CC BY
56
М1ИОА.
сер - среднее значение временно возросшего
.. длит
момента сопротивления двигателя; М с / - среднее
длительно наблюдаемое значение момента сопротивления двигателя.
Возрастание величия 5к, Т и ^ ухудшает показатели работы двигателя.
При выполнении трактором различных сельскохозяйственных операций указанные показатели имеют различные значения, наибольшие из которых наблюдаются при пахоте и составляют: 5к=0,3...0,4, Т=1...2с; m=6,28...3,14 Гц; ^^..ЛА
В практике эксплуатации тракторных двигателей с механическим всережимным регулятором встречаются случаи весьма продолжительных временных возрастаний нагрузок, которые на пахоте, бороновании и комбайновой уборке достигают 11...37 с, а при холостом ходе по вспаханному полю - 6...18,5 с. Практически в этих пределах находится длительность возрастания нагрузок транспортных тракторных агрегатов и особенно тех из них, в которых скоростной режим двигателя изменяется с помощью педали управления подачей топлива.
Конкретными частными задачами управления двигателем в эксплуатации может быть оптимизация установившихся режимов. Для каждого из них должны использоваться различные варианты критерия оптимальности в зависимости от выбранной конструкции двигателя.
Даже при решении задач оптимизации управления двигателем только в эксплуатации и с ограниченным перечнем управляющих воздействий трудно выбрать единый обобщенный критерий оптимальности управления. Частные задачи оптимизации управления двигателем решаются разными программами, имеющимися в микроконтроллере.
В наиболее общем случае в качестве критерия оптимальности, используется расход топлива при ограничениях на управляющие воздействия по техническим и экологическим параметрам.
В значительной мере это обусловлено возможностью использования в качестве сигнала, выражающего текущее значение расхода топлива двигателем, управляющего воздействия системы автоматического регулирования частоты вращения, входящей в состав микроконтроллера наиболее сложно управляемых двигателей.
УДК 621.664:669.715
Исследование свойств покрытий, сформированных мдо, на пластически деформированном алюминиевом сплаве АО3-7
A.B. Коломейченко, к.т.н. (ФГОУВПО ОрелГАУ)
B.Н. Логачев (ФГОУВПО Орел ГАУ)
В настоящее время одним из узлов, который получил широкое применение, является шестеренный насос типа НШ-У. Он предназначен для нагнетания минерального масла в гидравлических системах тракторов, погрузчиков, сельскохозяйственных, коммунальных, строительно-дорожных машин и другой техники. К деталям, подверженным наибольшему изнашиванию относятся втулки шестеренных насосов типа НШ-У. Для их изготовления используют антифрикционный алюминиевый сплав АО3-7 ГОСТ 14113-78. Основной износ у данных деталей, влияющий на снижение объемной подачи насосов типа НШ-У, происходит на внутренней цилиндрической и торцевой поверхностях, сопрягаемых с шестернями, который достигает 0,3 мм.
В ремонтном производстве для восстановления деталей различного назначения широко применяется пластическое деформирование, в том числе и для деталей изготовленных из алюминиевых сплавов. Перспективным способом упрочнения, получающим в последнее время всё более широкое распространение, является МДО. Применение данных покрытий для упрочнения деталей из алюминиевых сплавов восстановленных пластическим деформированием позволит значительно увеличить их износостойкость, а следовательно и долговечность, что является перспективным направлением развития ремонтного производства в современных условиях.
Материалы и методика исследований
Образцы изготавливали путем распиливания новых и восстановленных пластической деформацией (обжатием) втулок шестеренных насосов НШ-32У-2. Для придания поверхностям образцов правильной геометрической формы и получения необходимой шероховатости их подвергали механической обработке. После этого, с целью повышения износостойкости, поверхности подготовленных алюминиевых образцов подвергали упрочнению МДО. Формирование покрытий осуществляли на экспериментальной установке, включающая в себя источник питания, электролитическую ванну с системой крепления деталей и водяной рубашкой охлаждения. Эксперименты проводили в электролите, содержащем дистиллированную воду с добавлением гидрооксида калия КОН ОСТ 9285-78 с квалификацией ЧДА и жидкого натриевого стекла Na2SiO3 ГОСТ 130078-81, плотностью р=1,47х103 кг/м3 и модулем m=3,0. Данный электролит широко используется в ремонтном производстве для упрочнения широкой номенклатуры деталей из алюминиевых сплавов, работающих в различных условиях [1].
Микротвердость покрытий, сформированных способом МДО, измеряли с помощью прибора ПМТ-3М
согласно ГОСТ 9450-76 на поперечных шлифах по толщине сформированных покрытий в зависимости от состава электролита и режима МДО. Нагрузка на алмазный наконечник в форме четырехгранной пирамиды с углом при вершине 136о±20" составляла 1,96Н. Погрешность при измерении контрольного отпечатка составляла не более 0,3 мкм.
Сравнительную износостойкость поверхностей образцов исследовали в соответствии с ГОСТ 23.22486 на машине трения МТУ-01 ТУ 4271-001-290346002004. Метод испытаний основан на взаимном перемещении прижатых друг к другу с заданным усилием испытуемых образца и контробразцов в смазочном материале. При испытании регистрируются момент трения с графическим отображением его изменения на экране, а также изменение веса испытуемых образцов. Схема контакта: торцы вращающихся контробразцов и неподвижный образец. Испытания на изнашивание осуществляли в течение 50 ч при контактном давлении 0,5 МПа и скорости скольжения 1,0 м/с.
Результаты и их обсуждение
Микротвердость покрытий, сформированных способом МДО, зависит от количества в них твердых высокотемпературных фаз оксидов алюминия а -А1203 и у - А1203 и является одной из их важнейших характеристик. Увеличение содержания КОН в электролите свыше 3 г/л приводит к снижению микротвердости упрочненного слоя (рис. 1). Это связано с тем, что наличие в электролите избытка щелочи приводит к изменению состава и структуры коллоидных мицелл, которые являются исходными частицами для формирования покрытия [1]. Повышение содержания №28Ю3 в электролите приводит к снижению микротвердости покрытия (рис. 1). Это связано с тем, что в его структуре покрытий начинают преобладать фазы муллита 3А1203х28Ю2 и оксида кремния 8Ю2, что согласуется с исследованиями других авторов [1.. .4].
Исследования влияния плотности тока на микротвердость формируемых покрытий не проводились, так как в работах ряда авторов [1.3] было отмечено, что с повышением плотности тока микротвердость возрастает. Однако, увеличение плотности тока при МДО выше 30 А/дм2 приводит к его переходу в дуговой режим, что влечет за собой порчу и последующее разрушение покрытия. В связи с этим нами была выбрана плотность тока 25 А/дм2, т. к. при этом значении покрытия формируются с наибольшей скоростью и наименьшей продолжительностью. Из рис. 2 видно, что область с наивысшими значениями микротвердости в покрытии находится на расстоянии 20.30 мкм от металлической основы в зоне действительного размера образца. Остальная область, порядка 80% от общей толщины покрытия, имеет значения микротвердости около 12 Па. Это связано с количеством фаз а и у - А1203 и их распределением по толщине
упрочненного слоя, которые и обуславливают высокую микротвердость покрытий [1.4].
Для практического применения покрытий, сформированных способом МДО, в ремонтном производстве наибольший интерес представляет исследование их триботехнических характеристик, наиболее полное
представление, о которых можно получить, располагая данными о результатах их испытаний на изнашивание. Проведенные испытания на изнашивание образцов из пластически деформированного сплава АО3-7 с упрочнением МДО и без, позволили дать количественную оценку их износостойкости [5, 6].
После 50 часов испытаний было установлено следующее. Несмотря на то, что в испытуемых парах трения с упрочненными МДО образцами отмечено незначительное увеличение износа контробразцов (на 11.16 %) износ соединения с упрочненными МДО образцами из пластически деформированного алюминиевого сплава АО3-7 в 3,0 раза, по сравнению с эталонными парами, где использовались неупрочненные образцы (рис. 3).
Проведенные сравнительные испытания на изнашивание покрытий, сформированных способом МДО на пластически деформированном алюминиевом сплаве А03-7 на различных режимах и составе электролита, показали, что увеличение содержания КОН и №28і03 в электролите соответственно выше 3 и 14 г/л приводит к снижению износостойкости упрочненного слоя. С другой стороны, при их содержании в электролите ниже указанных значений покрытия обладают более высокой микротвердостью, что приводит к значительному износу контробразцов. Повышение плотности тока при МДО до 25 А/дм2 способствует увеличению износостойкости упрочненного слоя. При больших значениях износостойкость покрытия практически не изменяется. Формирование упрочненного слоя при плотности тока ниже 25 А/дм2 обеспечивает минимальный износ контробразцов, но при этом резко снижается износостойкость покрытия.
Нм, ГПа
18 14 10 6 2 Сма^іОз, г/л
I-------1---------1-----------1------------------1
1 3 5 7 9 Скон, г/л
Рисунок 1 - Влияние содержания №28і03 (1) и КОН (2) в электролите на микротвердость покрытия, сформированного на пластически деформированном сплаве А03-7 при Дт=25 А/дм2; Т=2 ч; 1=20°С
Выводы
Варьируя содержанием компонентов в электролите и плотностью тока, микротвердость покрытий, сформированных способом МДО на пластически деформированном сплаве А03-7, можно изменять в широких пределах. Что дает возможность применять их для упрочнения поверхностей деталей из алюминиевых сплавов, которые работают в различных условиях.
20
40
60
80
100
120
Э, мкм
Рисунок 2 - Изменение микротвердости по толщине покрытия, сформированного на пластически деформированном сплаве АО3-7 при Дт=25 А/дм2; Т=2 ч; СКон=3 г/л; С^БЮэ^ г/л; 1=20°С
И, г
1990. - № 4. - С. 57-62.
4. Фёдоров, В. А. Формирование упрочнённых поверхностных слоёв методом микродугового оксидирования в различных электролитах и при изменении токовых режимов [Текст] / В. А. Фёдоров, В. В. Белозоров, Н. Д. Великосельская // Физика и химия обработки материалов. - 1991. - № 1. - С. 87-93.
5. Логачев, В. Н. Износостойкость покрытий, сформированных способом МДО на алюминиевых сплавах АО3-7 и пластически деформированном АК7ч [Текст] / В. Н. Логачев // Ресурсосберегающие технологии при производстве и ремонте машин: сб. науч. работ. - Орел: ОрелГАУ, 2005. - С. 295-300.
6. Коломейченко, А. В. Износостойкость покрытий, сформированных микродуговым оксидиров-наием на алюминиевых сплавах АО3-7 и пластически деформированном АК7ч [Текст] / А. В. Коломейчен-ко, В. Н. Логачев // Трение и смазка в машинах и механизмах. - 2006, № 9, С. 7-9.
Рисунок 3 - Износ после 50 часов испытаний: 1, 1' - образец (сплав АО3-7), соответственно, с покрытием и без него; 2, 2' - контробразец (сталь 18ХГТ), работающий в паре с образцом, соответственно, с покрытием и без него; 3, 3' -износ соединения, соответственно, с покрытием и без него
Оптимальные режимы МДО и состав электролита, при которык достигается наименьший износ испытуемык соединений следующие: Дт=25 А/дм2; Т=2 ч; СКон=3 г/л; СКа28Ю3=14 г/л; 1=20°С. Покрыгтия, сформированные МДО с соблюдением этих условий, обладают высокой износостойкостью и невысоким коэффициентом трения. В связи с этим их можно рекомендовать к внедрению в ремонтное производство для упрочнения деталей алюминиевого сплава АО3-7, восстановленных пластическим деформированием, а именно для втулок шестеренных насосов типа НШ -У.
Литература
1. новиков, А. н. Восстановление и упроч-
нение деталей из алюминиевых сплавов микродуго-вым оксидированием [Текст]: учеб. пособие / А. Н. Новиков, А. Н. Батищев, Ю. А. Кузнецов. - Орёл: ОрёлГАУ, 2001. - 99 с.
2. Каракозов, Э. С. Микродуговое оксидирование - перспективный процесс получения керамиче
ских покрытий [Текст] / Э. С. Каракозов, А. В. Чавда-ров, Н. В. Барыкин // Сварочное производство. - 1993. - № 6. - С. 4-7.
3. Фёдоров, В. А. Физико-механические ха-
рактеристики упрочнённого поверхностного слоя на сплавах алюминия, получаемого при микродуговом оксидировании [Текст] / В. А. Фёдоров, Н. Д. Великосельская // Физика и химия обработки материалов. -
УДК 621.317.312.001.5
Исследование временных ИНТЕРВАЛОВ бросков ТОКА применительно к дистанционному контролю сетевого АВР
С.М. Астахов (ФГОУВПО Орел ГАУ)
Для дистанционного распознавания в сети аварийных ситуаций важно иметь достоверную информацию о срабатывании токовых защит контролируемых выключателей. О факте срабатывания токовых защит прежде всего можно судить по определенной последовательности изменения тока, в которую входят: увеличение тока с определенной скоростью, существование тока, соответствующей величины и уменьшение тока с соответствующей скоростью в определенном интервале времени. Интервал времени, существования тока между его увеличением и уменьшением, естественно, должен быть близок к установленным выдержкам времени токовых защит контролируемых выключателей. В данном случае следует знать как минимальное так и максимальное время выдержки защит. Если время существования тока окажется между этими значениями, то с определенной вероятностью можно утверждать о факте появления к.з. и срабатывания токовой защиты конкретного выключателя. Если же время существования появившегося тока будет меньше минимально возможной выдержки времени защит выключателей, то это говорит об исчезновении к.з. по другой причине, а не о работе токовой защиты выключателя. Если время исчезновения тока будет превышать наибольшую выдержку времени защит выключателей (хотя это практически очень маловероятно из-за использования резервных защит), то здесь можно судить с определенной степенью достоверности о следующих явлениях:
-необъективная информация о появлении к.з. на основании установленных признаков;
-необъективная информация об исчезновении к.з. (момент исчезновения к.з. не зафиксирован);
0.1
0,08
0.06
3
0.04
0.02
3
2
2
0
