УДК 621.822.5

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ ГИДРОПРИВОДОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН

 

RESTORATION OF SLIDING BEARINGS OF HYDRAULIC DRIVES OF TECHNOLOGICAL MACHINES

 

Пилюшина Г.А., Капустин В.В.

(Брянский государственный технический университет, г. Брянск, РФ)

Pilyushina G. A., Kapustin V. V.  

(Bryansk State Technical University, Bryansk, Russia)

 

Рассмотрены методы восстановления подшипников скольжения в виде втулок из цветных сплавов. Предполагаемый эффект может быть достигнут методами пластического деформирования.

The methods of restoration of slide bearings in the form of sleeves of non-ferrous alloys. The estimated effect can be achieved by methods of plastic deformation.

 

Ключевые слова: гидропривод, подшипники скольжения, износостойкость, пластическая деформация, дорнование.

Keywords: hydraulic, bearings, wear resistance, plastic deformation, burnishing.

 

В лесном комплексе широкое распространение получил объемный гидропривод, обеспечивающий выполнение основных технологических операций лесозаготовительных машин и деревоперерабатывающего оборудования. Эксплуатационная надежность указанной техники в значительной степени определяется работоспособностью применяемых подшипников скольжения, выполненных в виде втулок из цветных сплавов.

Работа подшипников скольжения в виде втулок, установленных в насосах и гидромоторах, осуществляется в режиме гидродинамической смазки, которая вытесняется и вытекает через торцы и диаметральные зазоры пар трения. Это обусловливает необходимость обеспечивать все более высокие классы чистоты масел, применяемых в качестве рабочей жидкости.

Согласно мировой статистике, 70-80% выходов из строя гидравлических систем и до 90% поломок подшипников вызваны загрязненностью рабочей жидкости. Загрязнения, попадающие в гидропривод, отличаются как по своему составу, так и по размерам. Попадая в зазоры пары трения «вал-втулка» в виде частиц кварцевого песка, металлической стружки, окалины, абразивные частицы царапают функциональные поверхности пар трения, приводя их к значительному износу. Это обусловливает снижение производительности насосов и в конечном итоге приводит к отказу технологического оборудования [1].

Восстановление исходной работоспособности насосов связано с длительным выведением машин и оборудования из эксплуатации, что отрицательно сказывается на рентабельности всего лесного комплекса.

Поэтому целью настоящей работы является повышение износостойкости подшипников скольжения, выполненных в виде втулок из цветных сплавов.

В аксиально-поршневых и шестеренных насосах подшипниковые втулки изготавливают из оловянных бронз БрОФ 10-1. БрОЦС 10-2-3, БрО12 и безоловянных антифрикционных бронз БрСуН6- 2, БрСуФ6-1.

На производстве самым распространенным способом при восстановлении работоспособности насосов является замена изношенной втулки новой, изготовленной из аналогичной марки материала. Однако высокая стоимость цветных сплавов при изготовлении новой втулки делает этот способ крайне затратным. В то же время в ремонтном производстве имеется определенный опыт восстановления изношенных бронзовых деталей, такие как осадка, обкатка, заливка, наплавка и напекание.

Выбор рационального способа восстановления зависит и от конструктивно-технологических особенностей функциональных поверхностей: формы и размера восстанавливаемой детали; состава бронзы и вида термообработки, поверхностной твердости и шероховатости, плотности и пористости, от условий работы и вида трения, величины износа и, конечно, стоимости восстановления.

Для восстановления внутренней поверхности бронзовой втулки с износами до 0,25 мм применяют химико-термический метод диффузионной металлизации, заключающейся в процессе насыщения изношенной поверхности детали различными металлами: алюминием, хромом, кремнием и бором. В зависимости от среды (фазы), содержащей диффундирующий элемент, различают твердофазный, жидкофазный, газофазный и парофазный методы. Достоинством методов диффузионной металлизации является увеличение износостойкости, жаростойкости и твердости восстанавливаемой втулки. Однако длительность процесса восстановления изношенных поверхностей втулок серьезно затрудняет его применение.

При восстановлении бронзовых подшипниковых втулок с величиной изнашивания внутренней поверхности до 0,8 мм применяется заливка жидким металлом. Наибольшее распространение получил способ центробежной заливки с применением электродугового нагрева, сущность которого заключается в том, что при вращении втулки на восстанавливаемую поверхность наносят расплавленную бронзу. Из-за высокой себестоимости и ряда других причин центробежную заливку применяются ограниченно.

Относительно не дорогим способом восстановления наружных и внутренних поверхностей бронзовых подшипников с любыми величинами изнашивания является напекание металлического порошка. Для чего втулку устанавливают на центрирующую графитовую вставку и зажимают в графитовом корпусе. По электродам машины точечной сварки пропускают электрический ток, под воздействием которого происходит спекание порошка. Недостатком данного способа является возможность восстановления изношенных деталей только одинаковыми по составу металлическими порошками.

Наиболее простым методом восстановления бронзовых подшипников скольжения является метод пластической деформации. Пластическую деформацию втулок выполняют как в холодном, так и в горячем состоянии. В процессе холодной объемной деформации не требуется предварительный нагрев заготовки, что значительно улучшает качество поверхности получаемых изделий из-за отсутствия окалинообразования. Достоинствами холодной пластической деформации является высокий коэффициент использования металлов до 90% и высокая точность формообразования.

При обжатии бронзовых втулок наблюдается прямая пропорциональная зависимость между изменениями наружного и внутреннего диаметров. Диаметр обжимной матрицы определяется как разность между наружным диаметром втулки до обжатия и суммой величины изнашивания внутренней поверхности бронзовой втулки и припуском на механическую обработку для получения номинального размера внутреннего диаметра втулки.

В последнее время интенсивное развитие получили методы редуцирования и дорнования, обладающие широкими технологическими возможностями и высокими технико-экономическими показателями. Редуцирование относится к числу высокоэффективных процессов получения полых ступенчатых деталей типа втулка. Процесс редуцирования заготовок (рис. 1) основан на способности пластичных материалов приобретать под действием наружного давления большие остаточные деформации без разрушения металла заготовок, но со значительным изменением их первоначальных размеров. Кроме формоизменения и вытяжки достигается упрочнение материала (наклеп), улучшается качество поверхности и точность размеров [2].

1-пуансон, 2- шибер, 3- корпус, 4- матрица

 

Рисунок-1 Штамп обжимной для редуцирования заготовок типа-втулок

 

Для восстановления внутренней поверхности втулки скольжения и чистовой обработки отверстий ППД возможно применять дорнование. Процесс дорнования заключается в том, что инструмент - дорн протягивается через обрабатываемое отверстие, имеющее меньшие размеры по сравнению с калибрующим дорном (рис. 2). Дорнование применяется для уменьшения шероховатости, повышения точности, упрочнения поверхностного слоя и создания в нем остаточных напряжений сжатия [3].

 

1 - деталь; 2 - опора; 3 – дорн, d', D' D- размеры втулки, соответственно внутренний и внешние диаметры, dд – диаметр дорна, α- угол конуса дорна

 

Рисунок 2- Схема деформирования втулки

 

На выбор величины степени деформации оловянной бронзы при ее объемном обжатии существенно влияет величина коэффициента трения. Поэтому при обработке отверстий методами дорнования и редуцирования в качестве смазки применяются жирные кислоты или эмульсии для снижения коэффициента трения и предотвращения налипания деформируемого металла на инструмент.

Таким образом, методы пластической деформации при изготовлении и восстановлении бронзовых втулок являются наиболее предпочтительными. В то же время наиболее эффективно комбинирование этих методов.

Вывод: анализ рассмотренных методов, восстановления подшипников скольжения типа втулок, указывает на необходимость применения комплексных подходов, так как по отдельности ни один из них не является законченным и требует проведение дополнительной обработки. Это обусловливает проведение дальнейших исследований в этом направлении.

 

Список использованных источников

1. Пилюшина, Г.А. Восстановление подшипников скольжения методом газопламенного напыления [Текст]/ Г.А. Пилюшина, Д.Н. Грибенников //Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика.  Воронеж. Т. 4.  5-4 (25-4), 2016.  С. 88-94.

2. Боярский, В.Г. Получение заготовок типа – втулок методом редуцирования [Текст]/В.Г. Боярский, М.Р. Сихимбаев, В.Ф.Макеев и др.//Фундаментальные исследования. 2011.  № 8-1.  С. 112-115.

3. Шаталов, В. К. Дорнование : методические указания [Текст]/ В. К. Шаталов, В. А. Гаврилин.  М. : Издательство МГТУим. Н. Э. Баумана, 2011.  24 с.