Проект ремонта гидроцилиндра ТК-70204 в условиях ООО «Прокатмонтаж-5»

Дипломная работа

Одно из направлений повышения эффективности производства — его переоснащение современной техникой, внедрение передовых технологических процессов и достижений современной науки.

В лесной промышленности и лесном хозяйстве таким направлением наряду с увеличением единичной мощности выпускаемой техники, повышением ее надежности и эффективности является массовый переход на гидрофицированную технику, позволяющую повысить производительность труда благодаря облегчению управления машинами, сокращению времени рабочего цикла, механизации вспомогательных операций. Широкое внедрение машин с гидроприводом поставило перед механизаторами лесной промышленности и лесного хозяйства задачу обеспечения их качественного технического обслуживания и ремонта, а, следовательно, и эффективного использования. Основными преимуществами гидропривода являются: независимое расположение привода и возможность любого разветвления мощности, простота кинематических схем и создание больших передаточных чисел, легкость реверсирования исполнительного механизма, достаточная скорость выполнения технологических операций, возможность предохранения от перегрузок, стандартизация и унификация деталей и сборочных единиц. Одним из основных требований, предъявляемым к гидравлическим приводам, является надёжность. В гидроприводе лесных машин широко применяются гидроцилиндры. Они отличаются сравнительно малыми габаритными размерами и массой на единицу передаваемой мощности, бесступенчатым регулированием скорости, удобством эксплуатации, высоким коэффициентом полезного действия и другими положительными факторами, которые способствуют их распространению. Поэтому выпуск гидроцилиндров приобретает особо важное значение. Однако их изготовление и ремонт при существующей технологии — очень трудоемкий и сложный процесс, требующий больших затрат труда и средств. Несмотря на принимаемые меры, надёжность агрегатов и узлов гидропривода всё ещё низкая. Затраты на содержание гидрооборудования в работоспособном состоянии составляют в среднем 25-30% от общих затрат на эксплуатацию машин и механизмов.

1. Состояние вопроса ремонта гидроцилиндров

1.1 Характеристика предприятия

ООО «Прокатмонтаж-5» расположена в Вологодской области, город Череповец, на производственной площадке «Северсталь». Общество с ограниченной ответственностью ООО Фирма «Прокатмонтаж-5» зарегистрирована 26 сентября 1996 года. Классификация по ОКОГУ: организации, учреждённые юридическими лицами и гражданами.

8 стр., 3725 слов

Восстановление гидроцилиндров лесных машин

... машин предназначены для эксплуатации при температуре окружающего воздуха от -40 до +50о С на гидравлических маслах (ВМГЗ, МГ-30, И-20 А), предназначенных для гидроприводов при работе на ... гидроцилиндров и способы их восстановления. К основным неисправностям ... тем, что для основных рабочих операций лесных и строительных машин ... сложный процесс, требующий больших затрат труда и средств. Эффективное ...

Вид собственности: частная собственность.

ОГРН:1023501241004, ИНН: 3528051457.

Фирма производит работы по монтажу и ремонту технологического оборудования, обслуживание оборудования. Работы ведутся на 7-ми ремонтных площадках в 4х цехах предприятия.

  • токарные станки;
  • шлифовальные станки;
  • фрезерные станки;
  • сверлильные станки;
  • стенды для испытания агрегатов;
  • стенды для регулировок.

Количество ремонтируемых предприятием гидроцилиндров 470-500шт./год. Штатное число рабочих составляет 140 человек, в том числе 6 руководителей, 3 мастера, бухгалтер. Работы ведутся в 1 смену по 8 часов, 5 дней в неделю. Отпуск рабочих составляет 42 дня. Форма оплаты труда — повремённо — премиальная, часовая тарифная ставка составляет 280 руб./час (независимо от разряда рабочего).

Работы по ремонту производятся бригадами. В работе находится 30 бригад по 3 человека, которые обслуживают 4 цеха.

1.2 Гидроцилиндры — как простейшие гидродвигатели. Номенклатура. Способы восстановления

Номенклатура гидроцилиндров.

Применение гидравлического привода является одним из основных направлений развития лесной промышленности и лесного машиностроения. Гидравлическим приводом исполнительных органов оснащены: валочно-пакетирующие, валочно-трелёвочные, сучкорезные машины, лесопогрузчики, полуавтоматические раскряжёвочные машины, оборудование нижних складов и другие машины и механизмы.

Гидравлический привод машин и механизмов — это совокупность агрегатов для приведения в движение исполнительных органов машин и механизмов. В состав гидравлического привода входят: насос, распределительные устройства, трубопроводы, гидродвигатели, предназначенные для перемещения рабочих органов машины.

Гидродвигатели — это исполнительные органы гидросистемы, преобразующие гидравлическую энергию рабочей жидкости в механическую. Простейшими гидродвигателями являются гидроцилиндры — объёмные гидродвигатели с возвратно — поступательным движением выходного звена(им может быть как шток или плунжер, так и корпус гидроцилиндра) и гидромоторы с неограниченным вращательным движением выходного звена.

Более половины агрегатов, используемых в гидросистемах, являются гидроцилиндрами. Гидроцилиндры — это детали, находящиеся под постоянной нагрузкой и прямо влияющие на безопасность.

Рис.1.1. Гидроцилиндр общий вид: 1 — грязесъемник; 2 — гильза; 3 — шток; 4 — стопорное кольцо; 5 — манжета; 6 — поршень; 7 — проушина; 8 — грундбукса

В гидроцилиндрах энергия поступающей рабочей жидкости преобразуется в механическую вследствие перемещения поршня. В таблице 1.1 представлены основные типы гидроцилиндров применяющихся в машиностроении.

Гидроцилиндры могут быть одностороннего и двухстороннего действия, поршневые с односторонним или двусторонним штоком и телескопические.

В гидроцилиндрах одностороннего действия усилие на выходном звене (например, штоке), возникающее при нагнетании в рабочую полость гидроцилиндра жидкости под давлением, может быть направлено только в одну сторону (рабочий ход).

В противоположном направлении выходное звено перемещается, вытесняя при этом жидкость из гидроцилиндра, только под давлением возвратной пружины или другой внешней силы, например, силы тяжести, обратный ход совершается под действием нагрузки.

6 стр., 2738 слов

Травмы брюшной стенки и органов брюшной полости

... повреждения живота по характеру повреждения брюшной стенки делятся на проникающие и непроникающие. Опасность любого ранения резко возрастает, если раневой канал проникает в брюшную полость. ... подробно осведомиться об условиях, при которых произошёл несчастный случай. ... Первый врач, приглашенный к пострадавшему, должен помнить, что у него три задачи: 1) принять меры против шока; 2) распознать повреждение ...

Рис.1.2. Схема гидроцилиндра одностороннего (а) и двухстороннего действия (б) с односторонним штоком. 1-корпус; 2-шток; 3-штуцердля подвода рабочей жидкости; 4-поршень; 5-уплотнительные манжеты; 6-возвратная пружина; 7-уплотнения штоков.

В гидроцилиндрах двустороннего действия обратный ход совершается под действием рабочей среды (как прямой ход).Они включают в себя две рабочие полости, поэтому усилие на выходном звене и его перемещение могут быть направлены в обе стороны в зависимости от того, в какую из полостей нагнетается рабочая жидкость (противоположная полость при этом соединяется со сливом).

Основные требования к гидроцилиндрам изложены в ГОСТ 16514-87.

Таблица 1.1 Классификация гидроцилиндров

Для привода рабочих органов самоходных машин наиболее широко применяют поршневые гидроцилиндры двустороннего действия с односторонним штоком. Гидроцилиндры с двусторонним штоком применяют в основном для поворота рабочего оборудования навесных экскаваторов, причем подвижным звеном является корпус гидроцилиндра. Для получения больших ходов применяют телескопические гидроцилиндры, состоящие из двух и более гидроцилиндров. Под телескопическим силовым гидроцилиндром в общем случае понимают силовой гидроцилиндр, общий ход штоков которого превышает длину корпуса гидроцилиндра. Гидроцилиндры силовые используются для подъема грузов при проведении ремонтных, монтажно-демонтажных, строительных работ.

Рис.1.3.Схемы поршневых гидроцилиндров с односторонним (а) и двухсторонним (б) штоком и телескопического гидроцилиндра (в).

Поршневые гидроцилиндры одностороннего действия применяются на лесных машинах в системах управления и для привода некоторых вспомогательных механизмов. Для привода рабочих органов мобильных машин наиболее широко применяют поршневые гидроцилиндры двустороннего действия с односторонним штоком. Усилие на штоке и его перемещение могут быть направлены в обе стороны в зависимости от того, в какую сторону нагнетается рабочая жидкость. Обычно противоположная полость при этом соединяется со сливной линией. Гидроцилиндры с двусторонним штоком применяют в основном для поворота рабочего оборудования, причём подвижным звеном является корпус гидроцилиндра.

Основными параметрами гидроцилиндров являются их диаметр цилиндра (поршня) D, диаметр штока d, ход штока L и номинальное давление Pном, определяющее его эксплуатационную характеристику и конструкцию, в частности тип применяемых уплотнений, а также требования к качеству обработки и шероховатости внутренней поверхности гидроцилиндра и наружной поверхности штока.

Рис.1.4. Основные и расчетные параметры гидроцилиндра

1- поршневая полость;2- штоковая полость; F- площадь поршня; R- усилие, развиваемое штоком гидроцилиндра при его выдвижении и втягивании;х- скорости перемещения поршня; D- внутренний диаметр; d- диаметр штока; L- ход штока

Диаметры D и d определяют усилие, развиваемое гидроцилиндром при заданном давлении.

Усилие, которое развивается на штоке в гидроцилиндре, можно определить по формулам:

  • при подаче рабочей жидкости в поршневую полость (толкающее усилие)

=(, (1.1.)

  • при подаче рабочей жидкости в штоковую полость (тянущее усилие)

=(,(1.2.)

где:

  • площадь поршня;
  • =,(1.3.)
  • площадь кольцевой поверхности,

=,(1.4.)

  • давление в поршневой магистрали;
  • давление в штоковой магистрали;
  • механический КПД, который в зависимости от типа уплотнений, чистоты поверхности, температуры и давления, составляет 0,85-0,9.

Соответственно скорости движения поршня (штока) составляют:

,(1.5.) ,(1.6.)

где:

  • расход жидкости гидроцилиндра;
  • объёмный КПД гидроцилиндра.

Если отношение между диаметром поршня и штока D/d=, то для гидроцилиндров с односторонним штоком можно обеспечить равенство усилий и скоростей при движении в обе стороны. Для этого необходимо при выдвижении штока рабочую жидкость подавать в обе полости гидроцилиндра, а при обратном — только в штоковую полость. Такой способ включения гидроцилиндра называют дифференциальным.

Ход поршня ограничивается крышками цилиндра. В некоторых случаях она достигает 0,5 м/с. Жесткий удар поршня о крышку в гидроцилиндрах строительных машин предотвращают демпферы (тормозные устройства) . Принцип из действия большинства из них основан на запирании небольшого объема жидкости и преобразования энергии движущихся масс в механическую энергию жидкости. Из запертого объема жидкость вытесняется через каналы малого сечения.

Рис. 1.5. Принципиальные схемы демпферов: а — пружинный демпфер; б — демпфер с ложным штоком; в — демпфер регулируемый с отверстием; г — гидравлический демпфер

Пружинный демпфер, Демпфер с ложным штоком, Регулируемый демпфер с отверстием, Гидравлический демпфер

Максимальная скорость штока гидроцилиндров не должна превышать 0,5м/с. Уровень номинального давления — основной параметр при выборе гидроцилиндра. Однако, при оценке технического ресурса решающими являются режимы работы гидроцилиндров при максимальном и пиковом давлениях. Для уменьшения потерь давления диаметры проходных отверстий в крышках цилиндра для подвода рабочей жидкости назначают из расчета, чтобы скорость жидкости составляла в среднем 5 м/с, но не выше 8 м/с.

Схемы различных вариантов крепления корпуса гидроцилиндра на рис.1.6. Жесткое крепление (а, б, в) применяют в основном для небольших гидроцилиндров систем управления. В лесных машинах чаще используют шарнирное крепление корпуса гидроцилиндра (г, д).

Гидроцилиндры рабочего оборудования крепят шарнирно (д), причём в обоих местах шарнирного крепления — у штока и корпуса — применяют сферические подшипники скольжения типа ШС. Эти подшипники допускают поворот ( на небольшой) пальца в любой плоскости, обеспечивают свободный монтаж шарнирного соединения и исключают заклинивание его при небольших перекосах из-за неточности изготовления элементов рабочего оборудования.

Рис.1.6.Жёсткое (а, б, в) и шарнирное (г, д) крепления корпуса гидроцилиндра. а,г- за корпус (гильзу);б,д- за заднюю крышку; в- за переднюю (штоковую) крышку.

В большинстве лесозаготовительных машин устанавливают силовые гидроцилиндры двухстороннего действия с односторонним штоком.

Основные неисправности гидроцилиндров и способы их восстановления.

Гидропривод машин работает от 40 до 50% общего времени на номинальном режиме. Число включений колеблется от 100 до 400 в час. Кроме того 60-70% общего времени работы машины приходится на холодное время года с отрицательными температурами. Это обуславливает низкий уровень надёжности элементов гидропривода — на их долю приходится до 40% отказов. К основным неисправностям гидроцилиндров можно отнести : нарушение уплотнения герметичности в сопряжениях гильза- поршень, шток- крышка (букса); износ поверхности гильзы, срыв резьбы, различные течи из уплотнений, износ гильзы, поршня, штока др.

Рис.1.7. Процентное распределение отказов гидроцилиндров

Таблица 1.2. Основные неисправности гидроцилиндров, признаки, способы восстановления.

Неисправность

Признак

Способ устранения

Повреждение и износ внутренней поверхности цилиндра, задиры и риски

Снижение развиваемого гидроцилиндром усилия, неравномерное движение штока

Зачистить зеркало цилиндра, сменить уплотнения

Износ или повреждение уплотнений поршня цилиндра

Снижение усилия, развиваемого гидроцилиндром

Сменить уплотнения

Повреждение уплотнений крышки гидроцилиндра, ослабление крепления

Утечка рабочей жидкости через уплотнения

Затянуть крепление крышки, заменить уплотнения

Задиры и риски на штоке гидроцилиндра

Утечка рабочей жидкости по штоку

Зачистить поверхность штока, заменить

Изгиб штока гидроцилиндра

Неравномерное движение штока гидроцилиндра

Править шток или заменить шток

У гильзы цилиндра изнашивается внутренняя поверхность, на которой могут быть задиры, глубокие царапины, а также забоины и заусенцы по торцам. Следует отметить, что износ гильзы гидроцилиндра носит бочкообразный характер. Это вызвано тем, что для основных рабочих операций лесных и строительных машин нет необходимости использовать весь возможный ход поршня. Таким образом, гильза гидроцилиндра изнашивается в основном в своей центральной части, в то время, как по краям износ имеет минимальные значения.

Отдельные забоины или риски на зеркале цилиндра можно зачищать шкуркой, зернистостью 80 — 120. При значительном износе рабочей поверхности гильзы ее растачивают под ремонтный размер. После расточки зеркало цилиндра подвергается отделочным операциям, т.к. чистота поверхности зеркала должна быть не менее девятого класса. В настоящее время в качестве отделочных операций применяют хонингование, раскатку, притирку, точную расточку, шлифование, полировку и прошивание.

Ремонт штоков можно проводить двумя путями. Первый сводится к обработке штоков по диаметру до ремонтного размера с последующим хромированием, с толщиной слоя не менее 0,021 мм. Второй способ сводится к проточке наружной поверхности на глубину 0,6 — 1 мм, наращиванию металла виброконтактной наплавкой, обработке и хромированию. Погнутые штоки следует править без нагрева, допустимый прогиб, при длине штока до 300 мм, не более 0,15 мм на всей его длине. Резьба на концах штока, в случае ее забоя, прогоняется или заваривается, протачивается и нарезается вновь.

У поршня изнашиваются направляющие поверхности, канавки для поршневых колец и сами кольца.

При большом износе обычно поршни не восстанавливают, а заменяют вновь изготовленными. В настоящее время имеется опыт восстановления поршней наплавкой полиамидной смолой П-6110Л на специальных литьевых формах. Кроме того, разработан метод ремонта поршней с помощью полиамидных чехлов-манжет.

Уплотнительные резиновые кольца заменяются новыми при их износе или потере эластичности. Что выполняется после частичной или полной разборки.

Основная причина износа и повреждений уплотнений гидроцилиндров- это загрязнение рабочей жидкости и старение уплотнительных колец и манжет. Загрязнения попадают в гидросистему на всех стадиях создания и использования машин. Основной причиной загрязнения рабочей жидкости гидросистем в эксплуатации является высокий уровень утечек рабочей жидкости и связанные с ними дозаправки. Работоспособность гидроцилиндров определяется в процессе технического обслуживания по результатам диагностирования, или после устранения отказов. Собранные гидроцилиндры испытывают на стенде на герметичность и скорость перемещения штока. На надёжность работы гидроагрегатов, помимо механических примесей, влияет также присутствие воды. Несмотря на герметичность гидросистемы, влага попадает в неё через сапун при изменении уровня рабочей жидкости, конденсируясь на стенках гидробака. Часто вода попадает в рабочую жидкость во время транспортировки её к месту проведения технического обслуживания и ремонта при заправке рабочей жидкости в гидросистему с помощью случайных приспособлений.

1.3 Технология ремонта в условиях ООО «Прокатмонтаж-5»

При выборе способа ремонта учитывают конструкцию и состояние изношенной детали, вид износа, допустимость износа в сопряжении с другими деталями, а также наличие необходимого технологического оборудования на ремонтном предприятии. Детали поступают от заказчика, их перевозят к ваннам, где их моют и обезжиривают, после этого детали попадают на верстак к дефектовщику, где происходит дефектовка, т.е. устанавливается поломка, возможность её устранения и методы восстановления детали. Отбракованные детали попадают в брак, а пригодные для ремонта в шкаф к слесарю. После ремонта детали, она проходит контроль качества, если деталь восстановили, т.е. она имеет размеры и величину соответствующую гостам, деталь отправляется на склад, а от туда к заказчику.

Рис.1.8.схема технологического ремонта в условиях ООО «Прокатмонтаж-5».

Детали цилиндров, поступающие на сборку, промывают, внутреннюю поверхность гильзы и штока поршня смазываю маслом. Новые кожаные прокладки перед сборкой выдерживают в течении суток в веретенном масле или в его смеси с керосином (1:1).

В выточки отверстия головки под шток устанавливаются манжеты, а также чистик. В канавку буртика укладывают две пластиковые прокладки. Между ними-резиновую манжету и кольцо, а во внутреннюю кольцевую расточку поршня резиновое уплотнительное кольцо. На штырь приспособления надевают вилку штока, на шток сажают собранную переднюю крышку, устанавливают поршень цилиндра и завертывают до отказа гайку штока. На поршень и буртик предней крышки надевают корпус цилиндра и привертывают его болтами. Уложив в расточки маслопривода резиновые уплотнительные кольца, привёртыают его специальными болтами к корпусу и передней крышке. При сборке гидроцилиндров необходимо следить за тем, чтобы не были срезаны уплотнительные кольца.

1.4 Перспективная технология ремонта гидроцилиндров с использованием полимерных материалов

Для эффективного повышения производительности труда при ремонте гидроцилиндров необходимы качественно новые технологические процессы. К ним, прежде всего, следует отнести нанесение полимерных покрытий на грубо обработанные внутренние поверхности цилиндров, позволяющие получать высокую точность и чистоту поверхности цилиндров без механической обработки.

Преимуществом этого способа является возможность многократного повторения этого процесса без дополнительного снятия слоя металла, так как есть возможность выплавить слой изношенного полимера при температурах, немногим более 100°.

Этот материал обладает достаточно высокой адгезией (прилипанием) к поверхности металлов, малой усадкой, коррозионностойкий, имеет высокие прочностные характеристики.

В настоящее время известно несколько способов нанесения полимерных покрытий на внутренние цилиндрические поверхности: центробежный; нанесение покрытий в «кипящем слое»; электростатический метод напыления полимеров; футеровка цилиндров путем запрессовки тонкостенных полимерных втулок с последующей механической обработкой; газопламенное напыление.

Для изготовления металлопластмассовых цилиндров наиболее пригодны центробежный способ и способ запрессовки полимерных втулок в металлические корпуса с последующей механической обработкой. Однако оба способа имеют существенные недостатки. Так, например, при центробежном способе трудно обеспечить высокую точность внутреннего диаметра цилиндра, низка производительность, высока энергоемкость процесса и др. Запрессовка тонкостенных втулок с последующим растачиванием нерациональна вследствие большой трудоемкости.

В настоящее время наиболее приемлемым способом нанесения полимерного покрытия является способ получения полимерных покрытий путем отверждения полимерных композиций в щелевом зазоре.

Способ нанесения полимерного покрытия на внутренние поверхности цилиндра состоит в заполнении жидкой полимерной композицией (с последующим ее отверждением) щелевого зазора между покрываемой поверхностью, соответственно подготовленной для обеспечения хорошей адгезии покрытия, и поверхностью формующего элемента, имеющей высокую чистоту и обработанной с целью исключения к ней адгезии полимера.

Сущность рассматриваемого способа заключается в следующем (рис.1.9.).

Металлический цилиндр 3, подлежащий облицовке пластмассой, устанавливается на основании 4. Концентрично цилиндру здесь же укрепляется центральный формующий стержень 2, имеющий диаметр несколько меньший, чем размер внутреннего диаметра цилиндра. Для создания дополнительного объема пластмассы с целью компенсации усадки на цилиндре имеется накладное кольцо 1. Кольцевой зазор 5 между внутренней поверхностью цилиндра и наружной поверхностью стержня, определяющий толщину слоя покрытия 1-5 мм, заполняется пластмассой. Для ограничений наносимого покрытия по высоте и уплотнения его используется подпрессовочное кольцо 6, которое на некоторой стадии полимеризации пластмассы устанавливается между стержнем и накладным кольцом. Под действием необходимого усилия подпрессовочное кольцо, скользя по стержню, осаживается до уровня цилиндра. При этом избыток массы выдавливается в зазор между наружной поверхностью подпрессовочного кольца и внутренней поверхностью накладного кольца. После отверждения пластмассы приспособление разбирают. Механическая обработка цилиндра с нанесенным слоем покрытия сводится к снятию фасок.

Применение способа обеспечивает высокую чистоту внутренних поверхностей металлопластмассовых цилиндров, точность размеров внутренних диаметров цилиндров, более высокую производительность и экономичность изготовления металлопластмассовых цилиндров по сравнению с центробежным способом нанесения полимерного покрытия.

Рис.1.9. Приспособление для нанесения покрытий на внутренние поверхности цилиндров. 1-накладное кольцо; 2- формующий стержень; 3- цилиндр; 4- основание; 5- кольцевой зазор; 6- подпрессовочное кольцо.

Выбор полимерной композиции.

Для нанесения полимерного покрытия на внутренние поверхности цилиндров способом свободной заливки полимерной композиции в щелевой зазор с последующим отверждением удобны холоднотвердеющие пластмассы.

Исследовались композиции на основе акриловых и эпоксидных смол. К акриловым пластмассам относятся бутакрил и

АСТ-Т. Акриловые пластмассы и пластмассы на основе эпоксидных смол коррозионностойки, имеют удовлетворительные механические характеристики, дают малую усадку, обладают малым влагопоглощением и хорошей адгезией (прилипанием) к металлам.

Для улучшения антифрикционных свойств исследуемых пластмасс использован серебристый графит ГОСТ 5279-61. Применение в качестве наполнителя порошкообразного графита снижает усадку пластмассы, что способствует повышению точности формования. Химическая стойкость покрытия при таком наполнителе также возрастает.

Испытания показали, что для составления графитовых композиций на основе акриловых смол оптимальным количеством графита следует считать 10 мас.ч., а для композиций на основе эпоксидных смол — 15 мас.ч. Такие композиции обладают достаточно высокой адгезией (прилипанием) к поверхности металлов, малой усадкой, высокими прочностными характеристиками, хорошими антифрикционными свойствами.

Экспериментально установлено, что для получения полимерных покрытий наилучшими являются композиции состава (мас.ч.):

  • а) бутакрил (порошок) — 100, бутакрил (жидкость) — 100, графит ГОСТ 5279-61-10;
  • б) АСТ-Т (порошок) -85, АСТ-Т (жидкость) — 85, графит ГОСТ 5279-61-10;
  • в) ЭД-20 — 100, пластификатор МГФ-9 — 15, графит (ГОСТ 5279-61) — 15, отвердитель — полиэтиленполиамин (ПЭПА) — 12 -15.

Точность цилиндров.

Внутренняя поверхность цилиндра, облицованного полимерной композицией, не подвергается механической обработке. Для получения требуемой точности цилиндров необходимо было установить факторы, влияющие на точность формования покрытия.

При нанесении полимерного покрытия на внутреннюю цилиндрическую поверхность формующим элементом служит стержень, устанавливаемый концентрично относительно поверхности. При отвердении полимерной композиции в щелевом зазоре ее усадка направлена по нормали к поверхности цилиндра. После отверждения полимерной композиции внутренний диаметр футерованного цилиндра будет больше диаметра формующего стержня на величину

, (1.7.)

где — усадка полимера в первые сутки после нанесения покрытия;

  • усадка за время .

Величина не зависит от диаметра цилиндра, но прямо пропорциональна толщине слоя полимерного покрытия:

, (1.8.)

где k y — коэффициент пропорциональности, выражающий несвободную усадку полимера;

  • t — толщина слоя полимерного покрытия.

Величина k y равна сумме величин ky24 и ky , выражающих усадку через сутки после нанесения полимерного покрытия и усадку за время , т.е.

k y =ky24 +ky. (1.9.)

Значения k для ряда полимерных композиций, применяемых с целью нанесения покрытия, приведены в табл. 1.3.

Таблица 1.3. Определение коэффициентов усадки.

Примерная композиция

k y24

k y

k y =ky24 +ky

АСТ-Т + 10% графита

0,017

0,005

0,022

Бутакрил + 10% графита

0,017

0,005

0,022

ЭД-20 + 15% графита, отвердитель ПЭПА

0,015

0,005

0,020

Анализ данных измерений внутренних диаметров цилиндров с полимерными покрытиями показал, что рассеивание величины усадки подчиняется закону нормального распределения. Основные статистические характеристики, определяющие распределение исследуемых размеров — центр группирования и среднее квадратическое отклонение , выражены следующими соотношениями:

, (1.10.)

где k y — коэффициент пропорциональности, значения которого для ряда полимерных композиций приведены в табл. 1.4.;

  • t — толщина слоя полимерного покрытия;
  • , (1.11.)

где , — верхняя и нижняя границы рассеивания величины усадки.

Границы рассеивания также пропорциональны толщине полимерного покрытия, т.е.

, (1.12.)

где k y2 — коэффициент пропорциональности;

  • t — толщина слоя покрытия;
  • , (1.13.)

где k y1 — коэффициент пропорциональности;

  • t — толщина слоя покрытия.

Среднее квадратическое отклонение выражается зависимостью

  • (1.14.)

Значения коэффициентов k y , ky1 и ky2 для ряда композиций приведены в табл. 1.4.

Таблица 1.4. Значения коэффициентов k y , ky1 и ky2 для ряда композиций

Полимерная композиция

k y

k y1

k y2

АСТ-Т + 10% графита, жидкость — порошок 1:1

0,022

0,008

0,036

Бутакрил + 10% графита, жидкость — порошок 1:1

0,022

0,008

0,036

ЭД-20 + 15% графита, отвердитель ПЭПА

0,20

0,01

0,030

Прочность адгезии и внутренние напряжения в полимерных покрытиях. Надежность работы гидроцилиндров с полимерными покрытиями определяется главным образом прочностью адгезии пластмассы к поверхности металла, т.е. прочность адгезии должна быть значительно выше всех возможных внутренних напряжений, возникающих в полимерном покрытии. Это условие может быть представлено выражением

, (1.15.)

где — величина прочности адгезии к поверхности металла;

  • суммарные напряжения в слое полимерного покрытия.

Напряжения, возникающие в слое полимерного покрытия, могут быть представлены выражением

, (1.16.)

где — усадочные напряжения, возникающие вследствие химической усадки полимера;

  • термические напряжения, возникающие вследствие разности коэффициентов линейного расширения металла и пластмассы при температурных перепадах;
  • рабочие напряжения, возникающие от давления рабочей среды.

Таким образом, при нанесении полимерного покрытия на поверхности цилиндров необходима количественная оценка прочности адгезии данного полимера к поверхности металла и всех возможных внутренних напряжений, возникающих в полимерном покрытии, действующих против сил адгезии. Это позволяет определить надежность соединения полимера с металлом и работоспособность металлопластмассового изделия в целом.

Прочность адгезии полимерных композиций на основе акриловых и эпоксидных смол к поверхности металлов определяли следующим образом.

Цилиндрические образцы, состоящие из двух половин, были склеены исследуемой полимерной композицией в специальной обойме, обеспечивающей их соосность. Склеенные образцы закрепляли в зажимах разрывной машины и разрушали клеевое соединение с фиксированием максимальной нагрузки. Для каждого варианта испытывали 50 склеенных образцов. Прочность адгезионного соединения определяли по формуле

, (1.17.)

где P — разрушающая нагрузка, Н; F — площадь образца, м 2 .

Прочность адгезии композиций на основе пластмассы бутакрил к поверхности стали составляет 20 МПа, прочность адгезии композиции на основе пластмассы АСТ-Т — 19,3 МПа, прочность адгезии композиции на основе эпоксидной смолы ЭД-20 — 18,6-23,0 МПа.

Как показали исследования, наибольшими по величине и соответственно наиболее опасными являются термические напряжения, возникающие вследствие разности коэффициентов линейного расширения полимера и металла. Такие напряжения могут быть определены расчетным путем по формуле

, МПа. (1.18.)

Здесь — коэффициент линейного расширения полимера, 1/град;

  • то же металла, 1/град;

Т — перепад температуры, К

  • модуль упругости полимера, Н/м 2 ;
  • коэффициент Пуассона полимера;
  • , (1.19.)

где Т с — температура склеивания полимера;

Т р — рабочая температура.

Для композиций на основе акриловых пластмасс (бутакрила и АСТ-Т) были определены следующие необходимые физические характеристики: 1/град, Т с =70о С, ЕП = 1,4*109 Н/м2 ,

Для композиции на основе эпоксидной смолы ЭД-20 физические характеристики следующие: 1/град, Т с = 70о С, ЕП = 1,4*109 Н/м2 ,

Внутренние «замороженные» напряжения в полимерном покрытии при температуре 20 о С составляют:

Гидроцилиндры с полимерными покрытиями по условиям работы могут находиться при температуре -60 о С. Внутренние напряжения в полимерных покрытиях при этом будут составлять:

Надежность адгезионного соединения полимерного покрытия с металлом будет обеспечена при выполнении соотношения

(1.20.)

В случае применения композиций на основе акриловых и эпоксидных смол имеем следующие данные:

19,3 МПа + 7 МПа > 18,0 МПа;

18,6 МПа + 7 МПа > 18,0 МПа,

т.е. при температуре -60 о С отслоения полимерного покрытия на основе акриловых или эпоксидных смол от поверхности металла не произойдет.

Промышленные испытания износостойкости гидроцилиндров с полимерными покрытиями.

Испытания были проведены на ряде предприятий. Установлено, что допустимая величина износа покрытия без потери герметичности поршня составляет 0,2 мм.

Зависимость износа покрытия от времени наработки изделия (пути трения), представленная на рис.1.10.

Уравнение зависимости износа от времени наработки можно решить относительно пути трения и по допустимой величине износа цилиндра определить возможное время наработки.

Рис.1.10. Зависимость величины износа полимерного покрытия от пути трения L.

Износостойкость гидроцилиндров с полимерными покрытиями не уступает износостойкости металлических поверхностей, а износостойкость резиновых уплотнителей увеличивается в 7-10 раз.

1.5 Задачи и цель дипломного проектирования

Целью дипломного проекта является разработка наиболее оптимального процесса технологии и организации ремонта и испытания гидроцилиндров. Задачи дипломного проекта: технологический процесс восстановления гидроцилиндра ТК-70204; определить режимы и время основных операций по устранению дефекта; выбрать необходимое оборудование.

В конструктивной части проекта разработать конструкцию стенда для сборки-разборки и испытания гидроцилиндров.

Определить экономические показатели, привести обзор условий работы по охране труда, указать требования техники безопасности.

2. Технология ремонта гидроцилиндра

2.1 Базовый вариант технологии ремонта

Разборку и сборку гидроцилиндров, так же как и других гидроагрегатов, следует проводить только с использованием специальных стендов и приспособлений. При разборке гидроцилиндров отворачивают крышку цилиндра и вынимают шток в сборе с крышкой и поршнем. Шток с поршнем в сборе устанавливают в специальные тиски, отворачивается гайка крепления поршня, снимается поршень и крышка цилиндра.

Разборка гидроцилиндров.

Дефектация деталей гидроцилиндра.

В гидроцилиндрах наибольшему износу подвержены: внутренняя поверхность цилиндра, наружные поверхности поршня и штока, отверстие в крышке или втулке штока, уплотнительные кольца и манжеты. Износ внутренней поверхности цилиндра определяют индикаторным нутрометром по всей длине. Цилиндры и поршень в основном изнашиваются в плоскости, перпендикулярной оси пальцев проушин цилиндра и штока. Расположение зоны наибольшего износа по длине цилиндра различно и не совпадает с

местом приложения максимальной силы, так как при работе ход поршня изменяется. Кроме ого, износ зависит не только от силы, но и от многократного её приложения. В штоке гидроцилиндра проверяется наружный диаметр и чистота поверхности, отверстие в проушинештока под палец, состояние резьбы крепления поршня, прогиб штока.

Ремонт деталей гидроилиндров. Ремонт штока поршня.

Поверхность штока и его первоначальная цилиндрическая форма в результате износа нарушаются. На поверхности образуются продольные риски, задиры, форма сечения штока становится эллиптической. Особенно часто износ штоков выявляется в потери работоспособности уплотнений, после этого появляется течь, повреждения болта, который вываливается в полость цилиндра.

Рис.2.1.Схема типового процесса организации ремонта гидроцилиндров

На изгиб шток поршня необходимо проверять в центрах токарного станка, причём индикатор следует устанавливать по поверхностям, которые не подвержены выработке (место посадки поршня), изгиб штока исправляется путём правки на токарном станке. При наличии на штоке грубых рисок глубиной до 0,5мм, бугорков высотой 0,15-0,20 мм его необходимо проточить, прошлифовать и отполировать.

Проточку штока необходимо вести в несколько чистовых проходов, чтобы снять только минимально необходимый слой металла для восстановления цилиндрической формы штока.

Контроль качества шлифовки штока производится калибровочным кольцом.

Рис.2.2. Калибровочное кольцо.

Места посадки поршня не должны иметь наклепа, задиров, плотность посадки проверяется пробой, а восстановление плотности посадки — опиловкой личным напильником и притиркой наждачным порошком.

Резьбы должны быть ровными без смятых и забитых ниток. Небольшие забоины резьбы исправляются трёхгранным напильником. При износе или срыве более двух ниток резьбы производят наплавку резьбового конца и после её обработки нарезают новую резьбу.

При сборке поршня со штоком гайка затягивается ключём с надставкой длиной 1-1,5м усилием двух человек. Причём гайка должна стопориться в большинстве случаев сквозным шплинтом.

После притирки посадочных мест штока и поршня отверстия под шплинт в гайке и штоке обычно не совпадают. В этом случае не рекомендуется сверлить новое отверстие в штоке, так как наличие старого и нового отверстий значительно уменьшат прочность штока.

При несовпадении отверстий на 0,3-0,5мм необходимо развернуть его развёрткой; при несовпадении на 1,0-1,5мм нужно рассверлить отверстие на больший размер; при несовпадении более чем на 1,5мм, чтобы подогнать отверстия под шплинт, под гайку необходимо подложить шайбу высотою не менее 5мм, а гайку подрезать так, чтобы отверстия совпали. Подрезку гайки выполняют в несколько приемов.

Первоначально гайку подрезают на величину, равную высоте шайбы за вычетом величины зазора между гайкой, установленной точно по отверстию штока под шплинт и поршнем с добавлением на последующую подгонку 0,3-0,5мм.

В дальнейшем гайку затягивают на штоке ключём с надставкой и по величине несовпадения отверстий под шплинт в гайке и штоке определяют, зная шаг резьбы, на сколько необходимо подрезать гайку, причем подрезку ведут осторожно, постепенно подгоняя отверстия в штоке и гайке.

Таким способом обычно удается подогнать отверстия под шплинт с точностью до 0,5мм, после чего отверстия доводят (разворачивают разверткой).

Шплинт изготавливается по размеру отверстия и подгоняется так, чтобы он входил в отверстие под лёгкими ударами ручника, сторона противоположная головке расклёпывается.

Обычно после проточки и шлифования всей поверхности штока изготавливается новый комплект колец уплотнения штока, так как подгонка старых колец более трудоёмка.

Дефекты внутренней поверхности цилиндров, незначительная коррозия, задиры и риски глубиной 0,05мм, устраняются зачисткой. Более крупные риски и задиры заделываются оловом марки 01 ГОСТ 860-75 с последующей зачисткой или припоем ПОС-40.

Изношенный поршень гидроцилиндра наплавляется по наружному диаметру латунью с последующей проточкой под номинальный размер. Шероховатость поверхности должна быть не более 0,63 мкм., овальность рабочей поверхности и биение торцов не должны превышать 0,03.

Изношенное отверстие под шток в крышках гидроцилиндров восстанавливают постановкой ремонтных бронзовых втулок с расточкой под номинальный размер.

Сборка гидроцилиндра.

Сборка гидроцилиндра производиться в последовательности, обратной разборке. Поступающие на сборку детали протираются и осматриваются. Перед сборкой сопрягаемые поверхности деталей смазывают тонким слоем масла, используемого в гидросистеме в качестве рабочей жидкости.

Сборка производиться с применением приспособлений и инструментов, исключающих повреждения деталей. Не допускается повреждение прокладок, срез или скручивание резиновых колец в процессе сборки. Технология сборки должна обеспечивать чистоту внутренних поверхностей и наружных. Во избежание повреждений уплотнительных деталей при монтаже крышки на шток цилиндра и штока с поршнем в сборе в цилиндр необходимо пользоваться конусными оправками.

После ремонта производится испытание гидроцилиндров на специальных или универсальных стендах. Температура рабочей жидкости при испытаниях составляет 50+-5*С, давление в гидросистеме устанавливается на 15-20% выше номинального. Перед испытанием температура гидроцилиндра доводится до температуры рабочей жидкости. Испытуемый гдроцилиндр подключается к гидросистеме стенда. Обе полости гидроцилиндра заполняются маслом. При этом определяется давление начала перемещения поршня, которое не должно превышать 0,5Мпа. Затем отключается одна из полостей цилиндра и поршень выводится в крайнее положение до упора. Давление в гидросистеме поднимается до установленного и выдерживается в течение 1-3мин. Не допускаются утечки масла из открытого конца гидроцилиндра. Затем повторяют данную операцию для другого крайнего положения поршня.

Не допускается просачивание масла и подтекание в местах соединений и уплотнений. На герметичность гидроцилиндр проверяется при подключении магистралей к обеим полостям цилиндра.

2.2 Процесс технологии ремонта гидроцилиндра ТК-70204

Конструкция гидроцилиндра.

Гидроцилиндр задней навески используется для рабочего оборудования тракторов бульдозеров Т-130, Т-170, Б10. Номинальное давление 16 Мпа, максимальное давление 20 Мпа, диаметр цилиндра 125 мм, диаметр штока 63мм, ход поршня 1250мм, масса47кг.

Рабочая жидкость подаётся в поршневую и штоковую полости гидроцилиндра через отверстия А и Б.Герметичное разделение поршневой и штоковой полостей и передача усилия от давления в рабочей полости на шток создается поршнем с манжетами и уплотнительным кольцом. Поршень крепят на внутреннем конце штока гайкой. Перетечки из полости в полость гидроцилиндра предотвращаются по наружной поверхности поршня манжетами, по внутренней — кольцом. Протечкам из штоковой полости гидроцилиндра препятствует установленное уплотнительное кольцо. Со стороны наружного торца крышки установлен грязеъёмник. В конце хода штока щель, через которую рабочая жидкость выжимается поршнем из штоковой полости в отвертсие Б. При этом поршень затормаживается за счёт масла через уменьшающуюся щель.

Снятие гидроцилиндра

Отвернуть накидные гайки и отсоединить рукава высокого давления от штуцеров гидроцилиндров. Закрыть рукава высокого давления и штуцера цилиндров заглушками.

Отсоединить серьгу от верхней и нижней тяг задней навески. Застропить верхнюю тягу и установить подставку под цилиндр. Расстопорить и выбить оси из проушин тяги, рабочей балки, опорной рамы и штока цилиндра. Снять верхнюю тягу с трактора. Установить подставку под нижнюю тягу и застропить цилиндр.

Расстопорить и выбить ось из проушин тяги, опорной рамы и цапфы цилиндра. Снять цилиндр с трактора.

Застропить цилиндр задней навески. Отвернуть болты с гайками и снять крышки с цапфы цилиндра. Выбить шпонки из цапфы и сухарей. Расстопорить и выбить палец из проушины отвала и штока цилиндра. Снять цилиндр с трактора, поддерживая при этом сухари.

Разборка гидроцилиндра задней навески

Отвернуть болты 1 и снять фланец 4 с грязесъемником 3 с крышки цилиндра 9. Вывернуть крышку специальным ключом из цилиндра и вынуть шток 2 с поршнем 12. Расстопорить и вывернуть стопорный винт 14 из гнезда штока и гайки 13. Отвернуть гайку и снять поршень, крышку цилиндра и фланец со штока.

Снять уплотнительные кольца 10 и 11 с крышки и поршня. Вынуть нажимное кольцо б, манжеты 7 и опорное кольцо 8 из крышки цилиндра.

Вынуть стопорные кольца 17 и выбить подшипники 16 из цапф штока и цилиндра.

Карта дефектации детали.

Карта дефектации детали.

Карта дефектации детали.

Маршрутная карта ремонта штока.

№ дефекта

№ Операции

Наименование и содержание операции

Оборудование

Инструмент оснастка

Примечание

1,2

005

Шлифовальная: шлифование поверхности штока. Требуемый размер . Диаметр шлифуемой детали составляет 63мм.

круглошлифовальный станок ЗА164

шлифовальный круг ПП 600x100x100х305 24А,=600мм.

=5,5мин.

= 3мин.

010

Очистная: обезжиривание

ванна с раствором щелочи

состав раствора:50г. соды /1л. воды

=2 мин., =0,5мин.

015

Изоляционная: изоляция отверстий и участков, неподлежащих хромированию

липкая полиэтиленовая лента с лаком ХВЛ-21.

=5мин.,=2мин.

020

Монтажная: монтаж детали и изоляция поверхностей приспособленя

приспособление

цапонлак

=4мин.,=1мин.

025

Очистная: обезжиривание, промывка в воде

ванна

венская известь, напор воды

=3мин.,=2мин.

030

Хромирование

ванна хромирования

электролит: Бихромат натрия-30г/л;Хромовый ангидрид-190г/л;Кадмий металлический-15г/л;Серная кислота-1г/л;Кремнефторид натрия-5г/л.

=290мин=5мин

Температура электролита t=60°С;Катодный выход по току з=22%;Катодная плотность тока =55А/; Сила тока 1358,5А.

035

Монтажная: демонтаж и снятие деталей

=4мин.,=1мин.

040

Очистная: промывка в горячей воде.

ванна

напор воды

=10мин.,=3мин

t=65°С

045

Шлифовальная: шлифование поверхности после хромирования. d=63,08 мм. Требуемый диаметр d=63мм.

круглошлифовальный станок ЗА164

шлифовальный круг ПП 600x100x100х305 24А,=600мм.

=5,5мин.

= 3мин.

050

Контрольная

микрометр МК125-1 ГОСТ 6507-78

=1мин.,=1мин.

Процесс ремонта штока.

005 Шлифовальная.

Шлифование поверхности штока.

Требуемый размер .Диаметр шлифуемой детали составляет 63мм. Выбираем шлифовальный круг ПП 600x100x100х305 24А,=600мм.

Используется круглошлифовальный станок ЗА164. Частота вращения шлифовального круга =400об/мин.,частота вращения детали =20об/мин.

V=,(2.1.)

Где:V-скорость шлифования,м/с;

  • диаметр шлифовального круга,мм;
  • частота вращения шлифовального круга,об/мин.

Следовательно: V=с.

Основное время:

,(2.2.)

Где:

  • основное время,мин;
  • L-длина рабочего хода,мм;
  • S-продольная подача,мм/об.заг.;
  • частота вращения детали,об/мин;
  • Z-припуск,мм;
  • t-глубина резания за рабочий ход,мм;
  • k-поправочный коэффициент.

Глубина резания за рабочий ход t=0,095.

Продольная подача определяется в долях ширины шлифовального круга:

S=0,3*,(2.3.)

Где:S-продольная подача,мм/об.заг.;

  • ширина шлифовального круга,мм.

S=0,3*100=30 мм/об.заг.

Припуск Z=t=0,095мм.

На проход учитывается величина врезания и пробега инструмента:

=0,2*,(2.4.)

Где:

  • величина врезания и пробега инструмента на проход,мм;
  • ширина шлифовального круга,мм.

=0,2*100=20мм.

Длина рабочего хода:

L=l+,(2.5.)

Где: L-длина рабочего хода,мм;

  • l-длина обрабатываемой детали,мм;
  • величина врезания и пробега инструмента на проход,мм;
  • L=1250+20=1270мм.

Вспомогательное время составляет 3мин.

=5,5 мин.

Подготовка детали к хромированию:

010 Очистная.

Обезжиривание в ванне с раствором щелочи (состав раствора:50г. соды /1л. воды).

=2 мин., =0,5мин.

015 Изоляционная.

Изоляция отверстий и участков, неподлежащих хромированию с помощью липкой полиэтиленовой ленты с лаком ХВЛ-21. =5мин.,=2мин.

020 Монтажная.

Монтаж детали и изоляция поверхностей приспособления, кроме контактных и защитных катодов, с помощью цапонлака. =4мин.,=1мин.

025 Очистная.

Обезжиривание. Проводится путём протирки хромируемой поверхности детали венской известью. Затем промывка в воде. =3мин.,=2мин.

030 Хромирование.

Хромирование поверхности.

Хромирование-насыщение поверхности стальных изделий хромом, либо процесс осаждения на поверхность детали слоя хрома из электролита под действием электрического тока. Для восстановления детали необходимо наращивание слоя хрома толщиной 0,19 мкм.

Для хромирования используют растворы хромового ангидрида с добавкой серной кислоты.

Положительным свойством покрытий из хрома является то, что детали получаются блестящими непосредственно в гальванических ваннах, для этого не требуется их полировать механическим путем. Наряду с этим хромирование отличается от других гальванических процессов более жесткими требованиями к режиму работы ванн. Незначительные отклонения от требуемой плотности тока, температуры электролита и других параметров неизбежно приводят к ухудшению покрытий. Хромовые покрытия обладают высокими твердостью и износостойкостью, низким коэффициентом трения, стойки к действию ртути, прочно сцепляются с основным металлом, а также химически и нагревостойки.

Таблица 2.1 Составы электролитов для хромирования

компоненты

составы электролита, г/л

разбавлен-

ного

универсаль-

ного

концентри-

рованного

хромовый ангидрид

серная кислота

катодная плотность тока, А/дм2

температура раствора, °С

150

1,5

45-100

55-60

250

2,5

15-60

45-55

350

3,5

10-30

35-45

Блестящее покрытие получается при температуре 45-60°C и средней плотности тока.

Блестящее хромовое покрытие, состав электролита:

  • Бихромат натрия-30г/л;
  • Хромовый ангидрид-190г/л;
  • Кадмий металлический-15г/л;
  • Серная кислота-1г/л;
  • Кремнефторид натрия-5г/л.

Режим работы для электролита:

  • Температура электролита t=60°С;
  • Катодный выход по току з=22%;
  • Катодная плотность тока =55А/.

Сила тока:

I=*F,(2.6.)

Где:I-сила тока,А;

  • катодная плотность тока, А/;
  • F-площадь хромируемой поверхности,.

F=2рR*l,(2.7.)

Где: F-площадь хромируемой поверхности,;

  • R-радиус детали,мм;