Назначение и сущность обкатки машин, сборочных единиц. Испытания отремонтированных двигателей и машин (назначение, режимы, контролируемые параметры)

Напыление-газопламенное, электродуговое, плазменное с оплавкой области применения, недостатки, достоинства. Обеспечение и повышение сцепляемости покрытий с основой. Оборудование, материалы.

Дуговая металлизация. Это процесс, при котором металл (чаще всего в виде проволоки) расплавляется электрической дугой и затем струей сжатого воздуха наносится на поверхность восстанавливае­мой детали (рис. 3.30). Электродные проволоки подаются двумя парами изолированных один относительно другого роликов, контак­тируют, выходя из латунных наконечников. Последние находятся под напряжением, что приводит к возникновению электрической дуги, в которой плавятся проволоки.

Струя сжатого воздуха распыливает образующиеся капельки жидкого металла на мельчайшие частицы и с силой подает их на по­верхность детали.

Раскаленные частицы, соприкасаясь со струей сжатого воздуха, охлаждаются, но достигают поверхности детали в пластическом со­стоянии. Ударяясь о нее с большой скоростью (до 200 м/с), они рас­плющиваются, заполняя неровности (образуется пористое покры­тие).

При наличии пористости создаются благоприятные условия для работы подвижных соединений, ибо металлизационные покрытия обладают самосмазываемостью. Эффект последней объясняется различием в коэффициентах расширения смазки и материала дета­ли. С повышением температуры трущихся поверхностей масло за счет большего объемного расширения выступает из пор и капилля­ров и смазывает поверхности трения. Особенно желателен этот эф­фект в начальный период работы соединения, когда между поверх­ностями трения находится мало смазочного материала и возможно схватывание трущихся поверхностей.

Восстанавливаемая деталь с поверхности не проплавляется, и температура ее повышается не более чем на 100... 150 "С. В связи с этим не происходит коробления деталей и нарушения их термооб­работки.

При использовании высокоуглеродистой проволоки напыляе­мое покрытие имеет высокую твердость — происходит закалка час­тиц.

Промышленностью выпускаются стационарные универсальные аппараты ЭМ-12М и ЭМ-15, работающие от сварочных преобразо­вателей ПСМ-1000 или выпрямителей ВД-1601. Поставляют также комплекты КДМ-2 и ручной дуговой аппарат ЭМ-14М.

Плазменная металлизация. Плазма представляет собой высоко­ температурный сильноионизированный газ. Он создается дуговым разрядом, размещенным в узком канале специального плазмотрона, при обдуве электрической дуги соосным потоком плазмообразующего газа. Столб дуги сжимается. Его степень ионизации и тем­пература повышаются до 10 000...18 000 °С.

В известных конструкциях плазмотронов применяют вольфра­мовый (неплавящийся) катод (рис. 3.31). Анодами могут служить деталь, водоохлаждаемое сопло, деталь и сопло одновременно. В первом случае плазменную дугу называют открытой, во втором — закрытой и в третьем — комбинированной.

При открытой плазменной дуге ток течет между электро­дом и деталью. Плазмообразующий газ совпадает с дуговым разря­дом на всем пути его следования от катода до анода. Такой процесс сопровождается передачей большего количества теплоты детали, поэтому открытая плазменная дуга необходима при резке металлов.

При закрытой плазменной дуге плазмообразующий газ те­чет соосно с дугой лишь часть пути и, отделяясь от нее, выходит из сопла плазмотрона в виде факела плазмы. Температура такой дуги (ее сжатой части) на 25...30 % выше, чем открытой. Ее используют при плавлении подаваемых в сжатую часть дуги тугоплавких по­рошков, напыляемых на поверхность детали.

При комбинированной плазменной дуге горят две дуги между вольфрамовым электродом и деталью, тем же электродом и водоохлаждающим соплом.

Благодаря плазмотрону с комбинированной дугой можно раз­дельно регулировать плавление присадочного и основного матери­алов изменением соответствующих сопротивлений.

В качестве плазмообразующих газов служат аргон, азот, гелий, а в качестве присадочных материалов — электродная проволока или специальные порошки. Чтобы получить износостойкие покрытия, можно применять хромборникелевые порошки СНГН и ПГ-ХН80СР-4. Бор снижает температуру плавления никеля, хрома и железа и в сочетании с кремнием образует борсиликатное стекло, выполняющее функцию флюса при расплавлении композиции.

Однако порошки относят к числу дорогостоящих. С помощью них восстанавливают детали с малыми износами (до 1 мм). При на­пылении деталей слоем значительной толщины (до 3 мм) примене­ние хромборникелевых порошков приводит к возникновению тре­щин.

Разработана смесь порошков сормайта № 1 с порошком ПГ-ХН80СР4 в массовом соотношении 4:1 с добавлением порошка алюминия в количестве 4 % по массе. Получается тройная смесь в соотношении 77:19:4.

При добавке алюминия образуется прочная оксидная пленка, что позволяет восстанавливать детали без защитных газов. Указанной смесью напыляют слои значительной толщины без трещин. Износостойкость получаемого покрытия превосходит соответству­ющий показатель закаленной стали 45 почти в 3 раза.

Покрытия наносят с помощью установок УМП-6, УПУ-ЗД и по­луавтомата 15В-Б. Установки УМП-6 и УПУ-ЗД состоят из плаз­мотрона, питателей порошков, источников тока, пульта управле­ния, систем газоснабжения и охлаждения плазмотрона. Полуавто­мат 15В-Б представляет собой камеру напыления с манипулятором для вращения детали и перемещения плазмотрона.

Газовая металлизация. Это процесс, при котором материал в виде проволоки или порошка плавится в источнике тепловой энергии, образующемся в результате горения смеси кислород + горючий газ!

При проволочной металлизации (рис. 3.32, а) на­пыляемый материал поступает через центральное отверстие горел­ки и расплавляется в пламени горючего газа. Струя сжатого воздуха (азота) распыляет (диспергирует) материал на мелкие частицы, ко­торые наносятся на предварительно подготовленную поверхность с образованием покрытия нужной толщины.

Проволока подается электродвигателем через редуктор или ро­лики, приводимые в движение встроенной в горелку воздушной турбинкой. Последняя работает на сжатом воздухе, используемом для напыления.

При порошковой металлизации (рис. 3.32, б) по­ступающий из бункера порошок разгоняется потоком транспорти­рующего газа и на выходе из сопла попадает в пламя, где и нагрева­ется до необходимой температуры.

Горючим газом может быть ацетилен или пропан-бутан. В пер­вом случае процесс выполняется на аппарате МГИ-4А, во втором — МГИ-4П.

Для напыления тугоплавких материалов применяют установку УПН-8-68, которая состоит из распылительной головки, автоном­но расположенного питателя и вспомогательного оборудования.

Она работает на ацетиленокислородном пламени. Транспортирую­щим газом служит кислород.

Обкатка и испытание агрегатов и машин после ремонта. При обкатке соединенные поверхности трения прирабатываются, что приводит к образованию новой микрогеометрии поверхностей, наиболее благоприятной для дальнейшей устойчивой работы соединений.

Испытание — комплексная проверка качества ремонта и уста­новление обратной связи с его технологическим процессом.

Основная приработка соединенных поверхностей происходит в первые 2...3 ч и завершается для двигателей через 50...60, а для агре­гатов трансмиссии через 100...120 ч. Ее выполняют в два этапа: пер­вый — обкаткой в ремонтной мастерской и второй — обкаткой в эк­сплуатационных условиях при работе с неполной нагрузкой.

Двигатели обкатывают на мотороремонтном участке мастерских на универсальных стендах КИ-5541, КИ-5542, КИ-5543, КИ-2139А и КИ-5274, а пусковые двигатели — на стенде КИ-2643А.

Стенд типа КИ представляет собой асинхронный электродвига­тель трехфазного тока с весовым механизмом для замера мощности обкатываемых двигателей.

При холодной обкатке электродвигатель работает в режиме двига­теля и через редуктор передает вращение на коленчатый вал обкаты­ваемого двигателя. При горячей обкатке с нагрузкой и при испыта­нии нагрузка испытуемого двигателя создается асинхронным элект­родвигателем, который начинает работать в режиме синхронного ге­нератора. На стенде размещен редуктор, позволяющий обкатывать двигатели на прямой, повышенной или пониженной передаче.

Статор асинхронного электродвигателя установлен на стойках в шариковых подшипниках и соединен с весовым механизмом, кото­рый имеет указывающий прибор с циферблатом, что позволяет из­мерять тормозной или вращающий момент.

Посредством реостата, включенного в цепь ротора, можно регу­лировать частоту вращения при холодной обкатке, а также созда­вать соответствующую нагрузку.

На специализированных ремонтных предприятиях для повыше­ния производительности и качества обкатки устраивают централи­зованные системы смазывания и подачи охлаждающей воды.

Дизели обкатывают на эксплуатационном масле. Холодную об­катку пусковых двигателей необходимо проводить на дизельном топливе, вводимом через систему питания, а горячую — на смеси автомобильного бензина и дизельного масла при соотношении 15:1 по объему.

Для ускорения и улучшения приработки служат смеси масел с бо­лее низкой вязкостью, чем у штатного. Так, для двигателей со стале-алюминиевыми вкладышами рекомендуется смесь дизельного (80 %) и индустриального (20 %) масел, а с вкладышами из свинцовистой бронзы — дизельного (28 %) и индустриального (72 %) масел.

Холодная обкатка (табл. 2.6) заключается во вращении коленчатого вала обкатываемого двигателя сначала с выключенной, а затем с включенной компрессией.

Горячую обкатку без нагрузки выполняют после пуска двигателя постепенным повышением частоты вращения колен­чатого вала двигателя.

Горячую обкатку под нагрузкой проводят при поло­жении рычага регулятора, соответствующем максимальной подаче топлива, и постепенном повышении нагрузки.

После окончания обкатки двигатель испытывают на развивае­мую мощность и расход топлива, осматривают и устраняют неисп­равности.

В период обкатки следует постоянно контролировать температу­ру воды и масла, которые не должны превышать соответственно 85 и95°С.

По окончании обкатки и испытания двигатель осматривают, снимают с обкаточного стенда и устанавливают на стенд конт­рольного осмотра. Демонтируют поддон картера, головки цилин­дров, крышки шатунных и коренных подшипников. При этом об­ращают внимание на состояние рабочих поверхностей шеек ко­ленчатого вала, вкладышей и гильз цилиндров. Они не должны иметь рисок, задиров и царапин. В противном случае наблюдаются неприработанные поверхности.

Если в процессе обкатки, испытаний и контрольного осмотра были обнаружены неисправности, то их необходимо устранить и обкатывать двигатель на газу без нагрузки 10 мин. В тех случаях, когда заменялись гильзы или детали кривошипно-шатунного ме­ханизма, двигатель повторно обкатывают, испытывают и контро­лируют.

Число двигателей, подвергаемых контрольному осмотру (опре­деляют в процентах от общего числа отремонтированных), зависит от уровня технологии и организации ремонта, и его устанавливает вышестоящая организация.

Ускоренную обкатку двигателей выполняют с помо­щью приработочных присадок, которые оказывают наибольшее влияние на детали цилиндропоршневой группы (ЦПГ) и криво­шипно-шатунного механизма (КШМ). Приработочные присадки добавляют либо к всасывающему в цилиндры воздуху или топливу, либо к смазочному маслу.

При введении с воздухом во всасывающий коллектор компози­ции из присадки АЛП-4Д и 5 % присадки ПМС-А (АЛП-ПМС), а также использовании смазочного масла ОМД-8 время обкатки, на­пример, дизеля ЯМЗ-238НБ сокращается в 3 раза.

Присадки типа АЛП (АЛП-2, АЛП-3 и АЛП-4) для ускорения приработки вводят также в дизельное топливо в количестве 1,3... 1,75 % по массе. Они представляют собой 30%-й раствор органополиалюмооксана в дизельном масле. При их сгорании образует­ся приработочная абразивная паста, состоящая из оксида алюми­ния и масла.

Ускорить приработку можно также добавлением в масло при­садки МКФ-18У (композиции, включающей 0,1...0,5 % хлорной меди; 4,5...9,5 % алифатического спирта С₇—С₁₂; 1...4 % полиалкиленилсукцинимидтетраэтиленпентамина и остальное — мине­ральное масло), с помощью которой в 3 раза сокращается время обкатки по сравнению с применением масел без присадок. Хоро­ший эффект дает присадка к маслу ДФ-11, содержащая серу, фос­фор и цинк.

В Московском государственном агроинженерном университете (МГАУ) разработано несколько присадок типа ОГМ (табл. 2.7), ко­торые добавляют в смазочное масло.