Проект восстановления гидроцилиндров лесных машин полимерными материалами

Ключевые слова: стенд, гидроцилиндр, полимерное покрытие, восстановление, ремонт, технология, испытание.

Пояснительная записка отражает результаты работы по применению технологии восстановления гидроцилиндров с применением полимерных материалов и разработке стенда для разборки и сборки гидроцилиндров.

Приводится обзор технологий ремонта гидроцилиндров лесных, строительных и дорожных машин. Приведена технология ремонта гидроцилиндров с применением полимерных материалов. Дан сравнительный анализ по этим технологиям. Разработано приспособление для заливки полимерного материала.

Определены экономические показатели и годовой экономический эффект, приведен обзор условий работы с точки зрения охраны труда, указаны требования техники безопасности при эксплуатации стенда.

ВВЕДЕНИЕ

1. Обзор номенклатуры гидроцилиндров и способы их восстановления.

1.1. Номенклатура гидроцилиндров лесных машин.

1.2. Неисправности гидроцилиндров и способы их восстановления.

1.3. Задачи дипломного проектирования.

2. Проектирование технологии ремонта гидроцилиндров с использованием полимерных материалов.

2.1. Условия работы и конструктивно-технологические особенности гидроцилиндров.

2.2. Карта дефектации гидроцилиндра

2.3. Маршрутная карта ремонта гидроцилиндра

2.4. Расчет режимов для операционной карты ремонта

3. Стенд для разборки и сборки гидроцилиндров.

3.1. Назначение и область применения стенда.

3.2. Технические характеристики стенда.

3.3. Устройство и работа стенда.

3.4. Расчет гидропривода механизма вытягивания-установки штока.

3.5. Электрическая схема стенда.

3.6. Расчеты на прочность и работоспособность

3.7. Разработка технологической оснастки.

4. Исследования эксплуатационных характеристик полимерных покрытий.

4.1. Выбор способа нанесения полимерного покрытия.

4.2. Выбор полимерной композиции.

4.3. Точность цилиндров.

4.4. Прочность адгезии и внутренние напряжения в полимерных покрытиях.

4.5. Промышленные испытания износостойкости гидроцилиндров с полимерными покрытиями.

5. Проектирование участка восстановления гидроцилиндров.

5.1. Организация работ на участке.

5.2. Расчет производственной площади участка ремонта гидроцилиндров.

6. Энергетические затраты при осуществлении проекта.

7. Охрана труда.

7.1. Состояние условий труда при стендовых испытаниях и ремонте гидроаппаратуры.

7.2. Анализ вредных и опасных факторов.

7.3. Требования нормативно-технической документации по охране труда.

7.4. Мероприятия по защите работающих от опасных и вредных факторов.

7.5. Техника безопасности.

7.5.1. Общие требования.

7.5.2. Требования перед началом работы.

7.5.3. Требования во время работы.

7.5.4. Требования по окончании работ.

7.5.5. Требования в аварийной ситуации.

8. Экономическое обоснование проекта.

Заключение

Список использованной литературы

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.

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.

Эффективное повышение производительности труда при ремонте цилиндров с использованием существующих технологических процессов практически невозможно. 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. Вопросам технологии нанесения покрытий на внутренние поверхности гидроцилиндров, надежности их работы посвящен настоящий проект.

Гидроцилиндры являются простейшими гидродвигателями, выходное звено которых совершает возвратно-поступательное движение, причем выходным (подвижным) звеном может быть как шток или плунжер, так и корпус гидроцилиндра.

Основными параметрами гидроцилиндров являются их внутренний диаметр, диаметр штока, ход поршня и номинальное давление, 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. Гидроцилиндры бывают одно- и двустороннего действия.

Характерная особенность гидроцилиндра одностороннего действия заключается в том, что 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 влиянием возвратной пружины 6 или другой внешней силы, например, силы тяжести.

Поршневые гидроцилиндры одностороннего действия на лесных машинах применяют обычно в системах управления и для привода некоторых вспомогательных механизмов.

Гидроцилиндры двустороннего действия в отличие от гидроцилиндров одностороннего действия 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) . Жесткое крепление применяют в основном для небольших гидроцилиндров системы управления. В лесных машинах чаще используют шарнирное крепление корпуса гидроцилиндра.

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

К основным неисправностям гидроцилиндров можно отнести: нарушение уплотнения поршня, износ поверхности гильзы, срыв резьбы, различные течи через уплотнения, износ гильзы, поршня, штока и др.

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.

Собранные гидроцилиндры испытывают на стенде на герметичность и скорость перемещения штока.

Наиболее ответственная операция при ремонте гидроцилиндров заключается в окончательной отделке внутренней поверхности гильзы гидроцилиндра. В разделе 1.2. были приведены отделочные операции, применяемые в настоящее время. Ни один из этих способов не является универсальным. Все они трудоемки, требуют точных станков и высокой квалификации рабочего, что в свою очередь ведет к значительному увеличению стоимости ремонта. Кроме того, современные условия эксплуатации при недостатке финансирования служб технического обслуживания приводят к тому, что машины не обслуживаются в установленные сроки и фактически работают на износ. Эти причины ведут к тому, что в деталях возникают запредельные износы, вследствие чего они не могут быть восстановлены обычными способами и их вынуждены утилизировать.

Необходимы качественно новые технологические процессы. К ним, прежде всего, следует отнести нанесение полимерных покрытий на грубо обработанные внутренние поверхности гидроцилиндров без механической обработки, позволяющие получать высокую точность и необходимую шероховатость поверхности гидроцилиндров без механической обработки. Преимуществом этого способа также является возможность многократного повторения этого процесса без дополнительного снятия слоя металла, т.к. есть возможность выплавить слой изношенного полимера при температурах, немногим более 100 ^о С.

Таким образом, задача дипломного проекта состоит в том, чтобы показать перспективность использования данного метода на предприятиях лесопромышленного комплекса.

Гидроцилиндры лесных машин предназначены для эксплуатации при температуре окружающего воздуха от -40 до +50 ^о С на гидравлических маслах (ВМГЗ, МГ-30, И-20 А) , предназначенных для гидроприводов при работе на номинальном давлении 16 МПа (160 кгс/см ² ) . Наибольшее кратковременно допустимое давление не должно превышать 20 МПа (200 кгс/см ² ) .

Гидроцилиндр на давление 160 кгс/см ² , используемый для рабочего оборудования экскаватора ЭО-3322А, состоит из следующих основных частей: собственно гидроцилиндра (гильзы 19 с приваренной к ней задней крышкой) , навинченной на гильзу 19 передней крышки 9 с отверстием под шток, штока 18 с проушиной 2 и поршня 15. В проушине 2, ввинченной в наружный торец штока 18, и в проушине задней крышки гидроцилиндра установлены с помощью пружинных колец сферические подшипники 1 типа ШС.

Рабочая жидкость подается в поршневую и штоковую полости гидроцилиндра соответственно через отверстия Б и А. Герметичное разделение поршневой и штоковой полостей и передача усилия от давления в рабочей полости на шток 18 создается поршнем 15 с манжетами 14 и уплотнительным кольцом 13. Поршень 15 крепят на внутреннем конце штока 18 гайкой 16, фиксируемой шплинтом 17. Перетечки из полости в полость гидроцилиндра предотвращаются по наружной поверхности поршня манжетами 14, по внутренней - кольцом 13. Манжеты 14 удерживаются от осевого перемещения по поршню 15 манжетодержателями 12.

Передняя крышка 9 фиксируется на резьбе гильзы 19 цилиндра контргайкой 10. Запрессованная в крышке 9 втулка 21 служит направляющей для штока 18.

Утечкам из штоковой полости гидроцилиндра препятствуют установленное в проточке крышки 9 уплотнительное кольцо 8, а также манжета 6 и уплотнительные кольца 4 и 5 во втулке 21. От осевого перемещения при движении штока манжета 6 удерживается манжетодержателем 7. Со стороны наружного торца крышки 9 установлен грязесъемник 3, который удерживается гайкой 22, ввернутой во внутреннюю резьбу крышки.

На штоке рядом с поршнем 15 установлен демпфер 11, смягчающий удар поршня в переднюю крышку в конце его полного хода. В конце хода штока налево щель между кромкой 20 крышки 9 и конической поверхностью демпфера 11, через которую рабочая жидкость выжимается поршнем из штоковой полости в отверстие А, уменьшается. При этом поршень затормаживается за счет дросселирования масла через уменьшающуюся щель.

Маршрутная карта ремонта Деталь: Цилиндр У 4560.092.120 Материал: Сталь 45 ГОСТ 1050-74 Твердость: HB 207

Маршрутная карта ремонта Деталь: Шток У 4560.096.230 Материал: Сталь 45 ГОСТ 1050-74 Твердость: HB 240

Цилиндр У 4560.092.120.

1. Стягивание сварного шва задней крышки гидроцилиндра (поз. 4) .