Способ ремонта турбокомпрессоров

Способ ремонта турбокомпрессоров

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к областям машиностроения и ремонта деталей машин и может быть использовано на машиностроительных и ремонтно-технических предприятиях агропромышленного комплекса.

Известен способ ремонта турбокомпрессоров с восстановлением изношенных поверхностей деталей различными методами (см. Методические рекомендации по ремонту турбокомпрессоров тракторных и комбайновых дизелей. - Москва: Центр научно-технической информации, пропаганды и рекламы, 1986. С.64.) При использовании данного способа вал ротора можно восстанавливать отрезкой изношенной части и приваркой заготовки ротора сваркой трением встык к колесу турбины с последующей механической обработкой, закалкой ТВЧ и финишной операцией или нанесением гальванических покрытий с последующей чистовой обработкой.

К недостаткам представленных методов относятся высокая трудоемкость процессов, необходимость сложного дорогостоящего оборудования и оснастки. В связи с тем, что покрытия, нанесенные на вал, испытывают значительные напряжения от действующих центробежных сил, наблюдается их скалывание и отслойка.

При восстановлении втулки подшипника можно использовать локальное обжатие фигурными роликами по наружному диаметру с последующей механической обработкой по внутреннему диаметру (Михайлин В.Н., Носов В.И. Техника в сельском хозяйстве, №7, 1984. - С.51); обжим на прессе по наружному диаметру с последующей черновой и чистовой обработкой отверстия, торцов и сверлением отверстия под фиксатор (Сабеев К.Г. и др. Восстановление подшипника ротора турбокомпрессора. Механизация и электрификация сельского хозяйства, №11, 1989. - С.32); термодиффузионное наращивание с последующей механической обработкой; отливку их из бронзы нужного состава с последующей полной механической обработкой.

К недостаткам представленных методов также относятся высокая трудоемкость процессов, необходимость сложного дорогостоящего оборудования и оснастки, каждый из методов направлен на восстановление только одной изношенной поверхности и не решает проблему восстановления втулки в целом.

Отверстие корпуса среднего под подшипник, отверстие корпуса среднего под уплотнительное кольцо и отверстие диска уплотнения восстанавливают расточкой отверстий и запрессовкой ремонтных втулок с последующей механообработкой.

Недостатками метода являются повышенные затраты металла при расточке корпуса и изготовлении ремонтной втулки, растачивание отверстия среднего корпуса турбокомпрессора и запрессовка втулки значительно снижают прочность перемычек вокруг отверстия, что вызывает появление трещин.

Недостаток всех перечисленных методов восстановления изношенных поверхностей деталей заключается в том, что с их помощью невозможно создать сопряжения с заданными триботехническими свойствами и повысить долговечность отремонтированного турбокомпрессора. Кроме того, для ремонтного производства эффективно иметь один способ восстановления всех изношенных поверхностей деталей турбокомпрессоров.

Известен способ ремонта турбокомпрессоров с восстановлением вала ротора электроискровым методом (см. Черноиванов В.И. и др. Техническое обслуживание и ремонт машин в сельском хозяйстве. Москва-Челябинск: ГОСНИТИ, ЧГАУ, 2001. С.589).

Использование данного способа ограничено тем, что восстанавливаются валы с износами до 10 мкм на диаметр, остальные изношенные детали предлагается заменять новыми. Долговечность восстановленных валов в сопряжении с деталями, восстановленными другими методами, не исследована.

Технический результат заключается в обеспечении 100%-го технического уровня и повышении среднего межремонтного ресурса турбокомпрессоров за счет создания износостойких покрытий на изношенных поверхностях деталей.

Технический результат достигается тем, что в способе ремонта турбокомпрессоров, включающем восстановление вала ротора электроискровым методом и замену изношенных деталей на новые, вал ротора и фиксатор восстанавливают средне- и высокоуглеродистыми сталями в механизированном режиме на установках с энергией разряда 1,66-2,0 Дж, частотой вращения электрода 3000-3500 об/мин, подачей электрода 0,15-0,3 мм/об, частотой вращения золотника 8-12,5 об/мин, с износами до 70 мкм на диаметр - за один проход, а с износами 70-120 мкм на диаметр - за два прохода с последующей укаткой и притиркой. Втулку подшипника с износами наружной поверхности до 80 мкм на диаметр восстанавливают электроискровым методом, электродом из оловянисто-свинцовой бронзы в ручном режиме на установках с энергией разряда 1,66-2,0 Дж, частотой подачи импульсов 200-250 Гц, длительностью импульса 2-3,5 мс и временем обработки 2-3 мин/см² с последующей обработкой до номинального размера. Втулку подшипника с износами внутренней поверхности под вал ротора, торцовых поверхностей и отверстия под фиксатор до 200 мкм на диаметр восстанавливают электроискровым методом нанесения двухслойного покрытия в ручном режиме на установках с энергией разряда 1,66-2,0 Дж, частотой подачи импульсов 200-250 Гц, вначале первого слоя - никелевым электродом с длительностью импульса 2,5-4 мс и временем обработки 1,5-3 мин/см², а второго слоя - электродом из оловянисто-свинцовой бронзы с длительностью импульса 2-3,5 мс и временем обработки 2-3 мин/см² с последующей обработкой до номинального размера. Втулку подшипника с износами внутренней поверхности под вал ротора, торцовых поверхностей и отверстия под фиксатор 200-400 мкм на диаметр восстанавливают электроискровым методом нанесения четырехслойного покрытия в ручном режиме на установках с энергией разряда 1,66-2,0 Дж, частотой подачи импульсов 200-250 Гц, первого и третьего слоев - никелевым электродом с длительностью импульса 2,5-4 мс и временем обработки 1,5-3 мин/см², второго слоя - электродом из алюминиево-железистой бронзы с длительностью импульса 2-3,5 мс и временем обработки 2-3 мин/см², четвертого слоя электродом из оловянисто-свинцовой с длительностью импульса 2-3,5 мс и временем обработки 2-3 мин/см² с последующей обработкой до номинального размера. Отверстие корпуса среднего под подшипник с износами до 80 мкм на диаметр восстанавливают электроискровым методом, электродом из электротехнического алюминия в ручном режиме на установках с энергией разряда 1,66-2,0 Дж, частотой подачи импульсов 300-350 Гц, длительностью импульса 3,5-4 мс и временем обработки 2-3,5 мин/см² с последующей обработкой до номинального размера. Втулку под уплотнительное кольцо и диск уплотнения с износами до 100 мкм на диаметр восстанавливают электроискровым методом, средне- и высокоуглеродистыми сталями в механизированном режиме на установках с энергией разряда 1,66-2,0 Дж, частотой вращения электрода 3000-3500 об/мин, подачей электрода 0,15-0,3 мм/об, частотой вращения золотника 8-12,5 об/мин за один проход с последующей обработкой до номинального размера.

Способ осуществляют следующим образом. На изношенные поверхности вала ротора и фиксатора с износами до 70 мкм на диаметр наносится слой из средне- или высокоуглеродистой стали электроискровым методом в механизированном режиме на установках с энергией разряда 1,66-2,0 Дж, частотой вращения электрода 3000-3500 об/мин, подачей электрода 0,15-0,3 мм/об, частотой вращения золотника 8-12,5 об/мин за один проход. Затем обработанные поверхности укатываются и притираются притиром до номинального размера. При износах вала ротора и фиксатора свыше 70 до 120 мкм на диаметр их восстанавливают электроискровым методом, средне- и высокоуглеродистыми сталями в механизированном режиме на установках с энергией разряда 1,66-2,0 Дж, частотой вращения электрода 3000-3500 об/мин, подачей электрода 0,15-0,3 мм/об, частотой вращения золотника 8-12,5 об/мин за два прохода. Затем обработанные поверхности укатываются и притираются притиром до номинального размера.

Втулку подшипника с износами наружной поверхности до 80 мкм на диаметр восстанавливают электроискровым методом, электродом из оловянисто-свинцовой бронзы в ручном режиме на установках с энергией разряда 1,66-2,0 Дж, частотой подачи импульсов 200-250 Гц, длительностью импульса 2-3,5 мс и временем обработки 2-3 мин/см² с последующей обработкой притиром до номинального размера.

Втулку подшипника с износами внутренней поверхности под вал ротора, торцовых поверхностей и отверстия под фиксатор до 200 мкм на диаметр восстанавливают электроискровым методом нанесения двухслойного покрытия, первое - никелевым электродом в ручном режиме на установках с энергией разряда 1,66-2,0 Дж, частотой подачи импульсов 200-250 Гц, длительностью импульса 2,5-4 мс и временем обработки 1,5-3 мин/см², второе - электродом из оловянисто-свинцовой бронзы в ручном режиме на установках с энергией разряда 1,66-2,0 Дж, частотой подачи импульсов 200-250 Гц, длительностью импульса 2-3,5 мс и временем обработки 2-3 мин/см² с последующим развертыванием отверстий и притиркой до номинального размера.

Втулку подшипника с износами внутренней поверхности под вал ротора, торцовых поверхностей и отверстия под фиксатор свыше 200 мкм до 400 мкм на диаметр восстанавливают электроискровым методом нанесения четырехслойного покрытия, первое и третье - никелевым электродом в ручном режиме на установках с энергией разряда 1,66-2,0 Дж, частотой подачи импульсов 200-250 Гц, длительностью импульса 2,5-4 мс и временем обработки 1,5-3 мин/см², второе - электродом из алюминиево-железистой бронзы в ручном режиме на установках с энергией разряда 1,66-2,0 Дж, частотой подачи импульсов 200-250 Гц, длительностью импульса 2-3,5 мс и временем обработки 2-3 мин/см², четвертое - электродом из оловянисто-свинцовой бронзы в ручном режиме на установках с энергией разряда 1,66-2,0 Дж, частотой подачи импульсов 200-250 Гц, длительностью импульса 2-3,5 мс и временем обработки 2-3 мин/см² с последующим развертыванием отверстий и притиркой до номинального размера.

Отверстие корпуса среднего под подшипник с износами до 80 мкм на диаметр восстанавливают электроискровым методом, электродом из электротехнического алюминия в ручном режиме на установках с энергией разряда 1,66-2,0 Дж, частотой подачи импульсов 300-350 Гц, длительностью импульса 3,5-4 мс и временем обработки 2-3,5 мин/см² с последующим развертыванием притиркой до номинального размера.

Втулку под уплотнительное кольцо и диск уплотнения с износами до 100 мкм на диаметр восстанавливают электроискровым методом, средне- и высокоуглеродистыми сталями в механизированном режиме на установках с энергией разряда 1,66-2,0 Дж, частотой вращения электрода 3000-3500 об/мин, подачей электрода 0,15-0,3 мм/об, частотой вращения золотника 8-12,5 об/мин за один проход с последующим развертыванием отверстий и притиркой до номинального размера.

Заявляемые пределы режимов обработки обосновываются требованиями по толщине наплавляемого слоя, качеством и точностью получаемых рабочих поверхностей, а также возможностями применяемого технологического оборудования.

Выбор наплавочных электродов осуществляли на электроискровой установке «Элитрон 22БМ»,обеспечивающей указанные диапазоны режимов. Результаты выбора наплавочных материалов представлены в таблице 1, из которой следует, что все наплавляемые материалы пригодны для восстановления изношенных поверхностей деталей турбокомпрессора на заявляемых режимах.

Металлографические исследования проводили на приборе ПМТ-3. Установлено, что микротвердость покрытий, нанесенных на вал ротора из стали 40Х сталью 85, составляет HV480-504, при исходной твердости материала вала HV445-452. Среднее значение микротвердости покрытий, полученных наплавкой электродами из БрОС10-10, никеля и БрАЖ9-4 на образцы из бронзы БрОС10-10, при различных режимах составляет HV 180-235, что выше исходной микротвердости материала втулки подшипника (HV_осн160-170). Таким образом, электроискровым методом удалось повысить микротвердости поверхностей пары трения «вал ротора-втулка подшипника», тем самым создать условия для увеличения их среднего межремонтного ресурса.

Триботехнические испытания восстановленных электроискровым методом пар трения «вал ротора - втулка подшипника», выполненные на машине трения СМТ-1 в соответствии с ГОСТ 23.224-86, показали, что их коэффициент трения в 1,17-1,20 раза меньше, нагрузка до заедания в 1,36-1,42 раза больше, а интенсивность изнашивания в 3,82-7,16 раза ниже, чем у пары трения «вал ротора с износами до 10 мкм на диаметр, восстановленный электроискровым методом, - новая втулка подшипника».

Эксплуатационные испытания отремонтированных турбокомпрессоров с восстановлением изношенных деталей электроискровым методом показали, что нижняя доверительная граница прогнозируемого среднего ресурса составляет 5600 часов, что уже выше среднего ресурса новых турбокомпрессоров в два раза.

Таким образом, предлагаемый способ ремонта турбокомпрессоров восстановлением изношенных деталей и созданием износостойких покрытий электроискровым методом обеспечивает 100%-ный технический уровень и повышение среднего межремонтного ресурса турбокомпрессоров.

1. Способ ремонта турбокомпрессора, включающий восстановление вала ротора и фиксатора путем электроискрового нанесения слоя покрытия на их изношенные поверхности, отличающийся тем, что электроискровое нанесение покрытия осуществляют электродом из средне- или высокоуглеродистой стали в механизированном режиме на установках с энергией разряда 1,66-2,0 Дж, частотой вращения электрода 3000-3500 об/мин, подачей электрода 0,15-0,3 мм/об и частотой вращения золотника 8-12,5 об/мин, и затем обработанные поверхности укатывают и притирают до номинального размера, причем с износами вала ротора и фиксатора до 70 мкм на диаметр слой покрытия наносят за один проход, а с износами 70-120 мкм на диаметр - за два прохода.

2. Способ ремонта турбокомпрессора, включающий электроискровое нанесение покрытий на изношенные поверхности деталей, отличающийся тем, что восстанавливают втулку подшипника вала ротора, при этом при износе наружной поверхности втулки подшипника до 80 мкм на диаметр слой покрытия наносят электродом из оловянисто-свинцовой бронзы в ручном режиме на установках с энергией разряда 1,66-2,0 Дж, частотой подачи импульсов 200-250 Гц, длительностью импульса 2-3,5 мс и временем обработки 2-3 мин/см², и затем обработанные поверхности укатывают и притирают до номинального размера.

3. Способ ремонта турбокомпрессора, включающий электроискровое нанесение покрытий на изношенные поверхности деталей, отличающийся тем, что восстанавливают втулку подшипника под вал ротора, при этом при износах до 200 мкм на диаметр внутренней поверхности втулки, торцовых ее поверхностей и поверхности отверстия под фиксатор на их изношенные поверхности наносят двухслойное покрытие в ручном режиме на установках с энергией разряда 1,66-2,0 Дж, частотой подачи импульсов 200-250 Гц, при этом первый слой наносят никелевым электродом с длительностью импульса 2,5-4 мс и временем обработки 1,5-3 мин/см², а второй слой - электродом из оловянисто-свинцовой бронзы с длительностью импульса 2-3,5 мс и временем обработки 2-3 мин/см², и затем обработанные поверхности укатывают и притирают до номинального размера.

4. Способ ремонта турбокомпрессора, включающий электроискровое нанесение покрытий на изношенные поверхности деталей, отличающийся тем, что восстанавливают втулку подшипника под вал ротора, при этом при износах от 200 до 400 мкм на диаметр внутренней поверхности втулки, торцовых ее поверхностей и поверхности отверстия под фиксатор на их изношенные поверхности наносят четырехслойное покрытие в ручном режиме на установках с энергией разряда 1,66-2,0 Дж, частотой подачи импульсов 200-250 Гц, при этом первый и третий слои наносят никелевым электродом с длительностью импульса 2,5-4 мс и временем обработки 1,5-3 мин/см², второй слой - электродом из алюминиево-железистой бронзы с длительностью импульса 2-3,5 мс и временем обработки 2-3 мин/см², а четвертый слой - электродом из оловянисто-свинцовой бронзы с длительностью импульса 2-3,5 мс и временем обработки 2-3 мин/см², затем обработанные поверхности укатывают и притирают до номинального размера.

5. Способ ремонта турбокомпрессоров, включающий электроискровое нанесение покрытий на изношенные поверхности деталей, отличающийся тем, что восстанавливают отверстие корпуса среднего под подшипник, при этом при износе до 80 мкм на диаметр покрытие на его изношенную поверхность наносят электродом из электротехнического алюминия в ручном режиме на установках с энергией разряда 1,66-2,0 Дж, частотой подачи импульсов 300-350 Гц, длительностью импульса 3,5-4 мс и временем обработки 2-3,5 мин/см², и затем обработанную поверхность развертывают притиркой до номинального размера.

6. Способ ремонта турбокомпрессоров, включающий восстановление деталей путем электроискрового нанесения покрытий на их изношенные поверхности, отличающийся тем, что восстанавливают втулку под уплотнительное кольцо и диск уплотнения, при этом при износе до 100 мкм на диаметр покрытие на их изношенные поверхности наносят за один проход электродом из средне- или высокоуглеродистой стали в механизированном режиме на установках с энергией разряда 1,66-2,0 Дж, частотой вращения электрода 3000-3500 об/мин, подачей электрода 0,15-0,3 мм/об и частотой вращения золотника 8-12,5 об/мин, и затем обработанные поверхности развертывают и притирают до номинального размера.