Научная статья на тему 'Применение антифрикционных покрытий в объемном гидроприводе'

Применение антифрикционных покрытий в объемном гидроприводе Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
414
126
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
гидроцилиндр / ИЗНОС / полиамидное покрытие / НАДЕЖНОСТЬ / уплотнение / The hydrocylinder / deterioration / a polyamide covering / Reliability / Consolidation

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Стукач Александр Васильевич

Рассмотрена возможность применения тонкослойных покрытий из полиамида для ремонта и повышения износостойкости деталей гидроцилиндров и гидравлических распределителей. Проведены стендовые испытания опытных образцов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Стукач Александр Васильевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Film coverings application possibility of polyamide for repair and increase of resistance of details of hydrocylinders and hydraulic distributors is considered. Bench tests of pre-production models are conducted.

Текст научной работы на тему «Применение антифрикционных покрытий в объемном гидроприводе»

»'ДИАГНОСТИКА И РЕМОНТ

УДК 621.002.3

ПРИМЕНЕНИЕ АНТИФРИКЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ В ОБЪЕМНОМ ГИДРОПРИВОДЕ

А. В. Стукач1

Санкт-Петербургский государственный университет сервиса и экономики (СПбГУСЭ),

191015, Санкт-Петербург, ул. Кавалергардская, 7

Аннотация - Рассмотрена возможность применения тонкослойных покрытий из полиамида для ремонта и повышения износостойкости деталей гидроцилиндров и гидравлических распределителей. Проведены стендовые испытания опытных образцов.

Ключевые слова: гидроцилиндр; износ; полиамидное покрытие; надежность; уплотнение.

АPPLICATION OF ANTIFRICTIONAL COVERINGS IN THE VOLUME HYDRAULIC ACTUATOR

A.V. Stukach

St.-Petersburg state university of service and economy (SPbSUSE), 191015, St.-Petersburg, streetKavalergardsky, 7 The summary -Film coverings application possibility of polyamide for repair and increase of resistance of details of hydrocylinders and hydraulic distributors is considered. Bench tests of preproduction models are conducted.

Keywords: the hydrocylinder; deterioration; a polyamide covering; reliability; consolidation.

Гидропривод машин и технологических систем включает в себя совокупность устройств и в первую очередь, объемных гиродвигателей, предназначенных для приведения в движение исполнительных устройств посредством рабочей жидкости находящейся под давлением.

Широкое использование гидропривода в машинах определяется рядом их существенных преимуществ перед другими типами приводов и прежде всего возможностью получения больших усилий и мощностей при ограниченных размерах гидродвигателей. Гидроприводы обеспечивают широкий диапазон бесступенчатого регулирования скорости при условии хорошей плавности движения, возможность работы в динамических режимах с требуемым качеством переходных процессов, защиту системы от перегрузки и точный контроль действующих усилий. С помощью гидроцилиндров удается получить прямолинейное движение без кинематических преобразований, а также обеспечить определенное соотношение скоростей прямого и обратного ходов.

В современных машинах и производственных системах с высокой степенью автоматизации цикла требуется реализация множества различных движений. Компактные гидродвигатели легко встроить в механизмы и соединить тру-

бопроводами с насосной установкой, имеющей один или два насоса. Такая система открывает широкие возможности для автоматизации цикла производственного процесса, контроля и оптимизации рабочих движений, применения копировальных, адаптивных или программных систем управления, легко поддается модернизации, состоит, главным образом, из унифицированных изделий, серийно выпускаемых специализированными заводами. К основным преимуществам гидропривода следует отнести также достаточно высокое значение КПД, повышенную жесткость и долговечность.

Однако гидроприводы имеют и недостатки, которые ограничивают их использование. Это потери на трение и утечки, снижающие КПД гидропривода и вызывающие разогрев рабочей жидкости. Внутренние утечки через зазоры подвижных элементов в допустимых пределах полезны, поскольку улучшают условия смазывания и теплоотвода, в то время как наружные утечки, приводят к повышенному расходу масла, загрязнению гидросистемы и ухудшают экологию. Особенно остро этот вопрос стоит для старых, практически отработавших свой амортизационный срок машин и в том числе гидравлических экскаваторов. Организации, эксплуатирующие такую технику,

несут значительные издержки, связанные с дозаправкой гидросистем. В некоторых случаях в экскаваторы с вместимостью ковша 1 куб м. за смену приходится доливать до 20 - литров гидравлической жидкости.

I 1 5

Наружная утечка из рабочего цилиндра происходит в том случае, когда направляющая втулка гидроцилиндра, рис. 1. имеет износ и по этой причине уплотнения не справляются с герметизацией.

I- Э 6

77, 1 еД *= -Ч- \iwV\w- — ///// р ь

ь \ \/ ' ¿к/ ^ $

Рисунок 1 - Чертеж гидроцилиндра типа ГЦ: 1 - направляющая втулка; 2 - крышка; 3 - гильза; 4 -шток; 5 - поршень; 6 - крышка с проушиной.

Работоспособность гидросистем резко снижается при изменении вязкости масла во время его разогрева, что приводит к изменению скорости движения рабочих органов. В связи с наличием внутренних утечек затруднена точная координация движений гидродвигателей. Износ уплотнений и рабочей поверхности поршня способствует повышению утечек.

Наиболее подверженная износу поверхность зеркала гильзы гидроцилиндра в зоне располагаемой вблизи крышки с направляющей втулкой. При полностью выдвинутом штоке, за счет сил трения в цапфах гидроцилиндра, он оказывается нагруженным поперечной силой, что и приводит к износу направляющей втулки и поверхности зеркала гильзы. Износ поверхностей, как правило, не превышает, 1 мм.

Детали узлов гидропривода весьма трудоемки в изготовлении. Долгое время считалось, что их усовершенствование невыполнимо. С появлением новых материалов и технологических приемов изготовления деталей такая задача для силовых гироцилиндров может быть успешно решена. Конструкция усовершенствованной направляющей втулки с нанесенным тонкослойным антифрикционным покрытием из модифицированного полиамида, изображена, рис. 2.

Наружную поверхность поршня гидроцилиндра следует покрывать антифрикционным покрытием, как показано на рис. 3.

Управление гидродвигателями системы осуществляется с помощью золотникового распределителя. Он состоит из двух основных частей. Корпуса распределителя, изготавливаемого из чугуна и собственно самого золотника.

Рисунок 2 - Конструкция направляющей втулки гидроцилиндра с нанесенным антифрикционным покрытием на внутреннюю поверхность: 1 - полимерное покрытие, 2 -

втулка.

Перечисленным изменениям можно подвергать как новые гидроцилиндры, так и восстанавливаемые во время ремонта. В данном разделе рассматривается только возможность использования тонких антифрикционных покрытий. Изготовлению деталей методами литья под давлением будет посвящен следующий раздел книги.

Рисунок 3 - Чертеж поршня гидроцилиндра: 1 - поршень, 2 - полимерное покрытие.

Прецизионная пара корпус - золотник изготавливается с небольшими зазорами. Увеличение зазора на 0.06 мм считается уже недопустимым и требует замены распределителя. Однако только использование тонких антифрикционных покрытий дает возможность продления срока эксплуатации золотниковых распределителей. Здесь имеется два варианта изменения конструкции распределителя. В первом варианте золотник протачивается на величину, равную толщине покрытия, которое в дальнейшем будет нанесено на рабочие поверхности. Во втором варианте растачивается корпус золотника, как показано на рис. 4., и уже после этого на расточенные поверхности наносится антифрикционное покрытие. Поверхность

ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СЕРВИСА №1(15) 2011

7

золотника при этом обрабатывается на круглошлифовальном станке. Такое изменение конструкции позволяет многократно использовать дорогостоящие детали сложной формы.

цилиндров поочередно выполняет функции рабочего двигателя, второй в это время создает необходимую заданную нагрузку.

Рисунок 4 - Корпус золотникового распределителя: 1,2 - крышки; 3 - корпус; 4 - поверхности с износостойким покрытием.

Для проверки работоспособности деталей гидропривода с многокомпонентными антифрикционными покрытиями была разработана конструкция и изготовлен исследовательский стенд, внешний вид показан на рис. 5.

Стенд состоит из станины 1, на которой в левой части размещена гидравлическая станция 2, состоящая из электродвигателя с шестеренным насосом. Над ней помещен бак 3 для гидравлической жидкости. Рабочие гидроцилиндры 4 установлены навстречу друг другу и их штоки находятся на одной осевой линии. Поперечная нагрузка создается нагружающим устройством 5, а величина нагрузки определяется по образцовому динамометру 6.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Штоки гидроцилиндров прикреплены друг к другу с помощью специальной подшипниковой опоры 7. Включение золотникового распределителя 8 осуществляется посредством малых гидроцилиндров и электрозолотника 9. Пульт управления 10 расположен на раме в её правой части. Контроль давления в гидросистеме осуществляется с помощью манометров 11. Особенность конструкции стенда заключается в том, что он имеет два рабочих гидроцилиндра. Один выполнен в традиционном исполнении, второй - с измененной конструкцией деталей, т.е. направляющая втулка и поршень имеют полимерные покрытия. Гидроцилиндры работают в совершенно одинаковых условиях. Каждый из гидро-

Рисунок 5 - Внешний вид стенда для испытания гидравлических золотников и гидроцилиндров

После выполнения одного рабочего цикла, функции гидроцилиндров меняются. Одновременно на стенде можно испытывать четыре гидроцилиндра двух типоразмеров и одного двухсекционного золотника. Одновременное испытание на стенде гидроцилиндров традиционного исполнения и гидродвигателей с измененной конструкцией позволили осуществить сравнительные испытания на износостойкость. Испытания проводились до появления наружных утечек. Опытные гидроцилиндры сохранили работоспособность, в то время, как у образцовых было выявлено обильное выпотевание гидравлической жидкости на штоках.

В результате было установлено, что детали гидроцилиндров с полимерными покрытиями обладают высокой работоспособностью. При этом шток и зеркало гильзы гидроцилиндра работает в лучших условиях и сохраняют высокое качество поверхности.

Литература

1. Стукач А.В. Ремонт упорных подшипников скольжения покрытиями на основе композитов. Технико-технологические проблемы сервиса №1 (3) 2008. -с. 8 - 11

2. Башкарев А.Я. Пластмассы в строительных и землеройных машинах/ А.Я. Башкарев, Н.И. Миронов, В.П. Семенов -Л.: Машиностроение, Ле-нингр. Отделение. 1981. -191 с., ил.

1 Стукач Александр Васильевич, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Техническая механика» СПбГУСЭ, тел.: (812) 2487118, моб.: + 7 904 5529715

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.