Содержание к диссертации
Введение
1 Обоснование актуальности темы 8
1.1 Технические требования, предъявляемые к прецизионным деталям гидрораспределителей 11
1.2 Анализ причин износа золотниковых пар 13
1.3 Анализ способов восстановления и упрочнения деталей золотниковых пар 18
1.4 Композиционное химическое никелирование - способ восстановления работоспособности золотников гидрораспределителей 28
1.5 Цель и задачи исследований 37
2 Теоретическое обоснование повышения ресурса золотников при менением ультра- и нанокомпозиционного химического никели рования 38
2.1 Описание процесса образования композиционных химических покрытий на основе никеля 38
2.2 Сущность упрочнения химических покрытий дисперсными материалами 44
2.3 Теоретическое обоснование повышения долговечности деталей восстановленных (упрочненных) композиционным химическим покрытием 50
2.4 Обоснование оптимального состава и режимов нанесения покрытия 55
3 Методика исследования физико-механических свойств полученных покрытий 65
3.1. Программа исследований 65
3.2. Методика получения композиционного химического покрытия на основе никеля з
3.3. Методика выбора упрочняющего материала химического никеле вого покрытия 72
3.4 Исследование физико-механических свойств покрытий 72
3.5 Исследование структуры поверхности и состава покрытий 75
3.6 Методика трибологических испытаний 80
3.7 Методика коррозионных испытаний 82
3.8 Методика стендовых испытаний 84
3.9 Методика эксплуатационных испытаний 88
3.10 Обработка экспериментальных данных и оценка точности измерений 89
4 Результаты экспериментов 92
4.1 Исследование физико-механических свойств покрытий 92
4.2 Исследование структуры поверхности и состава покрытий 96
4.3 Результаты лабораторных испытаний на износостойкость 100
4.4 Результаты коррозионных испытаний 104
4.5 Технология восстановления золотников гидрораспределителя Р80 105
4.6 Результаты стендовых испытаний 113
4.7 Результаты эксплуатационных испытаний 114
5 Технико-экономическая эффективность восстановления золотников гидрораспределителя Р80 ультра- и нанокомпозици онным никелированием 118
Заключение 127
Список литературы 129
- Композиционное химическое никелирование - способ восстановления работоспособности золотников гидрораспределителей
- Теоретическое обоснование повышения долговечности деталей восстановленных (упрочненных) композиционным химическим покрытием
- Методика выбора упрочняющего материала химического никеле вого покрытия
- Результаты лабораторных испытаний на износостойкость
Введение к работе
Актуальность темы. Восстановление работоспособности и повышение межремонтного ресурса деталей машин и отдельных механизмов - важнейшая задача ремонтного производства.
В процессе эксплуатации сельскохозяйственных машин от 30 до 50 % всех отказов приходится на гидравлическую систему из-за износа прецизионных деталей, в основном золотников. Основная причина абразивного износа в - попадание в масло механических частиц.
Для восстановления работоспособности золотников наиболее перспективными являются способы, которые позволят минимизировать последующую механическую обработку и создать на поверхности детали слой с необходимыми физико-механическими свойствами. Они должны проходить при низких температурах с целью исключения коробления деталей. К этим способам восстановления, в первую очередь, можно отнести гальванические и химические.
Однако при всех достоинствах гальванические способы восстановления имеют такие недостатки, как возникновение дендридов на кромках деталей, недостаточно высокая микротвердость и износостойкость покрытий и др. Поэтому в последние годы успешно развивается технология осаждения композиционных химических покрытий (КХП). Практическую ценность представляет композиционное химическое никелирование, так как из всех химических покрытий никелевое обладает наиболее высокой микротвердостью, износо- и коррозионной стойкостью.
В связи с изложенным актуальной задачей является разработка технологии восстановления и упрочнения золотников композиционным химическим покрытием на основе никеля.
Степень разработанности проблемы. Исследованию применения дисперсных добавок в растворы химического нанесения покрытий для повышения эксплуатационных свойств посвящены работы С. А. Вишенкова, С. А. Каспарова, М. И. Черновол, И. Н. Щербакова, А. С. Хлыстова, С. А. Шишу- рина, А. А. Гаврилова и др.
Решением проблемы улучшения эксплуатационных показателей и повышения долговечности трущихся деталей значительный вклад внесли такие ученые, как Д.Г. Вадивасов, Е.Л. Воловик, В.В. Курчаткин, И.С. Левитский, В.М. Михлин, С.С. Некрасов, Ю.Н. Петров, М.Я. Рассказов, В.В. Сафонов, Г.П. Шаронов и др. В настоящее время, несмотря на проведенные исследования, эта проблема является актуальной и требует дальнейшего изучения и развития.
В частности недостаточно изучено влияние дисперсных добавок нано- метрового диапазона на физико-механические свойства химического покрытия на основе никеля. Это обусловило выбор темы исследования , его цель и задачи.
Цель работы - увеличение межремонтного ресурса гидравлических распределителей путем разработки и применения технологического процесса восстановления и упрочнения поясков золотника ультра- и нанокомпозици- онным химическим никелированием.
Объект исследования - процесс образования нанокомпозиционного химического покрытия на основе никеля.
Предмет исследования - закономерности влияния наноразмерных порошков оксида алюминия и полититаната калия на физико-механические свойства никелевого покрытия и долговечность прецизионных деталей гидравлических распределителей.
Методология и методы исследований. Методологической основой для выполнения работы являлись методы обработки экспериментальных данных с помощью математической статистики. Лабораторным исследованиям подвергали поверхностный слой КХП, его основные физико-механические свойства, износо- и коррозионную стойкость. Стендовые испытания проводили на модернизированном стенде КИ-4200. В результате эксплуатационных испытаний был определен ресурс золотниковых пар гидравлических распределителей типа Р80, восстановленных ультра- и нанокомпозиционным химическим никелированием.
Научная новизна. Теоретически обосновано повышение ресурса и как следствие - долговечности гидрораспределителя с золотниками, восстановленными КХП на основе никеля. Установлены оптимальный состав раствора нанокомпозиционного никелирования и режимы нанесения КХП, позволяющие получать их с повышенными физико-механическими свойствами.
Изучены структура поверхности и основные эксплуатационные свойства химического никелевого покрытия, формирующиеся при добавлении в раствор никелирования ультра- и нанодисперсных частиц.
Научные положения, выносимые на защиту:
теоретическое обоснование повышения ресурса золотников восстановленных композиционным химическим никелированием;
исследование влияния состава раствора и режимов композиционного никелирования на механизм формирования структуры и основных физико- механических свойств композиционного покрытия;
технология восстановления золотниковых пар ультра- и нанокомпозиционным никелированием;
результаты стендовых и эксплуатационных испытаний.
Теоретическая и практическая значимость. Теоретически обосновано повышение износостойкости химического никелевого покрытия с добавлением ультра- и нанодисперсных частиц. На основании проведенных исследований предложена технология восстановления золотниковых пар гидравлических распределителей типа Р80 нанокомпозиционным химическим никелированием, которая позволяет увеличить ресурс золотниковых пар в 1,2 раза по сравнению с серийными.
Реализация результатов исследований. Результаты научных исследований внедрены в К(Ф)Х «Лавровское», К(Ф)Х «Харенко В.В.» , СХПК «Го- рецкое» и ООО «КЭМЗ» Краснокутского района Саратовской области, а также могут быть использованы в ремонтном производстве при восстановлении и упрочнении изношенных деталей автотракторной техники.
Степень достоверности и апробация работы подтверждена современными методиками исследования, применением оборудования и высокоточной измерительной аппаратуры, методами обработки экспериментальных данных с помощью математической статистики.
Основные положения и результаты работы были доложены, обсуждены и одобрены:
на научных конференциях профессорско-преподавательского состава, научных работников и аспирантов СГАУ (2009-2012 гг); ежегодном межгосударственном постоянно действующем научно-техническом семинаре «Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания» (Саратов, 2009-2012 гг.); на Всероссийском конкурсе на лучшую научную работу среди студентов и аспирантов вузов МСХ России (Саратов, 2010-2011 гг.); на Всероссийской научно-практической конференции «Повышение эффективности функционирования механических и энергетических систем» (Саранск, 2009 г.); на Международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения профессора Д.Г. Вадивасова (Саратов, 2009 г.); на международной научно-практический конференции «Вавиловские чтения» (Саратов, 2009-2011); на конференциях в рамках выставки НТТМ (Москва, 2011); на Саратовском салоне изобретений, инвестиций, инноваций (Саратов, 2011); на Молодежном инновационном форуме (Ульяновск, 2010); Работы по созданию и исследованию ультра- и нанокомпозиционных покрытий на основе никеля были проведены при поддержке гранта Президента РФ МК- 3789.2009.8.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ, в том числе 4 в изданиях, рекомендованных ВАК. Общий объем публикаций - 4,46 печ. л., из которых 1,3 печ. л. принадлежит лично соискателю. Получен патент на изобретение № 2465374.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Изложена на 126 страницах. Содержит 14 таблиц, 36 рисунков. Список литературы включает в себя 115 наименований, из них 10 на иностранном языке.
Композиционное химическое никелирование - способ восстановления работоспособности золотников гидрораспределителей
Основные причины износа прецизионных пар определяются условиями и особенностями эксплуатации гидрораспределителей. Золотниковые пары не являются идеальными цилиндрами, так как между ними существует зазор, имеющий конусообразный вид [63]. Под действием давления рабочей жидкости, проходящей через эту щель при работе гидрораспределителя, подвижная деталь прижимается к неподвижной, что является причиной интенсивного износа. Другая его причина - технологические факторы изготовления гидрораспределителя [22]. Кроме того, износ увеличивают содержащиеся в рабочей жидкости абразивные частицы (механические примеси). Исследования [65] показывают, что при содержании механических примесей в рабочей жидкости до 0,2 % интенсивность износа золотника возрастает в 28 раз, причем золотник изнашивается быстрее корпуса в 1,7 раза.
Износ прецизионной пары "золотник - корпус" - основной показатель, от которого зависит нормальная работа гидрораспределителя. Как показывают исследования [44, 56], рабочие пояски золотника изнашиваются неравномер 14 но по длине. Достаточно полно характер износа золотниковых пар представлен в исследованиях Н.С. Мясоедова [63] (таблица 1.4).
Эпюры среднего радиального износа золотника и отверстия корпуса по отдельным поясам замера представлены на рисунках 1.2 и 1.3.
Эпюры радиального износа отверстий корпуса: X - XII - пояса замеров; 1 - средний износ отверстий корпуса; 2 — средний износ отверстия
Анализ таблицы 1.4 позволяет заметить, что износ поясков золотника и отверстий в корпусе неравномерный в продольном и поперечном сечениях.
Некоторые исследователи утверждают, что у поясков золотника наблюдается ступенчатый износ [100]. Величина ступени на отдельных поясках достигает 0,01... 0,02 мм, а величина некруглости - 0,012... 0,019 мм [ 100].
Признаком, по которому выбраковываются золотники, является уменьшение диаметра уплотнительных поясков до 24,988 мм. Корпус распределителя выбраковывают при износе отверстия до 25,060 мм [96].
Преобладающий вид износа золотниковой пары гидрораспределителя -гидроабразивный. Вызывает его содержащийся в рабочей жидкости загрязнитель, основная физическая характеристика которого - твердость и размер частиц.
Исследования [100] показывают, что износ сопряжения «золотник - корпус» происходит в основном из-за минеральных частиц, входящих в состав загрязнителя. Изучение минеральных частиц [14] позволило установить, что они на 90 % состоят из кварца, полевого шпата и оксидов металлов (А12Оз, БегОз, ZnO и др.). Микротвердость таких абразивных частиц довольно высокая: 12000.. .13000 МПа - у оксида алюминия, 10300... 11000 МПа - у кварца [13, 14]. Микротвердость рабочих поверхностей поясков золотника ниже -9000... 10000 МПа. Становится очевидной причина абразивного износа поясков золотника. Загрязнение рабочей жидкости примесями при эксплуатации, содержание которых колеблется от 0,01 до 0,44 % по массе и более [100], ускоряет износ деталей.
Наличие абразивных частиц в рабочей жидкости и высокая скорость движения масла относительно поверхностей деталей предопределяют их гидроабразивный износ вследствие защемления частиц в зазоре. Твердые частицы, попадая в зазор между трущимися поверхностями скользящих пар агрегатов, вызывают не только повышенный износ, но и увеличивают силу трения, а в некоторых случаях вызывают заклинивание деталей.
Гидроабразивный износ представляет собой процесс совместного действия абразивных частиц и жидкости, несущей эти частицы. Износ происходит в результате срезания микростружек с поверхности, выбивания отдельных ее частиц, вымывания микроскопических объемов[37, 42].
В большинстве работ указывается [38,42], что абразивное изнашивание поверхностей вследствие защемления частиц в зазоре происходит в том случае, когда размер абразивных частиц соизмерим с зазором между сопрягаемыми поверхностями. Частицы заклиниваются в зазоре, внедряются в одну из поверхностей и действуют подобно резцу. На трущихся поверхностях появляются крупные риски, направленные параллельно движению.
Внешний вид изношенной поверхности пояска золотника представлен на рисунке 1.4, а, б. Изношенная часть совпадает с величиной перекрытия пояском золотника отверстия корпуса в положении «подъем». Такая поверхность пояска имеет матовый окрас, видны царапины, следы схватывания поверхностей.
Теоретическое обоснование повышения долговечности деталей восстановленных (упрочненных) композиционным химическим покрытием
Для того чтобы выяснить, почему происходит упрочнение рабочих поверхностей золотников гидрораспределителей композиционным никелированием, необходимо знать весь механизм процесса никелирования.
Ещё в 1946 г. советскими учеными было обнаружено, что на стальных образцах, погруженных в горячий раствор, содержащий соль никеля и небольшое количество гипофосфита, осаждается покрытие, внешне очень похожее на никелевые покрытия, полученные электролитическим способом. Химический анализ состава покрытий полученных этим способом показал, что они содержат 96-97 % никеля и 3-4 % фосфора [24]. Такие покрытия в настоящее время называют никель-фосфорными. Дальнейшие исследования выявили весьма сложный характер протекающих в данном процессе реакций.
Связи Р-О в молекуле гипофосфита сильно полярны, связь Р-Н фактически неполярна, поскольку фосфор и водород имеют одинаковые электроотрицательности равные 2,1. Однако в литературе принято считать водород в связи Р-Н гидридным. Гидридион ЕГ является сильным восстановителем: Н" - е = Н.
На этой стадии образуется атомарный водород. Он, в свою очередь, также является сильным восстановителем и в окислительно-восстановительных реакциях отдает свой электрон окислителю (Н = КҐ + е), в качестве которого могут выступать, в частности, катионы металлов.
По мнению других авторов [76], суммарная реакция, представленная уравнением (2.1), не отражает действительного течения процесса, а выявляет лишь конечные продукты реакции. Анализ результатов исследований механизма процесса химического никелирования показывает, что он является более сложным, чем представленный приведенными уравнениями.
Для объяснения механизма этого процесса в последние годы было предложено несколько гипотез [24]. Одна из них предполагает, что восстановление никеля происходит за счет образования гальванического элемента, в котором анодом является водород, а катодом - покрываемый металл.
В другой гипотезе схема процесса представлена в виде многоступенчатой реакции. Восстановление иона никеля осуществляется путем получения им электрона с поверхности металла, в то время как передача электронов от ги-пофосфита к металлу происходит за счет радикала ОН.
Тем не менее, на начальных стадиях кристаллизация никеля идет по ост-ровковому механизму (рисунок 2.1) [104]. Островки ориентируются таким образом, что наиболее плотноупакованная грань 111 гранецентрированной кристаллической (ГЦК) решетки располагается преимущественно параллельно поверхности катода, а в плоскости катода ориентируются хаотически. Размеры островков колеблются от 10 нм до 50 нм [104].
При увеличении времени осаждения островки растут на плотноупакован-ной грани 111 и соединяются друг с другом [104].
Рассмотрим образование кристаллита состоящего из атомов А. Расположение атомов (А) в грани показано на рисунке 2.2 а. Атомы последующих слоев укладываются на треугольные пустоты - «дырки». Если атомы сначала занимают позиции С, а потом В, то строится ГЦК - решетка с последовательностью атомных слоев АВСАВСАВС... (рисунок 2.2 б). Если атомы укладываются в положение С (рисунок 2.2 в), то может образоваться дефект упаковки атомов. Нарушение последовательности упаковки атомных слоев приводит к образованию в кристаллите области с новой ориентировкой по отношению к матрице. Эти области будут являться плоскостными дефектами кристаллической решетки.
При введении порошкообразных веществ в растворы химического никелирования становится возможным совместное осаждение металла и частиц, находящихся в растворе, т.е. формирование композиционных покрытий, что приводит к изменению свойств исходных покрытий.
Можно предположить, что частицы дисперсного порошка, вводимого в раствор никелирования, хаотично двигаясь во всем объёме, заполнят дефекты кристаллической решетки и тем самым повысят плотность упаковки атомных слоев. Композиционные химические покрытия получают из суспензий, пред 42 ставляющих собой раствор с добавкой определенного количества дисперсного порошка. На поверхности покрываемого материала осаждается металл (первая фаза, или матрица) и частицы порошка (вторая фаза, или упрочни-тель), которые заращиваются матрицей, образуя структуру покрытия.
Особенностью образования КХП, по сравнению с чистыми, является то, что в процессе осаждения в покрытие непрерывно внедряются частицы различных материалов. При химическом никелировании из суспензий в покрытие входит значительно большее количество частиц, чем в случае гальванического осаждения, при одних и тех же концентрациях суспензии [104]. И по структуре КХП отличаются от гальванических более равномерным распределением частиц дисперсной фазы в матрице [104]. Практически этим методом любое простое или сложное вещество, диспергированное в растворе, может быть заращено металлом. Немаловажным остается размер применяемых частиц. В литературе говорится о порошках металлов и сплавов с размерами частиц от 0,01 до 100 мкм. Можно высказать гипотезу о том, что применение частиц с меньшим размером будет наиболее эффективным, так как такие частицы имеют большую седиментационную устойчивость.
Методика выбора упрочняющего материала химического никеле вого покрытия
Коррозионное разрушение металлов происходит вследствие химического и электрохимического взаимодействия с внешней средой. Под действием коррозии снижаются прочность и пластичность поверхности металла, ухудшаются его фрикционные свойства.
На скорость коррозии металлов значительно влияют влажность воздуха, содержание в нем загрязнений (газы, частички соли) и время пребывания влаги на поверхности металла.
Коррозионные испытания исследуемых покрытий проводили согласно ГОСТ 9.308-85 «Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы ускоренных коррозионных испытаний» при повышенной относительной влажности и температуре с периодической конденсацией влаги и введением агрессивной составляющей - хлористого натрия ГОСТ 4233-77.
Образцы изготавливали в виде пластин размерами 100x15x2 мм. Для проведения испытаний было подготовлено 12 образцов. На 6 из них наносили химическое покрытие на основе никеля, на другие 6 - композиционное химическое покрытие. Перед испытанием образцы взвешивали на аналитических весах типа ВЛА-200М, после чего их помещали в камеру коррозионных испытаний (рисунок 3.8). Для получения солевого тумана использовали раствор хлористого натрия концентрацией 50 г/дм3. Образцы помещали в камеру коррозионных испытаний, которую нагревали до температуры 60 С при помощи встроенного нагревателя (см. рисунок 3.8). Продолжительность испытаний составляла 12 ч. Распыление солевого тумана производили в начале каждого часа испытаний.
Коррозионную стойкость покрытий оценивали по потере массы образцов после удаления продуктов коррозии.
Для этого образцы после испытаний помещали в ванну с 8 %-м раствором NaOH, в которой они находились в течение 30 мин при температуре 20 С. 3.8 Методика стендовых испытаний
В настоящее время для определения эффективности новых технологий восстановления и упрочнения деталей машин широко используются ускоренные износные испытания.
Необходимость проведения стендовых испытаний диктуется тем, что при малых затратах как времени, так и материальных средств можно получить результат, позволяющий говорить о целесообразности разрабатываемого способа восстановления.
В связи с этим для определения эффективности разработанной технологии восстановления золотников гидрораспределителей композиционным химическим никелированием были отремонтированы гидрораспределители типа Р80-3/1-222. Экспериментальные гидравлические распределители комплектовали серийным золотником, золотником, восстановленным железне-нием (существующий способ восстановления), и золотником, восстановленным композиционным химическим никелированием. Перед началом испытаний гидрораспределители регулировали и проверяли в соответствии ТУ 23.1.20-77 «Распределители гидравлического типа Р75. ГОСТ 87-54-71» на стенде КИ-4200. Для этого выполняли микрометраж рабочих поверхностей золотников микрометром МК-25 кл. 1 в двух плоскостях и двух поясах замеров. Ускоренные испытания каждого распределителя проводили с применением искусственного загрязнителя на стенде КИ-4200 (рисунок 3.9). В качестве загрязнителя рабочей жидкости применяли кварцевый порошок марки 1К1О101 ГОСТ 2138-91 (средний диаметр фракции 8... 12 мкм) при концентрации 0,08 %.
Для поддержания седиментационной стойкости абразива масло в баке периодически перемешивали лопастной мешалкой. Для имитации работы золотников стенд КИ-4200 снабдили дополнительным приспособлением собственного изготовления (рисунок 3.10). Приспособление позволяет испытывать каждый золотник в позициях «Подьем», «Опускание», «Плавающее» и «Ней 85
тральное». Приспособление состоит из электродвигателя 1, упругой муфты 2, червячного редуктора 3, шатуна 4 и удлинителя 5, соединенного с испытываемым золотником распределителя. Частота вращения вала ротора электродвигателя 1800 мин . Вращение передается через упругую муфту на ведущий вал редуктора, передаточное отношение которого 0,05.
Следовательно, на ведомом валу редуктора частота вращения 90 мин \ За один оборот ведомого вала золотник совершает один полный цикл работы. Таким образом, один полный цикл работы золотника длится 1,5 с. Продолжительность испытаний каждого золотника 40 ч.
Испытания проходили в 5 этапов. Первый этап заключался в приработке каждого золотника (давление 6...8 МПа, масло без загрязнителя, продолжительность 8 ч). Оставшиеся четыре этапа проводили при основных режимах работы (давление 16... 18 МПа, масло, загрязненное абразивом, продолжительность 32 ч). Для проверки утечек в сопряжении «золотник - корпус» на стенде КИ-4200 необходимо контролируемый золотник установить в положение «Подъём», дросселем создать давление в системе 7... 10 МПа.
Утечки в сопряжениях перепускного клапана и золотниковых пар собираются в нижней крышке распределителя и через присоединительный фланец стекают в бак. При определении утечек в золотниковых парах необходимо их отделить от утечек в клапанном механизме. Для этого были внесены изменения в крышку распределителя (рисунок 3.11, а). Между отсеками запирающих устройств золотника в крышке / были сделаны перегородки 2 для разделения утечек каждого золотника (рисунок 3.11, б). Для оценки утечек в
Результаты лабораторных испытаний на износостойкость
Результаты эксплуатационных испытаний - заключительный показатель характеризующий работоспособность восстановленных деталей. Восстановленные композиционным покрытием золотники устанавливали в корпуса гидрораспределителя Р80. Испытания проходили в хозяйствах Саратовской области. Сравнение проводили с новыми гидрораспределителями. Отремонтированные распределители устанавливали на тракторы ДТ-75, МТЗ-80, Т-150К, условия работы тракторов идентичны (рисунок 4.12). В среднем наработка гидрораспределителей составила 842 ч. За период испытаний отказов в работе серийных и опытных гидрораспределителей не наблюдалось. Величина утечек находилась в пределах регламентированных ТУ 3. У 00235814-002-93.
Гидраспределитель Р80 с золотниками, восстановленными ультра- и нанокомпозиционным никелированием, при эксплуатационных испытаниях
Прогнозирование межремонтного ресурса гидрораспределителей с золотниками, восстановленными ультра- и нанокомпозиционным никелированием
При прогнозировании межремонтного ресурса отремонтированных гидрораспределителей использовали метод определения остаточного ресурса согласно ГОСТ 21571-76 «Методы определения допускаемого отклонения параметра технического состояния и прогнозирования остаточного ресурса составных частей агрегатов машин».
Имея начальное значение утечек в отремонтированном распределителе, а также величину утечек определяемую путем диагностирования в момент выполнения прогноза, рассчитывают остаточный ресурс: где t - наработка распределителя с момента эксплуатации, мото-ч; хп - предельная величина утечек в зазорах золотниковых пар, характери зующая выход из строя распределителя, см /мин (хп = 25 см /мин); х0 - величина утечек в отремонтированном распределителе в начале экс-плуатации, см /мин (х0=2,5 см /мин, определяется по методике, описанной в 3 главе); x(t) - величина утечек после 842 мото-ч, см /мин {x(t) = 7 см /мин); а - показатель функции, характеризующий изменение величины утечек, (для линейного характера изменения а = 1). Остаточный ресурс составил Т0СЇ — 3368 мото-ч. Полный ресурс экспериментальных гидрораспределителей:
Таким образом, прогнозируемый межремонтный ресурс распределителя с золотниками, восстановленными ультра- и нанокомпозиционным никелированием, составит не менее 4210 мото-часов, при заявленном заводом-изготовителем 3500 мото-ч. Прогнозируемый ресурс отремонтированного гидрораспределителя составит 120 % от ресурса нового. Теоретическая зависимость контролируемых параметров от наработки представлена на рисунке 4.13.
Среднее значение прогнозируемого ресурса отремонтированного распределителя: 1 -укомплектованного серийными золотниками; 2 - укомплектованного экспериментальными золотниками
Экономическую эффективность внедрения технологии восстановления золотников гидрораспределителя Р80 композиционным химическим никелированием с добавлением ультра- и нанокомпозиционных частиц расчитывали по формуле: где Сі, Сг - себестоимость детали сопряжений, восстановленных соответственно железнением и композиционным никелированием, руб. на деталь; К-ь К2 - удельные капитальные вложения на приобретение и установку ремонтно-технологического оборудования применяемого в существующем и предлагаемом технологических процессах, руб. на деталь; Ен - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, Ен= 0,15; Р], Р2 - величины, обратные ресурсу сопряжений, восстановленных существующей и предлагаемой технологиям; Аг - годовой объем восстановления деталей композиционным химическим никелированием, шт.
При определении экономической эффективности принимали следующий режим работы участка по восстановлению золотников гидрораспределителя Р80: количество рабочих смен - 1, продолжительность смены -8 ч, количество рабочих дней в неделе - 5, продолжительность рабочей недели -40 ч., количество рабочих дней в году — 250.
Годовой объем восстановления золотников предлагаемой технологией определяли по формуле: где А] - годовая программа капитального ремонта гидрораспределителя, шт; К - наибольший коэффициент повторяемости дефекта восстанавливаемого композиционным химическим никелированием.
Годовой объем восстановления гидрораспределителей: Аі = 1400шт. Наибольший коэффициент повторяемости дефекта, восстанавливаемого предлагаемой технологией: К = 0,90. Тогда годовой объем восстановления деталей композиционным химическим никелированием:
Величины, обратные ресурсу сопряжений, восстановленных существующей и предлагаемой технологиям, вычислили из соотношения: где Wj, W2 - средние межремонтные ресурсы сопряжений восстановленных по существующей и предлагаемой технологиям. Для тракторов, снабженных гидрораспределителями типа Р80 среднегодовая наработка составляет Т = 1000 мото-ч. Средние межремонтные ресурсы сопряжений, восстановленных железнением и композиционным никелированием равны: Wi = 3500 мото-ч, W2= 4210 мото-ч. Отсюда: где С3.п - заработная плата производственных рабочих с начислениями, руб.; См - стоимость материалов, руб.; CV.3 - транспорно-заготовительные расходы, руб.; Сэл - затраты на электроэнергию, руб.; Са - затраты на амортизационные отчисления, руб.; С3 - заводские расходы, руб.;
