Повышение долговечности телескопических гидроцилиндров сельскохозяйственной техники

1.

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
им. Н.П. ОГАРЁВА»
(ФГБОУ ВО «МГУ им. Н.П. Огарёва»)
Институт механики и энергетики
Кафедра технического сервиса машин
ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА МАГИСТРА
ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ТЕЛЕСКОПИЧЕСКИХ ГИДРОЦИЛИНДРОВ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ
Обозначение работы МД – 02069964 – 35.04.06 – 06 – 25
Направление подготовки 35.04.06 «Агроинженерия»,
профиль «Технический сервис в агропромышленном комплексе»
Автор работы
Р.В. Забатурин
САРАНСК 2025

2. ПРИМЕНЕНИЕ ТЕЛЕСКОПИЧЕСКИХ ГИДРОЦИЛИНДРОВ В ПОДЪЕМНЫХ МЕХАНИЗМАХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ

КОНСТРУКЦИЯ ТЕЛЕСКОПИЧЕСКИХ ГИДРОЦИЛИНДРОВ
2

3. ОСНОВНЫЕ ДЕФЕКТЫ РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ СТУПЕНЕЙ И ПЛУНЖЕРОВ ГИДРОЦИЛИНДРОВ

Следы схватывания
Риски, царапины
Коррозионные
повреждения
Погнутость
3

4. СУЩЕСТВУЮЩИЕ МЕТОДЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ПРИ РЕМОНТЕ ГИДРОЦИЛИНДРОВ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ И ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ШТОКОВ (ПЛУНЖЕРОВ) ГИДРОЦИЛИНДРОВ
МЕТОДЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ГИДРОЦИЛИНДРОВ
МЕТОД ВОССТАНОВЛЕНИЯ
Автоматическая наплавка под слоем
флюса, плазменное напыление
Микродуговое оксидирование
Электролитическое нанесение железоцинковых и хромовых покрытий
Электроконтактная приварка
присадочных материалов
Холодное газодинамическое напыление
ПРЕИМУЩЕСТВА
Надежная защита от окисления;
возможность автоматизации
процесса
Высокая сплошность покрытия,
высокая производительность
Высокая сплошность покрытия
НЕДОСТАТКИ
дефицитные расходные материалы; низкая
износостойкость
неравномерное распределение твердости покрытий
высокая сложность и энергоемкость
Низкая усталостная прочность, нагрев детали до
1200 0С
Низкая прочность сцепления покрытия с основным
металлом
4

5. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ХОЛОДНОГО ГАЗОДИНАМИЧЕСКОГО НАПЫЛЕНИЯ ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ПЛУНЖЕРОВ (СТУПЕНЕЙ)

Установка ДИМЕТ 405
Механическое повреждение
до восстановления
После нанесения
газодинамического покрытия
1 – питатель порошка для пескоструйной обработки;
2 – питатель порошка для нанесения материала;
3 – тумблер включения принудительного встряхивания;
4 – рукоятка расхода порошка пескоструйки;
5 – рукоятка переключения питателей;
6 - рукоятка расхода порошка для нанесения;
7 – рукоятка переключения энергетического режима;
8 – кнопка включения установки;
9 – манометр регистрации давления;
10 – напылительная головка.
5

6. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ МАГИСТЕРСКОЙ ДИССЕРТАЦИИ

Цель работы ‒ разработка технологии ремонта телескопических
гидроцилиндров сельскохозяйственной техники, позволяющей повысить их
долговечность.
Задачи:
- исследовать
причины
отказов
телескопических
гидроцилиндров
сельскохозяйственной техники, установить виды дефектов рабочих
поверхностей и причины их появления;
- обосновать применение комбинированных металлопокрытий в
технологии повышения долговечности телескопических гидроцилиндров; выбрать рациональные режимы формирования комбинированных покрытий для
устранения дефектов рабочих поверхностей деталей телескопических
гидроцилиндров;
- провести экономическое обоснование целесообразности внедрения
разработанной технологии в производство предприятий технического сервиса
6

7.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЕФЕКТОВ РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
СТУПЕНЕЙ СЕКЦИЙ И ПЛУНЖЕРА ГИДРОЦИЛИНДРОВ
Вид дефекта
Коэффициент
повторяемости
Средняя глубина, мкм
Максимальная глубина,
мкм
Коррозия
Риски,
задиры
Следы
схватывания
Несколько
дефектов
Без
дефектов
0,08
0,31
0,09
0,13
0,39
28
73
14
-
-
72
128
58
-
-
Интегральная функция распределения глубины дефектов на рабочих поверхностях
ступеней и плунжера телескопических гидроцилиндров
7

8.

ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ ФОРМИРОВАНИЯ ПРОМЕЖУТОЧНОГО
ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО СЛОЯ КОМБИНИРОВАННЫХ ПОКРЫТИЙ
Зависимость толщины электроискровых покрытий от
номеров исследуемых условных энергетических
режимов
Кинетическая зависимость формирования
электроискровых покрытий от времени нанесения
Рациональные режимы формирования промежуточного электроискрового слоя
Материал
электрода
Площадь
поперечного
сечения
электрода, мм2
№ условного
режима / по
паспорту
установки
Бронза
БрКМц 3-1
7
7/12
Управляемые параметры установки
БИГ-4
Режим /
энергия
импульсов, Дж
Коэффициент
энергии/частота
импульсов, Гц
3/0,29
0,4/300
Длительност
Время
Амплитудный
ь импульса, обработки τ
ток, А
мкс
1 см2, с
200
80
160
8

9. ОБОРУДОВАНИЕ И СРЕДСТВА ДЛЯ ОЦЕНКИ СПЛОШНОСТИ ОСНОВНОГО ГАЗОДИНАМИЧЕСКОГО СЛОЯ КОМБИНИРОВАННЫХ ПОКРЫТИЙ

Металлографический комплекс для подготовки микрошлифов
Анализатор фрагментов
микроструктуры твердых тел
Применение пороговой фильтрации
при оценке сплошности покрытий
9

10. ЗАВИСИМОСТЬ СПЛОШНОСТИ ОСНОВНОГО ГАЗОДИНАМИЧЕСКОГО СЛОЯ КОМБИНИРОВАННЫХ ПОКРЫТИЙ ОТ ТЕМПЕРАТУРНЫХ РЕЖИМОВ НАНЕСЕНИЯ

10

11. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ АДГЕЗИОННОЙ ПРОЧНОСТИ СЦЕПЛЕНИЯ КОМБИНИРОВАННЫХ (ЭИО+ХГДН) ПОКРЫТИЙ

1 - рама; 2 – рабочая зона; 3 – пульт управления;
4 – аварийный выключатель; 5 – ELT контроллер
АС 300W; 6 – подставка для нагрузочной рамы
Универсальная испытательная машина
inspekt 50 кН
1 – образец; 2 – матрица; 3 – корпус; 4 – слой
металлопокрытия
Схема испытания образцов на прочность
сцепления при сдвиге
11

12. ЗАВИСИМОСТЬ АДГЕЗИОННОЙ ПРОЧНОСТИ СЦЕПЛЕНИЯ КОМБИНИРОВАННЫХ ПОКРЫТИЙ ОТ ТЕМПЕРАТУРНЫХ РЕЖИМОВ НАНЕСЕНИЯ ОСНОВНОГО

ГАЗОДИНАМИЧЕСКОГО СЛОЯ
12

13.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ МИКРОТВЕРДОСТИ КОМБИНИРОВАННЫХ
ПОКРЫТИЙ
13

14. ТЕХНОЛОГИЯ РЕМОНТА ТЕЛЕСКОПИЧЕСКИХ ГИДРОЦИЛИНДРОВ УСТРАНЕНИЕМ ДЕФЕКТОВ ПЛУНЖЕРА И СТУПЕНЕЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ ВЫСОКОТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО

ОБОРУДОВАНИЯ
Нанесение промежуточного
слоя на поверхность методом
ЭИО при помощи установки
БИГ-4
Нанесение основного слоя
методом ХГДН установкой
димет-405 на поверхность,
обработанную методом ЭИО
Полировка рабочей
поверхности
Особенностью представленной технологии является отсутствие дорогостоящей и
энергоемкой операции хромирования штока при обеспечении послеремонтного
ресурса на уровне ресурса новых гидроцилиндров
14

15. МАРШРУТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА РЕМОНТА ТЕЛЕСКОПИЧЕСКИХ ГИДРОЦИЛИНДРОВ

Наименование
операции
Содержание операции
1. Разобрать гидроцилиндр
2. Заполнить ведомость комплектности гидроцилиндра
1. Промыть детали гидроцилиндра в моечной машине с
010. Моечная
раствором ТОС «МР-25»
015. Дефектовочная
1. Дефектовать детали гидроцилиндра
020. Слесарная
1. Править погнутость плунжера
1. Нанести на дефектные участки рабочих поверхностей
025. Электроискровая
ступеней и плунжера гидроцилиндра промежуточный слой
обработка
металлопокрытия электродом из бронзы БрКМц 3-1
1. Обработать промежуточный электроискровой слой
030. Дробеструйная
поверхностей ступеней и плунжера по полного удаления
обработка
окислов.
1. Произвести напыление основного слоя
035. Газодинамическое
металлопокрытия на дефектные участки рабочих
напыление
поверхностей ступеней и плунжера гидроцилиндра
1. Выровнять нанесенные покрытия до уровня основной
040. Слесарная
рабочей поверхности
2. Полировать рабочие поверхности ступеней и плунжера
045. Слесарная
1. Собрать гидроцилиндр
050. Контрольная
1. Проверить работоспособность гидроцилиндра
Общее штучно-калькуляционное время ремонта
005. Слесарная
Штучнокалькуляционное
время Тш-к, ч
0,27
0,28
0,40
0,28
0,4
0,20
0,25
0,22
0,40
0,36
3,06
15

16. ОБОРУДОВАНИЕ, РАЗМЕЩАЕМОЕ НА УЧАСТКЕ РЕМОНТА ТЕЛЕСКОПИЧЕСКИХ ГИДРОЦИЛИНДРОВ

Позиц
ия
Наименование оборудования
2
Моечная ванна ВМ1–7/8БН
Моечная машина MAGIDO L152
3
Устройство
для
оценки
работоспособности гидроцилиндров
1
5
Верстак ВС-3М-ТПуД
Установка БИГ-4
6
Электрогидравлический пресс ОМА 665
4
7
8
9
Шкаф ШК-1
Устройство для финишной обработки
поверхности плунжера и ступеней на
базе токарно-винторезного станка 1К62
Вытяжной шкаф с установкой ДИМЕТ
405
Колич
ество,
шт.
1
1
1
1
1
1
2
1
1
Площадь
Дополнитель
Габаритные
занимаемая
ное
размеры
оборудованием,
оснащение
(Д Ш), мм
м2
0,56
750 750
Сжатый
3,88
2160 1800
воздух
Подвод и
5,63
7500 750
отвод воды
Вытяжная
1,4
2000 700
принудитель
--ная
650×1380
0,90
Вентиляция
1,26
1260 500
Розетка 220В
Электроэнер
3,34
2780 1200
гия 380 В
Искусственн
ое
0,54
900 600
освещение
16

17. ПЛАНИРОВКА УЧАСТКА ПО РЕМОНТУ ТЕЛЕСКОПИЧЕСКИХ ГИДРОЦИЛИНДРОВ

Позиц
ия
Наименование оборудования
1
Моечная ванна ВМ1–7/8БН
2
Моечная машина MAGIDO L152
4
Устройство
для
оценки
работоспособности гидроцилиндров
Верстак ВС-3М-ТПуД
5
Установка БИГ-4
3
6
7
8
9
Электрогидравлический пресс ОМА
665
Шкаф ШК-1
Устройство
для
финишной
обработки поверхности плунжера и
ступеней
на
базе
токарновинторезного станка 1К62
Вытяжной шкаф с установкой
ДИМЕТ 405
17

18. ОСНОВНЫЕ ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ВНЕДРЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ РЕМОНТА ТЕЛЕСКОПИЧЕСКИХ ГИДРОЦИЛИНДРОВ В ПРЕДПРИЯТИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО

СЕРВИСА
Порядок расчёта
Полученное
значение
Годовая программа ремонта, шт./год
-
100
Себестоимость одного ремонта, руб.
С рем ЗП С м С пр А
4623,35
-
19200
СПРАЙС 0,4 СНОВ
7680
ЧП ПРЕД С ПРАЙС С РЕМ Н рем
305665
Капитальные вложения, руб.
К Боб Т см
1315000
Срок окупаемости капитальных вложений, год
Т ОК
Показатель
Стоимость нового телескопического гидроцилиндра
марки 2ПТС-4, руб.
Стоимость ремонта одного гидроцилиндра марки
2ПТС-4 по прайсу предприятия, руб.
Годовая чистая прибыль предприятия от внедрения
разработанной технологии, руб.
Годовая экономия потребителей услуг по ремонту
телескопических гидроцилиндров, руб.
К
ЧП ПРЕД
Р
ЭГ (СНОВ С ПРАЙС ) 2 Н РЕМ
Р1
4,3
1221120
18

19. БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!

ДОКЛАД ОКОНЧЕН
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!