ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ И РЕМОНТА СПЕЦИАЛЬНЫХ АВТОМОБИЛЕЙ

 

FEATURES OF OPERATION AND REPAIR OF SPECIAL CARS

 

Пилюшина Г.А., Давыдов Д.Н. (БГИТА, г. Брянск, РФ)

Piljushina G.A., Davidov D.N. (Bryansk state engineering-technological academy)

 

Рассмотрены вопросы эксплуатации специальных автомобилей, оснащенных гидроприводом, определены возможности ремонта деталей гидронасосов методом электромеханической обработки.

Questions of operation of the special cars equipped with a hydrodrive are examined, possibilities of repair of details of hydropumps are defined by a method of electromechanical processing.

 

Ключевые слова: специальные автомобили, гидропривод, абразивный износ, эксплуатация, электромеханическая обработка

Keywords: special cars, a hydrodrive, abrasive deterioration, operation, electromechanical processing

 

В настоящее время во всем мире широко используются специальные автомобили: автокраны, автовышки, самосвалы, мусоровозы и дорожные машины. Эти автомобили работают во всех отраслях народного, коммунального и сельского хозяйства, важную роль они играют и в строительстве. Все эти автомобили оснащены специальными гидравлическими системами, которые работают по принципу объемного гидропривода.

Гидропривод приводит в движение механизмы машин и навесное оборудование. Он состоит из гидропередачи, контрольно-регулирующей и вспомогательной аппаратуры, систем управления и вспомогательных линий. Обязательными элементами гидропривода являются насос и гидродвигатель. Жидкость, находящаяся под давлением, передает гидравлическую энергию давления насоса  по трубопроводам к гидродвигателю с целью превращения ее в непрерывное или прерывистое движение силового органа машины.

Основные неисправности гидроприводов во многом обусловлены спецификой работы указанных машин. Специальные автомобили эксплуатируются в условиях большого разброса климатических температур, повышенной загрязненности, значительной влажности атмосферы, при ветровом обдуве, а также действии значительных динамических нагрузок со стороны исполнительных органов на гидропривод технологического оборудования. Немаловажную роль играет, и повышенная способность используемых рабочих сред проникать через зазоры герметизирующих соединений.

Рабочие процессы специальных машин вызывают действие значительных динамических нагрузок в упругих связях, которые имеют колебательный характер. Изменение нагрузок происходит с большой скоростью и ускорением, причем динамические нагрузки увеличиваются при форсировании пуско-тормозных процессов, наличии зазоров в кинематических соединениях, изменениях внешних воздействий, вызванных природно-климатическими  факторами и другими.

При высоких температурах снижаются скорости рабочих операций, работоспособность гидравлической системы и привода машины. В условиях Средней Азии и других южных районов страны температура воздуха достигает до 60° С, металлические конструкции машин и рабочая жидкость нагреваются до 90° С и более, что вызывает снижение ее вязкости, увеличивается утечка сверх допустимых пределов через уплотнения и манжеты цилиндров, через гидрораспределители.

При действии низких климатических температур вязкость рабочей жидкости увеличивается, что нарушает ее подачу в гидроприводе, и также снижает скорость рабочих операций технологического оборудования.

Таким образом, условия эксплуатации в совокупности со значительными динамическими нагрузками оказывают неблагоприятное воздействие на гидропривод специальных машин.

В тоже время  условия работы гидропривода определяются не только внешними воздействиями, но и свойствами рабочей жидкости, содержанием в жидкости механических загрязнений (абразивных частиц). Опыт эксплуатации гидравлических систем свидетельствует о том, что около 30% всех отказов связано с нарушением работоспособности прецизионных пар, выполняющих функции регуляторов, распределителей, вытеснительных элементов. Практически на деталях каждой прецизионной пары гидравлических агрегатов, нормально отработавших гарантийный ресурс, при исследованиях технического состояния выявляются различные повреждения рабочих поверхностей, проявляющихся чаще всего в виде царапин.

Значительную долю составляют отказы, вызванные загрязненностью рабочей жидкости механическими примесями в процессе производства и монтажа привода, а также при заправке. При работе специальных машин в жидкость гидропривода непрерывно поступают продукты изнашивания сопрягаемых деталей. При хранении загрязняющие вещества выделяются в результате окислительных процессов между жидкостями и присадками, применяемыми для улучшения эксплуатационных свойств рабочей жидкости. При движении жидкости с большой скоростью загрязнения в виде твердых частиц действуют на поверхности деталей подобно абразивной эмульсии. С течением времени увеличиваются зазоры, уменьшаются перекрытия, изменяются коэффициенты расходов дросселей и сопл.

Как следует из материалов стендовых испытаний насосов на абразивную износостойкость, представленных на рисунок 1, износ, а, следовательно, и внутренние утечки рабочей жидкости, находятся в степенной зависимости от размера абразивных частиц. Но эта зависимость справедлива лишь для частиц размером не более 30 мкм. С увеличением содержания абразивных частиц в рабочей жидкости при прочих равных условиях, интенсивность износа снижается т.к. снижается уровень контактных напряжений при взаимодействии абразивных частиц с поверхностями пар трения. В то же время утечки увеличиваются пропорционально количеству абразивных частиц, участвующих в износе насосов при одной и той же их концентрации.

Рисунок 1-  Размер частиц основной фракции при содержании в масле 10 мкм(1), 20мкм (2) и 28 мкм (3)

 

Таким образом, проблема снижения износа является важной задачей современного машиностроения, поэтому для повышения работоспособности гидравлических систем специальных машин одним из ведущих направлений является повышение износостойкости деталей и узлов.

Накопленный экспериментальный материал, противоречивость данных, полученных на различных установках и стендах для исследования механизма изнашивания, во многих случаях не позволяют добиться необходимых практических результатов. До сих пор нет обоснованных представлений об оптимальной структуре и химическом составе сталей и сплавов, обеспечивающих максимальное сопротивление изнашиванию во многих случаях конкретного взаимодействия абразива при различных условиях пульсирующего давления и ударов, влияния скорости трения и воздействия химически активных сред.

При решении вопроса о выборе рационального способа восстановления изношенной детали нужно рекомендовать такой способ, который обеспечивает максимальный срок службы детали, т. е. эксплуатационную надежность, при наименьшей стоимости восстановления, а также учитывать производственные возможности ремонтного предприятия.

Одним из эффективных способов восстановления изношенных деталей, в частности деталей гидронасосов специальных автомобилей,  а также повышения надежности новых является электромеханическая обработка функциональных поверхностей деталей.

В зависимости от назначения и типа обрабатываемых деталей для электромеханической обработки могут быть использованы токарные, фрезерные и другие металлорежущие станки. В качестве источника переменного тока используют понижающие трансформаторы с питанием от сети напряжением 220/380 В. Мощность трансформатора выбирают в зависимости от технологического его назначения: характера обрабатываемых деталей, их размеров, конструкции инструмента, серийности производства.

Для многих процессов ЭМО (обработка зубчатых колес, упрочнение цилиндров, плоских поверхностей, восстановление деталей с добавочным металлом), особенно при одновременном использовании нескольких инструментов требуется большая мощность источника тока, а необходимая сила тока во вторичном контуре может достигать 2000...3000 А и выше. В этих случаях наиболее подходящими являются трансформаторы для контактной сварки мощностью 25...50 кВт.

Диапазон регулирования силы тока может быть расширен путем введения в первичную цепь переключателя напряжения 220/380 В. В качестве источников постоянного тока могут быть использованы мощные низковольтные выпрямители, а также электромашинные преобразователи, которые нашли широкое применение в гальванотехнике.

Большое значение имеет выбор державок для рабочего инструмента. При чистовых операциях ЭМО необходимо регулировать силу прижима инструмента. Регулирование может осуществляться самими державками при помощи спиральных пружин, пневматических и гидравлических устройств, плоских пружин.

В ремонтном производстве применяют державку с однопетлевыми плоскими пружинами, изготовленную из стали 50 или 40Х с закалкой пружинной части до 40..48 HRC и пластинами из твердого сплава Т15К6. Боковые пружины державки предотвращают возникновение вибрации при работе.

Жесткость державки определяют по формуле [1]:

                                                         J=Р/y,                                 

где Р — максимальная сила обработки; у — максимальное сближение полостей державки на уровне ее оси.

Для чистовых режимов можно принять Р=1000 Н и у=0,3 мм, тогда жесткость J=3330 Н/м.

Исследования износостойкости деталей машин [2], восстановленных и упрочненных методами электромеханической обработки, показали целесообразность ее применения: износостойкость упрочненных ЭМО деталей, работающих в условиях абразивного и гидроабразивного износа увеличивается в среднем в 1,5 раза, а срок службы деталей  в 2 раза.

 

Список использованных источников

1. Аскинази Б.М. Упрочнение и восстановление деталей  машин электромеханической обработкой. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1989. - 200 с.

2. Пилюшина Г.А.,  Памфилов Е.А.  К вопросу повышения износостойкости подающих вальцов электромеханической обработкой: Материаловедение и производство: Сборник науч. тр. Вып.3 – Брянск: Изд-во БГИТА, 2003. с. 240 – 245.