CC BY
72
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ. ХИМИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (107) 2012
%
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ.
ХИМИЧЕСКАЯ
ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
УДК 621.891+621.357.9 И. В. МОЗГОВОЙ
Н. Г. МАКАРЕНКО Е. В. ДОРОВСКИХ М. В. КУРИННОЙ
Омский государственный технический университет
100 военное представительство МО РФ
ТЕХНОЛОГИЯ ЭЛЕКТРОХИМИКОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПРЕЦИЗИОННЫХ ПАР
Статья посвящена актуальной проблеме — увеличению срока службы агрегатов (топливные насосы высокого давления) дизельных двигателей, в том числе бронетанковой техники. Представлены технологическая модель и технологический процесс электрохимикомеханической обработки плунжерных пар. Для восстановления плунжерных пар авторами был реализован способ электрохимикомеханической обработки. Как показывают проведенные испытания, этот способ приводит к увеличению ресурса топливной аппаратуры на 15—20 % и может получить широкое распространение в ремонтном производстве.
Ключевые слова: технология электрохимикомеханической обработки, топливный насос, плунжерная пара.
Сложность топливной аппаратуры предъявляет высокие требования к ее изготовлению, ремонту и обслуживанию в процессе эксплуатации. Прежде всего, это обусловлено наличием в ее конструкции прецизионных элементов, изготовленных с высокой точностью. Увеличение долговечности прецизион-
ных деталей за счет применения новых износостойких материалов нереально, так как эти детали в настоящее время и так изготавливают из достаточно дорогостоящих и дефицитных сталей (ШХ15; ХВГ; 18Х2Н4ВА; Р18; 25Х5МА). Представляется возможным применение различных восстанавливающих тех-
Подготовительные
операции
Злектрохимико-
механическая
обработка
Механизм образования поверхностного слоя при ЭХМО можно представить в виде следующих
последовательных этапов:
— образование цепи анод — катод;
— насыщение ИОЖ ионами анода;
— направленное движение элементов ИОЖ и ионов металла анода;
— активация поверхности
— осаждение ионов металла и элементов ИОЖ;
— «выглаживание» осажденного слоя
Рис. 1. Технологическая модель ЭХМО прецизионных деталей
нологий для восстановления ресурса изношенных плунжерных пар, а также технологий по нанесению поверхностного слоя с заданными свойствами на вновь изготовленные плунжерные пары.
В настоящее время при восстановлении плунжерных пар используются различные способы, каждый из которых имеет как преимущества, так и существенные недостатки, приводящие к высокой стоимости и не всегда хорошему качеству восстановленных плунжерных пар.
Авторами было предложено использовать для восстановления плунжерных пар метод электрохимикомеханической обработки (ЭХМО) [1]. Суть данного метода заключается в безразборном восстановлении втулки и плунжера одновременно, что исключает последующие подбор и доводку.
На вход ТНВД подаются ионы металла, направленные на восстановление изнашивающихся частей. Скорость осаждения ионов металла на трущиеся поверхности прецизионных пар зависит от многих факторов: силы тока, свойств жидкости, материала анода и деталей, температуры в зоне трения, давления создаваемого плунжерной парой и т.д. Данный метод был успешно опробован на экспериментальной установке и запатентован [2].
Обобщив данные, полученные нами при исследовании процесса электрохимикомеханической обра-
ботки образцов, изготовленных из сталей, применяемых для изготовления плунжерных пар, учитывая результаты исследований влияния режимов на свойства осажденного поверхностного слоя, была разработана технологическая модель электрохимикомеханической обработки прецизионных деталей, представленная на рис. 1.
Условно процесс обработки разделен на три основные части, каждая из которых оказывает существенное влияние на окончательный результат электрохимикомеханической обработки.
Подготовка деталей подлежащих электрохимикомеханической обработке, как правило, включает в себя операции по промывке, контролю рабочих поверхностей, обезжириванию.
От качества проведения контрольной операции напрямую зависит шероховатость, однородность восстановительного слоя. Обезжиривание же влияет на сцепляемость осаждаемого слоя с основным металлом и на протекание процесса электрохимикомеханической обработки в целом.
Реализация процессов электрохимикомеханической обработки включает в себя операции по монтажу деталей, прошедших подготовку, в установку, собственно сам процесс электрохимикомеханической обработки, промывку и демонтаж из установки.
ОмСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (107) 2012 ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ. ХИМИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
химическая технология. химическая ПРОМЫШЛЕННОСТЬ омский НАУЧНЫЙ вестник № 1 (107) 2012
Рис. 2. Маршрутная схема технологического процесса восстановления плунжерных пар топливного насоса высокого давления
ММ
I
"В
210
160
ВО
^ 2
^ 1
Предельно допустился беличина
20 4 О 60 80 Т. ч
Рис. 3. Изменение цикловой подачи топлива при п=100 мин1.
1 — серийных плунжерных пар, 2 — прошедших электрохимикомеханическую обработку
При проведении электрохимикомеханической обработки необходимо принимать во внимание воздействие факторов влияющих на процесс. Они могут быть управляемыми и не управляемыми.
Завершающей стадией обработки является контроль результатов. Он включает в себя такие операции, как промывка, контроль, консервация (при положительных результатах контроля).
На основании разработанной технологической модели был разработан технологический процесс электрохимикомеханической обработки плунжерных пар топливного насоса высокого давления НК-10.
Требования безопасности при проведении работ должны соответствовать ОСТ 190366-85 ССБТ «Производство металлических и не металлических неорганических покрытий и травление металлов. Требования безопасности».
Технологический процесс электрохимикомеханической обработки соответствует нормам экологической безопасности, предъявляемым к гальваническому производству.
Схема технологического процесса восстановления плунжерных пар топливного насоса НК-10 представлена на рис. 2.
Точное соблюдение технологии восстановления позволяет полностью восстановить геометрические размеры прецизионных деталей топливных насосов высокого давления.
Для определения качества восстановления и определения ресурса были проведены ускоренные стендовые и эксплуатационные испытания.
Ускоренные испытания насосов проводили по комплексной методике ЦНИТА, которая соответствовала требованиям отраслевого стандарта ОСТ 23.1. 364-81 на стенде по проверке и регулировке топливной аппаратуры ДД10-04К. Время испытаний — 140 ч.
В полость низкого давления топливо подавалось из бака подкачивающим насосом. Топливо марки «ДЛ» (ГОСТ 4749-73) в баке загрязнялось абразивом по ГОСТ 2138-74 с удельной концентрацией 2 г на литр.
Испытания производится путем воспроизведения частоты вращения приводного вала топливного насоса высокого давления (ТНВД), температуры и давления топлива, измерения указанных параметров, а также цикловой подачи, расхода топлива, подаваемого на объект испытания, углов начала нагнетания (впрыскивания) топлива, разворота муфты опережения впрыскивания, отклонений углов начала нагнетания (впрыскивания).
Изменение цикловой подачи топлива при пусковых оборотах представлено на рис. 3, из которого видно, что цикловая подача серийных плунжерных пар (1) за 80 часов ускоренных испытаний сравнялась с предельно допустимой величиной цикловой подачи. Что является выбраковочным признаком при диагностировании плунжерных пар. Плунжерные пары прошедшие электрохимикомеханическую обработку сохраняли работоспособность 130 часов, что говорит о повышении ресурса в 1,6 раза.
Гидроплотность плунжерных пар при проведении испытаний снизилась и составила для серийных 10 с, а для восстановленных 13 с. Гидроплотность плунжерных пар и серийных и восстановленных электрохимикомеханическим способом на начало испытаний составляла 18—19 с.
Эксплуатационные испытания проводились на двух объектах бронетехники в режиме рядовой эксплуатации, было испытано два топливных насоса или 24 плунжерных пары.
В результате испытаний было установлено:
— объекты бронетехники за время испытаний прошли по 1000 км и имели наработку порядка 100 моточасов;
— выход из строя объектов по вине топливной аппаратуры не зафиксирован;
— цикловая подача серийных плунжерных пар снизилась на 12— 18 %, а прошедших электрохимикомеханическую обработку на 7—10 %;
— осмотр рабочих поверхностей плунжерных пар прошедших эксплуатационные испытания показал наличие не значительных следов износа в зонах характерных для плунжерных пар. Причем износ плунжерных пар, прошедших ЭХМО меньше чем у серийных.
В результате проделанной работы, проведенных исследований:
1. Подтвердилось гипотетическое предположение о возможности использования электрохимикомеханической обработки для восстановления плунжерных пар топливных насосов высокого давления.
2. Разработанная технологическая модель является достоверной и может служить основой для создания технологических процессов восстановления прецизионных пар способом электрохимикомеханической обработки.
3. Точное соблюдение требований, изложенных в технологическом процессе, и соблюдение последовательности операций позволяет восстановить геометрические размеры и технические характеристики изношенных плунжерных пар до состояния новых серийных.
4. В результате проведенных ускоренных стендовых и эксплуатационных испытаний было установлено, что ресурс восстановленных плунжерных пар увеличен на 15 — 20 % по сравнению с серийными за счет повышения твердости и износостойкости поверхностного слоя.
Библиографический список
1. Макаренко, Н. Г. Электрохимическое упрочнение и восстановление деталей трибосистем / Н. Г. Макаренко // Омский научный вестник. — Омск, 2004. — 250 с.
2. Пат. 2277704 Российская Федерация, МПК С0Ш 3/56. Способ и устройство восстановления плунжерной пары топливного насоса / Макаренко Н. Г., Головаш А. Н., Коса-ренко Р. И., Доровских Е. В., Макаренко А. Н. Заявитель и патентообладатель ООО Опытно-механический завод Центра «Транспорт». — № 2005100892 ; заявл. 17.01.2005 ; опубл. 10.06.2006, Бюл. № 16. - 11 с.
МОЗГОВОЙ Иван Васильевич, доктор технических наук, профессор (Россия), профессор кафедры «Химическая технология органических веществ» Омского государственного технического университета (ОмГТУ).
МАКАРЕНКО Николай Григорьевич, кандидат технических наук, доцент (Россия), докторант кафедры «Химическая технология органических веществ» ОмГТУ.
ДОРОВСКИХ Евгений Викторович, аспирант кафедры «Химическая технология органических веществ» ОмГТУ.
КУРИННОЙ Максим Валерьевич, начальник 100 военного представительства МО РФ.
Адрес для переписки: dorovskih2004@mail.ru
Статья поступила в редакцию 22.11.2011 г.
© И. В. Мозговой, Н. Г. Макаренко, Е. В. Доровских,
М. В. Куринной
УДК 544:534.8:678 И. В
Е. В
Е. И
Омский государственный технический университет
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ УЛЬТРАЗВУКА В ТЕХНОЛОГИИ РЕЗИН_______________________________
Физико-химическое воздействие ультразвука на соединение сырых и вулканизованных резин позволяет улучшить качество соединения за счет улучшения физико-химических свойств соединительного элемента — резинового клея.
Ключевые слова: резиновый клей, ультразвуковая обработка, диффузионные процессы, вязкость резинового клея, молекулярная масса резиновой смеси.
Соединение сырых и вулканизованных резин в основном применяется в шинной промышленности, а также в шиноремонтном обслуживании. Тенденция развития шиноремонта началась ещё в XX веке у нас в стране и за рубежом и существует эта тенденция по сей день. Вследствие того, что он устраняет несоответствие между долговечностью каркаса и быстрым износом протектора покрышки [1], продляя срок службы последней и, в конечном итоге, позволяет снизить расходы на сырье, топливо и энергию.
При этом ощутимую выгоду от ремонта можно получить лишь в том случае, когда пробег шин значителен и соизмерим с пробегом новых.
К ремонту шин приводит низкая прочность соединения, полученного между новым протектором и отшерахованной поверхностью покрышки, так как основным дефектом выхода покрышек из эксплуатации является отслоение вновь наложенного протектора [2]. Отслоение вновь наложенного протектора происходит из-за того, что соединительный эле-
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ вестник № 1 (107) 2012 ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ. ХИМИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
