Дефекти гідророзподільників та їх усунення

Гідросистема є невід’ємною складовою майже будь-якої сільськогосподарської техніки. Серце цієї системи — насос, за продуктивністю якого орієнтуються на її можливості. Проте розподільник, який призначений для спрямування робочої рідини, що надходить від насоса, у відповідну порожнину циліндра чи гідромотора сільськогосподарської машини або в бак, є також одним з основних елементів гідросистеми. Він також слугує для автоматичного перекриття потоку оливи після закінчення робочої операції та для обмеження тиску в системі й утримання навісного знаряддя або гідрофікованих робочих органів причіпної чи навісної машини в потрібному положенні.

Ремонт гідророзподільників

Статистика свідчить, що більшість несправностей агрегатів гідравлічних систем переважно пов’язана з порушенням працездатності прецизійних пар та елементів ущільнення. Причому вихід із ладу (як власне розподільників, так і гідроагрегату в цілому) відбувається здебільшого внаслідок несправної роботи регулювальних і розподільних пристроїв, а також плунжерних, поршневих і пластинчастих пар, що виконують функції витискних або силових елементів насосів і гідромоторів.

Найпоширенішою причиною надмірного тертя, що зумовлює заклинювання й вихід із ладу деталей золотникових регулювальних пристроїв, є схоплювання тертьових поверхонь і фретинг-корозія, тобто корозійно-абразивний процес руйнування сполучених металевих поверхонь деталей, схильних до вібрації.

Основними дефектами й пошкодженнями гідророзподільників є: тріщини корпусу й кришки; спрацювання золотників, конусної поверхні перепускного клапана, крайок його гнізда, хромового покриття важеля, золотників і отворів під золотники в корпусі; збільшення зазору між віссю і важелем верхньої кришки понад допустимий рівень, зривання різьби в отворах корпусу.

Однією з причин збоїв у роботі гідроагрегату може стати порушення герметичності закриття гідроклапанів. У процесі виконання ремонтних робіт слід звертати увагу на щільність прилягання клапанної тарілки до сідла. Ремонт і відновлення роботоздатності пристрою проводять за такою схемою:

діагностика гідравлічного клапана;

розбирання й очищення від можливих забруднень;

візуальний огляд поверхонь, що сполучаються;

заміна посадкових гнізд та інших деталей механізму (за потреби);

притирання і шліфування робочих поверхонь до досягнення необхідної щільності дотику;

складання пристрою і перевірка його працездатності.

Спрацювання золотникової пари, що найчастіше зумовлене несвоєчасною заміною витратних матеріалів (фільтрів і гідравлічної рідини), призводить до зменшення тиску на робочий орган у гідророзподільному механізмі. Зрештою це зменшує продуктивність і ККД машини. Мимовільні переміщення або збої в роботі виконавчого механізму гідроприводу спричинені зростанням тертя в розподільному пристрої. Поломка нагнітального вузла насосів і руйнування гідромоторів часто є наслідком заклинювання плунжерних, пластинчастих або поршневих пар ротора. З огляду на це аналіз умов функціонування і встановлення причин порушення працездатності прецизійних пар заслуговують на особливу увагу під час розробки заходів із підвищення надійності гідравлічних агрегатів.

Щоб прецизійні пари працювали без претензій

До прецизійних пар відносять різні за конструкцією і призначенням рухливі сполучення, зокрема золотникові пари в гідророзподільниках. Деталі останніх мають циліндричні або пласкі поверхні сполучення, що виготовлені з високим ступенем точності та чистоти й мають зазори, які забезпечують щілинне безконтактне ущільнення (тобто без застосування ущільнювальних елементів у вигляді манжет, кілець тощо). Вони виконують функції чутливих елементів механізмів автоматичного регулювання тиску і витрати рідини, розподільників гідроприводів, чутливих елементів насосів та інших аналогічних пристроїв паливних і гідравлічних агрегатів.

Основними вимогами до золотникових пар є висока стабільність сил тертя і добра герметичність, тобто наявність мінімальних утрат, які не збільшуються в процесі роботи понад допустиму межу витікання робочої рідини через зазори між деталями.

Основним завданням під час ремонту гідророзподільника є замі­на або відновлення і підвищення зносостійкості золотників. Цього можна досягти кількома способами. Розглянемо їх детальніше.

Електроіскрова обробка

Цей спосіб відновлення сполучення деталей, що передбачає нанесення на поверхню отворів корпусу золотникової пари, який виготовлений із чавуну, шару міді шляхом електроіскрової обробки. Її виконують так: спочатку наносять на поверхню отворів шар міді, після чого шліфуванням видаляють її до термодифузійної зони. Потім у механізованому режимі на поверхню золотника наносять шар із низько- чи средньовуглецевої сталі методом електроіскрової обробки. Після цього проводять обробку і притирання пасків золотника та наносять на них методом фінішної антифрикційної безабразивної обробки плівку з латуні.

Нанесення хімічно інертних, температуро-і зносостійких діелектричних покриттів

Задля уникнення схоплювання поверхонь й утворення фретинг-корозії, наростів, задирок, глибинного виривання частини матеріалу й перенесення його з однієї поверхні тертя на іншу, що зумовлює появу нерівностей на сполученій поверхні, доцільно використовувати хімічно інертні, температуро- й зносостійкі діелектричні покриття, що забезпечують антиадгезійні (бар’єрні) властивості під час контакту тертьових матеріалів.

Фінішне плазмове зміцнення

Процес фінішного плазмового зміцнення дає можливість наносити алмазоподібне покриття завтовшки до 3 мкм на робочі поверхні золотникових і плунжерних пар. Нанесене покриття має підвищену твердість (до 52 ГПа), хімічну інертність, низький коефіцієнт тертя. Воно досить міцне — не змінює своїх властивостей за температури до 1200°С, має високу адгезію до основи, поліпшує параметри вихідної шорсткості, забезпечує можливість нанесення покриття на виготовлені за остаточними розмірами робочі поверхні.

Гальванічне покриття

Дає змогу нанести на поверхню деталі, що піддається спрацюванню, найтонший шар міцнішого металу, який відновить спрацьовану поверхню і вбереже деталь від подальшого зношення.

Відновлення поверхні пасків золотника шліфуванням проводять на круглошліфувальних ЗБ151 або 3130, а також на безцентрово-шліфувальних верстатах. Для роботи використовують шліфувальний круг ПП 500х40х305 ЕБ 40СМ1 — СМ2К6 або ПП500х40х127 ЕБ 25СМ2 — С1К6.

Поверхню пасків шліфують до ремонтних розмірів. Після відновлення їх шляхом шліфування й доведення до відповідних розмірів золотники розсортовують на розмірні групи. Якщо ці робочі органи мають діаметри робочих пасків менші, ніж передбачено вимогами певних розмірних груп, їх піддають нарощуванню гальванічним способом до потрібного розміру.

За значного спрацювання пасків і отворів корпусів золотники попередньо шліфують до видалення слідів спрацювання і відновлення геометричної форми, а потім проводять гальванічне покриття з подальшим шліфуванням під ремонтний розмір.

Гальванічне покриття проводять шляхом хромування або залізнення.

Технологічний процес відновлення елементів гідророзподільника, зокрема золотникової пари, забезпечує його роботоздатність.

Розглянемо детальніше процес гальванізування. Роботи з гальванізування досить поширені з огляду на меншу трудомісткість і витратність, ніж перші три методи відновлення золотникових пар. Багатошарові електролітичні покриття отримують шляхом послідовного нанесення на деталі кількох металевих покриттів у різному поєднанні. Багатошарові покриття мають позитивні властивості різних електролітичних осаджень. Такі покриття застосовують для: збільшення міцності зв’язку між поверхнею деталі й шаром покриття; рівномірнішого його розподілення на деталях складної форми; захисту від упливу хімічно активного середовища; отримання сприятливої мікроструктури й підвищення зносостійкості. Зазвичай застосовують багатошарові покриття з міді, нікелю та хрому.

Покриття з металів, сплавів, псевдосплавів і пластмас наносять на поверхню деталей для захисту їх від руйнування під час експлуатації, збільшення терміну служби, відновлення розмірів, отримання антифрикційних, а також жаро- й корозієстійких деталей.

Матеріал деталей і покриттів може бути одно- або різнорідним, тобто покриття можуть бути одно- або багатошаровими (з однакових чи різних металів), або утворюватися кількома одночасно нанесеними матеріалами, що утворюють сплави або псевдосплави. Під час вибору способу нанесення покриття слід брати до уваги властивості, яких вони надають відновленим деталям.

До типу багатошарових покриттів можна віднести й так зване двошарове хромове покриття. Останнє отримують нанесенням осаджень хрому з різними властивостями. Якщо потрібно захистити деталь від корозії і водночас збільшити її зносостійкість, наносять два шари хрому: нижній — безпористий молочно-матового кольору і верхній — блискучий. Шар білого матового хрому завтовшки 15 мкм осаджують за температури 70°С і щільності струму 30 А/дм². Потім непромиту деталь переносять у ванну з нижчою температурою електроліту, де поверх матового наносять шар блискучого зносостійкого хрому завтовшки 35 мкм і більше.

Умови експлуатації визначають вибір покриття, стійкого за змінних, контактних, ударних та інших навантажень. Довговічність деталей із різними покриттями в змінних умовах експлуатації неоднакова і залежить від складу нарощуваного шару, форми деталей та можливості їхньої поверхні утримувати нанесений шар.

Перед складанням розподільних пристроїв гідросистем золотник комплектують із корпусом: перший має точно відповідати отвору корпусу (тобто обидва — належати одній розмірній групі). За нормального зазору в золотниковій парі вертикально розташований золотник, змащений оливою, під дією власної ваги має плавно переміщатися в отворі корпусу.

Після завершення процедури складання перевіряють фіксацію золотників. У зібраному розподільнику золотники мають вільно (без «заїдання») переміщатися в корпусі розподільника й надійно фіксуватися в робочих положеннях.

Випробування гідророзподільників

Для цього там установлюють насос відповідної продуктивності. Під час випробувань як робочу рідину застосовують дизельну оливу за температури 50± 5°С.

Перед випробуванням температура розподільника має бути вирівняна до температури робочої рідини, для цього її пропускають через розподільник.

На стенді проводять контрольні випробування розподільників на спрацювання автоматики, роботу фіксації золотників, герметичність і регулювання запобіжного клапана.

Спочатку регулюють запобіжний клапан на тиск спрацьовування за фіксованих положень золотників — «підіймання» або «опускання». Регулювальний гвинт запобіжного клапана після відповідного встановлення тиску в системі фіксують контргайкою.

Рівень спрацювання автоматики і роботу фіксації золотників розподільника визначають у такий спосіб. Установленням важеля золотника в положення «підіймання» повільно підвищують тиск до автоматичного повернення важеля в нейтральне положення. Після цього перевіряють автоматичне повернення золотника в нейтральне положення з положення «опускання». Кожен золотник має бути надійно зафіксований у робочих положеннях і чітко повертатися в нейтральне положення — це перевіряють не менш як п’ять разів для кожного робочого положення золотника.

За технічними умовами заводу-виробника після закінчення ходу в режимах «підіймання» або «опускання» золотники мають автоматично повертатися в нейтральне положення за встановлення в системі тиску на рівні 11,0–12,5 МПа.

Ретельно перевіряють герметичність з’єднань. Для цього встановлюють один із золотників у робоче положення й утримують його під тиском спрацьовування запобіжного клапана розподільника протягом хвилини. Підтікання і просочування оливи через ущільнення недопустимі!

Потім остаточно перевіряють запобіжний клапан і закривають його ковпачком, попередньо підклавши прокладку. За переведення важелів розподільника в нейтральне або плаваюче положення тиск оливи за показниками манометра має становити 0,2–0,3 МПа.

За дотримання вимог під час проведення ремонтних робіт із відновлення робочих органів гідросистем вони подовжать термін продуктивного використання вашої техніки й зекономлять кошти завдяки уникненню потреби придбання нових її вузлів й елементів на заміну спрацьованим.

С. Карабиньош, НУБіП України,

Журнал «Пропозиція», №1, 2017 р.