CC BY
102
твердых компонентов, струйное диспергирование смеси и ультразвуковую гомогенизацию образовавшегося концентрата. Установку можно использовать: для приготовления добавок к работающим смазочным маслам;
для очистки отработанных масел и внесения в них добавок;
для очистки моторных топлив и внесения в них добавок и др.
Таким образом, итогом нашей работы можно считать новую технологию использования в системах смазки сельскохозяйственной техники пленкообразующих добавок, получаемых в условиях потребителей из возобновляемого, экологически чистого сырья на основе продуктов переработки растительного происхождения (растительных масел и смол хвойных деревьев), которая обеспечивает продление на 30...40 % сроков эксплуатации гидравлических и моторных масел.
ТЕХНОЛОГИЯ РЕМОНТА ТУРБОКОМПРЕССОРОВ ТИПА ТКР-11 СОЗДАНИЕМ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ ПОКРЫТИЙ НА РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЯХ ДЕТАЛЕЙ
Ф.Х. БУРУМКУЛОВ С.А. ВЕЛИЧКО В.В. ВЛАСКИН В.И. ИВАНОВ П.А. ИОНОВ
госнити
Ежегодные затраты на поддержание в работоспособном состоянии сельхозтехники, 45...90 % которой укомплектовано капитально отремонтированными агрегатами, составляют 36...40 млрд руб. [1]. Из них
15...16 млрд руб. расходуются на закупку запасных частей, в том числе 6...8 млрд руб. — на приобретение агрегатов. Цена отремонтированных агрегатов составляет 40... 120 % от стоимости нового изделия, а их ресурс в 1,5...6 раз ниже, чем у изготовленных на заводе. Поэтому экономический эффект от повышения межремонтного ресурса агрегатов до уровня новых изделий составляет 3...4 млрд руб. в год.
В агропромышленном комплексе используется более 400 тыс. двигателей с газотурбинным наддувом, из которых около 130 тыс. ежегодно капитально ремонтируют. Для наддува двигателей используются турбокомпрессоры типа ТКР. От их технического состояния и работоспособности в значительной степени зависит мощность и топливная экономичность дизеля [2]. Турбонаддув обеспечивает повышение мощности двигателя на 15...30 % и снижение удельного расхода топлива.
Из роли турбокомпрессора следует, что его средний ресурс должен быть больше, чем у двигателя. Фактически же средний ресурс нового и отремонтированного двигателей на 20 % выше, чем у турбокомпрессоров, что ведёт к большим скрытым затратам от недобора мощности и перерасхода топлива.
Низкий уровень ресурса отремонтированных агрегатов объясняется тем, что используются бывшие в эксплуатации (-15 %) и новые (восстановленные) детали (85 %). В большинстве случаев вал ротора турбины не подвергается балансировке, а износ отверстия среднего корпуса не устраняется.
Ежегодно списывают и заменяют более 30 тыс. и ремонтируют около 100 тыс. турбокомпрессоров общей стоимостью свыше 600 млн руб. Прямые убытки владельцев техники от низкого ресурса отремонтированных турбокомпрессоров составляют около 300 млн руб. в год. Следовательно, такой же сумме будет равен экономический эффект от внедрения технологии их ремонта, обеспечивающей восстановление 100 % ресурса.
Турбокомпрессор типа ТКР (рис. 1) состоит из вала ротора с рабочими колесами турбины и компрессора,
Рис. 1. Турбокомпрессор ТКР-11: 1— корпус компрессора, 2
— вставка компрессора, 3 — кольцо уплотнительное (компрессора), 4— бронзовый подшипник, 5— фиксатор, 6— вал ротора в сборе, 7 — кольцо уплотнительное (турбины), 8 — втулка уплотнения, 9— вставка турбины, 10— колесо компрессора, 11
— маслоотражатель, 12 — диск уплотнения, 13 — корпус средний, 14 — венец сопловой в сборе, 15 — корпус турбины, 16 — втулка уплотнения среднего корпуса.
вращающегося с частотой 60...200 тыс. об/мин в плавающем подшипнике скольжения, неподвижных корпусных деталей, каналов подводящих выпускные газы, отводящих нагнетаемый воздух и обеспечива-
ющих подачу смазки в узел трения вала, а также уплотнительных устройств.
Детали турбокомпрессора изготовлены из 14 марок легированных и жаропрочных сталей, чугуна, алюминиевых и медных сплавов, в нём имеются 8 ресурсоопределяющих сопряжений.
Слабые звенья турбокомпрессора — пары трения «вал ротора турбины — подшипник» и «средний корпус — подшипник». Вероятность отказа деталей по критерию прочности ниже 5 %.
На большинстве ремонтных предприятий годовая программа ремонта турбокомпрессоров не превышает 150 шт. в год. Поэтому ремонт проводится, как правило, заменой изношенных деталей, что удорожает стоимость восстановленных агрегатов, а послеремонтный ресурс не превышает 62 % от ресурса нового агрегата (см. табл.).
На сегодняшний день наиболее распространенные методы восстановления параметров и свойств изношенных поверхностей деталей турбокомпрессоров — установка ремонтных деталей, использование ремонтных размеров, пластическая деформация. Реже применяется нанесение слоя металла, компенсирующего величину износа (гальваническим, наплавочным, электроконтактным методом и др.) из-за того, что для их реализации необходима большая номенклатура оборудования, в том числе специализированного, и технологической оснастки.
Для восстановления послеремонтного ресурса турбокомпрессора до уровня нового необходимо увеличить износостойкость пары трения «вал ротора турбины — подшипник» в 3,5 раза, а пары трения «средний корпус — подшипник» — в 1,5 раза.
Эта задача решена путем изменения конструктивно-технологических зазоров на оптимальные и электроискровой обработкой (ЭИО) с созданием на рабочих поверхностях вала и подшипника нанострук-турированных покрытий при использовании установок «БИГ-2» и «БИГ-3» [2,3].
После ЭИО шероховатость поверхности составляет Ra = 8... 10 мкм. Для ее уменьшения и компенсации отклонений формы проводится притирка, шлифование, обработка резанием. Припуск на обработку после ЭИО на «средних» энергетических режимах обычно составляет примерно 30...50 % (в зависимости от необходимой контактной сплошности) оттолщины нанесенного слоя.
Тогда максимальная толщина слоя металлопокрытия, необходимая для восстановления параметров изношенных поверхностей, определяется по формуле:
h = U +Td+Z .
max max max’
где — максимальный износ соответствующей
поверхности, мкм; Td — допуск размера, мкм; Z — припуск на механическую обработку, мкм.
Значение ктах необходимо определить для установления доли деталей, которые могут быть восстановлены ЭИО.
Нанесение покрытия толщиной /гтдх обеспечивает восстановление не менее 99 % деталей. При практическом использовании электроискровой обработки диапазон износов целесообразно разбивать на ряд секторов, например, 0,25; 0,5; 0,75 и 1,0 й^.
Разработка технологии восстановления деталей турбокомпрессора связана с выбором электродных материалов, режимов работы установки для нанесения покрытия и времени наплавки.
Выбор материала электрода и технологических режимов обработки проводили для каждого конкретного случая, то есть в зависимости от величины износа и профиля поверхности восстанавливаемой детали, при этом учитывали способ ЭИО (ручной или механизированный). Покрытия на поверхность образцов наносили установкой «БИГ-2» с ручным вибратором и механизированным комплексом «БИГ-3» электродами диаметрами
3...4 мм — для 4 режима и 4...5 мм — для 5 режима.
Выбор рациональных режимов наплавки на внутреннее отверстие подшипника турбокомпрессора. Обработка проводилась в ручном режиме на установке «БИГ-2» с высокочастотным блоком.
Испытания электродных материалов марок медь М1, бронза БрОС 10-10, БрОЦС 5-5-5, БрКМц 3-1, БрАЖ 10-
I,5, БрАЖ 9-4, БрАМц 9-2 показали, что необходимую толщину слоя можно получить лишь при использовании бронзы БрАЖ 10-1,5. Оптимальное время наплавки составило 5 мин при частоте юэ= 250 Гц, длительности искровых импульсов ти = 2 мкс, амплитуде вибрации электрода 5 единиц. В этом случае толщина слоя колебалась в пределах 150... 190 мкм при сплошности 65...70 %.
Однако для обеспечения работоспособности подшипникового узла, поверхностные слои подшипников из бронз должны содержать не менее 10 % олова. Эта задача решается нанесением никелевого слоя на основной материал или на восстановленную бронзой БрАЖ 10-1,5 поверхность, а затем слоя из бронзы БрОС 10-10.
Наилучшие результаты по нанесению двухслойного покрытия, исходя из оговоренного условия, дает обработка со следующими режимами: электрод N1 — 03,5 мм, режим установки Р-4, а>э— 200 Гц, ги = 2 мкс, время обработки ^ = 30 с; электрод БрОС 10-10 — 05 мм, режим установки Р-5, со = 250 Гц, г = 2,5 мс, ^
2 мин. При этом толщина слоя составляет 180...220 мкм при сплошности 75...80 %, что достаточно для компенсации износов рассматриваемой детали.
ЭИО наружной поверхности подшипника проводилась в механизированном режиме на станке 1А616 с применением установки «БИГ-3» и электродов из никеля и бронзы БрОС 10-10. Оптимальный режим обработки — электрод 04 мм, Р-5, частота вращения детали пд —
II,2 об/мин, подача электрода = 0,19 мм/об, число
Таблица. Ресурс новых и отремонтированных компрессоров ТКР-11, мото-часы
Марка двигателя Новые Отремонтированные
двигатель турбоком- прессор двигатель турбоком- прессор
СМД-60 3800 3140 2200 1950
ЯМЗ-2Э8НБ 4200 3580 3400 2700
проходов т = 1. В этом случае наплавляется слой —
65...70 мкм при сплошности 75...80 %.
Рациональная наплавка на поверхности деталей из стали 40Хв ручном режиме осуществляется при использовании электрода из стали У10, пятом режиме (Р-5) установки, о)з= 200 Гц, т = 2,5 мс, ^ = 3 мин. Толщина слоя составляет 200.. .220 мкм при сплошности 75.. .80 %.
Для ЭИО деталей из стали 40Х в механизированном режиме оптимальны: электрод — сталь 65Г диаметром 4 мм, режим Р-5, п= 11,2 об/мин, = 0,23 мм/об, чис-
ло проходов т = 1. Толщина слоя — 110...120 мкм при сплошности 80...85 %.
Металлографические и триботехнические испытания, проведенные с образцами, обработанными на рациональных технологических режимах, показали, что
полученные покрытия обладают высокой твердостью и износостойкостью, а также низким коэффициентом трения. Электроискровые технологии восстановления изношенных деталей турбокомпрессора позволяют уменьшить количество используемого при ремонте как универсального, так и специального оборудования.
Турбокомпрессоры с деталями, восстановленными по предложенной технологии, эксплуатируются в хозяйствах Республики Мордовия. Их испытания показали, что нижняя доверительная граница прогнозируемого среднего ресурса составляет 5600 ч, что выше, чем у новых турбокомпрессоров в 2 раза.
Экономический эффект от внедрения предлагаемой технологии составляет 256 тыс. руб. на программу ремонта 300 турбокомпрессоров в год.
Литература.
1. Северный А.Э., Горячев С.А., Пильщиков Л.М., Пильщиков В.Л., Голубев И.Г. Технические центры заводов—изготовителей и их роль в реформировании ремонтно-обслуживающей базы АПК (Научно-аналитический обзор). — М.: «Росинформагротех», 2006.
2. Бурумкулов Ф.Х., Власкин В. В., Величко С.А., Ионов П.А., Понизяйкин С.А. Ремонт турбокомпрессоров типа ТКР- / 7 восстановлением деталей электроискровой технологией. М.: Труды ГОСНИТИ. 2006. С. 117-127.
3. Бурумкулов Ф.Х., Ляляши В.Л., Галин Д.А. Повышение межремонтного ресурса агрегатов с использованием наноэлектротехнологий / Техника в сельском хозяйстве. 2007. № 3.
ДИАГНОСТИРОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ КОРОБОК ПЕРЕДАЧ С ГИДРАВЛИЧЕСКИМ УПРАВЛЕНИЕМ
А. В. КОЛЧИН Б.Ш. КАРГИЕВ Г. Г. ЕМЕЛЬЯНОВ ГОСНИТИ
Механизмы коробок передач (КП) тракторов «Кировец», Т-150К и др., передающие крутящий момент от двигателя на колеса, подвергаются воздействию различных нагрузок. Это силы сопротивления трога-нию машины с места и переключению передач, трения в зубчатых зацеплениях и подшипниках валов, сопротивления вращению валов карданных передач к ведущим мостам и агрегатируемой сельскохозяйственной технике. Нагрузки значительно увеличиваются с появлением неисправностей в работе коробки передач. Среди причин их возникновения — пониженное давление масла на всех передачах; работа трактора с нагрузками, превышающими допустимые для каждой из передач; наличие в масле механических примесей, попадающих через засоренный перепускной клапан фильтра линии нагнетания, а также большая вязкость масла в коробке передач во время пуска трактора при низкой температуре воздуха, из-за чего происходит усиленный износ гидроподжимных муфт.
В результате интенсивного износа деталей ведущего вала происходит накопление в масле гидравлической системы коробки передач механических примесей, продуктов износа муфт трения и торцевых уплотнений зубьев подвижных муфт, шестерен, колодок
тормоза-синхронизатора, вилок переключения. Одновременно в масле накапливаются и продукты окисления и термического разложения, которое происходит при его попадании на нагретые до высокой температуры диски трения фрикционных муфт. Факт нагрева последних до 100...300 °С подтверждают часто встречающиеся при разборке ведущих валов коробок передач диски с цветом побежалости.
В этой связи необходимость безразборного тех-
