Исследование износостойкости деталей гидравлических шестеренных насосов упрочненных электроискровым способом

Введение. В гидроприводах сельскохозяйственной техники российского производства широкое распространение получили гидравлические шестеренные насосы типа НШ-К: НШ-32А-2/3, НШ-50А-2/3, НШ-67-А, НШ-71А-3, НШ-100-2/3 (НШ-К)[1]. В качестве примера, на рисунке 1 представлен общий вид гидравлического насоса НШ-50А.

Рисунок 1 – Общий вид гидравлического шестеренного насоса НШ-50А

Шестерни гидронасосов изготавливают из стали 18 ХГТ, подвергают цементации на глубину 0,9...1,5 мм и закаливают до твердости HRC 58...62.

Корпус гидромашин типа НШ-К изготавливают из алюминиевого сплава АЛ-9 или АЛ-5 литьем в кокиль. При изготовлении корпус подвергают термообработки для достижения твердости НВ 76..Л07. [1]

При эксплуатации рабочие поверхности деталей шестеренного насоса подвергаются смятию, схватыванию, гидроабразивному, эрозионно-кавитационному и окислительному изнашиваниям [3].

В процессе работы насоса корпус, шестерни и поджимные платики находятся в сложном напряженном состоянии, которое приводит к износу составных частей гидронасоса. Это вызывает погрешности в зацеплении, что способствует увеличению амплитуды колебания давления и подачи, отрицательно сказывающихся на работе распределителей, исполнительных органов [4].

На ресурс шестеренного гидронасоса значительное влияние оказывает состояние: соединений: "торец шестерни-платик", "цапфа шестерни-обойма поджимная", "головка зубьев шестерен-колодец обоймы". Состояние соединений зависит от характера нагрузки, режима работы и свойств рабочей жидкости [5].

Исследование. Основной задачей при исследовании технического состояния насосов, является определение степени воздействия износов этих вышеуказанных соединений на напорное давление, производительность и объемное КПД насоса. Изучение степени воздействия различных факторов на ресурс шестеренного насоса позволило подобрать наиболее рациональных способ восстановления работоспособности его изношенных деталей и увеличения их ресурса - электроискровую обработку (ЭИО).

ЭИО позволяет получать покрытия толщиной не менее 300 мкм. Способ ЭИО основан на использовании импульсного электрического разряда, проходящего между электродами в газовой среде. В данной среде происходит разрушение материала электрода и перенос продуктов эрозии на деталь. Перенос материала осуществляется при температуре разряда 5000-11000 0С. ЭИО позволяет осуществлять сверхскоростную закалку поверхностного слоя детали до высокой твердости. При этом, толщина упрочненного слоя увеличивается с ростом энергии единичного импульса [2]. Необходимо отметить, что при механизированной ЭИО возможно управлять: энергетическими режимами генератора, частотой вращения детали, частотой вращения электрода, подачей электрода на оборот детали, числом проходов электрода по поверхности детали. ЭИО включает три метода: электроискровая наплавка (ЭИН), электроискровое упрочнение (ЭИУ) и электроискровое легирование (ЭИЛ) [2].

Схема разработанного в Орловском ГАУ технологического процесса восстановления шестеренных гидронасосов типа НШ-К электроискровой обработкой представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Схема технологического процесса восстановления шестеренного гидронасоса типа НШ-К

Для восстановления изношенных поверхностей электроискровым способом рекомендуется использование установки UR-121 (рис.3). При касании электродом поверхности детали силовой разрядный элемент получает сигнал на открытие, и накопительный

конденсатор разряжается в момент отхода электрода от поверхности детали через электроискровой промежуток. В процессе отхода электрода от поверхности детали и разрыва электрической цепи начинается заряд накопительного конденсатора через зарядный силовой элемент. При механизированной ЭИО возможно управлять: энергетическими режимами генератора, частотой вращения детали, частотой вращения электрода, подачей электрода на оборот детали, числом проходов электрода по поверхности детали. ЭИО включает три метода: электроискровая наплавка (ЭИН), электроискровое упрочнение (ЭИУ) и электроискровое легирование (ЭИЛ).

1-генератор;

2-вибратор;

3- пластина;

4- кабели

Рисунок 3 - Общий вид установки UR-121

Вывод. Электроискровая обработка позволяет обеспечить ресурс восстановленных деталей на уровне 90-100 % от ресурса новых.

Способ рекомендуется к внедрению на различных ремонтнотехнических предприятиях, занимающихся восстановлением деталей и ремонтом сельскохояйственной техники.