занимает метод электролитического наращивания, позволяющий нарастить равномерные по толщине покрытия по всей наращиваемой поверхности, получать покрытие с различной твердостью и износостойкостью не изменять структуру материала деталей в процессе их ремонта, одновременно восстанавливать достаточно большое количество деталей, автоматизировать процесс.

Наиболее распространенными при восстановление деталей гидроагрегатов являются процессы электролитического наращивания хрома и железа.

Хромирование – электролитическое осаждение хрома. В качестве электролита используют хромовую кислоту, при электроосаждении же большинства металлов – растворы их солей. В зависимости от концентрации в электролите хромового ангидрида различают: разведенный электролит, отличающийся наивысшей твердостью и износостойкостью получаемых покрытий; универсальный электролит, с хорошими защитно-декоративными свойствами, твердостью и износостойкостью поверхностей; концентрированный – применяют для защитно-декоративных целей.

Изменяя условия электролиза, можно получать различные хромовые покрытия: блестящие с высокой твердостью, а также достаточно высокой износостойкостью; молочные, характеризуются повышенной твердостью и высокой коррозионной стойкостью; серые, отличаются высокой твердостью и повышенной хрупкостью.

При больших износах корпуса гидроаппаратуры рекомендуется восстанавливать осталиванием. Это процесс по сравнению с хромированием имеет ряд преимуществ: получают толстые покрытия с характерными механическими свойствами, выход железа по току в 3 раза больше, чем хрома и составляет 80…95%, для этого электролиза характерны накал окислительность и высокая стабильность в работе.

Наряду с преимуществами процессов электролитического наращивания к их недостаткам следует отнести обязательное наличие сложного, крупногабаритного технологического оборудования, а, следовательно, больших производственных площадей, что возможно лишь на крупных специализированных ремонтных предприятиях, значительные денежные затраты на приобретение компонентов электролитов, вредные условия труда при проведении гальванических работ.

Для проведения сварочных и наплавочных работ при восстановлении корпусов гидроагрегатов необходимо, как и при восстановлении электролитическим наращиванием, применять стационарное дорогостоящее оборудование, а также иметь специализированный сварочно-наплавочный производственный участок для проведения ремонтных работ. Кроме того, выделяемые при проведении сварочно-наплавочных работ, продукты окисления значительно нарушают экологическую безопасность.

На основании проведенного анализа можно сделать следующие выводы:

1. Проблема восстановления корпусов гидроагрегатов является весьма насущной и актуальной в настоящее время. Поиск рациональных прогрессивных технологических путей восстановления изношенных корпусов – весьма перспективная задача для современного ремонтного производства.

2. Конструктивные, производственные и эксплуатационные факторы вызывают соответственно 27%, 26% и 40% отказов. Наибольший износ колодцы корпуса насоса имеют со стороны камеры всасывания по поверхности в сопряжении со втулками и шестернями, а также изнашиванию подвергаются опорная поверхность под втулки и поверхность под уплотнительную манжету. Кроме того, могут наблюдаться трещины, раковины на поверхности и износ или срыв резьбы под болты крепления крышек и присоединительных муфт.

3. Насосы типа НШ, поступившие в ремонт, восстанавливают следующими способами: методом смещения шестерен эксцентричными втулками; обжатием; отливкой нового корпуса с последующей механической обработкой под ремонтные размеры; превращение камеры всасывания в нагнетательную и наоборот; методом компенсационных втулок; восстановлением при помощи эпоксидных смол; механическим поверхностным упрощением; электролитическим наращиванием и применением различного рода сварок и наплавок.

Приведенные способы являются достаточно перспективными, однако наряду с преимуществами имеют и ряд недостатков. Поэтому необходимо постоянно разрабатывать и внедрять новые перспективные способы восстановления деталей машин для получения максимальной выгоды от использования имеющегося парка машин и уменьшения материальных затрат связанных с проведением плановых ТО и ремонтов техники.

Литература:

1. Рылякин, Е.Г. Повышение работоспособности тракторных гидросистем терморегулированием рабочей жидкости: Автореф. дис. … канд. техн. наук / Е.Г. Рылякин. – Пенза, 2007. – 16 с.

2. Ефимов, В.В. Обеспечение эксплуатационной надежности гидросистем сельскохозяйственной техники при альтернативном использовании рапсового масла в качестве рабочей жидкости: Автореф. дис….канд. техн. наук / В.В. Ефимов. – Самара, 2000. – 17 с.

3. Черкун, В.Е. Ремонт тракторных гидравлических систем / В.Е. Черкун. – М.: Колос.–1984. – 253 с.

4. Дидур, В.А. Диагностика и обеспечение надежности гидроприводов сельскохозяйственных машин / В.А. Дидур, В.Я. Ефремов. – Киев: Техника, 1986. – 128 с.