CC BY
152
УДК 621.791.927.55.034
Е.В. Агеева, канд. техн. наук, ст. преп., (4712) 58-71-03, ageevа-ev@yandex.щ,
Е.В. Агеев, канд. техн. наук, доц., 8-904-526-55-07, ageev [email protected] (Россия, Курск, ЮЗГУ)
ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА РЕМОНТА И ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ СОВРЕМЕННЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ
Представлен перспективный технологический процесс восстановления коленчатого вала двигателя КамАЗ-740 с использованием порошков, полученных методом электроэрозионного диспергирования отходов спеченных твердых сплавов.
Ключевые слова: отходы твердых сплавов, электроэрозионное диспергирование, порошок, плазменно-порошковая наплавка, коленчатый вал.
Организация восстановления изношенных деталей автомобилей является не только важным резервом удовлетворения народного хозяйства запасными частями, но и существенным резервом повышения качества ремонта, а также снижения расходов материальных и трудовых ресурсов.
Применение для восстановления изношенных деталей автомобилей современных методов нанесения покрытий и, в первую очередь, с использованием порошковых твердых сплавов способствует значительному повышению их долговечности.
Одним из наиболее сложных в изготовлении и ремонте деталей автомобилей семейства КамАЗ является коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания (ДВС), основной дефект которого - износ коренных и шатунных шеек. Процесс изнашивания коренных и шатунных шеек коленчатого вала ДВС является нежелательным, но неизбежным.
Типовой технологический процесс восстановления коленчатых валов ДВС КамАЗ-740 включает следующие операции [1]: мойку, разборку и дефектацию коленчатого вала; проверку биения по средней шейке; правку коленчатого вала на прессе (при необходимости); установку пробок в отверстия масляных каналов вместо заглушек; шлифование коренных и шатунных шеек; контроль размеров коренных, шатунных шеек и радиуса кривошипа; полирование коренных и шатунных шеек; сборку коленчатого вала.
Разборка коленчатого вала включает следующие операции: снятие шестерни привода масляного насоса, переднего и заднего выносных противовесов; изъятие заглушек и втулок центробежной очистки масла и внутренних полостей масляных каналов коленчатого вала. Правка коленчатого вала производится на прессе при наличии изгиба вала более 0,05 мм.
Шейки коленчатого вала шлифуются на круглошлифовальных станках 3А432. В первую очередь шлифуются коренные шейки после установки коленчатого вала в центрах станка. Во вторую очередь шлифуют-
503
ся шатунные шейки. Для шлифования шатунных шеек коленчатый вал на станке устанавливается в центросместителях, обеспечивающих смещение оси вала на величину радиуса кривошипа, который имеет размер (60 ±
0,5) мм и совмещение оси шатунных шеек с осью шпинделя станка. Шлифование начинается с первой шатунной шейки, для шлифования следующей шейки вал поворачивается на угол 90 °. Все коренные и шатунные шейки шлифуются под один ремонтный размер.
После шлифования шейки подвергают полировке в течение одной минуты на полировальных станках полировальной лентой ЭБ 220 или пастой ГОИ № 10.
Таким образом, на сегодняшний день коленчатые валы двигателя КамАЗ-740 успешно ремонтируются в пределах своих ремонтных размеров путем шлифования. Когда размеры вала выходят за пределы ремонтных, появляются трудности с наращиванием и упрочнением поверхностей.
Изношенные валы с коренными и шатунными шейками, перешлифованные на все ремонтные размеры, но пригодные для восстановления путем нанесения покрытий до номинальных размеров, составляют 65.. .75 %.
В настоящее время на ремонтных предприятиях для восстановления коленчатых валов ДВС используют, главным образом, разновидности дугового способа наплавки под слоем флюса.
Одним из наиболее универсальных методов и гибких технологических приемов воздействия на свойства обрабатываемых поверхностей как метод упрочнения вновь изготавливаемых деталей машин и восстановления деталей с большой степенью износа (0,5 мм и более), работающих в условиях интенсивного изнашивания, является плазменно-порошковая наплавка (ППН).
В качестве материала при ППН коленчатых валов, работающих в условиях абразивного изнашивания, используются износостойкие порошковые наплавочные материалы, в структуре которых содержатся высокотвёрдые (карбиды, бориды и т. д.) фазы и относительно пластичная матрица. Среди порошковых наплавочных материалов, обладающих твердостью выше твердости абразива и стойкостью к абразивному износу, одними из наиболее перспективных являются порошки на основе систем WC-Co и WC-TiC-Cо, являющиеся основой твердых сплавов, переработка отходов и дальнейшее использование которых является актуальной проблемой.
Одним из наиболее перспективных методов получения порошка практически из любого токопроводящего материала, в том числе и твердого сплава, отличающимся относительно невысокими энергетическими затратами и экологической чистотой процесса, является метод электроэрози-онного диспергирования (ЭЭД) - локальное воздействие кратковременных электрических разрядов между электродами [2, 3, 4].
Основными регулируемыми (изменяемыми) параметрами экспериментальной установки ЭЭД, разработанной авторами, непосредственно
влияющими на процесс порошкообразования, являются:
- напряжение на электродах (и),
- частота следования импульсов (1),
- емкость рабочего накопителя (О),
- расстояние между электродами (1).
При проведении экспериментов по диспергированию отходов спеченных твердых сплавов расстояние между электродами в реакторе оставалось постоянным и составляло 100 мм, напряжение на электродах изменяли от 0 до 200 В, частоту следования импульсов - от 0 до 1000 Гц, емкость рабочего накопителя - от 2,5 до 40 мкФ.
В качестве рабочей жидкости использовалась вода дистиллированная ГОСТ 6709-72. В качестве исходного (диспергируемого) материала использовались изношенные, некондиционные и новые многогранные не-перетачиваемые пластины, предназначенные для припаивания и механического крепления на режущий инструмент, из среднезернистых спеченных твердых сплавов марки ВК8, состоящих из карбида вольфрама (92 %) и кобальта (8 %), и марки Т15К6, состоящих из карбида вольфрама (79 %), карбида титана (15 %) и кобальта (6 %). Физико-механические свойства спеченных твердых сплавов (по ГОСТ 3882-74) представлены в таблице.
Физико-механические свойства твердых сплавов марок ВК8
и Т15К6 (ГОСТ 3882-74)
Физико-механические свойства Марка твердого сплава
ВК8 Т15К6
Предел прочности при изгибе, 2 2 Н/мм (кгс/мм ), не менее 1666(170) 1176 (120)
3 3 Плотность, Х 10 кг/м 14,5-14,8 11,1-11,6
Твердость БЕЛ, не менее 88,0 90,0
В качестве электродов также использовали отработавшие многогранные неперетачиваемые пластины из соответствующих марок спеченных твердых сплавов.
Конечный результат диспергирования твердых сплавов представлен на рис. 1 и 2.
При постановке экспериментов по ППН наплавке коленчатых валов ДВС КамАЗ-740 использовалась установка УД-209 на основе переделанного токарного станка для наплавки, выпрямитель сварочный ВДУ-506. В качестве плазмообразующего, транспортирующего и защитного газа использовался аргон по ГОСТ 10157-79. Плазменная головка охлаждалась
Известия ТулГУ. Технические науки. 2011. Вып. 3 магистральной водой по ГОСТ 2844-82.
Рис. 1. Порошок сплава ВК8
Рис. 2. Порошок сплава Т15К6
Проведенные ранее исследования, а именно анализ твердости и относительной износостойкости плазменных покрытий, а также геометрических параметров наплавочных валиков показал, что покрытия, полученные с добавлением твердосплавных порошков из ВК8, являются более приемлемым вариантом для восстановления и упрочнения коленчатых валов ДВС по сравнению с порошками из Т15К6. Основными служебными свойствами коренных и шатунных шеек коленчатых валов, определяющими их ресурс, являются твердость и износостойкость, которые, как показали результаты экспериментов, коррелируют между собой. Из перечисленных свойств наиболее просто и достоверно определяется твердость. Поэтому оптимизацию состава наплавляемых порошковых композиций с целью улучшения качества плазменных покрытий коленчатых валов для ППН проводили по твердости покрытий, полученных с использованием порошков ВК8.
При промышленном опробовании твердосплавных порошков использовалась технология плазменной твердосплавной порошковой наплавки для шеек коленчатых валов ДВС КамАЗ-740, вышедших из последних ремонтных размеров, представленная на рис. 3.
моечная контрольная
*
дефектовочная транспортная
і *
шлифовальная шлифовальная
1 і
контрольная контрольная
і і
термическая шлифовальная
*
слесарная контрольная
і 1
наплавочная -ті слесарная
транспортная
полировальная
I
контрольная
I
слесарная
~~Г~
консервация
транспортная
Рис. 3. Технологический процесс восстановления коленчатых валов плазменной твердосплавной порошковой наплавкой
Для достижения максимальной твердости плазменных покрытий была выполнена постановка полного факторного эксперимента. В резуль-
тате было установлено, что оптимальной порошковой композицией для ППН шеек коленчатых валов является порошковая композиция производства Тульского завода «Полема», содержащая в своем составе промышленные порошки, изготовленные по ТУ 14-22-26-90 с добавлением 15,0 % (масс.) порошка, полученного из отходов твердого сплава ВК8 методом ЭЭД в воде, со средним размером частиц 30.. .35 мкм.
Выводы
1. Процесс изнашивания коренных и шатунных шеек коленчатого вала ДВС является нежелательным, но неизбежным. Основной дефект коленчатых валов ДВС КамАЗ-740 - износ коренных и шатунных шеек. В настоящее время коленчатые валы успешно ремонтируются в пределах своих ремонтных размеров путем шлифования.
2. Среди порошковых наплавочных материалов для плазменнопорошковой наплавки одними из наиболее перспективных являются порошки на основе WC-Co и WC-TiC-Cо, являющиеся основой твердых сплавов, переработка отходов и дальнейшее использование которых является актуальной проблемой.
2. Методом ЭЭД получены пригодные для промышленного использования наплавочные порошки из отходов твердых сплавов марок ВК-8 и Т15К6. Одновременно решается проблема утилизации отходов.
3. Разработана технология плазменно-порошковой наплавки с добавлением твердосплавных порошков коленчатых валов ДВС КамАЗ-740. Технология опробована в условиях ремонтных баз автотранспортного предприятия и сельхозтехники и обеспечила повышение ресурса восстановленных деталей в среднем на 20 %.
Работа выполнена в рамках ФЦП «Научные и научнопедагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы, государственный контракт № 14.740.11.0983 от 05.05.2010 г.
Список литературы
1. Титунин Б.А., Старостин Н.Г., Мушниченко В.М. Ремонт автомобилей КамАЗ. Л.: Изд-во Агропромиздат, 1987. 288 с.
2. Агеев Е.В., Семенихин Б. А. Выбор метода получения порошковых материалов из отходов спеченных твердых сплавов // Известия Самарского научного центра РАН. Спец. вып.: Актуальные проблемы машиностроения. 2009. С. 12 - 15.
3. Разработка установки для получения порошков из токопроводящих материалов / Е.В. Агеев и [др.] // Известия Самарского научного центра РАН. Т. 11(31), № 5(2). 2009. С. 234 - 237.
4. Агеев Е.В., Сальков М.Е. Особенности технологии получения порошковых наплавочных материалов методом электроэрозионного диспергирования отходов твердых сплавов для наплавки шеек коленчатых валов
// Технология металлов. № 5. 2008. С. 34 - 37.
E. Ageeva, E. Ageev
IMPROVING THE QUALITY OF REPAIR AND RESTORATION OF DETAILS OF MODERN РАНСПОРТНЫХ SYSTEMS
The promising technological process of reconstruction of a cranked shaft of the engine Kamaz-740 with the use of powders, obtained by the method of electro-erosion dispersion of waste of hard alloys, is presented.
Key words: waste of hard alloys, edm-machines , electroerosive dispersion, powder, plasma-powder cladding, the crankshaft.
Получено 07.06.11
УДК 656.13
М. В. Денисов, асп., (4872)35-05-01, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ)
ОБСЛЕДОВАНИЕ ТРАНСПОРТНОГО И ПАССАЖИРСКОГО ПОТОКОВ
Приводится описание обследования транспортного и пассажирского потоков, проходящих через одну из пассажирских остановок. Рассмотрена методика визуального обследования.
Ключевые слова: транспортная система, маршрутное транспортное средство, остановочный пункт, пассажирообмен.
При решении задач, связанных с оптимизацией работы городского пассажирского транспорта, возникает необходимость получения данных о транспортных и пассажирских потоках, проходящих через остановочные пункты [1, 5].
В рамках исследования, посвященного оптимизации работы городского пассажирского транспорта, проводилось обследование транспортного и пассажирского потоков на остановке «Гоголевская», расположенной на пр. Ленина в г. Туле. Обследование проводилось в будние дни с 16 по 27 августа 2010 года в вечернее время. В таблице указаны дни и временные интервалы обследований.
Во время наблюдения данные фиксировались в анкете. Анкета обследования включает в себя: время прибытия транспортного средства на остановочный пункт, идентификацию класса транспортного средства и номера маршрута, а также количество вошедших и вышедших пассажиров (по каждому транспортному средству).
В результате обследования был получен ряд величин, характеризующих данный пункт остановки транспортных средств. Через остановочный пункт проходят: 4 троллейбусных маршрута (№1, 2, 4, 11); 11 автобусных (№1а, 11а, 18а, 25а, 28а, 29а, 37а, 114а, 116а, 117а); более 20
509
