Повышение долговечности шестеренных насосов восстановлением и упрочнением изношенных поверхностей деталей электроискровой обработкой : На примере насоса НШ-50 У

• Автор: Сульдин, Сергей Петрович
• Шифр специальности: 05.20.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Саранск
• Количество страниц: 238 с. : ил.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Конструктивные особенности и характерные неисправности гидравлических насосов

1.2. Существующие способы восстановления деталей шестеренных насосов

1.3. Физические основы и сущность реализации процесса электроискровой обработки

1.4. Цели и задачи исследования

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ТЕХНОЛОГИИ РЕМОНТА НАСОСА,

ВОССТАНОВЛЕНИЕМ И УПРОЧНЕНИЕМ

ПОВЕРХНОСТЕЙ ЭЛЕКТРОИСКРОВОЙ ОБРАБОТКОЙ

2.1. Исследования закономерности подачи и утечек жидкости в шестеренном насосе

2.2. Факторный анализ влияния зазоров на производительность оценкой точности составляющих и замыкающих звеньев технологических и динамических размерных цепей насоса

2.3. Оценка нагрузок, действующих на подшипниковые соединения шестеренного насоса

2.4. Оптимизация режимов ЭИО при восстановлении деталей типа тела вращения
3. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Программа исследований
3.2. Методика проведения входного стендового контроля работоспособности шестеренных насосов
3.3. Методика микрометражных исследований и обработки экспериментальных данных .
3.4. Методика выбора рациональных режимов электроискровой обработки
3.5. Методика многофакторного эксперимента по определению влияния технологических режимов ЭИО на толщину и качество нанеснных слов
3.6. Методика металлографического анализа модельных
образцов
3.7. Методика определения прочности сцепления нанесенных
слоев с основой
3.8. Методика триботехнических испытаний прецизионных пар трения насоса
3.9. Методика эксплуатационных испытаний восстановленных насосов
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1. Результаты входного стендового контроля работоспособности насосов и первичной дефектации
4.2. Исследование параметров и законов распределения
износов и зазоров
4.3. Результаты расчта составляющих и замыкающих звеньев динамических и технологических размерных цепей насоса
4.4. Обоснование необходимой толщины слоя металлопокрытия
4.5. Результаты выбора рациональных технологических режимов электроискровой обработки
4.6. Результаты металлографических исследований
4.7. Результаты испытаний на прочность сцепления нанесенных слоев с основой
4.8. Результаты триботехнических испытаний
4.9. Результаты эксплуатационных испытаний восстановленных шестерн ных насосов
5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ НАСОСА И ОЦЕНКА ЕГО ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
5.1. Технологический процесс восстановления шестернного насоса методом ЭИО
5.2. Расчет экономической эффективности разработанного технологического процесса
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


К процессам средней скорости протекания относятся изменение температуры и физических свойств рабочей жидкости, изменение температуры окружающей среды, которые происходят во время непрерывного цикла работы оборудования. К медленно протекающим процессам, происходящим в течение всего срока эксплуатации, относятся изнашивание поверхностей деталей, естественное старение и усталость материалов. Присутствие воздуха и воды в масле приводит к быстрому разложению противоизносных присадок, что способствует изменению условий трения и изнашивания. При эксплуатации гидромашин при низких температурах наблюдается недозаполнение рабочих камер и разрыв потока жидкости, что приводит к кавитационным разрушениям вытеснительных элементов конструкции. Известно, что детали гидромашин, в зависимости от явлений и процессов происходящих в поверхностных слоях, подвергаются механическому и коррозионномеханическому изнашиванию рис. Рис. К основным видам механического изнашивания поверхностей деталей насосов относятся абразивное, схватывание задиры, смятие, кавитационное, усталостное, гидроабразивное. Абразивное изнашивание это механическое изнашивание материала в результате режущего и царапающего воздействия тврдых частиц. Данному виду изнашивания подвергаются корпус, подшипники и цапфы шестерен гидронасосов. Причинами абразивного изнашивания являются посторонние примеси загрязнители, содержащиеся в рабочей жидкости, продукты изнашивания трущихся поверхностей деталей. Загрязнители различаются своими физикомеханическими свойствами. Основные параметры загрязнителя твердость, размер и концентрация частиц. Попадая в зазоры между трущимися поверхностями скользящих пар, твердые частицы вызывают повышенный износ. Высокая шероховатость поверхностей деталей после изготовления или восстановления, а также некачественная сборка приводят к появлению эффекта схватывания трущихся поверхностей, вызванного высокими температурой и давлением, возникающими в точках контакта деталей. Смятие относится к механическому изнашиванию и характерно для стыковых поверхностей подшипников насоса. Оно возникает при ударных нагрузках от действия давления масла, воспринимающихся деталями, что вызывает повышенные контактные напряжения изза больших удельных давлений. В результате смятия поверхностный слой металла уплотняется, первоначальные размеры поверхностей изменяются. К тому же образование наклепанного слоя зачастую приводит к усталостному разрушению поверхностного слоя деталей. При движении рабочей жидкости возникающие пузырьки газа каверны, наполненные паром и воздухом, захлопываются вблизи поверхностей деталей. Это создает местное повышенное давление, под действием которого происходит разрушение поверхности металла кавитационное изнашивание. Кавитация начинается тем раньше, чем больше воздуха содержится в рабочей жидкости. Детали гидронасосов в большей степени подвержены окислительному изнашиванию, которое характеризуется разрушением трущихся поверхностей и обусловлено реакцией материала с окисляющей способностью масел. При этом одновременно протекает два процесса пластическое деформирование малых объемов металла поверхностных слоев и проникновение кислорода воздуха в деформированные слои. В первой стадии окислительного изнашивания происходит разрушение и удаление мельчайших твердых частиц металла из непрерывно образующихся от проникновения кислорода пленок. Вторая стадия характерна образованием и выкраиванием пластически недеформирующихся хрупких окислов. Проявляется этот вид изнашивания при сравнительно невысоких скоростях скольжения и небольших удельных нагрузках. Резиновые детали сальники, уплотнительные кольца также разрушаются под действием масла, а также происходит их старение и химический износ от действия высоких и низких температур. Основные дефекты деталей насосов типа НШУ представлены в таблице 1. Таблица 1. Наименование детали Дефекты
Корпус Износ колодцев Износ опорной поверхности под подшипники Износ поверхности под уплотнительную манжету Износ резьбы Задиры, забоины и риски на привалочной плоскости Трещины.