Введение
Восстановление деталей позволяет решать вопросы обеспечения производственных машин качественными запасными частями, ресурс которых зачастую выше, чем у новых за счет применения прогрессивных технологий и композиционных ремонтных материалов. При этом происходит экономия топливно-энергетических, материальных и трудовых ресурсов за счет повторного, а в отдельных случаях и многократного использования изношенных деталей, восстанавливаемых на производственной базе ремонтных предприятий. Известно, что ремонтное производство всегда отличалось многообразием применяемых технологий, что вполне оправдано, так как ремонт любой машины предполагает восстановление широкой номенклатуры деталей различного функционального назначения.
В номенклатуру восстанавливаемых деталей входят и детали прецизионных пар гидроагрегатов. Прецизионные пары являются особым классом соединений, техническое исполнение которых, требует особо точного технологического оборудования, оснастки, контрольного и мерительного инструмента. Для изготовления прецизионных пар требуются высококачественные легированные стали с особыми свойствами. В качестве конструкционных материалов плунжеров и золотников используются хромистые стали ШХ15, 95X18, хромоникелевая сталь 12ХНЗА, хромоникеле-вольфрамовая 18ХНВА, стали с содержанием бериллия. Применяются такие стали 38Х2Ю, 38Х2МЮА и др. Термическая обработка деталей из хромистой стали состоит из закалки и последующего низкого отпуска до ШСЭ 56.
Детали прецизионных пар обычно изготавливают с точностью не ниже 7-го квалитета точности и шероховатостью поверхности не выше Rа 0,63 мкм. Диаметральный зазор в зависимости от размера и назначения прецизионной пары может быть от 2 до нескольких десятков мкм. Прецизионные пары, наиболее широко применяемые в гидравлических и топливных агрегатах, имеют зазоры порядка 10-15 мкм.
Высокая точность изготовления заставляет конструкторов изыскивать новые решения, а ремонтников новые технологические процессы. Следует отметить, что ресурс прецизионных пар невелик и поэтому 30-40% их количества ежегодно приходится восстанавливать. Поэтому, изыскание новых и интенсификация имеющихся технологических процессов получения износостойких покрытий для восстановления изношенных деталей прецизионных пар, улучшение физико-механических и физико-химических свойств этих покрытий является задачей весьма актуальной.
Среди методов восстановления деталей прецизионных пар должно быть обращено внимание на технологические процессы, которые, повышая прочностные характеристики деталей пар, в свою очередь, не влияли бы на микроструктуры собственно материалов деталей и позволяли наращивать значительные слои, а также являлись высокотехнологичными, экологически безопасными и предохраняли восстанавливаемые детали от коррозии. К их числу следует отнести многие виды технологических процессов, реализующихся с помощью гальваники. До последнего времени чаще всего детали прецизионных пар восстанавливали электролитическим железнением и хромированием. Однако, несмотря на широкую гамму положительных свойств, в частности электролитического хрома, процесс остается малопроизводительным, даже при использовании в практике хромирования скоростных электролитов и интенсивных процессов. К тому же наиболее часто применяемые стандартные электролиты не обеспечивают постоянной концентрации компонентов в процессе нанесения покрытия, что часто приводит к неоднородности формируемых слоев.
Особое место в ряду технологических процессов, которые в настоящее время мало изучены и недостаточно апробированы в ремонтной практике, занимает способ осаждения износостойких покрытий из газовой фазы при термическом разложении металлоорганических соединений (МОС).
Газофазная металлизация позволяет получать покрытия с заданными свойствами при высоких скоростях осаждения на наружных и внутренних поверхностях деталей, порошковых материалах, искусственных и синтетических волокнах. Этот процесс экологически безопасен, легко поддается автоматизации.
Современная химия МОС обеспечивает синтез различных видов этих соединений практически всех металлов периодической системы Д.И. Менделеева. Однако, осаждение МОС, в том числе и газофазного хрома на подложки из конструкционных легированных сталей не обеспечивает необходимой сцепляемости покрытия.
Согласно теории ориентационного и размерного соответствия особенно благоприятными будут условия для возникновения прочной связи, если наносимый материал относится к той же группе периодической системы Менделеева, что и металл основы, имеет близкий по величине ионный радиус и одинаковые химические свойства. /74/
В данной работе задача адгезионной прочности решается путем соединения двух различных по физической сущности технологий - гальванической и газофазной. Для получения диффузионного подслоя была использована технология пористого хромирования с последующим нанесением на этот подслой газофазного хрома.
1. Функция золотникового гидрораспределителя в гидроприводе
1.1 Принципиальная схема гидропривода
Под гидроприводом понимают совокупность устройств (в число которых входит один или несколько объёмных гидродвигателей), предназначенную для приведения в движение механизмов и машин посредствам рабочей жидкости под давлением. В качестве рабочей жидкости в гидроприводах используется минеральное масло.
Широкое использование гидроприводов 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, защиты системы от перегрузки и точный контроль действующих усилий. С помощью гидроцилиндров удаётся получить прямолинейное движение без кинематических преобразований, а также обеспечить определённое соотношение скоростей прямого и обратного ходов.
В современных станках и гибких производственных системах с высокой степенью автоматизации цикла требуется реализация множества различных движений. Компактные гидродвигатели легко встроить в станочные механизмы и соединить трубопроводами с насосной установкой, имеющий один или два насоса. Такая система открывает широкие возможности для автоматизации цикла, контроля и оптимизации рабочих процессов, применения копировальных, адаптивных или программных систем управления, легко поддаётся модернизации, состоит, главным образом, из унифицированных изделий, серийно выпускаемых специализированными заводами. К основным преимуществам гидропривода следует отнести также достаточно высокое значение КПД, повышенную жёсткость и долговечность.
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 рабочего места. Необходимость применения фильтров тонкой очистки для обеспечения надёжности гидроприводов повышает стоимость последних и усложняет техническое обслуживание. Работоспособность резко снижается при попадании воздуха и воды в минеральное масло. Изменение вязкости масла при его разогреве приводит к изменению скорости движения рабочих органов. Узлы гидропривода весьма трудоёмки в изготовлении. В связи с наличием внутренних утечек затруднена точная координация движения гидродвигателей.
Краткий анализ приводов различного типа применительно к конкретным условиям, позволяет выбрать оптимальность технического применения. Применение промежуточного энергоносителя (масло) целесообразно лишь в тех случаях, когда преимущество гидропривода имеет решающее значение. Если привод может быть успешно реализован средствами гидравлики или электрики, предпочтение должно быть отдано последней.
При правильном конструировании, изготовлении и эксплуатации гидроприводов их недостатки могут быть сведены к минимуму. Для этого нужно хорошо знать унифицированные узлы гидропривода, централизованно изготавливаемые специализированными заводами, а так же типовые узлы специального назначения.
Гидравлический привод (гидропривод) -- совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение машин и механизмов посредством гидравлической энергии.
Гидропривод представляет собой своего рода «гидравлическую вставку» между приводным двигателем и нагрузкой (машиной или механизмом) и выполняет те же функции, что и механическая передача (редуктор, ремённая передача, кривошипно-шатунный механизм и т. д.).
Функции гидропривода
Основная функция гидропривода, как и механической передачи, -- преобразование механической характеристики приводного двигателя в соответствии с требованиями нагрузки (преобразование вида движения выходного звена двигателя, его параметров, а также регулирование, защита от перегрузок и др.). Другая функция гидропривода -- это передача мощности от приводного двигателя к рабочим органам машины (например, в одноковшовом экскаваторе -- передача мощности от двигателя внутреннего сгорания к ковшу или к гидродвигателям привода стрелы, к гидродвигателям поворота башни и т.д.).
Рисунок1. Принципиальная схема гидропривода
В общих чертах, передача мощности в гидроприводе происходит следующим образом:
1.Приводной двигатель передаёт вращающий момент на вал насоса, который сообщает энергию рабочей жидкости.
2.Рабочая жидкость по гидролиниям через регулирующую аппаратуру поступает в гидродвигатель, где гидравлическая энергия преобразуется в механическую.
3.После этого рабочая жидкость по гидролиниям возвращается либо в бак, либо непосредственно к насосу.
1.2 Классификация гидропривода
Виды гидроприводов
Гидроприводы могут быть двух типов: гидродинамические и объёмные:
- В гидродинамических приводах используется в основном кинетическая энергия потока жидкости.
- В объёмных гидроприводах используется потенциальная энергия давления рабочей жидкости.
Объёмный гидропривод -- это гидропривод, в котором используются объёмные гидромашины (насосы и гидродвигатели). Объёмной называется гидромашина, рабочий процесс которой основан на попеременном заполнении рабочей камеры жидкостью и вытеснении её из рабочей камеры. К объёмным машинам относят, например, поршневые насосы, аксиально-поршневые, радиально-поршневые, шестерённые гидромашины и др.
Одна из особенностей, отличающая объёмный гидропривод от гидродинамического, -- большие давления в гидросистемах. Так, номинальные давления в гидросистемах экскаваторов могут достигать 32 МПа, а в некоторых случаях рабочее давление может быть более 300 МПа, в то время как гидродинамические машины работают обычно при давлениях, не превышающих 1,5--2 МПа.
По характеру движения выходного звена гидродвигателя
Гидропривод вращательного движения когда в качестве гидродвигателя применяется гидромотор, у которого ведомое звено (вал или корпус) совершает неограниченное вращательное движение;
Гидропривод поступательного движения у которого в качестве гидродвигателя применяется гидроцилиндр -- двигатель с возвратно-поступательным движением ведомого звена (штока поршня, плунжера или корпуса);
Гидропривод поворотного движения когда в качестве гидродвигателя применён поворотный гидродвигатель, у которого ведомое звено (вал или корпус) совершает возвратно-поворотное движение на угол, меньший 360°.
По возможности регулирования если скорость выходного звена (гидроцилиндра, гидромотора) регулируется изменением частоты вращения двигателя, приводящего в работу насос, то гидропривод считается нерегулируемым.
Регулируемый гидропривод - это привод, в котором в процессе его эксплуатации скорость выходного звена гидродвигателя можно изменять по требуемому закону.
В свою очередь регулирование может быть:
-дроссельным
-объёмным
-объёмно-дроссельным.
Регулирование может быть: ручным или автоматическим.
В зависимости от задач регулирования гидропривод может быть:
-стабилизированным
-программным
-следящим (гидроусилители).
Саморегулируемый гидропривод автоматически изменяет подачу жидкости по фактической потребности гидросистемы в режиме реального времени (без фазового сдвига).
По схеме циркуляции рабочей жидкости
Гидропривод с замкнутой схемой циркуляции в котором рабочая жидкость от гидродвигателя возвращается во всасывающую гидролинию насоса.
Гидропривод с замкнутой циркуляцией рабочей жидкости компактен, имеет небольшую массу и допускает большую частоту вращения ротора насоса без опасности возникновения кавитации, поскольку в такой системе во всасывающей линии давление всегда превышает атмосферное. К недостаткам следует отнести плохие условия для охлаждения рабочей жидкости, а также необходимость спускать из гидросистемы рабочую жидкость при замене или ремонте гидроаппаратуры.
Гидропривод с разомкнутой системой циркуляции, в котором рабочая жидкость постоянно сообщается с гидробаком или атмосферой.
Достоинства такой схемы -- хорошие условия для охлаждения и очистки рабочей жидкости. Однако такие гидроприводы громоздки и имеют большую массу, а частота вращения ротора насоса ограничивается допускаемыми (из условий бескавитационной работы насоса) скоростями движения рабочей жидкости во всасывающем трубопроводе.