Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по техническим специальностям  

На правах рукописи

Доровских Евгений Викторович

ТЕХНОЛОГИЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПЛУНЖЕРНЫХ ПАР ТОПЛИВНОГО НАСОСА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОХИМИКОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

05.02.08 - Технология машиностроения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Омск - 2012

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Омский государственный технический университет на кафедре "Нефтехимические технологии и оборудование".

Научный руководитель: Доктор технических наук, профессор

  Мозговой Иван Васильевич;

Официальные оппоненты:  Доктор технических наук, профессор Рауба А. А., профессор кафедры Технология транспортного машиностроения и ремонта подвижного состава, ОмГУПС

Кандидат технических наук, доцент Ковалевский В. Ф., доцент кафедры Технология машиностроения, ОмГТУ

Ведущая организация:  ОАО Научно исследовательский институт технологии, контроля и диагностики железнодорожного транспорта

Защита состоится 30 мая 2012 г. в 1000 часов на заседании диссертационного совета Д.212.178.05 при ГОУ ВПО Омский государственный технический университет по адресу: 644050, г. Омск-50, проспект Мира, 11, ауд. 6-340.

Факс: (3812)656492, e-mail: dissov_omgtu@mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Омского государственного технического университета.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с подписью составителя, заверенные гербовой печатью организации, просим направлять в адрес диссертационного совета.

Автореферат разослан л28 апреля 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

Д 212.178.05

д.т.н., профессор В. С. Калекин

Общая характеристика работы

Актуальность темы.

Успешное решение задачи, стоящей перед технологией машиностроения требует самого широкого использования комбинированного способа обработки, как эффективного средства повышения качества поверхности, точности и долговечности деталей машин. Исследованиями в области восстановления плунжерных пар в разное время занимались такие ученые как: Гусейнов А.Г., Бугаев В.Н., Антипов В.В., Елизаветин М.А., Садыхов А.И., Макаренко А.Г.

По результатам исследований И. А. Болдырева в Воронежском ГТУ был сделан вывод о том, что электрохимикомеханический способ обработки (ЭХМО) - наиболее эффективный метод повышения долговечности ответственных деталей. Однако в литературных источниках нет данных по практическому применению электрохимикомеханической обработки для восстановления плунжерных пар. По данным, полученным Макаренко Н. Г. диапазон варьируемых технологических режимов электрохимикомеханической обработки, применяемых материалов и сред очень широк, что свидетельствует о значительном потенциале применения данного способа. Электрохимикомеханическая обработка позволяет значительно увеличить износостойкость деталей, в условиях абразивного изнашивания за счет получения поверхностного слоя с заданными физико-механическими и эксплуатационными свойствами.

Проблема повышения ресурса плунжерных пар топливной аппаратуры дизельных двигателей является актуальной в научном и прикладном аспектах, что потребовало провести исследование процесса электрохимикомеханической обработки плунжерных пар.

Объект исследования: технология восстановления плунжерных пар топливного насоса высокого давления методом электрохимикомеханической обработки.

Цель работы:

Разработать технологические решения по увеличению ресурса плунжерных пар топливного насоса высокого давления за счет разработки комбинированной технологии восстановления изношенных поверхностей без разборки узла.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Провести анализ возможных методов увеличения ресурса плунжерных пар топливного насоса высокого давления.
2. Провести теоретические и экспериментальные исследования для выбора параметров и их значения при электрохимикомеханической обработке плунжерных пар.
3. Исследовать процесс восстановления плунжерных пар методом электрохимикомеханической обработки на разработанной экспериментальной установке.
4. Разработать технологию восстановления изношенных поверхностей плунжерных пар топливного насоса высокого давления методом электрохимикомеханической обработки.
5. Внедрить результаты работы на ремонтном предприятии и определить технико-экономическую эффективность выполненных разработок.

Методы исследований.

В работе использовались основные положения теории методов измерения, теории погрешности средств измерения, теории упругости, теории трения и износа, основ технологии машиностроения, материаловедения, основ проектирования приборов и систем, государственных стандартов Российской Федерации.

Обработка плунжерных пар проводилась на экспериментальной установке.

Ускоренные испытания на износостойкость выполнялись на стенде по испытанию и регулировке дизельной топливной аппаратуры ДД10-04К. Эксплуатационные испытания проводились на объектах бронетехники.

Для исследования состава поверхностного слоя применен атомно-эмиссионный спектрометр LECO GDS-850A.

Для испытания плунжерных пар на гидравлическую плотность до и после ЭХМО применяли прибор КИ-3369.

Экспериментальные исследования проводились на поверенных и аттестованных измерительных приборах и оборудовании.

Научная новизна:

1. Раскрыт механизм электрохимикомеханической обработки прецизионных трущихся поверхностей плунжерных пар.
2. Теоретически и экспериментально обоснованы режимы обработки плунжерных пар, включающие в себя значения плотности тока на катоде, температуры и времени обработки. Установлены физико-механические и эксплуатационные характеристики восстановленных поверхностей.
3. Установлены экспериментальные зависимости скорости приращения поверхностного слоя, шероховатости, поверхностной твердости от режимов обработки, позволившие разработать и внедрить электрохимикомеханическую обработку плунжерных пар топливной аппаратуры дизельных двигателей.

Практическая значимость полученных результатов заключается в разработке нового способа восстановления и увеличения ресурса плунжерных пар топливного насоса высокого давления методом электрохимикомеханической обработки, который защищен патентом РФ.

Установлено, что применение электрохимикомеханической обработки увеличивает ресурс плунжерных пар на 15-20 %.

Разработана и внедрена технология восстановления плунжерных пар топливного насоса высокого давления.

Разработаны рекомендации и предложения к промышленному применению.

На защиту выносятся следующие научные положения:

1. Механизм электрохимикомеханической обработки плунжерных пар сочетающий в себе активацию восстанавливаемых поверхностей, гальваническое осаждение восстановительного слоя с заданными физико-механическими свойствами и его одновременную приработку до состояния прецизионных поверхностей
2. Явление, возникающее при безразборном электрохимикомеханическом восстановлении плунжерных пар, когда механическое взаимодействие рабочих поверхностей втулки и плунжера приводит к интенсификации процесса гальванического осаждения (до 10 раз) и к снижению зернистости (менее 1 мкм) зерен кристаллов, что на порядок меньше чем при хромировании без него.
3. Новая технология электрохимикомеханической обработки плунжерных пар топливного насоса высокого давления.
4. Результаты экспериментальных исследований по обоснованию режимов электрохимикомеханической обработки и результаты стендовых и эксплуатационных испытаний для оценки электрохимикомеханической обработки плунжерных пар.
5. Рекомендации по практической реализации результатов исследований процесса электрохимикомеханической обработки плунжерных пар.

Апробация работы.

Основные положения и материалы диссертации доложены и обсуждены на:

• международной научно-технической конференции Дорожно-транспортный комплекс как основа рационального природопользования Секция 3 Безопасность на автомобильных дорогах, управление транспортом и организация автомобильных перевозок Подсекция 1 Безопасность на автомобильных дорогах. г. Омск. СИБАДИ 23-25 ноября 2004г.;
• всероссийской научно-технической конференции с международным участием Ресурсосберегающие технологии на ж.д. транспорте. г. Красноярск. 19-21 мая 2005г.;
• 49-ой международной научно-технической конференции ААИ Приоритеты развития отечественного автотракторостроения  и подготовки инженерных и научных кадров Секция 8 Механообработка и сборка. Методы и средства автоматизации автотракторного производства, оптимизация  технологических систем. Часть 1. Москва, МАМИ, 2005 г.;
• научно-практической конференции Инновационные проекты, новые технологии и изобретения. 27 -28 октября 2005г. Экспериментальное кольцо ВНИИЖТ, Щербинка. ;
• 2-й Международной научно-практической конференции Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта - Самара: СамГАПС,  7-8 декабря 2006.
• VI межвузовской научно-технической конференции Молодые ученые - транспорту. Уральский государственный университет путей сообщения. Екатеринбург, 2005 г.
• III межрегиональной научно-технической конференции Броня- 2006.- Омск- 122 с. 30 ноября - 1 декабря 2006 г.
• IV международном технологическом конгрессе Военная техника, вооружение и современные технологии при создании продукции военного и гражданского назначения.- Омск. 4-9 июня 2007 г. : издательство ОмГТУ, 2007.
• на научном семинаре кафедры Технология машиностроения ОмГТУ Омск в 2011-2012 гг.
• на расширенном заседании кафедры Химическая технология органических веществ ОмГТУ Омск в 2011-2012 гг.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 18 печатных работ, в том числе, 2 работы в рецензируемых изданиях, рекомендованных перечнем ВАК РФ для опубликования материалов диссертаций и получен 1 патент на изобретение.

Объем и структура диссертации.

Диссертация содержит 160 страниц основного текста, включая 8 таблиц и 44 рисунка. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованных литературных источников (128 наименований) и приложений.  Общий объем работы составляет 189 листов.

Благодарности. Автор выражает благодарность и признательность, кандидату технических наук, профессору Макаренко Николаю Григорьевичу за помощь и ценные советы в работе над диссертацией.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследуемой проблемы, сформулированы цель работы, научная новизна, положения, выносимые на защиту, практическая значимость результатов исследований.

В первой главе освещены вопросы актуальности создания новых технологий восстановления плунжерных пар топливного насоса высокого давления ввиду того, что часть известных способов не применимы из-за сложности и дороговизны оборудования, другая часть не оказывает значительного воздействия на повышение износостойкости плунжерных пар, а в отдельных случаях снижают ее.

Материал, изложенный в главе, является определяющим при выборе направлений предстоящих исследований.

В результате проведенного анализа сделан вывод, что существующие способы восстановления деталей не обеспечивают необходимых физико-механических свойств поверхностей трения, требуемой долговечности и ресурса плунжерных пар.

Обоснована необходимость разработки и исследования электрохимикомеханической обработки плунжерных пар, как способа восстановления.

Сформулированы задачи дальнейших исследований процесса восстановления плунжерных пар топливного насоса высокого давления методом электрохимикомеханической обработки.

1. Провести теоретические и экспериментальные исследования для обоснования параметров электрохимикомеханической обработки плунжерных пар.
2. Создать экспериментальную установку для исследования процесса восстановления плунжерных пар методом электрохимикомеханической обработки.
3. Разработать технологию обработки плунжерных пар топливного насоса высокого давления.
4. Произвести внедрение результатов работы, дать экономическую оценку выполненных разработок.

Во второй главе приведены результаты исследования процессов износа серийной плунжерной пары, обоснования возможности применения электрохимикомеханической обработки для восстановления пар и исследований процесса взаимодействия абразива с вновь образованным поверхностным слоем плунжерных пар, прошедших электрохимикомеханическую обработку.

Подробно рассмотрен процесс формирования поверхностного слоя при электрохимикомеханической обработке, заключающейся в изменении свойств поверхности обрабатываемых деталей, за счет осаждения ионов металла на поверхности детали под воздействием электрической энергии при его одновременной активации и приработке.

Фактором, имеющим ключевое значение при электрохимикомеханической обработке, является механическое взаимодействие рабочих поверхностей втулки и плунжера друг на друга. При механическом воздействии на электроды интенсивность электрохимических процессов на них возрастает на порядок.

Механизм образования поверхностного слоя при ЭХМО можно представить в виде следующих последовательных этапов:

• Образование цепи анод - катод;
• Направленное движение соединений металла в электролите к восстанавливаемым деталям;
• Активация рабочих поверхностей;
• Осаждение ионов металла и восстановление до металла на рабочих поверхностях плунжерной пары;
• Выглаживание осажденного слоя, приработка пары.

Реальные поверхности металлов никогда не бывают идеально гладкими - имеют выступы и шероховатости (Рис. 1.).

В процессе электрохимического осаждения ионов металла происходит его кристаллизация на поверхности катода (втулки и плунжера) (Рис. 2.). Кристаллы образовываются на поверхности хаотично, повышая ее шероховатость, в то же время выступающие вершины кристаллов вступают в контакт с образовавшимися кристаллами второй детали пары.

Осаждение происходит не равномерно, на поверхностях образуются наросты, которые во время хода плунжера выглаживаются, что приводит как к активации поверхности, так и к ее выравниванию - приработке пары (Рис. 3.). Шероховатость поверхности снижается. Снижается вероятность схватывания и заедания рабочих поверхностей.

Рис 1. Начальная стадия процесса ЭХМО.

Рис. 2. Первичное осаждение металла на рабочей поверхности плунжерной пары.

Рис. 3. Приработка осажденного слоя.

На структуру и качество осажденного слоя оказывают существенное влияние режимы обработки, которое необходимо исследовать.

В главе приведены следующие результаты:

1. Исследован процесс износа плунжерных пар.
2. Получена зависимость состояния плунжерной пары от создаваемого максимального давления.
3. Определены условия протекания процесса электрохимикомеханического восстановления прецизионных деталей.
4. Произведен анализ возможности нанесения поверхностного слоя необходимой толщины.
5. Разработаны теоретические основы для определения абразивного износа системы материал+покрытие ЭХМО - абразивная частица - покрытие ЭХМО+материал

Третья глава. Глава посвящена освещению проводимых исследований. Проводимые исследования носили комплексный характер, позволяющий с большой достоверностью оценить качество поверхностного слоя после электрохимикомеханической обработки, а также износостойкость и долговечность обработанных плунжерных пар топливного насоса высокого давления в целом.

В соответствии с поставленными задачами и для достижения цели работы была принята следующая программа исследований:

• Разработка и изготовление экспериментальной установки для восстановления плунжерных пар.
• Проведение экспериментальных исследований для обоснования режимов электрохимикомеханической обработки плунжерных пар;
• Исследование структуры покрытий.

Физико-механические свойства рабочих поверхностей изучали путем измерения микротвердости и проведения атомно-эмиссионной спектроскопии.

Испытания покрытий на износостойкость производили на стенде по испытанию и регулировке дизельной топливной аппаратуры ДД10-04К. Износостойкость оценивалась по изменению геометрических размеров и массы исследуемых образцов.

Структурная схема установки для ЭХМО плунжерных пар представлена на рис. 4. и включает в себя механическую, гидравлическую и электрическую составные части.

Рис. 4. Схема установки для восстановления плунжерных пар:

1-источник постоянного тока; 2-анод; 3-резервуар для электролита с подкачивающим насосом; 4-трубопроводы низкого давления; 5-трубопроводы высокого давления; 6-предохранительный клапан; 7-манометр; 8- термометр; 9-плунжерная пара; 10-устройство для придания вращательного движения плунжеру; 11-кулачковый вал.

В соответствии рекомендациями, широко представленными в литературе был выбран саморегулирующийся электролит для хромирования. Он широко распространен в ремонтном производстве, позволяет получать качественные хромовые покрытия с высокой микротвердостью (800- 1000 кгс/мм2).

Состав:

1. Хромовый ангидрид (CrO3)- 225-275 г/л.
2. Калий кремнефторкислый (K2SiF6)- 18-22 г/л.
3. Барий сернокислый (BaSO4)- 5-7 г/л.
4. Серная кислота (H2SO4)- 0,34-0,38 г/л.

На основе матрицы эксперимента были проведены восстановления опытной партии плунжерных пар. Для деталей были подобраны режимы ЭХМО, обеспечивающие требуемые физико-механические свойства покрытий, а также толщину наращиваемого слоя. Это позволило дать практические рекомендации.

Анализируя результаты влияния температуры на скорость осаждения слоя, а следовательно и на скорость восстановления, отмечается, что при повышении температуры пропорционально увеличивается скорость осаждения слоя (рис 5.). Однако повышение температуры процесса выше 100 0С не возможно ввиду закипания электролита.

Рисунок 5. Изменение скорости осаждения слоя на рабочих поверхностях восстанавливаемых деталей в зависимости от температуры электролита, при I=15 A/дм2 и t=600C.

Скорость осаждения прямо пропорциональна силе тока в цепи анод- катод. Из рис. 6. видно, что максимальная скорость осаждения достигается при максимальной силе тока, но с повышением скорости возрастает пористость покрытия и снижается микротвердость осажденного слоя.

Рисунок 6. Изменение скорости осаждения слоя на деталях от силы тока в цепи анод-катод, при t=600C и Т=90 мин.

Изменение линейных размеров прецизионных деталей за 2,5 часа при различных режимах составляет до 10Е12 мкм (рис. 7.), при этом шероховатость рабочей поверхности может быть 0,07Е1 мкм, а микротвердость 400Е1000 кг с/ мм2.

Рисунок 7. Влияние продолжительности обработки на приращение осажденного слоя при различной силе тока. Где  плотность тока:1- 25; 2- 20; 3-15; 4-10; 5 -5 А/дм2., t= 400С

От времени восстановления зависит количество осажденного металла на рабочих поверхностях. Превышение необходимого времени обработки приводит к неоправданным затратам электроэнергии, расходных материалов - элементов электролита.

Экспериментальным путем была получена зависимость приращения поверхностного слоя от времени обработки при различной температуре электролита. По результатам исследований был построен график, представленный на рис. 8.

Рис. 8. Влияние времени обработки на приращение слоя при различной температуре электролита, при плотности тока = 5 А/дм2.

Как видно из графика толщина слоя возрастает с увеличением температуры, но и возрастает шероховатость поверхности и пористость покрытия.

На рис. 9. показана зависимость шероховатости рабочих поверхностей плунжерной пары от силы тока в цепи анод- катод.

Рис. 9. Влияние силы тока в цепи анод-катод на шероховатость рабочих поверхностей.

Проанализировав полученные зависимости, были определены режимы электрохимикомеханической обработки, позволяющие получить поверхностный слой с заданными характеристиками:

Плотность тока- 20 А/дм2;

Температура электролита- 60 оС;

Время обработки предварительно подбирается в зависимости от начального зазора втулка- плунжер по (Рис. 10.), фактически время может быть увеличено до достижения максимального давления плунжерной пары 50 МПа.

Время обработки, ч.

Рис. 10. Зависимость времени обработки от зазора плунжерной пары при подобранных режимах обработки.

Плунжерные пары, прошедшие восстановление электрохимикомеханическим способом подвергались внешнему осмотру, проверке толщины покрытия, шероховатости. Контроль покрытий проводился по ГОСТ 9.301-86 и ГОСТ 9.302-88.

Прецизионные поверхности плунжерной пары подверженные электрохимикомеханической обработке имеют зеркальную блестящую поверхность (Ra=0,03-0,04 мкм). Наличие дендритов, вздутий, отслаиваний и сколов не зафиксировано (Рис. 11.).

Рис. 11. Внешний вид поверхности плунжера прошедшего ЭХМО при увеличении 100.

Цвет покрытия светло-серый от синеватого до молочно-матового оттенка в зависимости от режима обработки.

Пористость покрытий определяли по ГОСТ 9.302-88. При оценке пористости хромового покрытия, выявлено не более 1 поры диаметром до 0,5 мм на одном плунжере, при требовании по ГОСТ не более трех пор на 1 дм2  при диаметре не более 0,8 мм. Что свидетельствует о хорошем качестве осаждаемого слоя.

Микроструктура восстановительного слоя исследовалась на поперечных шлифах под микроскопом ВХ51М Olympus (Япония) при увеличении 500х - 1000х (Рис 12.).

Рис 12. Поперечный шлиф плунжера после ЭХМО(500).

Измерение микротвердости проводили на микротвердомере ПМТ-3. Исходная структура плунжерной пары  после заводской термической обработки представляет собой мартенсит твердостью 770-800 кг с/ мм2.

Поверхностный слой рабочих поверхностей полученный электрохимикомеханической обработкой имеет твердость при металлографическом исследовании 850-900 кг с/мм2. Толщина полученного слоя в сечении, наиболее подверженном износу, составляет 12-14 мкм.

Для исследования состава поверхностного слоя применен атомно-эмиссионный спектрометр LECO GDS-850A.

Анализ спектрограмм (Рис. 13.)полученных в результате лазерного эмиссионного микроспектрального анализа показал, что поверхностный слой после электрохимикомеханической обработки состоит на 84,54% из хрома.

Глубина, мкм. 

Рис. 13. Фрагмент спектрограммы LECO GDS-850A поверхности плунжера после ЭХМО.

Применение спектрометра LECO GDS-850A позволяет подтвердить данные полученные в ЦЗЛ ПО Полет по толщине полученного слоя, как видно из послойной спектрограммы, осажденный слой явно проявляется от поверхности до глубины 12-14 мкм.

Четвертая глава. Глава посвящена практической реализации процесса электрохимикомеханической обработки. Для его осуществления была разработана блок-схема восстановления прецизионных деталей. На ее основе разработан технологический процесс восстановления плунжерных пар.

Данный технологический процесс был опробован и успешно внедрен.

Обработка плунжерных пар проводилась на экспериментальной установке собственного производства, в различных режимах. Установка и способ восстановления были запатентованы.

Для оценки качества восстановленных деталей были проведены ускоренные стендовые и эксплуатационные испытания, позволяющие с большой достоверностью оценить качество восстановления и оценить ресурс восстановленных пар.

В результате восстановления опытной партии была получена зависимость изменения максимального давления и величины протечки в заплунжерное пространство от времени обработки (Рис. 14.)

Рис. 14. Изменение максимального давления в процессе ЭХМО, при t=60оC  и плотности тока 20 А/дм2.

На основании проведенных исследований  и разработанной блок-схемы был разработан технологический процесс электрохимикомеханической обработки плунжерных пар топливного насоса высокого давления НК-10.

Схема технологического процесса восстановления плунжерных пар топливного насоса НК-10 представлена на Рис.15.

Рис. 15. Маршрутная схема технологического процесса.

Программой исследований предусматривалось восстановление и обработка плунжерных пар топливных насосов по технологии ЭХМО и проведение их ускоренных стендовых и эксплуатационных испытаний.

Целью испытаний было: дать сравнительную оценку безотказности, стабильности характеристик топливоподачи и ресурса топливных насосов с серийными и опытными плунжерными парами по результатам ускоренных стендовых и эксплуатационных испытаний.

Износ определяли весовым методом на аналитических весах ВЛР-200. Характер изменения массы образцов показан на Рис 16.

Плунжерные пары, прошедшие электрохимикомеханическую обработку, хорошо противостоят абразивному изнашиванию и имеют низкий коэффициент трения.

Изменение цикловой подачи топлива при пусковых оборотах представлено на Рис. 17., из которого видно, что цикловая подача серийных плунжерных пар (1) за 80 часов ускоренных испытаний сравнялась с минимальной предельно допустимой величиной цикловой подачи. Что является выбраковочным признаком при диагностировании плунжерных пар. Плунжерные пары прошедшие электрохимикомеханическую обработку сохраняли работоспособность 130 часов, что говорит о повышении ресурса в 1,6 раза.

Рис. 16. Величина износа плунжерной пары от количества циклов, где n равно количество циклов 104

Рис. 17. Изменение цикловой подачи топлива при n=100 мин-1. 1- серийных плунжерных пар, 2- прошедших электрохимикомеханическую обработку.

Гидроплотность плунжерных пар контролировалась на приборе КИ-3369. После проведении испытаний снизилась и составила для серийных 10 с., а для восстановленных 13 с.. Гидроплотность плунжерных пар и серийных и восстановленных электрохимикомеханическим способом на начало испытаний составляла 18-19 с.

Эксплуатационные испытания топливных насосов высокого давления проводились с целью проверки долговечности восстановленных плунжерных пар в условиях реальной эксплуатации.

В результате испытаний было установлено:

1. Объекты бронетехники за время испытаний прошли по 1000 км и имели наработку порядка 100 моточасов.
2. Выход из строя объектов по вине топливной аппаратуры не зафиксирован.
3. Цикловая подача серийных плунжерных пар снизилась на 12-18 %, а прошедших электрохимикомеханическую обработку на 7-10 %.
4. Осмотр рабочих поверхностей плунжерных пар прошедших эксплуатационные испытания показал наличие не значительных следов износа в зонах характерных для плунжерных пар. Причем износ плунжерных пар, прошедших ЭХМО меньше чем у серийных.

Результаты эксплуатационных испытаний по большинству показателей подтверждают теоретические расчеты и согласуются с ускоренными стендовыми испытаниями.

Результаты ускоренных стендовых и эксплуатационных испытаний позволили оценить ресурс восстановленных плунжерных пар, их износ и безотказность работы насосов.

Экономический эффект при восстановлении плунжерных пар достигается за счет повторного использования изношенных деталей и возобновления их ресурса. Как было отмечено во введении, плунжерные пары изготавливают из достаточно дорогостоящих и дефицитных сталей (ШХ15; ХВГ; 18Х2Н4ВА; Р18; 25Х5МА). При применении технологии электрохимикомеханической обработки плунжерных пар восстановление осуществляется за счет компенсации износа прецизионных поверхностей осажденным слоем. При этом компоненты электролита широко известны, распространены и сравнительно дешевы.

Использование разработанной технологии позволяет значительно  снизить трудоемкость по ремонту топливных насосов высокого давления, повысить производительность труда, снизить затраты на оборудование и инструмент. Сложное оборудование и станки, применяемые при традиционных способах восстановления прецизионных деталей, становятся излишними, исключается дорогостоящий инструмент и оснастка. Это дает дополнительные эксплуатационные и экономические преимущества.

Разработанная технология восстановления плунжерных пар топливного насоса высокого давления успешно внедрена в ОАО Научно-исследовательский институт технологии, контроля и диагностики железнодорожного транспорта (ОАО НИИТКД)

В результате проделанной работы, проведенных исследований:

1. Подтвердилось гипотетическое предположение о возможности использования электрохимикомеханической обработки для восстановления плунжерных пар топливных насосов высокого давления.
2. Точное соблюдение требований, изложенных в технологическом процессе, и соблюдение последовательности операций позволяет восстановить геометрические размеры и технические характеристики изношенных плунжерных пар до состояния новых серийных.
3. В результате проведенных ускоренных стендовых и эксплуатационных испытаний было установлено, что ресурс восстановленных плунжерных пар увеличен на 15-20% по сравнению с серийными за счет повышения твердости и износостойкости поверхностного слоя.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Анализ существующих способов восстановления деталей показал, что они не обеспечивают требуемой долговечности и ресурса ТА.
2. Экспериментально определены и теоретически обоснованы режимы электрохимикомеханической обработки позволяющие получать осажденный слой, превышающий по микротвердости (с 770-800 до 850-900 кгс/мм2) и износостойкости (в 1,6 раза) показатели плунжерных пар изготовленных серийно.
3. Разработан и реализован новый способ восстановления плунжерных пар методом электрохимикомеханической обработки. Для реализации способа восстановления была изготовлена экспериментальная установка.
4. С помощью металлографических исследований установлено, что в процессе электрохимикомеханической обработки на рабочих поверхностях плунжерных пар осаждается износостойкое покрытие на основе хрома по толщине достаточное для компенсации износа и превышающее критическую толщину.
5. На основе предложенного способа была разработана технология электрохимикомеханической обработки плунжерных пар, которая успешно внедрена.
6. Проведенные исследования показали, что восстановленные плунжерные пары полностью отвечают предъявляемым требованиям согласно ГОСТ 25708-83, а по поверхностной микротвердости превосходят серийные.
7. Ускоренные стендовые и эксплуатационные испытания показали, что ресурс восстановленных плунжерных пар превосходит ресурс серийных на 15-20 %.
8. На базе результатов исследований разработаны научные положения раскрывающие закономерности с помощью которых стало возможным раскрыть процессы и явления, происходящие при ЭХМО и весь процесс в целом.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Макаренко Н.Г., Волошин С.Н., Доровских Е.В, Потехин С.М., Зыкин М.Н.

Безразборное восстановление двигателя внутреннего сгорания.// Международная научно-техническая конференция Дорожно-транспортный комплекс как основа рационального природопользования Секция 3 Безопасность на автомобильных дорогах, управление транспортом и организация автомобильных перевозок Подсекция 1 Безопасность на автомобильных дорогах. г. Омск. СИБАДИ 23-25 ноября 2004г. С.

2. Макаренко Н.Г., Макаренко А.Н., Доровских Е.В.

Повышение ресурса деталей локомотивов при ремонте электрохимико-механической обработкой // Материалы всероссийской научно-техн. конференции с международным участием Ресурсосберегающие технологии на ж.д. транспорте. г. Красноярск. 19-21 мая 2005г. - С. 517-521126.

3. Волошин С.Н., Демичев А.П., Доровских Е.В. Макаренко Н.Г.

Восстановление топливной аппаратуры дизельных двигателей электрохимико-механическим способом.// Материалы 49-ой международной научно-технической конференции ААИ Приоритеты развития отечественного автотракторостроения  и подготовки инженерных и научных кадров Секция 8 Механообработка и сборка. Методы и средства автоматизации автотракторного производства, оптимизация  технологических систем. Часть 1. Москва, МАМИ, 2005 г., С. 20-25. 

4. Макаренко Н.Г., Макаренко А.Н., Доровских Е.В.

Технология формирования поверхностного слоя деталей с заданными свойствами //Сборник докладов научно-практической конференции Инновационные проекты, новые технологии и изобретения. 27 -28 октября 2005г. Экспериментальное кольцо ВНИИЖТ, Щербинка. С.164-165.

5. Макаренко Н.Г., Доровских Е.В., Волошин С.Н., Демичев А.П.

Повышение ресурса топливной аппаратуры дизельных двигателей //Сборник докладов научно-практической конференции Инновационные проекты, новые технологии и изобретения. 27 -28 октября 2005г. Экспериментальное кольцо ВНИИЖТ, Щербинка. С.258-260.

6. Макаренко А.В., Доровских Е.В., Слинкин С.А., Махедов В.К., Картавцев И.Г.

Технология повышения износостойкости деталей./ Труды VI межвузовской научно-технической конференции Молодые ученые - транспорту. Уральский государственный университет путей сообщения. Екатеринбург, 2005 г. С.89-90.

7. Волошин С.Н., Демичев А.П., Аппинг Г.А., Макаренко Н.Г., Доровских Е.В., Тишин С.А.

Повышение эффективности работы топливных систем БТВТ и ВТА (шифр Ультразвук). Итоговый отчет о НИР. / ОТИИ;  - Омск, 2005. - 123 с. 

8. Доровских Е.В. Макаренко А.Г., Слинкин С.А., Махедов В.К., Картавцев И.Г.

Система Компенсации износа трибосопряжений.// Труды VI межвузовской научно-технической конференции Молодые ученые - транспорту. Уральский государственный университет путей сообщения. Екатеринбург, 2005 г. С.104-109.

9. Доровских Е.В., Мишин А.И., Слинкин С.А., Махедов В.К., Картавцев И.Г.

Установка для увеличения ресурса деталей топливной аппаратуры с использованием эффекта избирательного переноса.// Отчет о НИР. ЦВНТиТ- Омск, 2005г. 114 с.

10. Пат. 2277704 Российская  Федерация, МПК G01N 3/56. Способ и устройство восстановления плунжерной пары топливного насоса. /  Макаренко Н.Г., Головаш А.Н., Косаренко Р.И., Доровских Е.В., Макаренко А.Н. №2005100892; заявл. 17.01.2005; опубл. 10.06.2006. Бюл. №16.
11. Доровских Е.В., Демичев А.П., Аппинг Г.А.

Автоматические системы управления вооружением, комплексы управляемого ракетного вооружения.// Учебное пособие. Ч.2. ОТИИ, Омск, 2006. 104 с.

12. Доровских Е.В., Макаренко Н.Г., Потехин С.М., Аппинг Г.А.

Исследование процесса компенсации износа плунжерных пар.// III Межрегиональная научно-техническая конференция Броня- 2006.- Омск- 122 с. 30 ноября - 1 декабря 2006 г.

13. Макаренко Н.Г., Макаренко А.Н., Доровских Е.В.

Технология формирования поверхностного слоя деталей // Материалы  2-й Международной научно-практической конференции Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта - Самара: СамГАПС,  7-8 декабря 2006. С. 294-295.

14. Макаренко Н.Г., Демичев А.П., Доровских Е.В., Волошин С.Н.

Экспериментальная установка для моделирования процессов безразборного восстановления прецизионных деталей// А 64 Анализ и синтез механических систем: Сб. научных трудов/ Под ред. В.В. Евстифеева. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2006.-228 с. С.80-85.

15. Доровских Е.В., Макаренко Н.Г., Волошин С.М., Кайков К.В.

Ультразвуковая интенсификация процесса электрохимикомеханического осаждения металлов.// Военная техника, вооружение и современные технологии при создании продукции военного и гражданского назначения: IV Международный технологический конгресс.- Омск. 4-9 июня 2007 г. : издательство ОмГТУ, 2007.- Ч.1.- 392 с. С. 117-122.

16. Доровских Е.В, Макаренко Н.Г., Потехин С.М.

Исследование процесса износа плунжерных пар топливной аппаратуры и реализация метода безразборного восстановления.// Военная техника, вооружение и современные технологии при создании продукции военного и гражданского назначения: IV Международный технологический конгресс.- Омск. 4-9 июня 2007 г. : издательство ОмГТУ, 2007.- Ч.1.- 392 с. С. 122-126.

17. Доровских Е.В., Мозговой И.В., Макаренко Н.Г.

Исследование процесса изнашивания плунжерных пар топливной аппаратуры и реализация метода безразборного восстановления.// Омский научный вестник№ 3(93) 2010 г., ОмГТУ , Омск 2010. С 110-112.

18. Е. В. Доровских, И. В. Мозговой, Н. Г. Макаренко, М. В. Куринной Технология электрохимикомеханической обработки прецизионных пар.// Омский научный вестник№ 1 (107) 2012 г., ОмГТУ , Омск 2012.C 324-327.

Подписано в печать  г. Формат А4

Печать цифровая . Усл. п.л.5

Тираж 100 экз. Заказ 

Отпечатано в

Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по техническим специальностям